题名黄土高原生态系统服务与景观健康研究
作者罗颖
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师吕一河
关键词生态系统服务,景观健康,土地利用规划,土地管理 , 黄土高原 Ecosystem Services, Landscape Health, Land-use Planning, Land Management, Loess Plateau
学位名称理学博士
其他题名Research on Ecosystem Services and Landscape Health in the Loess Plateau (China)
学位专业生态学
英文摘要

      在全球范围内,土地利用正以空前的速度、数量和空间范围在不断地变化。在 人类活动的影响下,大量的自然用地(林地、草地和湿地)逐渐转化为建设用地和耕地。全球可持续发展目标提出到 2030年实现全球土地退化零增长的目标。也就是需要通 过合理配置土地资源来达到资源成本最小化、经济利益最大化的同时,减少对自然生态系统结构和功能的破坏。
      习近平总书记 于 2019年 9月 提出把“黄河流域生态保护和高质量发展”作为重大国家战略。黄土高原位于黄河中游,是承担生态恢复和经济发展双重压力的生态脆弱区,其土地利用变化及带来的生态和经济效应不容忽视。 本研究以 20世纪 90年代以来黄土高原土地利用变化为背景,探索了地形、农业发展和社会经济因素对土地利用格局和转移路径在不同尺度上的差异化影响;同时,采用
InVEST模型定量 评估 了 1990-2015年黄土高原不同时空尺 度的四个重要生态系统服务(水量供给、土壤保持、生境质量调节和水质改善)及其权衡 /协同关系的演变趋势 在生态系统提供生态功能和经济效益的基础上,提出了景观健康综合评估体系 ,设置土地利用情景 并对具有不同发展方向和发展定位的乡镇类型进行差异化评估 和对比。 主要结论如下:
    (1)自 20世纪 90年代以来,黄土高原土地利用数量发生了一定的改变,主要来源于退耕还林还草等生态恢复措施和社会经济发展带来的农业集约化、土地 生态恢复和 城镇化,而对于受到地形和发展程度影响不同的乡镇,其各土地利用转变类型、方向和强度则不尽相同, 在 发展过程中受到的影响因素及其强度也有所不同,且与黄土高原 区域 土地利用格局和变化的驱动力存在一定的时空 差异 。时间尺度依赖性上 在 区域 尺度 土地利用格局 驱动力分析的结果 中仅发现 1990年和 2000年的土地利用格局受到地形因子的影响, 而对于乡镇尺度的土地利用格局 驱动力 在 不同时期 表现出 明显的差异化影响 ;在土地利用转移驱动力分析中发现 地形是 2010年以前 区域 尺度 城 镇 化和农业集约化的主要 控制性 因子, 在后期 2010-2015年)没有明显影响 。 空间 尺度依赖性上, 在 1990-2000年间,区域尺度上可以看到地形 对城镇化的负向影响,而在乡镇尺度上却发现农业和经济发展因子对城镇化产生了显著影响在 2000-2010年和 2010-2015年间,在区域尺度上没有 检测 到任何驱动因素对城镇化的显 著 影响 但是在乡镇尺度中则有一些驱动因 子 具有显著影响 。 因此,土地利用变化驱动力的时空尺度依赖性是景观规划与管理的重要参考依据。
    (2)土地利用的变化带来的生态系统服务及其关系的改变同样具有一定的时空尺度依赖性。空间尺度依赖性主要表现在 区域尺度上水量供给与土壤保持服务呈显著协同关系, 而在乡镇尺度上, 这一关系主要表现在非靠近中心城镇的乡镇 中;区域尺度上水量供给与生境质量调节 具有 显著协同关系, 在乡镇尺度上则仅在远郊宜林区和西北风沙区 有所 表现 区 域尺度上 土壤 保持与水质改善的显著权衡关系,在乡镇尺度上则仅在城郊生态 区 有所 体 现 。对于时间尺度 的依赖性,主要表现在 各时间点上生态系统服务权衡 /协同关系的改变,包括协同关系的减弱(西北风沙区的水量供给与土壤保持服务,远郊宜林区的土壤保持与生境质量调节服务)或消失(西北风沙区的水量供给与水质改善服务),协同关系的出现(城郊农业区的生境质量调节与水质改善服务)与增强(城郊生态区的土壤保持与生境质量调节服务),以 及权衡关系的减弱(远郊宜林区的水量供给与水质改善服务)。 此外, 提出了针对不同目的采用不同的研究思路,差异化地进行生态系统服务需求规划的策略。 对于特定乡镇来说,其未来土地利用的 配置 方向应以自身历史的生态系统服务时间变化关系为主要依据 体现地域化特征,提升规划与管理的科学性、合理性和可行性。
     (3)土地利用变化、生态系统服务以及景观健康的评估、模拟和分析 表明,在考虑生态系统服务关系(多协同少权衡)进行土地利用规划时, 0.57-0.65是黄土高原区域尺度上较为适宜的林草地比例,不同乡镇类型 在实现生态系统服务协调和优化的林草比有所不同 。 景观健康 综合评估 结果 中 发现 远郊宜林区 始终保持较高的景观健康水平,而靠近中心城镇的乡镇随着经济发展 程度 的提高,景观健康水平也可以与远郊宜草区的健康水平相近。 景观健康虽是生态系统稳定性和提供生态和经济服务能力的重要指标,但对于生态系统服务 及其 地域差异化特征的考量仍是景观规划与管理的重点。
    本研究在土地利用变化驱动力和景观健康评估的方法上具有一定创新,在生态脆弱区生态系统服务及其关系的时空尺度依赖性研究上进行了一些新的探索,揭示了黄土高原土地利用变化及其驱动因素、生态系统服务及其关系和景观健康的时空尺度依赖性,乡镇间差异化的变化方向、强度和敏感性。研究成果可为生态脆弱区对不同尺度的土地资源合理配置和优化利用及协调人与自然耦合关系
提供科学依据。

页码150
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43613]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
罗颖. 黄土高原生态系统服务与景观健康研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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