不同土地利用情景下赣南森林生态系统服务价值的时空动态评估

发布时间：2017-12-31 12:24

本文关键词：不同土地利用情景下赣南森林生态系统服务价值的时空动态评估　出处：《南昌大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着全球范围内人口的持续增长、工业化和城市化进程的加速,人类活动驱动下的土地利用变化正在对全球生态系统服务功能产生严重的影响,给生态系统带来了巨大冲击。如何有效维护生态系统的可持续性、准确权衡生态系统服务的供给,是当前人类社会面临的一个共同挑战。基于土地利用变化的驱动机理对其变化趋势进行分析和预测,并由此探讨不同土地利用政策设计下生态系统服务的响应,将有利于制定合理的土地管理政策,提升生态系统服务功能。赣南森林是我国东南部重要的生态安全屏障,近些年来,在天然林保护、封山育林等一系列生态工程实施的背景下,其生态系统服务价值却在降低,分析其生态系统服务价值动态变化的趋势及形成机理,现实意义和理论指导意义重大。本文以土地利用变化为切入点,基于多期土地利用遥感数据和社会、经济、环境等空间统计数据,在对赣南森林土地利用变化特征和驱动力分析的基础上,探讨不同土地利用情景下赣南森林生态系统服务价值的在时域和空间上的动态演变规律,提出生态系统服务提升的策略。首先,采用土地利用动态度和Markov转移矩阵对林地结构和空间格局的变化特征进行分析;采用空间Logistic回归模型对林地变化的驱动因素进行辨别;结合CA方法构造Logistic-CA-Markov复合模型以预测2020年赣南森林在不同情景下的时空演变趋势;采用市场价值法、替代成本法、影子工程法等对不同时期或情景下森林的各项生态系统服务价值进行动态核算;利用Global Moran’s I指数、Getis-Ord Gi*指数、空间相关矩阵等空间统计分析方法,分析生态系统服务价值及其变化空间相关性和聚集性以及不同服务之间的权衡和协同关系;最后,结合景观格局优化方法,提出了基于赣南生态系统服务提升的土地利用优化策略。本文主要的研究工作和成果如下:(1)赣南林地变化特征。在将林地地类细分为有林地、灌木林、疏林地和其它林地的基础上,从林地变化的时域差异性和空间异质性两方面对演变格局进行了分析,同时结合森林转型理论定性讨论了林地变化的成因。研究发现:1990-2010年20a期间,林地的变化整体趋于显著,其它林地的动态度一直相对较高且波动较剧烈,不同林地类型变化的空间分布差异大;2000-2010年10a期间,林地面积总量略有减少,但林地结构变化明显;林地转变主要有两种:一种是林地内部的相互转化,另一种是林地和耕地之间的相互转化;疏林地和灌木林向有林地转化以及有林地向其它林地转化最为突出;林地和耕地之间的相互转化以林地向耕地的转变占优势,是林地总面积的减少的主要原因;赣南林地变化特征与中国森林转型规律存在差异,但与其自身的社会经济发展现状相符。(2)林地变化的影响因素。基于对林地变化特征的分析和讨论,结合赣南客观实际,构建社会、经济、区位和环境驱动因素集合,纳入空间分析因素,从整体上把握驱动因素的影响机理。研究发现:人类活动和社会经济等因素是四种林地类型变化的关键解释变量,区位和自然环境因素次之;对有林地、灌木林和其它林地,GDP和人口是关键的解释变量作用,GDP越高的区域转化为这三种林地的概率越高,体现了经济增长对林地扩张的促进作用,同时印证了“林地短缺路径”理论;人口越多的区域转化为林地的概率越低,城镇化进程中耕地和建设用地在不断地侵蚀森林用地不可避免;疏林地变化的关键驱动因子是坡度,坡度越大越不适宜向疏林地转变。总体来看,一方面,国家加强森林和林地资源保护的各项政策法规已初见成效,在远离人类活动的地区,郁闭度较高的天然林和人工林出现恢复性增长;另一方面,随着城镇化的推进和赣南经济建设的加快,社会经济因素对赣南森林的影响力不断变大,以林果业为带动的农业结构调整使得园地、苗圃等以经济效益为主要目的的林种也在迅速扩张。(3)不同土地利用情景下林地演变趋势。针对赣南森林的发展现状和存在的问题,设定当前模式、规划模式、保护模式和阔叶化改造模式四种土地利用情景,基于林地变化转移特征和驱动因素分析,预测2020年赣南林地在不同情景下的时空演变趋势,分析环境策略对土地利用变化的影响。研究发现,除了保护模式,林地总面积将减少;不同情景下林地结构和空间格局都将发生较大程度的变化,有林地和其它林地都将增加,疏林地和灌木林都将缩减,增减幅度却大不相同,特别是在阔叶化改造模式有林地增长显著;四种情景下都是以疏林地→有林地、有林地→其它林地和灌木林→有林地三种类型为主的;向有林地的转化分布都比较分散,而向其它林地的转化却不同程度地在安远县及其周边聚集。(4)生态系统服务价值动态评估及时空演化特征。对研究区不同年份/情景下多重生态系统服务功能进行核算,分析其在时域和空间的变化规律,讨论不同土地利用策略的生态系统服务价值响应。研究发现:如果不采取有效的林地利用措施,赣南森林的生态服务价值总量将持续减少;生态系统服务价值的空间自相关性随时间趋于增强,高值区主要集中在赣南东北西南对角线以南的区域;生态系统服务价值的动态演化过程也具有空间自相关性和空间聚集效应;赣南森林主要生态系统服务为净化大气环境、涵养水源和固碳释氧,不同生态系统服务之间存在不同程度的协同和权衡关系;土地利用情景设计对生态系统服务价值的影响显著。(5)提升生态系统服务功能的策略。本文构建的基于时域分析和地理空间分析的土地利用和生态系统服务综合分析框架,涵盖了社会、经济和环境系统、土地利用系统和生态系统,增强了对土地利用和生态系统服务功能之间相互影响关系的理解;基于此分析框架,结合景观格局优化理论,提出了基于生态系统服务功能提升的土地利用政策和空间格局的优化策略,主要可总结为四点:实施低效马尾松林补阔工程、规范特色经济林、优化森林景观格局以及建立动态的森林生态补偿机制。
[Abstract]:Based on the analysis of land use change characteristics and driving force , this paper analyzes the changes of forest land structure and spatial pattern by using spatial logistic regression model . According to the analysis and discussion on the change of forest land , the higher the probability of forest land change is the main reason for the change of forest land . ( 3 ) The evolution trend of forest land under different land use situations is discussed . According to the present situation and existing problems of forest development in southern Jiangxi , the paper sets forth four types of land use scenarios , such as current mode , planning mode , protection mode and broadleaved forest transformation model , and analyzes the influence of environmental strategy on land use change . ( 5 ) Strategies for improving ecosystem service function . The comprehensive analysis framework of land use and ecosystem services based on time domain analysis and geospatial analysis , which covers social , economic and environmental systems , land use systems and ecosystems , enhances understanding of the relationship between land use and ecosystem services .

【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S718.56

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