图们江流域农田生态系统服务研究

发布时间：2017-10-17 20:01

  本文关键词：图们江流域农田生态系统服务研究

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【摘要】：农田是全球最重要的生态系统之一。人类通过改造自然生态系统种植粮食作物来满足生存和发展的粮食需要。随着近年来关于农田生态系统研究的深入,对农田的认知早已不单单是一个提供农产品的生产系统,而是一个高效率的半人工半自然的生态系统,在提供农产品的同时也兼顾提供多样的生态系统服务。但是由于对生态系统服务的认知尚浅,农田多样的生态系统服务巨大的价值被误解甚至忽略,导致了在农田的发展过程中一些由短期经济利益驱动的不合理开发的出现。在农产品生产过程中,过度的施肥所造成的温室气体排放和非点源污染已经严重的制约了农业的可持续发展。本文以图们江流域的农田为例,构建了新的农田生态系统服务评估框架,基于1995-2014年的统计数据及土地利用数据对流域内农田生态系统服务展开全面的评估。重新总结了生态系统服务之间的权衡与协同关系并绘制关系矩阵,设计其量化表达公式,通过辨识不同年份生态系统服务之间的权衡与协同关系,检验农田管理和环境政策的时空能效。以期为决策者制定农业可持续发展战略和生态补偿政策提供科学依据。文章主要结论如下：(1)通过解译1995-2014年的5期遥感影像,提取图们江流域农田面积,并获得土地利用转移矩阵；总结出期间流域内的农田土地利用转变模式为如下4种：旱作农田-森林(24.5%)旱作农田-裸地(21%).旱作农田——稻田(17.57%)旱作农田——草地(13.6%)。期内的土地利用变化主要由劳动人口转移和农业政策变化驱动。(2)文章筛选了13项生态系统服务,为稻田和旱作农田制定了生态系统服务评估体系,并将生态系统服务分类为“经济收益服务”、“环境收益服务”和“环境成本”。评估结果显示旱作农田的环境收益服务价值在5个年度分别为经济收益服务的142.1%,248.8%,232.2%,197.9%,152.7%,稻田方面则为97.5%,144.5%,145.8%,120.7%,119.3%,说明流域内农田具备发展多功能农业的环境基础,促进集约农业的转型具有可行性。(3)文章分别个体维持和个体-政府共同维持两个维持机制下对稻田和旱作农田进行了成本效益分析。结果表明当个体维持时,5个年度稻田的成本效益率均大幅高于旱作农田,当共同维持时,2000-2010年三个年度的稻田成本效益率略低于旱作农田,而在其余2年度则大幅高于旱作农田。(4)本文重新总结的生态系统服务之间的关联方式,并绘制成关系矩阵。重新定义的生态系统服务之间的关系如下：①协同：两种生态系统服务共同提高,出现双赢局面。②单赢-无变化：一种生态系统服务得到提升而另外一种没有明显变化。③单输-无变化：一种生态系统服务得到减损而另外一种没有明显滨化。④权衡：一种生态系统服务得到提升到同时另外一宗生态系统服务受到减损。⑤协同(净损失)：两种生态系统均收到减损,出现双输的局面。⑥无变化：任意一种生态系统均无明显变化。同时计算了不同类型生态系统服务之间的权衡与协同强度,评价了不同时期农田管理对稻田和旱作农田的管理效率和偏好程度。结果表明：尽管在较小的时间尺度内,稻田和旱作农田的管理分别使得二者的经济收益与环境收益发生的不同程度的权衡与协同,但总体上二者的经济收益与环境收益之间均发生了双赢的协同,而在在管理措施在收益选择上更偏好于环境收益。(5)以流域内实际发生的主要的四种土地利用变化模式为基础,在2014年的粮食单价基础上分别讨论了四种土地利用变化前后生态系统服务的权衡与协同关系,结果表明：旱作农田向森林的土地利用变化会带来经济收益服务价值与环境收益服务价值的的协同,协同系数为25.92(+,+),旱作农田向裸地的转化会带来两者之间的系数为1.11(-,-)的净损失,旱作农田向草地的转化会带来两者之间的权衡,权衡系数为143.53(-,+),稻田向旱作农田的转化会带来两者经济收益服务价值与环境收益服务价值系数为1.75(-,-)的净损失,而二者与环境成本之间则分别为系数为1.35(+,-)和2.36(+,-)的权衡。(6)本文针对未来的农田规划做出如下建议：①逐渐将集约型农业转型为多功能农业。②在稻田的规划和管理上以及生态补偿上合理的侧重。③确保现有农田在空间上的存在,增益其农田生态系统结构的稳定性④合理配置稻田与旱作农田以及森林、草地、水域、湿地等自然生态系统的空间关系。⑤建立科学健全农田监测与预警体系,对可能发生的自然条件变迁与土地利用转变进行科学的评估。
【关键词】：生态系统服务 农田 权衡 协同 净损失
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S181
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 农田生态系统的概念16
• 1.3 生态系统服务的概念与研究进展16-20
• 1.3.1 生态系统服务的概念与内涵16-17
• 1.3.2 国内外研究进展17-20
• 第二章 研究内容、方法及技术路线20-31
• 2.1 研究区概况20
• 2.2 研究内容及目的20
• 2.3 研究方法与技术路线20-23
• 2.3.1 研究方法20-22
• 2.3.2 技术路线图22-23
• 2.4 数据来源及处理23-31
• 2.4.1 遥感数据来源23
• 2.4.2 遥感数据处理23-25
• 2.4.3 遥感影像解译及分类25-30
• 2.4.4 非遥感数据来源30-31
• 第三章 图们江流域农田土地利用变化分析31-38
• 3.1 图们江流域整体农田土地利用变化31-33
• 3.1.1 图们江流域整体农田土地利用面积变化31
• 3.1.2 图们江流域整体农田土地利用转移矩阵31-33
• 3.2 图们江流域上、中、下游农田土地利用变化33-35
• 3.2.1 图们江流域上、中、下游农田土地利用面积变化33-34
• 3.2.2 图们江流域上、中、下游农田土地利用变化转移矩阵34-35
• 3.3 图们江流域农田土地利用变化分析35-36
• 3.4 图们江流域农田土地利用变化驱动因素36-38
• 第四章 图们江流域农田生态系统服务经济价值评估38-52
• 4.1 农田生态系统服务评估指标体系的构建38-40
• 4.1.1 农田生态系统的特点38
• 4.1.2 农田生态系统服务评估指标体系38-40
• 4.2 农田生态系统服务的经济价值评估方法40-45
• 4.3 图们江流域农田生态系统经济/环境收益服务价值估算45-47
• 4.4 图们江流域农田生态系统环境成本服务经济价值估算47-48
• 4.5 图们江流域农田生态系统服务的经济价值对比48-49
• 4.6 图们江流域农田生态系统服务的成本收益分析49-51
• 4.7 小结51-52
• 第五章 图们江流域农田生态系统服务的异质性与权衡-协同关系研究52-64
• 5.1 基于收益价值高/低的图们江流域农田生态系统服务价值的异质性分析52-55
• 5.2 农田生态系统服务权衡与协同关系评估框架55-56
• 5.3 协同与权衡关系的辨识与量化计算56-57
• 5.3.1 协同与权衡关系的量化计算的必要性56-57
• 5.3.2 协同与权衡关系系数算法57
• 5.4 图们江流域农田生态系统服务价值的权衡与协同关系辨识57-61
• 5.4.1 基于空间叠加的农田生态系统服务价值权衡与协同关系辨识57-59
• 5.4.2 基于土地利用案例的农田生态系统服务权衡与协同关系辨识59-61
• 5.5 小结61-64
• 第六章 结论与建议64-66
• 6.1 主要结论64-65
• 6.2 对策及建议65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

【参考文献】

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1 方瑜;欧阳志云;肖q，

本文编号：1050755