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基于土地利用变化的兰西城市群生态系统服务价值情景模拟研究

基于土地利用变化的兰西城市群生态系统服务价值情景模拟研究

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作者：张妍娥西北师范大学

学位级别：硕士

以兰州、西宁为中心的兰西城市群是国务院规划的黄河流域城市群之一,是支撑国土与生态安全、维护西北地区繁荣稳定的重要城市群。2018年2月,国务院批复《兰州—西宁城市群发展规划》,正式将兰西城市群建设上升为国家战略。2022年2月,甘... 详细信息

以兰州、西宁为中心的兰西城市群是国务院规划的黄河流域城市群之一,是支撑国土与生态安全、维护西北地区繁荣稳定的重要城市群。2018年2月,国务院批复《兰州—西宁城市群发展规划》,正式将兰西城市群建设上升为国家战略。2022年2月,甘肃、青海两省联合印发《兰州—西宁城市群发展“十四五”实施方案》,提出了到2025年,兰西城市群协同发展格局要初步形成、人居环境和生态环境质量明显提高、经济发展活力和人口集聚能力显著增强等目标。因此要培育发展兰西城市群,必须统筹国土开发和生态保护。本文研究选择了兰西城市群1990、2000、2010和2020年四期的土地利用数据,采用土地利用转移矩阵研究其30年来的土地利用变化情况;采用Logistic回归法分析了影响其土地利用变化的驱动因素;借鉴前人对城市群的研究成果并结合兰西城市群的当前现状与发展政策,设定了“自然发展”与“生态保护”两种发展情景,用CA-Markov模型对2030年两种情景下的土地利用格局进行了预测模拟和分析;利用价值当量法计算出历年兰西城市群的生态系统服务价值变化情况,并且估算出了2030年两种发展情景下的生态服务价值,探索有利于兰西城市群未来发展的最优土地利用发展情景,为其社会经济和生态健康安全发展提供了一定的参考。结果表明:(1)兰西城市群土地利用变化情况。1990～2020年兰西城市群各类土地面积大小为:草地>耕地>林地>未利用土地>水域>建设用地。过去30年来兰西城市群的耕地和未利用地面积持续减少;林地、草地、水域和建设用地的面积有所增加,其中建设用地作为主要的转入型用地,面积增幅最高可达52.00%,其占用耕地、草地并且大力开发未利用地的现象严重。林地和草地存在大面积的相互转化情况,耕地由于“退耕还林还草”的政策影响,向林草地等生态用地转化速度加快,未利用地作为主要转出型地类,是草地与水域面积增加的主要原因。(2)兰西城市群土地利用变化驱动力。本文选择了高程、坡度、人口密度、距河流、铁路和公路的距离这六个驱动因子,采用Logistic回归方法分析了不同土地类型的分布和驱动因子之间的作用关系,结果表明:自然因素是土地利用空间格局形成的本底,因此高程和坡度因子在各地类分布中均发挥了显著影响;社会的经济发展与人口增长所产生的积极作用密不可分,人口增长能推动人类通过社会活动对土地利用类型进行改变。本研究中未利用地、水域和草地的空间分布与人口密度呈反比,建设用地分布与人口密度成正比。距河流、铁路和公路的距离等因素对建设用地和未利用地的扩张和转化起到了很强的引导作用。(3)兰西城市群未来发展情景模拟。本文先构建了CA-Markov模型,结合驱动因素与转换规则,模拟2020年兰西城市群的土地利用分布格局,将模拟结果与实际数据对比进行精度检验,显示Kappa系数达到0.950,模拟效果好。利用该法预测2030年“自然发展”和“生态保护”情景下的土地利用格局,结果显示2030年自然发展情景下,兰西城市群的耕地面积下降了6.1%,林地面积减少8.7%,而建设用地剧烈扩张,增幅达到了85.6%,主要集中在兰州和西宁这两个核心城市发展扩张,另外建设用地在白银市和临夏市的增长势头也很猛烈。而2030年生态保护情景下的耕地面积几乎没有下降,建设用地只增加了3.4%,可见耕地锐减和建设用地快速增长的矛盾得到了较大的的缓解,同时未利用地减少程度变小,兰西城市群城市化无序扩张脚步得到了抑制。(4)兰西城市群生态系统服务价值变化。1990～2020年间,兰西城市群生态系统服务价值总量表现为先大幅上升再轻微减少。2020年生态系统服务价值下降的原因是该时期兰西城市群因城市化进程的加快导致生态用地减少,从而使生态服务价值出现一定程度的下降。2030年自然发展情景下的生态系统服务价值为1654.88亿元,较2020年出现大幅度的下降。因为该模式下兰西城市群的建设用地与生态用地的矛盾加剧,耕地被侵占速度加剧、未利用地向建设用地转化加快、生态服务价值降低,总体不利于国家和地区的粮食安全和生态建设。而2030年生态保护情景下兰西城市群生态服务价值达到历年最高的1678.11亿元。因为该情景设定保护耕地与水域,减少生态用地向建设用地扩展,加大了生态控制区的保护,能够在尊重城市自然生态系统和合理环境承载力的前提下防止城市无序蔓延,从而提高生态服务价值,生态发展潜力更大。研究探讨可得知生态保护情景更适宜作为未来兰西城市群土地优化配置的引导方向。

关键词：土地利用 CA-Markov 土地模拟预测生态系统服务价值情景模拟兰西城市群

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