基于InVEST模型定量评估湖北省2000-2020年耕地占补面积时空变化对陆地生态系统碳储量的影响,在县级行政单元尺度探究由耕地占补导致的碳储量变化量在空间上的集聚程度,并运用PLUS模型模拟区域未来四种发展情景下的土地利用格局及碳储量变化趋势.结果表明:(1)2000年至2020年,湖北省耕地面积净变化率为-3.89％,耕地面积略微下降,基本实现耕地占补数量平衡.(2)2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年、2015-2020年耕地占用和补偿导致的碳储量变化值占该时段碳储量变化值的比例分别为68.45％、59.45％、57.86％、55.46％,二十年整体占比为61.38％.耕地碳储量的变化对陆地生态系统碳储量的影响巨大.碳固持的地块面积为1.29×105 hm2,碳损失的地块面积为3.88×105 hm2.(3)2000-2020年,湖北省耕地占补导致的碳储量变化值具有明显的空间集聚性,"高高聚集"区主要分布在西部和西南部山区,"低低聚集"区分布在中南部的江汉平原.(4)2020-2030年,湖北省陆地生态系统碳储量在自然发展情景下减少5.50×106 t,在耕地保护情景下减少1.22×106 t,在城镇开发情景下减少8.89×106 t,在生态保护情景下增加2.43×106t.与其他三种情景相比,生态保护情景是未来发展的最优情景.研究通过定量评估耕地占补平衡背景下湖北省耕地面积时空变化对区域碳储量的影响为未来的国土空间规划以及增汇政策的制定提供决策依据和科学参考,对于实现土地资源的可持续利用和生态环境保护具有重要意义.

基于1984、2000和2016年卫星遥感影像,分析了江苏省常熟市耕地占补时空变化特征;基于ArcGIS和土壤采样数据,利用隶属度函数综合法评价了1984和2000年耕地土壤肥力;采用叠加分析,揭示了1984-2000、2000-2016年间该地区占补耕地土壤肥力特征.结果表明:1984-2016年间,常熟市耕地面积减少了1/3,1984-2000年被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7％和41.4％,2000-2016年只居民点工矿用地就占用了80.8％.1984-2000年间,常熟市耕地土壤肥力上升的面积占65.5％,仅3.9％下降;南部地区土壤肥力均高于其他地区.研究期间耕地数量和质量占补不平衡,前时段“占多补少、占优补劣”形势严峻,后时段“占多补少、占劣补劣”特征明显.耕地减少的趋势并未扭转,异地补充明显,耕地占补平衡应当关注异地补充耕地质量和土壤肥力时段性特点.

建设用地减量化管理国家战略的本质就是土地利用格局优化,具有重要理论价值和实践意义.以建设用地减量化为背景、快速城市化苏锡常地区为研究区,采用目标物种白鹭生境网络优化为减量化依据的方法,旨在回答“建设用地怎么减？减哪里？减多少？依据是什么？”的土地利用格局优化问题.结果表明:1)白鹭核心生境斑块距离人为干扰源较远,需减量化的建设用地数量较少,但多数核心生境斑块面积小于平均值,破碎化现象较严重;白鹭迁移廊道受人为干扰严重,需减量化的建设用地数量为6542.1 hm2,占减量化总面积的99％以上;生态核心区经过耕地占补平衡后,城乡建设用地二次减量213.7 hm2、新增水田208.7 hm2;研究区建设用地减量化总面积6755.8 hm2.2)通过增加核心生境斑块面积、提高迁移廊道通达安全性,白鹭生境网络优化了.同时完成了建设用地总量减量化,实现了区域土地利用格局优化的目的.

土地整治开发是中国实现耕地占补平衡的重要举措,陕北榆林毛乌素沙地的土地整治开发为陕西全省耕地总量动态平衡做出了贡献.但毛乌素沙地地处生态脆弱区,大规模的土地整治开发有可能导致严重的环境问题.通过对毛乌素沙地土地整治开发项目的调查,发现陕北榆林毛乌素沙地中土地开发面积近10000 hm2,这种大规模的土地整治开发导致了部分地区地下水位下降,地下水铵态氮、硝态氮和亚硝态氮超标;整治开发的土地缺乏防护林的保护和有效覆盖,有重新沙化的风险.针对陕北榆林毛乌素沙地的自然特点和土地整治开发现状,建议降低土地开发强度、加大土地整理力度.强化土地整治规划的环境影响评价,从规划层面了解该区域土地开发整理的潜力,从宏观上解决其存在的环境问题;对已开发的土地进行环境影响后评价,总结经验教训.在土地整治开发过程中,需要优化土地整治开发模式,提升区域生态系统整体服务功能;合理开采地下水,维护水文生态安全.

目的 进一步巩固防治成果,为《十三·五规划》提供大骨节病持续消除依据.方法 在历史重病区:长子县、沁县、永和县、大宁县、隰县、垣曲、绛县7个县境内,检查7-12岁儿童大骨节病临床患病情况;7-12岁儿童大骨节病X线阳性检出情况;收集防控措施落实基本资料.依据《大骨节病诊断》标准(WS/T 207)进行临床及X线诊断.结果 2016、2017年共监测112个病区村,覆盖7个县境内全部大骨节病区.临床及X线检查7-12岁儿童3524人,检查率90.9％.两次均未检出大骨节病临床阳性病例,及右手骨端X线阳性病例.近5年7个县都没采取儿童补硒预防大骨节病措施.主要是通过换粮,居民主食以外购小麦面粉、大米为主,外购粮比例达70-80％.4个县实施退耕还林11 593(亩),占原耕地(120 975)9.58％,改种经济作物9 229(亩),占原耕地(120 975)7.63％;搬迁居民625户2 075人.结论 山西省儿童大骨节病呈稳定持续消除状态.病情消除是数十年社会变革综合措施落实取得的成果.目前,大骨节病发病机制不明确,只有建立长效防治机制,才能巩固防治成果.

探讨以虚拟耕地为载体的区际农业生态补偿原理,从两个层面(省际与省域内部市际)开展区际农业生态补偿支付/受偿面积和财政转移额度的测算,最后提出了以补偿管理平台为中介的“两横”财政转移路径.结果 表明:①虚拟耕地调出地区付出了过多的经济、资源和生态代价,需要以虚拟耕地为载体对之进行生态补偿.可以根据虚拟耕地净流量进行支付/受偿区域划分和支付/受偿面积的确定.②在省际补偿方面,支付区域包括16个省份,其中支付虚拟耕地面积较大的省市主要分布在东部沿海地区和西南地区;受偿区域包括15个省份,其中受偿虚拟耕地面积较大的省市主要分布在东北地区、华北地区和西北地区.在省域内部市际补偿方面,支付虚拟耕地面积较大地市多为省域内经济发展水平相对较高的地市,受偿虚拟耕地面积较大的地市多为省域内经济发展水平相对较低、农业生产条件优越的地市.③无论是省际层面还是省域内部市际层面,受偿的额度和支付的额度均呈现集中分布的特点.在省际补偿方面,支付额度较大的广东、北京、浙江、上海、天津、江苏和湖北等省市在研究期内年均值超过25亿元;受偿额度较大的黑龙江、吉林、河南、内蒙古、安徽、山东、湖南和河北等省市在研究期内年均值超过40亿元.在省域内部市际补偿方面,江苏、河南和甘肃三省支付额度排名前二分之一地市的总额所占的比例都超过了80％,受偿额度排名前二分之一地市的总额所占的比例都超过70％.④“两横”支付网络通过两级支付管理平台的中介作用可以实现省际和省域内部市际两个层面的区际农业生态补偿跨区域转移.

为加强区域生态资产管理和实现生态环境的可持续发展,以长江经济带为研究区,综合运用格网、供需平衡模型和空间自相关分析长江经济带2000—2015年生态系统服务供需时空分异及平衡格局,并进行空间依赖性检验.结果发现:(1)研究期内长江经济带生态系统服务供给总体呈先增加后减少的变化趋势,共缩减115.34亿元,下降0.15％,其中,耕地的生态系统服务供给减少幅度最大,达338亿元.(2)2000—2015年生态系统服务供给的年际变化不太显著,但需求呈现阶段性增长,且两者都存在显著的空间异质性.高供给主要分布在长江中下游的湖泊湿地、京杭运河沿线及长江入海口;低供给主要分布在贵州中西部、四川盆地、川西北及川北、长江中下游平原及河流入海口附近.高需求主要分布在长三角、江汉平原、长株潭地区、鄱阳湖平原、成都平原,空间上具有明显"核心—边缘"的特点.低需求主要分布在各县市的建成区,空间上呈离散点状.(3)时间变化上,生态系统服务供需平衡格局总体变化不大,但也存在个别年份的明显变动.空间分布上,生态服务供需平衡格局主要以较高盈余区、一般盈余区、供需平衡区和一般赤字区这四种类型区为主.(4)15年间生态服务供需平衡关系始终存在显著的空间正相关,空间集聚显著,且集聚变化具有阶段性.2000—2010年莫兰指数逐年增加,空间集聚愈加显著;2010年之后莫兰指数大幅减小,空间集聚减弱.LISA聚类占比反映出生态服务供需平衡格局具有明显的空间不平衡性.因此,从生态赤字区、平衡区和盈余区三方面提出了相应的发展建议,为长江经济带的生态补偿与生态建设提供参考.

关键性生态空间在生态系统中所发挥的基础性和保障性功能尤为重要,其范围辨识及评价研究对于国土安全和区域可持续发展具有重要意义.以天山北坡经济带为研究区,构建适于西北寒旱区脆弱敏感环境的关键性生态空间评价体系,借助GIS和RS技术,从生态系统服务功能重要性和敏感性两方面对其空间范围进行辨识和分级评价,并进行土地利用生态安全冲突分析.研究结果表明:(1)底线型和危机型生态空间作为研究区的关键性生态空间,面积为45318km2,占比53％,主要分布于南部山区、农垦区西部及北部沙漠/荒漠区;(2)生态系统服务功能与植被显著相关,较重要、重要和极重要区域共占约20.9％,集中在南部山前草原及中部农垦区,生态系统服务功能整体较弱,主导因子为水源涵养和生物多样性保护功能;(3)研究区生态系统敏感性等级主要以中度敏感为主,敏感和极敏感区域面积占比37.7％,分布于高山区、荒漠戈壁区和低山与绿洲过渡区,主要体现为土地沙化和土地盐渍化.(4)全区土地利用生态安全冲突等级较高,有45％的城建用地与56.5％的耕地占用关键性生态空间.本研究可为区域国土空间布局和生态格局优化提供参考,并对相关理论和实证研究起到补充和借鉴作用.

地表蒸散发量是影响湿地水热平衡的主要因素,也是水分损失的主要途径,对湿地生态需水量的合理确定和水资源的有效管理具有重要意义.借助遥感和GIS技术,利用2002、2010、2016年34景Landsat影像,基于时序NDVI数据对湿地下垫面物候特征的定量表征,准确获取了扎龙湿地保护区3个时期土地利用/覆被的动态变化信息.选用物理基础较好且应用广泛的SEBAL模型,估算了湿地的瞬时蒸散发量,并结合站点气象数据,实现了湿地蒸散发量在时间尺度上的扩展,分别得到日、月、年尺度的湿地蒸散发量,深入探究了扎龙湿地蒸散发的时空分布特征;最后从湿地湖泡需水量、植物需水量及生物栖息地需水量3个方面,定量估算出扎龙湿地3个时期的现状生态需水量.研究发现:扎龙湿地的土地覆被类型主要以芦苇沼泽、草地和耕地为主,其中芦苇沼泽分布占绝对优势,且2002-2016年持续增加了205.82 km2;草地、耕地呈持续减少态势,分别减少了119.35 km2和95.96km2,表明2002-2016年扎龙湿地生态系统呈恢复态势;湿地保护区蒸散发量年内均大致呈单峰型分布,符合夏季＞春季＞秋季＞冬季的规律,在年际上呈现明显的递增趋势,年蒸散发量由2002年的518.87mm增加到2016年的625.98mm,增加了20.64％.为满足湿地内的生态消耗,总体上2002-2016年湿地的生态需水量也相应的增加,保护区适宜生态需水量的变动范围为5.40亿-7.08亿m3,可以维持湿地湖泊、植被、动植物栖息地的健康态势.维持核心区健康状态的最小生态需水量变化范围为2.71亿-3.32亿m3.随着遥感数据时空分辨率的提高,基于蒸散发量反演的湿地生态需水量估算将更加实用和准确,为湿地保护区制定科学合理的补水方案提供有效的技术支撑.

基于MODIS-NDVI遥感植被指数,利用像元二分模型进行植被覆盖度提取,结合趋势分析和显著性检验等方法,对2000-2020年间广东省的植被覆盖时空变化特征进行分析,并结合土地利用变化图谱,探究土地利用类型对植被覆盖时空变化的驱动作用.结果表明:(1)2000-2020年,广东省植被覆盖度整体以0.23％/a的变化率呈波动增长趋势,但空间异质性显著,呈现出以珠三角地区为中心向外辐射递增的趋势;(2)广东省多年平均植被覆盖度介于0.7-0.76,以中高和高植被覆盖度为主,低植被覆盖区约占研究区总面积的4.37％.全省以植被改善为主(78.18％),显著和极显著退化区域占全区面积的5.84％,主要集中分布在珠三角、粤东沿海以及粤西沿海等地区;(3)研究区以耕地与林地的图谱单元互换为主要土地利用变化特征,而城乡、工矿、居民用地在耕地和林地的占用和补充过程中起了重要的作用,反映出城乡建设过程中对耕地和林地的大量占用;植被覆盖变化与土地利用变化存在响应联系,且各土地利用类型对植被覆盖度的贡献各异;向城乡、工矿、居民用地转化的图谱与植被显著和极显著退化区高度重合,说明耕地和林地向城乡、工矿、居民用地转化是造成植被覆盖退化的主要原因,其中以珠三角地区最为显著.