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土地利用变化对生态系统脆弱性的影响研究是从区域角度研究全球变化的着眼点。长期以来的土地利用活动已经改变了几乎所有的地球景观,并产生了诸多生态问题和环境问题。研究区域土地利用变化对生态系统脆弱性的影响,并阐明区域土地利用变化对生态系统的潜在影响以及社会经济对此的适应能力,将为区域土地可持续利用和保障生态系统健康提供科学依据,而且为更大尺度或全球变化研究提供基础。本研究将土地利用变化引起的生态系统脆弱性拓展到自然环境系统和人类社会的耦合系统,构建了包含潜在影响和适应能力的区域土地利用变化对生态系统脆弱性影响评价模型;并以珠江三角渊为研究区,评价现状和未来土地利用变化对生态系统的影响、社会经济对其变化的适应能力,进而评价其生态系统脆弱性,并实现了脆弱性的空间表达。主要结论如下:
区域土地利用变化对生态系统服务价值的影响:研究区1985~2005年土地利用变化以建设用地的大幅扩张和耕地、生态用地的缩减为主要特征。同期区域植被碳储量呈增加趋势,但增长速度有所减缓;从空间分布上来看,区域植被碳储量的减少主要集中在珠江入海口经济高速发展地区。根据构建的区域生态系统服务价值模型,本文经计算分析,发现:区域整体生态系统服务价值总量由1985年的247.05亿元增加到2005年的271.53亿元,其中物质产品生产和景观文化承载功能所占比例逐年增高,相反,生态与环境的维持功能所占比例则有所下降。引入距离衰减函数后的sESV与ESV变化趋势基本一致,即随时间呈增加趋势;且Pearson系数表明土地利用变化与生态系数服务价值有极显著相关。
区域土地利用变化模拟和预测:使用CLUE-S模型对区域土地利用变化和空间分布进行模拟及预测。在传统的Logistic模型中以空间权重的形式引入了空间自相关因子、改进了模型的空间分配模块,从而解释和解决了空间统计分析中各种土地利用类型均存在的一定程度的空间自相关效应这一固有影响,拟合优度提高;非空间需求模块引入考虑人口增长的Tietenberg资源配置模型,确保土地资源利用在时空上的效益最大化。设置了规划导向和现有转移速率两种土地利用发展模式,通过CLUE-S模型的模拟预测,虽然情景二的耕地面积较情景一的小,但其水域以及建设用地强度却远远超过情景一。同时,情景一和情景二中的建设用地格局变化最大的区域都是通过蚕食周围的耕地和生态用地而呈现扩大趋势。
区域土地利用变化对生态系统脆弱性的影响:基于相对变化法得出的潜在影响PI以及使用模糊综合评价法获得的适应能力AC,以HSV的可视化方法,定量、定性的对区域生态系统脆弱性进行了评价和空间制图。1985~2005年间,研究区大部分地区土地利用变化对生态系统的潜在影响是负向的,其中,禅城的脆弱性最高。但广州市、东莞市和深圳市的脆弱性由于社会适应能力的缓解,比单独观察潜在影响时有所降低。2020年的区域整体生态系统脆弱性随着土地利用变化强度的增加将继续升高,且从珠江三角洲入海口向三角洲外缘扩散。但两种情景比较来看,情景一的生态系统脆弱性没有情景二高,因此,在未来发展中,应主要遵循情景一的土地利用发展模式。
综上所述,通过耦合土地利用变化模拟、生态系统服务功能评价、适应能力评估的生态系统脆弱性评价模型,模拟未来不同发展情景下区域的土地利用变化对生态系统脆弱性的影响,是土地利用变化通过自然系统和社会系统影响生态系统脆弱性的综合研究方法,研究结果可以为区域土地利用变化及生态系统建设提供科学依据。