1990年以来苏州市土地利用变化特征及其对生态系统服务的影响

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通过生态系统服务,人们可从生态系统中获取生存发展的各种服务价值,可以直接或间接造福人类。土地利用类型、时空格局的变化会对生态系统服务的供给产生重要影响。我国正在经历快速城镇化进程,城市扩张引起土地利用的剧烈变化进而影响其所提供的生态系统服务价值。探究城镇化背景下土地利用变化特征及其对生态系统服务的影响对于掌握土地利用时空变化特征、提升土地利用效率、加强生态系统保护、优化生态系统服务供给平衡具有重要的理论和现实意义。因此,本文以高度城镇化的江苏省苏州市为研究区,基于1990、2000、2010和2020年四期土地利用遥感监测数据以及苏州市相关统计资料,采用空间分析、价值当量因子方法分析苏州市过去30年来土地利用变化特征及其对供给、调节、支持和文化单项生态系统服务的影响以及生态系统服务总价值,并初步分析了社会经济因素与生态系统服务之间的相关关系。主要结论如下:(1)1990-2020年期间苏州市最主要的三种土地利用类型为水田、水体和建设用地,三者的面积之和占苏州市总面积的比例在各个年份均超过90%,剩余土地利用类型面积排序为:旱地>林地>园地>草甸>灌木。从土地利用面积数量变化来看,水田减少了41.39%;而建筑用地由553.23km~2增长为2448.61km~2,增加了3.42倍。苏州市1990-2020年期间土地利用时空变化最显著的特征是建设用地空间分布通过侵占其周边的水田和旱地而大量增长,导致水田空间分布急剧减少;不同时期土地利用变化转移矩阵结果表明1990-2000、2000-2010、2010-2020以及1990-2020四个时期内土地利用变化率分别为:6.30%、18.42%、6.07%和27.36%,其中2000-2010阶段是苏州市近期发展最为迅速、土地利用变化最为剧烈的阶段。(2)利用不变价计算苏州市生态系统服务价值结果表明,苏州市1990、2000、2010和2020年总价值分别为623.25亿元、632.81亿元、662.61亿元以及635.42亿元,呈现出先增长后下降的趋势;而利用当年价计算的结果表明苏州市生态系统价值由1990的307.34亿元增长到2020年的1045.99亿元,呈现出逐年快速增长的趋势。去除水体提供的生态系统价值(不变价)后,苏州市生态系统服务价值呈现出逐年下降的趋势,与1990年相比,2020年生态系统服务价值总量减少了32.92%。对比单项生态系统服务价值结果表明,苏州市调节服务价值量明显大于其他三种类型,其余价值量排序为:供给服务>支持服务>文化服务。苏州市生态系统服务空间格局呈现出“北中高-中最低-南最高”的特征且该特征在各个年份均十分明显,主要因为苏州北部土地利用类型以耕地为主,中部以城市建筑为主,南部以水体为主。从县域角度看,姑苏区的生态系统服务价值最低,吴江区则为最高。(3)不同土地利用类型产生的生态系统服务价值差异明显,单位面积生态系统价值从大到小排序为:水体>园地>林地>灌木>草地>水田>旱地>裸地>建设用地;考虑到苏州市各土地利用类型的面积情况,水体提供的总生态系统服务比例最大,各年份均超过90%,其次为水田,其余土地利用类型由于面积较小对苏州市生态系统服务贡献率较小。(4)建设用地面积增加以及水体面积减少是导致生态系统服务价值减少的重要驱动力;1990-2020年期间,水田转变为水体使得生态系统服务价值增加了5.38亿元,是促进生态系统价值增长最主要的原因。1990-2020苏州市水体面积不但没有减少反而增加对于维持苏州市生态系统服务价值的稳定和增长起到重要的作用。此外,相关分析结果表明地区生产总值和总人口与生态系统服务价值(当年价)呈现出显著的正相关关系;粮食面积和产量与食物供给服务价值(不变价)呈现相关关系而与供给服务(当年价)呈现负相关关系。
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