北京市生态系统服务供需时空动态变化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 毛慧 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 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 | 肖玉 |
| 关键词 | 生态系统服务供需 时空匹配 生态系统服务簇 分区管理 北京市 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 生态系统服务作为自然生态系统与社会经济系统的桥梁，其供给和需求变化研究对城市可持续发展具有重要意义，受到学界的广泛关注。随着社会经济的快速发展，人类活动对生态系统的扰动不断加剧，影响了生态系统服务的供给，而人类的多样性社会活动所产生的对生态系统服务的需求却不断增加。北京市经济发展水平高且人口密度大，由于化石燃料燃烧、温室气体排放等影响，近年来生态环境问题依然严峻，存在生态系统服务供给和需求的错位。因此明确生态系统服务供需时空动态变化，探索缓解生态系统服务供需缺口的分区方案，可为北京市生态保护、分区管理提供参考。 本文以北京市为研究区，在月尺度上对2010、2015和2020年三个时期的产水服务、降温服务、增湿服务、固碳服务以及空气净化服务的供给、需求和供需时空匹配关系进行研究。首先利用InVEST模型、干沉降模型等模拟典型服务的供给量，利用服务消耗的物质量模拟需求量。然后通过生态系统服务供需比、双变量空间自相关分析、冷热点分析明确服务的时空匹配情况。其次利用自组织映射实现不同季节生态系统服务簇的识别，并通过Spearman相关分析探究服务簇内的权衡协同关系，在此基础上为服务簇构建协同网络，利用网络分析探究网络特征，识别主导生态系统服务。最后，基于生态系统服务供需关系以及服务簇分析结果，在季节尺度上划分北京市生态管理分区，主要结论如下： （1）生态系统服务供需时空动态变化。2010、2015和2020年产水服务供给量最高的月份分别为8月、7月和8月，平均值分别为62.31 mm、119.82 mm和132.71 mm，需求量均在5月达到最高，单位面积需求量分别为76.19 mm、88.83 mm和90.92 mm；降温服务供给量最高值所在月份分别为5月、6月和6月，降温能力分别为0.98 ℃、0.92 ℃和1.11 ℃，需求量最高月份则分别为7月、7月和6月，对应需求为6.23 ℃、5.25 ℃和6.06 ℃；增湿服务供给量最高的月份分别为6月、7月和6月，增湿效应分别为0.46%、0.32%和0.40%，需求量最高值所在月份分别为12月、2月和4月，增湿需求分别为19.47%、19.38%和24.32%；三个年份固碳供给均在9月最大，平均值分别为159.90 gCO2/m2、213.26 gCO2/m2和246.82 gCO2/m2，需求量在12月最高，单位面积需求量分别为1.44 kgCO2/m2、1.67 kgCO2/m2和2.12 kgCO2/m2；空气净化服务供给最大的月份分别为6月、5月和5月，平均值分别为0.17 g/m2、0.21 g/m2和0.11 g/m2，需求最高月份分别为11月、12月和1月，单位面积需求量分别为0.07 g/m2、0.15 g/m2和0.09 g/m2。 （2）生态系统服供需匹配。时间上，三个时间段内综合服务在9月的供需匹配情况良好。其中2010、2015和2020年产水服务分别在8月、7月和8月匹配情况最优，供需比均值分别为-0.01、0.12和0.17；降温服务匹配最优的月份分别为9月、9月和5月，供需比分别为0.15、0.28和0.07；增湿服务在7月达到较好的匹配状态；固碳服务在9月的匹配情况较好，但仍为赤字状态；空气净化服务在5月达到最高的供需比，分别为0.08、0.11和0.07。空间上，5项服务均存在“高供给–低需求、低供给–高需求”的空间错配，表现出中心城区供不应求、山区供大于求的分布格局，其中产水服务、增湿服务的供需空间匹配模式在不同月份差异较大，而其他三项服务在年内表现出相似的空间布局。 （3）生态系统服务簇识别及生态管理分区。将北京市乡镇识别为4个生态系统服务簇（BSDRES），并总结出不同服务簇的特点：BSDRES1中有2个及以上的服务供需盈余，BSDRES2则是少数服务处于供需盈余状态，BSDRES3供给水平低、需求量大，所有服务处于赤字状态，BSDRES4的特点与BSDRES3相似，但其主要布局在城市外围区域。不同服务簇内生态系统服务供需间的协同关系呈现差异，同一服务簇内的协同关系在各季节也不同，这表明生态系统服务供需的协同关系存在时空异质性。对此，构建协同网络，进一步分析服务簇内的协同特征并识别主导生态系统服务，BSDRES1四季的主导生态系统服务分别为固碳服务、降温服务、产水服务、固碳服务，其中夏季所有服务均为协同关系。BSDRES2全年以协同关系为主，春季、夏季和冬季主导生态系统服务均为空气净化服务，秋季为产水服务。BSDRES3的主导生态系统服务为产水服务，服务间权衡较明显。BSDRES4春季和秋季的主导生态系统服务分别为固碳服务和空气净化服务，增湿服务易于其他服务产生权衡。根据服务簇识别及协同网络分析结果，北京市生态系统被划分为复合功能区、空气净化主导区、产水主导区、固碳-空气净化主导区，并提出了各分区不同季节针对性的管理策略。 本研究明确了月时间尺度、乡镇或街道空间尺度上北京市5种典型生态系统服务的供给和需求变化情况，揭示了典型服务的供需时空匹配情况，识别了生态系统服务簇并进行协同效应分析，提出了北京市分季节的分区管理建议。基于本研究结果，可以更好地认识季节性、区域性生态系统服务供需不匹配的问题，为制定科学合理的分区管理政策提供科学依据，实现资源要素时空合理分配，促进区域可持续发展。 |
| 学科主题 | 自然资源学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 112 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215691]  |
| 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 | 毛慧. 北京市生态系统服务供需时空动态变化研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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