生态服务价值图谱特征

生态服务价值图谱特征

 

全球气候变化已成为当今世界研究的热点问题,近年来极端天气的连续出现,对人类生存和发展提出了严峻挑战。合理有效地利用自然资源,减少碳排放,构建低碳社会,是缓解气候变暖问题的有效途径。定量评估生态系统提供生命支持产品和服务的生态系统服务价值,可以为合理利用自然资源提供重要的参考依据[1-2]。国内外众多学者从多个方面对生态系统服务价值进行研究,但对区域生态服务价值结构则鲜有研究[2-8]。在本研究中,将特定区域内、一定地域分异规律下的各种生态环境类型面积所贡献的生态服务价值占区域生态服务总价值的比重定义为区域生态服务价值结构。区域生态服务价值结构不仅能反映区域生态系统向社会提供的服务价值,而且能反映区域生态系统提供服务的构成类型,相比于生态服务价值,在反映区域生态环境能否高效提供生态服务价值的基础上,进一步直观地反映了区域不同生态环境类型提供生态服务价值构成的合理程度,并为制订碳减排措施提供决策参考依据。因此,研究区域生态服务价值结构对缓解全球气候变化问题,促进区域可持续发展,构建低碳社会具有重要意义。   1数据与方法   1.1研究区概况   江西省地处长江中下游南岸,北纬24°7′~29°9′,东经114°02′~117°97′,全省面积16.69万km2。境内除北部较为平坦外,其余三面环山,中部丘陵起伏,成为一个整体向鄱阳湖倾斜而往北开口的巨大盆地。全省辖99个县(市、区)。境内的鄱阳湖为全国最大的淡水湖,是长江的重要调蓄湖泊和具有世界影响的湿地,2009年12月12日,国务院正式批准《鄱阳湖生态经济区规划》。   1.2数据来源与预处理   本研究提取研究区土地利用数据采用的是2008-11-19的环境与灾害监测预报小卫星星座系统(HJ卫星)B星的宽覆盖多光谱(CCD)影像数据。基础地理信息数据包括DEM数据与江西省行政界线矢量数据。对HJ-CCD遥感影像数据的解译,首先计算得到NDVI,然后通过设置NDVI不同的阈值区间,将江西省分为非植被覆盖区、混合区、植被覆盖区3个区域。对这3个区域的遥感影像分别采用非监督分类,并借助DEM数据与其他更高分辨率的遥感数据进一步细分为农用地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地、未利用土地、湿地等。然后将其与江西省县级行政界线图进行叠置分析,提取各县不同的土地利用类型面积。   1.3生态服务价值估算   针对江西省各县市各种土地利用类型生态服务价值的评估,本研究以Costanza方法为基础,通过问卷调查得出生态系统服务评估单价体系[9]。土地利用类型分类结果中包括城乡工矿居民用地和未利用土地,而文献[9]的生态系统服务评估单价体系中只包含有荒漠,鉴于江西省的未利用地主要为裸地,而裸地、城乡工矿居民用地的生态服务价值与荒漠较为相近,故以该生态系统服务评估单价体系中荒漠的生态服务价值当量作为未利用地与城乡工矿居民用地的估算标准。以提取的江西省各县各土地利用类型面积,结合文献[9]的生态系统服务评估单价体系,求得江西省各县不同土地利用类型的生态服务价值。   1.4生态服务价值图谱结构   考虑到Weaver组合指数是将实际分布与相应的假设分布相比较,以求得一个最接近的近似分布[10-11],对解决含有几个要素的分布问题具有优势,本文采用威弗组合指数估算江西省生态服务价值结构,其求算过程如下。   1)生态服务价值组合结构类型的求取过程是按实际生态服务价值类型的组合比例与某种相应假设的判定比例比较后得到的,因此,必须计算实际的6种生态服务价值类型的组合比例,并对所求得的一组数值按照由大到小的顺序构成相应的指数序列。这里以县为基本单元,计算县域内6种不同土地利用类型的生态服务价值占县域总生态服务价值的比例Tij,并按从大到小顺序排列:Ti1,Ti2,…,Ti6。   2)建立组合结构类型假设比例分布矩阵。为确定某县域生态服务价值组合结构的实际类型,还需要按生态服务价值类型组合的假设百分比分布来构建相关矩阵,从而对生态服务价值组合结构类型的求取提供参考。本研究有6种生态服务价值类型,故理论上最多可以建立6种组合的生态服务价值类型,各假设的组合类型如表1所示.   3)计算县域各组合结构分类下的Weaver组合指数,本文采用最小距离法计算实际结构类型与假设结构类型的差异。最小距离越小,反映实际结构类型与假设结构类型越相近[7]:式中,Ni为县域内第i类组合结构类型的Weav-er组合指数;Tij、T′ij分别为县域内第i类组合结构类型各类别的实际比例与假设比例。   4)比较求取最合理组合结构类型。比较县域内6类结构类型的Weaver组合指数,找出最小值。因为Weaver组合指数越趋近于0,说明假设的结构类型与实际的结构类型差异越小,也越接近,故Weaver组合指数最小的即为最合理的结构类型。依此求得江西省县域生态服务价值结构分类结果。5)生态服务价值图谱结构的确定。分类结果采用以下两层命名方式:①第一层根据生态服务价值的组合类型划分,江西省共包含有19种生态服务价值组合类型;②第二层基于结构类型,江西省共有4类结构类型。表2为江西省生态服务价值结构图谱系统。在GIS技术的支持下,依据江西省生态服务价值结构类型结果,结合江西省县级行政界线图,可得江西省生态服务价值图谱结构类型分布图与组合类型分布图(插页Ⅳ彩图1、彩图2)。   2结果与讨论   2.1江西省生态服务价值图谱组合类型分析   由表2与插页Ⅳ彩图1可以分析出,江西省生态服务价值图谱的组合类型以林地、水体、农用地3类为主。其中以林地为主的生态服务价值组合类型所占比例最大,水体次之,农用地最少。林地为主的生态服务价值类型在江西省大部分地区均有分布,水体为主的生态服务价值类型主要分布在鄱阳湖环湖区,而农用地为主要的生态服务价值类型,主要分布在鄱阳湖环湖区流域周边的赣江中下游区、抚河区、信江区以及修水区。除了3种主导的类型外,湿地、草地为主的生态服务类型在江西省的分布也比较多,湿地主要分布在鄱阳湖环湖区,草地为主的生态服务价值类型主要分布在赣江下游区,城乡工矿居民用地为主导的结构类型比较少,主要分布在南昌市区。总的来说,江西省生态服务价值组合类型多样化,且北多南少。#p#分页标题#e#   2.2江西省生态服务价值图谱结构类型分析   由表2与插页Ⅳ彩图2可以分析出江西省生态服务价值图谱结构类型中,单一结构类型所占比例最大,主要以林地为主,此外,还有一小部分的水体。双重结构类型所占比例次之,主要以林地-农用地、林地-水体为主,此外,还包括有其他6种类型。三重结构类型有8种类型。四重结构类型所占比例最少,仅有水体-湿地-林地-农用地这1种类型。江西省的生态服务价值各结构类型所占比例依结构类型级别的增加而逐渐减少。其中,单一结构类型主要分布在江西省的南部、西北部以及东北部。除单一结构类型外,其余几种组合类型主要分布在江西省中部与北部的环鄱阳湖流域,坡度大多在5°以下,是人类活动比较集中且频繁的地区,土地开发强度比较大,各种土地利用类型所占比例较单一结构类型区域要均衡,故生态服务价值的贡献各种类型比较均衡。   2.3基于生态服务价值结构图谱构建江西省低碳社会的建议   当前,全球性生态环境问题的热点是全球变暖,全球变暖的根源在于二氧化碳等温室气体的过量排放,减少碳排放,已成为全球的共识。减少碳排放主要有以下两条途径:①直接减排;②间接减排,即通过发挥森林生态系统的固碳作用来抵消二氧化碳等温室气体排放。   依据生态服务价值结构,江西省可以分为环鄱阳湖平原区以及环湖区以外的山地丘陵区两大区域。山地丘陵区主要有林地为主的单一生态服务结构类型,对于这些区域,应加大生态环境的维护,退耕还林,进行天然林资源保护。对于经济的发展,一方面通过实施森林碳汇项目;另一方面,发展林业经济。此外,还可以引进一些对环境质量要求较高的企业,促进当地经济的发展。   环鄱阳湖平原区是江西省生态服务价值结构最多样化的地区,对于这些区域,发展低碳经济和生态经济是配合江西省实现绿色崛起的必由之路。一方面需要淘汰高污染、高消耗的项目,推进资源消耗少、污染排放小、科技含量高的项目;另一方面,通过调整土地利用类型调整区域生态价值服务结构类型,使之朝有利于碳减排、碳固定的方向转变。