苏锡常地区土地利用/覆盖变化的动态模式及驱动力分析

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自改革开放以来,中国经历着深刻的结构性变化和显著经济增长,特别是在包括苏锡常在内的东部沿海地区,这里土地利用/覆被(LULC)变化更加激烈。这些地区在发生巨大经济增长、空间重组和建设用地扩张的同时,LULC的巨大变化对生态环境造成巨大影响。本文旨在研究LULC变化驱动因素及评估其对生态系统的影响、预测对苏锡常地区未来土地管理可持续发展和生态经济价值的影响。主要内容包括:(1)通过使用时空序列遥感图像和土地景观指标评估LULC变化时空模式,探讨地区过去三十年来LULC变化分布情况;(2)分析研究区LULC与生态系统服务价值(ESV)间的关系,以及受LULC变化影响的生态系统服务功能价值变化情况;(3)确定了LULC变化潜在驱动因素,以及LULC变化和主要驱动因素间的关系;(4)预测和模拟LULC及ESV未来变化趋势,提出保护研究区内景观独特自然特征和生态价值的政策建议。主要结果如下:(1)苏锡常地区LULC变化具有显著时空特征,其中建设用地随着其他地类的无序分布而急剧增加,且其增长速度远远超过其他地类转化数量。从1980-2010年间,建设用地增加了 359436ha,相比1980年增长了 285%,面积占比从7%增长到27.80%。这些新增建设用地主要由耕地转化而来,其次分别是湿地和水域。在强劲的社会经济因素推动下,建设用地持续增长导致了地区耕地、湿地和水域大幅度减少。此外景观格局和组成变化表明,耕地和湿地破碎化日益严重,消失速率比其他地类高,因此未来规划当中应重点保护具有较高生态价值的耕地、湿地和水域。(2)LULC变化及与ESV变化间的关系。2000-2010年地区ESV降低了 34.2亿元,其中61%是由于耕地丧失造成的。耕地、水域和湿地占总ESV的98%以上,在提供生态系统服务方面发挥着重要作用;然而却比其他地类受到着更大压力。粮食供应的影响最为严重,主要是由于耕地面积减少了四分之一。因此区域土地利用规划必须强调对耕地、水域和湿地的保护,以达成建设用地扩张和生态用地保护之间的平衡。(3)LULC变化基本驱动因素。各种社会经济因素综合导致了地区LULC变化。其中城镇化、工业化和建设用地扩张通常被认为是主要驱动因素。由于总人口和城镇人口的增长增加了对建设(住宅)用地的需求,大面积耕地被转化为居民点建设用地。同时,农民为了从耕地中获得更多经济效益,将耕地转化为鱼塘。工业化也在快速消耗着大量耕地。由于苏锡常地区社会经济快速发展,土地压力越来越大,耕地、水域、湿地发生了惊人变化。耕地变化表现为面积和产出下降,损害了支撑人类生存的主要生态功能,导致了粮食生产的下降。要实现地区长期可持续发展必须缓解或解决这些驱动因素对LULC和生态发展的影响。(4)苏锡常地区LULC和ESV2020年变化预测。LULC变化趋势表明,近期经历的变化可能会在2020年之前持续,即耕地、水域和湿地比重继续下降,且在很大程度上被建设用地取代。2020年建设用地面积相比研究基期将增加三倍以上,达到总面积的31%以上,成为耕地(34%)后的主要地类。持续变化会给地区重要生态价值地类带来巨大压力,导致该地区ES损失。ESV预测结果显示每种地类变化趋势不同。其中耕地、水域和湿地的价值都有所减少,而林地、草地和建设用地的价值有所增加。研究期间,由于耕地、水域、湿地的减少,地区ESV从1990年的596.652亿元减少到2020年的5227.37亿元。水域产生的ESV总数最多(73%),水域和耕地之和占总ESV90%以上。因此应着力管控建设用地对耕地、湿地和水域的侵占。土地管理要遵循生态保护原则,制定替代性保护政策,加强对可持续和均衡的生态地类的保护。考虑到景观异质性、自然时空变异,可预测的景观变化和尺度效应等因素,论文的变化分析存在一定不确定性。因此除了改进现有方法外,还应该开发新技术或对现有技术进行创新,以解决不确定信息的决策问题。
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