Xinjiang Agricultural Sciences ›› 2024, Vol. 61 ›› Issue (9): 2245-2256.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2024.09.020
• Plant Protection·Microbes·Animal Husbandry Veterinarian·Soil Fertilizer • Previous Articles Next Articles
LUO Hao1,2(), JIAN Zhengbo2,3, SUN Tingting1,2, WANG Yuelin2,3, SHAN Nana2,3(
), YANG Zhiying1(
)
Received:
2024-02-25
Online:
2024-09-20
Published:
2024-10-09
Correspondence author:
SHAN Nana, YANG Zhiying
Supported by:
罗浩1,2(), 菅政博2,3, 孙廷廷1,2, 王悦霖2,3, 单娜娜2,3(
), 杨志莹1(
)
通讯作者:
单娜娜,杨志莹
作者简介:
罗浩(1997-),男,重庆江津人,硕士研究生,研究方向为国土空间规划,(E-mail)luohao0907@163.com
基金资助:
CLC Number:
LUO Hao, JIAN Zhengbo, SUN Tingting, WANG Yuelin, SHAN Nana, YANG Zhiying. Study on the trade-off and synergy of ecosystem services in extreme arid areas under multi scenario land use changes[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2024, 61(9): 2245-2256.
罗浩, 菅政博, 孙廷廷, 王悦霖, 单娜娜, 杨志莹. 多情景土地利用变化下极端干旱区系统生态系统服务权衡协同分析[J]. 新疆农业科学, 2024, 61(9): 2245-2256.
数据类型 Data type | 数据名称 Data name | 时间 Time | 数据来源 Data sources | |
---|---|---|---|---|
基础数据 Underlying data | 行政边界 | 吐鲁番市行政 边界 | 2020年 | 资源环境 数据云平台 |
土地利用 | 土地利用数据 | 2010年、 2015年、 2020年 | 中国科学院 资源与环境 科学数据 中心 (https:// www.resdc. cn/) | |
驱动因子 Drivers | 人类活动 | 人口密度 | 2015年、 2020年 | |
GDP | ||||
夜间灯光 | ||||
Water body | ||||
气候 | 年均气温 | |||
年降水量 | ||||
地形 | DEM | 2020年 | 地理空间 数据云 |
Tab.1 Data types and sources
数据类型 Data type | 数据名称 Data name | 时间 Time | 数据来源 Data sources | |
---|---|---|---|---|
基础数据 Underlying data | 行政边界 | 吐鲁番市行政 边界 | 2020年 | 资源环境 数据云平台 |
土地利用 | 土地利用数据 | 2010年、 2015年、 2020年 | 中国科学院 资源与环境 科学数据 中心 (https:// www.resdc. cn/) | |
驱动因子 Drivers | 人类活动 | 人口密度 | 2015年、 2020年 | |
GDP | ||||
夜间灯光 | ||||
Water body | ||||
气候 | 年均气温 | |||
年降水量 | ||||
地形 | DEM | 2020年 | 地理空间 数据云 |
情景模式 Profile | 情景描述 Scenario description |
---|---|
自然发展情景 Natural development scenarios | 该情景下,基于2010~2020年土地利用转移速率,不考虑政策限制性因素,设定水域为限制性因子 |
耕地保护情景 Arable land conservation scenarios | 该情景加入永久基本农田保护区为限制性因子,对土地利用转移矩阵进行设定,设定耕地不向其他5个地类转出,严格落实耕地保护 |
生态保护情景 Ecological protection scenarios | 该情景加入生态保护红线保护区为限制性因子,生态用地设定不作转出,严格落实生态保护 |
Tab.2 Setting and Principles of Land Use Scenarios
情景模式 Profile | 情景描述 Scenario description |
---|---|
自然发展情景 Natural development scenarios | 该情景下,基于2010~2020年土地利用转移速率,不考虑政策限制性因素,设定水域为限制性因子 |
耕地保护情景 Arable land conservation scenarios | 该情景加入永久基本农田保护区为限制性因子,对土地利用转移矩阵进行设定,设定耕地不向其他5个地类转出,严格落实耕地保护 |
生态保护情景 Ecological protection scenarios | 该情景加入生态保护红线保护区为限制性因子,生态用地设定不作转出,严格落实生态保护 |
生态系统服务功能 Ecosystem service functions | 土地利用类型 Type of land use | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
一级类型 Level 1 type | 二级类型 Secondary type | 林地 Woodland | 草地 Grass | 耕地 Cultivated land | 建设用地 Use of land in construction | 水域 Waters | 未利用地 Unused land |
供给服务 Supply services | 食物生产 | 0.30 | 0.23 | 1.36 | 0.00 | 0.8 | 0.00 |
水资源供给 | 0.35 | 0.19 | -2.63 | 0.00 | 8.29 | 0.00 | |
原材料生产 | 0.69 | 0.34 | 0.09 | 0.00 | 0.23 | 0.01 | |
调节服务 Conditioning services | 气体调节 | 2.26 | 1.21 | 1.11 | 0.00 | 0.77 | 0.02 |
气候调节 | 6.76 | 3.19 | 0.57 | 0.00 | 2.29 | 0.00 | |
水文调节 | 5.10 | 2.34 | 2.72 | 0.00 | 102.24 | 0.03 | |
净化环境 | 2.02 | 1.05 | 0.17 | 0.00 | 5.55 | 0.10 | |
支持服务 Support Services | 土壤保持 | 2.75 | 1.47 | 0.01 | 0.00 | 0.93 | 0.02 |
生物多样性保护 | 2.51 | 1.34 | 0.21 | 0.00 | 2.55 | 0.02 | |
维持养分循环 | 0.21 | 0.11 | 0.19 | 0.00 | 0.07 | 0.00 | |
文化服务 Cultural services | 美学景观 | 1.10 | 0.60 | 0.09 | 0.00 | 1.89 | 0.01 |
合计Total | — | 24.05 | 12.07 | 3.89 | 0.00 | 125.61 | 0.21 |
Tab.3
生态系统服务功能 Ecosystem service functions | 土地利用类型 Type of land use | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
一级类型 Level 1 type | 二级类型 Secondary type | 林地 Woodland | 草地 Grass | 耕地 Cultivated land | 建设用地 Use of land in construction | 水域 Waters | 未利用地 Unused land |
供给服务 Supply services | 食物生产 | 0.30 | 0.23 | 1.36 | 0.00 | 0.8 | 0.00 |
水资源供给 | 0.35 | 0.19 | -2.63 | 0.00 | 8.29 | 0.00 | |
原材料生产 | 0.69 | 0.34 | 0.09 | 0.00 | 0.23 | 0.01 | |
调节服务 Conditioning services | 气体调节 | 2.26 | 1.21 | 1.11 | 0.00 | 0.77 | 0.02 |
气候调节 | 6.76 | 3.19 | 0.57 | 0.00 | 2.29 | 0.00 | |
水文调节 | 5.10 | 2.34 | 2.72 | 0.00 | 102.24 | 0.03 | |
净化环境 | 2.02 | 1.05 | 0.17 | 0.00 | 5.55 | 0.10 | |
支持服务 Support Services | 土壤保持 | 2.75 | 1.47 | 0.01 | 0.00 | 0.93 | 0.02 |
生物多样性保护 | 2.51 | 1.34 | 0.21 | 0.00 | 2.55 | 0.02 | |
维持养分循环 | 0.21 | 0.11 | 0.19 | 0.00 | 0.07 | 0.00 | |
文化服务 Cultural services | 美学景观 | 1.10 | 0.60 | 0.09 | 0.00 | 1.89 | 0.01 |
合计Total | — | 24.05 | 12.07 | 3.89 | 0.00 | 125.61 | 0.21 |
年份 Year | 地类 Ground class | 2015年 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 Cultivated land | 林地 Woodland | 草地 Grassland | 水域 Waters | 建设用地 Construction land | 未利用地 Unused land | 转出量 Roll-out volume | ||
2010年 | 耕地 | 6.33 | 0.23 | 1.23 | 0.00 | 0.44 | 1.53 | 9.76 |
林地 | 0.28 | 1.05 | 0.50 | 0.00 | 0.07 | 0.71 | 2.62 | |
草地 | 0.75 | 0.27 | 80.70 | 0.14 | 0.19 | 6.37 | 88.42 | |
水域 | 0.00 | 0.00 | 0.21 | 0.40 | 0.00 | 0.21 | 0.82 | |
建设用地 | 0.25 | 0.02 | 0.06 | 0.00 | 1.25 | 0.43 | 2.01 | |
未利用地 | 1.70 | 0.79 | 6.18 | 0.12 | 1.19 | 581.81 | 591.79 | |
转入量 | 9.30 | 2.37 | 88.88 | 0.65 | 3.14 | 591.06 | 695.41 | |
2020年 | ||||||||
2015年 | 耕地 | 6.67 | 0.00 | 1.26 | 0.01 | 0.50 | 0.86 | 9.30 |
林地 | 0.81 | 0.04 | 0.63 | 0.00 | 0.07 | 0.83 | 2.37 | |
草地 | 2.10 | 0.42 | 66.23 | 0.09 | 0.61 | 19.43 | 88.88 | |
水域 | 0.01 | 0.00 | 0.07 | 0.04 | 0.00 | 0.54 | 0.65 | |
建设用地 | 0.65 | 0.00 | 0.16 | 0.00 | 0.91 | 1.41 | 3.14 | |
未利用地 | 2.62 | 0.42 | 36.90 | 0.37 | 1.90 | 548.85 | 591.06 | |
转入量 | 12.85 | 0.88 | 105.25 | 0.51 | 3.99 | 571.92 | 695.41 |
Tab.4 Transfer Matrix of Land Use Types from 2010 to 2020 (104hm2)
年份 Year | 地类 Ground class | 2015年 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 Cultivated land | 林地 Woodland | 草地 Grassland | 水域 Waters | 建设用地 Construction land | 未利用地 Unused land | 转出量 Roll-out volume | ||
2010年 | 耕地 | 6.33 | 0.23 | 1.23 | 0.00 | 0.44 | 1.53 | 9.76 |
林地 | 0.28 | 1.05 | 0.50 | 0.00 | 0.07 | 0.71 | 2.62 | |
草地 | 0.75 | 0.27 | 80.70 | 0.14 | 0.19 | 6.37 | 88.42 | |
水域 | 0.00 | 0.00 | 0.21 | 0.40 | 0.00 | 0.21 | 0.82 | |
建设用地 | 0.25 | 0.02 | 0.06 | 0.00 | 1.25 | 0.43 | 2.01 | |
未利用地 | 1.70 | 0.79 | 6.18 | 0.12 | 1.19 | 581.81 | 591.79 | |
转入量 | 9.30 | 2.37 | 88.88 | 0.65 | 3.14 | 591.06 | 695.41 | |
2020年 | ||||||||
2015年 | 耕地 | 6.67 | 0.00 | 1.26 | 0.01 | 0.50 | 0.86 | 9.30 |
林地 | 0.81 | 0.04 | 0.63 | 0.00 | 0.07 | 0.83 | 2.37 | |
草地 | 2.10 | 0.42 | 66.23 | 0.09 | 0.61 | 19.43 | 88.88 | |
水域 | 0.01 | 0.00 | 0.07 | 0.04 | 0.00 | 0.54 | 0.65 | |
建设用地 | 0.65 | 0.00 | 0.16 | 0.00 | 0.91 | 1.41 | 3.14 | |
未利用地 | 2.62 | 0.42 | 36.90 | 0.37 | 1.90 | 548.85 | 591.06 | |
转入量 | 12.85 | 0.88 | 105.25 | 0.51 | 3.99 | 571.92 | 695.41 |
项目 Items | 年份 Year | 情景模式 Profile | 土地利用类型Type of land use | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 Cultivated land | 林地 Woodland | 草地 Grassland | 水域 Waters | 建设用地 Construction land | 未利用地 Unused land | |||||||
面积 Area | 2010 | — | 9.76 | 2.61 | 88.75 | 0.84 | 2.01 | 592.46 | ||||
2015 | 9.3 | 2.37 | 88.88 | 0.65 | 3.14 | 592.09 | ||||||
2020 | 9.25 | 2.15 | 88.91 | 0.51 | 3.99 | 591.61 | ||||||
2035 | 自然发展 | 10.96 | 1.82 | 92.31 | 0.48 | 4.26 | 586.54 | |||||
2035 | 耕地保护 | 11.24 | 1.75 | 95.46 | 0.46 | 4.07 | 583.39 | |||||
2035 | 生态保护 | 11.01 | 1.83 | 100.12 | 0.49 | 4.18 | 578.73 | |||||
面积变化 Area changes | 2010~2020 | -0.51 | -0.46 | 0.16 | -0.33 | 1.98 | -0.85 | |||||
2020~2035 | 自然发展 | 1.71 | -0.33 | 3.4 | -0.03 | 0.27 | -5.07 | |||||
2020~2035 | 耕地保护 | 1.99 | -0.4 | 6.55 | -0.05 | 0.08 | -8.22 | |||||
2020~2035 | 生态保护 | 1.76 | -0.32 | 11.21 | -0.02 | 0.19 | -12.88 |
Tab.5 Land Use Type Area of Turpan City from 2010 to 2035 (104hm2)
项目 Items | 年份 Year | 情景模式 Profile | 土地利用类型Type of land use | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 Cultivated land | 林地 Woodland | 草地 Grassland | 水域 Waters | 建设用地 Construction land | 未利用地 Unused land | |||||||
面积 Area | 2010 | — | 9.76 | 2.61 | 88.75 | 0.84 | 2.01 | 592.46 | ||||
2015 | 9.3 | 2.37 | 88.88 | 0.65 | 3.14 | 592.09 | ||||||
2020 | 9.25 | 2.15 | 88.91 | 0.51 | 3.99 | 591.61 | ||||||
2035 | 自然发展 | 10.96 | 1.82 | 92.31 | 0.48 | 4.26 | 586.54 | |||||
2035 | 耕地保护 | 11.24 | 1.75 | 95.46 | 0.46 | 4.07 | 583.39 | |||||
2035 | 生态保护 | 11.01 | 1.83 | 100.12 | 0.49 | 4.18 | 578.73 | |||||
面积变化 Area changes | 2010~2020 | -0.51 | -0.46 | 0.16 | -0.33 | 1.98 | -0.85 | |||||
2020~2035 | 自然发展 | 1.71 | -0.33 | 3.4 | -0.03 | 0.27 | -5.07 | |||||
2020~2035 | 耕地保护 | 1.99 | -0.4 | 6.55 | -0.05 | 0.08 | -8.22 | |||||
2020~2035 | 生态保护 | 1.76 | -0.32 | 11.21 | -0.02 | 0.19 | -12.88 |
生态系统服务功能 Ecosystem service functions | 生态系统服务价值 Ecosystem service value | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
一级类型 Level 1 type | 二级类型 | 2010年 | 2015年 | 2020年 | 2035年 自然发展 | 2035年 耕地保护 | 2035年 生态保护 |
供给服务 Supply services | 食物生产 | 5.36 | 5.23 | 5.20 | 5.81 | 5.98 | 6.45 |
水资源供给 | -0.14 | -0.20 | -0.37 | -1.47 | -1.53 | -0.96 | |
原材料生产 | 5.94 | 5.91 | 5.88 | 5.95 | 6.10 | 6.84 | |
调节服务 Conditioning services | 气体调节 | 20.83 | 20.67 | 20.57 | 21.18 | 21.77 | 24.42 |
气候调节 | 47.00 | 46.70 | 46.44 | 46.94 | 48.42 | 55.63 | |
水文调节 | 53.55 | 50.31 | 47.94 | 48.67 | 49.48 | 55.15 | |
净化环境 | 25.01 | 24.78 | 24.59 | 24.69 | 25.11 | 27.28 | |
支持服务 Support Services | 土壤保持 | 22.93 | 22.82 | 22.72 | 22.91 | 23.57 | 26.85 |
生物多样性保护 | 21.58 | 21.42 | 21.29 | 21.53 | 22.14 | 25.12 | |
维持养分循环 | 1.86 | 1.84 | 1.83 | 1.93 | 1.98 | 2.23 | |
文化服务 Cultural services | 美学景观 | 9.84 | 9.75 | 9.67 | 9.78 | 10.05 | 11.39 |
合计Total | - | 213.75 | 209.23 | 205.78 | 207.90 | 213.06 | 240.40 |
Tab.6 Ecosystem type service values in Turpan City under three scenarios in 2010, 2015, 2020 and 2035
生态系统服务功能 Ecosystem service functions | 生态系统服务价值 Ecosystem service value | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
一级类型 Level 1 type | 二级类型 | 2010年 | 2015年 | 2020年 | 2035年 自然发展 | 2035年 耕地保护 | 2035年 生态保护 |
供给服务 Supply services | 食物生产 | 5.36 | 5.23 | 5.20 | 5.81 | 5.98 | 6.45 |
水资源供给 | -0.14 | -0.20 | -0.37 | -1.47 | -1.53 | -0.96 | |
原材料生产 | 5.94 | 5.91 | 5.88 | 5.95 | 6.10 | 6.84 | |
调节服务 Conditioning services | 气体调节 | 20.83 | 20.67 | 20.57 | 21.18 | 21.77 | 24.42 |
气候调节 | 47.00 | 46.70 | 46.44 | 46.94 | 48.42 | 55.63 | |
水文调节 | 53.55 | 50.31 | 47.94 | 48.67 | 49.48 | 55.15 | |
净化环境 | 25.01 | 24.78 | 24.59 | 24.69 | 25.11 | 27.28 | |
支持服务 Support Services | 土壤保持 | 22.93 | 22.82 | 22.72 | 22.91 | 23.57 | 26.85 |
生物多样性保护 | 21.58 | 21.42 | 21.29 | 21.53 | 22.14 | 25.12 | |
维持养分循环 | 1.86 | 1.84 | 1.83 | 1.93 | 1.98 | 2.23 | |
文化服务 Cultural services | 美学景观 | 9.84 | 9.75 | 9.67 | 9.78 | 10.05 | 11.39 |
合计Total | - | 213.75 | 209.23 | 205.78 | 207.90 | 213.06 | 240.40 |
Fig.3 Spatial distribution of ecosystem service value (ESV) under three scenarios in 2035 Note: The natural breakpoint method was used to divide the value of ecosystem services in the study area from low to high into 5 levels, with Level 5 ESV being the lowest and Level 1 ESV being the highest
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