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基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究

张发 玉素甫江·如素力

张发, 玉素甫江·如素力. 基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究——以博斯腾湖流域为例[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(7): 88-99. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210017
引用本文: 张发, 玉素甫江·如素力. 基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究——以博斯腾湖流域为例[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(7): 88-99. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210017
Zhang Fa, Yusufujiang Rusuli. Spatio-temporal variation of ecosystem service value based on LUCC trajectories: a case study of Bosten Lake Watershed[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(7): 88-99. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210017
Citation: Zhang Fa, Yusufujiang Rusuli. Spatio-temporal variation of ecosystem service value based on LUCC trajectories: a case study of Bosten Lake Watershed[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(7): 88-99. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210017

基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究

——以博斯腾湖流域为例

doi: 10.12171/j.1000-1522.20210017
基金项目: 国家自然科学基金NSFC-新疆联合基金项目(U1703341)
详细信息
    作者简介:

    张发。主要研究方向:资源环境遥感。Email:1973260904@qq.com 地址:830054 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市沙依巴克区新医路102号新疆师范大学地理科学与旅游学院

    责任作者:

    玉素甫江·如素力,博士,教授。主要研究方向:流域水文与生态系统、3S技术及其应用。Email:Yusupjan@xjnu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S717;F301.24

Spatio-temporal variation of ecosystem service value based on LUCC trajectories: a case study of Bosten Lake Watershed

  • 摘要:   目的  为了更好地揭示生态系统服务价值时空变化特征及趋势,加强对生态系统服务价值(ESV)空间变化描述。  方法  该研究以博斯腾湖流域为例,结合使用逐像元的追踪分析、趋势分析等方法,试探究土地利用/覆盖变化(LUCC)对生态系统服务价值的影响。  结果  (1)博斯腾湖流域主要的土地利用类型是荒漠,其次是草甸和裸地。研究期内,水田、荒漠、草甸、湿地、水域、旱地、建设用地面积增加;草原、灌木、裸地、针叶、阔叶、冰川积雪面积减少,2005—2010年综合土地利用动态度最大。(2)2000—2018年博斯腾湖流域未发生变化的土地即稳定型占流域总面积的60.43%,中等变化型、回归型和激烈变化型多分布于人类活动较强的绿洲地区。(3)2000—2018年博斯腾湖流域ESV总体上呈现波动增长趋势,流域ESV主要由草甸、水域和湿地构成,水域、旱地、草甸和草原是流域ESV变化的主要贡献因子和敏感因子,其中草原为负向贡献因子。(4)博斯腾湖流域ESV呈西北高、东南低,高值(博斯腾湖)点缀在低值区的空间分布特征。有明显增大与明显减少趋势的地区均分布于博斯腾湖周围湿地,流域北部大部分ESV呈轻度增加趋势,绿洲区轨迹等级和ESV变化趋势从城市至绿洲边缘呈:中等变化型(ESV轻度减少)— 渐变型(ESV轻度增加)— 中等变化型(ESV轻度减少)环状相间结构。  结论  该研究发现博斯腾湖流域南部土地利用轨迹等级、ESV变化趋势均高于北部的空间差异,并采用土地利用追踪分析与ESV趋势变化相结合的方式,揭示了绿洲城市的土地利用冲突现状及ESV时空变化,对博斯腾湖流域土地利用调控和生态环境保护提供参考。

     

  • 图  1  研究区示意图

    Figure  1.  Sketch map of study area

    图  2  2000—2018年博斯腾湖流域所有可能的LUCC变化轨迹及典型例子

    Figure  2.  All possible LUCC change trajectories and examples in Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018

    图  3  2000—2018年博斯腾湖流域轨迹类型

    Figure  3.  Trajectory type in the Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018

    图  4  2000—2018年博斯腾湖流域生态系统服务价值与生态贡献率

    Figure  4.  Value contribution rate of ESV and ESV in Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018

    图  5  博斯腾湖流域生态系统服务价值总体空间分布

    Figure  5.  Overall spatial distribution of ESV in Bosten Lake Watershed

    图  6  2000—2018年博斯腾湖流域变化等级图

    Figure  6.  Map of change levels in the Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018

    图  7  2000—2018年博斯腾湖流域生态系统服务价值趋势分析

    Figure  7.  Trend analysis of ESV in Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018

    表  1  博斯腾湖流域生态系统服务价值系数表               元/(hm2·a)

    Table  1.   Coefficients of the ecosystem service value in Bosten Lake Watershed CNY/(ha·year)

    一级类型
    First category
    供给服务
    Provisioning service
    调节服务
    Regulating service
    支持服务
    Supporting service
    文化服务
    Cultural service
    二级分类
    Second category
    食物生产
    Food production
    原料生产
    Material production
    水资源
    供给
    Water
    supply
    气体调节
    Gas regulation
    气候调节
    Climate regulation
    净化环境
    Purify environment
    水文调节
    Hydrological adjusting
    土壤保持
    Soil conservation
    维持
    养分循环
    Maintaining
    nutrient cycling
    生物
    多样性
    Biodiversity
    美学景观
    Aesthetic landscape
    DL928.59436.9821.85731.94393.28109.25294.961 125.23131.09142.0265.55
    PF1 485.7498.32−2 873.151 212.62622.70185.722 971.4710.92207.57229.4298.32
    C240.34568.08294.961 857.175 538.741 627.763 648.802 250.45174.792 053.81895.81
    B316.81721.02371.432 370.627 100.952 108.445 178.232 895.00218.492 632.811 158.00
    S207.57469.76240.341 540.364 621.081 398.343 659.721 879.02142.021 715.15753.79
    G109.25152.9487.40557.151 463.89480.681 070.60677.3254.62611.77273.11
    M240.34360.51196.641 245.403 299.211 092.452 414.321 518.51120.171 387.42611.77
    W557.15546.232 829.452 075.663 932.833 932.8326 470.152 523.57196.648 597.615 167.31
    D10.9232.7721.85120.17109.25338.66229.42142.0210.92131.0954.62
    BL0.000.000.0021.850.00109.2532.7721.850.0021.8510.92
    WA873.96251.269 056.44841.192 501.726 063.12111 692.461 015.9876.472 785.762 064.74
    GS0.000.002 359.70196.64589.92174.797 789.190.000.0010.9298.32
    注:GS代表冰川积雪;M代表草甸;G代表草原;S灌木;DL代表旱地;D代表荒漠;B代表阔叶;BL代表裸地;W代表湿地;PF代表水田;WA代表水域;C代表针叶。Notes: GS means glacier snow; M means meadow; G means grassland; S means shrubland; DL means dry land; D means desert; B means broadleaf; BL means bare land; W means wetland; PF means paddy field; WA means water area; C means coniferous.
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    表  2  2000—2018年博斯腾湖流域土地利用面积百分比和动态度

    Table  2.   Land use area percentage and dynamic degree in the Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018 %

    土地利用类型
    Land use type
    土地面积比例
    Proportional of different
    land use types
    单一动态度
    Dynamic of single
    land use
    综合动态度
    Dynamic of integrated
    land use
    200020052010201520182000—20182000—20052005—20102010—20152015—2018
    荒漠 Desert 27.50 26.96 33.97 32.41 32.37 3.55 0.26 3.62 0.44 0.22
    草甸 Meadow 23.84 23.71 24.76 24.85 24.85 0.85
    裸地 Bare land 26.88 26.85 18.90 19.53 19.35 −5.59
    草原 Grassland 11.01 10.89 9.00 8.88 8.87 −3.88
    旱地 Dry land 4.04 4.96 6.33 7.36 7.57 15.30
    湿地 Wetland 1.91 1.88 2.11 2.07 1.99 0.78
    水域 Water area 1.60 1.55 1.66 1.67 1.78 2.30
    冰川积雪 Glacier snow 1.28 1.19 1.31 1.23 1.17 −0.47
    针叶 Coniferous 0.69 0.69 0.47 0.63 0.63 −1.75
    阔叶 Broadleaf 0.65 0.52 0.45 0.40 0.40 −7.78
    建设用地 Construction land 0.28 0.33 0.49 0.64 0.66 28.24
    灌木 Shrubland 0.34 0.49 0.52 0.31 0.31 −1.63
    水田 Paddy field 0.00 0.00 0.02 0.02 0.02 0
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    表  3  2000—2018年博斯腾湖流域生态系统服务价值损益流向            108

    Table  3.   Flow direction of EVS in the Bosten Lake Watershed from 2000 to 2018 108 CNY

    项目
    Item
    冰川积雪
    Glacier
    snow
    草甸
    Meadow
    草原
    Grassland
    灌木
    Shrubland
    旱地
    Dry
    land
    荒漠
    Desert
    建设用地
    Construction
    land
    阔叶
    Broadleaf
    裸地
    Bare
    land
    湿地
    Wetland
    水域
    Water
    area
    针叶
    Coniferous
    冰川积雪
    Glacier snow
    0.00 0.03 0.02 7.43 0.00 0.00
    草甸 Meadow −0.01 21.30 −0.19 0.42 4.71 0.16 −0.47 32.49 −4.74 −4.93 −2.53
    草原 Grassland 0.00 −22.79 −1.27 0.06 4.62 0.01 −0.56 2.28 −6.04 −2.72 −0.20
    灌木 Shrubland 0.31 0.65 0.05 0.62 0.00 −0.12 0.52 −0.44 −0.01
    旱地 Dry land −3.43 −0.77 −1.14 4.54 0.37 −2.15 0.77 −0.72 −2.59 −0.04
    荒漠 Desert −0.04 −12.50 −8.71 −2.11 −0.28 0.01 −0.83 5.00 −3.47 −5.23 −0.13
    建设用地
    Construction land
    −4.39 −6.36 −3.77 −0.34 −0.03 −1.41 0.00 −0.26 −0.60 −1.44 −0.40
    阔叶 Broadleaf −0.15 −0.10 −0.11 −0.82 −0.22 −0.49 0.00 −0.02 −0.46
    裸地 Bare land 0.21 0.91 0.05 1.89 1.21 0.15 0.40 −0.01 −0.01 0.00
    湿地 Wetland 11.99 3.34 0.09 1.25 2.42 0.03 0.01 0.48 −4.42
    水田 Paddy field −0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.03 −0.02 −0.16
    水域 Water area 0.02 12.95 5.95 0.93 2.45 5.38 0.39 0.56 2.41 6.97 0.81
    针叶 Coniferous 1.39 1.67 0.00 0.36 −0.01 0.56
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-13
  • 修回日期:  2021-04-26
  • 网络出版日期:  2021-06-22
  • 刊出日期:  2021-07-25

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