西北河谷盆地土地生态系统服务协同与权衡时空差异分析

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbdltx
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生态系统提供的支持服务、调节服务、供给服务及文化服务,是人类赖以存在和发展的基础。随着经济发展、人口增多、生活水平提高等因素,为了实现供给服务的最大化,人类通过改变土地利用/土地覆被对生态系统进行改造,但不合理的盲目开发造成了生态系统服务的退化,严重影响当代人类福祉及区域乃至全球生态安全,同时极大削弱了后代人生产生活利益,不利于可持续发展。因此,研究土地生态系统服务之间的权衡与协同,对生态系统服务进行管理,找到经济发展与环境保护的平衡点、生态服务之间协调发展的平衡点显得紧迫而必要。西北地区环境脆弱,但承载了经济发展和人口增长的巨大压力,经济发展与生态环境保护的矛盾日益突出。本研究选取了西北地区经济中心——关中盆地以及陕西省生态保护的指定区域——汉中盆地进行对比研究,从土地利用数量、程度、区域差异等方面分析两大盆地土地利用变化特征,以1990-2010年共计21年的生态系统服务数据(NPP、保水服务、食物供给)分析生态系统服务时空差异,最终通过相关分析、线性回归等方法分析生态系统服务权衡与协同的时空差异。主要结论如下:(1)1990-2010年间,两大盆地土地利用变化大,土地利用强度不断提高。关中盆地及汉中盆地均以耕地的减少和建设用地的扩张最为显著。其中,关中盆地21年间耕地减少了210776.27hm2,建设用地扩张了216702.80hm2;汉中盆地耕地减少了3664.88hm2,建设用地扩张了2861.61hm2。关中盆地以耕地、草地、林地为主,汉中盆地以林地、草地、耕地为主。从转移矩阵来看,耕地是建设用地扩张的主要来源。1990-1995年是两大盆地土地利用综合动态度增长最快的时段。两大盆地的土地利用程度在21年中均不断提升,但关中盆地的土地利用程度各年均高于汉中盆地,并于1995-2000年间增长最快,汉中盆地则是2005-2010年增长最快。关中盆地各地类的相对变化率均高于汉中盆地。(2)两大盆地的三大生态系统服务的价值量在时间变化与空间分布上各有其特点。两大盆地的NPP、保水服务、食物供给于21年中均呈现不同程度的增长趋势,其中关中盆地的三大生态服务价值总量及增长速度均高于汉中盆地;单位面积价值量方面,汉中盆地的NPP、保水服务的单位面积价值量要高于关中盆地,但食物供给要低于关中盆地,且各服务单位面积价值量的增长速度均低于关中盆地。土地利用方面,林草地提供了较高的NPP,水域及林草地提供了较高的保水服务,耕地提供了较高的食物供给服务。关中盆地中,NPP及保水服务价值总量贡献最多的地类排名为耕地>林地>草地,汉中盆地的排名为林地>草地>耕地。对于食物供给总量的贡献,两大盆地均以耕地>草地>水域。空间分布上,关中盆地NPP与保水的高值区位于盆地周边的山地,低值区位于盆地中部的平原区;汉中盆地中两大服务均呈现南北分异,北高南低;食物供给的空间分布则与之相反,高值区位于盆地中部的耕地区域,低值区位于林地与建设用地的分布区域。(3)两盆地中的三大服务之间的权衡与协同关系在21年间呈现一定的动态变化特征。NPP与保水在两大盆地中均为显著的空间协同关系,而NPP与食物供给、保水与食物供给均为显著的空间权衡关系。关中盆地NPP与保水服务多年均值的相关系数为0.097,汉中盆地为0.388,汉中盆地生态系统服务的协同程度强于关中盆地;关中盆地NPP与食物供给相关系数多年均值为-0.429,汉中盆地为-0.207,关中盆地生态系统服务的权衡程度强于汉中盆地。在1990-2010年间,两盆地的协同关系为减弱趋势,权衡关系为加强趋势,且关中盆地的变化速度要高于汉中盆地。(4)生态系统服务之间权衡与协同关系在两大盆地中具有明显的区域差异。协同方面,在关中盆地的东西部耕地、东北和西南角的林草地以及在汉中盆地的中西部山地区域,NPP的增长伴随着保水服务的增长,其中关中盆地东部的耕地区域以及汉中盆地的宁强县与略阳县的西部区域,NPP的增长伴随着保水服务的幂函数增长,各区县中以关中盆地的渭南市、汉中盆地的勉县协同程度最强,以关中的铜川市和汉中的西乡县最弱;权衡方面,贯穿关中盆地的中部区域以及汉中盆地的东部区域,NPP的增长伴随着食物供给下降,其中铜川市及西安市境内的秦岭区域和西乡县的南部,NPP与食物供给的制约关系更突出,NPP的增长伴随着食物供给的幂函数下降。各区县中,以关中盆地的西安市及汉中的镇巴县权衡程度最强,以关中的宝鸡市及汉中的略阳县最弱。(5)本文研究特色及创新之处主要有:①以连续21年的生态系统服务数据进行权衡与协同的时空动态分析是本文一大研究特色,打破了以往以单个或者几个时间节点进行研究的弊端,实现了生态系统服务的动态研究及权衡与协同的空间表达,进而分析研究区内部的区域差异,为因地制宜实践生态系统服务管理提供理论基础。②对关中与汉中盆地进行对比研究,分析经济发展区域与环境保护区域土地利用与生态服务关系的差异,为不同区域制定相应生态服务管理政策提供案例基础。
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