“三江并流”区生态系统服务空间权衡与协同关系研究

发布时间：2017-09-02 00:25

  本文关键词：“三江并流”区生态系统服务空间权衡与协同关系研究

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【摘要】：人类社会的永续发展极大地依赖于生态系统服务的持续供给。生态系统服务是人类从自然、半自然或人工生态系统中获得的各种惠宜,包括丰富多样的产品和服务类型,如干净的空气和安全的食物等。在自然因素和人为因素的共同影响下,生态系统服务间存在复杂的相互作用关系,通常概括为此消彼长的权衡(trade-offs)和相互促进的协同(synergies)。然而,人类目前对这种相互作用关系的认识仍然非常有限,给生态系统服务管理带来了极大的挑战。生态系统服务空间权衡与协同关系已成为当前地理学和生态学研究中亟待解决的关键科学问题。山地是地球陆地表面一种重要的地貌类型,山地生态系统为人类社会提供了许多重要的生态系统服务,并且山地生态系统服务间相互作用关系的复杂性极高。在典型山地开展生态系统服务的空间权衡与协同关系研究,可为国际学术界提供新的典型案例,丰富现有理论与方法。同时,对我国山地可持续发展和生态文明建设也具有重要指导意义。本研究以“三江并流”区,这一世界性生物多样性热点地区为例,选取对研究区当地及其周围地区十分重要的4类共8种典型生态系统服务,包括供给服务(粮食供给服务、畜牧养殖服务和水源供给服务)、调节服务(碳存储服务、固碳服务、土壤保持服务)、支持服务(生境支持服务)和文化服务(自然游憩服务)。在地理信息系统技术支持下,结合社会经济统计资料与相关生物物理模型,在乡镇尺度上模拟和估算以上8种服务物质量的空间分布。使用斯皮尔曼相关系数并结合冷、热点分析法,探究不同生态系统服务间的相互作用关系。使用主成分分析法,揭示影响不同生态系统服务空间分异及其相互作用关系的主要因素。运用K-均值聚类法识别出不同的生态系统服务簇,并提出针对各类生态系统服务簇的管理建议。主要结论如下：(1)8种生态系统服务在水平和垂直方向上具有各自的分布特征,地域差异明显,生态系统服务间的空间分布规律相似性和差异性并存。除粮食供给服务和畜牧养殖服务外,其他6种服务对维护区域生态安全有重要意义,突出了保护本地区生态系统服务的必要性。(2)在28组可能的生态系统服务组合中有15组相关性表现为中等以上相关(|Spearnan's r |≥0.30,p0.01)。供给类服务与其他3类服务之间的相互作用关系以负相关居多,调节服务与其他3类服务间的相互作用关系以正相关为主,生境支持服务与自然游憩服务之间为显著正相关关系(Spearman's r=0.564,p0.01),同类型的生态系统服务间权衡与协同关系并存。生态系统服务的相互作用关系为生态系统服务管理提供了重要支持,如加强某种特定的调节服务,可能会同时提高其他3类服务。生态系统服务间相互作用关系具有明显的尺度效应。(3)选取在研究区提供某种生态系统服务能力在前或后30个乡镇为该服务的热或冷点乡镇(约占总乡镇数的20%)。研究发现,当两种服务间的相互作用关系表现为权衡关系时,一种服务的热点可能正好是另一种服务的冷点。当两种服务的关系表现为协同关系时,两种服务的热点空间分布十分相似。79.7%的乡镇可以提供至少1种以上较高或较低的生态系统服务。仅有7.2%的乡镇可以同时产生至少4种以上的高值生态系统服务,这些乡镇是急需优先保护的地区。5.9%的乡镇存在4种以上的低值服务,这些乡镇需要在经过实地调研后决定是否需要采取生态恢复措施。没有乡镇能同时提供8种高值或低值生态系统服务。(4)通过对比不同服务的负荷量及不同乡镇前3个主成分因子得分的空间分布特征并结合专家知识,认为“海拔-人类活动”交互作用在空间上的梯度变化是解释本地区生态系统服务空间分异形成的主要因素。由本地区特殊的地表格局造成的气候区域差异是解释生态系统服务空间分异形成的其他重要因素。(5)结合影响生态系统服务空间分异的主要因素,在研究区共识别出4类生态系统服务簇。研究比较了每类服务簇内部及相互间生态系统服务供给能力差异。研究发现一些特殊的生态系统服务簇会因相似的社会经济和自然环境背景在不同地区反复出现,如第2类服务簇；而随着研究的深入,不断有新的生态系统服务簇被发现,如第1类服务簇。结合不同生态系统服务簇当前的社会经济发展和自然环境状况,文章最后提出了相应的生态系统管理建议,以期为本地区可持续发展和生态文明建设提供科学支持。
【关键词】：生态系统服务 生态系统服务簇 空间权衡与协同关系 空间分布模型 热点地区 “三江并流”区
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 研究背景12-15
• 1.2 国内外研究进展15-21
• 1.2.1 生态系统服务分类15-16
• 1.2.2 生态系统服务间权衡与协同关系的定义、类型及特点16-18
• 1.2.3 权衡与协同关系的形成原因18-19
• 1.2.4 权衡与协同关系研究的工具和方法19-21
• 1.3 研究问题21-22
• 1.4 研究目的及意义22-23
• 1.4.1 研究目的22
• 1.4.2 研究意义22-23
• 1.5 研究内容23-25
• 1.5.1 生态系统服务的空间分布格局23
• 1.5.2 生态系统服务的空间相互作用关系23-24
• 1.5.3 生态系统服务簇的识别24-25
• 第二章 研究方法25-48
• 2.1 研究区概况25-28
• 2.1.1 “三江并流”区自然环境概况25-26
• 2.1.2 “三江并流”区社会经济与人文环境概况26-28
• 2.2 总体思路和技术路线28
• 2.2.1 总体思路28
• 2.2.2 技术路线28
• 2.3 生态系统服务空间分布估算28-43
• 2.3.1 粮食供给服务29-30
• 2.3.2 畜牧养殖服务30-31
• 2.3.3 水源供给31-33
• 2.3.4 碳存储服务33-36
• 2.3.5 固碳服务36-37
• 2.3.6 土壤保持服务37-40
• 2.3.7 生境支持40-41
• 2.3.8 自然游憩服务41-43
• 2.4 不同生态系统服务空间尺度统一和数据预处理43-44
• 2.5 生态系统服务的空间分布特征44
• 2.5.1 水平方向空间分布特征44
• 2.5.2 垂直方向空间分布特征44
• 2.5.3 各县市生态系统服务的分布特征44
• 2.6 生态系统服务空间权衡与协同关系44-46
• 2.6.1 生态系统服务的相互作用关系44-45
• 2.6.2 生态系统服务冷、热点乡镇的空间分布格局45-46
• 2.7 生态系统服务簇的识别46-48
• 2.7.1 影响生态系统服务空间分异的主要因素46
• 2.7.2 生态系统服务簇的识别46
• 2.7.3 生态系统服务簇间的社会经济及自然环境状况46-48
• 第三章 生态系统服务的空间分布特征48-65
• 3.1 粮食供给服务48-49
• 3.2 畜牧养殖服务49-51
• 3.3 水源供给服务51-53
• 3.4 碳存储服务53-55
• 3.5 固碳服务55-57
• 3.6 土壤保持服务57-60
• 3.7 生境支持服务60-61
• 3.8 自然游憩服务61-65
• 第四章 生态系统服务的空间权衡与协同关系65-73
• 4.1 生态系统服务的空间相互作用关系65-68
• 4.2 生态系统服务冷、热点的空间分布格局68-73
• 4.2.1 单个生态系统服务冷、热点的空间分布格局68-71
• 4.2.2 生态系统服务冷、热点汇总分析71-73
• 第五章 生态系统服务簇的空间分布特征73-81
• 5.1 影响态系统服务空间分异的主要因素73-75
• 5.2 生态系统服务簇的空间分布特征75-81
• 5.2.1 K-均值聚类结果精度检验75-76
• 5.2.2 生态系统服务簇的空间分布特征76-81
• 第六章 讨论81-98
• 6.1 生态系统服务的空间分布特征81-87
• 6.1.1 粮食供给服务81
• 6.1.2 畜牧养殖服务81-82
• 6.1.3 水源供给服务82-83
• 6.1.4 碳存储服务83-84
• 6.1.5 固碳服务84
• 6.1.6 土壤保持服务84-85
• 6.1.7 生境支持服务85-86
• 6.1.8 自然游憩服务86-87
• 6.2 生态系统服务的空间权衡与协同关系87-92
• 6.2.1 生态系统服务的空间相互作用关系87-90
• 6.2.2 生态系统服务冷、热点空间分布格局90-92
• 6.3 生态系统服务簇的空间分布特征及其管理92-96
• 6.3.1 影响生态系统服务空间分异的主要因素92-93
• 6.3.2 生态系统服务簇的空间分布特征93-96
• 6.4 研究中存在的局限96-98
• 第七章 结论98-100
• 参考文献100-114
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果114-115
• 致谢115-116

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本文编号：775306