陕西河谷盆地生态系统服务协同与权衡时空差异分析

陕西河谷盆地是区域主要粮食基地和社会经济中心,人口增长、城镇化和工业化的加快发展,使得该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,生态环境面临着潜在的巨大危机,严重影响社会经济的可持续发展。本文选取西北地区经济中心—关中盆地和陕西省生态保护指定区—汉中盆地进行对比研究,以1990-2010年的生态系统服务数据（NPP、保水服务、食物供给）分析生态服务时空差异,通过相关分析、线性和幂函数回归等方法分析了生态系统服务协同与权衡的时空差异。结果表明：NPP与保水是协同关系,NPP与食物供给、保水与食物供给是权衡关系;21年中,两大盆地的协同关系均呈减弱趋势,权衡关系为加强趋势,且关中盆地的变化速度要高于汉中盆地;NPP与保水的协同程度,在关中盆地东部的耕地区域以及汉中盆地的宁强县与略阳县西部最强,以关中的铜川市和汉中的西乡县最弱;NPP与食物供给的权衡程度,在关中盆地的铜川市和西安市境内的秦岭区域以及汉中盆地的西乡县南部制约关系更为突出,以关中的宝鸡市及汉中的略阳县最弱。     

青藏高原生态系统服务权衡与协同关系

青藏高原被称为世界的"第三极",随着全球变化和频繁的人类活动,生态系统服务之间彼此消长,分析生态系统服务的时空变化及权衡协同关系对青藏高原地区的生态环境和经济的协调发展具有重要意义.本文结合遥感、气象、土地利用等多源数据,并基于逐像元相关分析法,对研究区长时间序列下产水价值量、固碳价值量和气候调节价值量间的权衡与协同关...     

关中盆地生态系统服务的权衡与协同关系动态分析

测算2000-2012年关中盆地的净初级生产力(NPP)价值量、土壤保持价值量和食物供给价值量,通过引入玫瑰图来研究不同土地利用类型中生态系统服务的时空差异,进而探究三种生态系统服务的权衡和协同关系,并分析其在近13年间的动态变化特征,最后研究土地利用变化对生态系统服务权衡和协同关系的影响来探究其驱动机制。结果表明:(1)研究区NPP单位面积年均价值量约为1720.495元/hm~2,土壤保持单位面积年均价值量约为768.889元/hm~2,食物供给单位面积年均价值量约为167.874元/hm~2。从空间角度分析,NPP和土壤保持的高值区均分布在盆地边缘的山地,低值区集中于盆地中部,而食物供给呈相反格局。从时间角度分析,三种生态系统服务均呈现增加的趋势。2000-2012年,NPP单位面积价值量增幅为21%,土壤保持单位面积价值量增幅为46.7%,食物供给单位面积价值量增幅为245.7%。(2)NPP与土壤保持呈现协同关系,而NPP与食物供给、土壤保持与食物供给呈现权衡关系。(3)13年来关中盆地生态系统服务呈现冲突加强协同减弱的趋势。具体而言,NPP与土壤保持的协同关系表现出明显的下降趋势,NPP与食物供给的权衡关系逐渐增强,而土壤保持与食物供给的权衡关系在13年间基本保持稳定状态。(4)从土地利用变化的角度看,研究区生态系统服务权衡增加协同减少主要归因于耕地和林地的大量减少。同时,权衡土地资源利用中各类冲突对于土地资源的优化使用也有重大的意义。     

鄂尔多斯市生态系统服务权衡与协同分析

鄂尔多斯市是中国北方农牧交错带的中心,经济快速发展的同时带来生态环境巨大的压力,该区域生态系统服务及其相互关联的变化对半干旱地区的可持续发展具有重要意义。本文基于2000、2010年鄂尔多斯市的食物供给、碳储存、产水量以及土壤保持4种关键生态系统服务供给核算,采用相关分析探究栅格尺度上4种服务之间的权衡与协同关系,并引入玫瑰图对比不同土地利用类型的生态系统服务关联特征差异。研究结果表明：①2000-2010年鄂尔多斯市生态系统服务整体增强,平均食物供给量由99.5 kg·hm^-2增至224.2 kg·hm^-2,碳储存量由8.32 t·hm^-2增至8.41 t·hm^-2,平均产水量由153.64 mm增至291.90 mm,土壤保持量平均值由47.79 kg·hm^-2增至59.04 t·hm^-2;②产水与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.972和0.771),食物供给与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.505、0.736),食物供给和碳储存之间存在权衡关系(相关系数分别为-0.584、-0.512);③多重生态系统服务供给的热点区主要分布在鄂尔多斯市东部;④产水量和土壤保持、碳储存在耕地和林地中呈现此消彼长的变化方式,而在草地中4种生态系统服务同时增加。     

秦巴山区生态系统服务权衡—协同关系

权衡—协同关系时空分布及其演化机制分析有助于量化生态系统服务.当前,秦巴山区生态系统研究主要集中于刻画单个生态系统服务的演变和两两生态系统服务之间的关系,缺少对多种生态系统服务之间相互作用和演化机制的分析,致使多个生态系统之间的复杂作用机制及其影响因素不能得到全面认识.本文基于多源数据与综合模型,采用空间相关分析、线性...     

基于土地利用的河北省生态系统服务权衡/协同关系研究

在分析土地利用变化的基础上,基于InVEST模型计算1985-2015年河北省农作物生产、碳储量、生境质量和土壤保持4种生态系统服务,利用ESCI指数、相关分析法、ESTD模型及双变量局部空间自相关方法识别不同尺度生态系统服务空间格局变化及权衡/协同关系。结果表明:1)1985-2015年河北省土地利用变化剧烈,建设用地、林地面积不断增加,耕地、草地、未利用地逐渐减少,但不同时段变化趋势不同。受土地利用变化影响,河北省4种生态系统服务变化趋势迥异:农作物生产水平不断提升,碳储量呈先增后减趋势,生境质量变化平稳,土壤保持呈波动减少态势。2)从省域尺度看,河北省各类生态系统服务之间相互影响,碳储量与农作物生产以及土壤保持与生境质量均呈现协同关系,农作物生产与生境质量、土壤保持以及碳储量与生境质量、土壤保持均呈现权衡关系;从区域空间分异看,供给服务与支持服务间权衡/协同关系空间变化明显,支持服务中碳储量与生境质量总体上呈现西北协同—东南权衡关系,生境质量与土壤保持以协同关系为主,碳储量与土壤保持以权衡关系为主;从县域尺度看,土壤保持与碳储量、生境质量以及农作物生产与碳储量、土壤保持的权衡/协同关系集聚特征明显,而生境质量与农作物生产、碳储量的权衡/协同关系集聚特征较为分散。理清不同区域生态系统服务间的关系,可避免不必要的权衡风险,为优化河北省土地利用空间布局、实现社会经济发展与生态系统服务双赢奠定研究基础。     

雄安新区生态系统服务簇权衡与协同

河北雄安新区建设是千年大计、国家大事。在生态优先、绿色发展理念引领下,深入理解生态系统服务间关系对于优化国土空间开发保护、实现自然资源可持续管理具有重要意义。本文基于多源数据评估了雄安新区四种生态系统服务,分析了生态系统服务间关系,并利用自组织映射特征网络划分了生态系统服务簇,以期为新区统筹权衡规划建设提供科学依据。研究结果表明：雄安新区生物多样性维持服务供给总体呈从东北向西南递增;食物供给服务在安新县与容城县供给较高,在雄县供给较低;产水服务供给以西南部地区较高,东北部地区较低;娱乐服务供给则以中北部地区较高,西南部地区较低。不同类型生态系统服务间多为协同关系,少为权衡关系。识别出四种生态系统服务簇,不同服务簇的主要土地利用类型及服务供给特点均存在差异,食物供给簇以旱地为主,主要提供食物供给服务;文化娱乐簇也以旱地为主,主要提供娱乐服务;生态保育簇以水域、旱地和林地为主,主要提供生物多样性维持服务;城镇生活簇则以建设用地为主,也包括少部分水田,主要以产水服务较高。根据不同生态系统服务供给间关系特征,为新区合理确定土地利用变更时序与位置以及促进多重生态系统服务可持续供给提出了建议。     

鄱阳湖环湖区生态系统服务价值时空变化及权衡协同关系

基于修订的当量因子表,结合1988—2020年7期土地利用数据,运用GIS数据处理和空间分析等方法探究了鄱阳湖环湖区生态系统服务价值的时空演变特征,同时引入生态系统服务权衡协同度模型对食物生产、水文调节、土壤保持等7项生态服务功能进行权衡与协同分析。结果表明：① 1988—2020年鄱阳湖环湖区生态系统服务价值从577.95亿元增至592.50亿元,呈先增后减再增的波动变化特征。② 生态系统服务价值的空间分布表现为明显的不均衡性,ESV显著减少的区域为南昌市区、九江市区以及其它各区县的城镇建成区,生态系统服务价值增加的区域均匀分布在研究区东北和西北地区以及靠近研究区外侧的东南和西南地区。③ 协同关系为生态系统服务之间的主导关系,权衡关系较少且主要存在于食物生产与其他服务之间。     

西北河谷盆地生态系统服务的权衡与协同分析——以银川盆地为例

明晰生态系统服务权衡与协同的表现类型、形成机理、尺度依存和区域差异,是制定区域发展与生态保护“双赢”政策措施的有效途径。以银川盆地为研究区,对2000年和2014年净初级生产力（NPP）、保土、保水、固沙等生态系统服务物质量进行估算,利用相关分析法、ESTD模型和空间热点制图法分析了生态系统服务之间的权衡协同关系和生态环境空间分布特征及形成机理。结果表明：2000-2014年,4种生态系统服务物质量都有显著提高;空间分布均呈现中间高,四周低的格局;相关分析显示协同作用是各生态系统服务之间的主导关系;NPP与保水、固沙之间的协同程度较高;空间热点制图显示高值项增加的栅格占总数21.64%,高值项减少的栅格占总数21.49%;表明在银川盆地整体生态系统服务功能增加的趋势下内部增减规律并不一致。在南北方向上降水因素对生态系统服务有主导性影响,相关度为0.368;在东西方向上起主导作用的是植被和海拔,相关度分别为0.572和0.563;在东北-西南方向上海拔和湿度对生态系统的影响最大,相关度分别为-0.487和-0.417;在西北-东南方向上其主要影响的也是海拔和湿度,相关度为0.628和-0.628。生态系统服务的权衡与协同关系随尺度的变化而变化,具有明显的尺度依存性;同一尺度空间分布格局的影响因素也存在很大的差异性。     

甘肃白龙江流域生态系统服务变化及权衡与协同关系

甘肃白龙江流域是长江上游主要的水源涵养区和环境脆弱区,近几十年来高强度的人类活动加剧了生态环境压力,因此开展白龙江流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义。本文通过生态系统服务变化指数（ESCI）、空间自相关、相关系数法,定量分析了1990-2014年甘肃白龙江流域生态系统服务时空变化过程、空间集聚特征及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990-2014年间产水量、碳储量、土壤保持和农作物生产4种典型生态系统服务的ESCI值变化迥异,空间分布各具特色,具体表现为：产水量ESCI极值变化超过1倍且前后两时段（1990-2002年,2002-2014年）分布格局有较大出入,而两时段内的碳储量ESCI值变化相同,分布格局也相似,土壤保持ESCI值两极化趋势较农产品生产不明显,但这两者后一时段均与前一时段的ESCI分布相反;② 4种典型生态系统服务存在空间自相关,局部上正相关类型“组团”出现,集聚性较强,负相关类型散布,集聚性低,空间异质性显著;③ 两种供给服务（产水量与农作物生产）呈负相关的权衡关系,两种调节服务（碳储量与土壤保持）呈正相关的协同关系,不同的供给和调节服务之间关系既有权衡也有协同关系;④ 数值关系上,不同生态系统服务之间的权衡/协同关系在Moran's I和相关系数上表现不一;空间格局上,生态系统服务间的权衡/协同关系异质性显著。     

黄河流域生态系统服务权衡协同关系时空异质性

探究流域生态系统服务的权衡协同关系及其尺度效应对合理制定生态环境政策和有效配置环境资源具有至关重要的意义。以黄河流域为研究对象,采用1990、1995、2000、2005、2010、2018年6期数据,采用InVEST和CASA模型评估产水量、碳储量、土壤保持量、生境质量和净初级生产力（NPP）5项生态系统服务,采用Spearman相关性分析黄河流域及其二级流域各项生态系统服务间的权衡关系。结果表明：全流域尺度上产水量与碳储量、生境质量呈权衡关系,其余各项服务间呈协同关系;产水量与碳储量、产水量与生境质量、碳储量与土壤保持量、碳储量与生境质量、碳储量与NPP、土壤保持量与生境质量之间的关系8个二级流域与黄河流域全域均保持一致。产水量与土壤保持量、产水量与NPP、土壤保持量与NPP以及生境质量与NPP的关系在二级流域间出现了差异。各生态系统服务整体表现出了明显的二级流域差异且显示地域规律性。多尺度评估生态系统服务间的权衡协同关系,可为制定黄河流域发展和生态保护双赢政策提供可靠参考。     

厦漳泉地区生态系统服务权衡与协同关系分析

将地理探测器引入生态系统服务权衡/协同关系的研究,并结合生态服务价值动态度、生态系统服务权衡协同度(ESTD),阐释2006—2016年厦漳泉地区生态系统服务变化特征和权衡/协同关系及其时空格局。结果表明:(1)地区生态服务价值总体增长16.51%,其中林地、湿地、水域的生态服务价值增长明显;(2)食物生产、原料生产、土壤保持服务价值低于地区总体ESV动态度;(3)生态系统服务间作用强度会随对象的转换出现差异性,根据各类服务间作用的紧密程度划分核心和次核心"组团";(4)地区生态系统服务间关系以协同为主,但食物生产与其他服务呈现明显的此消彼长,不同生态系统服务间权衡/协同性质及其程度均呈显著的空间分异。     

三江源国家公园生态系统服务时空变化及权衡-协同关系

本文基于“当量因子法”、空间自相关及相关系数等方法,定量分析了1990—2015年三江源国家公园生态系统服务的时空变化及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990—2015年,三江源国家公园生态系统服务价值呈不断上升趋势,从研究初期的542.37亿元增加至研究末期的834.70亿元,增长292.33亿元,增幅53.90%,每一阶段平均增长率为9.01%;长江源园区与黄河源园区生态系统服务价值占比情况与三江源国家公园整体情况一致,水域的生态系统服务价值最高,其次为草地、湿地,其中草地与水域提供了各园区90%以上的生态服务;澜沧江源园区的生态系统服务占比则为草地（70.58%）、湿地（23.58%）、水域（3.38%）。② 空间上,长江源园区及澜沧江源园区的生态系统服务价值呈东南高西北低的特征;黄河源园区则呈现西高东低特征。③ 相关分析表明,协同关系是三江源国家公园生态系统服务之间的主导关系,但各生态系统服务之间的相关程度各异。④ 数量方面,4类典型生态服务之间的权衡与协同关系的Moran′s I指数与相关性系数表现一致;空间分析方面,生态系统服务之间权衡与协同关系的异质性显著。     

生态系统服务权衡与协同研究进展及地理学研究议题

由于生态系统服务的多样性、空间分布的不均衡性以及人类使用的选择性,在人为活动和自然因素作用下,服务之间的关系出现了此消彼长的权衡、相互增益的协同等变化。理解服务权衡与协同的表现类型、形成机理、尺度依存和区域差异,对于制定区域发展与生态保护"双赢"的政策措施具有重要意义。从相互作用与联系、类型与形成机制、研究方法与工具、尺度效应以及不确定性等方面评述了生态系统服务权衡与协同的国内外研究进展和局限性,并对研究趋势进行了展望。在此基础上,提出从地理学视角研究生态系统服务权衡与协同的主要议题,包括服务供需的时空异质性、权衡与协同的形成机制、尺度依存和区域差异等。可为拓展生态系统服务权衡与协同研究的深度和广度,提升地理学综合研究水平提供借鉴与参考。     

长江、黄河流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究

长江、黄河流域是中国重要的生态屏障,近几十年来强烈的人类活动改变了长江、黄河流域的自然景观,使生态系统功能遭到破坏,了解流域内生态系统服务的变化、相互作用和驱动因素是流域生态系统管理和调控的重要基础.本文利用土地利用、土壤类型和气象等数据,对2000-2016年长江、黄河流域的NPP、土壤保持和产水服务进行时空变化分析...     

典型山地生态系统服务权衡与协同关系的时空分异研究

山地占中国国土面积比重高,是我国破解区域发展不平衡矛盾的焦点区域,也是生态系统服务重要供给区,长期面临着经济发展和生态保护的双重压力与挑战。研究选取我国石漠化山地、新构造运动活跃区山地和北方土石山区的典型区域黔桂岩溶山地、横断山地和太行山地为案例,以支持服务中NPP(Net Primary Productivity)、调节类服务水源涵养和供给类服务农产品供给三类生态系统服务为代表,采用线性回归、相关分析等方法探讨了1990–2015年三大山地生态系统服务权衡与协同关系的时空特征。主要结论如下:(1)三大山地农产品供给服务相对下降,NPP和水文调节等支持和调节服务提升更为显著;(2)三大山地NPP与水文调节服务存在彼此增益的协同关系,黔桂岩溶山地协同关系增强,而横断山地和太行山地变弱,且前者变弱的程度更大;三大山地NPP、水文调节服务与农产品供给服务存在此消彼长的权衡关系,其中黔桂岩溶山地NPP与农产品供给服务权衡关系变弱,而横断山地和太行山地权衡关系增强,且后者变强的程度更大;(3)三大山地生态系统服务权衡与协同关系存在显著的空间分异。     

生态系统服务权衡与协同视角下的重点生态功能区保护特征

重点生态功能区提供着源源不断的生态系统服务,在保障国家生态安全和社会可持续发展方面,有着不可或缺的基础作用。但是,以生态系统服务权衡与协同关系为视角,进而探讨分析重点生态功能区保护特征的研究案例相对较少。本文以秦巴重点生态功能区为评估分析区域,选择自然地理条件相似度极高的秦巴山区为参照单元,以生态系统供给服务与调节服务为核心内容,在定量分析2000—2019年期间的生态空间变化特征基础上,分析评估生态系统服务权衡与协同关系。结果表明：秦巴山区生态状况逐渐变好,重点生态功能区划定之后,生态系统趋于稳定;重点生态功能区服务能力呈逐渐增强的趋势,平均净初级生产力、土壤保持总量和水源涵养总量比重点生态功能区外分别高出了25.95 gC/m²、5.81亿t和24.95亿m³;土壤保持服务和生态系统供给服务的协同关系与生态状况改善呈正相关;由于受到降水的影响,2010年之后的水源涵养服务与生态系统供给服务的协同关系变差。总体来看,秦巴重点生态功能区的划定带动了区域生态空间“量的增长”和生态系统服务“质的提升”,但生态系统服务之间关系的“协调性”仍然不足,甚至从“协同”转为“权衡”关系,这要求未来国家需要制定更有针对性的生态系统保护管理决策,提高生态系统总体效益,支撑区域生态系统服务的可持续供给。     

国家屏障区生态系统服务权衡与协同

对不同服务间存在的此消彼长的权衡关系和相互增益的协同关系的正确认知,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提。2018年国家重点专项“典型脆弱生态修复与保护研究”中明确指出要优化“两屏三带”生态系统服务格局,而服务的优化离不开对权衡与协同关系的准确认知。因此,在国家尺度上开展国家屏障区生态系统服务权衡与协同研究具有重要性和迫切性。本文采用RUSLE模型、CASA模型和InVEST产水模型分别评估国家屏障区2000—2015年土壤保持、固碳和产水服务的空间分布格局,并分析三种服务的变化趋势,采用相关分析法和均方根偏差法量化不同服务在各子屏障带整体和空间上的权衡与协同关系。结论如下：① 国家屏障区的三项服务在空间上均呈现由东南向西北减少的格局, 而在时间上,土壤保持与产水显著增加(p<0.05),增加量分别为 20.64 t/(km ²·a)和4.13mm/a,而固碳呈现微弱的上升趋势(p=0.96),服务的提升有利于保障国家生态安全。② 在各子屏障带整体上,土壤保持、固碳及产水间相关系数基本大于0（p<0.05）,表明三者以协同为主;而在空间上,两两服务间的权衡与协同关系存在着极强的空间异质性,如东北森林带固碳与产水、固碳与土壤保持的权衡关系像元比例分别达49%和27%,且均集中在北部。因此,在进行生态环境建设时,需要同时考虑到整体与局部空间的服务权衡与协同关系的不同,以制定更为合理的生态保护政策。     

基于生态功能区的河北省生态系统服务权衡与协同分析

生态系统服务权衡与协同分析是当下生态系统服务的研究前沿和热点,可为生态系统管理提供科学依据。本文基于河北省生态功能区划分,选取粮食生产、碳储存、土壤保持和水源涵养4种生态系统服务,利用空间叠置法分析了2017年河北省不同生态功能区生态系统服务的权衡/协同关系,主要结论为：(1)河北省粮食生产总量为3828万t,五大生态区的贡献排序为低平原生态修复区（PY）>燕山太行山生态涵养区（YS）>环京津生态过渡带（HJJ）>坝上高原生态防护区（BS）>沿海生态防护区（YH）。(2)河北省碳储存、土壤保持、水源涵养服务的总量分别为8567万t碳、470161万t土、656875万t水。3种服务呈现相似分布,以燕山太行山生态涵养区贡献量最高（均超过75%）,其余各生态功能区贡献量普遍较低。(3)河北省全域不同生态系统服务之间以强权衡和低协同关系为主,强权衡、低协同、弱权衡、高协同的比例分别为48.15%、45.92%、5.09%、0.83%。(4)河北省强权衡关系生态系统的主导功能与其所处生态区功能定位基本一致,强权衡关系的生态系统可为生态功能区主导功能的发挥提供保障。本文可...     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。