长江中游城市群生态系统服务价值尺度特征及影响机制研究

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在城市化不断推进的过程中,各类用地之间的矛盾越来越突出,人们短期内为了追求最大的经济利益,不断抢占生态空间,导致其生态系统服务功能遭受破坏,这严重阻碍了社会经济的可持续发展。生态系统服务功能对于区域生态系统平衡、生态环境及国土空间安全等都至关重要,会直接影响我国生态文明建设的进程。同时生态系统服务价值的尺度特征也是一个值得探讨的问题。因此研究长江中游城市群生态系统服务,为改善区域生态系统现状及制定符合本区域实际的政策提供理论支撑。本文基于1980-2018年8期的土地利用数据,采用当量因子法核算长江中游城市群生态系统服务价值,分析不同地区、不同地类的生态系统服务总体变化趋势。通过空间制图表达,空间自相关等方法分析长江中游城市群栅格(3 km,6km,9 km,12 km,15 km)、二级流域、县、市的尺度特征。再应用双变量空间自相关和地理探测器分析不同因子对生态系统服务价值的影响机制,并提出相应的政策建议。研究结果表明:(1)1980-2018年长江中游城市群生态系统服务价值总量下降了11.46亿元,减少了0.09%。在1995、2000、2010三个时间节点经历了“上升-下降-上升-下降”四个阶段。不同省份对生态系统服务价值总量和地均生态系统服务价值的贡献存在差异:前者是江西>湖北>湖南,后者是江西>湖南>湖北。1980-2018年,湖南省和江西省生态系统服务价值整体均减少,分别下降了43.36亿元,67.10亿元,下降幅度为1.15%,1.30%。而湖北省的生态系统服务价值增加了99亿元,增长率为2.36%。从不同地类看,与1980年相比,2018年农田、森林、草地、湿地和未利用地的生态系统服务价值分别减少了133.46亿元,106.35亿元,5.03亿元,91.65亿元,0.19亿元,减少率分别为6.78%,1.19%,2.59%,14.64%,54.48%。而河流湖泊的生态系统服务价值增加,增加了325.23亿元,增长率为23.46%。(2)地均生态系统服务价值的空间分布与河流密切相关,以长江为分割线,长江以北地均生态系统服务价值整体低于长江以南。地均生态系统服务价值的高值区主要集中分布在受人为干扰少的洞庭湖、鄱阳湖水域附近以及城市群的东部,西部和中南部,这是由于长江中游城市群西南部有武陵山和雪峰山,南部南岭,东南部武夷山,东北部大别山以及中部的幕阜山-罗霄山。低值区主要位于江汉平原地区,洞庭湖平原和鄱阳湖平原等地形平坦地区。主要因为土地利用类型为耕地,受人为干扰大,使其地均生态系统服务价值低于其他区域。(3)综合分析地均生态系统服务价值的分布格局和空间集聚特征发现:栅格尺度地均生态系统服务价值的空间相关性最为明显,其次是县域,最后是二级流域和市域。县域、二级流域、栅格尺度的生态系统服务价值空间格局比较接近。栅格尺度信息量最大,能比较精确的反应长江中游城市群生态系统服务价值,但计算量非常大,会产生较多的信息冗余。二级流域尺度的空间分布格局最大限度保存了生态系统的完整性,充分考虑了生态系统服务的自然属性,但其莫兰指数较低,表明其空间相关性相比其他尺度并不显著。县域空间分布格局与栅格、二级流域尺度大体一致,保证其有较多的信息量。而且其空间集聚特征也较好,仅低于栅格尺度。从政策的制定以及实施角度而言,由于我国管理大多是基于行政单元,从栅格和二级流域尺度对生态系统服务管理,难度较大。以县为研究单元进行研究,既有助于详细把握区域的生态系统服务价值现状,又可以为上一级行政单元提供数据支撑。既可以为政策的制定提供有建设性意见,又可以为其提供相对较多的信息量。因此本研究选择县域作为长江中游城市群生态系统服务价值研究的适宜尺度。(4)积温、降水等7个自然因子与生态系统服务价值呈正相关,而人口密度、道路密度等5个人文影响因子与其呈负相关。人为影响综合指数、土地利用程度综合指数对生态系统服务价值空间分异的解释力都近70%,表明这两个因素是影响生态系统服务价值最主要的指标。其次人口密度、坡度和NDVI对生态系统服务价值的解释力也为40%左右。12个影响因子两两共同作用对生态系统服务价值的解释力都大于单个因子的解释力。其中,人为综合影响指数、土地利用程度与其他因子相互作用对生态系统服务价值产生的影响最大,高达0.68以上。NDVI和土地利用程度相互作用的解释力最高,高达0.7934。表明多个因子交互影响生态系统服务价值。
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