中科院地理资源所与人大合作揭示生态系统服务供需比与土地利用强度的关系!

科技   2024-11-12 00:02   贵州  
近日,中国人民大学杨园园教授和中国科学院地理科学与资源研究所合作在国际顶级环境科学期刊Journal of Cleaner Production(IF9.7)上发表了题为Nonlinear relationship and threshold-based zones between ecosystem service supply-demand ratio and land use intensity: A case study of the Beijing-Tianjin-Hebei region, China的研究,揭示了生态系统服务供需比和土地利用强度的非线性关系和阈值分区。

本研究得到国家自然科学基金资助(42371300;42071231)的经费支持。

论文信息:

Yang, M., Chen, Y., Yang, Y., & Yan, Y. (2024). Nonlinear relationship and threshold-based zones between ecosystem service supply-demand ratio and land use intensity: A case study of the Beijing-Tianjin-Hebei region, China. Journal of Cleaner Production.

文章下载链接:


https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144148

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文章引言

实现联合国可持续发展目标需要一个健康的生态环境,这对人类福祉至关重要。尽管生态系统服务(ES)与土地利用强度(LUI)表现出密切的关系,但大多数研究都集中在ES供应方面。

从反映生态系统供需平衡状态的生态系统服务供需比的角度来理解这种关系的研究仍然很少。特别是,ESDDR和LUI之间的非线性相互作用和阈值仍然没有得到充分探索。

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研究方法

针对以上科学问题:
本研究对中国京津冀地区的ESSDR和LUI进行了量化,并使用约束线和约束三次样条方法确定了它们的非线性关系和阈值。

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研究结果

结果表明:

1) 2000-2020年,粮食生产(GP-SDR)、碳固存(CS-SDR)和栖息地质量(HQ-SDR)的供需比下降,而产水量(WY-SDR)与休闲娱乐(LR-SDR)供求比上升。

2)平均LUI从2000年的2.91至2020年的3.02,高LUI区域集中在东南部中心城区,显示出核心边缘分布格局。

3)ESDDR和LUI显示出复杂的非线性关系,约束线在WY-SDR、GP-SDR和LUI之间分别显示为倒U形,在CS-SDR、HQ-DDR和LUI之间显示为陡峭的下降曲线,在LR-SDR和LUI之间显示为U形。观察到某些阈值,例如当LUI超过3.5时,GP-SDR显著下降,而LR-SDR在LUI 3.7左右增加。

4)根据确定的阈值,将BTH区域划分为核心控制区、一般控制区和维护区,并提供量身定制的建议,以促进不同阈值区域内的人与环境协调。

本研究可以加深对ESSDR和LUI之间复杂相互作用的理解,为可持续土地利用管理和生态环境保护提供科学参考。

图1. 流程图

图4. 2000年和2020年BTH地区多个ES的分布情况。

图5. 2000年和2020年BTH地区ESSDR的分布情况。

图6。2020年BTH地区ESSDR集群和ESSDR区域的空间分布。

图 8. 2000 至 2020 年 BTH 地区土地利用转型的桑基图 至 2020 年的土地利用变化情况。

图 10. 2000 年和 2020 年 ESSDR 与 LUI 的空间匹配分布(注:未显示类型区百分比小于 1%的标签)。

图 11. ESSDR 与 LUI 之间的约束线和阈值 (注:图 11 说明了 2000 年(a1-f1)和 2020 年(a2-f2)各 ESSDR 与 LUI 之间的约束线和阈值,LUI 为 x 轴,ESSDR 为 y 轴。ESSDR为Y轴。每个子图分别显示 WY-、GP-、CS-、LR-、HQ- 和 Gross-SDR 与 LUI 之间的约束线,并对第 1 区-第 4 区和区域进行比较分析。1 区至 4 区以及整个区域的比较分析。色带表示 95% 的置信区间,虚线表示已确定的阈值。R12- R52 分别表示 1 区至 4 区和整个区域的 R2)。

图 12. 2020 年阈值划分下的 LUI 调节区域。

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