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江西省面积占整个鄱阳湖流域面积的97%,是全国唯一一个流域边界与行政边界契合较为完整的省份。全省生态环境现状总体上呈现下降趋势,所面临的生态系统服务功能退化问题不容忽视。
论文开展江西省核心生态系统服务功能空间辨识,在1km栅格尺度上甄别核心生态系统服务功能,确定其优先保护序列,进而剖析该省1985-2005年以来核心生态系统服务功能的时空变化特征。研究结果表明,1km栅格成分数据模型是一种易于表现和融合的多尺度数据集成方式;生态系统服务功能空间辨识方法-因子分析模型,所提炼的核心生态系统服务功能综合表征指标能够被赋予生态学意义;1985、1995和2000江西省核心生态系统服务功能的优先序列体现为调节功能、供给功能和支持功能,2005年核心生态系统服务功能的优先序列体现为调节功能、支持功能和供给功能。调节功能表现为省域内的第一位生态系统服务功能。供给功能在1985-2005年的研究时段内呈现位序下降趋势,并且主要表现为水资源供给量的减少,相反地,这一时段内省域内的支持功能位序呈现上升趋势。
在此基础上,论文探讨了核心生态系统服务功能变化的4个关键过程,即农业生产过程、耕地向建设用地转移过程、耕地向林/草地转移过程和净初级生产力(NetPrimaryProductivity,NPP)变化过程的时空特性。研究表明,粮食总产量在1985-2005年时段内呈现波动变化态势。耕地向建设用地转移在1995-2000年时段内呈现下降趋势,而在2000-2005年时段内,耕地向建设用地转移比前一时段增加了两倍,由2.06%增加至4.17%。1985-2005年以来的20年间,耕地向林地转移面积为1546km2,约占1985年耕地总面积的3.40%;1985-2005年耕地向草地转移216km2。NPP年际变化幅度较大,在1988年达到历年来的最低值,仅有898.064gcm-2yr-1,在1995年达到最高值1259.176gcm-2yr-1。
为辨识四大生态系统服务功能变化关键过程的驱动机理,本论文采用计量经济模型,以1985、1995、2000和2005年为时间截面,以江西省86个县/市为空间截面,以农业生产、耕地向建设用地转移量、耕地向林/草地转移量和NPP变化量为被解释变量,以自然环境和社会经济因素为解释变量,探究核心生态系统服务功能变化的驱动机理。研究表明,农业人口规模及生产投入要素是影响农业生产过程的最主要因素;人口规模、平原面积比例及土地管理政策是耕地向建设用地转移过程的首要解释变量;农业人口比重、地形坡度、粮食产量及非农产业GDP是耕地向林/草地转移过程的重要影响因素;人口规模、农业投资、降水、气温是影响NPP变化过程的主要因素。综上可见,社会经济驱动力在1985-2005年间对核心生态系统服务功能变化起决定性作用,自然条件等驱动因素在较短时间内的作用并不明显。
在解析江西省生态系统服务功能变化驱动机理基础上,论文设计了生态系统服务功能适应性管理方法-生态系统服务功能动态区划系统(SIZES),并据此形成了生态系统服务功能区划边界。SIZES在江西省的应用表明,该省可以划分为鄱阳湖水调节功能区、环鄱阳湖供给功能区、赣西北支持功能区、赣东北调节功能区、赣中支持功能区和赣南水土保持功能区6个区划单元。这些区划边界有别于行政区划,反映了江西省生态系统服务功能的空间团簇状态,为区域生态服务功能适应性管理提供了时空参考信息。
江西省核心生态系统服务功能变化与驱动机理研究的整个思路的设计,为在流域尺度上开展类似的研究提供了理论和方法论支撑,为区域生态系统服务功能适应性管理提供了一种切实可行的模式,并为决策者制定相关规划提供了空间信息支撑。因此,论文的研究具有极强的实践意义,形成的理论和方法体系可以在其他地区推广应用。