多情景下土地利用变化对生态系统服务价值的影响评价

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土地资源是人类发展和城市建设中不可或缺的基础资源之一,土地资源利用不合理会直接影响到地区社会经济与生态环境的可持续发展。新世纪以来,随着经济的迅猛发展,粤港澳大湾区对土地资源的开发和利用程度大幅提高,对当地生态环境造成了不可忽视的破坏,而探究其土地利用变化对生态系统服务价值的影响对识别大湾区生态环境状况,优化国土空间格局具有重要的现实意义。因此,本文将研究区设置为粤港澳大湾区,在Google Earth Engine云平台的支持下利用支持向量机的方法对获取的大湾区上世纪70年代至2020年的遥感影像进行解译,获得了总体分类精度平均为84%的大湾区1980-2020年的土地利用信息;然后采用土地利用转移矩阵和桑基图对大湾区土地利用时空格局演变特征进行分析,结合当量因子法计算大湾区各年的生态系统服务价值并分析土地利用对生态系统服务价值的影响;最后采用构建的FLUS模型对大湾区2030年的土地利用变化进行多情景模拟,并分析不同情景下土地利用动态变化对生态系统服务价值的影响。研究结论主要如下:(1)1980-2020年大湾区土地利用类型主要以林地(54%-56%)、耕地(22%-30%)以及建设用地(5%-15%)为主,从数量的变化程度来看,建设用地变化最大,共增加了5317km~2,其次变化较大的是耕地,共减少了3961km~2,林地减少了963km~2,其他土地利用类型变化程度相对较小。从空间变化上看,各土地利用类型斑块均趋于破碎化,斑块形态也变得逐渐复杂。变化最明显的还是建设用地,整体呈中心向四周扩张的趋势且斑块连通性逐渐加强,这是由于大湾区高强度的经济开发活动导致有大量的耕地、林地以及水域被开发成了建设用地。(2)40年期间,粤港澳大湾区总ESV整体呈先增后减的趋势,而从单项生态系统来看,除了水资源供给服务的ESV变化是正向变化趋势,其余生态系统的ESV均是负向变化,其中食品生产服务的负向变化最明显,为-0.17%,调节服务是大湾区最主要的生态系统服务功能;从各土地利用类型的ESV来看,自然景观面积的减少是ESV减少的主要原因,草地面积减少带来的ESV损失最大,其次是耕地和林地,说明未来对自然景观(草地、林地、水域)的保护是缓解ESV损失的重要途径,才能更好地实现对大湾区的生态保护。(3)对大湾区2030年的土地利用变化进行多情景模拟,结果表明,自然发展情景和城市发展情景下,建设用地变化最大,耕地、林地、草地以及水域均向建设用地发生了不同程度的转化,耕地保护情景下变化最大的是耕地,而生态保护情景下,自然景观的面积得到了有效提升,建设用地的扩张趋势也有所放缓;ESV方面,城市发展和耕地保护的ESV总价值损失较高,建筑面积的增加和林地、草地面积的大规模减少成为两情景下ESV减少的关键。生态保护情景下,虽然总ESV减少趋势并未得到有效遏制,但减少量明显少于其余三种情景,成为未来大湾区土地利用优化的最优情景。
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