基于生态系统服务价值的太原市区生态安全格局构建研究

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在中国城镇化不断发展的背景下,人类社会活动的不断入侵自然系统,对自然生态系统服务功能也造成了显著影响,甚至可能危及到整个自然生态系统的可持续性。对生态系统服务价值(ESV)的时空评估以及驱动因子探测,对区域社会-经济-生态的和谐发展具有重要的作用。通过识别生态源地、确保生态廊道相互之间的连通性,构建生态安全格局,可为区域可持续发展提供了有效措施。本文以太原市区为例,先通过土地使用数据分析,再利用生态因子当量价值表度量城市生态系统服务价格(ESV),然后运用太原市区在2000、2005、2010、2015和2020年的土地利用数据数据分析结果,以1km×1km的格网尺度为基础,通过Arc GIS和Geo Da软件系统的应用,并综合空间自相关数据分析、热点数据分析等有关分析方法,研究太原市区ESV的空间结构演变,然后再利用地理探测器等工具研究影响太原市区ESV空间结构分异的主要驱动因子、驱动因子之间的相互影响与驱动力大小。以计算所得的生态系统服务价值为基准,基于Arc GIS利用最小累积阻力模型来建立太原市区生态安全格局,为太原市区的未来城市规划提出建议策略。本文的主要研究结论如下:(1)太原市区土地利用类型以建设用地、林地和耕地为主要地类,草地以及水域面积为次要地类。2000-2020年间,太原市建设用地增长的速度最快,在20年间总共增长了18793.55 hm~2;林地增长了5158.08 hm~2;耕地、草地、水域和未利用地的面积分别减少了16340.9 hm~2、7223.49 hm~2、212.67 hm~2和163.53 hm~2。二十年间太原市区生态系统服务总价值呈波动减小态势。由2000年的228495.54万元降低到2020年的219823.10万元,共计减少8672.44万元。(2)太原市区ESV总体上呈现“东西高,中间低”的空间分布格局,并且在空间分布上具有着明显的集聚效应,具有较强的正向空间联系,且集聚程度逐年增强。双变量空间自相关分析得出当土地利用程度提高的时候,生态系统服务价值会不断下降,具有较强的负向空间关系。太原市区的ESV空间分异,是在自然环境因子与社会经济因子共同影响下的结果,其中,单因子分析结果表明了自然环境因子中的DEM(高程)对研究区影响作用最大,探测结果值为0.543。交互因子结果表明DEM与NDVI(归一化植被指数)交互因子影响指数最大,探测结果值为0.649。总体而言,太原市区生态系统服务价值分布主要受经济社会因素与自然环境因素之间的交互作用影响。(3)太原市区的生态源地用地类型,是以森林和草原资源占据了主导地位,主要集中分布在东北部和西部。髙阻力地区主要围绕人类生产生活的建设用地周边。低阻力值分布在研究区东西两处,以及南部晋阳湖公园。基于以上研究建立太原市区生态安全格局,总共确定了11条生态廊道,建议廊道宽度为30-60米。从空间上看,太原市区以“一竖直,三水平”的生态廊道,分散的生态源地连接组成,构成区域生态网络。
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