基于保护政策影响的抚仙湖流域景观格局变化及生态系统服务价值响应

doi:10.12302/j.issn.1000-2006.202209024

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 48 ›› Issue (3): 145-154.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202209024

所属专题：自然保护地体系下景观设计理论与实践研究

• 专题报道Ⅲ:自然保护地体系下景观设计理论与实践研究(执行主编王浩,阮宏华) • 上一篇下一篇

基于保护政策影响的抚仙湖流域景观格局变化及生态系统服务价值响应

李思荣(), 苏同向^*()

南京林业大学风景园林学院,江苏南京 210037

收稿日期:2022-09-11 修回日期:2023-04-15 出版日期:2024-05-30 发布日期:2024-06-14
作者简介:李思荣(1551989170@qq.com)。
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFD1100404)

Protection policy impacts on landscape pattern changes and ecosystem service value responses in Fuxian Lake basin

LI Sirong(), SU Tongxiang^*()

College of Landscape Architecture, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037,China

Received:2022-09-11 Revised:2023-04-15 Online:2024-05-30 Published:2024-06-14

摘要/Abstract

摘要：

【目的】云南省抚仙湖流域作为我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全格局的重要组成部分。抚仙湖流域景观格局和生态系统服务价值(ESV)的变化受到“四退三还”保护政策的影响,定量研究其发展演变规律,为流域景观的保护与规划提供参考。【方法】选取2006—2021年“四退三还”保护政策实施前后抚仙湖流域的4期遥感影像进行景观分类,计算土地利用动态度、转移矩阵、景观格局指数,并基于当量因子法评估生态系统服务价值(ESV),运用SPSS对流域的ESV与景观格局指数进行相关性分析。【结果】 ①“四退三还”政策实施前,抚仙湖流域林地面积大量减少,建设用地持续扩展,水体面积减少;景观格局复杂化、破碎化,连通性减弱,同时流域ESV明显下降。“四退三还”政策实施后,抚仙湖流域林地面积显著增加,建设用地扩张速度明显减缓,水体缩减速度降低;景观格局破碎化程度降低,连通性增强;流域ESV显著增加。②抚仙湖流域ESV与景观格局之间存在明显联系,流域ESV总量与景观格局指数蔓延度(CONTAGE)显著正相关,与香浓多样性指数(SHDI)和香浓均匀度指数(SHEI)相关性较高且呈负相关。各单项生态系统服务价值中,供给服务与最大斑块指数(LPI)显著负相关;调节服务和支持服务与CONTAGE显著正相关,与SHDI和SHEI显著负相关;文化服务与CONTAGE显著正相关。【结论】景观类型的剧烈变化引起景观类型之间的相互转移以及景观多样性、连通度等的变化,并改变了景观生态系统的结构和功能,同时也影响生态系统服务价值。未来研究中可聚焦其机制,为抚仙湖流域下一步的保护与管理提供参考。

关键词: 生态系统服务价值(ESV), 景观格局, “四退三还”政策, 云南抚仙湖流域

Abstract:

【Objective】 Changes in landscape patterns and ecosystem service values (ESVs) in the Fuxian Lake basin are affected by the “Four Retreats and Three Returns” protection policy. Quantitatively understanding such changes can provide a reference for the protection of watershed landscapes. 【Method】 Four sets of remote sensing images taken from 2006 to 2021 (before and after the implementation of the “Four Retreats and Three Returns” protection policy) were selected for landscape classification, and the land use dynamics, transfer matrix and landscape pattern indices were calculated. The ESVs were evaluated using the equivalent factor method and the SPSS software package was used to analyze the correlations between the ESVs in the watershed and the landscape pattern indices. 【Result】 The results indicated that the forested and water system areas in the Fuxian Lake basin were small, while the construction land area was expanding before the implementation of the “Four Retreats and Three Returns” protection policy. The landscape pattern was also complicated and fragmented, with weak connectivity and low ESVs. After the policy was implemented, the forested area increased significantly, the expansion of construction land slowed significantly, and the rate of water system reduction decreased. The degree of fragmentation of the landscape pattern also decreased and the connectivity was enhanced. The ESVs in the basin increased significantly. (2) The ESVs in the Fuxian Lake basin were connected with the landscape pattern, and the total basin ESV was significantly positively correlated with CONTAGE and negatively correlated with SHDI and SHEI. Among the individual ESVs, supply services were significantly negatively correlated with LPI, regulation and support services were significantly positively correlated with CONTAGE and significantly negatively correlated with SHDI and SHEI, and cultural services were significantly positively correlated with CONTAGE. 【Conclusion】 Future studies should focus on the mechanism behind these changes and provide a reference for the next step in protecting and managing the Fuxian Lake basin.

Key words: ecosystem service value(ESV), landscape pattern, ‘Four Retreats and Three Refunds’ policy, Fuxian Lake basin of Yunnan Province

中图分类号:

S759.9

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图/表 9

表1

表2

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表6

参考文献 34

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影像ID landsat scene ID	数据源 data source	传感器 sensor	条带号 path/row	坐标系统 reference frame	空间分辨率/m spatial resolution	成像时间 time	云量/% cloud cover
LE71290432006067EDC00	Landsat 7	ETM	129/43	WGS 1984 UTM 48N	30	2006-03-08	0.00
LE71290432011321EDC00	Landsat 7	ETM	129/43	WGS 1984 UTM 48N	30	2011-11-17	5.00
LC81290432016327LGN01	Landsat 8	OLI	129/43	WGS 1984 UTM 48N	30	2016-11-22	0.01
LC81290432021324LGN00	Landsat 8	OLI	129/43	WGS 1984 UTM 48N	30	2021-11-20	0.04

生态系统分类 ecosystem classification		生态系统服务价值/(元·hm^-2) ESV
生态系统分类 ecosystem classification		水田 paddy field	旱地 dry land	林地 forest land	灌草丛 bushes	水体 water	未利用地 bare land
供给服务 supply services	食物生产food production	2 638.62	1 649.14	426.84	737.26	1 552.13	0.00
	原料生产raw material production	174.61	776.06	1 008.88	1 086.49	446.24	0.00
	水资源供给water supply	-5 102.62	38.80	523.84	601.45	16 083.93	0.00
调节服务 tuning services	气体调节gas regulation	2 153.58	1 299.91	3 298.27	3 822.12	1 493.92	38.80
	气候调节climate regulation	1 105.90	698.46	9 836.61	10 108.23	4 442.97	0.00
	净化环境purify the environment	329.83	194.02	2 890.84	3 337.08	10 767.89	194.02
	水文调节hydrological regulation	5 277.24	523.84	6 480.13	7 411.41	198 361.96	58.20
支持服务 support services	土壤保持soil conservation	19.42	1 998.36	3 996.73	4 656.38	1 804.35	38.80
	维持养分循环maintain nutrient cling	368.63	232.82	310.43	349.23	135.81	0.00
	生物多样性Biodiversity	407.43	252.22	3 647.50	4 229.55	4 947.41	38.80
文化服务 cultural services	美学景观landscape aesthetic	174.61	116.41	1 590.93	1 862.55	3 666.90	19.40
合计total		7 547.23	7 780.04	34 011.00	38 201.75	243 703.51	388.02

景观类型 landscape type	2006年		2011年		2016年		2021年
景观类型 landscape type	面积/hm² area	比例/% ratio	面积/hm² area	比例/% ratio	面积/hm² area	比例/% ratio	面积/hm² area	比例/% ratio
水田paddy field	5 802.96	8.54	5 826.23	8.57	5 903.11	8.68	5 749.93	8.46
旱地dryland	10 274.18	15.11	12 687.18	18.66	7 722.65	11.36	6 712.92	9.87
林地woodland	21 487.49	31.60	17 911.79	26.35	24 570.68	36.14	25 124.14	36.95
灌草丛bushes	5 729.80	8.43	6 363.78	9.36	4 458.80	6.56	5 183.21	7.62
水体water	21 978.02	32.33	21 891.85	32.20	21 860.48	32.15	21 772.03	32.02
建设用地construction land	2 600.53	3.82	3 243.51	4.77	3 441.36	5.06	3 431.33	5.05
未利用地bare land	115.60	0.17	64.24	0.09	31.50	0.05	15.02	0.02
总计total	67 988.58	100.00	67 988.58	100.00	67 988.58	100.00	67 988.58	100.00

年份 year	单一土地利用动态度 single land use dynamics							土地利用动态度 integrated land use dynamics
年份 year	水田 paddy field	旱地 dry land	林地 forest land	灌草丛 bushes	水体 water	建设用地 construction land	未利用地 bare land	土地利用动态度 integrated land use dynamics
2006—2011	0.08	4.70	-3.33	2.21	-0.08	4.94	-8.89	1.68
2011—2016	0.26	-7.83	7.44	-5.99	-0.03	1.22	-10.19	2.13
2016—2021	-0.52	-2.61	0.45	3.25	-0.08	-0.06	-10.46	1.93

时间 time	项目 item	景观类型 landscape type						服务类型service type
时间 time	项目 item	水田 paddy field	旱地 dry land	林地 forest land	灌草丛 bushes	水体 water	未利用地 bare land	供给服务 supply services	调节服务 tuning services	支持服务 support services	文化服务 cultural services	总计 total
2006	ESV/×10⁶元	43.80	79.93	730.81	218.89	5 356.12	0.04	5 431.13	405.36	127.66	465.45	6 429.59
2006	比例/%	0.68	1.24	11.37	3.40	83.30	0.00	84.47	6.30	1.99	7.24	100.00
2011	ESV/×10⁶元	43.97	98.71	609.20	243.11	5 335.12	0.02	5 354.52	388.18	123.12	464.31	6 330.13
2011	比例/%	0.69	1.56	9.62	3.84	84.28	0.00	84.59	6.13	1.94	7.34	100.00
2016	ESV/×10⁶元	44.55	60.08	835.67	170.33	5 327.48	0.01	5 437.81	411.07	129.49	459.76	6 438.13
2016	比例/%	0.69	0.93	12.98	2.65	82.75	0.00	84.46	6.38	2.01	7.14	100.00
2021	ESV/×10⁶元	43.40	52.23	854.50	198.01	5 305.92	0.01	5 445.02	418.92	131.25	458.87	6 454.06
2021	比例/%	0.67	0.81	13.24	3.07	82.21	0.00	84.37	6.49	2.03	7.11	100.00
2006—2011	ESV变化/×10⁶元	0.17	18.78	-121.61	24.22	-28.64	-0.02	-76.61	-17.18	-4.54	-1.14	-99.46
2006—2011	年变化率/%	0.07	4.70	-3.32	2.21	-0.11	-8.00	-0.28	-0.85	-0.71	-0.05	-0.31
2011—2016	ESV变化/×10⁶元	0.58	-38.63	226.47	-72.78	-7.64	-0.01	83.31	22.89	6.37	-4.55	108.00
2011—2016	年变化率/%	0.26	-7.83	7.43	-0.60	-0.03	-5.00	0.31	7.85	1.03	-0.20	0.34
2016—2021	ESV变化/×10⁶元	-1.15	-7.85	18.83	27.68	-21.56	0.00	7.21	7.85	1.76	-0.89	15.93
2016—2021	年变化率/%	-0.51	-2.61	0.45	3.30	-0.08	0.00	0.03	0.38	0.27	-0.04	0.05

基于保护政策影响的抚仙湖流域景观格局变化及生态系统服务价值响应

Protection policy impacts on landscape pattern changes and ecosystem service value responses in Fuxian Lake basin

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景观格局指数 landscape pattern index	R_供给服务	R_调节服务	R_支持服务	R_文化服务	R _ESV总量
NP	-0.473	0.083	0.329	0.344	0.11
LPI	0.985^*	-0.49	-0.712	-0.718	-0.52
CONTAG	-0.685	0.986^*	0.979^*	0.985^*	0.989^*
SPLIT	0.715	-0.724	-0.719	-0.691	-0.743
SHDI	0.841	-0.917^*	-0.979^*	-0.979^*	-0.925
SHEI	0.841	-0.917^*	-0.979^*	-0.979^*	-0.925

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