土地利用景观格局变化的服务功能响应研究——以大清河水系阜平流域为例

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2018.02.017

摘要/Abstract

摘要：

以河北省大清河水系阜平流域为研究对象,利用景观格局指数分析法、服务功能价值量评价法及相关分析等方法,研究了1985—2015年该区域土地利用景观格局及生态系统服务价值变化规律,分析了服务功能与土地利用景观格局之间的相互关系,探讨了生态服务功能对土地利用景观格局变化的响应过程。结果表明:1)研究区近30年城市、林业、农业、水域景观呈增加趋势,荒漠、草地景观呈减少趋势。总体上表现为斑块数量减少,平均斑块面积增大,各景观类型连通性增强,景观结构愈加稳定。2)研究区生态服务总价值在2000年最高(58.08亿元),2000年之前呈增加趋势,2000年之后呈减少趋势。林地服务价值贡献率最大,其次为农田和草地;单项服务价值中维持生物多样性与保持土壤服务贡献率最大,其次为气体调节和气候调节。3)生态系统总服务价值与斑块密度、景观形状指数、面积加权平均形状指标、面积加权平均分维数、平均斑块面积、聚集度均有较强的相关性。

关键词: 土地利用景观格局, 生态系统服务价值, 大清河阜平流域, 动态变化监测, 遥感

Abstract:

We,taking Fuping watershed of the Daqing River as a research object,investigated the changes of landscape pattern and ecosystem services over a period of time from 1985 to 2015,and analyzed the relationship between them.The results show that the landscape pattern of the study area changed significantly during the investigation period,the urban landscape,forest landscape,agricultural landscape and water landscape area changed positively,and the unused land landscape and grassland landscape changed negatively.The mean patch area increased,the connectivity of each landscape type is better,and the landscape structure became more stable.The value of ecosystem services in the study area increased before 2000,and decreased after 2000,the forest land made the greatest contribution to the total ecosystem value of the study area,followed by cultivated land and grassland.In the value of single service,the contribution rate of soil conservation was the largest,followed by biodiversity maintenance,air regulation and climate regulation.There is a good correlation between ecosystem services and patch density,landscape shape index,mean patch area,area weighted mean shape index,area weighted mean fractal dimension and aggregation degree at the landscape level.

Key words: landscape pattern, ecosystem services value, Fuping watershed of the Daqing River, monitoring of dynamic changes, remote sensing

中图分类号:

Q148
F301.24

陈明叶, 高宝嘉, 刘素红. 土地利用景观格局变化的服务功能响应研究——以大清河水系阜平流域为例[J]. 林业资源管理, 2018,(2): 103-110.

CHEN Mingye, GAO Baojia, LIU Suhong. Response of Ecosystem Service Value to the Changes of Landscape Pattern of Land Use[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2018,(2): 103-110.

图/表 10

图1

表1

表2

图2

表3

表4

图3

表5

表6

表7

参考文献 21

[1]	邬建国. 景观生态学:格局、过程、尺度与等级[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007.
[2]	Daily G C. Nature’s Services:Societal Dependence on Natural Ecosystems[M]. Washington DC: Island Press, 1997.
[3]	Millennium Ecosystem Assessment Board. Millennium Ecosystem Assessment:Frameworks[M]. Washington D C:World Resources Institute, 2005.
[4]	傅伯杰. 地理学综合研究的途径与方法:格局与过程耦合[J]. 地理学报, 2014,69(8):1052-1059.
[5]	高丽楠. 国家级城市湿地公园景观格局分析——以成都市白鹭湾生态湿地公园为例[J]. 林业资源管理, 2017 (5):108-113.
[6]	Pelorosso R, Gobattoni F, Geri F, et al. Evaluation of ecosystem services related to Bio-Energy Landscape Connectivity (BELC) for land use decision making across different planning scales[J]. Ecol.Indic. 2016,61:114-129.
[7]	Mitchell M G E, Suarez-Castro A F, Martinez-Harms M, et al. Reframing landscape fragmentation’s effects on ecosystem services[J]. Trends Ecol.& Evol., 2015,30:190-198. doi: 10.1016/j.tree.2015.01.011
[8]	刘琳, 刘雪华. 黄土高原1990—2000年间的景观格局演变及生态系统服务功能分析[J]. 干旱区资源与环境, 2011,25(5):8-13.
[9]	刘焱序, 任志远, 李春越. 秦岭山区景观格局演变的生态服务价值响应研究——以商洛市为例[J]. 干旱区资源与环境, 2013,27(3):109-114.
[10]	陈希, 王克林, 祁向坤, 等. 湘江流域景观格局变化及生态服务价值响应[J]. 经济地理, 2016,36(5):175-181.
[11]	任嘉衍, 刘慧敏, 丁圣彦, 等. 伊河流域景观格局变化及其驱动机制[J]. 应用生态学报, 2017,23(8):1-13.
[12]	许吉仁, 董霁红. 南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务价值响应[J]. 生态与农村环境学报, 2013,29(4):471-477.
[13]	苏雷, 朱京海, 傅立群. 锦州—葫芦岛沿海地区景观格局变化与生态服务价值评估[J]. 沈阳大学学报:自然科学版, 2014,26(1):4-8.
[14]	郑新奇, 付梅臣. 景观格局空间分析技术及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 2010.
[15]	谢高地, 甄霖, 鲁春霞, 等. 一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法[J]. 自然资源学报, 2008,23(5):911-919. doi: 10.11849/zrzyxb.2008.05.019
[16]	李晓赛, 朱永明, 赵丽, 等. 基于价值系数动态调整的青龙县生态系统服务价值变化研究[J]. 中国生态农业学报, 2015,23(3):373-381.
[17]	Shi Yao, Wang Rusong, Huang Jinlou, et al. An analysis of the spatial and temporal changes in Chinese terrestrial ecosystem service functions[J]. Chinese Science Bulletin, 2012,57(17):2120-2131. doi: 10.1007/s11434-012-4978-5
[18]	许宁, 张广录, 刘紫玉. 基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究[J]. 中国生态农业学报, 2013,21(10):1284-1292.
[19]	曾宪芷, 杨跃军, 张国红, 等. 对太行山绿化工程建设的思考[J].林业经济, 2010(7):52-54.
[20]	许月明, 胡建, 赵卫红. 保定市西部山区土地节约集约利用分析评价及对策研究[J]. 河北农业科学, 2010,14(10):117-118.
[21]	葛菁, 吴楠, 高吉喜, 等. 不同土地覆被格局情景下多种生态系统服务的响应与权衡——以雅砻江二滩水利枢纽为例[J]. 生态学报, 2012,32(9):2629-2639. doi: 10.5846/stxb201103250377

一级类型	二级类型	林地	草地	农田	水域	荒漠	城镇
供给服务	食物生产	203.49	265.15	616.64	326.82	12.33	0.00
供给服务	原材料生产	1837.58	221.99	240.49	215.82	24.67	0.00
调节服务	气体调节	2663.88	924.96	443.98	314.49	37.00	0.00
	气候调节	2509.72	961.96	598.14	1270.27	80.16	0.00
	水文调节	2522.05	937.29	474.81	11574.30	43.16	-4630.95
	废物处理	1060.62	813.96	857.13	9157.08	160.33	-1516.93
支持服务	保持土壤	2478.89	1381.27	906.46	252.82	104.83	104.83
支持服务	维持生物多样性	2781.04	1153.11	628.97	2115.07	246.66	246.66
文化服务	提供美学景观	1282.61	536.48	104.83	2737.87	147.99	147.99

景观类型	1985年	1990年	1995年	2000年	2005年	2010年	2015年
林业景观	941.51	1024.36	1088.71	1784.97	1647.62	1885.21	1795.10
草地景观	2162.45	2060.80	853.23	1099.51	1255.39	1059.08	974.79
农业景观	2317.15	2649.82	3847.77	4106.33	3453.46	3205.63	3911.13
水域景观	70.38	70.22	115.49	91.13	73.73	68.62	74.99
城市景观	510.26	775.13	684.08	682.18	977.53	995.12	1222.41
荒漠景观	2367.76	1789.17	1780.23	605.38	861.59	1155.83	391.07

景观指数	1985年	1990年	1995年	2000年	2005年	2010年	2015年
斑块密度/(个/100hm²)	14.47	12.91	13.60	18.54	21.03	22.40	11.51
最大斑块指数/%	9.41	9.59	12.91	34.45	20.92	12.49	15.75
平均斑块面积/hm²	6.91	7.75	7.35	5.39	4.75	4.46	8.69
景观形状指数	200.80	170.92	179.26	194.29	225.25	231.36	152.97
面积加权的平均形状指标	27.13	26.71	18.92	40.46	36.74	16.20	29.47
面积加权的平均分维数	1.29	1.29	1.27	1.30	1.29	1.25	1.29
蔓延度指数	42.83	43.69	45.99	46.58	41.66	40.33	48.67
散布于并列指数	71.15	75.82	77.06	80.61	76.98	82.03	79.05
连接度指数	99.55	99.61	99.41	99.72	99.63	99.10	99.69
聚集度	86.93	88.89	88.34	87.35	85.32	84.92	90.06
香农多样性指数	1.52	1.54	1.45	1.39	1.50	1.53	1.40

年份	林地	草地	农田	水域	荒漠	城镇	总价值
1985	16.33	15.56	11.29	1.97	2.03	-2.88	44.29
1990	17.76	14.83	12.91	1.96	1.53	-4.38	44.62
1995	18.88	6.14	18.74	3.23	1.53	-3.86	44.65
2000	30.95	7.91	20.00	2.55	0.52	-3.85	58.08
2005	28.57	9.03	16.82	2.06	0.74	-5.52	51.71
2010	32.69	7.62	15.62	1.92	0.99	-5.62	53.22
2015	31.13	7.01	19.05	2.10	0.34	-6.90	52.72

相关性	林地	草地	农田	水域	荒漠	城镇
Pearson相关系数	0.929^**	-0.574	0.656	-0.095	-0.878^**	0.453
显著性(双侧)	0.002	0.178	0.11	0.84	0.009	0.308