关键词:
生态系统评价
格局-质量-服务
时空格局
空间优化
珠峰自然保护区
摘要:
自然保护地是我国生态文明建设的重要组成部分,对维护生物多样性与自然生态系统稳定健康具有极其重要作用和现实意义。我国现有自然保护地数量为1.18万处,占国土陆域面积的18%、领海面积的4.6%,是全球生物多样性丰富度最高的国家之一。随着我国第一批5个国家公园的设立,标志着我国建立以国家公园为主体的自然保护地体系迈出坚实的一步。优化自然保护地空间格局,保护生态安全屏障功能,开展差异化生态修复策略以及采取适应性分区管理等逐渐达成战略共识。自然保护地是一个内部各要素之间相互关联、系统结构复杂、服务功能多样、环境质量易变、保护与利用博弈且具有一定边界范围的区域综合生态系统,其功能分区的生态系统格局、质量和服务功能随着时间的变化以及人为活动干扰也会发生相应变化,需要在此基础上对保护地功能空间进行优化和适应性管理,确保自然保护地差异化分区管控的目标实现。本论文利用保护地空缺分析与适应性管理相结合的研究思路,通过对自然保护地开展“格局-质量-服务”综合维度的生态系统评价,把握保护地生态系统整体动态状况,建立保护地适应性管理的需求信号系统;识别出保护地生态系统变化区域,得到保护地适应性管理的需求信号;在此基础上,根据保护地适应性管理需求信号对生态系统动态变化区域进行功能区的空间优化,调整保护管理方式。本研究选择西藏珠穆朗玛峰国家级自然保护区,进行生态系统“格局-质量-服务”整体性和综合性评价,识别空间优化区域,研究时相为2000、2010和2020年,时间跨度共计20年。以期解决保护区功能分区与生态系统演变的空间匹配、保护区生态系统评价从单一维度向综合维度转变、保护区资源保护与利用协调等问题,从而为自然保护地空间格局优化与适应性管理提供科学依据。本研究以遥感影像为主要数据源,结合珠峰自然保护区功能分区边界矢量数据、气象数据、社会经济统计资料等,利用GIS空间分析技术,对珠峰自然保护区2000-2020年间生态系统本底开展定量分析,运用景观格局空间分析和综合生态系统动态度的方法研究保护区生态系统格局的时空变化;选取植被覆盖度(FVC)、植被净初级生产力(NPP)和叶面积指数(LAI)指标对保护区生态系统质量特征及变化规律进行评估;采用In VEST模型水量平衡方程和生境质量计算方程分别对保护区的水源涵养服务、生物多样性服务进行估算,并结合Getis-Ord Gi*统计指数识别保护区的生态系统服务综合热点区空间分布;在全面评估2000-2020年珠峰自然保护区生态系统“格局-质量-服务”本底及变化状况的基础上,利用空间叠加分析方法,识别保护区生态系统动态变化区域,综合考虑人为活动等因素对现状保护区进行空间优化、分区管理等适应性管理优化。主要研究结果如下:(1)2000-2020年间,珠峰自然保护区生态系统综合变化程度为0.00052%,生态系统内部结构较为稳定,二十年间各类生态系统转化面积为17.741km2。保护区内景观优势度最大的生态系统类型为草地和裸地。各类生态系统的转化主要发生在草地、灌丛、冰川、荒漠、农田、裸地、湖泊和居住地之间;草地、灌丛、冰川、荒漠、农田和裸地6类生态系统面积分别减少4.27km2、0.09km2、1.24km2、7.98km2、1.58km2、1.11km2。从景观格局指数来看,草地和裸地的斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、边界密度(ED)、破碎度最高;湖泊的平均斑块面积(MPS)和最大斑块面积(LPI)在2010年之后增加,其优势度不断增强;所有生态系统类型的形状指数值(LSI)维持在中等水平(LSI值均在50以下),斑块形状复杂程度不高;所有生态系统类型的景观聚集度(CONTAG)从68.40下降至68.37;保护区内的景观多样性低且非均衡化分布,生态系统受优势景观所支配。从综合生态系统动态度来看,2000-2020年各类生态系统综合变化程度由大至小为聂拉木县>定结县>定日县>吉隆县;各功能区的生态系统综合变化程度为核心区>实验区,缓冲区无变化。(2)珠峰自然保护区生态系统质量评价指标中,FVC、NPP和LAI的低值区是保护区的主要空间构成,分别占比86.32%、87.38%和81.45%。FVC、NPP和LAI的中高值区则主要以不连续块状和散点状分布在保护区南部高山河谷地带。2000-2020年间,FVC、NPP和LAI的高值区面积分别下降了0.35%、0.71%和46.39%。其中,核心区FVC、NPP和LAI的高值区面积分别下降了22.2%、28.6%和46.3%;缓冲区FVC、NPP和LAI的高值区面积分别下降了22.1%、19.2%和53.4%;实验区FVC高值区面积增加,NPP和LAI高值区面积减少。2000-2020年间,保护区森林生态系统和灌丛生态系统EQI优、良和差的面积呈减少趋势,中和低的面