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湖北省土地生态服务价值时空分异及驱动因素研究

陈彧  
【摘要】:党的十八大将“生态文明建设”提升到国家建设和发展总布局的高度。由过去的经济建设、政治建设、文化建设、社会建设“四位一体”,变成现在的“五位一体”,将生态文明列入其中。在“新常态”下,我国目前的环境承载能力已经达到或者接近上限,因此必须在未来的发展中推动形成绿色低碳循环发展的新模式。科学地评估土地生态服务价值并探索其时空分异及驱动因素的规律,不仅可为区域土地利用规划管理决策及生态经济协调发展提供支撑,也可为实现生态补偿和绿色GDP考核提供参考依据。湖北省境内长江、汉江贯穿而过,其间湖泊密布,水网纵横,素有“千湖之省”、“鱼米之乡”的美誉,是我国重要的商品粮棉油生产基地和最大淡水产品生产基地。同时也是举世瞩目的长江三峡水利枢纽工程所在地和南水北调中线工程核心水源区,生态地位非常重要。对湖北省土地生态服务价值进行评估并掌握其时空分异及驱动因素的规律,可为本地区优化土地利用结构布局,协调社会经济与生态环境之间的关系提供科学支撑。论文以湖北省为研究区域,以2000年、2005年、2008年土地利用数据为基础,首先分别从主导土地利用变化类型和生态功能分区两个方面对研究区域的土地利用变化情况进行梳理,探索其中规律;然后对湖北省土地生态服务价值进行评估,并基于植被覆盖度对评估结果进行修订。在此基础上,分析研究期间土地生态服务价值的时空分异特征,揭示土地利用和植被覆盖度变化对土地生态服务价值影响的规律,并以生态功能区为单元对区域生态经济协调发展水平进行评估。最后,利用地理加权回归模型对湖北省土地生态服务价值的驱动因素进行回归建模,揭示其影响程度的时空分异规律,探讨现象背后所蕴含的实际意义,并在此基础上提出湖北省未来发展的对策建议。研究得到如下结论:(1)2000~2008年期间,湖北省土地利用变化总体特征为:耕地、林地、草地面积减少;水域和建设用地大幅增加;从分时段来看,表现为耕地、水域分别经历了2005年之前的大幅减少和增加后逐渐趋于缓和,但建设用地却一直加速增长,林地、草地则一直稳定的小幅减少。(2)以10km×10km网格为单元,通过主导土地利用类型变化分析得到湖北省土地利用变化的主要特征为:建设用地、水域的大范围扩张以及鄂西地区的大量耕地转林地。建设用地扩张主要集中在中东部各地级市周边,这其中又以武汉市的建设用地扩张最为显著;水域的扩张则主要集中于长江流域沿线平原地区和襄阳岗地,而其中以江汉平原(武汉城市圈部分)的水域扩张最为显著。从分时间段来看,耕地转林地和水域的大幅增长主要发生在2000~2005年这个时间段,这主要是受到98年洪水过后政府出台的大规模生态恢复工程的影响;2005~2008年间建设用地才开始呈现出全面增长的态势,而这个时期的水域和林地的增长则开始明显放缓。(3)以湖北省生态功能区为单元考察各区域土地利用变化的典型特征,研究表明:鄂西地区由于三峡工程的蓄水,三峡地区的林地减少和水域的增长均较为显著,两者之间是一种共轭关系;清江流域和十堰地区在2005年之后快速发展,其建设用地的增长和耕地的减少也相辅相成;大巴山地区的地类变化幅度则相对较小。鄂中地区在98洪水过后退田还湖工程得到有力推行,但持续性不强,表现为江汉平原地区水域面积大幅增长主要发生在2005年之前;2005年之后,各地区尤其是大洪山和桐柏山等区域建设用地开始出现全面增长态势,水域增长则明显放缓。鄂东地区由于武汉城市圈发展速度快,是地类变化最集中的区域,而位于南北两侧的山区变化则相对较小。(4)以2000~2008年湖北省土地利用栅格数据为基础,引入生态系统类型当量因子表对湖北省土地生态服务价值进行评估,并利用NDVI指数,通过植被覆盖度的时空差异性对评估结果进行修订,得到以10km×10km网格为单元的湖北省土地生态服务价值。研究结果表明,湖北省土地生态服务价值总体上呈现出“西高,中低,东中等”的分布形态。高等级区基本上集中在鄂西的大巴山地区和清江流域,低等级区则集中于沿江平原地区。(5)运用Moran'I指数,对湖北省土地生态服务价值的空间集聚性进行分析,研究表明:湖北省土地生态服务价值整体空间分布均具有显著的集聚特征,其中在2000~2005年集聚性有微弱的降低,2005~2008年集聚性又有所回升,以2008年的集聚性最为显著。生态服务价值的高值集聚区主要位于大巴山地区和清江流域这些高山地区;低值集聚区主要位于广大的沿江平原地区和山地向平原过渡的低山丘陵地带;而大巴山地区的房县则是周边高值集聚区中的一个低值异常点(L-H),江汉平原地区的汈汉湖水域和鄂东沿江平原的龙感湖两片水域则是周边低值区的高值异常点(H-L)。(6)以10km×10km网格为单元考察湖北省土地生态服务价值在研究期间的时空分异特征,结果表明:湖北省土地生态服务价值经历了一个先增后减的过程,但总体上仍有所提升。2000~2008年期间,土地生态服务价值减少的区域主要分布于地势较低的平原地区,而地势较高的山区则普遍有所增长。从分时间段来看,2000-2005年期间,土地生态服务价值在湖北省绝大多数区域都是呈现增长趋势,增长幅度较大的地区主要位于鄂西地区一北一南的十堰、恩施地区以及鄂东的桐柏和幕阜山地区。本时期土地生态服务价值呈现减少的区域范围较小,主要位于鄂西靠近长江沿线的神农架-兴山-宜昌一线和鄂西南的长阳-五峰一线;另外一处则位于武汉市。2005~2008年期间,本时期土地生态服务价值的变化相比上个时期情况出现了反转。其中,增加的区域成为了少数,主要位于鄂西地区的清江流域;而减少的区域则遍布整个湖北省范围,尤其以湖北省地形从第二阶梯向第三阶梯转换的过渡地带最为显著。(7)湖北省各生态功能区土地生态服务功能变化的主要特征为:鄂西地区地均生态服务价值最高的区域是大巴山地区,但生态服务价值增长幅度最大的则是十堰地区。只有清江流域地区的生态服务价值保持了一贯的大幅度增长,大巴山地区和三峡库区在2005年之后出现了减少。鄂中地区除桐柏山地区生态服务价值增长幅度较大,其他地区均为低增长态势,特别的,江汉平原(荆州地区)的土地生态服务价值甚至出现了减少趋势。鄂东地区与鄂中地区类似,也是经历了一个先增长后减少的过程,与之不同的是其增长幅度较鄂中地区较大,减少的幅度则较小,该区域土地生态服务价值在研究期间除武汉地区外也都保持了一定的增长。(8)引入生态经济协调度指数,考察湖北省各生态功能区的生态经济协调发展水平,研究表明:湖北省生态经济协调度除江汉平原荆州地区外,均保持一定的生态经济协调发展水平。但从分时间段看,2005年之前所有区域均处于协调发展状态,但2005年之后大多数地区则转为了冲突状态。生态经济协调度水平较高的地区是鄂西地区的十堰和清江流域地区,这两个地区是唯一的在2005年前后均保持生态经济协调发展的地区,而且也是较高增长下的协调发展水平:而大别山地区虽然生态经济协调指数最高,但该地区是一种较低增长情况下的协调水平,并且2005年之后处于冲突状态。武汉地区和大洪山地区由于生态服务价值的增长幅度极低而造成其处于极低的生态经济协调度水平;同样处于极低水平还有三峡库区,该地区则是由于地区经济的高速增长而导致。江汉平原(荆州地区)则由于属于唯一出现生态服务价值减少的区域而成为生态经济发展冲突的地区。(9)通过构建地理加权回归模型,分析了湖北省土地生态服务价值驱动因素的时空分异特征,探讨了现象背后所蕴含的实际意义,研究结果表明:农业对湖北省土地生态服务价值的总体影响是负面的,尤其对山地向平原地区过渡的低丘缓坡地带的负面影响程度最大。林业对湖北省土地生态服务价值呈现整体性的正面影响,在对植被覆盖度较高的山区其影响程度更为显著。渔业对湖北省平原湖泊地区的土地生态服务价值起到了明显的正面影响,而对其他地区则不显著。第二产业的发展对湖北省绝大多数地区的土地生态服务价值并没有显著影响,只是在鄂东地区,尤其是武汉城市圈的东南部有着持续的正面影响。人口对湖北省土地生态服务价值的影响总体呈现负面效应,并且对湖北省人口稠密的江汉平原、武汉城市圈以及宜荆荆地区的负面影响更大。城镇化对湖北省大多数地区,尤其是鄂西地区的土地生态服务价值的影响并不显著,在一些相对发达的地区,如武汉城市圈和江汉平原荆州地区反而呈现正面影响。海拔高度对湖北省土地生态服务价值呈正面影响,并且在总体上呈现随着海拔高度的增加其影响力越小。湖北省各个区域的土地生态服务价值并非距离城市越远越高,相反的在大多数地区,尤其是在发达的武汉城市圈地区反而是越近越好。河流距离因素对湖北省土地生态服务价值具有一定影响,然而结合实际发现,造成相关现象最本质的原因本质上仍然是海拔高度因素。因此,河流距离因素对本省土地生态服务价值的影响实际上并非是决定性的。交通道路建设对生态敏感型地区的生态服务价值会产生明显的负面影响。但同时在另一些地区,交通道路建设也会带来投资并促进当地社会经济发展,从而加速地区产业升级并减轻区域资源环境的压力,反而有利于生态环境的恢复,提高生态服务价值。(10)最后,本文在上述研究结果的基础上,结合湖北省的土地利用现状、城镇体系和社会经济发展差异,分别从土地利用规划布局和生态经济协调发展两个方面提出各个区域的差别化发展对策建议。


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