黄土高原生态系统服务空间流转与居民福祉关系研究

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生态系统服务是连接自然系统与人类社会的桥梁,是提升人类福祉、实现可持续发展目标的核心内容。人类对生态系统服务的作用,最终会影响自身福祉的变化。黄土高原是华夏文明的发祥地,是我国重要的生态屏障区和生态建设区,由于特殊的地貌环境和不合理的人类活动,水土流失等生态问题突出。作为黄河中游核心区,其生态流转和福祉改善对黄河流域的高质量发展具有重要意义。因此在实现高质量发展的战略背景下,深刻剖析黄土高原生态系统服务空间流转与居民福祉关系,对促进自身甚至整个流域的生态安全和可持续发展具有深远意义。本文使用遥感和统计年鉴等多源数据,采用多种生态模型,量化了黄土高原2000~2018年土壤保持、固碳(NPP)和产水服务的时空演变特征及影响因素,进一步结合断裂点和场强模型,探究了不同生态系统服务空间流转量的演变规律。同时,构建了黄土高原居民福祉数据集,基于空间制图等方法揭示了各指标发展变化趋势。最后基于耦合协调度模型,剖析黄土高原生态系统服务空间流转与居民福祉相互关系,确定其耦合度、协调度的发展阶段,以期为黄土高原未来生态保护与福祉改善的协调发展、国土空间规划提供科学依据。主要结论如下:(1)2000~2018年黄土高原土壤保持、固碳和产水服务空间分布具有异质性,整体上呈西北低、东南高的分布格局。土壤保持量呈缓慢增长的趋势(速率为1.33t·km-2·a-1),高值区(>80 t·km-2·a-1)集中分布在陕西省中部和山西省地区;固碳量表现为显著增长的趋势(速率为6.32 g C·m-2·a-1),高值区(>800 g C·m-2·a-1)集中分布在陕西省中部子午岭林区和河南省地区;产水量表现为缓慢增长的趋势(速率为1.77mm·a-1),高值区(>400 mm)集中分布在陕西省关中一带、河南省和山西省东部地区。自然因子是驱动生态系统服务的空间分异的主要影响因子,其中坡度是土壤保持时空分异的主导因子,NDVI(归一化植被指数)和降水是固碳和产水服务时空分异的主导因子。(2)2000~2018年黄土高原综合福祉呈增长趋势(速率为0.42),其中高福祉区表现尤为明显,2018年除西北部分地区外,其余地区均提升至高福祉区。各地级市福祉指标均表现出不断增长的空间异质性:a.健康指数呈较显著增长的趋势(速率为0.48),在内蒙古自治区(乌兰察布市)、陕西省北部、甘肃省(庆阳市和白银市)和宁夏回族自治区南部增长尤为明显;b.教育指数呈缓慢增长的趋势(速率为0.23),增长区域集中分布在甘肃省、内蒙古自治区和东部山西省;c.收入指数呈显著增长的趋势(速率为0.89),仅甘肃省南部地区增长缓慢;d.民生指数呈缓慢增长的趋势(速率为0.38),增长区域集中分布在青海省(海东市和海南州)和宁夏回族自治区(中卫市);e.可持续发展指数呈缓慢增长的趋势(速率为0.21),山西省(吕梁市)和宁夏回族自治区(固原市)增长较为明显。(3)2000~2018年研究区生态系统服务流转量依次为:固碳服务>产水服务>土壤保持服务。在时间尺度上,由于受生态恢复和治理程度的影响,2000~2010年流转量变化较稳定,2010年后生态系统服务流转量实现显著增长;在空间尺度上,生态系统服务流转量呈北高南低的分布格局,陕西省北部(榆林市和延安市)和甘肃省(庆阳市)的流转量较高,低流转量集中分布在河南省地区。(4)2000~2018年黄土高原生态系统服务空间流转与居民福祉处于高耦合、低协调的发展阶段,其中耦合度减少区域呈缩减趋势、增加区域呈扩张趋势,高水平耦合度始终占主导地位;耦合协调度虽得到一定程度的提升,但整体仍处于失调衰退和过渡调和阶段,2018年仅西安市和庆阳市达到勉强协调发展阶段。因此,未来黄土高原实现生态系统服务空间流转与居民福祉协调发展的目标依旧任重而道远。
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