呼伦贝尔市森林生态系统多功能变化与综合效益耦合研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaolch014
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生态系统服务与社会经济发展之间的关系研究是在人类社会发展的生态系统服务需求日益扩大和自然生态系统提供生态系统服务的能力不断衰退的矛盾激化过程中逐渐产生的,它力求运用科学手段为环境保护和决策制定提供可靠依据,进而完善生态系统管理、加强生态系统保护、提升人类福祉。本文基于可持续发展的思想,以呼伦贝尔市为研究区,首先提出了区域尺度上构建“生态系统格局和植被覆盖度变化-植被净初级生产力和碳储量变化-森林生态系统服务功能变化及权衡协同关系-森林生态系统服务功能与社会经济耦合关系-典型生态恢复工程生态效益驱动力”的研究内容关系框架,然后提出“呼伦贝尔市森林生态系统多功能变化与综合效益耦合研究”这一命题,最后基于多期遥感监测数据、气象观测数据、文献统计资料、森林资源调查数据、长期定位观测的森林生态监测数据以及权威部门公布的社会公共数据,运用GIS的相关工具、结合相关模型,开展了生态和社会经济综合效益的耦合研究,得到如下主要结论:(1)在1990~2015年,生态系统类型综合动态度呈下降趋势(由0.97%下降至0.18%),表明研究区生态系统类型格局变动趋于稳定。生态恢复措施是影响研究区生态系统变化的首要驱动力(贡献率达53.07%),其次为农牧业开发(贡献率达28.29%)。景观破碎化指数总体呈上升趋势(由0.164上升至0.171);人为干扰指数呈先降低(0.506至0.501)后增加(0.501至0.515)再降低(0.515至0.510)的波动趋势,表明研究区景观变化受人为活动影响明显。在2000~2015年,植被覆盖度总体较好(平均植被覆盖度为78.97%~85.64%),以增加为主(占全区面积的66.74%),西部林草交错带和西部草原区植被覆盖度有所减少(占全区面积的7.97%)。植被覆盖度的增减对建设征占、退田还湖、撂荒、围湖造田、土地开发和土地复垦等有着不同程度的响应。植被覆盖度增加主要由于大量的土地转化为未利用地和森林所致。(2)在1985~2015年,基于Biome-BGC模型模拟结果显示,研究区不同植被类型年内日均NPP呈平稳(1~3月)-急剧增加(4~7月)-急剧下降(8~10月)-平稳的趋势(11~12月);不同植被类型NPP年际变化趋势基本类似,NPP年均值蒙古栎林最大(624.38g Cm-2a-1),草地最小(132.27 g Cm-2a-1)。植被NPP变化趋势空间差异性较大,增加区域占总面积的53.44%,主要分布在扎兰屯市、阿荣旗、陈巴尔虎旗、鄂温克族自治旗以及额尔古纳市和根河市的北部一带,而牙克石市南部及鄂伦春自治旗西北部等地NPP下降趋势明显,速率超过1g Cm-2a-1,其他旗市区也有不同程度的降低,速率在1g Cm-2a-1左右。森林植被NPP变化主要受气温控制,而灌丛、草地、沼泽化草甸和农田NPP变化主要受降水量控制。不同植被类型多年平均碳储量排序依次为:蒙古栎林>樟子松林>白桦林>兴安落叶松林>农田>沼泽化草甸>灌丛>草地,其年际变化和多年均值分布变化幅度均较小,植被多年平均碳储量呈东部>中部>西部的趋势。(3)在1998、2006和2014年,鄂伦春自治旗、额尔古纳市、牙克石市和根河市四个旗市森林生态系统各项服务功能占全市的主要部分,占比分别在67.93%~82.02%(1998年)、68.50%~82.13%(2006年)和67.15%~81.99%(2014年)。不同林分中兴安落叶松林、桦木林和蒙古栎林所贡献的生态系统服务占主要部分,占比分别在91.76%~95.72%(1998年)、91.58%~94.52%(2006年)和87.78%~92.32%(2014年)。森林生态系统服务各项功能在1998~2014年的增加量明显大于1998~2006年。1998~2014年,蒙古栎林生态系统服务各项功能呈减少趋势,而云杉林、兴安落叶松林、樟子松林、桦木林、榆树林、杨树林、柳树林、经济林和灌木林的各项服务功能呈增加趋势。森林生态系统各功能项之间以协同互利关系为主,且这种协同互利关系比较突出的存在于涵养水源与保育土壤、涵养水源与固碳释氧、涵养水源与林木积累营养物质、涵养水源与净化大气环境、涵养水源与生物多样性保护之间。(4)在1998、2006和2014年,研究区大部分旗市区社会经济效益分布比重与森林生态效益存在明显的不对称性,森林资源覆被好的区域往往社会经济发展相对滞后。社会经济发展与森林生态效益耦合度数值均≤0.500,表明两个系统之间的耦合度处于颉颃阶段与低水平耦合。整个地区社会经济发展与森林生态效益耦合度由1998年的0.322增加到2014年的0.328,表明整体上两个系统在发展过程中相互作用影响变化不大。两个系统的耦合协调度从0.218上升至0.229,但耦合协调水平依然停留在低度耦合协调状态,虽然研究区拥有丰富的森林资源,但各旗市区社会经济发展同森林生态效益的发挥不协调。农林牧渔业总产值、城镇化率、社会固定资产投资、非农产业占GDP比重和人均GDP每增加1%,则引起森林生态系统服务功能价值量分别增加0.300%、0.211%、0.169%、0.132%和0.124%。人口数量或道路网密度每增加1%,则会引起森林生态系统服务功能价值量减少0.026%或0.022%。(5)基于DPSIR-m DSS模型对研究区2000~2015年天然林保护工程实施过程中生态效益进行综合评价结果表明,影响研究区天然林保护工程生态效益的最敏感因素为天保工程投资额度、自然保护区面积比例、木材产量、职工年平均工资、人口密度、道路网密度等社会经济指标。驱动力分项呈平稳增加趋势(增加值为0.177),压力、状态和影响分项呈波动性增加趋势(增加值分别为0.137、0.093和0.197),综合值在研究期间增加了62%,前期(2000~2008年)波动性增加,后期(2008~2015年)平稳增加,表明研究区天保工程生态效益呈波动上升趋势。就综合评价结果而言,DPSIR-m DSS模型在评价过程中能较好地反应这些波动。
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