关键词：
生态系统服务簇
生态功能分区
InVEST模型
PLUS模型
黄河流域山东段
摘要：
通过对生态系统服务进行评价,可厘清多种生态系统服务间的权衡或协同关系,有助于探究该地区多种生态系统服务的整体空间格局,在此基础上对具备相应生态功能的区域实行分区管制,对维护区域生态安全至关重要。伴随中国经济飞速发展对生态化境造成的严重破坏,生态保护的重要性也日益突出。目前生态系统服务功能退化明显,对其实施科学的管理来保障区域生态安全可持续是需要迫切关注的问题。
黄河流域是中国重要的生态屏障,其中山东段同时又是重要的经济地带,长期以来,不合理的人类活动使得流域生态状况和人居环境不断恶化,对该地区的可持续发展造成严重制约。近年来,习近平总书记多次实地考察黄河流域的环境保护和经济发展情况,更是于2021年10月22日在山东济南召开的“深入推动黄河流域生态保护和高质量发展”座谈会上做出了重要指示。
因此,本文选取黄河流域山东段为研究对象,以土地利用数据为基础,结合多种自然环境和人文要素,利用PLUS模型模拟了 2030-2060年土地利用;利用InVEST模型评估了 2000-2060年7期产水量、碳存储、粮食产量、生境质量和土壤保持5种关键生态系统服务;生态系统服务簇由SOFM神经网络聚类得到,并以此为基础进行生态功能区的划分。得到的主要结论如下:
(1)耕地在黄河流域山东段土地利用占据绝对主导地位,其次是建设用地。近20年由于城镇化进程的加快,土地利用变化最主要的趋势为建设用地侵占耕地,这也是目前该区域乃至全国最主要的土地矛盾,如何协调好城市扩张与保护耕地红线以保障粮食安全是当前面临的主要问题。未来土地利用模拟结果表明,作为主要用地类型的耕地和建设用地的变化趋势与近20年一致,耕地数量持续减少,建设用地则与之相反。预计2060年生态用地将比2000年同比增长47.79%,面积增长为581.69km2,这表明耕地数量的锐减,不仅是因建设用地侵占,相当数量的耕地同时向生态用地发生了转移。从土地利用扩张的驱动因素来看,综合而言,自然因素在黄河流域山东段具有较为重要的影响,尤其是高程,其次是人口密度,年平均温度则在所有驱动因素中排在末位,对不同土地利用类型而言,驱动因素的重要程度差别较大,例如人口密度对未利用地扩张的影响。
(2)从各生态系统服务空间分布来看,东北部地区的粮食产量水平和产水量水平低于中部和西南部,碳存储和土壤保持高值区仅分布于中部地区的东南部,生境质量高值区分布在东北部沿海地区、中部的东南部以及东平湖;从各区县生态系统服务时间变化来看,粮食产量和产水量整体变化趋势为小幅增长,土壤保持整体变化趋势均为基本维持现状,变化幅度极小,碳存储和生境质量整体变化趋势为明显退化。生态系统服务的强度水平与土地利用类型的分布与转移密切相关,甚至起到决定性作用,如耕地之于粮食产量、建设用地之于产水量、林草地之于土壤保持、碳存储等,生态系统服务强度表现为上升或下降,本质上是土地利用转移的结果。相关性分析表明,研究区内粮食产量与碳存储、碳存储与土壤保持始终表现为正相关(p<0.01),生境质量与产水量始终表现为负相关,这也表明调节服务与供给服务、支持服务与调节服务表现为协同关系,供给服务与支持服务表现为权衡关系。
(3)根据多年生态系统服务簇聚类结果,研究区被划分为4大生态功能区,功能区Ⅰ包括槐荫区、天桥区和历下区在内的三个区县;功能区Ⅱ包括河口区、垦利区和东营区在内的3个区县;功能区Ⅲ包括平阴县、长清区、市中区、历城区和章丘区在内的5个区县;功能区Ⅳ包括其余的16个区县。各功能区土地利用类型前两位均为耕地与建设用地,且没有人为干预下,未来土地利用变化的主要特征仍将是建设用地侵占耕地式的扩张,尤其山区和城市边缘地区。对于功能区Ⅰ,产水量占据绝对主导地位,其次为粮食产量;对于功能区Ⅱ,生境质量占据绝对主导地位,且相对于功能区内其他生态系统服务占据绝对优势,且其他生态系统服务在其他功能区也均不占优势;对于功能区Ⅲ,各项生态系统服务强度均较高且较为均衡,相较于其他功能区具有较高水平;对于功能区Ⅳ,粮食产量服务最为突出,同时碳存储服务同样比较占优势。
同方学位论文库
详细信息
万方期刊数据库
中国学术期刊数据库
详细信息
