京津冀地区生态系统服务空间关系及安全格局研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanghai_007
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京津冀地区城市扩张和生态保护之间的矛盾日益尖锐,已成为制约区域发展的主要问题之一,而生态系统服务的可持续发展是增加人类福祉的关键。因此厘清多种生态系统服务之间的关系,揭示其主要驱动力并构建生态安全格局对经济和自然的可持续发展有重要的意义。本研究通过In VEST模型模拟了京津冀地区水源涵养、土壤保持、生境质量3种生态系统服务功能的时空变化趋势,利用CASA模型反演了植物净初级生产力的时空变化;借助Matlab软件进行逐像元偏相关分析,探索4种生态系统服务任意两者间的权衡与协同关系。并基于GIS平台,通过情景模拟量化了不同气候因子和土地利用变化对各生态区4种关键生态系统服务的影响程度,采用多重生态系统服务热点分析方法探讨了主导生态系统服务热点区,最后通过最小阻力模型(MCR)综合自然与社会因素构建了地区生态安全格局。主要结论如下:(1)生态系统服务模拟结果显示,2000~2018年,除生境质量以0.001 yr-1的速度下降,京津冀地区水源涵养、土壤保持和植物净初级生产力3种服务均呈现增加的趋势,尤其是植物净初级生产力以5.28 g C m-2 yr-1的速度大幅度增加。受地形和植被覆盖度的影响生态系统服务分布形似“厂”字,林草地面积占比达27%左右的燕山山地至永定河上游山间盆地及太行山西部一带为高值区,而林草地植被覆盖度不及10%的坝上高原西部及东南平原地区为低值区。水源涵养和植物净初级生产力空间分布差异变化明显,高值区不断向山地地区收缩,低值区则主要分布在平原地区。(2)气候和土地利用变化情景模拟结果显示,水源涵养和土壤保持与降水变化呈现显著正相关关系,降水是对水源涵养和土壤保持影响最大的气候因子,且降水增加会增大水源涵养的变化幅度。而植物净初级生产力的变化主要受气温变化影响,当气温发生相同幅度的变化时,气温上升所造成的植物净初级生产力的变化幅度大于气温降低。不同的土地利用变化情景模拟结果表明,减少建设用地对耕、林、草三种土地利用类型的占用,有助于生态系统服务功能的显著提升。(3)空间偏相关分析结果表明,京津冀地区水源涵养、土壤保持、生境质量和植物净初级生产力的4种生态系统服务在各生态分区以协同关系为主,空间异质性明显。燕山北部生态系统服务空间协同性较好,冀南平原生态系统服务则以空间权衡为主,而坝上高原和京津雄城市群生态系统服务间的权衡与协同关系基本均匀分布。此外,受生态保护政策影响,北部地区4种生态系统服务互相增益的协同关系更为显著;南部人类生产活动较密集的区域,多呈现此消彼长的权衡关系。(4)京津冀地区生态安全格局以“半包围”格局分布,将京津冀地区分成北部生态缓冲区和南部其他区域。北部生态缓冲区主要集中在坝上高原和燕山-太行山山区,其多重景观指数(MESLI)呈上升趋势,最高可达到0.43;南部京津雄城市群和华北平原农业区MESLI指数则呈下降趋势,平均MESLI仅是北部缓冲区的50%左右。当前,水源涵养是京津冀地区发展最快的生态系统服务功能,而未来植物净初级生产力将成为地区贡献最大的生态系统服务功能。因此,在不同区域采取针对性的生态文明建设策略是京津冀地区生态治理的重要途径之一。
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