甘肃省土地生态系统服务价值时空变化与预测

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土地生态系统向人类提供各类产品和服务,是社会经济发展和人类各项活动的重要承载因素。本文基于土地利用遥感监测数据,构建了甘肃省生态系统服务价值动态评估模型,运用修正后的模型对2005—2020年甘肃省生态系统服务价值进行评估,并借助GIS等软件实现了其空间分布。最后,运用CA-Markov模型预测了2030年甘肃省生态系统服务价值。拟为推动研究区土地合理利用,以及土地功能分区的科学划定和保护提供一定的理论参考。主要研究结论如下:(1)2005—2020年,甘肃省各地类面积呈现出不同程度的变化,除耕地和未利用地面积减少,其他地类面积均有所增加,其中,建设用地面积增加最为显著(幅度达60.58%)。研究区各地类之间的转化主要受“退耕还林还草”和“西部大开发”政策的影响,表现出一定的规律性:耕地向林、草地的转移类型主要位于甘肃省中东部地区;建设用地作为转入型用地,接收了耕地和未利用地大量面积的转入;而未利用地是补充各类用地的重要来源,作为主要的转出型用地,在维持甘肃省用地平衡中起到重要作用,在空间上主要分布于河西走廊地区。(2)总体上,2005—2020年甘肃省生态系统服务总价值呈现先大幅下降再匀速增加的趋势。土地生态系统服务价值总体上处于中等水平,并且以调节、支持服务为主。在14个地级市中,临夏回族自治州、甘南藏族自治州和陇南市的地均ESV呈现相对较高的价值水平,嘉峪关市、武威市、金昌市和酒泉市地均ESV较低,其余7个地级市的地均ESV处于中等水平且差异不明显。从各地类的生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)的贡献率来看,面积具有绝对优势的草地生态系统服务价值的贡献最大,贡献率约40%。林地、水域、耕地和未利用地的贡献率次之。(3)从ESV的空间分布来看,研究期间甘肃省ESV的空间分布差异显著。ESV低值区集中位于甘肃省未利用地广泛分布的北部地区,同时由于北部地区存在ESV当量因子较高的石羊河、疏勒河和黑河水域的分布,ESV的中高值区和高值区也零星、交错分布于此;而中低值区集中分布于甘肃省东南部地区,中值区位于甘肃省中部和西南部林地资源丰富的地区。近15a,各个时期不同等级的ESV均发生不同程度的增益/减损,但变化幅度不大。从ESV的局部空间自相关关系来看,呈现较明显的空间正相关关系,相关指数总体上大于0.45。(4)甘肃省土地生态系统服务价值重心整体处于甘肃省几何中心(103°.08′E,36°.66′N)的南部,反映出南部ESV略高于北部地区。期间,重心坐标表现出从南向北的转移轨迹,迁移距离在不断缩短,说明甘肃省南北间ESV趋于平衡和稳定。此外,关于甘肃省ESV空间分异影响因素的探究发现,土地利用/覆被变化对于ESV的影响力最大。因此,ESV重心转移与土地利用类型之间的转化存在密切关系。(5)在自然发展情景下,2030年建设用地的扩张速度得到控制,但水域面积的减少值得被关注。2030年土地生态系统服务总价值处于下降状态。从单项ESV来看,由于水域面积减少导致其生态系统主导的4项ESV有所下降。从不同等级的服务价值变化来看,中低值区的生态系统服务价值增加,其他等级下的ESV均有不同程度的下降。此外,2030年ESV空间正相关关系略微减弱。
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