山西中部城市群生态系统服务权衡协同与供需关系研究

作     者：周正伟 

作者单位：山西财经大学 

学位级别：硕士

导师姓名：原野

授予年度：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 083306[工学-城乡规划管理] 0833[工学-城乡规划学] 0713[理学-生态学] 

主      题：InVEST模型 生态系统服务供需 生态系统服务权衡协同 山西中部城市群 

摘      要：生态系统服务是人类直接或间接从生态系统中获得的所有惠益,是人类生存与发展的基础。作为联系人与自然的桥梁,探讨其供需关系和权衡协同关系,可为生态系统管理提供决策依据,实现资源的合理配置与利用,改善生态环境和提高人类福祉。山西中部城市群地处山西省中心地带,位于环京津冀生态安全屏障区、黄河流域生态保护屏障区、太行山吕梁山生态脆弱区和汾河滹沱河重要水源地保护区交汇处,生态战略地位十分重要。近年来,在系列生态保护修复等工程的实施下,区域内植被得以一定程度的恢复,水土流失等问题得到一定遏制,生态环境总体得到有效改善。但是,区域脆弱叠加城市群发展对生态环境的胁迫也仍未摆脱能源消耗过高、资源依赖性较强、经济增长活力不足、环境污染严重的问题,该区生态系统服务仍承受较大压力。鉴于此,本文以山西中部城市群为例,基于In VEST产水、固碳和土壤保持三项生态系统服务模块分析2000-2020年山西中部城市群三项生态系统服务供给量及其时空格局演变特征并基于社会经济数据计算需求量,揭示山西中部城市群生态系统服务的供需数量关系、权衡协同关系和空间盈余变化特征。主要研究结果如下: （1）山西中部城市群2000-2020年土地利用覆被类型主要以草地、林地和耕地为主,期间耕地和草地面积呈下降趋势,林地、水域和建设用地呈上升趋势。草地和耕地的转入转出较为剧烈,建设用地的扩张占用了大量的耕地。 （2）2000-2020年产水、固碳和土壤保持服务均呈上升趋势。其中产水年平均产水量48.97mm,年均增速3.35 mm/yr,空间分布上呈由东南向西北和东北递减的趋势。固碳服务年平均为8816.32 t/（km2/yr）,年均增速16.18 t/（km2/yr）,空间分布上呈两边高中间低的分布格局。土壤保持服务年平均7144.82 t/（km2/yr）,年均增速194.55 t/（km2/yr）,低值区主要分布在忻定原盆地和太原盆地,高值区主要分布在忻州市西部和东部的五台山地区、吕梁市东部、太原市西部和晋中市东南部。 （3）2000-2020年山西中部城市群产水、固碳和土壤保持三种生态系统服务两两之间均呈相互增益的协同关系,从时间变化来看,固碳和土壤保持的相关性系数波动较为稳定,呈不断增强的趋势。产水和固碳、产水与土壤保持的协同关系表现出减弱的趋势,但后者相较前者相关性系数波动较大。 （4）山西中部城市群产水冷热点分布格局呈现明显的东南高西北低的格局;固碳冷热点分布格局变化较小,低值聚集区主要分布在中部和西部,高值聚集区主要分布在中西部和东南部地区;土壤保持冷点区主要分布在山西中部城市群的中部,热点区主要分布在东南部和西北部地区,变化浮动均较小。 （5）2000-2020年山西中部城市群水需求量、碳需求量和土壤保持需求量均呈不断增长趋势且空间分布变化不大。水和碳高需求区主要分布在各市城区,且沿交通干线和地形扩张,低需求区主要分布在忻州市西部、吕梁市东部和晋中市东部;土壤保持高需求区主要分布在忻州市中西部和东部、吕梁市东部和晋中东南部,低需求区主要分布在忻定原盆地和太原盆地。 （6）2000、2010、2020年山西中部城市群产水服务供需比分别为68.90%、104.02%、226.93%,相应的供需差为-7.33亿m3、1.09亿m3、36.89亿m3,产水服务由原来的供不应求变得逐渐好转,但主要城市缺水加剧及空间上供需匹配不平衡的特征仍然没有改变。固碳服务供需比分别为972.73%、391.07%、276.57%,相应的供需差为5.76亿t、4.89亿t、4.22亿t,碳供给能够满足省内需求,但也要看到,碳需求量近年来增长速度远大于供给,供需差呈不断减小的趋势。土壤保持服务供需比分别为1126.87%、1074.81%、1186.88%,相应的供需差为3.72亿t、4.40亿t、6.38亿t,土壤保持服务能够满足需求,且供需盈余较多。