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快速城市化地区土地利用变化对生态服务价值的影响——以重庆市北碚区为例.doc

快速城市化地区土地利用变化对生态服务价值的影响——以重庆市北碚…

王儒雅
2019-02-14 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《快速城市化地区土地利用变化对生态服务价值的影响——以重庆市北碚区为例doc》,可适用于工程科技领域

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快速城市化地区土地利用变化对生态服务价值的影响以重庆市北碚区为例邵雪亚刘勇王三孙小峰徐佳艳张国阳(西南大学资源环境学院重庆北碚)摘要:目前生态服务价值(ESV)的研究是生态研究的热点之一本文以快速城市化地区土地利用变化对生态服务价值的影响为研究目的按照服务功能的不同将北碚划分为城区、郊区和工业主导区在谢高地等人“中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表”的基础上采用因子比较法制定了“北碚区不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表”分个时段研究了~年北碚土地利用时空变化并计算了由此导致的生态服务价值及其结构的时空变化。研究结果表明:()土地利用和ESV变化的热点均集中在城区和工业主导区()北碚总ESV先增加后减少且减少量大于增加量但不同分区存在差异()除休闲娱乐外其他单项ESV均有减少变化量主要体现在~年。加强绿地建设科学实施规划改善土地利用结构提高土地利用率注重经济与生态协调发展是缓解生态服务价值问题的关键。关键字:土地利用生态服务价值变化快速城市化北碚区中图分类号:FTheimpactsoflandusechangeonecosystemservicevalueinrapidlyurbanizedarea:AcaseofBeibeiDistrictinChongqingMunicipalityShaoXueya,LiuYong,SunXiaofeng,XuJiayan,ZhangGuoyang(CollegeofResourceandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing)Abstract:ThecurrentvalueofecosystemservicesisoneofthehotspotsofecologicalresearchTheresearchpurposeofthispaperistoevaluatethechangesonecosystemservicevalueinrapidlyurbanizedareaInthehighlandsofChina,XieGaodipresentservicevalueperunitareafortheterrestrialecosystemsinthecontextofChinaBasedonhisresearchresult,weusedfactorcomparisonmethodtorevisetheecosystemservicevalueperunitareaaccordingtothesituationofBeibeiDistrictThecasestudyareawasdividedintourbanarea,suburbanareaandindustrialParkinconsiderationoftheirdifferencesonecosystemfunctionFromtoandfromto,spatialandtemporalchangesoflanduseandecosystemservicevaluewereexploredinBeibeiTheresultsshowthat:()thehotspotsofchangesinlanduseandESVareconcentratedinurbanareasandindustrialparks()ESVincreasedinthefirstperiodandthendecreasedinthesecondperiod,butthetotalESVinthetwoperiodsdecreasedInaddition,theESVvariedfromurbanarea,suburbanareatoindustrialPark()TheindividualESVshowedadecreasingtrendinallkindsofecosystemfunction,apartfromtheentertainmentfunctionThechangeofecosystemservicevaluemainlyoccurredfromtoAccordingtheaboveanalysis,wesuggestthatthegovernmentandthepublicshouldimprovelandusestructure,andfocusonharmoniousdevelopmentofeconomyandecology,andrealizesustainabledevelopmentoflanduse,inordertoeasetheproblemofecosystemservicevalueKeywords:landusechangesinthevalueofecosystemservicesrapidurbanizationBeibeiDistrict基金名称:西南大学本科生科技创新“光炯”培育项目()中国博士后基金面上资助()。作者简介:邵雪亚()男山东枣庄人本科生主要研究方向:土地资源管理通讯作者:刘勇博士副教授,Email:lycom生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务包括人类生活的必需品和人类生活质量的保证两部分,。年Costanza等在《Nature》上发表了“全球生态服务价值和自然资本”一文对生态服务价值(ESV)进行了定量评估引发了国内外众多学者对生态服务价值的理论、评价、核算方法和应用的研究。土地利用变化是引起生态服务价值变化的关键因素它通过自然现象和生态过程的变化如土壤养分和水分的变化、地表径流与侵蚀等,与生态服务互相影响、相互制约。目前对生态服务价值在土地利用方面的应用研究较多关注土地利用对生态系统服务总量的影响但对空间差异和结构变化的研究较少。在快速城市化地区土地利用结构发生剧烈变化自然生态系统面积减少生态服务价值减弱由此产生的经济增长实质上是建立在自然资源消耗基础之上因此在土地利用决策中考虑土地利用的生态服务变化具有重要意义。北碚区作为重庆市外环时代和两江新区重点建设区域对促进重庆经济的高速发展具有重要意义同时城市化的快速发展导致了土地利用结构的剧烈变化。因此本文选取了典型快速城市化地区北碚区作为研究对象基于、、年土地利用数据分析其土地利用数量和结构变化采用因子比较法根据研究区具体情况对生态服务价值当量因子进行了修正并获取了北碚生态系统服务功能价值总量和结构的时空变化。本文旨在定量揭示研究区内生态服务价值变化与土地利用的关系以期为区域土地资源可持续利用和生态环境保护提供决策参考也可供其他快速城市化地区借鉴。研究概况研究区域概况重庆市北碚区位于东经°′″、°′″、北纬°′″、°′"是重庆都市圈的重要组成部分全区幅员面积km快速城市化区域面积km包括北温泉、朝阳、天生街道三个城区龙凤桥、东阳街道两个郊区歇马、蔡家岗镇两个工业主导区。城市化率从年上升到年工业总产值由年.亿元上升到年亿元同比增长。研究方法土地利用数据来源及土地利用变化表达研究采用的基本数据来源于北碚区、、年土地利用变更调查资料城区内部分林地、水域等面积短缺由相应期遥感影像补充。依据可以提供生态系统服务功能的地类将土地利用类型划分为耕地、园地、林地、水域、未利用土地、湿地和建设用地水域面积计为坑塘水面、水库水面、湖泊及河流水面的总和湿地面积为滩涂面积仅工业主导区内有湿地分布对其利用变化的研究缺乏可比性于是没有进行相关研究。引进土地利用变化率(R)等指标描述研究区内的变化情况指标表达式为:R=(kbikai)Kai  ()式中:kai某区内特定土地利用类型研究期初的面积kbi某区内特定土地利用类型研究期末的面积。生态服务价值计算方法谢高地等人在Costanza的基础上根据中国的实际情况总结了气体调节、气候调节、水分调节、土壤形成、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产和娱乐文化等在内的项生态系统服务功能并对中国位生态学者进行问卷调查得到了“中国不同陆地生态服务价值当量因子表”。本文采用了该当量因子表但针对北碚区具体情况对单位面积农田每年自然粮食产量的经济价值进行了修正:以北碚区~年平均粮食产量kghm为基准单产粮食价格具有一定的波动性故按年当地市价元kg计算考虑到在没有人力投入的自然生态系统提供的经济价值为得出北碚区农田自然粮食产量的经济价值为元hm得到“北碚地区不同陆地生态系统单位面积生态服务价值”(表)根据表套用Costanza等的生态服务价值计算公式来计算北碚区生态服务价值其公式为:ESVi=Ai*VC        ()ESV=      ()式中:ESVi某种土地利用类型的生态服务价值Ai研究区某种土地利用类型的面积(hm)VCi某种土地利用类型生态价值系数(元·hm·a)ESV服务功能总价值i土地利用类型n区域内利用类型数目。表北碚区不同陆地生态系统单位面积生态服务价值 (单位:元·hm·a)服务功能农田森林湿地水体未利用地建设用地气体调节气候调节水源涵养土壤形成与保护废物处理生物多样性保护食物生产原材料娱乐休闲合计        结果分析土地利用变化土地利用时间变化根据~年土地利用变化数据分个时段计算了区域土地利用面积变化(表)得出了区域土地利用时间变化特征首先~年土地利用变化总体趋势是:耕地和未利用土地减少耕地减少最多园地、林地、水域和建设用地增加以建设用地最多但城区内园地、林地、水域持续减少。其次~年各分区园地和建设用地增加以建设用地最多其中工业主导区增量最大城区其次但城区出现了林地和水域减少的特有现象相比之下~年各分区耕地、园地、林地和未利用地减少仅建设用地增加其中耕地减少最多工业主导区建设用地增量最大城区其次。以上说明个研究时段中耕地和未利用地持续减少以耕地最多建设用地是唯一持续增加的地类园地先增加后减少林地减少量主要集中在~年其中城区林地持续减少。 表 土地利用面积变化统计     (单位:公顷)土地类型~年~年城区郊区工业主导区整体城区郊区工业主导区整体耕地园地林地水域建设用地未利用地         土地利用变化空间差异  根据土地利用变化数据分区计算了~~年土地利用变化率。变化率的分析不仅能反映单独地类的变化情况同时不同分区间的对比也反映了土地利用变化的空间差异若某区域某种土地利用类型的变化率R>R(整体)则表示该区域这种土地利用类型变化较全区域大即为土地利用变化的热点地区。~年土地变化的热点地区为城、郊区其主要原因为:一方面城、郊区农业内部结构调整另一方面由于城市基础设施的不断完善城、郊区也逐渐成为农地非农化频繁发生的区域。~年土地利用变化的热点地区为工业主导区其主要原因为:一方面工业的大规模发展导致大量其他土地转变为建设用地另一方面是工业的快速发展导致部分农民放弃务农地类结构发生剧烈变化。从整体看~年土地变化的热点地区为城区和工业主导区。表 土地利用变化率统计      ()土地类型 耕地园地林地水域建设用地未利用地~年城区郊区工业主导区整体~年城区郊区工业主导区整体        生态服务价值的评估结果及分析运用“北碚区不同陆地生态系统单位生态服务价值表”(表)和北碚区土地详查数据估算了北碚及各研究分区~年间生态价值的变化情况在估算过程中园地取森林和耕地的平均值。表 生态服务价值变化生态服务价值及其变化耕地园地林地湿地水体未利用地建设用地总价值总量(亿元)        年年年变化率()        ~年~年         生态服务价值的时间变化 从整体看~年北碚总ESV减少但~年~年先增后减(表)。~年总ESV减少×元年均减少×元年均变化耕地、未利用土地和建设用地ESV减少其中耕地ESV减少最多为×元~年总ESV减少×元年均减少×元年均变化除湿地外其他地类ESV均有减少建设用地最多为×元。综合以上分析建设用地的快速增加是总ESV减少的主要驱动因素。生态服务价值空间差异  由图可知从整体看林地ESV所占比重最大其他地类上各分区存在差异建设用地比重呈负值体现。~年城区部分耕地、林地ESV占总ESV比重逐年减少但~年的减少比重要小于~年园地、水域的比重基本保持稳定。与城区相比郊区拥有生态服务价值的地类主要有耕地、林地、水域、园地和建设用地~年耕地占总ESV的比重呈逐年平均减少趋势林地、水域所占的比重维持稳定整体看随着时间的推移郊区生态服务价值组成基本维持稳定。在工业主导区耕地、园地、林地、水域、湿地和建设用地组成了生态服务价值的主要部分年到年间耕地ESV占总ESV的比重逐年减少可视为均匀变化建设用地减少量最多整体上看产生生态服务价值的主要地类没有发生变化只是不同地类占总ESV比重发生了变化。图不同地类生态服务价值比重生态服务价值结构变化生态系统服务总价值结构变化是指生态系统各单项服务功能价值的动态变化趋势。Tilman等根据草地生态系统小区试验研究发现生态系统功能多样性及其组成对生态系统过程的影响比物种多样性更显著生态系统提供的某种生态系统服务并非独立存在而是与其它服务和功能有着密切的联系。随着社会经济的发展人们对生活质量的要求越来越高人类对生态系统服务的需求(如食物、新鲜的空气、娱乐休闲环境等)正在增加。生态系统服务总价值的增加或减少并不代表生态系统各单项服务功能价值的变化于是研究生态系统服务总价值结构的变化情况对衡量区域生态效应具有重要意义。~年间生态服务价值总量降低其中除娱乐休闲功能外其他各项ESV均有不同程度的降低以水源涵养和生物多样性保护功能降幅最大。从具体研究时段来看~年气体调节、原材料和娱乐休闲功能呈小幅增长其他各单项呈降低趋势~年各项功能均有不同程度减少仍以水源涵养和生物多样性降幅最大。图单项生态服务价值变化  结论  本文对~年北碚土地利用变化引起的生态服务价值的变化进行了探讨分析了北碚生态服务价值及其结构的时空变化。发现~年北碚总ESV先增后减减少量大于增加量共减少了×元年均减少×元年均变化率为同时生态服务价值结构变化较大废物处理、生物多样性和原材料等某些单项服务功能相对减弱变化热点集中在城区与工业主导区郊区各项指标维持稳定。城市的快速发展使得大量农用地向非农用地转变是导致生态系统服务价值急剧降低的根本原因。由于建设用地的大量增加农田、林地和水域面积的迅速减少等导致了生态系统服务价值的下降为缓解北碚生态系统服务功能降低的问题,必须对该地区的人类活动进行科学管理。第一需要加强对林地的保护通过植树造林、建设城区绿化带和外围防护林带扩大城镇绿化范围,推进沿江、沿河区域的景观绿化建设第二科学规划西南大学城这一“十二五”规划重点建设区域期间城区建设的重点区域在大学科技园的不同分区之间设立绿地隔离带规划建设绿地公园、规划人工湖泊等高生态服务价值用地第三加强城镇拓展区和沿江地区的湿地保护设立沿江湿地保护区禁止破坏利用湿地重点保护蔡家岗镇等发展型城市的湿地资源提高区域生态服务功能。此外本文仅在研究北碚ESV时空变化的基础上分析了生态系统服务价值结构的变化较少涉及不同地类最佳组成比例及各单项ESV占总ESV的最佳比例留待下一步研究。参考文献:  CostanzaRdArgeRdeGrootRFarberSGrassoLimburgKNacemSONeillRYParueloJRaskinMHannonRGSuttonpVandenBeltM。Thevalueoftheworld’secosystemservicesandnaturalcapitalJNature:。孙慧兰李卫红陈亚鹏等新疆伊犁河流域生态服务价值对土地利用变化的响应J生态学报():~贾丽娟王成高明等基于生态服务价值方法的区域生态格局划分以重庆市沙坪坝区为例J西南大学学报(自然科学版)():吴大千刘建贺同利等基于土地利用变化的黄河三角洲生态服务价值损益分析J农业工程学报():~陈新陈秋林区域土地利用与生态服务价值变化研究以湖南省道县为例J资源环境与工程():闵捷高魏李晓云张安录武汉市土地利用与生态服务价值的时空变化分析J水土保持学报():王恒伟廖和平赵宏伟等基于PSR的区域生态安全评价以重庆市渝北区为例J西南师范大学学报(自然科学版)():谢高地鲁春霞冷允法等青藏高原生态资产的价值评估J自然资源学报():谢高地肖玉鲁春霞生态系统服务研究:进展局限和基本范式J植物生态学报():杨光梅李文华闵庆文生态服务价值评估研究进展~~国外学者观点J生态学报():武丽娜杨君段建南等中南丘陵县域土地利用变化对生态服务价值的影响~~以湖南省醴陵市为例J水土保持通报():~

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