生態服務價值圖譜特征

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生態服務價值圖譜特征

 

全球氣候變化已成為當今世界研究的熱點問題,近年來極端天氣的連續出現,對人類生存和發展提出了嚴峻挑戰。合理有效地利用自然資源,減少碳排放,構建低碳社會,是緩解氣候變暖問題的有效途徑。定量評估生態系統提供生命支持產品和服務的生態系統服務價值,可以為合理利用自然資源提供重要的參考依據[1-2]。國內外眾多學者從多個方面對生態系統服務價值進行研究,但對區域生態服務價值結構則鮮有研究[2-8]。在本研究中,將特定區域內、一定地域分異規律下的各種生態環境類型面積所貢獻的生態服務價值占區域生態服務總價值的比重定義為區域生態服務價值結構。區域生態服務價值結構不僅能反映區域生態系統向社會提供的服務價值,而且能反映區域生態系統提供服務的構成類型,相比于生態服務價值,在反映區域生態環境能否高效提供生態服務價值的基礎上,進一步直觀地反映了區域不同生態環境類型提供生態服務價值構成的合理程度,并為制訂碳減排措施提供決策參考依據。因此,研究區域生態服務價值結構對緩解全球氣候變化問題,促進區域可持續發展,構建低碳社會具有重要意義。   1數據與方法   1.1研究區概況   江西省地處長江中下游南岸,北緯24°7′~29°9′,東經114°02′~117°97′,全省面積16.69萬km2。境內除北部較為平坦外,其余三面環山,中部丘陵起伏,成為一個整體向鄱陽湖傾斜而往北開口的巨大盆地。全省轄99個縣(市、區)。境內的鄱陽湖為全國最大的淡水湖,是長江的重要調蓄湖泊和具有世界影響的濕地,2009年12月12日,國務院正式批準《鄱陽湖生態經濟區規劃》。   1.2數據來源與預處理   本研究提取研究區土地利用數據采用的是2008-11-19的環境與災害監測預報小衛星星座系統(HJ衛星)B星的寬覆蓋多光譜(CCD)影像數據?;A地理信息數據包括DEM數據與江西省行政界線矢量數據。對HJ-CCD遙感影像數據的解譯,首先計算得到NDVI,然后通過設置NDVI不同的閾值區間,將江西省分為非植被覆蓋區、混合區、植被覆蓋區3個區域。對這3個區域的遙感影像分別采用非監督分類,并借助DEM數據與其他更高分辨率的遙感數據進一步細分為農用地、林地、草地、水域、城鄉工礦居民用地、未利用土地、濕地等。然后將其與江西省縣級行政界線圖進行疊置分析,提取各縣不同的土地利用類型面積。   1.3生態服務價值估算   針對江西省各縣市各種土地利用類型生態服務價值的評估,本研究以Costanza方法為基礎,通過問卷調查得出生態系統服務評估單價體系[9]。土地利用類型分類結果中包括城鄉工礦居民用地和未利用土地,而文獻[9]的生態系統服務評估單價體系中只包含有荒漠,鑒于江西省的未利用地主要為裸地,而裸地、城鄉工礦居民用地的生態服務價值與荒漠較為相近,故以該生態系統服務評估單價體系中荒漠的生態服務價值當量作為未利用地與城鄉工礦居民用地的估算標準。以提取的江西省各縣各土地利用類型面積,結合文獻[9]的生態系統服務評估單價體系,求得江西省各縣不同土地利用類型的生態服務價值。   1.4生態服務價值圖譜結構   考慮到Weaver組合指數是將實際分布與相應的假設分布相比較,以求得一個最接近的近似分布[10-11],對解決含有幾個要素的分布問題具有優勢,本文采用威弗組合指數估算江西省生態服務價值結構,其求算過程如下。   1)生態服務價值組合結構類型的求取過程是按實際生態服務價值類型的組合比例與某種相應假設的判定比例比較后得到的,因此,必須計算實際的6種生態服務價值類型的組合比例,并對所求得的一組數值按照由大到小的順序構成相應的指數序列。這里以縣為基本單元,計算縣域內6種不同土地利用類型的生態服務價值占縣域總生態服務價值的比例Tij,并按從大到小順序排列:Ti1,Ti2,…,Ti6。   2)建立組合結構類型假設比例分布矩陣。為確定某縣域生態服務價值組合結構的實際類型,還需要按生態服務價值類型組合的假設百分比分布來構建相關矩陣,從而對生態服務價值組合結構類型的求取提供參考。本研究有6種生態服務價值類型,故理論上最多可以建立6種組合的生態服務價值類型,各假設的組合類型如表1所示.   3)計算縣域各組合結構分類下的Weaver組合指數,本文采用最小距離法計算實際結構類型與假設結構類型的差異。最小距離越小,反映實際結構類型與假設結構類型越相近[7]:式中,Ni為縣域內第i類組合結構類型的Weav-er組合指數;Tij、T′ij分別為縣域內第i類組合結構類型各類別的實際比例與假設比例。   4)比較求取最合理組合結構類型。比較縣域內6類結構類型的Weaver組合指數,找出最小值。因為Weaver組合指數越趨近于0,說明假設的結構類型與實際的結構類型差異越小,也越接近,故Weaver組合指數最小的即為最合理的結構類型。依此求得江西省縣域生態服務價值結構分類結果。5)生態服務價值圖譜結構的確定。分類結果采用以下兩層命名方式:①第一層根據生態服務價值的組合類型劃分,江西省共包含有19種生態服務價值組合類型;②第二層基于結構類型,江西省共有4類結構類型。表2為江西省生態服務價值結構圖譜系統。在GIS技術的支持下,依據江西省生態服務價值結構類型結果,結合江西省縣級行政界線圖,可得江西省生態服務價值圖譜結構類型分布圖與組合類型分布圖(插頁Ⅳ彩圖1、彩圖2)。   2結果與討論   2.1江西省生態服務價值圖譜組合類型分析   由表2與插頁Ⅳ彩圖1可以分析出,江西省生態服務價值圖譜的組合類型以林地、水體、農用地3類為主。其中以林地為主的生態服務價值組合類型所占比例最大,水體次之,農用地最少。林地為主的生態服務價值類型在江西省大部分地區均有分布,水體為主的生態服務價值類型主要分布在鄱陽湖環湖區,而農用地為主要的生態服務價值類型,主要分布在鄱陽湖環湖區流域周邊的贛江中下游區、撫河區、信江區以及修水區。除了3種主導的類型外,濕地、草地為主的生態服務類型在江西省的分布也比較多,濕地主要分布在鄱陽湖環湖區,草地為主的生態服務價值類型主要分布在贛江下游區,城鄉工礦居民用地為主導的結構類型比較少,主要分布在南昌市區??偟膩碚f,江西省生態服務價值組合類型多樣化,且北多南少。#p#分頁標題#e#   2.2江西省生態服務價值圖譜結構類型分析   由表2與插頁Ⅳ彩圖2可以分析出江西省生態服務價值圖譜結構類型中,單一結構類型所占比例最大,主要以林地為主,此外,還有一小部分的水體。雙重結構類型所占比例次之,主要以林地-農用地、林地-水體為主,此外,還包括有其他6種類型。三重結構類型有8種類型。四重結構類型所占比例最少,僅有水體-濕地-林地-農用地這1種類型。江西省的生態服務價值各結構類型所占比例依結構類型級別的增加而逐漸減少。其中,單一結構類型主要分布在江西省的南部、西北部以及東北部。除單一結構類型外,其余幾種組合類型主要分布在江西省中部與北部的環鄱陽湖流域,坡度大多在5°以下,是人類活動比較集中且頻繁的地區,土地開發強度比較大,各種土地利用類型所占比例較單一結構類型區域要均衡,故生態服務價值的貢獻各種類型比較均衡。   2.3基于生態服務價值結構圖譜構建江西省低碳社會的建議   當前,全球性生態環境問題的熱點是全球變暖,全球變暖的根源在于二氧化碳等溫室氣體的過量排放,減少碳排放,已成為全球的共識。減少碳排放主要有以下兩條途徑:①直接減排;②間接減排,即通過發揮森林生態系統的固碳作用來抵消二氧化碳等溫室氣體排放。   依據生態服務價值結構,江西省可以分為環鄱陽湖平原區以及環湖區以外的山地丘陵區兩大區域。山地丘陵區主要有林地為主的單一生態服務結構類型,對于這些區域,應加大生態環境的維護,退耕還林,進行天然林資源保護。對于經濟的發展,一方面通過實施森林碳匯項目;另一方面,發展林業經濟。此外,還可以引進一些對環境質量要求較高的企業,促進當地經濟的發展。   環鄱陽湖平原區是江西省生態服務價值結構最多樣化的地區,對于這些區域,發展低碳經濟和生態經濟是配合江西省實現綠色崛起的必由之路。一方面需要淘汰高污染、高消耗的項目,推進資源消耗少、污染排放小、科技含量高的項目;另一方面,通過調整土地利用類型調整區域生態價值服務結構類型,使之朝有利于碳減排、碳固定的方向轉變。

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