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生态系统服务是指社会从生态系统得到的福利,它对人类的生存、生计和福祉至关重要。然而,由于受到人类活动的驱动,近年来土地利用/土地覆盖(LULC)的急剧变化显著影响了生态系统的服务。本研究聚焦于人口最多的非洲国家-尼日利亚,由于当地人口的快速增长,土地利用方式发生了重大变化。
在过去40年里,随着农业生产的发展,森林和非森林植被等地类被大量的转为农业用地。因此,研究LULC的变化监测及其驱动力和LULC变化对生态系统服务价值变化的影响,将有效支撑尼日利亚土地资源的可持续管理,并对维持生态系统功能有重要意义。本论文的主要内容为:(1)分析了2000-2010年间尼日利亚的LULC变化特征;(2)分析了LULC变化的驱动因素,特别是转化为农业用途的驱动因素;(3)基于现有发展模式(BAU)情景、森林保护(FC)情景和环境可持续经济增长(ESEG)情景三种情景,预测了2030年尼日利亚的LULC变化情况;(4)估算了由LULC变化导致生态系统服务的经济价值变化。
本研究收集了由中国国家基础地理信息中心(National Geomatics Center of China)发布的LULC数据集(GlobeLand30LULC),并收集了可能影响LULC变化驱动因素的多种数据。采用空间计算分析模型分析LULC的动态变化情况,采用logit回归模型模拟耕地扩张的驱动因素。基于2010年尼日利亚LULC数据,综合运用马尔可夫模型和土地系统动力学(DLS)模型预测了2030年尼日利亚的LULC变化情况。同时,采用价值转移方法评估尼日利亚LULC变化导致生态系统服务的经济价值变化。
结果表明,2000-2010年间,尼日利亚的LULC变化主要是由森林、热带草原转化为耕地,耕地的扩张区域主要集中于尼日利亚北部。地形、气候、社会经济和邻近因素等驱动因素显著地影响了这一时期的LULC转变。此外,2000-2010年人口密度与耕地增长的区域呈现负相关,这表明从事农业劳动的人口比较短缺,可能导致生产力水平低下。
未来LULC的变化因不同情境差异明显。在BAU情景下,到2030年,尼日利亚的耕地面积将大幅增加,并将扩张到其余的森林和热带草原部分,这反映了森林与热带草原等LULC类型的脆弱以及相关生态系统服务价值的丧失。在FC情景下,虽然耕地增长趋势会比BAU情景减少约4%,但会给热带草原生态系统带来更大的压力。因此,这两种情景下尼日利亚将会产生剧烈的LULC变化,并阻碍尼日利亚的环境健康。在ESEG情景下,耕地扩张被有效地控制住,森林得到更好的保护,退化的土地也将恢复。
在2000-2010年期间,尼日利亚生态系统服务的总经济价值(EVES)呈现增加趋势(0.023%/a),主要贡献来自于耕地。然而,根据预测的未来土地利用变化,总体EVES将在BAU(0.09%/a)和FC情景(0.08%/a)下呈现下降趋势,但在ESEG情景中呈现增加趋势(0.05%/a)。2000-2010年总体EVES增加以及BAU和FC情景下EVES减少这一结果表明,尽管耕地大规模扩张可能短期有利于生态系统服务功能,但长久以往将导致生态系统服务功能的严重退化。而ESEG情景将有助于消遣娱乐、气候调节、土壤形成和侵蚀控制等生态系统服务功能,这些功能在尼日利亚尤其重要。因为该国极易受到气候变化的影响,并且不断受到洪水等自然灾害的影响。本研究主要结论是采用整体景观管理方法的ESEG情景是确保预期生产同时保护尼日利亚环境的最佳方案。
在过去40年里,随着农业生产的发展,森林和非森林植被等地类被大量的转为农业用地。因此,研究LULC的变化监测及其驱动力和LULC变化对生态系统服务价值变化的影响,将有效支撑尼日利亚土地资源的可持续管理,并对维持生态系统功能有重要意义。本论文的主要内容为:(1)分析了2000-2010年间尼日利亚的LULC变化特征;(2)分析了LULC变化的驱动因素,特别是转化为农业用途的驱动因素;(3)基于现有发展模式(BAU)情景、森林保护(FC)情景和环境可持续经济增长(ESEG)情景三种情景,预测了2030年尼日利亚的LULC变化情况;(4)估算了由LULC变化导致生态系统服务的经济价值变化。
本研究收集了由中国国家基础地理信息中心(National Geomatics Center of China)发布的LULC数据集(GlobeLand30LULC),并收集了可能影响LULC变化驱动因素的多种数据。采用空间计算分析模型分析LULC的动态变化情况,采用logit回归模型模拟耕地扩张的驱动因素。基于2010年尼日利亚LULC数据,综合运用马尔可夫模型和土地系统动力学(DLS)模型预测了2030年尼日利亚的LULC变化情况。同时,采用价值转移方法评估尼日利亚LULC变化导致生态系统服务的经济价值变化。
结果表明,2000-2010年间,尼日利亚的LULC变化主要是由森林、热带草原转化为耕地,耕地的扩张区域主要集中于尼日利亚北部。地形、气候、社会经济和邻近因素等驱动因素显著地影响了这一时期的LULC转变。此外,2000-2010年人口密度与耕地增长的区域呈现负相关,这表明从事农业劳动的人口比较短缺,可能导致生产力水平低下。
未来LULC的变化因不同情境差异明显。在BAU情景下,到2030年,尼日利亚的耕地面积将大幅增加,并将扩张到其余的森林和热带草原部分,这反映了森林与热带草原等LULC类型的脆弱以及相关生态系统服务价值的丧失。在FC情景下,虽然耕地增长趋势会比BAU情景减少约4%,但会给热带草原生态系统带来更大的压力。因此,这两种情景下尼日利亚将会产生剧烈的LULC变化,并阻碍尼日利亚的环境健康。在ESEG情景下,耕地扩张被有效地控制住,森林得到更好的保护,退化的土地也将恢复。
在2000-2010年期间,尼日利亚生态系统服务的总经济价值(EVES)呈现增加趋势(0.023%/a),主要贡献来自于耕地。然而,根据预测的未来土地利用变化,总体EVES将在BAU(0.09%/a)和FC情景(0.08%/a)下呈现下降趋势,但在ESEG情景中呈现增加趋势(0.05%/a)。2000-2010年总体EVES增加以及BAU和FC情景下EVES减少这一结果表明,尽管耕地大规模扩张可能短期有利于生态系统服务功能,但长久以往将导致生态系统服务功能的严重退化。而ESEG情景将有助于消遣娱乐、气候调节、土壤形成和侵蚀控制等生态系统服务功能,这些功能在尼日利亚尤其重要。因为该国极易受到气候变化的影响,并且不断受到洪水等自然灾害的影响。本研究主要结论是采用整体景观管理方法的ESEG情景是确保预期生产同时保护尼日利亚环境的最佳方案。