京津冀城市群绿地景观吸收雾霾生态服务价值测度及时空分异

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作为中国三大核心城市群之一的京津冀城市群,随着城市化进程速度不断加快,环境污染尤其是大气污染也在不断的加重,使得该区域成为中国雾霾污染最严重的地区之一。在国家生态文明建设以及京津冀协同发展的大背景下,雾霾污染问题的探究和解决逐渐成为国内外对该区域研究的热点。从景观生态学角度来讲,雾霾的防治不仅需要管控增加雾霾污染来源的“源”景观,同时更需要合理规划和布局抑制雾霾扩散,对雾霾起到净化吸收作用的“汇”景观。大量基于“景观格局—生态系统服务价值”的研究表明,城市绿地景观对于雾霾的净化吸收具有较大功能性作用,同时其景观格局的变化同样对吸收雾霾生态服务功能的实现影响显著。因此,针对京津冀城市群绿地生态系统吸收雾霾生态服务价值和绿地景观格局时空变化进行相关分析研究,对该地区生态空间的合理规划布局,以及更好的实现在净化雾霾方面的生态服务功能具有重要意义。本文选取京津冀城市群作为研究区域,利用2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用数据分别提取研究区内林地、耕地、草地和园地4种绿地景观类型;运用Fragstats软件从类型和景观两个尺度分析绿地景观格局的时空分异特征。同时,基于各植被类型对雾霾SO2、NOx和颗粒污染物3种成分吸收物质量的研究,以及该地区对雾霾治理的相关政策,测算符合京津冀地区实情的绿地类型吸收雾霾成分价值量。运用ArcGIS软件分析绿地景观吸收雾霾服务价值量的等级变化情况,并基于空间自相关的原理分析吸收雾霾价值量的相关性特征和时空聚类变化特征。为京津冀城市群决策者合理规划和布局绿色空间,更好发挥绿地生态系统净化雾霾生态服务功能,缓解京津冀城市群雾霾污染的问题提供一定参考。研究结果显示:(1)2000-2015年,京津冀城市群整体绿地景观面积处于下降状态,且15年间面积总体构成比例上表现为耕地>林地>草地>园地的规律特征,耕地景观类型面积在15年期间始终占到整个绿地景观的50%以上,但所占比例呈下降趋势。从绿地景观整体格局变化特征来看,在2000-2015年,NP、PD、LSI和ED总体处于增长的状态,尤其在2005-2010年期间增长幅度较大,在整个时期变现出“缓慢增长—快速增长—小幅下降”的规律特征;MP、LPI、AWMPFD和CONTAG在整个时期呈现除逐渐减少的趋势,在下降幅度上分别减少了7.5%、8%、0.43%和2%,其中MP和LPI的降低幅度相对较大。SHDI和SHEI变化趋势相同,增长幅度均为2.3%。从各景观类型绿地空间格局变化特征来看,在2000-2015年期间,草地景观的MP和LPI整体下降趋势幅度最大,且LSI和AWMSI同样表现出不断降低的趋势,表明草地景观受人为因素影响较大,呈现出逐渐破碎的状态;同时,边缘效应降低,受人为因素干扰强烈,生态服务功能呈现逐渐减弱的趋势;林地景观的NP和PD整体上处上升趋势,且CA、MP和LPI均有较大的提升,同时在AWMSI逐年减少的情况下,LSI有较大的下降趋势表明,该类型景观在较为积极的人为因素影响下,景观的生态服务功能得到了一定提高,在区域的影响程度逐渐提升。(2)从吸收雾霾生态服务价值变化特征来看,2015年京津冀城市群绿地景观吸收雾霾价值总量为31662.91×108元,相较于2000年提高了0.95个百分点,总体呈现:“下降—明显提高—下降”的倒“N”型变化特征;从景观类型吸收单项雾霾生态服务价值来看,总体表现出滞尘>吸收NOx>吸收SO2的规律特征;不同景观类型对雾霾吸收价值的贡献度中,总体为林地>耕地>草地>园地。(3)吸霾价值量等级数量在时空分布的差异性较大。高值区主要分布于京津冀中部地区,随时间变化有不断增长的趋势,且区域连续性逐渐提高;低值区多分布于城市中心和环渤海地区,且随时间变化有向次高值区蔓延的趋势。吸霾价值量时空聚类空间自相关性显著,且集聚性有逐渐增强的趋势。L-L聚集区和H-H聚集区总体数量相对较多,且均有逐渐增加的趋势;H-H聚集区主要分布在京津冀东北部地区,L-L聚集区主要分布在中部北京市中心城区和环渤海地区。(4)在布局绿地景观防治雾霾的规划中,应继续加强林地景观生态网络的布局,提高北部地区林地景观格局的连通性建设;加强东南部绿地生态廊道的建设,尤其是在城市建成区周边地带生态缓冲区的建立,改变吸收雾霾价值高值区分布过于集中的现状;合理管控城市建设用地的边界扩张,加强耕地景观的保护工作,防止城市建设用地周边效应的加强,导致耕地景观的过度碎片化。
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