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黄河三角洲生态系统服务时空动态及驱动机制研究

黄河三角洲生态系统服务时空动态及驱动机制研究

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作者：张廷靖山东大学

学位级别：硕士

生态系统服务是指人类从生态系统中获得的所有惠益,与人类福祉的提高以及实现区域可持续发展息息相关。然而,全球气候变化和大规模的人类开发活动对生态系统造成了剧烈影响,生态系统逐渐退化,进一步导致了生态系统服务供给能力的下降,... 详细信息

生态系统服务是指人类从生态系统中获得的所有惠益,与人类福祉的提高以及实现区域可持续发展息息相关。然而,全球气候变化和大规模的人类开发活动对生态系统造成了剧烈影响,生态系统逐渐退化,进一步导致了生态系统服务供给能力的下降,最终威胁人类福祉和可持续发展。深入理解生态系统服务之间的关系,尽可能促进生态系统服务间的协同,是实现生态系统服务持续供给,促进经济、社会、生态和谐发展的关键途径。以黄河三角洲地区为例,本研究分析了生态系统服务的时空格局、相互作用关系以及其时空动态的关键社会-经济-生态驱动力。首先,使用监督分类和人工目视解译结合的方法对1986、1992、1998、2004、2010和2015年共6期的Landsat遥感影像进行解译,并分析了 1986-2015年土地利用/覆被格局的时空动态特征;然后,采用统计方法和模型模拟法评估了 10种生态系统服务并进行空间制图,包括粮食生产、水产养殖生产、原盐生产、水供给、碳储存、水质净化、洪水调节、土壤保持、生境质量和文化服务;在此基础上,采用热点分析、时空相关性分析和生态系统服务簇分析方法从三个角度探讨了生态系统服务之间的关系。其中,热点分析用于识别生态系统服务供给的高/低值区域,Spearman相关分析用来检测生态系统服务两两之间的时空相关性,K-means聚类方法用于识别生态系统服务簇;最后,采用随机森林方法探究1986-2015年生态系统服务冷热点和生态系统服务簇变化的社会-经济-生态驱动力。研究结果可分为以下四个方面:(1)1986-2015年间,黄河三角洲地区土地利用/覆被的空间格局发生了剧烈的变化,主要表现为建设用地和人工湿地的扩张以及自然湿地的减少。其中,建设用地的扩张主要集中在东营区,人工湿地的扩张主要集中在河口区北部与垦利县东部,而自然湿地的衰退主要集中在河口区中部、垦利县和东营区东部。研究区景观复杂度、破碎度持续增加,景观连接度逐渐降低。(2)1986-2015年间,黄河三角洲地区10种生态系统服务的动态主要表现为供给服务的增加以及调节、支持和文化服务的减少。其中,粮食生产、水产养殖生产与原盐生产等供给服务的增加主要是由对应土地利用/覆被类型面积和单位面积产量增加所导致;碳储存、水质净化、洪水调节、生境质量和文化服务的减少主要由灌草丛湿地的衰退所导致;受气候因素的影响,水供给和土壤保持服务的供给存在较大的不确定性,但建设用地的扩张显著削弱了研究区土壤保持的能力。(3)1986-2015年间,自然生态系统所提供的生态系统服务热点区减少,人工生态系统所提供的生态系统服务热点区增加。相比之下,由于建设用地的扩张,生态系统服务的冷点区持续增加;生态系统服务两两之间的时空相关性表现出相似的模式:调节、支持和文化服务之间存在协同关系,而不同的供给服务之间或供给服务与其他类型的生态系统服务之间存在普遍的权衡关系;生态系统服务簇的类型增加,自然生态系统提供的簇逐渐被人工生态系统提供的簇所取代。(4)人工湿地、灌草丛和建设用地比例的变化以及单位面积耕地产量的变化是影响生态系统服务冷热点和生态系统服务簇时空变化最重要的驱动因素。其中,单位面积耕地产量的变化是冷热点变化的最重要驱动因素,而人工湿地比例的变化是簇变化的最重要驱动因素。总之,本研究从三个方面共现特征探讨了生态系统服务的相互作用关系及其时空动态的关键社会-经济-生态驱动力,以期进一步深化对生态系统服务的形成机制与相互作用机理的理解,为区域景观规划和生态系统管理提供科学依据和技术支撑,提高人类福祉并实现可持续发展的最终目标。

关键词：黄河三角洲土地利用/覆被变化时空相关性生态系统服务簇社会-经济-生态驱动力

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