滨海湿地生态系统与区域福祉的双向耦合关系研究

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自然生态系统具有为人类及自然界其它生物提供食物、水源、空气、栖息地等生态产品或服务的功能,它的服务对象为包括人类在内的自然万物。但是,由于长期以来人类对生态系统服务功能的认识不够充分,或者缺乏科学和有效的管理,导致全球生态系统服务功能在某种程度上呈现日益退化甚至丧失的趋势,局地生态安全受到威胁。本论文基于人文地理学的可持续发展理论,首先在景观到区域尺度上构建了“生态脆弱性-土地利用与覆盖变化-植被净初级生产力-生态系统服务价值-区域福祉”的生态经济学分析框架,然后提出“滨海湿地生态系统与区域福祉具有或正或负的双向耦合关系”这一命题,最后以盐城为例结合有关野外调研数据、室内实验数据及统计数据,利用地理信息系统与地图学工具,通过自然地理学的实证分析方法开展了实证研究工作,主要结果及结论如下:(1)1987~2013年盐城滨海湿地生态脆弱性逐渐增大,主要景观类型生态弱性指数由大到小的顺序依次为芦苇(很高)、农田(高)、互花米草(高)、盐蒿(中)、光滩(低),其中农田和芦苇景观的生态脆弱性指数高于同期盐城市的社会脆弱性指数;不同景观类型中土壤有机碳、含盐量、总氮、总磷及水分含量在东-西方向(垂直于海岸线)上的差异显著(p<0.05)高于南-北方向(平行于海岸线),在潮水涨落影响之下呈现出显著的海陆分异特征,应用典范对应分析方法(CCA)所得结果表明,土壤水分和盐分是该区植被分布的主导因子。(2)1987~2013年盐城滨海湿地盐蒿、芦苇等原生湿地面积持续萎缩,互花米草湿地面积先增后减,农田面积持续扩张;在景观尺度上,斑块个数及平均最近距离增加、斑块平均面积呈减小趋势,景观格局趋于破碎化(归一化破碎指数由0.135上升至0.223);该区人类活动强度逐渐增大(人为干扰指数由0.368上升至0.455),归一化植被指数(NDVI)呈现由海向陆逐渐上升的趋势;在人为因素的主导下,近年来研究区海陆之间的过渡带植被覆盖有明显改善,但从整体格局来看植被的经度地带性分布特征变得越来越不明显。(3)1987~2013年盐城滨海湿地植被NPP在“海-陆”方向上呈现逐渐增加的三级梯度分布特征,其二维时空分布格局与同期NDVI具有较高一致性,表明土地利用方式变化的贡献高于自然因素;湿地植被的二氧化碳储存能力呈现三维立体格局,不同类型植被碳储量介于4.68~7.86t/hm2/y之间,互花米草、盐蒿、芦苇及水稻田的碳储存能力依次为1.86、1.28、2.01、2.14t/hm2/y,2013年研究区湿地植被的碳储量较之于1987年增加了 71.12%,总量约为21.64万吨。(4)1987~2013年盐城滨海湿地中芦苇、互花米草、盐蒿等3种湿地类型年均小气候调节价值依次为273.36、252.96及174.08 $/hm2,农田的年均食物供给价值为3056.53 $/hm2,盐田的年均原材料供给价值为4098.00 $/hm2,内陆水域、近海、光滩的年均生物多样性保育价值为355.71 $/hm2。从生态系统服务流的视角来看,研究区互花米草和芦苇群落为净流出型滨海湿地(供给型),年均流出碳汇价值分别为3272.3 $/hm2和40.9$/hm2,而盐蒿群落为净流入型滨海湿地(受益型),年均流入碳汇价值为190.7 $/hm2。生态系统服务功能的价值转化过程体现了生态系统服务流的实质,即能量在自然-人类复合生态系统中的流动。(5)在土地资源禀赋、人口密度及经济总量的共同影响下,2013年盐城所属各区县的生态福祉及生态效率呈现不同的空间分布特征:人均生态福祉具有空间异质性,响水、大丰、亭湖、射阳、滨海、东台的人均生态福祉依次降低;主城区周边区县的生态-经济效率自北向南具有连续性,响水、滨海、射阳、大丰、东台依次升高。在考察期内,盐城市的绝对生态诅咒效应未被证实,农林牧渔产值对促进地区经济发展具有显著的(p<0.05)生态祝福效应,在城市化率等控制因素的影响下,有条件的生态诅咒假说在这一地区成立但是不显著(p>0.05)。上述结果表明无论是在景观尺度上还是在区域尺度上,生态系统服务与区域福祉具有或正(生态祝福效应)或负(生态诅咒效应)的双向耦合关系:加大生态环境保护力度能够促进农林牧渔产业经济效益增加,也可能导致局地经济利益在某一时期内减少;反之亦然,大力发展农林牧渔产业也可能给局地生态环境带来或正(生态功能改善)或负(生态功能退化)的影响。类似地区及有关部门在制订生态补偿措施、主体功能区规划等战略决策时,应当立足于不同时空尺度权衡生态系统服务与区域人类福祉的复杂关系,加强不同层面政策的衔接能力。
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