基于CA-Markov的江汉平原生态系统服务价值动态模拟——以湖北省潜江市为例
发布时间：2021-11-18 23:14
[目的]江汉平原为典型快速城市化区域,文章以地处江汉平原腹地的潜江市为例,研究其土地利用及生态环境发展趋势,旨在指导土地利用规划及生态经济协调发展,为类似区域提供参考。[方法]以1995—2015年5期土地利用矢量图为基础数据,采用修正的生态服务价值当量系数计算各年份生态系统服务价值（Ecosystem Services Value,ESV）,绘制空间分布图,分析其时空变化特征。并采用CA-Markov模型对2035年土地利用空间格局进行模拟,分析2015—2035年ESV变化趋势。[结果]2000年前后城镇化速度差异明显,总体上生态用地在不断减少,潜江市土地利用方式有待转型;1995—2015年,潜江市ESV变化呈现"急速增加—锐减—恢复增加"的模式,水域面积变动是ESV变化的根本原因;面积起伏不大的耕地对生态系统稳定十分重要,但林地、湿地、草地生态服务价值占比都有减小的趋势,表明生态环境发展并不乐观;1995—2015年ESV空间分布发生了显著变化,高值区逐渐以返湾湖为中心集聚分布,并存在向南扩大态势,低值区呈条带状分布于中心城区;敏感性指数计算结果表明计算结果较为科学; CA-M...
【文章来源】：中国农业资源与区划. 2020,41(04)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
1995年和2015年潜江市生态系统服务价值空间分布
高值区的扩大与水域面积的增多相契合,水产养殖业的繁茂不仅带来经济效益,也提升了区域ESV。低值区的扩张则反映了潜江市城镇化与工业化的迅速发展,发展的代价却是生态系统服务功能的降低。由以上分析,得知ESV高值及低值具有较强的空间集聚性,这为当地政府提高区域生态系统服务价值提供一种思路,即以高值聚集区为中心,复制中心区土地利用空间格局,逐渐改善周边生态环境,优化土地利用结构,使聚集区不断扩张。2.4 敏感性分析
采用经过验证的CA-Markov模型,以2015年为基期,迭代次数设为20,模拟2035年潜江市土地利用图(图3a),并计算ESV(表4、图3b)。与1995—2015年土地利用变化情况对比, 2015—2035年,耕地不增反减,减幅达9%; 草地、林地的状况有所好转,开始大幅增长; 建设用地、水域的扩张速度减缓,约为之前增幅的1/6; 湿地的缩减速度明显降低,减幅下降65%。可见,生态用地状况好转,土地利用结构趋于优化,生态环境正向积极的方向发展。值得关注的是,城镇工矿及虾池鱼塘不断侵占耕地,致使耕地大幅减少,给区域粮食安全带来一定威胁,如何均衡两者发展趋势,既能确保工业、水产经济提升,又能有效保护耕地,是当地政府将要面临的一大难题。空间上,建设用地集中于东北方,一直在向东西扩张,主干道两边也逐渐有带状建设用地分布; 水域分布较广,集中于西南方,还在向南蔓延; 湿地集中于北部河岸,而东荆河沿岸的湿地已经变成耕地; 林地、草地在东南方及北方分布较多。2035年潜江市ESV为46.66亿元,较2015年减少0.65亿元,减幅为1.37%。由此来看,潜江市生态系统服务功能略有下降。水域生态价值增量最大,为1.63亿元; 耕地减量最大,为1.80亿元,其次为建设用地,为0.83亿元。水域面积扩张创造的正向生态服务价值小于耕地与建设用地带来的负向价值,因此总体呈下降趋势。水域与耕地依然是ESV最重要的组成部分,水域占比提高了4%,而耕地下滑了3%。从空间分布来看,以返湾湖为中心的高值聚集区向西南发展,有扩大趋势,东荆河北段出现4等区,说明北段河流水量较为丰富,此处的4等区成为中部偏北、偏东两个低值区之间的屏障,有效地抑制了低值区的蔓延融合; 3等区分布更加分散,不过依然环绕分布于高值聚集区; 2等区分布没发生明显变化; 1等聚集区明显向东西方向蔓延,正响应建设用地的扩张方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CA-Markov模型的哈尔滨市土地利用变化预测研究[J]. 李志明,宋戈,鲁帅,王蓓,徐四桂. 中国农业资源与区划. 2017(12)
[2]基于MCE-CA-Markov的三峡库区土地利用演变模拟及预测[J]. 张晓娟,周启刚,王兆林,王福海. 农业工程学报. 2017(19)
[3]基于CA-Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟[J]. 吕国屏,廖承锐,徐雁南,张婷,李海东. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[4]基于CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析[J]. 吴晶晶,田永中,许文轩,肖悦,谢莹,程玉丝. 水土保持研究. 2017(04)
[5]基于CA-Markov模型的艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被变化及预测[J]. 井云清,张飞,张月. 应用生态学报. 2016(11)
[6]土地利用变化影响下洞庭湖地区生态系统服务价值的时空演变[J]. 李涛,甘德欣,杨知建,王宽,齐增湘,李晖,陈希. 应用生态学报. 2016(12)
[7]基于土地利用的北京市农业生态服务价值评估研究[J]. 赵姜,龚晶,孟鹤. 中国农业资源与区划. 2015(05)
[8]长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响[J]. 刘桂林,张落成,张倩. 生态学报. 2014(12)
[9]土地利用变化对艾比湖流域生态系统服务价值的影响[J]. 白泽龙,包安明,常存,李琴,努尔家依·热介夫. 水土保持通报. 2013(01)
[10]贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测[J]. 李正,王军,白中科,郭义强,余莉. 地理科学进展. 2012(05)
本文编号：3503815
【文章来源】：中国农业资源与区划. 2020,41(04)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
1995年和2015年潜江市生态系统服务价值空间分布
高值区的扩大与水域面积的增多相契合,水产养殖业的繁茂不仅带来经济效益,也提升了区域ESV。低值区的扩张则反映了潜江市城镇化与工业化的迅速发展,发展的代价却是生态系统服务功能的降低。由以上分析,得知ESV高值及低值具有较强的空间集聚性,这为当地政府提高区域生态系统服务价值提供一种思路,即以高值聚集区为中心,复制中心区土地利用空间格局,逐渐改善周边生态环境,优化土地利用结构,使聚集区不断扩张。2.4 敏感性分析
采用经过验证的CA-Markov模型,以2015年为基期,迭代次数设为20,模拟2035年潜江市土地利用图(图3a),并计算ESV(表4、图3b)。与1995—2015年土地利用变化情况对比, 2015—2035年,耕地不增反减,减幅达9%; 草地、林地的状况有所好转,开始大幅增长; 建设用地、水域的扩张速度减缓,约为之前增幅的1/6; 湿地的缩减速度明显降低,减幅下降65%。可见,生态用地状况好转,土地利用结构趋于优化,生态环境正向积极的方向发展。值得关注的是,城镇工矿及虾池鱼塘不断侵占耕地,致使耕地大幅减少,给区域粮食安全带来一定威胁,如何均衡两者发展趋势,既能确保工业、水产经济提升,又能有效保护耕地,是当地政府将要面临的一大难题。空间上,建设用地集中于东北方,一直在向东西扩张,主干道两边也逐渐有带状建设用地分布; 水域分布较广,集中于西南方,还在向南蔓延; 湿地集中于北部河岸,而东荆河沿岸的湿地已经变成耕地; 林地、草地在东南方及北方分布较多。2035年潜江市ESV为46.66亿元,较2015年减少0.65亿元,减幅为1.37%。由此来看,潜江市生态系统服务功能略有下降。水域生态价值增量最大,为1.63亿元; 耕地减量最大,为1.80亿元,其次为建设用地,为0.83亿元。水域面积扩张创造的正向生态服务价值小于耕地与建设用地带来的负向价值,因此总体呈下降趋势。水域与耕地依然是ESV最重要的组成部分,水域占比提高了4%,而耕地下滑了3%。从空间分布来看,以返湾湖为中心的高值聚集区向西南发展,有扩大趋势,东荆河北段出现4等区,说明北段河流水量较为丰富,此处的4等区成为中部偏北、偏东两个低值区之间的屏障,有效地抑制了低值区的蔓延融合; 3等区分布更加分散,不过依然环绕分布于高值聚集区; 2等区分布没发生明显变化; 1等聚集区明显向东西方向蔓延,正响应建设用地的扩张方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CA-Markov模型的哈尔滨市土地利用变化预测研究[J]. 李志明,宋戈,鲁帅,王蓓,徐四桂. 中国农业资源与区划. 2017(12)
[2]基于MCE-CA-Markov的三峡库区土地利用演变模拟及预测[J]. 张晓娟,周启刚,王兆林,王福海. 农业工程学报. 2017(19)
[3]基于CA-Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟[J]. 吕国屏,廖承锐,徐雁南,张婷,李海东. 南京林业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[4]基于CA-Markov模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析[J]. 吴晶晶,田永中,许文轩,肖悦,谢莹,程玉丝. 水土保持研究. 2017(04)
[5]基于CA-Markov模型的艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被变化及预测[J]. 井云清,张飞,张月. 应用生态学报. 2016(11)
[6]土地利用变化影响下洞庭湖地区生态系统服务价值的时空演变[J]. 李涛,甘德欣,杨知建,王宽,齐增湘,李晖,陈希. 应用生态学报. 2016(12)
[7]基于土地利用的北京市农业生态服务价值评估研究[J]. 赵姜,龚晶,孟鹤. 中国农业资源与区划. 2015(05)
[8]长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响[J]. 刘桂林,张落成,张倩. 生态学报. 2014(12)
[9]土地利用变化对艾比湖流域生态系统服务价值的影响[J]. 白泽龙,包安明,常存,李琴,努尔家依·热介夫. 水土保持通报. 2013(01)
[10]贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测[J]. 李正,王军,白中科,郭义强,余莉. 地理科学进展. 2012(05)
本文编号：3503815
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