多情景模拟下内蒙古草地生态系统服务价值时空演变

doi:10.11686/cyxb2022358

摘要/Abstract

摘要：

探索多情景下草地利用变化引起的生态系统服务价值时空演变机制，对于提升草地生态系统服务价值和维护区域生态安全具有重要意义。本研究基于草地综合顺序分类法（CSCS）及生态系统服务价值（ESV）估算方法，测算和分析了2010-2020年内蒙古不同类型草地利用及草地生态系统服务价值变化；利用PLUS模型分别模拟延续发展、草地保护和均衡发展情景下的各类型草地利用情况，并估算其草地生态系统服务价值；通过热点分析法及空间网格工具对比分析3种情景下的草地生态系统服务价值聚集情况。研究结果表明：1）2010-2020年内蒙古草地生态系统服务价值呈增长趋势，共增加101.36亿元，主要贡献来自丘陵荒漠草原草地和丘陵草甸草地；2）相较于2020年，延续发展、草地保护和均衡发展模拟情景下的草地生态系统服务价值均有不同程度的增加，且以草地保护情景下的西部草地生态系统服务价值增加最为显著。3）3种模拟情景下草地生态系统服务价值的热点和冷点均具有分布范围广且聚集的特点，热点区域出现以小区域带动周围呈分散化聚集。研究结果可为研究区草地生态系统平衡恢复和生态安全保障提供科学依据。

关键词: 草地生态系统, 生态系统服务价值, 多情景模拟, 内蒙古

Abstract:

This research explored the ecosystem service value spatio-temporal evolution mechanisms caused by grassland use change under multiple scenarios. Such information is important for improving grassland ecosystem service value and maintaining regional ecological security. We first measured and analyzed the changes in different types of grassland use and grassland ecosystem service value in Inner Mongolia from 2010 to 2020 based on the comprehensive sequential classification of grassland （CSCS） and the estimation method of ecosystem service value （ESV）. Next， we used the PLUS model to simulate the utilization of various types of grassland under sustainable development， grassland protection and balanced development scenarios， and estimated the service value of the grassland ecosystems. Last， we compared and analyzed the aggregation of grassland ecosystem service values under the three scenarios based on hot spot analysis and spatial grid tools. We found that： 1） The service value of grassland ecosystems in Inner Mongolia shows an increasing trend， with a total increase of 10.14 billion CNY from 2010 to 2020， with the main contributions being from hilly desert grassland and hilly meadow grassland. 2） As assessed in 2020， the service value of grassland ecosystems under the three simulation scenarios of continuous development， grassland protection and balanced development has increased in varying degrees， among which the ecosystem service value of western grassland under the grassland protection scenario has increased the most. 3） The localities of high and low grassland ecosystem service value under the three simulation scenarios are characterized by wide distribution and aggregation， and the high value localities typically show a decentralized aggregation around small areas. The results provide a scientific basis for planning the restoration of grassland ecosystem balance and ecological security in the study area.

Key words: grassland ecosystem, ecosystem service value, multi scenario simulation, Inner Mongolia

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图/表 10

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数据类型 Data type	精度/格式 Precision/format	数据来源 Data sources
土地利用数据Land-use and land-cover change	30 m	中国科学院资源与环境科学数据中心Resource and Environment Science and Data Center （http：//www.resdc.cn）
GDP空间分布km网格数据 km grid data of GDP spatial distribution	1 km
人口空间分布km网格数据 km grid data of population spatial distribution	1 km
降水、气温等气象数据 Precipitation and temperature data	文本Textual data	国家气象科学数据中心National Climatic Data Center （http：//data.cma.cn/）
1∶100万行政区划数据 1∶1 million administrative division data	矢量数据Vector data	全国地理信息系统资源目录服务系统National Catalogue Service for Geographic Information （https：//www.webmap.cn/main.do？method=index）
1∶25万全国基础地理数据 1∶250000 national basic geographic data	矢量数据Vector data
DEM数据Digital elevation model	30 m	地理空间数据云Geospatial Data Cloud （http：//www.gscloud.cn）
社会经济等数据Social economic data	文本Textual data	内蒙古自治区统计局Statistics Bureau of Inner Mongolia Autonomous Region （http：//tj.nmg.gov.cn/）
全国主要粮食品种价格 Prices of major grain varieties in China	文本Textual data	国家粮食和物资储备局National Food and Strategic Reserves Administration （http：//www.lswz.gov.cn/）

数据类型 Data type	精度/格式 Precision/format	数据来源 Data sources
土地利用数据Land-use and land-cover change	30 m	中国科学院资源与环境科学数据中心Resource and Environment Science and Data Center （http：//www.resdc.cn）
GDP空间分布km网格数据 km grid data of GDP spatial distribution	1 km
人口空间分布km网格数据 km grid data of population spatial distribution	1 km
降水、气温等气象数据 Precipitation and temperature data	文本Textual data	国家气象科学数据中心National Climatic Data Center （http：//data.cma.cn/）
1∶100万行政区划数据 1∶1 million administrative division data	矢量数据Vector data	全国地理信息系统资源目录服务系统National Catalogue Service for Geographic Information （https：//www.webmap.cn/main.do？method=index）
1∶25万全国基础地理数据 1∶250000 national basic geographic data	矢量数据Vector data
DEM数据Digital elevation model	30 m	地理空间数据云Geospatial Data Cloud （http：//www.gscloud.cn）
社会经济等数据Social economic data	文本Textual data	内蒙古自治区统计局Statistics Bureau of Inner Mongolia Autonomous Region （http：//tj.nmg.gov.cn/）
全国主要粮食品种价格 Prices of major grain varieties in China	文本Textual data	国家粮食和物资储备局National Food and Strategic Reserves Administration （http：//www.lswz.gov.cn/）

项目 Item	2010		2015		2020
项目 Item	面积Area （km²）	占比Proportion （%）	面积Area （km²）	占比Proportion （%）	面积Area （km²）	占比Proportion （%）
平原荒漠草地Plain desert grassland	8736.45	1.85	8631.44	1.84	18344.72	3.49
丘陵荒漠草地Hilly desert grassland	2782.25	0.59	2801.57	0.60	4233.94	0.80
山地荒漠草地Mountain desert grassland	17.78	0.00	17.23	0.00	12.99	0.00
平原荒漠草原草地Plain desert steppe type rangeland	124566.62	26.45	124478.13	26.50	125372.44	23.83
丘陵荒漠草原草地Hilly desert steppe type rangeland	115170.74	24.45	115268.46	24.54	115604.15	21.98
山地荒漠草原草地Mountain desert steppe type rangeland	2846.12	0.60	2928.80	0.62	3348.51	0.64
平原典型草原草地Plain typical steppe grassland	65499.92	13.91	64917.12	13.82	69366.88	13.19
丘陵典型草原草地Hilly typical steppe grassland	91458.81	19.42	91263.12	19.43	96634.11	18.37
山地典型草原草地Mountain typical steppe grassland	6759.95	1.44	6757.02	1.44	10453.77	1.99
平原草甸草地Plain meadow steppe grassland	6998.23	1.49	6921.81	1.47	10663.73	2.03
丘陵草甸草地Hilly meadow steppe grassland	40928.04	8.69	40551.82	8.63	63400.72	12.05
山地草甸草地Mountain meadow steppe grassland	5263.02	1.12	5204.42	1.11	8632.32	1.64
总计Total	471027.93	-	469740.94	-	526068.28	-

项目 Item	2010		2015		2020
项目 Item	面积Area （km²）	占比Proportion （%）	面积Area （km²）	占比Proportion （%）	面积Area （km²）	占比Proportion （%）
平原荒漠草地Plain desert grassland	8736.45	1.85	8631.44	1.84	18344.72	3.49
丘陵荒漠草地Hilly desert grassland	2782.25	0.59	2801.57	0.60	4233.94	0.80
山地荒漠草地Mountain desert grassland	17.78	0.00	17.23	0.00	12.99	0.00
平原荒漠草原草地Plain desert steppe type rangeland	124566.62	26.45	124478.13	26.50	125372.44	23.83
丘陵荒漠草原草地Hilly desert steppe type rangeland	115170.74	24.45	115268.46	24.54	115604.15	21.98
山地荒漠草原草地Mountain desert steppe type rangeland	2846.12	0.60	2928.80	0.62	3348.51	0.64
平原典型草原草地Plain typical steppe grassland	65499.92	13.91	64917.12	13.82	69366.88	13.19
丘陵典型草原草地Hilly typical steppe grassland	91458.81	19.42	91263.12	19.43	96634.11	18.37
山地典型草原草地Mountain typical steppe grassland	6759.95	1.44	6757.02	1.44	10453.77	1.99
平原草甸草地Plain meadow steppe grassland	6998.23	1.49	6921.81	1.47	10663.73	2.03
丘陵草甸草地Hilly meadow steppe grassland	40928.04	8.69	40551.82	8.63	63400.72	12.05
山地草甸草地Mountain meadow steppe grassland	5263.02	1.12	5204.42	1.11	8632.32	1.64
总计Total	471027.93	-	469740.94	-	526068.28	-

草地类型 Grassland type	2010-2015		2015-2020
草地类型 Grassland type	ESV （×10⁸CNY）	变化Change （%）	ESV （×10⁸ CNY）	变化Change （%）
平原荒漠草地Plain desert grassland	-0.193	-1.20	17.888	112.53
丘陵荒漠草地Hilly desert grassland	0.036	0.69	2.638	51.13
山地荒漠草地Mountain desert grassland	-0.001	-3.09	-0.008	-24.61
平原荒漠草原草地Plain desert steppe type rangeland	-0.163	-0.07	1.647	0.72
丘陵荒漠草原草地Hilly desert steppe type rangeland	0.180	0.08	0.618	0.29
山地荒漠草原草地Mountain desert steppe type rangeland	0.152	2.91	0.773	14.33
平原典型草原草地Plain typical steppe grassland	-1.073	-0.89	8.195	6.85
丘陵典型草原草地Hilly typical steppe grassland	-0.360	-0.21	9.891	5.89
山地典型草原草地Mountain typical steppe grassland	-0.005	-0.04	6.808	54.71
平原草甸草地Plain meadow steppe grassland	-0.141	-1.09	6.891	54.06
丘陵草甸草地Hilly meadow steppe grassland	-0.693	-0.92	42.079	56.34
山地草甸草地Mountain meadow steppe grassland	-0.108	-1.11	6.313	65.87
总计Total	-2.370	-0.27	103.733	11.99