中蒙俄经济走廊土地利用及其生态系统服务格局与机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 厉静文 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 董锁成 ; 李宇 |
| 关键词 | 土地利用变化 生态系统服务 时空变化 驱动机制与作用关系 中蒙俄经济走廊 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 土地利用变化是全球环境变化的重要研究内容，深刻影响生态系统的结构、功能以及生态系统服务格局的变化，生态系统功能及生态系统服务的可持续性对区域乃至全球可持续发展和生态安全具有重要意义。中蒙俄经济走廊是“一带一路”倡议中首个批准落地建设的经济走廊，是连接欧亚大陆的重要国际通道和中国向北开放的战略区域，区域内地貌结构复杂多样、生态环境脆弱敏感，亟需摸清土地利用本底与生态变化，保障经济走廊可持续发展。然而中蒙俄经济走廊土地利用与生态系统服务研究多被行政单元割裂，其整体的土地利用格局与地域分异规律不清，对经济走廊整体的土地利用格局与生态系统服务及其机制的定量研究不足，有单个国家全部或局部的研究，鲜有经济走廊整体生态系统服务间作用关系、供需平衡的研究，尚未量化土地利用对生态系统服务的作用机制。因此，迫切需要查明中蒙俄经济走廊土地利用与生态系统服务间的作用关系，加强中蒙俄经济走廊土地整体优化和跨境生态保护合作。 本研究以中蒙俄经济走廊为研究区，以苏联解体及蒙古私有化以来的1992-2020年为研究时间，基于遥感影像、俄蒙野外实地考察、统计年鉴等多源数据，分析了土地利用格局与驱动机制、生态系统服务的格局变化与驱动机制，以及土地利用对生态系统服务的作用机制。首先在分析土地利用格局与动态变化的基础上，采用地理探测器揭示全域、国家尺度土地利用的驱动机制和因子间交互作用；基于BEPS 模型结果和InVEST3.90模型定量评估了碳固持、生境质量、水源涵养、土壤保持和粮食生产5种关键生态系统服务的时空格局，采用样带法总结生态系统服务的地带性地域分异规律，综合相关分析与随机森林模型等数理统计方法揭示了生态系统服务间权衡/协同关系和驱动机理；计算基于土地利用类型的生态系统服务供需变化，构建土地利用转换对生态系统服务贡献指数，揭示土地利用变化对生态系统服务供需的影响；结合生态系统服务供需关系和权衡/协同关系，打破行政边界对生态安全边界的割裂，利用电路理论和K-means聚类法，构建中蒙俄经济走廊跨境生态安全屏障模式，提出土地利用主体功能分区的优化建议。 上述研究丰富了跨境地区土地利用驱动与生态系统服务多重关系的研究，为跨境地区土地利用优化和生态保护提供新思路，有利于促进中蒙俄经济走廊可持续发展。主要研究结论如下： （1）中蒙俄经济走廊80%以上的土地为林地、草地和耕地，受社会、经济、自然综合影响，林地持续下降，建设用地、耕地面积快速扩张。 中蒙俄经济走廊土地利用分布呈现经向地带性规律和纬向地带性规律，从东到西为“林地-耕地-草地-裸地-草地-耕地-林地”，从北向南为“林地-草地-裸地”。林地、草地和耕地是主要的土地利用类型，占研究区总面积的80%以上。1992-2020年，总体来看，中蒙俄经济走廊林地持续下降，建设用地、耕地面积迅速扩张。中国区域草地转为耕地的面积持续下降，转为林地面积持续增加；蒙古国区域苏赫巴托尔省、肯特省、东戈壁省和戈壁苏木贝尔省四省交界地带裸地增加明显；俄罗斯区域林草多转为耕地，俄蒙边境、色楞格河流域以及中蒙俄铁路沿线地区存在沙漠化风险。人口、经济、产业结构以及政策等是中蒙俄经济走廊土地利用变化的主要因素，温度、降水是其限制因素。 （2）生态系统服务供给总体呈现不同程度增加，生态系统服务间以相互促进的协同关系为主。 中蒙俄经济走廊在俄罗斯区域的碳固持功能最大，2000-2020年中国区域碳固持增加最显著；除蒙古国外，研究区的生境质量在28年间显著改善和提高；沿海地区的水源涵养的变化大于内陆地区，其中彼尔姆边疆区和斯维尔德洛夫斯克州下降最为显著；中国东北地区和俄罗斯区域中部的土壤保持量最高，蒙古高原北部土壤保持功能大幅提升。2010—2020年研究区粮食生产服务功能整体提升显著。生态系统服务以协同关系为主，水源涵养与碳固持协同关系最强烈；权衡关系主要表现为粮食产量增加显著降低区域生境质量。 （3）受土地利用格局的影响，生态系统服务分布呈现东西高中部低，南高北低的梯度特征，降水、人口密度是影响生态系统服务分布和其权衡/协同关系的主要因素。 受土地利用格局的影响，生态系统服务在经向样带呈现自东向西先减少后增加，纬向样带自南向北先减少后增加再减少的分布格局。1992-2020年经向样带生态系统服务以协同关系为主，降水、DEM和人口密度是主要影响因素，500-1000m的DEM区间上生态系统服务协同关系最大；生境质量与粮食生产随降水增多转为协同关系，但水源涵养与粮食生产则随降水增多转为权衡关系；人口密度主要影响了生境质量和粮食生产间的权衡关系。纬向样带的生态系统服务主要受到降水、归一化植被指数和人口密度的影响，其生态系统服务间的关系更为复杂，NDVI为0.2-0.5区间上生态系统服务间多为协同关系；随着人口规模的不断扩大，碳固持和生境质量、土壤保持与粮食生产以及水源涵养与生境质量的关系由协同转为权衡；降水过多或过少均导致纬向样带上生态系统服务间为权衡关系。 （4）生态系统服务供给总量大于需求，土地利用结构和转换方向导致生态系统服务供需空间异质性显著。 中国的东北三省(分区A)生态系统服务需求高于中国、蒙古和俄罗斯三个国家的跨境地区（分区B）和俄罗斯克拉斯诺亚尔斯克边疆区及其以西的地区（分区C）。1992-2020年，各分区生态系统服务需求持续增加，生态系统服务供给量始终大于需求总量，但供给和需求存在明显的空间差异。人口集聚的城市地区多为碳固持、粮食生产和水源涵养的赤字区；分区B生境质量供给缺口较大，西部沙漠地区为生境质量赤字区，调节服务和支持服务在分区C整体为平衡或盈余状态。林地、草地对各种生态系统服务供给的贡献最大，建设用地、耕地、裸地对生态系统服务的需求相对较高。耕地的扩张、城市化和荒漠化对生态系统服务供给产生了巨大的负面影响，而裸地转林、草和退耕还草还林对生态系统服务供给产生了显著的积极影响，特别是在中国、蒙古和俄罗斯的边境地区(分区B的北部)。 （5）综合生态系统服务权衡/协同关系、供需关系，提出了有利于经济走廊绿色可持续发展的跨境生态安全屏障模式。 研究区东段共识别生态源地55个，总面积为529635.56 km2，其土地利用类型以林地、草地和耕地为主，主要分布在贝加尔湖流域、远东地区和中国东北平原；生态阻力由西南向东北逐渐减小，微度脆弱性和轻度脆弱性占总面积的53.65%；生态廊道共87条，其中重点生态廊道13条，在中、蒙、俄三国间形成了“三横三纵”交错格局，廊道宽度增加，生态安全格局更稳定。基于生态系统服务间的关系，共识别出核心保护区、生态脆弱区、生态保育区、粮食生存区和生态过渡区5类土地功能分区。本研究提出三国共建中蒙俄经济走廊跨境生态安全屏障模式。在核心保护区采取严格的生态保护措施，中、蒙、俄三国边境区，应增加跨国生态廊道数量，打造绿色低碳循环智慧的生态城；贝加尔湖流域生态过渡区发展旅游为先导产业的大旅游产业体系；生态保育区打造跨国生态文明示范区；粮食生产区以保护耕地，增强土壤保持能力为主要目标，推广绿色高效的粮食产业。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 188 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199753]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 厉静文. 中蒙俄经济走廊土地利用及其生态系统服务格局与机制研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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