基于3S技术的丹江口库区及上游生态系统服务价值评价

发布时间：2020-10-10 05:16

　　生态系统服务价值评价研究是当今生态系统可持续性研究的热点之一,吸引了大量不同学科研究者尤其是生态学和经济学者的广泛参与。用3S技术来量化生态系统服务是今后的一个研究方向。南水北调中线工程是一项跨流域的大型调水工程,丹江口库区及其上游生态环境状况,是南水北调中线工程发挥其社会、经济和生态效益的关键所在。本论文以丹江口库区及其上游生态系统为研究对象,根据生态系统服务评价理论和方法,采用多源遥感影像数据、辅助地学数据和外业GPS定位采样数据,利用RS、GIS技术及数理统计方法,对研究区生态系统服务价值进行有效分析和定位、定量及动态评价。研究结论如下: 土壤保持服务价值评价。(1)研究区土壤保持总量林地最高,草地次之,水域等其它类型土壤保持量都非常少,这与植被覆盖度和植被净第一性生产力的分布是一致的,说明高植被覆盖类型分布区的植被能有效防止和控制土壤流失。(2)研究区生态系统土壤保持价值中,林地和灌木林地生态系统的土壤保持价值占到近60%,草地生态系统占到近30%,林、灌、草共占到服务总价值的近90%,林、灌、草在土壤保持生态系统服务中具有决定性的作用。温度调节服务价值评价。(1)LST月产品均值与各个月份平均气温变化规律基本一致,极端最大值和平均最高温都出现在7月份,极端最小值和平均最低温都出现在1月份。(2)一年之中,LST和NDVI有着相似的变化规律,其间存在明显的线性关系。植被覆盖度和海拔高度是影响LST的主要因素,随着植被覆盖度和海拔高度的增加而降低,它们与LST存在明显的负相关线性关系。(3)林地、草地和水域对LST起着明显的调节作用,城镇的热岛效应突出,并采用能量替代法估算出研究区域2008年林地、草地和水域调节温度的价值。土壤水分保持服务价值评价。(1)研究区内各个月份地表土壤湿度有很大差异,随着季节变化,地表土壤湿度变化很大;从空间分布来看,山地的土壤湿度明显高于平原和盆地,具有与地势相一致的空间差异;湖泊和河流所在的区域,由湖泊和河流向四周扩展土壤湿度逐渐降低,表现为湿润到干旱。总的来说,由于受到复杂的微地貌的影响,区域内土壤的干湿度变化情况比较复杂。(2)从2008年不同土地利用/覆被类型土壤水分保持价值来看,研究区域内土壤水分保持单位面积价值林地＞灌木林地＞草地＞耕地＞其它,土壤水分保持总价值来看,林地、灌木林地和草地占到80%以上,是丹江口库区及其上游水源涵养和水质水量保证的关键所在。基于净初级生产力的综合服务价值评价。(1)从年际变化来看,2000-2006年研究区NPP总量呈现出不规则的变化,因为其变化除了土地利用和覆被变化的影响以外,还受到气温降水等多种自然和人为因素的影响。(2)从空间分布来看,NPP随着海拔升高呈现先增后降的变化趋势。随着坡度的增加,NPP呈现增长趋势,这都与研究区域的地形地势引起的水热条件变化和耕作状况有关。(3)从基于净初级生产力的生态系统有机物质生产、维持大气中的CO_2和O_2动态平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用等的服务价值来看,林、灌、草的服务价值占到总量的75%以上,对维持整个生态系统平衡和稳定中起着决定性的作用。将3S技术与生态系统服务价值评价相结合,在获取定量、实时和实地信息,为更加准确评价生态系统提供的服务方面提供较好的技术支持工具,能够解决传统方法所不能解决的目前在生态系统服务领域内存在的缺乏动态性和空间异质性的问题。最终以货币的形式显示丹江口库区和上游生态系统为人们提供的服务价值,能够提高库区和受水区人民对生态系统服务的认识程度;可以作为生态补偿的参考依据,为自然资源和生态环境的保护找到合理的资金来源;还能够发现区域内生态系统敏感性空间分布特征,为进一步的生态功能区的划分和生态建设规划提供科学的依据,在时间尺度和空间尺度上实现资源的合理分配,保证区域内和区域间当代人和代际间的公平性,最终实现区域可持续发展。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：X826;Q149
【部分图文】：

行政区划图,行政区划图,规划区,坡度

从河源处的2000多米下降到丹江口库区的143米左右，地貌类型复杂多样，以中山、低山、丘陵及盆地为主，具有峡谷与盆地交替的特点，地形起伏较大，由DEM提取出的坡度分布图如图3一2所示。从表3一2的坡度统计可以看出，6~150的坡度在本区域内面积分布最广，占总面积的33.82%;其次是16~25“的坡度区域占总面积的31.48%，0一5“、26~35“、36~450和45“以上分别占总面积的23.18%、10.63%、0.87%和0.02%。研究区坡向及其面积统计分别如图3一3和表3一3所示。图3一2研究区坡度图Fig.3一 2SlopegradientmaPofthestodyarea图3一3研究区坡向图Fig.3一 3SlopeasPeCtmaPofthestodyajrea表3一2不同坡度面积统计表(单位:kmZ，%)Tab.3一 2Areastatistiesor山 edifferent510伴脚dient(unit:枷2，o，o)坡度0~506~l宁 16~25026~35036~450肠。以上合计

坡度图,坡度图,丹江口库区,坡度

基于3S技术的丹江口库区及上游生态系统服务价值评价图3一】规划区行政区划图Fig.3一 1AdaministrativedivisionmaPofthePlanning田陷a3.1.1自然条件(l)地质地貌。丹江口库区及上游地处秦巴山区，位于我国地形第二级阶梯和第二、三级阶梯的过渡带，地质构造复杂，皱褶强烈，岩石主要由片麻岩、砂页岩、石灰岩等组成，区内常见的地质灾害有崩塌、滑坡、泥石流等。流域地形由西北向东南倾斜，从河源处的2000多米下降到丹江口库区的143米左右，地貌类型复杂多样，以中山、低山、丘陵及盆地为主，具有峡谷与盆地交替的特点，地形起伏较大，由DEM提取出的坡度分布图如图3一2所示。从表3一2的坡度统计可以看出，6~150的坡度在本区域内面积分布最广

黄棕壤,森林覆盖率,石灰土,土层厚度

发量为854们n们n，习O℃积温4174℃，年均日照时数为 1717小时，无霜期平均231天。(3)土壤植被。土壤类型有黄棕壤、棕壤、黄褐土、石灰土、水稻土、潮土、紫色土等，以黄棕壤和石灰土为主(图3一4)，土层厚度约为20~40cm，坡耕地土层厚度一般不足30cm。植被区划属北亚热带常绿阔叶混交林地带，实际分布以夏绿阔叶、针叶林及针阔叶混交为主，植物种类繁多，生物多样性丰富。区内植被分布不均，中山区森林覆盖率较高，部分地方存在原始森林，低山丘陵区森林覆盖率较低。图3一4研究区土壤分布图Fig.3一 45011distributionmaPofthestodyarea(4)河流水系。汉江干流河宽平均约200~30Om，平均比降为6%o，山高坡陡，谷窄水急。较大的支流左岸有沮水、褒河、渭水河、酉水河、子午河、月河、旬河、金钱河、丹江、老灌河等

【引证文献】