陆地生态系统碳储量变化与区域土地利用变化密切相关,预测未来不同情景下区域碳源/汇变化对土地利用管理决策及发掘碳汇潜力具有重要意义.本研究基于松花江流域上游2000-2020年土地利用数据,采用CA-Markov模型预测了现状发展情景、经济发展情景和生态保护情景下土地利用空间格局;采用修正后的碳密度数据,运用InVEST模型Carbon模块评估松花江上游流域2000-2050年5期碳储量及碳源、碳汇变化.结果表明:2000-2020年松花江上游流域碳储量整体呈下降趋势,共减少168.4×108kg;2000-2020年,松花江上游流域林地面积减少以及建设用地和耕地扩张是促使碳储量减少的主要原因;2030年和2050年在现状发展情景和经济发展情景模式下,碳储量减幅较大;生态保护情景下碳储量明显增加,较2020年分别增加441.5×108和658.1×108kg,说明该情景下土地利用格局固碳能力较强.该研究结果可为松花江上游流域土地利用格局优化以及碳储生态服务功能可持续发展提供科学依据.

随着人口老龄化加剧，老龄化及其所带来的负面效应已成为当今世界各国普遍面临的重大问题 [1]。我国第七次人口普查情况显示我国60岁及以上人口为2.6亿余人，占总人口的18.70%，其中65岁及以上人口为1.9亿余人，占总人口的13.50% [2]，这表明我国已进入严重老龄化社会。2021年国务院发布的《"十四五"国家老龄事业发展和养老体系建设规划》提出要根据人口结构现状和老龄化发展趋势，因地制宜提出养老服务设施用地的规模、标准和布局 [3]。目前我国养老社区、各类养老服务机构和设施在不断完善。

土地利用变化是导致碳储量变化的主要原因,对未来土地利用变化进行多情景预测并探究其对碳储量的影响,对于维持区域碳平衡具有重要意义.近年来,在自然和人为政策的共同作用下,渭河流域土地利用变化显著,碳储量也相应发生变化.本研究基于PLUS-InVEST模型,评估并预测了渭河流域生态系统碳储量时空变化,探究土地利用变化对碳储量的影响.结果表明:2000-2020年,渭河流域土地利用分布格局变化不大,土地利用变化呈现"耕地面积减少而其余土地利用类型面积增加"的特点,耕地向建设用地转换以及耕地、林地、草地的相互转换是渭河流域土地利用类型转换的主要方式.渭河流域碳储量呈上升趋势,共增加15.31x106t,碳储量高值区分布呈"东北片状-西部散点状-中南部带状",低值区分布在下游关中平原城市群.2030年4种情景下渭河流域碳储量较2020年均有所增加,经济发展情景增加最少,生态保护情景增加最多,不同情景的碳储量空间差异主要体现在上游耕地、林地和草地的分布交错地带.研究结果可为渭河流域土地利用管理决策以及碳储量的提升提供数据支撑.

森林是最重要的陆地生态系统类型之一,在生态文明建设中具有举足轻重的地位,研究独具森林资源优势地区的生态系统生产总值(GEP)变化及其对土地利用变化的响应对促进该类区域可持续发展具有重要意义.本研究以江西省资溪县为研究区,基于生态系统价值核算理论和方法,在调节服务通用指标体系(水源涵养、土壤保持、氧气提供、碳固定、气候调节、洪水调蓄、水质净化、空气净化、物种保育)及文化服务通用指标体系(景观游憩、教育)基础上,增加负氧离子、康养等指标,并引入森林生态系统服务修正系数,构建独具森林资源优势的GEP指标体系和方法,评估了研究区2010、2017和2020年GEP的时空变化特征,采用弹性指数及价值损益分析方法量化了土地利用/土地覆盖变化对GEP的影响.结果表明:2010、2017和2020年资溪县GEP分别为167.88、268.17和384.07亿元.各生态系统GEP占总GEP比例依次为森林＞湿地＞农田＞草地＞城镇.研究期间,GEP增加值主要来源于森林生态系统.土地利用变化对GEP产生了重要影响.2010-2020年,研究区土地利用变化总面积为8501.88 hm2.各土地利用变化幅度依次为草地(-2811.17 hm2)＞城镇(1428.06 hm2)＞森林(1357.67 hm2)＞湿地(1031.05 hm2)＞农田(-1005.01 hm2).各类用地的绝对变化主要发生在2017-2020年.各测算指标对森林生态系统的弹性指数明显高于其他生态系统,说明GEP对林地面积变化的敏感性最高.价值损益分析表明,城市开发在一定程度上降低了 GEP,林地、湿地的保护促进了 GEP增加.2010-2020年,资溪县土地利用类型之间的转化导致GEP增加18.65亿元,说明资溪县土地利用变化整体上对生态的影响是正向的.研究结果一定程度上体现了资溪县成为国家生态文明建设示范县之后的绿色发展成效,也为研究区今后高质量发展、高水平保护和土地资源可持续开发利用提供了决策支持,并可为其他类似地区的GEP核算提供借鉴.

生态管理分区是实现生态系统有效管理的重要途径,是生态保护和管理的前提基础,对改善区域生态系统结构,实现生态文明建设,提升人类福祉具有重要意义.以黄河流域县域为基本研究单元,通过测算2020年粮食生产、产水、固碳、土壤保持、生境质量以及休闲娱乐等6种典型生态系统服务供给和需求,进一步融合马斯洛需求层次理论对生态系统服务供需进行分层,最终利用象限法和耦合协调度模型划定黄河流域生态管理分区.研究结果表明:(1)2020年黄河流域六种生态系统服务的供需格局差异明显,生态系统服务供给在空间上呈现"南高北低"的分布格局,需求则呈现"东高西低"的分布格局,供需分布格局与区域生态用地以及人类活动有着密切关系.(2)综合生态系统服务供需受到人类对不同类型生态系统服务需求的差异性和层次性的影响,综合供给高值区分布在黄河流域南部生态本底较好的区县,综合需求高值区分布在郑州、西安、济南等核心城市及周边区县.(3)将黄河流域划分划定为五类生态管理分区:A生态潜力型分区,需要挖掘生态系统服务潜力,提高生态系统服务利用效率.B生态改善型分区,需要提高生态系统服务供给能力,改善生态环境质量.C生态保护型分区,需要加强生态保护和恢复,减少外来干扰.D生态调节型分区,需要维护生态环境,调整农业产业结构以实现环境、社会、经济和生态效益的统一.E生态协调型分区,需要平衡生态系统服务供需关系,协调经济社会发展和生态保护.研究结果可为黄河流域国土空间优化和生态系统服务管理与保护提供参考.

山西省在黄河流域总体生态格局中具有重要的战略地位.为深入研究2000-2020年黄河流域山西段生态环境的变化,选用MODIS遥感影像数据,基于绿度、湿度、干度和热度的主成分分析确定遥感生态指数(RSEI),对该区域生态环境质量的时空变化进行分析并探讨影响因素;同时,利用CA-Markov模型对2030年黄河流域山西段不同发展情景下生态环境进行模拟和预测.结果表明:RSEI在黄河流域山西段具有较好的适用性,可用于监测和评估其生态环境的时空变化特征.2000-2020年,黄河流域山西段以低生境质量区为主,其中,2000-2010年生态环境质量持续改善,而2010-2020年则有所退化;高生境质量区集中于山区,其自然条件优越、生物多样性丰富,低生态质量区主要分布在城市群集中的太原盆地及研究区北部采矿业发达的地区;在研究区的北部和中部,气候因子与生态环境质量呈负相关关系,而在高山区域二者呈正相关关系.3种发展情景下,2030年研究区的耕地、林地、水体和建设用地面积均较2020年有所增加;相较于自然发展情景和耕地保护情景,在以RSEI为限制因子的生态约束情景中,新增林地面积最多,而耕地和建设用地的扩张速率最低.研究结果可为黄河流域山西段的国土空间规划及生态环境保护提供参考.

人类活动可对野生动物的生境适宜性及生境利用格局产生显著影响,自然保护区的建立能在一定程度上减少乃至避免人类活动对野生动物的过度干扰.甘肃兴隆山国家级自然保护区位于青藏高原东缘,其主要保护对象野生马麝(Moschus chrysogaster)已极度濒危,被列为国家一级重点保护野生动物.为探究人类活动对兴隆山自然保护区内及周边马麝生境已造成的影响,本研究采用2017年和2022年高分卫星数据,通过标准差椭圆计算法、景观格局指数和空间叠加等方法分析这五年来人类活动对马麝生境造成的变化情况.结果表明:(1)兴隆山保护区内及周边区域的人类活动具有明显的方向性,与西北-东南方向的道路和居民点集中分布方向基本一致,角度介于东偏南36°～54°;(2)农田和建设用地斑块数量增加,加之平均斑块面积变小,导致马麝生境破碎化程度不断增加;(3)保护区内的马麝适宜生境面积萎缩明显,保护区及其周边区域的马麝适宜生境(294.27 km2)与现有保护区的空间分布存在差异,但部分马麝适宜生境(103.05 km2)在保护区之外,可考虑扩大自然保护区面积,将这部分马麝的适宜生境纳入保护区管理范围.

在对新疆乌伦古河流域中下游栖息的蒙新河狸Castor fiber birulai生境实地调查的基础上,利用景观格局指数、景观连接度和MaxEnt模型研究其生境破碎化现状,为该物种及其生境的保护和管理提供参考.结果表明:2000-2020年研究区域景观格局变化主要表现为耕地、建设用地和裸地的斑块面积增加,草地、林地和湿地的减少;蒙新河狸适宜生境面积分布狭窄,仅占总面积的12％(386.92 km2);适宜蒙新河狸分布的主要环境变量组成特征为最冷月份最低温度(-26.43～-23.07 ℃)、最暖季度平均温度(20.31～21.78 ℃)、最干季度降水量(20.04～25.72 mm)、土壤酸碱度(7.72～8.01)、土壤有机碳含量(1.2％～2.6％),以及有草地、林地和水体分布的土地利用类型;不同扩散距离下蒙新河狸适宜生境的景观连接度普遍较低.建议在乌伦古河流域中下游建立蒙新河狸生境廊道,增加斑块间的连通性,改善蒙新河狸的生境.

洪涝灾害情景模拟与损失预估对湖泊型流域防洪减灾和可持续发展具有重要意义.以我国典型的湖泊型流域南四湖流域为例,利用CA-Markov模型预测2030年三种用地情景,采用P-Ⅲ型概率曲线构建10、20、50、100 a四个重现期强降雨情景,得到12种组合情景;通过InVEST模型和等体积淹没法量化不同情景的径流和淹没深度;在各产业GDP空间预测的基础上计算12种情景的洪涝直接经济损失.结果表明:(1)CA-Markov模型在南四湖流域的土地利用模拟精度较高,三种用地情景的各地类变化显著;(2)用地变化对流域洪涝灾害的影响显著,其中城镇发展情景下洪涝灾害风险最大,而生态保护情景风险最低;(3)暴雨强度会明显增加各用地情景的经济损失,但增幅在50 a重现期后有所减缓;生态保护情景的经济损失最少,介于97.39-128.81亿元之间,与其他情景相比,该情景可在一定程度上减少洪灾损失.为此,在气候变化背景下湖泊型流域可持续发展应充分考虑土地利用变化对洪涝灾害风险的影响,合理扩张城镇建设用地,优化布局生态用地,充分发挥国土空间规划在防洪减灾方面的作用.

生态资产与人类福祉密切相关,开展生态资产评估并定量区分气候和人类活动对生态资产变化的相对贡献,对于评估区域生态文明建设成效、生态补偿、干部离任的自然资产审计等均具有重要意义.在单位面积价值当量因子方法的基础上,重新定义了标准生态服务价值当量因子,并构建了一个能够定量区分气候变化和土地利用变化对生态资产变化相对贡献的方法,以北京市房山区为例,分析了 2000年至2019年房山区生态资产的变化,以及气候变化和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献,结果表明:(1)房山区2019年生态资产总价值177.14亿元.森林、草地、农田和湿地的生态资产分别占生态资产总价值的82.33％、1 1.76％、5.25％和0.095％.(2)房山在2000-2019年期间,生态资产总价值增加了 2.275亿元,气候变化使得房山区的生态资产总价值增加了 2.689亿元,而土地利用变化使得生态资产总价值减少了 0.414亿元.(3)房山区生态资产西高东低,其中霞云岭乡生态资产总价值最高;琉璃河镇的生态资产增加最多,而拱辰街道下降最显著.过去20年是房山区社会经济快速发展的时期,由于气候变化和生态保护与修复使得生态资产增加,抵消了由于建设用地扩张所带来的生态资产损失.