乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估.pdf
《乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0667王生菊,李莹,靳瑰丽,张勇娟,魏秀红,刘文昊,宫珂,马建,刘智彪,李嘉欣,李超.乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估.草业科学,2023,40(5):1435-1448.WANGSJ,LIY,JINGL,ZHANGYJ,WEIXH,LIUWH,GONGK,MAJ,LIUZB,LIJX,LIC.TheevolutionofdesertgrasslandaroundUrumqiCityandanevaluationofitsecosystemservicevalue.PrataculturalScie
2、nce,2023,40(5):1435-1448.乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估王生菊1,2,3,李莹1,2,3,靳瑰丽1,2,3,张勇娟4,魏秀红4,刘文昊1,2,3,宫珂1,2,3,马建1,2,3,刘智彪1,2,3,李嘉欣1,2,3,李超1,2,3(1.新疆农业大学草业学院,新疆乌鲁木齐830052;2.新疆草地资源与生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830052;3.西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室,新疆乌鲁木齐830052;4.乌鲁木齐市园林工程质量监督站(乌鲁木齐市林草种苗站),新疆乌鲁木齐830092)摘要:城市周边的荒漠草地承担着减少地表径流、抗风
3、蚀、固碳等生态功能,加之受自身脆弱性和城市化的影响,其价值更易发生改变,评价其生态系统服务价值,对科学利用、规划和保护该类资源具有重要意义。因此,本研究选取乌鲁木齐市城市外围 10km 范围内 19902020 年的荒漠草地作为研究区域,用生物量修订生态系统服务单价,实现生态服务价值在 Landsat 影像像元(30m30m)上的空间异质性表达,在掌握草地面积、生物量变化规律的基础上,定量评价周边荒漠草地生态系统服务价值。结果表明:1)31 年内,城市周边荒漠草地面积整体呈减少趋势,减少了 193.49km2,动态度为3.27%,主要转向建设用地。2)草地生物量整体呈现波动式上升,到 2020
4、 年生物量为198.06gm2。3)草地生态系统服务价值总体呈现波动式增加趋势,且 2015 年最高,为 29.35亿元,2020 年生态系统服务总价值为 20.01 亿元;距城市周边 110km 范围内,草地生态系统服务价值表现出距离城市越近,服务价值越低。因此,31 年来城市周边荒漠草地面积变化幅度较大,呈减少趋势,而生物量虽受到城市扩张的作用,但整体呈增加趋势,生态系统服务价值受本身草地面积和生物量的影响较小,主要受社会经济的影响。关键词:荒漠草地;草地生物量;草地生态系统;生态系统服务;评估;城市周边文献标志码:A文章编号:1001-0629(2023)05-1435-14The ev
5、olution of desert grassland around Urumqi City and anevaluation of its ecosystem service valueWANGShengju1,2,3,LIYing1,2,3,JINGuili1,2,3,ZHANGYongjuan4,WEIXiuhong4,LIUWenhao1,2,3,GONGKe1,2,3,MAJian1,2,3,LIUZhibiao1,2,3,LIJiaxin1,2,3,LIChao1,2,3(1.CollegeofPrataculture,XinjiangAgriculturalUniversity,
6、Urumqi830052,Xinjiang,China;2.XinjiangKeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcology,Urumqi830052,Xinjiang,China;3.KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyinAridDesertAreasofWesternChina,MinistryofEducation,Urumqi830052,Xinjiang,China;4.UrumqiLandscapeEngineeringQualitySupervisionStation(UrumqiFores
7、tandGrassSeedlingStation),Urumqi830092,Xinjiang,China)Abstract:Desertgrasslandsaroundcitieshaveecologicalfunctionssuchasreducingsurfacerunoff,resistingwinderosion,and sequestration of carbon,and their value is more likely to change due to their own vulnerability and urbanization.收稿日期:2022-08-26接受日期:
8、2022-10-18基金项目:乌鲁木齐市城市周边荒漠草地生态服务价值评定项目第一作者:王生菊(1997-),女,青海西宁人,在读硕士生,研究方向为草地资源与生态。E-mail:通信作者:靳瑰丽(1979-),女,新疆乌鲁木齐人,教授,博士,研究方向为草地资源与生态。E-mail:J第40卷第5期草业科学1435-1448Vol.40,No.5PRATACULTURALSCIENCE5/2023http:/Evaluatingthevalueoftheirecosystemservicesisofgreatsignificanceforthescientificutilization,plann
9、ing,andprotectionofsuchresources.Therefore,thisstudyselecteddesertgrasslandwithin10kmoutsideUrumqicityfrom1990to2020asthestudyarea,revisedtheunitpriceofecosystemserviceswithbiomass,andrealizedthespatialheterogeneityexpressionofecologicalservicevalueonLandsatimagepixels(30m30m).Basedontheunderstandin
10、gofthevariationrulesofgrasslandareaandbiomass,theecosystemservicevalueofsurroundingdesertgrasslandwasquantitativelyevaluated.Theresultsshowed:1)DuringOver31years,theareaofdesertgrasslandaroundthecitydecreasedby193.49km2,withadynamicattitudeof3.27%,mainlyturningtoconstructionland.2)Theoverallbiomasso
11、fgrasslandshowedafluctuatingincrease;thebiomasswas198.06gm2in2020.3)Thevalueofgrasslandecosystemservicesgenerallyshowedafluctuatingandincreasingtrend;thehighestvaluewasCNY2.935billionin2015,andthetotalvalueofecosystemserviceswasCNY2.001billionin2020.Between1and10kmfromthecity,theservicevalueofthegra
12、sslandecosystemindicatedthatthecloserthedistancetothecity,thelowertheservicevalue.Therefore,inthepast31years,theareaofdesertgrasslandaroundthecityhaschangedgreatlyandtendedtodecrease.Althoughthebiomasswasaffectedbyurbanexpansion,ittendedtoincrease.Theecosystemservicevaluewaslessaffectedbytheareaandb
13、iomassofgrassland,butmainlyaffectedbysocialeconomy.Keywords:desertgrassland;grasslandbiomass;grasslandecosystem;ecosystemservice;estimate;cityperipheryCorresponding author:JINGuiliE-mail:J生态系统服务价值(ecosystemservicesvalue,ESV)是指人类从生态系统中直接或间接地获得的全部经济利益价值1。对其进行评估是用货币的形式直观反映生态系统服务效益的变化2-3。荒漠草地作为草地生态系统中较为
14、脆弱的一类,占全国荒漠草地总面积的 62.4%4,主要分布在西北干旱半干旱地区,具有固土改土、减少地表径流、抗风蚀、固碳等生态功能5;同时具有易破坏性和难恢复性的特点,尤其是城市周边荒漠草地受自身脆弱性和城市化的双重影响,更易发生面积减少、生物量和覆盖度降低等问题,导致 ESV 发生改变,城市生态环境受到威胁。因此,研究城市周边荒漠草地数量特征的动态变化,对生态系统服务价值做出动态评估,有利于决策者在城市发展和建设中考虑草地生态环境成本,为科学利用、规划和保护城市周边荒漠草地提供依据。目前,国内许多学者针对草地生态服务价值进行了大量的研究,李琳等6以草地综合顺序分类法为理论基础,以能值分析法为
15、主要计算方法,选择6 项评估指标对三江源区草原生态系统服务价值进行逐项评估;也有学者运用直接市场法、影子价格法、替代市场法和机会成本法对草地生态系统服务价值进行评估7-10。对草地 ESV 进行评价,评价指标应反映在多种指标上。草地的数量特征包括植物群落结构、生物量、覆盖度、高度等指标,对生态服务功能具有重要意义,其中生物量能反映草地生产能力及健康状况,对于评价其生态系统服务价值尤为重要。已有的研究多采用当量因子法,在草地生物量修订的基础上对草地生态系统服务价值进行评估11-13,但针对一个类型或一个区域内生物量空间异质性的问题,缺乏对空间内数字化影像最小单元的计算。因此,本研究以乌鲁木齐城市
16、周边荒漠草地为研究对象,利用草地动态度、转移矩阵等计算方法,分析 19902020 年草地面积动态变化及面积转移情况;在分析生物量变化的基础上实现数字化影像最小单元尺度上的生态服务价值计算,掌握荒漠草地面积演变规律及生态系统服务价值在小尺度空间上的变化特征,为科学利用、规划和保护城市周边荒漠草地提供数据支撑。1 研究区概况与研究方法 1.1 研究区概况乌鲁木齐市(863733885824E,424532440800N)地处于我国西北地区,新疆维吾尔自治区中部,位于亚欧大陆的中心。东、南、西三面环山,地势起伏悬殊,东南部地势高,西北部低。该地区属于中温带大陆干旱气候,夏季气温高,冬季寒冷,昼夜温
17、差较大,空气干燥,降水量少。由于乌鲁木齐市主城区外围主体为荒漠草地,因此本研究选1436草业科学第40卷http:/取乌鲁木齐城市区外缘 10km 作为研究区域(图 1)。1.2 数据来源及处理1.2.1 遥感影像数据土地利用 LandsatTM/ETM、OLI 遥感影像产品数据从中国科学院资源环境科学数据中心(https:/)获取,用于掩膜提取研究区草地面积数据,并将其划分为高、中、低 3 个覆盖度级的草地(表 1);从 GoogleEarthEngine(GEE)云计算平台(https:/ 19902020 年每隔 5 年的遥感影像。1.2.2 野外数据根据野外实地考察和典型区取样获得数据
18、。采样时间为 2021 年 8 月。样线的布设:以乌鲁木齐市城市建成区边缘为起始范围向外扩散,每隔 1km 布设 1 条环形样线,共布设 10 条。样地的布设:垂直于环形样线均匀布设 10 条垂直样线,在垂直样线与环形样线的交点附近统筹布设样地,共布设 96 个样地。样方的布设:在样地范围内,随机选取 3 个能代表该范围草地状况的样方(1m1m)进行数据采集,并采用齐地面刈割法,测定地上总生物量鲜重数据,共测 288 个样方,用于建立生物量与 NDVI 估产模型以及验证估产模型的精度。1.2.3 数据处理利用 ArcGIS10.7、ENVI5.3 软件对栅格数据进行提取、转换;利用 Excel
19、 软件对数据进行计算处理;利用 Origin2018 软件进行绘图。1.3 研究内容及方法1.3.1 草地动态度对研究区 19902020 年每隔 5 年的草地面积数据进行动态变化分析,阐明草地面积在 30 年间的变化规律,在此基础上分析草地在一定时间范围内的变化速率和幅度情况,进行草地动态度的计算。其计算公式为:K=UjUiUi1t100%。(1)表 1 草地遥感监测划分依据Table 1 Basis of the division of grassland remote sensing monitoring草地类型Grasstype含义Meaning高覆盖度草地Highcoveragegr
20、ass覆盖度50%的天然草地、改良草地和割草地Referstonaturalgrassland,improvedgrassland,andmowedgrasslandwithcoverage50%中覆盖度草地Mediumcoveragegrass覆盖度在20%50%的天然草地和改良草地Referstonaturalgrasslandandimprovedgrasslandwithacoverageof20%50%低覆盖度草地Lowcoveragegrass覆盖度在5%20%的天然草地Referstonaturalgrasslandwithacoverageof5%20%4500 N8700 E
21、 8730 E 8800 E 8830 E4430 N4400 N4330 N4300 N4230 NN02511 200 0005075100 km图例 Legend审图号 GS(2019)1822 号乌鲁木齐市区域边界线Regional boundary line of Urumqi CityN图例 Legend调查点位 Survey points样线 Transect乌鲁木齐市边界 Urumqi City boundary1100 00001020 km米东区Midong District乌 鲁 木 齐 县Urumqi County 达 坂 城 区Dabancheng District
22、天山区Tianshan District沙依巴克区Saybagh District水磨沟区Shuimogou District头屯河区Toutunhe District 新市区New urban area图 1 研究区示意图Figure 1 Schematic diagram of the study area第5期王生菊等:乌鲁木齐市城市周边荒漠草地演变分析及生态系统服务价值评估1437http:/式中:K 为j 到i的时间段内草地的动态度,Ui、Uj分别表示研究时段开始与结束时草地的面积;t 为研究时长。1.3.2 草地与其他地类转移矩阵分析为了探究草地与其他地类之间的面积转换情况,进行转
23、移矩阵分析,表达形式如下:Sij=S11S12S1nS21S22S2nSn1Sn2Snn。(2)式中:S 为研究期草地面积;n 为土地利用类型;Sij为研究初期和研究末期土地利用类型 i 转为 j 的面积。1.3.3 草地生物量动态变化分析为了掌握过去 30 年间周边荒漠草地的生产能力和健康状况,根据野外实地调查数据,利用 Arcgis10.7软件提取各样方点的 NDVI,然后分析植被指数同草地地上生物量之间的相关性,最终选取 70%的野外样方数据建立生物量的线性反演模型y=889.5x+0.4808,R2=0.3175,30%的野外样方数据进行了精度验证(精度:89.38%),反演获得 19
24、902020 年每隔 5 年的草地生物量,并对其动态变化和趋势进行分析。1.3.4 草地生态系统服务价值计算为了直观地看出周边荒漠草地生态系统在19902020 年的服务效益,对其生态系统服务价值进行计算。采用 Costanza 等14和谢高地等15的研究方法,并结合研究区域实际生产水平,选取主要的粮食作物,根据公式(3)计算得到1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020 年相应的乌鲁木齐市草地单个生态服务当量的价值(表 2)。Ea=17ni=1risiviH,i=1,2,n。(3)式中:Ea为单位农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值(CNYhm2);i 为粮食
25、作物种类,ri为表 2 乌鲁木齐市主要粮食作物相关数据及经济价值Table 2 Relevant data and economic value of main grain crops in Urumqi年份Year作物种类Crop播种面积Seededarea/hm2单产Unityield/(kghm2)平均价格Averageprice/(CNYkg1)3种作物平均价格Averagepriceofthreecrops/(CNYkg1)1个当量因子的经济价值Economicvalueofoneequivalentfactor/(102CNYkm2)1990水稻Rice50099160.60.53
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 乌鲁木齐市 城市 周边 荒漠 草地 演变 分析 生态系统 服务 价值 评估
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。