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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (3): 233-244    DOI: 10.6046/zrzyyg.2024022
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时空动态视角下基于ESV与ERI的生态分区识别——以河北省秦皇岛市为例
郑嘉鑫1,2(), 裴小龙2,3(), 宋东阳2, 田锐1, 赵中秋1,4, 柏航1
1.中国地质大学(北京)土地科学技术学院,北京 100083
2.中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心,廊坊 065000
3.自然资源要素耦合过程与效应重点实验室,北京 100055
4.自然资源部土地整治重点实验室,北京 100035
Identification of ecologic zones based on ecosystem service value and ecological risk index from a perspective of spatiotemporal dynamics: A case study of Qinhuangdao City, Hebei Province
ZHENG Jiaxin1,2(), PEI Xiaolong2,3(), SONG Dongyang2, TIAN Rui1, ZHAO Zhongqiu1,4, BAI Hang1
1. School of Land Science and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
2. Langfang Natural Resources Comprehensive Survey Center, China Geological Survey, Langfang 065000, China
3. Key Laboratory of Coupling Process and Effect of Natural Resources Elements, Beijing 100055, China
4. Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation, Ministry of Natural Resources, Beijing 100035, China
全文: PDF(5016 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 随着气候变化和人类活动的影响,生态服务功能退化风险日益加剧,区域生态安全面临着巨大的挑战。探索生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)与景观生态风险指数(ecological risk index,ERI)的生态分区可直观识别区域生态功能状态,为区域生态环境保护提供依据。该文以河北省秦皇岛市为例,综合采用景观生态学法、当量因子法、GIS网格法以及空间自相关等方法,通过集成“前期-中期-后期”视角的动态管控框架,对2001—2021年ESV和ERI进行时空动态分析,揭示其演变规律,并基于“价值-风险”的空间聚集模式,建立研究区生态分区。结果表明: ①2001—2021年秦皇岛市生态价值总体变化幅度不大,约增长0.73亿元,呈现出“大分散、小聚集”交错分布的空间格局; ②生态风险均值呈波动下降的趋势,逐渐向低风险转移,具有“北端高、南端低”的特征; ③研究区ESV和ERI演变类型可划分为维持型、升级型、缓和型和波动型,其中维持型所占比例最大; ④研究区单位面积ESV与ERI存在正相关关系,以高价值-高风险区为主,并集中分布在秦皇岛市北部地区。
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郑嘉鑫
裴小龙
宋东阳
田锐
赵中秋
柏航
关键词 ： 生态系统服务价值,  景观生态风险,  土地利用变化,  时空动态,  生态分区    
Abstract：

Under the influence of climate change and human activities, the increasing risk of ecological service degradation poses a significant challenge to regional ecological security. Exploring ecologic zones based on ecosystem service value (ESV) and landscape ecological risk index (ERI) enables an intuitive identification of the regional ecological function status, thereby providing a basis for regional ecosystem conservation. This study investigated Qinhuangdao City in Hebei Province, China, by integrating landscape ecology, equivalent factor, GIS grid, and spatial autocorrelation methods. Under the whole-process dynamic control framework, this study analyzed the spatiotemporal dynamics of ESV and ERI from 2001 to 2021, revealing their evolutionary patterns. Moreover, based on the value-risk spatial aggregation patterns, this study determined the ecologic zones in Qinhuangdao City. The results indicate that over the past two decades, the ESV in Qinhuangdao City exhibited overall slight variations, with an increase of about 0.073 billion yuan, presenting a spatial pattern characterized by alternatively distributed large dispersion and small aggregation. The average ERI value showed a fluctuating downward trend, gradually shifting toward lower risk, with higher ERI values in the north compared to the south. The evolutionary types of ESV and ERI in Qinhuangdao City can be classified into maintenance, upgrading, mitigation, and fluctuation types, with the maintenance type representing the largest proportion. A positive correlation was observed between ESV and ERI per unit area in Qinhuangdao City, dominated by zones with high ESV and ERI in the northern part of Qinhuangdao City.
Key words： ecosystem service value (ESV)    landscape ecological risk    land use change    spatiotemporal dynamics    ecologic zone
收稿日期: 2024-01-17      出版日期: 2025-07-01
ZTFLH:  X 171.1  
  X 820.4  
  TP 79  
基金资助:自然资源综合调查指挥中心科创基金项目“京津冀区域协同发展示范区生态系统自然演化、退化机理及关键区域研究”(KC20220008);“黑河下游地下水-土壤-植被相互作用及生态效应研究”(KC20220010)
通讯作者: 裴小龙(1988-),男,工程师,从事自然资源调查监测方面的研究。Email: 457934728@qq.com。
作者简介: 郑嘉鑫(2000-),女,硕士研究生,从事生态系统服务、生态修复等方面的研究。Email: 18338591219@163.com。
引用本文:   
郑嘉鑫, 裴小龙, 宋东阳, 田锐, 赵中秋, 柏航. 时空动态视角下基于ESV与ERI的生态分区识别——以河北省秦皇岛市为例[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(3): 233-244.
ZHENG Jiaxin, PEI Xiaolong, SONG Dongyang, TIAN Rui, ZHAO Zhongqiu, BAI Hang. Identification of ecologic zones based on ecosystem service value and ecological risk index from a perspective of spatiotemporal dynamics: A case study of Qinhuangdao City, Hebei Province. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(3): 233-244.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2024022      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I3/233
Fig.1  研究区地理位置
编号 价值一级 编号 价值二级 编号 风险一级 编号 风险二级 等级组合划分
Ⅰ 价值维持型 1 低价值稳定可控型 Ⅰ 风险维持型 1 低风险稳定可控型 低-低-低
2 中价值基本可控型 2 中风险基本可控型 中-中-中
3 高价值严重失控型 3 高风险严重失控型 高-高-高
Ⅱ 价值升级型 4 低价值潜在升级型 Ⅱ 风险升级型 4 低风险潜在升级型 低-低-中 低-低-高
5 中价值潜在升级型 5 中风险潜在升级型 低-中-高 中-中 高
6 中价值基本可控型 6 中风险基本可控型 低-中-中
7 高价值基本失控型 7 高风险基本失控型 低-高-高 中-高-高
Ⅲ 价值缓和型 8 高价值潜在缓和型 Ⅲ 风险缓和型 8 高风险潜在缓和型 高-高-低 高-高-中
9 中价值潜在缓和型 9 中风险潜在缓和型 高-中-低 中-中-低
10 中价值缓和维持型 10 中风险缓和维持型 高-中-中
11 低价值缓和维持型 11 低风险缓和维持型 中-低-低 高-低-低
Ⅳ 价值波动型 12 低价值潜在升级型 Ⅳ 风险波动型 12 低风险潜在升级型 中-低-中 中-低-高
高-低-中 高-低-高
13 中价值潜在升级型 13 中风险潜在升级型 高-中-高
14 中价值潜在缓和型 14 中风险潜在缓和型 低-中-低
15 高价值潜在缓和型 15 高风险潜在缓和型 低-高-低 中-高-低
低-高-中 中-高-中
Tab.1  时空动态视角下的价值、风险变化分类
Fig.2  2001—2021年秦皇岛市土地利用类型变化
Fig.3  2001—2021年秦皇岛市每5 a土地利用转移矩阵(km2)
土地利
用类型		 2001年 2006年 2011年 2016年 2021年
ESV/106元 占比/% ESV/106元 占比/% ESV/106元 占比/% ESV/106元 占比/% ESV/106元 占比/%
耕地 380.55 15.81 373.10 15.43 348.94 13.83 344.93 13.62 347.86 14.03
林地 1 755.97 72.94 1 741.17 71.99 1 839.88 72.94 1 853.23 73.15 1 818.52 73.34
草地 83.42 3.47 82.31 3.40 74.28 2.94 62.06 2.45 59.19 2.39
未利用地 0.05 0.00 0.03 0.00 0.02 0.00 0.02 0.00 0.02 0.00
水域 187.41 7.78 221.88 9.17 259.21 10.28 273.07 10.78 253.95 10.24
总计 2 407.40 100.00 2 418.49 100.00 2 522.33 100.00 2 533.31 100.00 2 479.54 100.00
Tab.2  2001—2021年秦皇岛市各土地利用类型生态系统服务价值变化及占比
一级 二级 2001年 2006年 2011年 2016年 2021年
ESV/108元 占比/% ESV/108元 占比/% ESV/108元 占比/% ESV/108元 占比/% ESV/108元 占比/%
供给服务 食物生产 1.07 4.45 1.05 4.34 1.02 4.04 1.01 3.99 1.01 4.07
原料生产 0.95 3.95 0.93 3.85 0.94 3.73 0.94 3.71 0.93 3.75
水资源供给 0.44 1.83 0.46 1.90 0.50 1.98 0.50 1.97 0.49 1.98
调节服务 气体调节 2.52 10.47 2.49 10.30 2.55 10.11 2.54 10.03 2.51 10.12
气候调节 5.94 24.68 5.89 24.36 6.16 24.43 6.17 24.36 6.05 24.40
净化环境 1.76 7.31 1.76 7.28 1.85 7.34 1.86 7.34 1.82 7.34
水文调节 4.61 19.15 4.86 20.10 5.29 20.98 5.39 21.28 5.18 20.89
支持服务 土壤保持 3.27 13.59 3.23 13.36 3.29 13.05 3.28 12.95 3.24 13.06
维持养分
循环		 0.29 1.20 0.29 1.20 0.29 1.15 0.29 1.14 0.28 1.13
生物多样性 2.23 9.26 2.22 9.18 2.32 9.20 2.32 9.16 2.28 9.19
文化服务 美学景观 0.99 4.11 0.99 4.09 1.04 4.12 1.04 4.11 1.02 4.11
总计 24.07 100.00 24.18 100.00 25.22 100.00 25.33 100.00 24.80 100.00
Tab.3  2001-2021秦皇岛市单项ESV及占比
Fig.4  2001—2021年秦皇岛市ESV空间分布图
Fig.5  时空动态视角下的ESV分区空间分布
生态风
险等级		 2001年 2006年 2011年 2016年 2021年
个数 占比/% 个数 占比/% 个数 占比/% 个数 占比/% 个数 占比/%
低风险 274 13.06 289 13.78 319 15.20 325 15.49 336 16.02
较低风险 570 27.17 578 27.55 591 28.17 590 28.12 610 29.08
中风险 323 15.40 326 15.54 356 16.97 401 19.11 417 19.88
较高风险 366 17.45 366 17.45 388 18.49 382 18.21 395 18.83
高风险 565 26.93 539 25.69 444 21.16 400 19.07 340 16.21
总计 2 098 100.00 2 098 100.00 2 098 100.00 2 098 100.00 2 098 100.00
Tab.4  秦皇岛市生态风险等级个数及比例
Fig.6  2001—2021年秦皇岛市景观生态风险空间分布图
Fig.7  时空动态视角下的景观生态风险分区空间分布
Fig.8  2001—2021年ESV与ERI的相关性指数分布图
Fig.9  2001—2021年ESV与ERI的双变量LISA聚集图
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