基于情景模拟的关中—天水经济区生态系统服务权衡与协同关系研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liubo200987
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我国改革开放三十多年来,社会经济得到了迅猛发展。关中—天水经济区是西部大开发重点建设经济区之一,自建立以来,社会经济均有了显著的发展,对促进西部地区社会经济的发展做出了巨大贡献。然而经济的高速发展也对区内生态系统带来了一系列的负面影响,经济发展与环境保护之间的矛盾日渐突出。而伴随发展而来的,是越来越严重的生态问题。高速增长的经济攫取了过多的自然资源,超出了生态系统的自我调节能力,严重破坏了生态系统的平衡。随着国人生活环境的恶化,生态保护得到了越来越多的重视。本文在全球气候变暖的大背景下,讨论政策及气候变化对土地利用及生态系统服务的影响。通过对比未来可能的发展情景,分析生态系统服务间的权衡与协同关系,并发现政策及气候变化对生态系统服务造成的影响,为实现关天经济区生态系统的可持续发展提供可靠依据。本文的主要研究内容有:(1)2010年关中-天水经济区固碳、土壤保持、产水等三类生态系统服务量的计算。分析2010年三种生态系统服务的空间分布特征。(2)设置涵盖政策及气候变化的多种情景,预测各情景下2050年土地利用分布,并根据2050年土地利用,估算2050年各情景下三种生态系统服务量。确定固碳、土壤保持、产水间的权衡或协同关系并讨论政策与气候变化对三种生态系统服务功能的影响。通过研究得到如下结果: (1)在IPCC提供的四种代表性浓度路径情景下,RCP6.0所对应情景城镇用地增幅最大,城镇用地在适应城镇发展的关天经济区中部及中东部平坦地区扩张明显。在RCP2.6所对应的情景林地面积增幅最大,林地在地势高,地形崎岖的南部和西部地区扩张明显,大量的草地、未利用地和少量的耕地发展为林地,使林地成为相同政策情景时该气候情景下面积最大的土地利用类型。RCP4.5所对应情景中,大面积的林地向耕地和草地发展,相同政策情景下耕地所占面积最大。在政策影响方面,计划生育政策放开后,将使城市面积得到小幅扩展,城市向外檐发展;而碳税政策的执行,将显著影响林地面积,使地势高、地形崎岖的地区散布大面积林地。(2)结合2010的三种生态系统服务量对2050年各情景下三种生态系统服务量进行预测后发现,固碳量和土壤保持量的最小值出现在RCP4.5的气候发展模式下执行无碳税政策和无计划生育政策情景下。而最大值出现在RCP2.6的气候发展模式下执行有碳税政策和有计划生育政策的情景中。产水量的最大值出现在RCP4.5的气候发展模式下执行无碳税政策和有计划生育政策的情景中,而最小值出现在RCP2.6的气候发展模式下执行有碳税无计划生育政策的情景。在相同的政策情景时,不同的RCP气候发展模式下,固碳量和土壤保持量总量高的情景,对应的产水量通常较低;固碳量和土壤保持量总量低的情景,对应的产水量通常也较高。当在相同的气候发展模式下,政策导致固碳量和土壤保持量高的情景中,同样出现了产水量较低的现象。(3)关天经济区内生态系统服务的固碳、产水、土壤保持功能存在明显的相互关系,表现在固碳与产水间的显著权衡关系、固碳与土壤保持间的显著协同关系和产水与土壤保持间的显著权衡关系。固碳量增加最多的情景下,土壤保持量同样增加最多,而产水量则减少最多;而产水量减少的情景下,固碳量和土壤保持量则增加最少。(4)气候变化和政策的执行,会对关天经济区生态系统服务的变化产生明显的影响,具体表现在随气候情景的不同,相同政策情景下各情景生态系统服务量存在明显差异。由碳税政策的实施对林地有较大影响,限制了植被向耕地和城镇用地的转化,增加了水拦截能力,故碳税政策对产水有消极作用,而对土壤保持和固碳有积极作用。人口政策实施对城镇用地影响较为显著,放开计划生育政策后,城市向外部扩至使城市边缘植被转化为城镇用地,降低了固碳与土壤保持能力。本文的创新之处为使用了IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)第五次气候大会报告提供的气候发展情景和目前热点的计划生育及碳税两项政策情景的组合,模拟了16种未来发展情景,并使用IDRISI软件的LCM模块,模拟并分析了2050年各情景下的土地利用情况。基于2050年土地利用,使用不同的生态系统服务模型计算出各情景下固碳、土壤保持、产水等生态系统服务量,探讨各生态系统服务情景间的权衡与协同关系,并分析了气候和政策对土地利用和生态系统服务变化所造成的影响。多情景组合的模式,在探究生态系统服务间的权衡与协同关系时能达到较为可观的效果,本文所做的工作,可以为以后的相关研究提供参考。
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