银川市生态系统服务价值时空演变及预测研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:babygnus
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土地利用/土地覆盖变化和生态系统服务价值的准确评估和响应分析是区域生态安全与经济发展的关键支撑。宁夏回族自治区首府银川市,作为20个全国第一批城市设计试点城市之一,随着改革开放和西部大开发战略的实施,银川市城市空间扩展明显,人地矛盾突出,使本身脆弱的生态环境压力加大。对银川市景观格局和生态系统服务价值的研究有助于我们深入了解当地城市的生态安全变化,实现人地关系的和谐发展。本文选取银川市作为研究对象,基于1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年和2020年8期土地利用/土地覆盖变化的数据,利用土地利用转移矩阵、动态度指数、重心偏移指数、各种景观指数以及生境质量指数系统分析了银川市的景观格局时空演变规律,并在此基础上改进当量因子核算了生态系统服务价值,分析其时空演变规律,引入地理探测器定量和莫兰指数探测银川市生态系统服务价值演变规律的驱动机制。在不同情景下,改进不同模型模拟预测了未来几十年银川市土地利用演变趋势以及未来城市的发展方向,以期为银川市的城市发展及城市规划提供一定的科学依据。本文主要结论如下:(1)40年来,银川市景观格局的主要变化表现在,发生明显变化,建设用地大幅增加,其增加值为538.908 km~2,占银川市总面积的7.2%;草地和裸地呈减少趋势;林地和水域保持稳定。建设用地面积2010年开始大幅度增加,尤其2015-2020年期间,增长速度最快,城市化速度加剧。草地和裸地向耕地和建设用地转化,是土地利用类型的变化的主要趋势,城市重心不断偏移。1980-2020年银川市的景观异质性、多样性及均匀度均在增加,景观类型越来越复杂,建设用地的空间连通性越来越好,城市发展布局越来越合理化。最大斑块指数、散布与并列指数、香农多样性指数、景观形状指数和蔓延度指数能够较好的反映银川市土地利用景观的时空变化特征。1980-2020年银川市的生境质量指数整体呈现下降趋势,表明近年来银川市的生境质量也呈下降趋势。(2)40年来,银川市不同土地利用类型对应的生态系统服务价值总量减少,减少了0.597×10~5万元。草地、耕地、林地和水域4种土地类型的生态系统服务价值呈现出明显的增减变化,裸地的生态系统服务价值较为稳定。其中,1980-1995年期间,草地、水域、耕地的生态系统服务价值变化显著,此后的变化幅度逐渐变小。近40年来,银川市11种二级生态服务类型的生态系统服务价值变化各不相同,生物多样性、土壤保持、净化环境、美学景观、原料生产和维持养分循环这6类对生态系统服务价值贡献保持不变,而水文调节、气候调节、气体调节、食物生产和水资源供给这5类的变化幅度较为明显。银川市不同地区生态系统服务功能变化率不同,粮食生产、气体调节、气候调节和养分循环的生态系统生态系统服务价值显著下降。而美学景观的生态系统服务功能显著增加。1980-2020年银川市生态系统服务价值呈现显著低-低和高-高集聚,总体空间集聚程度呈现下降趋势。生态系统服务价值变化的冷热点分析表明银川市生态发展的协调性和平衡性受到影响。(3)银川市生态系统服务价值的单因子驱动中GDP对生态系统服务价值的影响最大,其次为气温和高程。GDP与其他因子的交互作用明显大于其他因子之间的驱动力,银川市生态系统服务价值是多因子相互作用影响的结果。供给服务、调节服务、支持服务和文化服务主要驱动力为气温、高程和GDP,气温和高程对植被的生长和分布影响较大,从而影响了生态系统服务价值。反映植被覆盖情况归一化植被指数应用最为广泛,银川市的植被类型以草地为主,草地的单位面积生态系统服务价值当量较低,导致其植被覆盖率高,但生态系统服务价值较低。2000-2020年,银川市GDP和归一化植被指数空间变化趋势与生态系统服务价值空间变化具有较好的一致性,呈现高-高和低-低集聚为主的空间特征,GDP和归一化植被指数是主要的动态驱动因子。(4)无约束条件情景下,到2030年银川市耕地、林地、草地和裸地面积相比于2020年呈减少趋势,水域和建设面积均呈增加趋势,其中建设用地面积增加趋势最大。生态保护红线约束情景下,到2030年银川市耕地、草地和裸地面积的减少,建设用地面积增加。无约束发展情景,到2040年新增城市化程度在银川中部及西北部明显,城市用地的扩张方向主要在南北纵向扩张,其中贺兰县与永宁县由破碎化、城市化向集中聚集的方向发展,有成片发展的趋势。在极端环境保护情景与中度环境保护情景下,对耕地、林地、草地区域保护程度高,极大限度的限制了城市化进程。在适度环境保护情景下,新城市像元有60%的概率扩张到草地区域。耕地保护情境与无约束发展情景相比,新增像元减少了近50%,城市化像元的减少主要来自于耕地区域。生态红线保护情景下,中高城市化概率为54.58%。
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