南通市生态系统服务簇变化研究开题报告

 2023-02-19 08:02

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

生态服务价值是指人类直接或间接从生态系统得到的利益,主要包括向经济社会系统输入有用物质和能量、接受和转化来自经济社会系统的废弃物,以及直接向人类社会成员提供服务(如人们普遍享用洁净空气、水等舒适性资源)。

长期以来,由于现有社会经济系统没有充分评价生态系统资产及其生态服务价值,生态系统服务被看成充裕的取之不尽的免费公共服务,导致生态服务供给的稀缺和生态服务的过度消费。在土地利用急剧变化的当下,如何对于生态服务系统的各项价值进行有效的划分和利用显得尤为重要。

生态服务价值这一领域的探索与研究到了一个新时期,土地利用作为人类活动的重要形式,对生态系统服务产生着强烈的影响。随着可持续发展理论的兴起,土地资源可持续利用已成为人类社会可持续发展的重要依托和核心内容。在土地利用变化加剧的当下,生态系统为人类生产生活所提供的服务价值越来越受到重视。

明晰生态系统服务的演变特征,有助于针对性的提出区域生态系统服务提升决策,对于维持和改善人类福祉、促进城市可持续发展具有重要意义。

国内外研究进展及应用前景

生态系统服务在生态系统服务功能的定义上,国外学者对生态系统服务概念的认识经历了一个发展变化的过程(表1)。

最早提出生态系统服务这一概念的是Daliy,他在1997年出版的书中指出:生态系统服务是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过程。[5]联合国千年生态发展评估报告(MA)认为,生态系统服务功能是人类从生态系统中获得的惠益,它包括供给服务、调节服务、支持服务和文化服务。在国内外学者研究的基础上,我国的欧阳志云、王如松等人将生态系统服务功能的概念概括为:生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。[13]

研究者

定义

Daliy(1997)[5]

生态系统与生态过程所形成的,维持人类生存的自然环境条件及其效用

Costanza et al.(1997)[5]

生态系统服务指人类从生态系统直接或间接得到的生命支持产品和服务

欧阳志云、王如松

(1999)[13]

生态系统与生态过程所形成的及所维持的人类赖以生存的自然环境与效用

MA(2005)

生态系统服务功能是指人类从生态系统获得的惠益

1 生态系统服务定义概括表

综上所述,无论以上哪个研究者或者从何种角度出发,生态系统服务的一个核心内容就是生态系统服务是指通过直接或间接得到自然生态系统的产品和相应服务,这种由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务和非自然资本结合在一起所产生的人类福利。

随着对于生态系统的研究不断加深,人们逐渐深入地认识到,生态服务功能是人类得以生存的基础与现代文明得以存在的重要载体,现代科学技术能影响生态服务,但并不能代替自然生态系统服务。

生态系统服务概念的提出是生态学发展到一定阶段的标志,国内外学者就经济发展与生态保护和自然资源利用之间的联系展开了多方面的研究。这一主题是国外学者的近期研究的热点,当然我国学者在这一方面的研究也取得了很大的进展。

国外的学者研究的范围较广,题材和角度也较为新颖。Burkhard(2012)等以不同的土地利用类型为依据,对于不同的生态系统服务价值的大小建立了生态系统服务能力供给矩阵,同时又依据在不同土地类型上人类对于不同的生态系统服务的需求建立了需求矩阵,最后得到了在不同种类的土地利用类型下,不同生态系统服务类型的供需状况并依据此理论进行了案例研究。[2]Viglizzo等(2012),讨论了生态系统服务价值评价对于制定土地利用政策的作用,并思考了如何从生态系统服务价值的角度来制定合理的土地利用政策,并将利用政策分为集中型(政府干预)和分散型(市场调整)两类。[9]另外,Cowling, Rid M(2008)等,将生态系统服务嵌入社会过程进行研究中提出了包含三个流程(评估、规划和管理)的生态系统维护模型;从联系、权利、协调三个要素出发,在适应性管理中协调利益和相关权利,并且维护生态系统服务。[4]Tsntke等(2005)讨论了从农业景观的变化方面来研究农业规模经营这样一种土地利用结构的变化对于农田系统生态服务价值的影响,通过生物多样性景观背景-生态系统服务关系:保险假说,来建立起土地利用变化对于生物多样性这一生态服务价值的响应模型,从而得出农业集约化对于生态的影响程度,最后根据农业规模化和生物多样性之间的关系给出土地利用政策的相应建议。[8]

Scolozzi等(2012),采用了基于德尔菲法(专家法)的生态系统服务功能评价方法,对意大利地区的生态系统服务价值进行了评估。[7]Vihervaara等(2012),把芬兰拉普兰森林作为案例研究区,提出了一种可以利用各种数据库的数据来研究生态系统服务的方法,并在此基础上研究了不同土地利用类型和不同群落生境下的生态系统服务价值。[10]Yohannes Zergaw Ayanu等(2012),对于运用遥感技术在生态系统服务定量描述方面的作用,实际使用的应用技术,广泛适用的领域做了全面而且细致的概括,还对遥感领系统、遥感器特点及遥感方法等做了一个全面且详细的回顾。[1]Daily等(2008)对于生态服务的进一步研究也提出了一些想法,虽然世界各地对于生态系统是提供巨大价值的生命支持服务的自然资本资产的认识日益加深。但仍旧面临着将这种认可转变为激励机制和机构的挑战;引导大规模明智的自然资本投资需要在三个关键方面取得进展:研究生态系统生产功能和服务绘图的科学;恰当的财政、政策和治理系统的设计;以及在不同的生物物理和社会背景下实施这些系统的合适手段。[6]

国内学者对生态服务的研究也日益广泛。一些研究者从生态系统服务方向出发,对这一领域的研究现状进行了分析。

欧阳志云等(1999),在其研究中系统地分析了生态系统服务功能的研究进展与趋势、生态系统服务功能价值的评估方法,并探讨生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系[13];谢高地等(2001),从全球视野出发,对全球的生态系统服务价值评估研究进展进行了综合性的概括,分析了当前这一领域内的研究重点和主要的方法、模型以及一些实证研究,并指出了今后需要研究的领域及发展趋势。[14]李文华等(2009),在其研究中回顾了我国生态系统服务研究的几个发展阶段,对今后中国生态系统服务的研究方向进行了描绘,指出了需要重点深入研究的方向[12];黄从红等(2013),全面的介绍了InVEST、ARIES、SolVES等10种目前国内外应用比较广泛的生态系统服务功能评估模型,从模型的适用范围、数据需求以及评估结果的准确性等方面进行了细致的介绍。[11]

2. 研究的基本内容和问题

研究目标:

本研究将以南通市为例,选取多种生态系统服务,对生态系统服务结构特征利用空间数据分析进行非监督分类,对各类生态服务价值做聚类分析,进而探究生态系统服务的长时序演变轨迹。

具体内容如下:

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3. 研究的方法与方案

研究方法:

主要有遥感图像的解译、生态服务价值的核算以及聚类分析。

本研究主要采用1990、1995、2000、2005、2015年5个时期的土地利用遥感监测数据,并且使用南通市行政矢量数据对遥感图像进行解译。接着,根据南通市实际土地利用情况进行土地利用类型的重分类,并且采用两种方法完成各时期各地类的生态服务价值核算,得出最后的较为客观的生态服务价值。最后,利用k-means算法对数据进行聚类分析,完成时空轨迹演变规律的挖掘和分析。

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4. 研究创新点

现阶段对于生态服务价值的研究多在于不同类型的对比或者同一类型在一定的时期内的比较,将各种土地类型进行结合,综合地进行聚类分析的研究比较少。在这样的情况下,本次研究通过将生态服务价值组合成几个大类然后分析其相关性,然后在挖掘其时空演变规律的过程中,因地制宜地进行分析,能够对一个地区未来的发展方向提出更为综合、科学的建议。

5. 研究计划与进展

研究计划:

2020.03-2020.04:研究开始,图像解译、数据搜集和预处理,进一步细化方案设计和项目研究目标,完成项目总体规划,同时完成文献综述部分撰写。

2020.04-2020.05

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