基于土地利用与土地覆被的吴江市生态系统供给服务时空动态变化开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义：随着人类生产力的发展，人们对自然环境的改造日益加强，从而改变了人们赖以生存的环境，其带来的负面生态效应和社会经济影响已经严重威胁到人类的可持续发展。土地利用变化和土地覆被变化是人类为了维持发展所不可避免的，这种改变导致了区域的景观格局的改变。从而导致了生态系统结构的改变，从而导致了对生态系统服务的影响。从土地利用变化和土地覆被变化入手，研究其与生态系统供需服务之间的关系，有利于为生态系统的科学恢复，土地的合理利用提供科学依据。国内外研究进展：生态系统供需服务研究进展生态系统服务的供给指生态系统为人类生产产品与服务, 需求则是人类对生态系统生产的产品与服务的消费与使用, 两者共同构成生态系统服务从自然生态系统流向人类社会系统的动态过程。在web of science和cnki数据库以“ecosystem services”、“supply”和“demand”为主要关键字进行检索, 并结合引文网络筛选相关文献, 对近百篇期刊论文的统计显示生态系统服务供需研究的学者和案例主要集中在欧洲和美国。从研究对象来看, 参考ma的生态系统服务分类, 研究较多针对供给服务, 其次为调节服务和文化服务, 对支持服务的关注较少。空间尺度上, 中小尺度的研究较多, 且多以地形等自然条件划分研究区, 如流域、山区和盆地;洲际和全球等大尺度研究较为少见。时间尺度上, 静态研究较多, 重点探讨供给和需求在某一时间点的空间和数量关系, 少数涉及时间段内两者的时间和空间动态。从研究角度来看, 多数学者以案例分析生态系统服务的供需关系, 亦有单一关注供给或需求, 少部分学者在理论上探讨研究范式和机理。 生态系统服务供需研究在国内尚处于起步阶段, 理论方面, 张立伟等在综述生态系统服务制图时将供给和需求制图作为一项重点研究内容并予以概述;刘慧敏等和肖玉等关注生态系统服务从供给区到受益区的中间流动过程, 分别梳理了服务空间流动的形成机制、载体和成本效应, 以及研究发展脉络等。亦有学者进行案例研究和成果应用, 如杨莉等定量展示了黄河流域食物和薪柴供给的消费满足状况及其时空差异特征;赵庆建等对森林生态系统碳流和水流的供需状况进行定性分析;唐秀美等以生态系统服务需求为依据为北京划分生态区位。生态系统供需服务测算方法研究进展生态系统服务供给在空间上直接受土地利用/土地覆被影响, 在数量上受制于自然资本提供服务的能力;生态系统服务需求由个人和群体的社会经济活动决定, 具有区域差异性和需求弹性差异, 因此生态系统服务的供给和需求具有很强的分异特征。针对不同时空尺度下生态系统服务的潜力、需求和供给, 目前已经有很多测算模型和评估体系, 但大多数方法侧重于生态系统服务供应, 未充分考虑生态系统服务需求。生态系统服务供给和需求的空间化方法大致可分为土地利用估计、生态过程模拟、数据空间叠置和专家经验判别。burkhard等提出基于土地覆被的生态系统服务矩阵, 空间化评估生态系统服务供需情况, 衡量区域生态系统服务潜力、供给和需求。此方法操作简便, 数据要求低, 通过专家评分 (0~5分) 矩阵计算区域生态系统服务供给和需求, 便于比较区域间生态系统服务供需情况, 已经应用于德国bornh9veder湖、泰国phang nga湾、芬兰lapland地区和东南亚等地的生态系统服务研究, 并取得良好的评价效果。在国内, 白杨等和li等应用该方法分别评估白洋淀和太湖流域生态系统服务供需格局。土地利用/土地覆被对生态系统服务影响研究进展土地利用变化作为全球环境变化中最明显的表现形式, 间接影响着气候变化、生物多样性、生物地球化学循环以及资源可持续利用等地表物质循环和生态过程。土地利用的变化可以引起生态系统功能和结构的变化, 从而对生态系统维持及其服务功能起决定性作用。生态系统服务是指生态系统形成和所维持的人类赖以生存和发展的环境条件与效用, 人类能够通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务, 其主要功能是供给功能、调节功能和文化功能, 以及对维持生态系统的其它功能, 它是衡量一个地区能否实现可持续发展的核心指标。costanza等的开创性研究建构了生态系统服务价值评价的理论和方法体系, 并成为目前生态系统服务价值评估运用最为广泛的方法。kreuter进行了生态系统服务的时间序列研究, 确定了土地覆被类型的平行变化, 量化积极土地覆被变化对圣安东尼奥市负面影响的潜在中和影响蔓延生态系统服务。未来研究方向生态系统服务的未来发展方向将是生态系统服务供给和需求关系的多尺度研究。生态系统服务供给和需求关系在不同的空间和时间尺度以及不同的利益相关者之间有不同的匹配模式。不同的空间尺度下生态系统服务的供需双方存在不同的空间关联特征和均衡关系,在生态系统调控时应综合权衡不同尺度的生态系统服务供给与需求关系;时间尺度上,生态系统服务供给不仅要满足当前的生态系统服务需求,也要在长远上满足子孙后代的生态系统服务需求,此外,不同利益相关者对于生态系统服务需求也存在短期和长远利益差异。因此,从时空变化和多重利益相关者角度研究生态系统服务供给与需求的变化,制定满足生态系统服务的可持续供给模式,是实现社会和自然的可持续发展的关键。应用前景：通过测算不同地域的生态系统服务供给和需求, 在分析生态系统服务供需的空间分异特征及平衡状况的基础上, 根据不同的供需匹配类型划分土地整治区。研究结果可以为土地整治差异化建设提供一种定量依据, 为提高当地的土地整治效益、制定新一轮的土地整治规划提供基础性的理论依据。参考文献【1】 王义祥, 翁伯琦, 黄毅斌. 土地利用和覆被变化对土壤碳库和碳循环的影响[j]. 亚热带农业研究, 2005, 1(3):44-51.【2】 张靖, 李政海, 鲍雅静,等. 土地利用变化对生态系统固碳服务影响研究——以内蒙古乌审旗为例[j]. 大连民族大学学报, 2015, 17(3):198-201.【3】 肖楚楚. 土地利用变化对生态系统服务功能的影响及管理综述[j]. 现代园艺, 2015(13):15-17.【4】 巩杰, 陈利顶, 傅伯杰,等. 黄土丘陵区小流域土地利用和植被恢复对土壤质量的影响[j]. 应用生态学报, 2004, 15(12):2292-2296.【5】 王军, 顿耀龙. 土地利用变化对生态系统服务的影响研究综述[j]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(5):798-808.【6】 李屹峰. 密云水库流域土地利用变化对生态系统服务功能的影响[d].北京：中国科学院研究生院，2012【7】 李文楷，李天宏，钱征寒.深圳市土地利用变化对生态系统服务功能的影响[j].自然资源学报，2008,23（3）：440-446【8】 赵丹, 李锋, 王如松. 城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例[j]. 生态学报, 2013, 33(8):2343-2349.【9】 刘贤赵, 宿庆, 宋孝玉,等. 黄土高原长武试区土地利用变化对产水量的影响[j]. 农业现代化研究, 2004, 25(1):59-63.【10】 唐尧. 土地利用变化对生态系统服务功能的影响——以东苕溪流域为例[d]. 杭州师范大学, 2015.【11】 叶浩, 濮励杰. 苏州市土地利用变化对生态系统固碳能力影响研究[j]. 中国土地科学, 2010, 24(3):60-64.【12】 胡月玲, 管东生, 郑淑颖. 江门市土地利用变化对其生态系统服务功能影响的研究[j]. 环境, 2008(s1).

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标：以吴江市的土地利用/土地覆被数据为基础，找出其生态系统供给服务供需的时空差异并将其量化，再进行吴江市土地整治空间格局的划分, 形成基于生态系统供给服务供需匹配的土地整治分区方案。

内容：1. 吴江市的土地利用变化特征分析首先根据吴江市的三期土地利用现状数据，结合lucc分类系统将其土地利用类型分类，大致分为水田，旱地，有林地，草地，城镇用地，农用地等多种类型，确定本研究所采用的土地分类体系。

再根据这三期数据研究吴江市在土地利用结构、空间格局变化、土地利用程度和强度等方面的变化。

3. 研究的方法与方案

研究方法：1.文献考察：通过查找文献资料积累研究所需的数据2.数据分析：根据生态系统服务供需评价矩阵, 构建基于格网的生态系统服务供给能力和需求强度模型, 进而利用两者的差值表示该格网的生态系统服务供需盈亏值。

3.图表分析：采用空间统计分析, 通过计算局部moran′s i指数识别吴江市生态系统服务供需盈亏热点区, 主要利用arcgis软件中的空间分析模块中的聚类和异常值分析, 对吴江市生态系统服务供需盈亏热点区域进行识别。

将低低聚集区定义为生态系统服务供需赤字热点区, 将剔除掉负值后的高高聚集区定义为生态系统服务供需盈余热点区。

4. 研究创新点

创新点：1. 尝试用burkhard的供需矩阵方法来比较土地利用变化和覆被变化对生态系统供需服务的影响，虽然这种方法存在着一定的不确定性。

2. 多个学科知识综合利用进行研究。

5. 研究计划与进展

预期进展:2019年1月—2019年3月初 文献相关检索2019年3月初—2019年4月中旬 论文初稿完成2019年4月中旬—2019年5月初 在指导教师指导下，对论文进行修改。

2019年5月中旬 完成论文，准备答辩。

2019年5月末 论文答辩，完成毕业论文工作。