基于尺度转换的辽宁省滨海湿地生态系统服务价值评估

发布时间：2017-12-11 00:12

  本文关键词：基于尺度转换的辽宁省滨海湿地生态系统服务价值评估

  更多相关文章： 滨海湿地 尺度转换 价值评估 模型优化 Meta分析模型 小波变换模型 精度比较

【摘要】：滨海湿地作为重要的自然湿地类型之一,是介于海洋生态系统和陆地生态系统之间的复杂的自然综合体,其特殊的结构和内部生态系统过程使得滨海湿地具有较高的生产力和生物多样性,为人类社会提供了丰富的物质和多项生态系统服务功能,如原材料生产、食物生产、固碳、消浪护岸、气候调节和大气调节等。而滨海湿地的这些生态系统服务功能的发挥依赖不同空间尺度上的生态与地理系统过程,即滨海湿地生态系统服务的研究过程和研究结论依赖于特定的研究尺度。对于大尺度的滨海湿地生态系统价值评估,通过小面积的湿地生态系统服务价值的简单外推或者相加具有一定的误差,迫切需要构建湿地生态系统服务价值评估的尺度转换技术。因此根据湿地生态系统服务价值的空间变化规律,并结合传统的生态系统核算方法来建立大尺度滨海湿地的生态系统服务方法就十分必要。本文以辽宁省滨海湿地为研究对象,应用尺度转换技术(主要针对空间尺度),对其开展生态系统服务价值评估研究。首先,选取Meta分析和小波变换两种尺度转换模型并进行优化处理,Meta分析模型的优化包括权重分析、数据转换和价值调整三方面;小波变换模型优化包括权重分析、小波函数和空间重构三方面。其次,利用优化后的两种尺度转换模型对辽宁省滨海湿地生态系统服务价值进行评估,并识别辽宁省滨海湿地生态系统服务价值的空间差异。最后,选取辽宁省6个典型滨海湿地案例进行模拟价值与实测价值的精度对比分析,最终筛选出适用于滨海湿地生态系统评估中精度较高的尺度转换方法。主要研究结果如下:(1)基于不同受益者对辽宁省滨海湿地生态系统服务的权重分析,结果表明不同区域层级的受益者和不同社会属性特征(年龄、收入、教育背景和职业)的受益者对不同的生态系统服务的关注度并不相同。当地受益者更为关注和生活相关的物质生产、消浪护岸和调蓄洪水等和生活密切相关的服务;距离湿地越远的受益者更为关注固碳、气候调节等在大尺度范围内发挥更明显效益的服务功能。不同社会属性受益者中,年龄越高的受益者越关注湿地的固碳服务和科教旅游功能;收入越高的受益者越关注科教旅游服务和气候调节服务;教育背景越高的人越关注固碳和大气调节功能;生态相关从业者更为关注固碳、气候调节和大气调节服务等。将权重分析的结果运用到两种尺度转换模型的构建和运行中,能够提高小尺度范围评估数据的准确性。(2)基于Meta分析优化模型得出2013年辽宁省滨海湿地生态系统服务的总价值为1794.51亿元,单位面积价值为25.16×104元/ha/年。辽宁省6个沿海城市中,大连市滨海湿地生态系统服务价值最高,达到633.12亿元,占总价值的35.28%。盘锦、葫芦岛、丹东和锦州的价值依次减小,分别为311.73亿元、260.63亿元、260.55亿元和166.00亿元,而营口最低,仅为162.49亿元,占总价值的9.05%。在7种不同的滨海湿地类型中,浅海水域的价值最高,达到1506.86亿元,占总价值83.97%。淤泥质滩涂、河口水域、河口三角洲、潮间盐水沼泽和沙石海滩的价值依次减小,分别为159.09亿元、57.06亿元、44.72亿元、13.35亿元和12.88亿元,而岩石海岸最低,仅为0.56亿元,占总价值的0.03%。研究中也发现,辽宁省滨海湿地生态系统的单位面积价值和湿地面积大小、湿地所处纬度呈现负相关关系,而与人均GDP、人口密度、评估年份以及湿地距离城市中心距离呈正相关关系。(3)基于小波变换优化模型分析辽宁省滨海湿地的多尺度空间特征,运用小波聚类进行尺度上推,得出2013年辽宁省滨海湿地生态系统服务的总价值为2129.12亿元,单位面积价值为29.55×104元/ha/年。小波变换的特征尺度为8、17、35和55,对应的空间距离为160km、340km、700km和1100km,即辽宁省滨海湿地生态系统服务价值评估的尺度上推到这些空间范围时,评估结果会发生明显的变化。其中,浅海水域类型的小波变换尺度上推的研究中,其特征尺度为10和30,对应的空间距离为200km和600km;淤泥质滩涂类型的特征尺度为8、14、35和55,对应的空间距离为160km、280km、700km和1100km。浅海水域和淤泥质滩涂这两种类型的滨海湿地面积在总的面积中占的比例较高(83.98%和8.86%),其特征尺度和尺度演变规律的研究结果和总的研究结果呈现出了一定的一致性。(4)以辽宁省6个典型滨海湿地案例点实测的8项生态系统服务价值为基础,分别与优化的Meta分析和小波变换两种尺度转换模型模拟出各个典型滨海湿地每项生态系统服务价值进行对比,结果表明小波变换模型的模拟精度(R2=0.968)高于Meta分析(R2=0.712),反映出两种尺度转换方法分别能模拟出96.80%和71.20%的真实情况。对于滨海湿地不同的生态系统服务,优化的小波变换模型模拟精度能达到93.20%以上,其对每一项服务的模拟精度都较高;而优化的Meta分析模型模拟每一项服务的精度都低于小波变换,尤其是促淤造陆、科教旅游和消浪护岸这三项服务。因此,可发现在进行大尺度湿地生态系统服务价值评估的研究中,运用优化的小波变换模型进行尺度上推的精度高于Meta分析模型。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X826

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本文编号：1276428