, 金晓斌, 项晓敏Land use functions change and its spatial pattern in Jiangsu province from 2000 to 2015
FANYeting, JINXiaobin, XIANGXiaomin通讯作者:
收稿日期:2017-08-16
修回日期:2018-08-11
网络出版日期:2019-02-20
版权声明:2019《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部 所有
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摘要
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Abstract
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1 引言
2000年以来,中国城镇化进程不断加快,产业与人口不断向东部沿海地区集中,城乡建设用地不断扩张,农业和生态空间受到挤压,城镇、农业、生态空间矛盾加剧,国土空间可持续发展受到严重制约[1,2]。如何规范国土开发秩序,促进资源环境优化配置,实现生产、生活、生态空间协调发展成为区域可持续发展的一项重大科学命题。土地利用是国土空间的实体表现形态和核心主体,土地利用变化被认为是全球变化的主要决定因素之一,对生态系统、气候变化和人类脆弱性具有重大影响[3,4]。土地利用形态包括显性和隐性两种形式[5,6]。显性形态主要表现为土地利用数量结构和景观结构,其变化通常可以借助现场调查或者遥感监测等手段直接观测获取。土地利用功能（land use functions,LUFs）属于土地利用隐性形态,是指土地利用提供产品和服务以及满足人类需求的能力,其内容随着人类对土地资源的利用方式由简单到复杂,由单一到多样,其变化往往需要融合经济、社会、生态等信息进行综合评估[4,7]。土地利用功能研究源于农业多功能领域,并在生态系统服务[8,9,10]和景观功能[11,12]研究基础上得以拓展,现已延伸到经济、社会、生态等多方面[13,14,15,16]。目前关于土地利用功能及其变化的研究主要集中在耕地、林地、城乡用地等单一土地利用功能形态方面[17,18,19,20]。从区域土地综合利用视角开展的研究主要集中在土地利用多功能性动态变化和生态系统功能变化等方面,前者通过建立功能评价指标体系,以经济社会统计数据为基础,基于行政区单元,分析土地利用多功能性演变的时空格局及影响因素[11,21,22];后者多以土地利用结构变化数据为基础,基于空间单元（图斑或栅格尺度）,分析区域生态系统服务功能演变特征,探索总结区域土地利用现实问题[23,24,25,26]。然而,单一的宏观性功能评价或精细化特征分析,难以将区域宏观发展目标与土地利用实践有效结合,理论研究对现实问题的指导意义尚显不足。如何立足区域国土空间发展目标,借助精细化土地利用数据,开展土地利用功能分类与评价研究,提炼功能演变特征与模式,厘清土地利用中存在的问题,有利于增强研究结果对现实问题的指导意义。
2015年江苏省国土开发强度达21%,逼近目标值22%;全省城镇化率达66.50%,高出全国10.4个百分点,每平方公里国土面积承载的人口和经济总量是全国平均水平的5倍和8倍。城镇化、工业化加速发展,城镇空间快速扩张,致使部分大城市主城区人口压力偏大,也导致耕地资源快速流失,生态空间大量被挤占。2000-2015年,江苏省人均耕地从1.07亩降到0.86亩,逼近联合国确立的人均0.8亩警戒线,资源约束日益趋紧,粮食安全面临严峻考验;全省河流湖泊、苇地、滩涂等自然生态用地减少了约18万hm2,部分地区水土流失、土壤污染、区域性灰霾问题突出,生物多样性降低,生态系统功能不断退化。上述一系列城镇发展、农业生产、生态环境问题,归根结底是不同土地利用方式直接或间接影响国土空间发展而形成的,其结果是导致提供产品和服务满足人类需求的能力发生变化,从而影响区域可持续发展目标的实现。研究江苏省土地利用功能及其变化特征,确定和衡量多元化土地利用提供产品和服务的能力及其变化规律,有助于准确把握土地利用活动对国土空间格局产生的积极与消极影响,对于强化土地用途管制措施制定、形成国土空间格局优化框架具有重要指导意义[27]。
本研究以江苏省为实证案例,基于国土空间发展战略目标,构建土地利用功能表征指标体系;以1 km×1 km格网为评价单元,综合运用经济社会数据空间化方法及InVEST、RUSLE等模型,实现2000年和2015年江苏省各项土地利用功能空间化表达;然后运用空间叠置分析方法测度2000-2015年江苏省土地利用功能变化,分析功能变化基本特征及相互关系;最后提炼江苏省土地利用功能变化模式,探讨功能变化原因,划分功能变化分区,旨在为区域国土空间规划、土地整治实践等提供参考和借鉴。
2 研究区概况与数据来源
2.1 研究区概况
江苏省位于中国大陆东部沿海地区中心,介于116°18′E~121°57′E,30°45′N~35°20′N,地跨长江、淮河南北,是长江三角洲地区重要组成部分,是长江经济带的重要战略支点（图1）。江苏省国土面积10.72万km2（占中国土地面积的1.12%）,下辖13个市,63个县（市、区）。省内平原面积占比68.8%,水面面积占16.9%,江河湖泊密布。江苏省生态资源和自然景观类型丰富,拥有一批国家级自然保护区、重点风景名胜区、森林公园、地质遗迹等。优越的自然资源条件为江苏省经济社会快速发展创造了有利条件。但江苏省国土资源也面临着重要挑战,主要表现为：全省人均耕地面积仅0.86亩,仅为全国平均水平的54.42%,逼近联合国粮农组织警戒线,同时耕地后备资源紧缺,区域粮食安全面临严峻考验;国土开发强度接近21%,远远超过全国平均水平的4.02%,资源环境支撑保障能力不足;局部地区生态系统较为敏感,具有不同程度的生态脆弱性,特别是易受洪涝、滑坡、沉降等灾害影响的地区易损性较强。基于宏观国土空间开发导向,识别土地利用变化特征,厘清土地利用中存在的现实问题,对于明确江苏省国土空间开发格局,调整开发方向,提高开发效率,率先基本实现现代化具有重要意义。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1研究区位置示意图
-->Fig. 1Location of the study area
-->
2.2 数据来源与处理
本文使用的基础数据及其说明见表1。为便于计算,将所有数据统一行政区边界（2015年）、地图投影（高斯—克吕格投影）和地理坐标系统（1980年西安坐标系）,采用Data Management Tools模块下“Create Fishnet”工具创建1 km×1 km空间格网,将所有数据统一到该格网下实现各项功能表征指标的空间化表达。Tab. 1
表1
表1数据来源及说明
Tab. 1Data sources and description
| 数据类型 | 数据产品 | 来源 | 时间断面(年) | 空间分辨率 |
|---|---|---|---|---|
| 土地利用数据 | 土地利用现状遥感监测数据 | 中国科学院资源环境科学数据中心 | 2000、2015 | 1 |
| 遥感影像数据 | Landsat4 TM、Landsat 8 OLI_TRIS | 地理空间数据云 | 2000、2015 | 30 m |
| 社会经济数据 | 江苏省省统计年鉴 | 江苏省统计局 | 2001、2016 | 县级 |
| 夜间灯光数据 | Version 4 DMSP-OLS Nighttime Lights Time Series | http://www.noaa.gov/ | 2000、2013 | 1 km |
| 江苏省环境保护区 | 长三角（江苏省）1 | 国家地球系统科学数据共享服务平台 | 2013 | 1 |
| 道路数据 | 江苏省道路矢量数据 | 国家地球系统科学数据共享服务平台 | 2002、2015 | 1 |
| DEM | ASTER GDEM V2版 | 地理空间数据云 | 2009 | 30 m |
| NDVI | MYDND1M中国500M NDVI月合成产品 | 地理空间数据云 | 2000、2015 | 500 m |
| NPP | MOD17A3 | http://www.noaa.gov/ | 2000、2015 | 1 km |
| 土壤数据 | 全国第二次土壤普查数据集 | 中国土壤数据库 | 1990年代 | 1 |
| 降水量 | 江苏农业基本气象资料月值数据集 | 中国气象局气象数据中心 | 2000、2015 | 4 km |
| 蒸散量 | MOD16A3 | http://www.noaa.gov/ | 2000、2015 | 500 m |
| 叶面积指数 | MOD15A2 | http://www.noaa.gov/ | 2000、2015 | 1 km |
| 根系深度 | - | 包玉斌等[28,29] | 2000、2015 | 土地利用/ 覆被类型 |
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3 研究方法
3.1 研究思路
本文拟基于国土空间发展目标,解析土地利用功能多样性特征,构建土地利用功能分类体系,为定量识别土地利用功能,测度土地利用功能变化提供方法支撑;并通过土地利用功能变化特征分析,提炼区域土地利用功能变化模式和分区特征,揭示其可能成因,为区域土地利用实践提供参考和借鉴。研究步骤如下：① 土地利用功能定量测度。从国土空间发展视角出发,结合江苏省国土空间发展目标,基于农业、城镇、生态三类空间,构建土地利用功能分类体系;综合运用InVEST、RUSLE模型和经济社会数据空间化方法,定量测算2000年和2015年江苏省各项土地利用功能。② 土地利用功能变化基本特征分析。定量测度2000-2015年江苏省各项土地利用功能变化,据此分析江苏省各项土地利用功能变化特征和区域差异;并采用空间相关性分析,识别各项土地利用功能变化之间的内在联系与空间关系。③ 土地利用功能变化模式与分区。基于土地利用功能变化特征分析,总结归纳功能变化模式,分析功能变化原因,并结合自然区划、经济社会和土地利用等因素,综合划分土地利用功能变化分区。具体技术路线见图2。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2研究技术路线图
-->Fig. 2Technology procedure of research
-->
3.2 土地利用功能分类与量化
国土空间承载着多样化的人类需求,通过不同的土地利用方式加以实现,从而形成多种土地利用功能,这些功能与土地自身特性和土地利用过程相关联,最终服务于实现国土空间的可持续发展。根据国土规划管理需要,国土空间开发保护以用途管制为主要手段,农业空间、城镇空间和生态空间构成国土空间的整体[2],不同空间保障区域发展的目标不同,主导土地用途亦存在差异,由此形成不同类型的土地利用功能（图3）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3土地利用功能分类解析
-->Fig. 3Classification framework of land use functions
-->
3.2.1 农业空间 该空间以确保生存发展为主要目标,具有以提供农副产品和服务为主的农业生产功能。农产品作为保障人类生存的基本物质[30],对人类发展具有决定性作用,是江苏省农业生产系统中最重要的供给物品。江苏省农业空间主要分布在沿江、沿海、沿太湖等水网平原地区,渔业产业发达且具特色,水产品供给亦是区域农业生产的重要组成。此外,江苏省杨树等林木种苗产业快速发展,为加工制造等二次生产提供了重要的基础原料。故此,本文将农业生产功能细分为农产品供给、水产品供给和林产品供给3项二级功能。
3.2.2 城镇空间 该空间以承载人居生活为主要目标,具有以提供人类居住和生活保障为主的城镇生活功能。江苏省是中国经济发展最有活力的前沿性区域,城镇化与工业化互动并进,人口和经济总量大,居住承载作为维持城镇生活系统运行的基底,是区域城镇空间最基本的保障功能。此外,随着经济社会快速发展,区内居民就业、消费、娱乐等基本生活需求不断提升,对非农产业发展提出更高的要求。故此,本文将城镇生活功能细分为居住承载功能和生活保障功能。
3.2.3 生态空间 该空间以维护生态安全为主要目标,具有以提供生态产品和服务为主的生态维护功能。广阔的近海水域和海岸带以及洪泽湖、高邮湖等西部丘陵湖荡屏障是江苏重要的水源涵养区,也是亚热带和暖温带物种交汇、生物多样性比较丰富的区域。高强度、多样化的土地利用方式极大影响着区域水文、土壤、气候、生物等要素的流动与配置,局部地区生态系统已经较为敏感,具有不同程度的脆弱性。故此,本文将生态维护功能进一步划分为水文调节、土壤保持、气候调节、生物保护4项二级功能。
根据不同国土空间发展目标,结合江苏省经济社会发展现状,将土地利用功能划分为3项一级功能、9项二级功能,具体功能分类、表征指标、量化方法以及指标权重详见表2。
Tab. 2
表2
表2土地利用功能分类体系及表征指标说明
Tab. 2Classification system and characterized indexes description of land use functions
| 一级功能 | 二级功能 | 解释 | 表征指标 | 单位 | 量化方法 | 方法说明 | 权重 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 农业生产功能 | 农产品供给功能 | 生产及提供农产品的能力 | 农业产值 | 万元/km2 | 孙艺杰等[31,32] | 0.50 | |
| 水产品供给功能 | 生产及提供水产品的能力 | 渔业产值 | 万元/km2 | 孙艺杰等[31,32] | 0.20 | ||
| 林产品供给功能 | 生产及提供林产品的能力 | 林业产值 | 万元/km2 | 孙艺杰等[31,32] | 0.30 | ||
| 城镇生活功能 | 居住承载功能 | 提供居住、承载人口的能力 | 人口密度 | 人/km2 | 基于夜间灯光和土地利用数据空间化 | 陈晴等[33] | 0.50 |
| 生活保障功能 | 保障居民基本生活的能力 | 第二、第三产业产值 | 万元/km2 | 基于夜间灯光数据 空间化 | Ghosh等[34,35] | 0.50 | |
| 生态维护功能 | 水文调节功能 | 水资源供给服务的能力 | 水资源涵养量 | mm/km2 | InVEST模型 | 包玉斌等[28,36] | 0.30 |
| 土壤保持功能 | 土壤侵蚀控制的能力 | 土壤保持量 | kg/km2 | RUSLE模型 | 怡凯等[37,38] | 0.20 | |
| 气候调节功能 | 缓解气候变化的能力 | 固碳量 | kg/km2 | 杨一鹏等[39,40] | 0.25 | ||
| 生物保护功能 | 生物多样性保护的能力 | 生境质量 | — | InVEST模型 | 吴健生等[41,42] | 0.25 |
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3.3 土地利用功能评价及其变化测度
（1）以江苏省为研究对象,以2000年和2015年作为研究时点,以1 km×1 km格网作为评价单元,采用表2中所述的指标量化方法,基于ArcGIS 10.2平台定量测算两个时点各项土地利用功能指标值。然后,采用极值标准化法对各指标值进行标准化处理,得到2000年和2015年两个时点各项二级土地利用功能的统一量纲值,分别记为Vi-2015和Vi-2000（i=1, 2, …, 9）,此即为2000年和2015年江苏省二级土地利用功能状态值。（2）采用ArcGIS 10.2平台中“Raster Calculator”工具将2000年和2015年两个时间断面各项二级土地利用功能分别一一对应进行空间叠置相减,所得结果值记为ΔVi,ΔVi=Vi-2015-Vi-2000,此即为江苏省2000-2015年各项二级土地利用功能变化值。
（3）采用Spatial Analyst Tools模块下“Band Collection Statistics”工具获取各项二级土地利用功能变化值之间的相关系数矩阵,据此分析江苏省各项功能变化之间的空间关系。
（4）运用“Raster Calculator”工具按照表2中的功能分类体系,分别将2000年和2015年两个时点各项二级土地利用功能进行空间加权叠加,得到各项一级土地利用功能状态值,并采用与（2）同样的方法,测度江苏省各项一级土地利用功能变化值,并据此提炼土地利用功能变化模式与分区。
4 结果分析
4.1 2000-2015年江苏省土地利用功能变化基本特征分析
2000-2015年江苏省农业生产功能、城镇生活功能、生态维护功能均发生了不同程度变化,各项二级土地利用功能变化特征显著且各不相同,功能变化区域差异明显（图4）。具体表现为：
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4江苏省土地利用功能变化测度结果空间化表达
-->Fig. 4Spatial distribution of land use functions change in Jiangsu province
-->
4.1.1 农业生产功能变化 2000-2015年,江苏省农业生产功能总体表现为西增东减,其中农产品供给功能变化最为明显。徐州市农产品供给功能增强最为明显,其次是宿迁沭阳县和淮安市区。南京市以及扬（州）镇（江）泰（州）市区城郊和农村地区农产品供给功能也有较为明显的提升。苏（州）（无）锡常（州）以及南通市区、启东市、盐城大丰市、射阳县等江苏省东南部地区农产品供给功能则明显减弱。洪泽湖上段、高邮湖下段水产品供给功能有所增强,长江入口处和沿海滩涂地区水产品供给功能总体呈现减弱趋势。江苏省林产品供给功能总体变化不大,略有增强。
4.1.2 城镇生活功能变化 2000-2015年,江苏省城镇生活功能总体呈现增强趋势,南部地区功能增强程度明显高于中北部地区。江苏各城市中心城区居住承载功能均有不同程度增强,南部地区增强幅度更大,范围更广,其中以南京市增强最为明显。苏州市区、昆山市、常熟市、无锡市区、江阴市、张家港市、常州市区、镇江市区、扬州市区、泰州市区等沿江地带居住承载功能也有较大幅度增强。生活保障功能增强显著的地区集中分布在（江）苏南（部）地区,从城市中心到外延呈现“减弱—增强—减弱”的圈层式特征。徐州市区、淮安市区、盐城市区是江苏中北部地区生活保障功能增强较为明显的地区。
4.1.3 生态维护功能变化 2000-2015年,江苏省各项生态维护功能变化存在显著差异,其中变化最明显的是水文调节功能和气候调节功能。江苏南部地区水文调节功能明显增强,东部沿海地区和北部地区则相对减弱。宁（南京）镇（江）扬（州）土壤保持功能略有增强,淮安、宿迁、徐州、连云港等北部地区土壤保持功能则有所减弱。研究期内江苏省气候调节功能表现为北增南减,功能减弱明显的区域主要分布在南京高淳县、苏州吴江市、昆山市、无锡市区、南通市区、启东市、海门市以及泰州兴化市,连云港、徐州以及盐城响水县、滨海县、宿迁泗洪县、盱眙县等北部地区气候调节功能有所增强。江苏省生境质量总体呈现下降趋势,生物多样性保护功能有所减弱,苏州市区、昆山市等南部地区表现尤为明显。
4.2 江苏省不同土地利用功能变化空间关联分析
各类土地利用功能及其变化之间相互作用、相互影响,表现为互相增益的协同关系或者此消彼长的权衡关系。为厘清各项土地利用功能变化之间的协同与权衡关系,根据江苏省二级土地利用功能变化结果,采用波段集统计工具[28]计算各项功能变化之间的相关性,所得相关系数矩阵见表3。Tab. 3
表3
表3土地利用功能变化相关系数矩阵
Tab. 3Coefficient matrix of land use functions change
| 农产品 供给 | 水产品 供给 | 林产品 供给 | 居住 承载 | 生活 保障 | 水文 调节 | 土壤 保持 | 气候 调节 | 生物 保护 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 农产品供给 | 1.000 | ||||||||
| 水产品供给 | -0.071* | 1.000 | |||||||
| 林产品供给 | -0.011 | -0.063* | 1.000 | ||||||
| 居住承载 | -0.444*** | -0.060 | -0.038 | 1.000 | |||||
| 生活保障 | -0.291*** | -0.016 | 0.050 | 0.316** | 1.000 | ||||
| 水文调节 | -0.028 | 0.112** | 0.027 | 0.152*** | 0.327** | 1.000 | |||
| 土壤保持 | 0.023 | 0.005 | 0.033 | 0.009 | 0.045 | 0.125** | 1.000 | ||
| 气候调节 | 0.383*** | -0.050 | 0.009 | -0.227** | -0.365** | -0.191** | -0.020 | 1.000 | |
| 生物保护 | 0.244*** | 0.216*** | 0.013 | -0.380** | -0.229** | -0.089** | -0.018 | 0.146*** | 1.000 |
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由表3可见,江苏省农产品供给功能变化与水产品供给功能、居住承载功能、生活保障功能变化存在显著负相关,与气候调节功能、生物保护功能变化存在显著正相关。水产品供给功能变化与林产品供给功能变化存在负相关,与水文调节功能、生物保护功能变化存在显著正相关。居住承载功能变化与生活保障功能变化存在显著正相关,二者又均与水文调节功能变化呈正相关,与气候调节功能、生物保护功能变化存在负相关。水文调节功能变化与土壤保持功能变化存在显著正相关,与气候调节功能、生物保护功能变化存在负相关,气候调节功能变化与生物保护功能变化存在显著正相关。
与生态系统服务类似,土地利用功能及其变化之间的权衡与协同关系可以通过相关系数的取值来判定[29]。正相关表示协同,即两种土地利用功能同时增强或减弱;负相关表示权衡,即某类土地利用功能因其他类型土地利用功能的增强而减弱[43,44]。由此可知,农产品供给功能与水产品供给功能、居住承载功能、生活保障功能存在空间权衡关系。气候调节功能和生物保护功能增强则促进了农产品供给功能的增强。水产品供给与林产品供给功能存在空间权衡关系,与水文调节功能、生物保护功能存在空间协同关系。居住承载和生活保障功能存在明显的空间协同关系;二者与水文调节功能呈协同关系,与气候调节功能、生物保护功能呈权衡关系。水文调节功能与土壤保持功能表现为协同关系,与气候调节功能、生物保护功能存在空间权衡。
4.3 江苏省土地利用功能变化模式与分区
4.3.1 江苏省土地利用功能变化模式及其成因 为进一步探索总结江苏省土地利用功能 变化规律,研究根据江苏省土地利用功能变化测度及相关性分析结果,参照现有研究成果[45,46],将2000年和2015年二级土地利用功能状态值分别进行空间加权叠加,综合得到两个时点3项一级土地利用功能状态值,以2015年与2000年各项一级土地利用功能状态值之差作为功能变化值。结果显示,江苏省农业生产、城镇生活、生态维护功能变化均值分别为-0.006、0.082、-0.028,这表明江苏省农业生产和生态维护功能总体有所减弱,城镇生活功能总体呈增强态势,各项功能总体变化幅度均较小。同时,进一步将江苏省农业生产功能、城镇生活功能、生态维护功能变化均值作为各项功能变化阈值,设为“0”基准点,用以衡量不同格网单元各项功能的变化趋势。若某格网单元功能变化值高于全省变化均值,则表示其对江苏省土地利用功能增强具有促进作用,记为“+”;反之,则表示具有抑制作用,记为“-”。在此基础上,根据各项功能变化测度结果,综合划分土地利用功能变化模式（图5a）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5江苏省土地利用功能变化模式与分区
-->Fig. 5Patterns and zoning of land use function change in Jiangsu province
-->
结果表明,江苏省土地利用功能变化模式共包括8种类型,分别为综合功能提升型、生产功能增强型、生活功能增强型、生态功能增强型、生产功能减弱型、生活功能减弱型、生态功能减弱型和整体功能衰退型（图5b）,占江苏省土地总面积的比例分别为10.21%、23.20%、8.76%、10.86%、6.62%、24.38%、3.19%、12.76%。功能变化模式空间分布特征及其成因如下：
（1）综合功能提升型主要分布在南京市区、扬州市区、镇江市区、常州市区、无锡市区、江阴市、苏州吴江市等江苏南部地区。这些地区拥有优越的自然景观,依托区内湖荡屏障景观特色,积极推行绿色乡村和郊野森林建设,着力打造城郊精细农业,并坚持生态优先,促进一三产业融合,引导非农产业向交通廊道集聚,保障自然风景区、森林公园、防护绿带的合理布局,促使农业、城镇、生态空间相互融合。
（2）生产功能增强型主要分布在徐州邳州、睢宁、宿迁市区、沭阳、淮安市区、洪泽、盱眙、金湖、涟水以及南通如皋、如东、海安、盐城东台等地。这些地区是江苏省重要的农产品主产区,区内农业基础条件好,农产品精深加工和流通能力较强,粮食、渔业、林木等综合生产能力较强。但是区内工农业产业较多,产业开发层次低,资源利用效率不高,人口吸纳能力有限。此外,不合理的土地开发利用降低了区内生态系统稳定性,水土流失、气候多变、生物多样性减少等生态环境问题不断显现,生态维护功能有所下降。
（3）生活功能增强型主要分布在苏州昆山、太仓、南通市区等地。这些地区通过加大主城区存量土地结构调整力度,全面实施“退二进三”,大力发展金融、商务、软件、外包等楼宇经济和总部经济,提升城市空间利用效率,城镇生活功能明显增强。但区内资源环境约束日益趋紧,农业规模化、产业化发展受限,受农业全球化影响,农产品价格优势弱化,农业生产功能呈下降趋势;污染物排放总量高,环境治理压力大,生态功能有所减弱。
（4）生态功能增强型主要分布在盐城市区、射阳、建湖、泰州兴化、连云港东海、赣榆等地。区内严格保护九龙口等湿地资源,滩涂围垦避开重要海岸湿地,留足生态空间,维护生态海岸平衡。但区内滩涂围垦开发产业多为传统的种植、养殖业,开发利用方向单一,农业生产和产业发展亟需转型升级。
（5）生产功能减弱型主要分布在苏州市区、昆山市、常熟市、常州市区等地。这些地区区位优势明显,大力发展外向型经济及现代服务业,促进人口、非农产业不断向轨道交通走廊地区集聚,紧凑建设城镇,保障区域开敞空间和生态隔离空间,充分发挥其作为区域生态基底、城市防护屏障的功能,城镇生活功能和生态维护功能不断提升。但是,区内农业生产逐步被旅游、贸易等服务业兼并,农业比较效益不断降低,生产功能有所下降。
（6）生活功能减弱型主要分布在徐州丰县、沛县、连云港市区、盐城响水、滨海、扬州高邮、江都等北部地区。这些地区农副产品和林木资源丰富,农产品、木材加工发展迅速,通过在主要河流两侧和水源保护区建设生态林带,区域生态维护功能也不断提升,但区内缺乏强有力的中心城市带动,产业发展内生动力不足。镇江句容、丹阳、南京溧水、高淳、常州溧阳、金坛作为江苏农产品主产区,区内基本农田集中分布,城镇新增空间受到严格控制,人口、非农产业集聚能力有限。
（7）生态功能减弱型主要分布在淮安、宿迁、徐州中心城区,这主要是由于区内大力发展现代农业,提升农业综合生产水平,但资源消耗与农资投入粗放发展,大多数规模化农业废弃物难以被及时消纳降解,种养脱节造成环境污染和资源浪费,农业生态环境保护面临挑战,耕地、水等自然资源束缚持续加大。
（8）整体功能衰退型主要分布在宿迁泗洪、泗阳、盐城大丰、东台、南通市区、如东、启东等地。这些地区区内经济基础薄弱、产业结构单一,经济发展综合实力与其他区域存在差距。区内气候、水文等条件多变不稳,农业生产能力总体偏低,且提升难度较大;滩涂围垦、农业开发打破了原有生态系统格局,降低了区内生态维护功能。
4.3.2 江苏省土地利用功能变化分区及其成因 江苏省各地区自然资源禀赋差异较大,区域发展目标呈现多元化,土地利用具有多层次性,土地利用功能变化模式表现出明显空间分异特征。为进一步识别江苏省不同地域土地利用功能变化主导模式及其特征,研究基于县级行政单元,重点考虑土地利用功能变化模式差异及成因,以江苏省地貌特点、农业区划、宏观经济环境为依据,将精细化土地利用功能变化评价与宏观区域规划相衔接,综合划分江苏省土地利用功能变化分区,分区原则如下：① 同一区划单元内主导土地利用功能变化模式具有一致性;② 同一区划单元自然、经济、土地利用等特征具有一致性;③ 不同区划单元之间空间位置具有连接性。根据上述原则,可将江苏省土地利用功能变化划分为8个类型区,并以“地貌（或者地理区位）+主导功能变化模式”的规则命名各分区,分别为西南丘陵综合功能提升区、太湖平原生产功能减弱区、沿江平原生活功能增强区、东部沿海整体功能衰退区、黄淮平原生态功能增强区、里下河平原生活功能减弱区、徐淮平原生产功能增强区、沿东陇海生活功能减弱区（图5b）。各分区范围及功能变化主导模式详见表4。
Tab. 4
表4
表4江苏省土地利用功能变化分区范围及功能变化主导模式
Tab. 4Distinct subareas and their primary patterns of land use functions change
| 分区代码 | 分区名称 | 包含范围 | 主导模式 |
|---|---|---|---|
| Ⅰ | 西南丘陵综合功能提升区 | 南京市区、高淳、溧水、常州金坛、溧阳、镇江市区、句容、丹阳、扬州市区、仪征 | 以综合功能提升型为主,辅以生活 功能减弱型和生产功能减弱型 |
| Ⅱ | 太湖平原生产功能减弱区 | 常州市区、无锡市区、宜兴、苏州市区、昆山、吴江 | 以生产功能减弱型为主,辅以生活 功能减弱型和综合功能提升型 |
| Ⅲ | 沿江平原生活功能增强区 | 苏州常熟、太仓、张家港、无锡江阴、 镇江扬中、泰州市区、泰兴、靖江、姜堰、扬州江都、南通如皋 | 以生活功能增强型为主,辅以生产 功能增强型和综合功能提升型 |
| Ⅳ | 东部沿海整体功能衰退区 | 南通市区、海门、启东、如东、海安、 盐城东台、大丰 | 以整体功能衰退型为主,辅以生产 功能增强型和生活功能增强型 |
| Ⅴ | 黄淮平原生态功能增强区 | 盐城市区、射阳、滨海、响水、连云港灌南、灌云 | 以生态功能增强型为主,辅以生活 功能减弱型和生产功能增强型 |
| Ⅵ | 里下河平原生活功能减 弱区 | 泰州兴化、扬州兴化、宝应、淮安金湖、盐城建湖、阜宁 | 以生活功能减弱型为主,辅以生态 功能增强型和生产功能增强型 |
| Ⅶ | 徐淮平原生产功能增强区 | 徐州睢宁、宿迁市区、沭阳、泗洪、泗阳、淮安市区、洪泽、盱眙、涟水 | 以生产功能增强型为主,辅以整体 功能衰退型 |
| Ⅷ | 沿东陇海生活功能减弱区 | 徐州市区、丰县、沛县、邳州、新沂、连云港市区、东海、赣榆 | 以生活功能减弱型为主,辅以生态 功能增强型和生产功能增强型 |
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由表4可知,2000-2015年江苏省土地利用功能发展态势最为良好的区域是西南丘陵地区,区内各项土地利用功能总体均有所增强,生产、生活、生态功能均衡协调发展,生态维护功能增强尤为显著。这主要得益于该区地处江苏省低山丘陵集中地带,是江苏省重要的农产品供给区,区内充分利用优良的生态环境优势,严格保护地貌的自然生态格局,构建绿色生态网络,促进农业生产与特色旅游互动发展。其他地区土地利用功能均呈现不同层面的减弱之势,其中东部沿海地区各项功能总体均有所减弱,这主要是由于区内临港产业体系不够完善,港口、城镇、产业发展互动不足,综合竞争力不强;围垦开发产业规模偏小,层次偏低,有效农业供给提升幅度较小;海岸滩涂湿地受到不合理开发利用的影响和破坏,气候调节、环境净化等功能降低。
太湖平原地区生活、生态功能总体呈增强态势,该区地理区位优势明显,区内依托主要交通通道和雄厚产业基础,大力发展总部经济,发挥中心城市要素集聚优势;充分利用山水风光优美和生态环境良好的优势,重点发展生态和高新技术产业,打造高品质宜居生态空间。但是区内城镇空间快速扩张,对农业空间形成严重挤占,农业生产优势逐步被第二、第三产业替代,生产功能降幅明显。沿江平原地区城镇生活功能总体有所增强,区内城镇连绵度高、城乡发展一体化进程不断加快,以技术提升促进自主创新,构建现代产业体系,但是区内土地资源紧缺,资源约束趋紧,环境承载接近上限,生产、生态功能总体呈减弱趋势。
黄淮平原、里下河平原以及沿东陇海地区功能变化特征相似,城镇生活功能普遍有所减弱,生产、生态功能则均有不同程度增强。这些地区是江苏省传统农区,农业发展条件好,生态系统脆弱,通过发展特色化、规模化农业,农业生产能力稳步提升,同时强调城镇点状发展,避免城镇连片蔓延发展对生态空间的侵蚀。但是区内县域经济薄弱,辐射带动能力不足,工业化、城镇化进程落后于其他地区,人口和非农产业集聚能力仍有待提升。徐淮平原地区作为江苏省农产品主产区,大力推进高标准农田建设,农业生产功能总体有所增强,但是区内耕地和基本农田保护任务重,城镇新增空间受到严格限制,与其他地区相比,城镇生活功能呈减弱态势,不合理的产业布局、粗放的开发利用方式对生态环境造成了一定破坏,区域生态维护功能有所减弱。
5 结论与讨论
5.1 结论
本文重点以国土空间发展目标为导向,构建土地利用功能分类体系,探索土地利用功能表征方法,实现了功能变化测度,并分析功能变化基本特征,总结了功能变化模式及其成因,划分功能变化分区。研究结果表明：（1）2000-2015年,江苏省土地利用功能变化表现出显著的区域差异。农业生产功能总体呈西增东减态势,其中农产品供给功能区域特征最为显著;城镇生活功能南北差异显著,南部地区城镇生活功能增强明显,沿海地区和北部地区城镇生活功能总体呈减弱态势;生态维护功能中的水文调节、气候调节功能变化特征最为显著,且呈相反变化趋势,前者表现为南增北减,后者表现为北增南减。
（2）江苏省各项土地利用功能变化之间存在显著空间关联。其中,农业生产功能与生态维护功能变化存在协同关系,与城镇生活功能变化存在权衡关系,城镇生活功能与生态维护功能变化存在权衡关系。
（3）江苏省土地利用功能变化空间格局特征显著。功能变化模式包括综合功能提升型、生产功能增强型、生活功能增强型、生态功能增强型、生产功能减弱型、生活功能减弱型、生态功能减弱型和整体功能衰退型8种类型。以此为基础,可将江苏省进一步划分为西南丘陵综合功能提升区、沿江平原生态功能减弱区、太湖平原生产功能减弱区、东部沿海生活功能增强区、黄淮平原功能交互变化区、里下河平原生态功能减弱区、徐淮平原生态功能减弱区和沿东陇海综合功能提升区等8个土地利用功能变化分区。
5.2 讨论
优化国土空间开发格局,坚持国土开发与资源环境承载力相匹配,科学划定农业、城镇、生态空间,是当前中国土地利用、土地管理的基本方向与重心所在。土地具有多功能属性,不同土地利用方式、利用强度会形成不同的主导功能,生产、生活、生态功能及其变化相互关联、相互影响。如何顺应国土空间可持续发展目标,科学识别土地利用功能类型,把握不同土地利用功能变化规律,厘清功能变化特征和空间关联,对于摸清当前土地利用中存在的关键问题、指导未来土地利用规划方向具有重要意义。土地利用功能作为一种土地利用隐性形态,其变化主要表现为不同土地利用产出满足土地利用主体多元需求能力的变化,这种需求不仅限于以保障人类基本生存为主的农业生产功能,也包括满足人类居住、消费、娱乐等需求的城镇生活功能,还包括提供调节、支持服务的生态功能。土地利用功能变化演进到一定阶段即为土地利用功能转型,其表现为功能形态的根本转变或者趋势性转折。在新型城镇化和生态文明建设新形势下,土地利用功能需要超越保障人类基本生存、生活需求,更注重满足人与自然可持续协调发展的需求,亟待实现由生产、生活功能主导向生态功能主导、多功能协调发展的转型。
研究发现,江苏省农业生产、城镇生活、生态维护功能均已发生了显著的变化,并且具有明显的区域特征,呈现一定的转型趋势。以南京为代表的西南部地区生产、生活、生态功能均有所增强,开始由以生活功能为主转向生产、生活、生态功能协调发展;以苏州、无锡为代表的东南部地区城镇生活功能大幅度增强,生产功能下降明显,已逐步由农业生产功能为主导转向以城镇生活功能为主导;以南通、盐城为代表的沿海地区生态、生产功能明显减弱,生活功能略有增强,土地利用功能主导优势退化;以徐州、淮安为代表的北部地区农业生产功能有所增强,生态维护功能有所降低,农业生产功能主导地位不断提升。通过识别江苏省不同地域土地利用功能短板,厘清江苏省土地利用中可能存在的现实问题,旨在为制定国土空间规划方案、优化国土空间开发利用格局提供参考借鉴。
受基础数据和研究方法限制,本研究构建的土地利用功能分类体系仍存在一些不足之处,如农业生产功能空间化是以其产出效益为基础进行均一化处理,未考虑各项农产品供给的内部结构差异和外部经济社会影响。后期可进一步融合主要产品（服务）的结构信息（种植结构、经营结构等）,并考虑其所处区域的外部效应（市场环境、交易状况等）,深化对功能的认识和定量识别。今后,将进一步细化研究阶段,探索丰富对土地利用功能转型的认知及其优化调控的可能性。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
| [1] | . 主体功能区划是构筑我国有序区域发展格局的依据,对经济地理学理论和方法创新提出了紧迫的需求。在分析地域功能基本属性的基础上,首次提出了区域发展的空间均衡模型,认为标识任何区域综合发展状态的人均水平值趋于大体相等。基于该结论,阐释了功能区形成应有利于实现空间均衡正向(差距缩小)演变过程,空间均衡的前提是资源要素在区域间的合理流动。探讨了地域功能演替对空间均衡过程的影响,提出了区划方案效益最大化是同区域如何划分和对地域功能随时间变化的正确把握程度相关的。进而分析了主体功能区划的“开发”与“保护”双重功能的复合、指标体系选择、时空属性相关问题的科学基础。探讨了通过立体流和立体空间均衡实现效率与公平并重目标的合理性。并从法律、规划和政策构成的空间管治制度安排层面,对主体功能区划的定位、实施和协调进行了讨论。 . 主体功能区划是构筑我国有序区域发展格局的依据,对经济地理学理论和方法创新提出了紧迫的需求。在分析地域功能基本属性的基础上,首次提出了区域发展的空间均衡模型,认为标识任何区域综合发展状态的人均水平值趋于大体相等。基于该结论,阐释了功能区形成应有利于实现空间均衡正向(差距缩小)演变过程,空间均衡的前提是资源要素在区域间的合理流动。探讨了地域功能演替对空间均衡过程的影响,提出了区划方案效益最大化是同区域如何划分和对地域功能随时间变化的正确把握程度相关的。进而分析了主体功能区划的“开发”与“保护”双重功能的复合、指标体系选择、时空属性相关问题的科学基础。探讨了通过立体流和立体空间均衡实现效率与公平并重目标的合理性。并从法律、规划和政策构成的空间管治制度安排层面,对主体功能区划的定位、实施和协调进行了讨论。 |
| [2] | . 解决经济高速增长、社会快速转型中存在的国土开发秩序混乱和资源环境代价沉重等问题是人文—经济地理学在区域可持续发展领域的重大科学命题。党的十八大报告将优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要举措,并提出＂促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀＂,由此构成的＂三生＂空间成为构建空间规划体系、完善国土空间开发保护制度和各类尺度空间落实主体功能区规划的重要基础。本文围绕国土空间优化和区域可持续发展目标,对国内外＂三生＂空间相关文献进行系统梳理,紧紧围绕＂三生＂空间的数量配比和空间配置两个科学问题进行综述,按照精度深化和尺度细化的要求,集中在＂三生＂功能分类、空间识别、空间优化等内容,从而勾勒出三生空间研究的框架体系。今后应重视三生空间动态演化,促进各尺度适宜性评价的统一和整合,响应＂多规合一＂的实践需求,最终服务于国土空间格局优化。 . 解决经济高速增长、社会快速转型中存在的国土开发秩序混乱和资源环境代价沉重等问题是人文—经济地理学在区域可持续发展领域的重大科学命题。党的十八大报告将优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要举措,并提出＂促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀＂,由此构成的＂三生＂空间成为构建空间规划体系、完善国土空间开发保护制度和各类尺度空间落实主体功能区规划的重要基础。本文围绕国土空间优化和区域可持续发展目标,对国内外＂三生＂空间相关文献进行系统梳理,紧紧围绕＂三生＂空间的数量配比和空间配置两个科学问题进行综述,按照精度深化和尺度细化的要求,集中在＂三生＂功能分类、空间识别、空间优化等内容,从而勾勒出三生空间研究的框架体系。今后应重视三生空间动态演化,促进各尺度适宜性评价的统一和整合,响应＂多规合一＂的实践需求,最终服务于国土空间格局优化。 |
| [3] | . Land use has generally been considered a local environmental issue, but it is becoming a force of global importance. Worldwide changes to forests, farmlands, waterways, and air are being driven by the need to provide food, fiber, water, and shelter to more than six billion people. Global croplands, pastures, plantations, and urban areas have expanded in recent decades, accompanied by large increases in energy, water, and fertilizer consumption, along with considerable losses of biodiversity. Such changes in land use have enabled humans to appropriate an increasing share of the planet9s resources, but they also potentially undermine the capacity of ecosystems to sustain food production, maintain freshwater and forest resources, regulate climate and air quality, and ameliorate infectious diseases. We face the challenge of managing trade-offs between immediate human needs and maintaining the capacity of the biosphere to provide goods and services in the long term. |
| [4] | . Land cover change has always had a central role in land change science. This central role is largely the result of the possibilities to map and characterize land cover based on observations and remote sensing. This paper argues that more attention should be given to land use and land functions and linkages between these. Consideration of land functions that provide a wide range of goods and services makes more integrated assessments of land change possible. The increasing attention to multifunctional land use is another incentive to develop methods to assess changes in land functions. A number of methods to quantify and map the spatial extent of land use and land functions are discussed and the implications for modeling are identified based on recent model approaches in land change science. The mixed use of land cover, land use and land function in maps and models leads to inconsistencies in land change assessments. Explicit attention to the non-linear relations between land cover, land use and land function is essential to consistently address land change. New methods to map and quantify land function dynamics will enhance our ability to understand and model land system change and adequately inform policies and planning. |
| [5] | . 自21世纪初土地利用转型这一研究方向引入中国后,土地利用转型已成为当今学术界和国家行政部门十分关注的重要课题。在拓展深化土地利用转型的概念内涵,阐述土地利用转型的理论模式基础上,探讨了土地利用转型与土地资源管理二者之间的互馈机制,进而分析了土地利用转型与土地资源管理二者之间的相互影响。研究指出：决策部门应根据土地利用形态的变化适时调整土地资源管理政策措施,充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段,以增强土地资源管理决策的科学性。在探讨未来土地利用转型与土地资源管理研究方向基础上,强调土地利用隐性形态及其变化应当成为今后土地利用转型与土地资源管理研究关注的焦点,通过管控土地利用隐性形态的变化来创新土地资源管理政策法规及制度,提升土地资源管理水平。 . 自21世纪初土地利用转型这一研究方向引入中国后,土地利用转型已成为当今学术界和国家行政部门十分关注的重要课题。在拓展深化土地利用转型的概念内涵,阐述土地利用转型的理论模式基础上,探讨了土地利用转型与土地资源管理二者之间的互馈机制,进而分析了土地利用转型与土地资源管理二者之间的相互影响。研究指出：决策部门应根据土地利用形态的变化适时调整土地资源管理政策措施,充分考虑目标区域所处的土地利用转型阶段,以增强土地资源管理决策的科学性。在探讨未来土地利用转型与土地资源管理研究方向基础上,强调土地利用隐性形态及其变化应当成为今后土地利用转型与土地资源管理研究关注的焦点,通过管控土地利用隐性形态的变化来创新土地资源管理政策法规及制度,提升土地资源管理水平。 |
| [6] | . 当前,土地变化研究尚缺乏统一的理论指导。探索土地利用转型理论对构建土地变化研究的理论基础具有重要意义。本文试图梳理土地利用转型研究的缘起、拓展及启示,辨析土地利用转型与土地利用变化的内涵差异,构建土地利用转型的研究框架。结果表明:(1)耕地及城乡建设用地利用转型研究对构建土地利用转型的研究框架具有重要价值;(2)土地利用转型与土地利用变化在基本类型、时间尺度、空间尺度、价值主体、驱动因素、轨迹特征和结果/影响方面存在显著差异;(3)土地利用转型的研究框架涵盖转型诊断、机制研究和效应研究。其中,转型诊断的关键在于,从数量变化视角、景观格局变化视角和经营格局变化视角,以及外部性视角和政策发展视角,构建土地利用空间形态及功能形态的分析指标和转型的诊断准则;转型机制表现为人口、经济、技术、制度、文化和区位因素等土地利用变化深层驱动因素的级联驱动效应。转型机制研究应当着重探讨土地利用空间转型与功能转型的互动机制环;土地利用转型效应包括社会、经济、环境3个方面;(4)1961-2011年法国耕地利用转型能够支撑本文提出的研究框架及中国耕地保护创新。 . 当前,土地变化研究尚缺乏统一的理论指导。探索土地利用转型理论对构建土地变化研究的理论基础具有重要意义。本文试图梳理土地利用转型研究的缘起、拓展及启示,辨析土地利用转型与土地利用变化的内涵差异,构建土地利用转型的研究框架。结果表明:(1)耕地及城乡建设用地利用转型研究对构建土地利用转型的研究框架具有重要价值;(2)土地利用转型与土地利用变化在基本类型、时间尺度、空间尺度、价值主体、驱动因素、轨迹特征和结果/影响方面存在显著差异;(3)土地利用转型的研究框架涵盖转型诊断、机制研究和效应研究。其中,转型诊断的关键在于,从数量变化视角、景观格局变化视角和经营格局变化视角,以及外部性视角和政策发展视角,构建土地利用空间形态及功能形态的分析指标和转型的诊断准则;转型机制表现为人口、经济、技术、制度、文化和区位因素等土地利用变化深层驱动因素的级联驱动效应。转型机制研究应当着重探讨土地利用空间转型与功能转型的互动机制环;土地利用转型效应包括社会、经济、环境3个方面;(4)1961-2011年法国耕地利用转型能够支撑本文提出的研究框架及中国耕地保护创新。 |
| [7] | . Indicators to assess sustainable land development often focus on either economic or ecologic aspects of landscape use. The concept of multifunctional land use helps merging those two focuses by emphasising on the rule that economic action is per se accompanied by ecological utility: commodity outputs (CO, e.g., yields) are paid for on the market, but non-commodity outputs (NCO, e.g., landscape aesthetics) so far are public goods with no markets.Agricultural production schemes often provided both outputs by joint production, but with technical progress under prevailing economic pressure, joint production increasingly vanishes by decoupling of commodity from non-commodity production.Simultaneously, by public and political awareness of these shortcomings, there appears a societal need or even demand for some non-commodity outputs of land use, which induces a market potential, and thus, shift towards the status of a commodity outputs.An approach is presented to merge both types of output by defining an indicator of social utility (SUMLU): production schemes are considered with respect to social utility of both commodity and non-commodity outputs. Social utility in this sense includes environmental and economic services as long as society expresses a demand for them. For each combination of parameters at specific frame conditions (e.g., soil and climate properties of a landscape) a production possibility curve can reflect trade-offs between commodity and non-commodity outputs. On each production possibility curve a welfare optimum can be identified expressing the highest achievable value of social utility as a trade-off between CO and NCO production.When applying more parameters, a cluster of welfare optimums is generated. Those clusters can be used for assessing production schemes with respect to sustainable land development.Examples of production possibility functions are given on easy applicable parameters (nitrogen leaching versus gross margin) and on more complex ones (biotic integrity).Social utility, thus allows to evaluate sustainability of land development in a cross-sectoral approach with respect to multifunctionality. |
| [8] | . The services of ecological systens and the natural capilal stocks that produce them are critical to the functiouing of the Erarth's life-support system.They contribule to human welfare.both direetly and indireetly,and therefore represent part of the totaleeononic value of the planet.We have estimated the eurrent biosphere.the value(most of which is ontside the market)is estimated to be in the range of USS16-54trillion(1012)per year,with an average of USS33 trillion per year.Because of the nature of the uncertainties,this must be considered a mininum estimate.Global gross national produet total is around USS18 trillion per year. |
| [9] | . An increasing amount of information is being collected on the ecological and socio-economic value of goods and services provided by natural and semi-natural ecosystems. However, much of this information appears scattered throughout a disciplinary academic literature, unpublished government agency reports, and across the World Wide Web. In addition, data on ecosystem goods and services often appears at incompatible scales of analysis and is classified differently by different authors. In order to make comparative ecological economic analysis possible, a standardized framework for the comprehensive assessment of ecosystem functions, goods and services is needed. In response to this challenge, this paper presents a conceptual framework and typology for describing, classifying and valuing ecosystem functions, goods and services in a clear and consistent manner. In the following analysis, a classification is given for the fullest possible range of 23 ecosystem functions that provide a much larger number of goods and services. In the second part of the paper, a checklist and matrix is provided, linking these ecosystem functions to the main ecological, socio ultural and economic valuation methods. |
| [10] | . Presents information on the book "Ecosystems and Human Well-Being: Synthesis," which reveals consequences of ecosystem change for human well-being being surveyed by the Millennium Ecosystem Assessment (MEA). Number of experts and countries involved as authors of the MEA reports; Problems associated with managing global ecosystems; Scenarios that are expected to be developed through 2050. |
| [11] | . In order to reconcile landscape conservation with changing demands on land use and natural resources, it is essential that the ecological, socio-cultural and economic values of the landscape be fully taken into account in planning and decision-making. This paper presents a comprehensive framework for integrated assessment of ecological services and socio-economic benefits of natural and semi-natural ecosystems and landscapes. The framework can be applied at different scale levels to different ecosystems or landscape-units and basically consists of three steps: (1) Function-analysis: translates ecological complexity into a limited number of ecosystem (or landscape) functions, which, in turn, provide a range of goods and services; (2) Function valuation: includes ecological, socio-cultural and economic valuation methods; and (3) Conflict analysis: to facilitate the application of function-analysis and valuation at different scale levels, it is important to integrate analytical valuation methods with stakeholder participation techniques. The framework presented in this paper facilitates the structured assessment of the (total) value of the goods and services provided by a specific area (landscape) and to analyze the costs and benefits involved in trade-offs between various land use options. The last section of this paper gives some conclusions and recommendations for application-possibilities of function-analysis and valuation to achieve more sustainable landscape use and maintenance of our atural capital . |
| [12] | . We examine the advantages and disadvantages of a methodological framework designed to analyze the poorly understood relationships between the ecosystem properties of large portions of land, and their... |
| [13] | . 土地利用多功能性研究是土地科学和地理学研究的重要学术命题,对于提高土地利用效率、促进区域可持续发展具有重要的理论和应用价值。本文通过对土地利用多功能性的概念内涵、识别与分类、评价研究等方面的梳理,明晰土地利用多功能性的研究现状。目前,****对土地利用多功能性内涵特征的认识基本一致;土地利用多功能性的分类标准尚未统一;土地利用多功能性分析框架初步形成,评价指标体系尚不完善,评价方法较单一,应用研究相对薄弱;土地利用多功能性受自然、社会经济及政策等因素共同影响。未来,应构建多学科交叉的土地利用多功能性研究内容框架,完善分类体系,深化评价研究并加强应用研究,从而为开展土地利用规划与土地管理工作提供参考。 . 土地利用多功能性研究是土地科学和地理学研究的重要学术命题,对于提高土地利用效率、促进区域可持续发展具有重要的理论和应用价值。本文通过对土地利用多功能性的概念内涵、识别与分类、评价研究等方面的梳理,明晰土地利用多功能性的研究现状。目前,****对土地利用多功能性内涵特征的认识基本一致;土地利用多功能性的分类标准尚未统一;土地利用多功能性分析框架初步形成,评价指标体系尚不完善,评价方法较单一,应用研究相对薄弱;土地利用多功能性受自然、社会经济及政策等因素共同影响。未来,应构建多学科交叉的土地利用多功能性研究内容框架,完善分类体系,深化评价研究并加强应用研究,从而为开展土地利用规划与土地管理工作提供参考。 |
| [14] | . http://www.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.1059386 |
| [15] | . 土地利用功能（LUFs）指不同的土地利用方式所提供的产品和服务。土地多功能利用指一个区域土地利用功能及其环境、经济和社会功能的状态和表现，是评价土地利用变化对其功能可持续性影响的重要理论和方法体系，相关研究对我国土地利用研究具有重要的理论价值和现实意义。本文界定了土地多功能利用的理论，构建了分析框架，并以我国1985年至2005年土地利用为例，实证了该框架应用的步骤：以可持续性三维度为基础，选取与土地利用密切相关的指标体系；界定多功能性，建立指标与多功能性之间多维度关联矩阵；对指标进行标准化处理，评估土地功能。实证研究揭示：中国土地利用总功能在1985年~2005年实现了倍增发展，确定的10项功能中，就业支持功能下降了1/3强； 生态过程维持功能被超强度利用；降低污染排放功能发生恶性退化；其他功能均有不同程度提高，其中健康保障与人工化土地生产功能提高幅度最为显著，均实现3倍增长。期间总功能的实现率提高了1倍，达到0.37，其中资源维持与供给功能实现率已经达到0.83，但各环境功能实现率尚处于负值状态。建议在土地利用政策制定和实施过程中，应当充分考虑其功能的全面提升。 . 土地利用功能（LUFs）指不同的土地利用方式所提供的产品和服务。土地多功能利用指一个区域土地利用功能及其环境、经济和社会功能的状态和表现，是评价土地利用变化对其功能可持续性影响的重要理论和方法体系，相关研究对我国土地利用研究具有重要的理论价值和现实意义。本文界定了土地多功能利用的理论，构建了分析框架，并以我国1985年至2005年土地利用为例，实证了该框架应用的步骤：以可持续性三维度为基础，选取与土地利用密切相关的指标体系；界定多功能性，建立指标与多功能性之间多维度关联矩阵；对指标进行标准化处理，评估土地功能。实证研究揭示：中国土地利用总功能在1985年~2005年实现了倍增发展，确定的10项功能中，就业支持功能下降了1/3强； 生态过程维持功能被超强度利用；降低污染排放功能发生恶性退化；其他功能均有不同程度提高，其中健康保障与人工化土地生产功能提高幅度最为显著，均实现3倍增长。期间总功能的实现率提高了1倍，达到0.37，其中资源维持与供给功能实现率已经达到0.83，但各环境功能实现率尚处于负值状态。建议在土地利用政策制定和实施过程中，应当充分考虑其功能的全面提升。 |
| [16] | . 当前，国际学术界针对土地利用的研究正由土地利用格局变化向土地空间多功能变化及其可持续性的方向发展，其宗旨是确定和度量土地多元化利用所提供的产品、服务和功能，及其带来的环境和社会经济效应，实现对土地利用的科学管理。基于可持续发展三维度的理念及其指标体系，界定并定量评价了我国区域土地利用的10项功能，深入研究了在经济快速发展、生态环境保护紧密相随的过去20a间，各项功能的时空变化特征。研究表明，我国土地多功能性的10项功能中，就业支持功能表现出区域增减不一的特点，生态过程维持功能具有高度的稳定性。健康保障、交通功能、居住家园、生物性土地生产、人工化土地生产、资源供给与维持、污染接收器、景观与文化支持功能在各个区域得到了不断改善与提高，但各个功能变化的强势区和弱势区在时空分布上表现出了很强的区域性特点。区域自然条件禀赋、社会经济条件以及土地利用政策在功能变化中起着关键作用。研究结果揭出中国区域土地多功能性尚存在巨大的提升空间；土地政策应具有系统性、功能针对性和时空针对性，并应关注土地利用功能变化的链发效应。 . 当前，国际学术界针对土地利用的研究正由土地利用格局变化向土地空间多功能变化及其可持续性的方向发展，其宗旨是确定和度量土地多元化利用所提供的产品、服务和功能，及其带来的环境和社会经济效应，实现对土地利用的科学管理。基于可持续发展三维度的理念及其指标体系，界定并定量评价了我国区域土地利用的10项功能，深入研究了在经济快速发展、生态环境保护紧密相随的过去20a间，各项功能的时空变化特征。研究表明，我国土地多功能性的10项功能中，就业支持功能表现出区域增减不一的特点，生态过程维持功能具有高度的稳定性。健康保障、交通功能、居住家园、生物性土地生产、人工化土地生产、资源供给与维持、污染接收器、景观与文化支持功能在各个区域得到了不断改善与提高，但各个功能变化的强势区和弱势区在时空分布上表现出了很强的区域性特点。区域自然条件禀赋、社会经济条件以及土地利用政策在功能变化中起着关键作用。研究结果揭出中国区域土地多功能性尚存在巨大的提升空间；土地政策应具有系统性、功能针对性和时空针对性，并应关注土地利用功能变化的链发效应。 |
| [17] | . 耕地功能变化具有明显的阶段性。日本、韩国、美国及欧洲发达国家耕地功能已普遍转型。中国农业发展及土地利用需求变化与以上国家颇为相似。那么，目前中国耕地功能变化是否也在发生转型？对此，在构建耕地功能变化分析框架与度量方法的基础上，分析1949年以来中国耕地功能变化过程。结果表明，中国耕地功能总体上于2006 年开始转型，转型前后耕地功能供需协调与供需错位、供给滞后、形态扭曲并存。在综合考虑以上发达国家经验与中国耕地功能变化过程的基础上，尝试提出耕地多功能管理建议。此外，从耕地功能变化研究框架出发探讨了土地利用转型的研究路径。 . 耕地功能变化具有明显的阶段性。日本、韩国、美国及欧洲发达国家耕地功能已普遍转型。中国农业发展及土地利用需求变化与以上国家颇为相似。那么，目前中国耕地功能变化是否也在发生转型？对此，在构建耕地功能变化分析框架与度量方法的基础上，分析1949年以来中国耕地功能变化过程。结果表明，中国耕地功能总体上于2006 年开始转型，转型前后耕地功能供需协调与供需错位、供给滞后、形态扭曲并存。在综合考虑以上发达国家经验与中国耕地功能变化过程的基础上，尝试提出耕地多功能管理建议。此外，从耕地功能变化研究框架出发探讨了土地利用转型的研究路径。 |
| [18] | . In tropical landscapes, vegetation patches with contrasting tree densities are distributed as mosaics. However, the locations of patches and densities of trees within them cannot be predicted by climate models alone. It has been proposed that plant—fire feedbacks drive functional thresholds at a landscape scale, thereby maintaining open (savanna) and closed (forest) communities as two distinct stable states. However, there is little rigorous field evidence for this threshold model. Here we aim to provide support for such a model from a field perspective and to analyze the functional and phylogenetic consequences of fire in a Brazilian savanna landscape (Cerrado). We hypothesize that, in tropical landscapes, savanna and forest are two stable states maintained by plant—fire feedbacks. If so, their functional and diversity attributes should change abruptly along a community closure gradient. We set 98 plots along a gradient from open savanna to closed forest in the Brazilian Cerrado and tested for a threshold pattern in nine functional traits, five soil features, and seven diversity indicators. We then tested whether the threshold pattern was associated with different fire regimes. Most community attributes presented a threshold pattern on the savanna—forest transition with coinciding breakpoints. The thresholds separated two community states: (1) open environments with low-diversity communities growing in poor soils and dominated by plants that are highly resistant to high-intensity fires; and (2) closed environments with highly diverse plant communities growing in more fertile soils and dominated by shade-tolerant species that efficiently prevent light from reaching the understory. In addition, each state was associated with contrasting fire regimes. Our results are consistent with the hypothesis that forests and savannas are two coexisting stable states with contrasting patterns of function and diversity that are regulated by fire—plant feedbacks; our results also shed light on the mechanism driving each state. Overall, our results support the idea that fire plays an important role in regulating the distribution of savanna and forest biomes in tropical landscapes. |
| [19] | . 界定了城乡发展转型的概念,从形态转型与功能转型角度,构建了县域城乡发展转型衡量模型并划分其驱动类型。结果显示:环渤海地区21.41%的区县城乡转型较为剧烈,主要分布在河北北部的山地高原地区、鲁西南、鲁西北以及辽宁东北部的长白山地区。转型缓和的区县占该地区区县总数的32.42%,主要分布在北京市、天津市、秦皇岛市、沈阳市、大连市、烟台市、青岛市和济南市的主城区核心地带及近郊区。东北的辽河平原地区、河北南部和东部地区、山东半岛的大部分地区以及渤海湾地区城乡转型程度属于中度,占区县总数的46.18%。剧烈转型区县的驱动力以三次产业均衡发展及商旅服务业发展为主(占该类型区县的84.29%),转型缓和区县驱动力类型为均衡发展型及农业主导型(76.41%),城乡转型中度的区县,其驱动力主要为均衡发展型与工业主导型(76.16%)。转型剧烈的区县在城镇化、非农就业以及非农产业发展方面具有较低的初始水平。然而,由于较强的后发优势,在2000-2011年间,剧烈转型的区县在以上三方面经历了快速的发展,明显领先于城乡转型中度以及缓和的区县。进而提出了当前城乡发展转型领域亟待加强的重要研究内容。 . 界定了城乡发展转型的概念,从形态转型与功能转型角度,构建了县域城乡发展转型衡量模型并划分其驱动类型。结果显示:环渤海地区21.41%的区县城乡转型较为剧烈,主要分布在河北北部的山地高原地区、鲁西南、鲁西北以及辽宁东北部的长白山地区。转型缓和的区县占该地区区县总数的32.42%,主要分布在北京市、天津市、秦皇岛市、沈阳市、大连市、烟台市、青岛市和济南市的主城区核心地带及近郊区。东北的辽河平原地区、河北南部和东部地区、山东半岛的大部分地区以及渤海湾地区城乡转型程度属于中度,占区县总数的46.18%。剧烈转型区县的驱动力以三次产业均衡发展及商旅服务业发展为主(占该类型区县的84.29%),转型缓和区县驱动力类型为均衡发展型及农业主导型(76.41%),城乡转型中度的区县,其驱动力主要为均衡发展型与工业主导型(76.16%)。转型剧烈的区县在城镇化、非农就业以及非农产业发展方面具有较低的初始水平。然而,由于较强的后发优势,在2000-2011年间,剧烈转型的区县在以上三方面经历了快速的发展,明显领先于城乡转型中度以及缓和的区县。进而提出了当前城乡发展转型领域亟待加强的重要研究内容。 |
| [20] | . 为揭示河北省粮食产量空间格局分布特征,因地制宜地制定区域粮食安全生产政策,论文运用ESDA空间相关分析理论结合GIS技术,分析了1986—2006年河北省138个县的粮食产量空间差异变化规律、特征和成因,并提出相应的粮食安全生产政策与措施。研究结果表明:研究期内省域范围内粮食产量Moran’s <em>I</em>指数的平均值为0.346,存在较强的空间聚集格局;粮食产量局部空间集聚显著区主要分布在唐山—石家庄山前平原区高产区(HH)和张家口—承德坝上高原低产区(LL),1986年、1996年、2006年落入HH和LL象限的县分别占总样本数的55.07%、66.67%和71.74%,粮食产量空间集聚效果显著;20 a内粮食产量重心由北向西南方向转移42.7 km;粮食产量的主要影响因素为有效灌溉面积、化肥施用量、农业机械总动力、粮食播种面积等。 . 为揭示河北省粮食产量空间格局分布特征,因地制宜地制定区域粮食安全生产政策,论文运用ESDA空间相关分析理论结合GIS技术,分析了1986—2006年河北省138个县的粮食产量空间差异变化规律、特征和成因,并提出相应的粮食安全生产政策与措施。研究结果表明:研究期内省域范围内粮食产量Moran’s <em>I</em>指数的平均值为0.346,存在较强的空间聚集格局;粮食产量局部空间集聚显著区主要分布在唐山—石家庄山前平原区高产区(HH)和张家口—承德坝上高原低产区(LL),1986年、1996年、2006年落入HH和LL象限的县分别占总样本数的55.07%、66.67%和71.74%,粮食产量空间集聚效果显著;20 a内粮食产量重心由北向西南方向转移42.7 km;粮食产量的主要影响因素为有效灌溉面积、化肥施用量、农业机械总动力、粮食播种面积等。 |
| [21] | . 区域空间的多功能利用是应对土地资源短缺、实现区域合理分工的重要途径。土地多功能协调利用是区域空间多功能利用的基础。本文回顾了在近60年来的发展过程中，我国对区域土地空间功能的利用从无意识到有意识、从单一功能到多功能综合利用的演变过程：①论述了1949年以来，我国在不同的区域发展战略下区域空间功能格局的演变过程；②总结了我国土地空间利用从以农牧业生产为主的单一土地利用向工业和城镇建设用地不断增大的多功能利用演变，从突出生产功能向注重“生产、生态、生活”功能一体化的发展方向转变的特征；③对我国各阶段的空间功能格局的区域发展效应进行了评价，指出长期对单一经济功能的追求导致了区域发展过程中对土地其他功能的忽视，造成了生态环境破坏、资源浪费、区域间的恶性竞争和专业化分工的缺失；④指出积极促进区域空间的多功能协调利用是中国在土地资源不足的情况下，应对经济全球化背景中日趋激烈的国际竞争，实现区域可持续发展的必然选择。 . 区域空间的多功能利用是应对土地资源短缺、实现区域合理分工的重要途径。土地多功能协调利用是区域空间多功能利用的基础。本文回顾了在近60年来的发展过程中，我国对区域土地空间功能的利用从无意识到有意识、从单一功能到多功能综合利用的演变过程：①论述了1949年以来，我国在不同的区域发展战略下区域空间功能格局的演变过程；②总结了我国土地空间利用从以农牧业生产为主的单一土地利用向工业和城镇建设用地不断增大的多功能利用演变，从突出生产功能向注重“生产、生态、生活”功能一体化的发展方向转变的特征；③对我国各阶段的空间功能格局的区域发展效应进行了评价，指出长期对单一经济功能的追求导致了区域发展过程中对土地其他功能的忽视，造成了生态环境破坏、资源浪费、区域间的恶性竞争和专业化分工的缺失；④指出积极促进区域空间的多功能协调利用是中国在土地资源不足的情况下，应对经济全球化背景中日趋激烈的国际竞争，实现区域可持续发展的必然选择。 |
| [22] | . 土地利用多功能性是根据社会经济目标进行土地利用的过程,是确保社会经济与生态环境协调发展的关键。本文通过构建＂社会—经济—生态＂三维土地利用多功能性评价指标体系,对1990-2013年东北地区土地利用多功能性进行综合评价,旨在阐释其土地利用多功能性演化的时空格局。研究表明：1990-2013年东北地区土地利用功能值均呈现上升态势但增速有所差异,黑龙江、吉林、辽宁土地利用功能发展程度依次递增,其年均增长率分别为2.976%、2.725%、2.261%;黑龙江和吉林社会功能值呈现波动性增长,辽宁则表现为阶段性变化;黑龙江经济系统功能值逐渐增大,而吉林和辽宁经济功能值总体呈现上升趋势,但在2000-2005年有所波动;黑龙江与吉林生态系统功能值呈现由基本稳定转变为波动增长的趋势,而辽宁则始终具有较大波动性;经济功能中的土地的生产功能与交通功能对东北地区省域土地利用功能均有较大影响,经济和社会因素对黑龙江与吉林土地利用功能多样性影响较大,生态因素则对其影响较小,而经济、社会和生态因素对辽宁土地利用功能均有较大影响。 . 土地利用多功能性是根据社会经济目标进行土地利用的过程,是确保社会经济与生态环境协调发展的关键。本文通过构建＂社会—经济—生态＂三维土地利用多功能性评价指标体系,对1990-2013年东北地区土地利用多功能性进行综合评价,旨在阐释其土地利用多功能性演化的时空格局。研究表明：1990-2013年东北地区土地利用功能值均呈现上升态势但增速有所差异,黑龙江、吉林、辽宁土地利用功能发展程度依次递增,其年均增长率分别为2.976%、2.725%、2.261%;黑龙江和吉林社会功能值呈现波动性增长,辽宁则表现为阶段性变化;黑龙江经济系统功能值逐渐增大,而吉林和辽宁经济功能值总体呈现上升趋势,但在2000-2005年有所波动;黑龙江与吉林生态系统功能值呈现由基本稳定转变为波动增长的趋势,而辽宁则始终具有较大波动性;经济功能中的土地的生产功能与交通功能对东北地区省域土地利用功能均有较大影响,经济和社会因素对黑龙江与吉林土地利用功能多样性影响较大,生态因素则对其影响较小,而经济、社会和生态因素对辽宁土地利用功能均有较大影响。 |
| [23] | . 61We examined the land-use/land-cover changes (LUCCs) in China from 2000 to 2008.61We assessed the responses of ecosystem service values (ESVs) to LUCC in China.61ESVs decreased by 0.45% and 0.10% during 1988–2000 and 2000–2008, respectively.61Converting 1% of land led to ESV changes of 0.15% and 0.10% in these two periods.61Decreases in ESVs in China were more modest than the global average. |
| [24] | . 以1995年、2000年、 2005年和2010年四期Landsat TM影像解译数据和社会经济数据为基础,借助Arc GIS分析手段,探讨了期间湖南省的土地利用转型情况。借鉴全球生态系统服务价值的最新研究成果,结合中国实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,进 而对湖南省土地利用转型导致的生态系统服务价值变化进行了测度和分析。结果表明:1995-2010年,湖南省土地利用发生明显变化,主要表现为城乡建设 用地增加及耕地和草地面积的减少;1995-2000年,湖南省生态系统服务价值略有提升,由8807.8亿元变为8829.5亿元,增加0.25%。但 自2000年以后,生态系统服务价值持续下降,由2000年的8829.5亿元降至2010年的8770.9亿元,下降0.66%。最后,提出保障湖南省 生态系统服务功能的土地利用优化配置建议。 . 以1995年、2000年、 2005年和2010年四期Landsat TM影像解译数据和社会经济数据为基础,借助Arc GIS分析手段,探讨了期间湖南省的土地利用转型情况。借鉴全球生态系统服务价值的最新研究成果,结合中国实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,进 而对湖南省土地利用转型导致的生态系统服务价值变化进行了测度和分析。结果表明:1995-2010年,湖南省土地利用发生明显变化,主要表现为城乡建设 用地增加及耕地和草地面积的减少;1995-2000年,湖南省生态系统服务价值略有提升,由8807.8亿元变为8829.5亿元,增加0.25%。但 自2000年以后,生态系统服务价值持续下降,由2000年的8829.5亿元降至2010年的8770.9亿元,下降0.66%。最后,提出保障湖南省 生态系统服务功能的土地利用优化配置建议。 |
| [25] | . 土地利用变化的碳排放与碳足迹研究对了解人类活动对生态环境的扰动程度及其机理、制定有效的碳排放政策具有重要意义.采用1990-2010年四川省能源消费数据和土地利用数据,通过构建碳排放模型、碳足迹及其压力指数模型,对研究区20年来土地利用的碳排放及碳足迹进行了定量分析.结果表明:(1)土地利用变化的碳排放和能源消费碳的足迹呈显著增加趋势.碳排放增加5407.839× 104 t,增长率达143％;能源消费的碳足迹增加1566.622× 104 hm2,四川全省的生态赤字达1563.598×104 hm2.(2)建设用地和林地分别为四川省最大的碳源与碳汇.20年间建设用地的碳排放增加5407.072× 104t,增长率达126.27％,占碳排放总量的88％以上;林地的碳汇减少10.351×104 t,但仍占四川省碳汇的96％以上.(3)土地利用碳排放、碳足迹和生态赤字存在明显区域差异.成都平原区碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字严重,西部高山高原区和盆周山区碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字;成都、德阳、资阳和内江等地的碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字最严重,甘孜、阿坝等地的碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字.(4)土地利用结构与碳排放、碳足迹存在一定的相互关系,趋高的碳源、碳汇比导致土地利用的碳源效应远大于碳汇效应.因此,四川省减排的重点应该在保持或增加现有的林地的同时,主要以降低建设用地的碳排放、碳足迹为主. . 土地利用变化的碳排放与碳足迹研究对了解人类活动对生态环境的扰动程度及其机理、制定有效的碳排放政策具有重要意义.采用1990-2010年四川省能源消费数据和土地利用数据,通过构建碳排放模型、碳足迹及其压力指数模型,对研究区20年来土地利用的碳排放及碳足迹进行了定量分析.结果表明:(1)土地利用变化的碳排放和能源消费碳的足迹呈显著增加趋势.碳排放增加5407.839× 104 t,增长率达143％;能源消费的碳足迹增加1566.622× 104 hm2,四川全省的生态赤字达1563.598×104 hm2.(2)建设用地和林地分别为四川省最大的碳源与碳汇.20年间建设用地的碳排放增加5407.072× 104t,增长率达126.27％,占碳排放总量的88％以上;林地的碳汇减少10.351×104 t,但仍占四川省碳汇的96％以上.(3)土地利用碳排放、碳足迹和生态赤字存在明显区域差异.成都平原区碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字严重,西部高山高原区和盆周山区碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字;成都、德阳、资阳和内江等地的碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字最严重,甘孜、阿坝等地的碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字.(4)土地利用结构与碳排放、碳足迹存在一定的相互关系,趋高的碳源、碳汇比导致土地利用的碳源效应远大于碳汇效应.因此,四川省减排的重点应该在保持或增加现有的林地的同时,主要以降低建设用地的碳排放、碳足迹为主. |
| [26] | . 沿海地区是土地利用变化剧烈区,同时也是生态系统敏感脆弱区。以江苏省沿海为研究区,基于景观生态安全理论,结合遥感技术与空间分析技术,从景观生态安全角度测算沿海19个县耕地景观生态安全指数,在此基础上,重点讨论1995-2005年江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化特征与驱动机制。研究结果显示:江苏沿海地区15a来耕地景观安全格局变化显著,Ⅰ级区范围呈扩大趋势,Ⅱ级区格局变化较为分散,Ⅲ级区的范围逐渐缩小,呈现由南部地区向中部地区减少,由内陆向沿海推进的格局变化特征;回归模型显示,县级层次耕地景观生态安全主要驱动力为土地整理项目数量、国民经济总产值和人口密度,其回归系数分别为0.253、-0.224和-0.176。 . 沿海地区是土地利用变化剧烈区,同时也是生态系统敏感脆弱区。以江苏省沿海为研究区,基于景观生态安全理论,结合遥感技术与空间分析技术,从景观生态安全角度测算沿海19个县耕地景观生态安全指数,在此基础上,重点讨论1995-2005年江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化特征与驱动机制。研究结果显示:江苏沿海地区15a来耕地景观安全格局变化显著,Ⅰ级区范围呈扩大趋势,Ⅱ级区格局变化较为分散,Ⅲ级区的范围逐渐缩小,呈现由南部地区向中部地区减少,由内陆向沿海推进的格局变化特征;回归模型显示,县级层次耕地景观生态安全主要驱动力为土地整理项目数量、国民经济总产值和人口密度,其回归系数分别为0.253、-0.224和-0.176。 |
| [27] | . 人类活动已经剧烈地改变了自然环境，全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染等种种迹象表明当今世界正处在一个不可持续的运行轨迹上，实现可持续发展成为21世纪人类面临的巨大挑战。景观是理解与塑造人类社会和环境关系最具操作性的尺度，也是提供景观服务，实现人类福祉最重要的场所。景观可持续性研究对于人类具有重要意义。景观可持续性是指特定景观所具有的、能够长期而稳定地提供景观服务、维护和改善本区域人类福祉的综合能力。景观可持续性具有跨学科、多维度特征，强调景观弹性和可再生能力；景观服务是景观可持续性研究中的重要概念，它是连接自然资本与人类福祉的关键桥梁，也是将景观可持续性与景观生态学紧密联系在一起的纽带。格局-过程-设计新范式的产生是景观可持续性研究的新发展。在景观可持续性快速发展的同时，聚焦于景观和区域尺度的景观可持续性科学应运而生。景观可持续性科学以景观格局、景观服务、人类福祉三者之间的动态关系为主要研究内容，充分融合了景观生态学空间显示方法、可持续性指标体系和GIS&RS等方法技术，其理论框架和研究方法体系正在逐步形成和完善之中。景观可持续性科学是可持续性科学的重要组成部分，虽然处于刚刚起步阶段，它必将成为未来十多年可持续性科学的研究热点。 . 人类活动已经剧烈地改变了自然环境，全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染等种种迹象表明当今世界正处在一个不可持续的运行轨迹上，实现可持续发展成为21世纪人类面临的巨大挑战。景观是理解与塑造人类社会和环境关系最具操作性的尺度，也是提供景观服务，实现人类福祉最重要的场所。景观可持续性研究对于人类具有重要意义。景观可持续性是指特定景观所具有的、能够长期而稳定地提供景观服务、维护和改善本区域人类福祉的综合能力。景观可持续性具有跨学科、多维度特征，强调景观弹性和可再生能力；景观服务是景观可持续性研究中的重要概念，它是连接自然资本与人类福祉的关键桥梁，也是将景观可持续性与景观生态学紧密联系在一起的纽带。格局-过程-设计新范式的产生是景观可持续性研究的新发展。在景观可持续性快速发展的同时，聚焦于景观和区域尺度的景观可持续性科学应运而生。景观可持续性科学以景观格局、景观服务、人类福祉三者之间的动态关系为主要研究内容，充分融合了景观生态学空间显示方法、可持续性指标体系和GIS&RS等方法技术，其理论框架和研究方法体系正在逐步形成和完善之中。景观可持续性科学是可持续性科学的重要组成部分，虽然处于刚刚起步阶段，它必将成为未来十多年可持续性科学的研究热点。 |
| [28] | . 以陕北黄土高原为研究区,基于In VEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明:1 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km2、285.3 km2和122.7 km2,城镇面积增加了450.4 km2;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km2、72.7 km2和5.2 km2。2 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m3/hm2~40 m3/hm2,局部区域在40 m3/hm2以上;其他大部分区域均有0~25 m3/hm2不等的减少。3陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km2,所占比例为40.5%。4通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。 . 以陕北黄土高原为研究区,基于In VEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明:1 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km2、285.3 km2和122.7 km2,城镇面积增加了450.4 km2;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km2、72.7 km2和5.2 km2。2 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m3/hm2~40 m3/hm2,局部区域在40 m3/hm2以上;其他大部分区域均有0~25 m3/hm2不等的减少。3陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km2,所占比例为40.5%。4通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。 |
| [29] | . 水源涵养是生态系统的重要服务功能之一。识别水源涵养重要区对于制定水源保护规划,落实陆域-水域综合保护,防治水体污染,保障区域用水安全具有重要意义。以2008年四川都江堰市为研究范围,采用生态系统服务功能综合权衡工具-Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs(InVEST)中的水源涵养模型对县域生态系统的水源涵养功能进行了空间制图,然后采用综合指数法将水源涵养功能与植被减洪能力和水源地保护区进行叠加计算水源涵养重要性指数。结果表明:尽管汶川地震导致都江堰市域部分地区水源涵养功能降低,但都江堰市水源涵养功能整体仍然较高,部分地区多年平均水源涵养量超过200mm/a。都江堰市的水源涵养极重要区面积为421km<sup>2</sup>,占全市总面积的34.9%,远大于目前县域的水源保护区面积,未来应进一步加强对这些极重要区的保护,以保证本市以及成都平原的供水安全。水域涵养功能及其重要性都存在较明显的空间分异,大致呈现由西北向东南减少的趋势,水源涵养重要性与水源功能的分布密切相关,但又不完全一致。因此,在县域尺度上采用服务功能空间化评估结果进行重要性评价能够比较精细地反映生态系统水源涵养重要性的空间差异。但该方法还需要将人类用水需求进行空间表达,与本文的方法进行结合,以更准确反映水源涵养重要性的空间分异。 . 水源涵养是生态系统的重要服务功能之一。识别水源涵养重要区对于制定水源保护规划,落实陆域-水域综合保护,防治水体污染,保障区域用水安全具有重要意义。以2008年四川都江堰市为研究范围,采用生态系统服务功能综合权衡工具-Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs(InVEST)中的水源涵养模型对县域生态系统的水源涵养功能进行了空间制图,然后采用综合指数法将水源涵养功能与植被减洪能力和水源地保护区进行叠加计算水源涵养重要性指数。结果表明:尽管汶川地震导致都江堰市域部分地区水源涵养功能降低,但都江堰市水源涵养功能整体仍然较高,部分地区多年平均水源涵养量超过200mm/a。都江堰市的水源涵养极重要区面积为421km<sup>2</sup>,占全市总面积的34.9%,远大于目前县域的水源保护区面积,未来应进一步加强对这些极重要区的保护,以保证本市以及成都平原的供水安全。水域涵养功能及其重要性都存在较明显的空间分异,大致呈现由西北向东南减少的趋势,水源涵养重要性与水源功能的分布密切相关,但又不完全一致。因此,在县域尺度上采用服务功能空间化评估结果进行重要性评价能够比较精细地反映生态系统水源涵养重要性的空间差异。但该方法还需要将人类用水需求进行空间表达,与本文的方法进行结合,以更准确反映水源涵养重要性的空间分异。 |
| [30] | . 土地利用多功能性识别是城市用地组织、协调与配置的基础信息源,是判定城市用地内在功能形态、功能组合模式和功能之间动态权衡的关键,具有重要的理论和实践意义,但长期以来并未构建一套可行的识别方法体系。本文从土地功能、生态系统服务和景观功能综合的视角构建城市生态—生产—生活空间功能分类体系,并以生态系统服务价值评估为基础系统整合空间功能价值量核算函数群,通过纵横对比的方法确定空间功能主导类型。研究区实证分析表明,城市生态—生产—生活功能分类体系较好反映了不同地类的功能类型;空间主导功能的识别也与不同地类的功能匹配;同时也发现三生空间的整体毗邻性较低、空间功能的互补和融合性较差的问题;三生空间功能存在一定的空间集聚性。 . 土地利用多功能性识别是城市用地组织、协调与配置的基础信息源,是判定城市用地内在功能形态、功能组合模式和功能之间动态权衡的关键,具有重要的理论和实践意义,但长期以来并未构建一套可行的识别方法体系。本文从土地功能、生态系统服务和景观功能综合的视角构建城市生态—生产—生活空间功能分类体系,并以生态系统服务价值评估为基础系统整合空间功能价值量核算函数群,通过纵横对比的方法确定空间功能主导类型。研究区实证分析表明,城市生态—生产—生活功能分类体系较好反映了不同地类的功能类型;空间主导功能的识别也与不同地类的功能匹配;同时也发现三生空间的整体毗邻性较低、空间功能的互补和融合性较差的问题;三生空间功能存在一定的空间集聚性。 |
| [31] | . 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一关中盆地和陕西省生态保护指定区一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。 . 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一关中盆地和陕西省生态保护指定区一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。 |
| [32] | . 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。 . 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。 |
| [33] | . 人口统计数据空间化是解决统计数据与自然要素数据融合分析的有效途径。随着RS和GIS技术的发展,人口空间化方法推陈出新,但不同的方法各有优缺点,方法选择和精度保证是两个重要的问题。本文以黄河三角洲高效生态经济区2010年县（市、区）单元人口统计信息为案例,分别基于土地利用数据和夜间灯光数据建立1km栅格的人口空间化模型,再分别以县（市、区）和乡（镇、街道办）为验证单元,比较两种方法模拟人口分布的优缺点。结果表明,基于土地利用数据的人口空间化模型整体优于基于夜间灯光数据的人口空间化模型,且前者更适合于模拟人口总数居中的县（市、区）,后者在人口密度梯度较大的城镇边缘有更好的模拟效果,在人口较少的地区二者的模拟效果均不太理想。本研究能够为获取高精度的区域人口空间化模型提供参考。 . 人口统计数据空间化是解决统计数据与自然要素数据融合分析的有效途径。随着RS和GIS技术的发展,人口空间化方法推陈出新,但不同的方法各有优缺点,方法选择和精度保证是两个重要的问题。本文以黄河三角洲高效生态经济区2010年县（市、区）单元人口统计信息为案例,分别基于土地利用数据和夜间灯光数据建立1km栅格的人口空间化模型,再分别以县（市、区）和乡（镇、街道办）为验证单元,比较两种方法模拟人口分布的优缺点。结果表明,基于土地利用数据的人口空间化模型整体优于基于夜间灯光数据的人口空间化模型,且前者更适合于模拟人口总数居中的县（市、区）,后者在人口密度梯度较大的城镇边缘有更好的模拟效果,在人口较少的地区二者的模拟效果均不太理想。本研究能够为获取高精度的区域人口空间化模型提供参考。 |
| [34] | . |
| [35] | . 随着夜间灯光遥感数据的应用日渐成熟和资源环境研究领域,对空间型社会经济数据的需求增加,利用相关分析和回归分析的方法,首次定量探讨夜间灯光数据与统计型的社会经济数据的空间关系。为提高模型精度,按照我国省级行政边界分区建模,分析全国县级的地区生产总值、第一产业、第二产业、第三产业分别与夜间灯光指数的空间相关关系,最终建立全国的1km GDP密度图。结果表明,全国范围的夜间灯光数据与第一产业的相关性不明显,相关系数0.554,模型拟合效果差,R<sup>2</sup>为0.306;夜间灯光数据与地区生产总值、第二产业、第三产业均有明显的对数线性关系,尤其是与第二产业和第三产业之和,相关系数为0.824,R<sup>2</sup>为0.679。利用分区模型估算,生成的GDP密度图能较完整地反映全国社会经济分布详况,以及宏观分布特征。 随着夜间灯光遥感数据的应用日渐成熟和资源环境研究领域,对空间型社会经济数据的需求增加,利用相关分析和回归分析的方法,首次定量探讨夜间灯光数据与统计型的社会经济数据的空间关系。为提高模型精度,按照我国省级行政边界分区建模,分析全国县级的地区生产总值、第一产业、第二产业、第三产业分别与夜间灯光指数的空间相关关系,最终建立全国的1km GDP密度图。结果表明,全国范围的夜间灯光数据与第一产业的相关性不明显,相关系数0.554,模型拟合效果差,R<sup>2</sup>为0.306;夜间灯光数据与地区生产总值、第二产业、第三产业均有明显的对数线性关系,尤其是与第二产业和第三产业之和,相关系数为0.824,R<sup>2</sup>为0.679。利用分区模型估算,生成的GDP密度图能较完整地反映全国社会经济分布详况,以及宏观分布特征。 |
| [36] | . <p>三江源是我国最大的水源供给和涵养生态功能区.近年来，受多种驱动因素的影响，三江源区生态系统退化严重，水源供给能力受到一定影响.本文探讨了1981—2010年三江源区降水和径流系数的变化规律，基于InVEST模型定量估算了1980—2005年三江源区生态系统的水源供给量，分析了不同时期水源供给量的时空变化特征及其成因.结果表明： 1981—2010年，三江源区的降水量整体呈先降低后增加的趋势，降水径流系数的递减趋势比较显著，表明区域地表产流能力下降；潜在蒸散发有减少趋势，但并不明显，其变化趋势为-0.226 mm·a<sup>-1</sup>.1980—2005年，三江源区水源供给量整体呈下降趋势，且黄河源区的下降趋势最明显.三江源区水源供给量的时空变化是气候变化和土地利用共同作用的结果，气候因子主要通过改变降水和潜在蒸散来影响水源供给量；气候变化和土地利用导致的生态系统退化及下垫面改变可能是三江源区水源供给量下降的主要驱动力.</p> . <p>三江源是我国最大的水源供给和涵养生态功能区.近年来，受多种驱动因素的影响，三江源区生态系统退化严重，水源供给能力受到一定影响.本文探讨了1981—2010年三江源区降水和径流系数的变化规律，基于InVEST模型定量估算了1980—2005年三江源区生态系统的水源供给量，分析了不同时期水源供给量的时空变化特征及其成因.结果表明： 1981—2010年，三江源区的降水量整体呈先降低后增加的趋势，降水径流系数的递减趋势比较显著，表明区域地表产流能力下降；潜在蒸散发有减少趋势，但并不明显，其变化趋势为-0.226 mm·a<sup>-1</sup>.1980—2005年，三江源区水源供给量整体呈下降趋势，且黄河源区的下降趋势最明显.三江源区水源供给量的时空变化是气候变化和土地利用共同作用的结果，气候因子主要通过改变降水和潜在蒸散来影响水源供给量；气候变化和土地利用导致的生态系统退化及下垫面改变可能是三江源区水源供给量下降的主要驱动力.</p> |
| [37] | . <p>以数字高程模型(DEM)、降雨量、土壤、遥感影像等为基础数据,运用GIS与遥感技术,结合RUSLE模型研究辽宁省朝阳市2001~2010 年的土壤侵蚀时空分异特征。研究结果如下:① 2001~2010 年土壤侵蚀模数总体呈下降趋势,其中2009 年的平均土壤侵蚀模数为254.02 t·hm<sup>-2</sup>·a<sup>-1</sup>,为10 a 间最低值;② 微度土壤侵蚀面积总体呈上升趋势,但以上2 个指标在2010 年均出现了不同程度的反弹;③ 朝阳县是土壤侵蚀最严重的地区,土壤侵蚀模数的平均值最高,为747.33 t·hm<sup>-2</sup>·a<sup>-1</sup>,中度以上土壤侵蚀面积分别为29.2%、32.67%、34.57%、31.41%。</p> . <p>以数字高程模型(DEM)、降雨量、土壤、遥感影像等为基础数据,运用GIS与遥感技术,结合RUSLE模型研究辽宁省朝阳市2001~2010 年的土壤侵蚀时空分异特征。研究结果如下:① 2001~2010 年土壤侵蚀模数总体呈下降趋势,其中2009 年的平均土壤侵蚀模数为254.02 t·hm<sup>-2</sup>·a<sup>-1</sup>,为10 a 间最低值;② 微度土壤侵蚀面积总体呈上升趋势,但以上2 个指标在2010 年均出现了不同程度的反弹;③ 朝阳县是土壤侵蚀最严重的地区,土壤侵蚀模数的平均值最高,为747.33 t·hm<sup>-2</sup>·a<sup>-1</sup>,中度以上土壤侵蚀面积分别为29.2%、32.67%、34.57%、31.41%。</p> |
| [38] | . 以黄土高原典型丘陵沟壑区——延河流域为研究区,基于GIS和RS技术,利用2001—2010年延河流域水文站月降雨量数据、MODIS NDVI数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定了修正的通用土壤流失方程(RUSLE)的相关参数,计算了研究区2001—2010年逐年的土壤侵蚀模数,利用杏河水文站实测的泥沙数据,验证了模型的有效性,分析了延河流域土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明,2001年到2010年延河流域土壤侵蚀模数呈减小趋势,2001年土壤侵蚀模数最大,为6 596.72 t/(km2.a),2008年土壤侵蚀模数最小,减小到2 485.46 t/(km2.a),降低62.32%;2009年由于暴雨冲刷,土壤侵蚀模数显著增大;2010年土壤侵蚀模数和2006、2007年相差不多;土壤侵蚀强度分布比例变化明显,土壤侵蚀强度为强度、极强、剧烈的面积比分别由16.21%、21.93%和12.36%降低为10.85%、4.58%和0.39%。土壤侵蚀强度等级转移矩阵表明大部分地区的土壤侵蚀强度向低一级转移,2001—2005年31.68%的面积土壤侵蚀强度降低一级,2005—2010年42.13%的面积土壤侵蚀强度降低一级。 . 以黄土高原典型丘陵沟壑区——延河流域为研究区,基于GIS和RS技术,利用2001—2010年延河流域水文站月降雨量数据、MODIS NDVI数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定了修正的通用土壤流失方程(RUSLE)的相关参数,计算了研究区2001—2010年逐年的土壤侵蚀模数,利用杏河水文站实测的泥沙数据,验证了模型的有效性,分析了延河流域土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明,2001年到2010年延河流域土壤侵蚀模数呈减小趋势,2001年土壤侵蚀模数最大,为6 596.72 t/(km2.a),2008年土壤侵蚀模数最小,减小到2 485.46 t/(km2.a),降低62.32%;2009年由于暴雨冲刷,土壤侵蚀模数显著增大;2010年土壤侵蚀模数和2006、2007年相差不多;土壤侵蚀强度分布比例变化明显,土壤侵蚀强度为强度、极强、剧烈的面积比分别由16.21%、21.93%和12.36%降低为10.85%、4.58%和0.39%。土壤侵蚀强度等级转移矩阵表明大部分地区的土壤侵蚀强度向低一级转移,2001—2005年31.68%的面积土壤侵蚀强度降低一级,2005—2010年42.13%的面积土壤侵蚀强度降低一级。 |
| [39] | . 湿地是地球上最为重要而独特的生态系统类型，在缓解全球气候变化和调节区域气候特征方面具有重要作用。以北京湿地为研究案例，在分析湿地气候调节作用过程机理的基础上，综合运用遥感数据和常规气象站点监测资料，利用CASA模型和植被指数累积模型分别定量反演获得北京湿地年地上生物量和年蒸散量，基于价值量方法定量评估了北京城市湿地气候调节能力。结果表明：①北京湿地地上生物量吸收固定二氧化碳和释放氧气分别约为1．42×10^8kg和1．03×10^8kg，价值量分别约为2．83亿元和0．42亿元；②北京湿地蒸散发量约为4．16亿m^3，价值量约为1．14亿元。③北京湿地通过固碳释氧和地表蒸散发等过程所形成的气候调节功能总价值约为4．39亿元。 . 湿地是地球上最为重要而独特的生态系统类型，在缓解全球气候变化和调节区域气候特征方面具有重要作用。以北京湿地为研究案例，在分析湿地气候调节作用过程机理的基础上，综合运用遥感数据和常规气象站点监测资料，利用CASA模型和植被指数累积模型分别定量反演获得北京湿地年地上生物量和年蒸散量，基于价值量方法定量评估了北京城市湿地气候调节能力。结果表明：①北京湿地地上生物量吸收固定二氧化碳和释放氧气分别约为1．42×10^8kg和1．03×10^8kg，价值量分别约为2．83亿元和0．42亿元；②北京湿地蒸散发量约为4．16亿m^3，价值量约为1．14亿元。③北京湿地通过固碳释氧和地表蒸散发等过程所形成的气候调节功能总价值约为4．39亿元。 |
| [40] | . 对稻田资源的生态服务价值重视不足是稻田保护工作的最大缺陷,导致了稻田资源流失严重。本文以苏州市水稻田为例,运用造林成本法、瑞典碳税法、制氧工业成本法、替代成本法、影子工程法、当量因子法等方法对稻田生态系统各项服务价值进行了测算。结果表明,苏州市域稻田生态系统服务净总价值量为60785.18×10<sup>5</sup>元,单位面积净价值量为73111.84 元/hm<sup>2</sup>。其中,正面总价值量为68485.93×10<sup>5</sup>元,环境效应负总价值量为7700.75×10<sup>5</sup>元,前者为后者的8.89 倍。从稻田生态系统服务价值各部分的比例看,其实物生产价值远远低于其生态经济价值,表明了作为人工湿地生态系统,稻田生态服务价值对社会经济的可持续发展具有十分重要的作用。研究结果将有助于确定稻田保护经济补偿标准,为各级政府出台相关政策提供思路和依据 . 对稻田资源的生态服务价值重视不足是稻田保护工作的最大缺陷,导致了稻田资源流失严重。本文以苏州市水稻田为例,运用造林成本法、瑞典碳税法、制氧工业成本法、替代成本法、影子工程法、当量因子法等方法对稻田生态系统各项服务价值进行了测算。结果表明,苏州市域稻田生态系统服务净总价值量为60785.18×10<sup>5</sup>元,单位面积净价值量为73111.84 元/hm<sup>2</sup>。其中,正面总价值量为68485.93×10<sup>5</sup>元,环境效应负总价值量为7700.75×10<sup>5</sup>元,前者为后者的8.89 倍。从稻田生态系统服务价值各部分的比例看,其实物生产价值远远低于其生态经济价值,表明了作为人工湿地生态系统,稻田生态服务价值对社会经济的可持续发展具有十分重要的作用。研究结果将有助于确定稻田保护经济补偿标准,为各级政府出台相关政策提供思路和依据 |
| [41] | . <p>土地利用变化是全球变化的核心内容，评估土地利用变化引起的生境质量时空分异性是区域生态规划的基础，能为土地利用规划和土地管理政策制定提供科学依据.本文在分析京津冀2000—2010年土地利用变化的基础上，以InVEST模型对生境质量进行总体评估，并基于流域划分，借助剖面线和空间自相关深入分析了生境质量格局时空分异性.结果表明：2000—2010年，研究区主要土地利用变化类型为：耕地转为建设用地、林地和草地间的相互转换及水体转为耕地，这导致景观结构异质性的减弱和破碎度的提升.两时期生境质量格局整体表现为东南部和南部较低、北部和西部较高.其中，东南部和南部2010年生境质量明显下降，发生了一定生境退化乃至丧失现象.各流域生境质量具有明显分段特征，较多样点在2010年出现不同程度退化，但也有部分有所改善.该区生境质量格局空间分布集聚性有所增强.2000年“高高”型生境质量流域空间聚集区为滦河流域和白河流域上游地区，“低低”型聚集区集中在永定河中下游和潮白河流域部分地区.2010年“高高”型和“低低”型空间聚集区在原有基础上各自向西南方向有所扩展.</p> . <p>土地利用变化是全球变化的核心内容，评估土地利用变化引起的生境质量时空分异性是区域生态规划的基础，能为土地利用规划和土地管理政策制定提供科学依据.本文在分析京津冀2000—2010年土地利用变化的基础上，以InVEST模型对生境质量进行总体评估，并基于流域划分，借助剖面线和空间自相关深入分析了生境质量格局时空分异性.结果表明：2000—2010年，研究区主要土地利用变化类型为：耕地转为建设用地、林地和草地间的相互转换及水体转为耕地，这导致景观结构异质性的减弱和破碎度的提升.两时期生境质量格局整体表现为东南部和南部较低、北部和西部较高.其中，东南部和南部2010年生境质量明显下降，发生了一定生境退化乃至丧失现象.各流域生境质量具有明显分段特征，较多样点在2010年出现不同程度退化，但也有部分有所改善.该区生境质量格局空间分布集聚性有所增强.2000年“高高”型生境质量流域空间聚集区为滦河流域和白河流域上游地区，“低低”型聚集区集中在永定河中下游和潮白河流域部分地区.2010年“高高”型和“低低”型空间聚集区在原有基础上各自向西南方向有所扩展.</p> |
| [42] | . 地利用变化引起的生态效应已经成为生态学研究的核心问题，分析土地利用变化引起生境质量时空变化可以为生态保护和土地规划提供科学依据。以福建省为例，利用InVEST模型对福建省生境质量进行评估，根据生境质量指数将其生境划分为低、中、良好、优等。同时分析了福建省土地利用变化对其生境质量时空格局的影响。研究结果表明：2000-2010年，福建省景观破碎度指数逐渐降低，斑块之间连通性好，生境破碎化程度降低，整体生境得分值在0.9以上。林地是福建省的优势景观，其覆盖面积达到了福建省的86%以上， 并且林地的破碎化程度低，人类活动对它的干扰较小，所以福建省大部分地区生境质量处于良好、优质等级。但是福建省东南沿海地区生境值低于0.6，处于中、低等级之间，主要因为建设用地的急剧扩张增加了对生境质量的破坏强度。东南沿海地区的GDP占到福建省的65%以上，形成了以二、三产业为主导的产业格局， 对基础设施建设、工业、居住用地等的需求急剧增加。所以，福建省的57%以上的建设用地主要集中于东南沿海地区。东南沿海地区高度聚集的建设用地，侵占了大量的裸地和耕地，严重干扰了该地区整体生态格局，破坏了生境质量，导致其生境质量低于福建省其他地区。 . 地利用变化引起的生态效应已经成为生态学研究的核心问题，分析土地利用变化引起生境质量时空变化可以为生态保护和土地规划提供科学依据。以福建省为例，利用InVEST模型对福建省生境质量进行评估，根据生境质量指数将其生境划分为低、中、良好、优等。同时分析了福建省土地利用变化对其生境质量时空格局的影响。研究结果表明：2000-2010年，福建省景观破碎度指数逐渐降低，斑块之间连通性好，生境破碎化程度降低，整体生境得分值在0.9以上。林地是福建省的优势景观，其覆盖面积达到了福建省的86%以上， 并且林地的破碎化程度低，人类活动对它的干扰较小，所以福建省大部分地区生境质量处于良好、优质等级。但是福建省东南沿海地区生境值低于0.6，处于中、低等级之间，主要因为建设用地的急剧扩张增加了对生境质量的破坏强度。东南沿海地区的GDP占到福建省的65%以上，形成了以二、三产业为主导的产业格局， 对基础设施建设、工业、居住用地等的需求急剧增加。所以，福建省的57%以上的建设用地主要集中于东南沿海地区。东南沿海地区高度聚集的建设用地，侵占了大量的裸地和耕地，严重干扰了该地区整体生态格局，破坏了生境质量，导致其生境质量低于福建省其他地区。 |
| [43] | . |
| [44] | . As natural resource management and conservation goals expand and evolve, practitioners and policy makers are increasingly seeking options that optimize benefits among multiple, often contradictory objectives. Here, we describe a simple approach for quantifying the consequences of alternative management options in terms of benefits and trade-offs among multiple objectives. We examine two long-term forest management experiments that span several decades of stand (forest tree community) development and identify substantial trade-offs among carbon cycling and ecological complexity objectives. In addition to providing improved understanding of the long-term consequences of various management options, the results of these experiments show that positive benefits resulting from some management options are often associated with large trade-offs among individual objectives. The approach to understanding benefits and trade-offs presented here provides a simple yet flexible framework for quantitatively assessing the consequences of different management options. |
| [45] | . Although ecosystem services have been identified to be declining over the previous decades, there is no clear methodology of evaluating the impacts of land use change on ecosystem services. This paper presents a methodology for quantifying and assessing changes in multiple ecosystems services as a result of land use change using the Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) model. The model was used to map and quantify biodiversity and four ecosystem services for Ghana and Cote d’Ivoire for 2000, 2005 and 2009 land use conditions: water yield, carbon storage, nutrient retention, and sediment retention. The study developed a suite of indices to analyze land use change impacts on the status, change and spatial patterns of multiple ecosystem services. On a national scale, the results show a mix of increases in service (water yield, N retention and P retention in Ghana, and, N and P retention in Cote d’Ivoire), little change in services (sediment retention in Ghana and sediment retention and water yield in Cote d’Ivoire) and decreases in services (biodiversity and carbon storage in both countries) from 2000 to 2009. The assessment illustrates a methodology that can be employed by land managers in exploring multiple management scenarios and their implications for multiple ecosystem services change. |
| [46] | . A key challenge of landscape planning and management is coping with multiple ecosystem service (ES) potentials and needs in complex social-ecological systems such as urban regions. However, few studies have analyzed both the supply and demand sides of ES bundles, i.e., sets of associated ES that repeatedly appear together across time or space. This paper advances a framework to identify, map and assess ES bundles from a supply-demand approach to inform landscape planning and management. The framework is applied to the Barcelona metropolitan region, Spain, covering five ES and using eleven spatial indicators. Each indicator was quantified and mapped at the municipal level ( n = 164) combining different proxy- and process-based models. Our results show significant associations among ES, both at the supply and demand sides. Further, we identified five distinct ES supply-demand bundle types and characterized them based on their specific ES relationships and their main underlying social-ecological conditions. From our findings, we contend that land sharing strategies should be prioritized in urban and agricultural areas to increase landscape multifunctionality while assuring the conservation of large periurban forest areas that are critical for delivering a wide range of local ES highly demanded by the urban population. |
