近年来,社会经济的快速发展使得土地利用类型和人口结构发生了重大变化,川滇生态屏障区作为国家重要的生态功能区,在如何协调当下经济发展趋势与生态环境保护方面面临着诸多挑战,评估生态系统服务价值对区域生态文明建设和可持续发展具有重要意义。鉴于此,本文采用价值当量法与地理探测器模型,对川滇生态屏障区的生态系统服务价值时空变化及其驱动因素进行了系统分析,并借助斑块生成土地利用模拟(Patch-generating land use simulation,PLUS)模型对未来不同发展情景下的生态系统服务价值进行预测,研究结果为川滇生态屏障区空间结构优化、可持续发展以及生态补偿政策制定提供理论支撑。主要研究内容和结论如下:
(1)基于2000、2005、2010、2015和2020年川滇生态屏障区土地利用数据,采用转移矩阵和动态度法进行分析,结果表明:川滇生态屏障区主要土地类型为林地和草地,两者约占总面积的84%;研究期间川滇生态屏障区内建设用地、水域和未利用地面积呈现增长趋势,农田、林地、草地总体为下降趋势;其中建设用地的变化幅度最大,其次为未利用地,林地变化幅度不显著;从土地利用转移方面来看,草地和林地间的相互转化以及农田和草地转出为建设用地是川滇生态屏障区土地利用类型转移的主要方向。
(2)结合降水、NPP和土壤保持量3个时空调节因子对川滇生态屏障区价值当量系数表进行修正,应用价值当量法计算区域生态系统服务价值,并采用冷热点分析探讨生态系统服务价值空间聚集性变化,结果表明:2000、2005、2010、2015和2020年川滇生态屏障区生态系统服务价值分别为11210.37亿元、10893.67亿元、10421.85亿元、10643.46亿元和10884.96亿元,表现为先减少后增加的变化趋势;调节服务是川滇生态屏障区所提供的最重要的生态系统服务功能,其中气候调节和水文调节功能对川滇生态屏障区生态系统服务价值的贡献率最高。从县域尺度来看,2000~2020年旺苍县、宝兴县、盐边县、名山区和古城区地均生态系统服务价值呈现下降趋势,汉源县和隆阳区的地均生态系统服务价值有所提升;县域尺度中冷热点变化主要体现在汶川县、云龙县和巍山县。从5km×5km的格网尺度来看,2000~2020年川滇生态屏障区生态系统服务价值变化幅度较小,主要体现在生态系统服务价值的高值区向较高值区的转换,其次为较高值区转中值区以及中值区转较低值区;格网尺度中冷热点区空间格局保持平稳,整体变化幅度小。
(3)采用地理探测器和双变量空间自相关方法探讨不同驱动因子对川滇生态屏障区生态系统服务价值变化的影响,结果表明:川滇生态屏障区生态服务价值的空间分异受到自然因素和社会经济因素的共同作用,其中坡度因子影响力最大;交互探测的结果表明,坡度和植被覆盖度因子交互影响力最强。双变量空间自相关结果表明,地均生态系统服务价值与自然因子之间主要为“高—高”、“低—低”和“低—高”聚集性,其中“高—高”集聚区域主要分布于植被覆盖率较高的中部山地,“低—低”聚集区域则分布于农田、建设用地分布较广的平原地区,“低—高”聚集性区域主要出现在气温和降水因子中,空间分布受地形和环境影响;地均生态系统服务价值与社会经济因子之间主要为“高—低”、“低—高”和“低—低”聚集性,其中“高—低”聚集区主要位于屏障区中部山区;“低—高”聚集区主要分布在屏障区的东北部人类生产生活的主体区;“低—低”聚集区主要位于屏障区西部地区。
(4)基于PLUS模型对川滇生态屏障区2030年的土地利用变化进行多情景预测,结果表明:2030年川滇生态屏障区的生态服务价值均呈下降趋势,不同情景下的生态系统服务价值排序为:生态保护情景>自然发展情景>耕地保护情景,较2020年的生态系统服务价值而言分别下降了100.87亿元、133.49亿元、172.56亿元。三种模拟情景下,生态保护情景的生态用地的面积得到了有效保护,建设用地的扩张趋势也有所放缓,有利于实现新型城镇化与生态文明建设的发展目标,成为未来川滇生态屏障区土地利用优化的最优情景。
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