粤港澳大湾区生态系统服务价值时空分异特征及驱动机制研究

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生态系统服务是自然环境为人类直接或间接提供的支持产品或服务。粤港澳大湾区是广东省自然的陆地和海洋交错区域,具有丰富的自然资源和海洋资源。本研究对大湾区生态系统服务价值的评估以及时空分异的特征研究为生态环境的建设和整体自然环境的保护提供了基础研究,通过生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,简写ESV)研究,反映大湾区ESV的演变过程,为未来的土地利用规划、城市群联动发展及生态系统保护政策提供积极的参考依据。本项研究以粤港澳大湾区为例,获取解译后的大湾区遥感影像数据,通过分析2000年、2010年和2020年这三个阶段的土地利用变化的时空特征之后,使用谢高地的价值当法评估ESV。在此基础上,分析2000-2020年粤港澳大湾区ESV的时空分异特征及其动态变化,进而分析ESV变化规律的驱动机制,进一步探究大湾区生态环境受自然或社会经济影响的程度;最后再使用马尔科夫模型(Markov model)预测2030年大湾区的ESV,主要研究结果如下:(1)总体来看,从2000年到2020年,粤港澳大湾区各地类均发生过大或小的波动幅度,波动最明显的是水域和建设用地,如建设用地20年期间持续增加,水域相反持续减少。从空间上看,植被覆盖度较高的西北部和东北部逐渐降低,中部区域的城市群裸地面积也不断增加,城市群周边的耕地、湿地等生态用地不断减少。众所周知,土地利用是生态系统结构的重要基础,决定着生态系统的功能和发展方向。从土地利用类型转移的角度来看,转出的主要是耕地,而转入最明显的是建设用地。各地类重心20年期间也都发生不同程度和方向的变化,例如林地主要向西北方向转移,2000-2010年转移了1171m,至2020年又向东南方向转移了591.8m。建设用地也发生了很大的转移:2000-2010年建设用地向北方向迁移了3602m,至2020年又向东南方向迁移了936m。(2)粤港澳大湾区ESV在2000-2020年呈现出不断减少的规律。2000年、2010年、2020年粤港澳大湾区的总ESV分别是2167.216×10~8元,2097.5×10~8元、1918.76×10~8元,2000年至2010年减少了87.713×10~8元,至2020年又减少了160.741×10~8元;就空间变化而言,ESV在整个大湾区中,肇庆区域较高,而在广州、深圳、珠海、香港、澳门等城市和地区较低。在所有土地类型中,林地对ESV的贡献率最大,其次是耕地;从局部空间相关性上看,城市群区域的ESV低值聚集区范围在不断扩张。由于城市内部的城区和交通用地的建设需要,城市内部景观多样性在降低,应该考虑市区内通过多建设城市公园、绿地等,郊区扩大林地面积和种植结构的方式,改善生态环境,以增强生态系统自我调节和净化能力。(3)探究ESV的驱动机制以更深刻地了解大湾区的ESV演变及规律,本研究利用地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression Model,简写GWR)和SPSS双向研究自然因素和社会因素。结果发现:从各年份地形因子回归参数表中可知,Local R~2值都在0.85以上,说明地形和坡地很大程度上对ESV产生影响。影响效果最强的区域主要用地类型除林地、耕地和水域以外,还包括水陆交错带。至2020年,影响效果最强的区域成片趋势越来越明显,并且红色区域越来越大,说明地形对ESV的影响逐渐增加;利用SPSS软件探讨ESV与社会经济因子的相关分析和主成分分析,结果发现:大湾区的ESV变化与工业二氧化硫排放量、工业烟尘排放量和万元GDP能耗下降率等呈负相关。表明社会经济因素是会在一定程度上影响区域的ESV,特别是在城市群区域,人类活动干扰强度大,导致环境压力越来越大。因此,ESV的演变是会受到自然环境和人类活动的干扰,自然因素属于长期控制因素,人类活动因素是短期内对大自然的干扰造成的。城市生态文明建设要注意产业结构的调整,控制污染物的排放,加强城市园林的建设,提高城市绿化率,同时加强海域资源的合理利用,这样才能实现人与自然的共生。(4)探究未来大湾区的ESV发展方向,为区域生态规划提供参考。在马尔科夫模型中研究发现:在现有发展模式下,相比于2020年ESV(1918.760×10~8元),2030年预测值达到2098.155×10~8元,增加了179.395×10~8元。各个地类的预测结果均发生变化,具体来看,到2030年,建设用地和水域的ESV降低,林地、耕地等地类的ESV有少量增加。
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