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基于多尺度的川东地区生态系统服务与人为干扰的响应研究

韩蕊  
【摘要】:长江是中国的生命线之一,作为长江中上游最为重要的生态屏障带,川东地区对长江流域甚至是整个中国的生态健康和可持续发展具有重要意义。川东地区作为西南部经济中心,为追求高速增长的GDP和财政收入,自上世纪九十年代开始大面积开耕伐林,导致了频繁的洪涝灾害、严重的水土流失、和植被退化等环境问题,制约着整个地区的发展,而如何协调社会发展和生态保护之间的关系成为川东地区急需解决的难题,更是可持续发展的热点问题。本文从生态系统服务的角度出发,基于县域、网格(2km)、高分(2.4m)三个研究尺度,利用1990、1995、2000、2005、2010、2015 年 TM/ETM 遥感影像和 2019年高分遥感影像数据,借助地理信息技术,从县域尺度的生态系统健康分析当地环境状况演变规律,从网格尺度的生态系统服务与人为干扰的空间异质性视角探究人为对生态系统服务格局形成的作用机制,从高分尺度下不同居民点获取生态系统服务价值量探究生态系统服务反馈至人居生活时产生的差异三个方面逐步深入研究川东地区人为干扰与生态系统服务之间的响应关系,为未来可持续发展和城市生态规划提供技术决策体系。结果表明:1.县域尺度上,1990-2015年期间川东地区的生态系统健康状况整体表现出两大阶段性时期,第一阶段为1990-2000期间,耕地和林地无规律剧烈变化且草地缩减速度持续增加,相应地生态系统服务价值波动变化,区域生态系统健康状况逐年下降。第二阶段为2000-2015,受退耕还林保护政策影响,研究区耕地持续减少、林地和水域面积显著增加、草地缩减速率也逐步降低,生态系统服务价值逐期增加且在2015年增长至2558.29亿元,其中林地对研究区生态系统服务总价值贡献量最大,其次为草地和水域,耕地最少,同时研究区的生态系统健康状况稳步提升,并且在2015年达到最优。但建筑用地变化最为特殊,建筑用地自1990-2015年呈倍数增加且对当地生态系统健康状况造成压力。2.网格(2km)尺度上,基于川东地区生态系统服务价值的空间异质性构建冷点区、热点区、随机区共三类异质性区域,在不同异质性区域之间川东地区的人为干扰对生态系统服务价值均为负值但作用强度各不相同,其中负效应作用最弱的在热点区(-0.33±0.03),其次为冷点区(-0.55±0.02),而最强的反而是在随机区(-0.62±0.02),并且在1990-2000年期间二者的负效应逐渐增强而在2000-2015年期间负作用强度趋于弱化。此外,人口密度、GDP、和地形三类因素和生态系统服务价值间存在显著的空间依赖性且在不同的异质性区域作用机制差异明显:人口密度因素对生态系统服务价值的空间作用在三类异质性区域内均为负值;地形梯度与生态系统服务价值空间依赖性在热点区内为负,在冷点区和随机区内为正;而GDP与生态系统服务价值在三类质性区域内的空间响应值均沿X轴呈倒“U”型分布,贯穿正负区间,表明在一定的阈值内生态系统服务价值和社会经济之间可以实现“共赢”。3.高分(2.4m)尺度上,以重庆市核心区为例,不同居民类型享有生态系统服务价值存在明显的差异,其中二类居民点(市中心普通小区)享有的生态系统服务价值最为匮乏,是研究区生态资源实际享有量的“洼地”,而三类居民点(农村宅基地)是研究区生态资源享有量的富集区,一类居民区(别墅群)生态系统服务价值享有量居中,但空间选址最优,其同时享有较高的生态系统服务量和发达的交通网,是权衡生态和生活的最优居民社区。此外,居民区实际可享用的生态系统服务量与可获取绿地的数量和尺寸之间并无直接关系。基于以上结果建议研究区坚定生态环保策略,提高生态系统服务综合能力;坚守耕地红线,变革低产田再造优质田;重视分区管理,增强随机区内人为干扰严重破坏作用的意识,避免热点区频繁的人为干扰,控制冷点区人为干扰的范围;同时逐步引入生态系统服务的概念,避免以绿地覆盖率等面积指标作为宜居标准,提高绿地规划多元性;增强城区居民生态资源获取能力,合理规划农村宅基地发展促进生态公平性。


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