世界地理研究 ›› 2021, Vol. 30 ›› Issue (4): 826-838.DOI: 10.3969/j.issn.1004-9479.2021.04.2020124
曹君1(), 张正栋1(), 崔峰艳1, 陈宋佳1, 杨阳2, 匡腾飞3, 陈裕婵4
收稿日期:
2020-03-05
修回日期:
2020-05-20
出版日期:
2021-07-30
发布日期:
2021-08-06
通讯作者:
张正栋
作者简介:
曹君(1997-),女,硕士研究生,研究方向为景观格局与生态系统服务研究,E-mail: jun_xht@126.com。
基金资助:
Jun CAO1(), Zhengdong ZHANG1(), fengyan CUI1, Sonja CHEN1, Yang YANG2, Tengfei KUANG3, Yuchan CHEN4
Received:
2020-03-05
Revised:
2020-05-20
Online:
2021-07-30
Published:
2021-08-06
Contact:
Zhengdong ZHANG
摘要:
生态系统服务价值对景观格局演变的响应研究已成为地理学、生态学等领域的研究热点。以纽约湾区为研究区,利用1996—2015年土地覆被数据和数字高程数据,采用生态系统服务价值当量估算法、景观格局指数、空间自相关分析等方法,分析1996—2015年湾区景观格局的时空演变规律,定量评估研究区生态系统服务价值,探讨纽约湾区生态系统服务价值对景观格局变化的响应。结果表明:①纽约湾区景观以林地和建设用地为主,其整体变化幅度较小,20年间湿地面积减少约10.94%,而建设用地增长幅度较高,约25.91%。②纽约湾区1996—2015年间ESV总量呈逐步减少,20年间共减少57.83亿元,2000—2005年间下降幅度较大约1.69%。③湾区ESV空间异质性较强,不同地区ESV增减所对应的土地利用转移各有差异。湾区南部热点区多出现湿地增加,而北部则以水域、草地增加为主。湾区西部冷点区多为湿地转林地的现象,而中部冷点区则以建设用地增加为主。④除建设用地外,湾区其余地类均呈现人为干预越少,景观结合度、聚集度越高,越有利于提升湾区整体的生态系统服务价值的规律。⑤纽约湾区ESV强度与土地利用程度(La)的空间关联性较弱,且湾区生态环境质量逐年下降。研究结果希望对世界级大湾区环境资源利用率的提升研究具有借鉴意义。
曹君, 张正栋, 崔峰艳, 陈宋佳, 杨阳, 匡腾飞, 陈裕婵. 1996—2015年纽约湾区生态系统服务对景观格局变化的响应[J]. 世界地理研究, 2021, 30(4): 826-838.
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土地利用类型 | 生态系统服务价值系数 | 土地利用类型 | 生态系统服务价值系数 |
---|---|---|---|
耕地(Cropland) | 41753 | 湿地(Wetland) | 1051305 |
林地(Forestland | 40365 | 建设用地(Urban) | 49958 |
草地(Grassland) | 31245 | 未利用地(Unutilized land) | 0 |
水域(Water) | 93840 |
表1 研究区土地利用类型生态系统服务价值系数 (元/hm2a)
Tab.1 Ecosystem service value coefficients of land use type(yuan/hm2a)
土地利用类型 | 生态系统服务价值系数 | 土地利用类型 | 生态系统服务价值系数 |
---|---|---|---|
耕地(Cropland) | 41753 | 湿地(Wetland) | 1051305 |
林地(Forestland | 40365 | 建设用地(Urban) | 49958 |
草地(Grassland) | 31245 | 未利用地(Unutilized land) | 0 |
水域(Water) | 93840 |
类型 | 未利用地级 | 林、草、水用地级 | 农业用地级 | 城镇聚落用地级 |
---|---|---|---|---|
土地利用类型 | 未利用地或难利用地 | 林地、草地、湿地、水域 | 耕地、园地、人工草地 | 城镇、居民点、工矿用地、交通用地 |
分级指数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
表2 土地利用程度分级赋值表
Tab.2 The classification values of land use degree
类型 | 未利用地级 | 林、草、水用地级 | 农业用地级 | 城镇聚落用地级 |
---|---|---|---|---|
土地利用类型 | 未利用地或难利用地 | 林地、草地、湿地、水域 | 耕地、园地、人工草地 | 城镇、居民点、工矿用地、交通用地 |
分级指数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
景观类型 | 1996年 | 2000年 | 2005年 | 2010年 | 2015年 | 1996—2015 变化量 /km2 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | ||
耕地 | 168.14 | 0.45 | 162.65 | 0.44 | 156.48 | 0.42 | 146.67 | 0.39 | 143.91 | 0.39 | -24.23 |
林地 | 22902.90 | 61.57 | 22582.10 | 60.70 | 22306.30 | 59.96 | 21936.90 | 58.97 | 21711.70 | 58.36 | -1191.20 |
草地 | 7015.48 | 18.86 | 7042.35 | 18.93 | 7025.22 | 18.88 | 6977.36 | 18.76 | 6909.17 | 18.57 | -106.31 |
水域 | 1019.93 | 2.74 | 1028.84 | 2.77 | 1028.45 | 2.76 | 1037.09 | 2.79 | 1033.85 | 2.78 | 13.92 |
湿地 | 658.86 | 1.77 | 651.74 | 1.75 | 611.51 | 1.64 | 595.33 | 1.60 | 586.77 | 1.58 | -72.10 |
建设用地 | 5339.02 | 14.35 | 5637.65 | 15.15 | 5977.83 | 16.07 | 6412.79 | 17.24 | 6721.71 | 18.07 | 1382.69 |
未利用地 | 96.03 | 0.26 | 94.99 | 0.26 | 94.55 | 0.25 | 94.19 | 0.25 | 93.17 | 0.25 | -2.85 |
总值 | 37200.36 | 100 | 37200.32 | 100 | 37200.33 | 100 | 37200.34 | 100 | 37200.28 | 100 | -0.08 |
表3 1996—2015年纽约湾区土地利用面积变化表
Tab.3 Land use area change of New York Bar Area from 1996 to 2015
景观类型 | 1996年 | 2000年 | 2005年 | 2010年 | 2015年 | 1996—2015 变化量 /km2 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | 面积 /km2 | 占比 /% | ||
耕地 | 168.14 | 0.45 | 162.65 | 0.44 | 156.48 | 0.42 | 146.67 | 0.39 | 143.91 | 0.39 | -24.23 |
林地 | 22902.90 | 61.57 | 22582.10 | 60.70 | 22306.30 | 59.96 | 21936.90 | 58.97 | 21711.70 | 58.36 | -1191.20 |
草地 | 7015.48 | 18.86 | 7042.35 | 18.93 | 7025.22 | 18.88 | 6977.36 | 18.76 | 6909.17 | 18.57 | -106.31 |
水域 | 1019.93 | 2.74 | 1028.84 | 2.77 | 1028.45 | 2.76 | 1037.09 | 2.79 | 1033.85 | 2.78 | 13.92 |
湿地 | 658.86 | 1.77 | 651.74 | 1.75 | 611.51 | 1.64 | 595.33 | 1.60 | 586.77 | 1.58 | -72.10 |
建设用地 | 5339.02 | 14.35 | 5637.65 | 15.15 | 5977.83 | 16.07 | 6412.79 | 17.24 | 6721.71 | 18.07 | 1382.69 |
未利用地 | 96.03 | 0.26 | 94.99 | 0.26 | 94.55 | 0.25 | 94.19 | 0.25 | 93.17 | 0.25 | -2.85 |
总值 | 37200.36 | 100 | 37200.32 | 100 | 37200.33 | 100 | 37200.34 | 100 | 37200.28 | 100 | -0.08 |
景观类型 | 1996 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 研究期变化量 /亿元 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ||
耕地 | 7.02 | 0.32 | 6.79 | 0.31 | 6.53 | 0.30 | 6.12 | 0.28 | 6.01 | 0.28 | -1.01 |
林地 | 924.48 | 41.91 | 911.53 | 41.40 | 900.39 | 41.60 | 885.48 | 41.12 | 876.39 | 40.80 | -48.08 |
草地 | 219.20 | 9.94 | 220.04 | 9.99 | 219.50 | 10.14 | 218.01 | 10.12 | 215.88 | 10.05 | -3.32 |
水域 | 95.71 | 4.34 | 96.55 | 4.39 | 96.51 | 4.46 | 97.32 | 4.52 | 97.02 | 4.52 | 1.31 |
湿地 | 692.66 | 31.40 | 685.18 | 31.12 | 642.88 | 29.70 | 625.88 | 29.07 | 616.87 | 28.72 | -75.80 |
建设用地 | 266.73 | 12.09 | 281.65 | 12.79 | 298.64 | 13.80 | 320.37 | 14.88 | 335.80 | 15.63 | 69.08 |
未利用地 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0 |
总值 | 2205.80 | 100 | 2201.73 | 100 | 2164.46 | 100 | 2153.18 | 100 | 2147.97 | 100 | -57.83 |
单位面积ESV值 | 59295.60 | 59186.16 | 58184.37 | 57881.21 | 57741.08 | -1554.52 |
表4 1996—2015年纽约湾区各地类ESV变化以及贡献率
Tab.4 The contribution rate and changes of ESV in land use types of New York Bar Area from 1996 to 2015
景观类型 | 1996 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 研究期变化量 /亿元 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ESV /亿元 | 贡献比例 /% | ||
耕地 | 7.02 | 0.32 | 6.79 | 0.31 | 6.53 | 0.30 | 6.12 | 0.28 | 6.01 | 0.28 | -1.01 |
林地 | 924.48 | 41.91 | 911.53 | 41.40 | 900.39 | 41.60 | 885.48 | 41.12 | 876.39 | 40.80 | -48.08 |
草地 | 219.20 | 9.94 | 220.04 | 9.99 | 219.50 | 10.14 | 218.01 | 10.12 | 215.88 | 10.05 | -3.32 |
水域 | 95.71 | 4.34 | 96.55 | 4.39 | 96.51 | 4.46 | 97.32 | 4.52 | 97.02 | 4.52 | 1.31 |
湿地 | 692.66 | 31.40 | 685.18 | 31.12 | 642.88 | 29.70 | 625.88 | 29.07 | 616.87 | 28.72 | -75.80 |
建设用地 | 266.73 | 12.09 | 281.65 | 12.79 | 298.64 | 13.80 | 320.37 | 14.88 | 335.80 | 15.63 | 69.08 |
未利用地 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0 |
总值 | 2205.80 | 100 | 2201.73 | 100 | 2164.46 | 100 | 2153.18 | 100 | 2147.97 | 100 | -57.83 |
单位面积ESV值 | 59295.60 | 59186.16 | 58184.37 | 57881.21 | 57741.08 | -1554.52 |
纽约湾区 | PD | AREA_MN | FRAC_AM | COHESION | DIVISION | AI | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ESV总值 | 0.427* | 0.757** | 0.611** | 0.525** | -0.725** | 0.590** | |
耕地 | 0.947* | 0.975** | 0.941* | 0.963** | .c | 0.962** | |
林地 | -0.986** | 0.995** | 0.886* | 0.907* | -0.908* | 0.76 | |
草地 | -0.917* | 0.953* | 0.934* | 0.975** | -0.981** | 0.965** | |
水域 | -0.931* | 0.976** | 0.858 | 0.879* | -0.819 | 0.944* | |
湿地 | 0.974** | 0.943* | 0.994** | 0.972** | .c | 0.242 | |
建设用地 | 0.735 | -0.029 | 0.928* | 0.869 | -0.947* | -0.031 |
表5 各地类ESV与各景观格局指数的相关性指数
Tab.5 Correlation index between ESV and landscape pattern index
纽约湾区 | PD | AREA_MN | FRAC_AM | COHESION | DIVISION | AI | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ESV总值 | 0.427* | 0.757** | 0.611** | 0.525** | -0.725** | 0.590** | |
耕地 | 0.947* | 0.975** | 0.941* | 0.963** | .c | 0.962** | |
林地 | -0.986** | 0.995** | 0.886* | 0.907* | -0.908* | 0.76 | |
草地 | -0.917* | 0.953* | 0.934* | 0.975** | -0.981** | 0.965** | |
水域 | -0.931* | 0.976** | 0.858 | 0.879* | -0.819 | 0.944* | |
湿地 | 0.974** | 0.943* | 0.994** | 0.972** | .c | 0.242 | |
建设用地 | 0.735 | -0.029 | 0.928* | 0.869 | -0.947* | -0.031 |
年份 | Not Sigenificant | High-High | Low-Low | Low-High | High-Low | 全局Moran’I |
---|---|---|---|---|---|---|
1996年 | 9.19% | 3.59% | 63.11% | 19.52% | 4.59% | 0.081 |
2000年 | 9.30% | 3.71% | 62.04% | 20.48% | 4.47% | 0.084 |
2005年 | 9.10% | 3.74% | 61.51% | 21.41% | 4.25% | 0.086 |
2010年 | 8.80% | 3.77% | 60.78% | 22.45% | 4.21% | 0.087 |
2015年 | 8.72% | 3.81% | 60.11% | 23.21% | 4.15% | 0.087 |
变化趋势 | ↓ | ↑ | ↓ | ↑ | ↓ | ↑ |
表6 1996—2015年纽约湾区各集聚类型斑块占比
Tab.6 The proportion of plaques of each cluster type in New York Bay Area from 1996 to 2015
年份 | Not Sigenificant | High-High | Low-Low | Low-High | High-Low | 全局Moran’I |
---|---|---|---|---|---|---|
1996年 | 9.19% | 3.59% | 63.11% | 19.52% | 4.59% | 0.081 |
2000年 | 9.30% | 3.71% | 62.04% | 20.48% | 4.47% | 0.084 |
2005年 | 9.10% | 3.74% | 61.51% | 21.41% | 4.25% | 0.086 |
2010年 | 8.80% | 3.77% | 60.78% | 22.45% | 4.21% | 0.087 |
2015年 | 8.72% | 3.81% | 60.11% | 23.21% | 4.15% | 0.087 |
变化趋势 | ↓ | ↑ | ↓ | ↑ | ↓ | ↑ |
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