基于LUCC的甘肃省农牧交错带生态系统服务价值评估及时空演变特征研究

doi:10.11686/cyxb2022232

摘要/Abstract

摘要：

为理清土地利用变化对生态系统服务价值的影响效应，基于甘肃省农牧交错带2000、2010、2020年3个时期的土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，运用改进的当量因子定量评估甘肃省农牧交错带生态系统服务价值，结合空间自相关分析法探究各乡镇级单位生态系统服务价值变化的时空格局演变特征。结果显示：1）2000-2020年甘肃省农牧交错带土地利用类型主要以草地、耕地、林地为主，其中，草地、林地和建设用地面积增加，而耕地和湿地面积减少。2）2000-2020年甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值增加了11.2358×10⁸元，调节服务在各时期占主导地位，水文调节和气候调节生态系统服务价值较大，草地和林地在维持水文调节和气候调节服务价值方面作用重大，是维持甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值的关键土地利用类型。3）地均生态系统服务价值（ESV）呈较强的空间正相关性，在空间上整体表现为显著的集聚分布格局，高值集聚区和低值集聚区的空间演变保持平稳。研究结果可为甘肃省农牧交错带制定科学合理的生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。

关键词: 土地利用/覆盖变化, 生态系统服务价值, 时空演变特征, 甘肃省农牧交错带

Abstract:

This study aimed to clarify the impact of land-use changes on ecosystem service values， based on land use/cover change （LUCC） for the agro-pastoral ecotone of Gansu Province in 2000， 2010， and 2020. We used an equivalence factor to quantitatively assess the ecosystem service value of the agro-pastoral ecotone of Gansu Province， then used a spatial autocorrelation analysis method to study the temporal-spatial changes in ecological service values in each township unit. It was found that： 1） From 2000 to 2020， the main land-use types in the agro-pastoral ecotone of Gansu Province were grassland， cultivated land， and woodland. During the period from 2000 to 2020， the areas of grassland， woodland， and construction land increased， while the areas of cultivated land and wetlands decreased. 2） From 2000 to 2020， the total value of ecosystem services in the agro-pastoral ecotone of Gansu Province increased by 11.2358×10⁸ yuan， and regulatory services dominated in all periods. Regulation of water flows and climate had large ecological service values. Grassland and woodland played significant roles in maintaining the value of hydrological and climatic regulation services， and were the key land-use types to maintain the total ecosystem service value （ESV） in the agro-pastoral ecotone of Gansu Province. 3） The ESV showed a strong positive spatial correlation， with an overall significant spatial pattern of agglomeration， and the spatial evolution of high- and low-value agglomerations remained stable. These results provide a scientific basis for formulating appropriate ecological protection policies， and for establishing a long-term strategy for ecological protection and restoration in the agro-pastoral ecotone of Gansu Province.

Key words: land use/cover change, ecosystem service value, temporal-spatial evolution characteristics, agro-pastoral ecotone of Gansu Province

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图/表 11

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生态系统分类 Ecosystem classification	供给服务 Provisioning services			调节服务 Regulating services				支持服务 Habitat services			文化服务Cultural services
生态系统分类 Ecosystem classification	食物生产 Food production	原料生产 Raw material production	水资源供给 Water supply	气体调节 Gas regulation	气候调节 Climate regulation	净化环境 Purifying the environment	水文调节 Hydrologic regulation	土壤保持 Soil conservation	维持养分循环Maintenance of soil fertility	维持生物多样性Biodiversity maintenance	美学景观 Aesthetic landscape
耕地Cultivated land	0.85	0.40	0.02	0.67	0.36	0.10	0.27	1.03	0.12	0.13	0.06
林地Woodland	0.29	0.66	0.34	2.17	6.50	1.93	4.74	2.65	0.20	2.41	1.06
草地Grassland	0.10	0.14	0.08	0.51	1.34	0.44	0.98	0.62	0.05	0.56	0.25
水域Waters	0.50	0.23	8.29	0.77	2.29	5.55	102.24	0.93	0.07	2.55	1.89
未利用地Unused land	0.00	0.00	0.00	0.02	0.00	0.10	0.03	0.02	0.00	0.02	0.01
湿地Wetlands	0.51	0.50	2.59	1.90	3.60	3.60	24.23	2.31	0.18	7.87	4.73

生态系统分类 Ecosystem classification	供给服务 Provisioning services			调节服务 Regulating services				支持服务 Habitat services			文化服务Cultural services
生态系统分类 Ecosystem classification	食物生产 Food production	原料生产 Raw material production	水资源供给 Water supply	气体调节 Gas regulation	气候调节 Climate regulation	净化环境 Purifying the environment	水文调节 Hydrologic regulation	土壤保持 Soil conservation	维持养分循环Maintenance of soil fertility	维持生物多样性Biodiversity maintenance	美学景观 Aesthetic landscape
耕地Cultivated land	0.85	0.40	0.02	0.67	0.36	0.10	0.27	1.03	0.12	0.13	0.06
林地Woodland	0.29	0.66	0.34	2.17	6.50	1.93	4.74	2.65	0.20	2.41	1.06
草地Grassland	0.10	0.14	0.08	0.51	1.34	0.44	0.98	0.62	0.05	0.56	0.25
水域Waters	0.50	0.23	8.29	0.77	2.29	5.55	102.24	0.93	0.07	2.55	1.89
未利用地Unused land	0.00	0.00	0.00	0.02	0.00	0.10	0.03	0.02	0.00	0.02	0.01
湿地Wetlands	0.51	0.50	2.59	1.90	3.60	3.60	24.23	2.31	0.18	7.87	4.73

一级类型 Primary classi?cation	二级类型 Secondary classi?cation	生态系统服务价值系数Ecosystem service value coefficient （yuan·km^-2·a^-1）
一级类型 Primary classi?cation	二级类型 Secondary classi?cation	耕地 Cultivated land	草地 Grassland	林地 Woodland	湿地 Wetlands	水域 Waters	未利用地 Unused land
供给服务 Provisioning services	食物生产Food production	726.41	85.46	247.83	435.85	427.30	0.00
	原材料生产Raw material production	341.84	119.64	564.04	427.30	196.56	0.00
	水资源供给Water supply	17.09	68.37	290.56	2213.41	7084.63	0.00
调节服务 Regulating services	气体调节Gas regulation	572.58	435.85	1854.48	1623.74	658.04	17.09
	气候调节Climate regulation	307.66	1145.16	5554.90	3076.56	1957.03	0.00
	净化环境Purifying the environment	85.46	376.02	1649.38	3076.56	4743.03	85.46
	水文调节Hydrologic regulation	230.74	837.51	4050.80	20706.96	87374.30	25.64
支持服务Habitat services	土壤保持Soil conservation	880.24	529.85	2264.69	1974.13	794.78	17.09
	维持养分循环Maintenance of soil fertility	102.55	42.73	170.92	153.83	59.82	0.00
	维持生物多样性Biodiversity maintenance	111.10	478.58	2059.59	6725.70	2179.23	17.09
文化服务Cultural services	美学景观Aesthetic landscape	51.28	213.65	905.88	4042.26	1615.19	8.55

一级类型 Primary classi?cation	二级类型 Secondary classi?cation	生态系统服务价值系数Ecosystem service value coefficient （yuan·km^-2·a^-1）
一级类型 Primary classi?cation	二级类型 Secondary classi?cation	耕地 Cultivated land	草地 Grassland	林地 Woodland	湿地 Wetlands	水域 Waters	未利用地 Unused land
供给服务 Provisioning services	食物生产Food production	726.41	85.46	247.83	435.85	427.30	0.00
	原材料生产Raw material production	341.84	119.64	564.04	427.30	196.56	0.00
	水资源供给Water supply	17.09	68.37	290.56	2213.41	7084.63	0.00
调节服务 Regulating services	气体调节Gas regulation	572.58	435.85	1854.48	1623.74	658.04	17.09
	气候调节Climate regulation	307.66	1145.16	5554.90	3076.56	1957.03	0.00
	净化环境Purifying the environment	85.46	376.02	1649.38	3076.56	4743.03	85.46
	水文调节Hydrologic regulation	230.74	837.51	4050.80	20706.96	87374.30	25.64
支持服务Habitat services	土壤保持Soil conservation	880.24	529.85	2264.69	1974.13	794.78	17.09
	维持养分循环Maintenance of soil fertility	102.55	42.73	170.92	153.83	59.82	0.00
	维持生物多样性Biodiversity maintenance	111.10	478.58	2059.59	6725.70	2179.23	17.09
文化服务Cultural services	美学景观Aesthetic landscape	51.28	213.65	905.88	4042.26	1615.19	8.55

年份 Year	指标 Indicators	土地利用类型Land use type
年份 Year	指标 Indicators	耕地 Cultivated land	草地 Grassland	林地 Woodland	湿地 Wetlands	水域 Waters	建设用地 Construction land	未利用地 Unused land
2000	面积Area （km²）	24935.53	54834.25	15633.16	668.80	379.34	1227.24	1583.21
2000	比例Proportion （%）	25.22	55.45	15.81	0.68	0.38	1.24	1.60
2010	面积Area （km²）	23969.76	54763.49	16221.74	719.17	394.71	1506.17	1695.03
2010	比例Proportion （%）	24.15	55.17	16.34	0.72	0.40	1.52	1.71
2020	面积Area （km²）	23396.53	54944.46	16187.57	668.40	427.59	1958.38	1638.79
2020	比例Proportion （%）	23.58	55.38	16.31	0.67	0.43	1.97	1.65
2000-2010	变化量Amount of change （km²）	-965.77	-70.76	588.58	50.37	15.37	278.93	111.82
2000-2010	动态度Dynamic degree （%）	-0.39	-0.01	0.38	0.75	0.41	2.27	0.71
2010-2020	变化量Amount of change （km²）	-573.23	180.97	-34.17	-50.77	32.88	452.21	-56.24
2010-2020	动态度Dynamic degree （%）	-0.24	0.03	-0.02	-0.71	0.83	3.00	-0.33
2000-2020	变化量Amount of change （km²）	-1539.00	110.21	554.41	-0.40	48.25	731.14	55.58
2000-2020	动态度Dynamic degree （%）	-0.62	0.02	0.35	-0.01	1.27	5.96	0.35