舟山群岛两县区生态系统服务能值价值研究

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生态系统服务的评估是可持续决策和自然保护的基础,对生态系统与人类活动之间的相互作用进行仔细分析可以防止生态系统被过度开发,影响到当前的经济利益以及后代的需求和福祉。选取舟山群岛代表性地区定海区和普陀区为研究区域,探究该区域人类活动对海岛资源环境的影响。本研究主要包括两部分:基于能值理论和生态系统服务,结合2005-2019年4期Landsat系列卫星影像数据,以及气象数据和统计数据,评估土地利用变化对研究区生态系统服务价值的影响,核算区域生态系统服务价值;基于能值足迹模型,构建能值生态赤字/盈余、足迹多样性指数(H)、社会发展压力指数(I)和经济协调指数(Q)参数,并对该区域2005-2019年的生态系统可持续性进行评估。从海岛生态系统服务及其生态价值出发,构建海岛生态系统服务价值评估模型。考虑自然界直接和间接为资源产生提供的环境支持,运用能值分析对舟山群岛两县区生态系统与社会经济系统进行综合分析,选取碳固存、净化大气污染、减少水土流失和调节气候四项服务,将地理信息系统与能值核算集成在一起,生成生态系统服务能值价值的空间格局图。鉴于人类活动对生态系统的影响,从自然、社会、经济角度构建生态系统可持续评价指标,通过能值足迹模型与可持续评价指标耦合,得到生态系统可持续性的时间变化规律。最后,在此基础上,就如何促进区域生态与经济和谐发展和提高区域生态系统可持续发展提供相应的对策和决策依据。结论如下:(1)城市化不断改变着该区域的土地利用方式,对区域生态系统的稳定性产生巨大影响。根据ENVI软件对2005-2019年四期遥感影像数据进行监督分类得到土地利用/土地覆盖变化结果,2005-2019年间,城镇规模不断扩大致使建设用地面积大幅增加,2005年建设面积仅为134平方公里,到2019年就增加到314平方公里,增加了133.5%;水域和耕地的用地面积都呈下降趋势,水域面积减少了81.13%,耕地面积减少了45.17%。从土地利用方式来看,林地、耕地、草地的生态系统服务能值量大,建设用地最小。该区域城市化过程侵占了大面积的耕地、草地,必定导致生态系统服务的下降。(2)生态系统服务能值量总体呈下降趋势。受人口、气候、土地利用方式等因素影响,生态系统服务能值量从2005年的1.83×1024 sej降至2019年的6.41×1023 sej,下降幅度为64.96%。四项服务均呈现减少趋势,其中,净化大气污染服务减少最多,下降幅度为65.03%,其次是碳固存服务,下降幅度为64.77%;再次是减少水土流失服务,下降幅度为28.15%;调节气候服务下降幅度最小,为0.07%。(3)生态系统服务能值价值总体呈上升趋势。2019年的生态系统服务能值价值是2005年的1.92倍。与2005年相比,各项具体的服务价值均呈现增长趋势,其中,调节气候服务增长最多,增加到5.48倍;其次是减少水土流失服务,增加到3.94倍;再次是碳固存服务,增加到1.93倍,最后是净化大气污染服务,增加到1.92倍。此结果一方面说明该区域经济实力提高,使得能值货币比逐年降低导致生态系统服务能值价值提高,另一方面表明该区域城市化破坏了景观的完整性,导致生态用地缩小,对生态系统产生巨大影响,生态系统服务能值量进一步减少,生态系统服务功能变弱,这进一步导致生态系统服务更为稀缺,其价值变得越来越高。(4)2005-2019年舟山群岛两县区能值承载力、能值足迹总体均呈上升趋势。与2005年相比,人均能值生态足迹共增加50.26 hm2,增加到1.56倍;人均能值承载力增加94.11 hm2,增加了1.95倍。其中,能源消费产生的能值足迹增加最多,社会经济承载力增加最多,而人均自然承载力一直维持在0.02 hm2左右。(5)在2009-2011年间,研究区出现了生态赤字现象,其余年份均为生态盈余状态。2010年和2011年生态赤字较上年增长加快,基于2009年的生态赤字状况,2010年增加了128.01%,2011增加了388.36%。这是由于城市规模迅速扩大,人口逐渐增多,建设用地占用耕地、草地、水域面积,能源消费产生的能值足迹迅速增加,导致区域生态环境压力增大。(6)舟山群岛两县区发展现状呈不可持续状态。区域足迹多样性指数由1.01降低到0.39,表明当前的土地利用方式不符合可持续发展要求;社会发展压力指数从0.91上升到1.09再降低到0.73,人类活动在不断地改变着生态系统稳定状况;低经济协调指数也进一步表明区域发展状况处于不可持续的状态。
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