【摘要】：哈爾濱市是我國東北地區(qū)的中心城市之一,并且正在處于城市快速發(fā)展與擴張的階段,許多具有重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)用地被轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)無法滿足居民的需求,最終引起了許多生態(tài)環(huán)境問題。生態(tài)用地的數(shù)量與空間布局直接影響到城市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性,因此,研究生態(tài)用地格局演變與模擬變成了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重要熱點之一。目前,國內(nèi)外對生態(tài)用地格局演變的研究大多局限于對歷史變化規(guī)律的分析,而且大多只注重生態(tài)用地的數(shù)量變化,很少有研究從生態(tài)用地質(zhì)量與生態(tài)功能的角度來分析生態(tài)用地演變特征與機制。在城市生態(tài)用地的模擬方面,很少有研究考慮了土地的生態(tài)功能屬性與生態(tài)用地格局之間的關(guān)系;此外,大部分應(yīng)用于生態(tài)用地格局模擬的模型沒有考慮到引起生態(tài)用地變化的各類驅(qū)動因子之間相互作用的影響,忽略了自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系對生態(tài)用地數(shù)量的影響。這些問題導(dǎo)致了無法科學(xué)合理地模擬未來城市生態(tài)用地的需求數(shù)量和空間格局。為了解決上述問題,本研究從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變的角度來研究生態(tài)用地的質(zhì)量變化,更加全面地揭示了哈爾濱市生態(tài)用地格局演變特征與機制;為了將生態(tài)用地的生態(tài)功能屬性與其空間格局充分關(guān)聯(lián)起來,本文通過最小累積阻力(MCR)模型劃分哈爾濱市的生態(tài)用地保護分區(qū)來設(shè)定CLUE-S模型中的空間限制模塊;此外,基于SD模型來解釋生態(tài)用地演變過程中各因素之間的相互作用的影響,耦合SD模型與CLUE-S模型來模擬多目標情景下未來哈爾濱市生態(tài)用地數(shù)量與格局的變化趨勢。其結(jié)果如下:(1)2000至2015年間,哈爾濱市生態(tài)用地面積減少了665.2 km~2,減少速度越來越快。其中,耕地、草地和濕地的面積減少,水體和林地面積分別增加了374.72 km~2和194.40 km~2。但是,裸地與建設(shè)用地的面積逐漸增加,擴張速度也越來越快。這表明哈爾濱進入了全面城鎮(zhèn)化建設(shè)的高速發(fā)展階段,建設(shè)用地的擴張導(dǎo)致了生態(tài)用地的面積持續(xù)縮減。市郊區(qū)域的部分草地和裸地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地,位于城市遠郊區(qū)、主干路和村莊周邊的小部分林地轉(zhuǎn)化成了耕地,大部分脆弱的裸地和濕地轉(zhuǎn)變成耕地。這說明生態(tài)用地與非生態(tài)用地的轉(zhuǎn)變與居民的食物需求、至主要城鎮(zhèn)村莊的距離、至主要道路的距離有著密切的關(guān)系。生態(tài)用地的演變除了受到自然因子的影響,也受到經(jīng)濟、社會等驅(qū)動力因素的影響。所以,本研究從自然因素、經(jīng)濟因素、社會因素這三個方面選取了16個具有代表性的驅(qū)動因素來構(gòu)建驅(qū)動力指標體系。(2)2000年至2015年期間哈爾濱市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)總量年際變化波動較大,但總體趨勢是下降的。ESV值較高的區(qū)域主要集中在水域、濕地和東南部的林地等區(qū)域,而ESV重心主要集中在ESV值較高的區(qū)域,通過ESV重心的空間轉(zhuǎn)移可知松花江上游區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)�？傊�,哈爾濱市ESV的時空演變與生態(tài)用地的數(shù)量和空間變化密切相關(guān),其中生態(tài)用地的調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)所占比重較大,而水文調(diào)節(jié)服務(wù)、保護生物多樣性與土壤保持供給服務(wù)相對比較重要。本文基于以上的特征識別重要的生態(tài)“源”區(qū),確定生態(tài)用地擴張阻力系數(shù),通過MCR模型來劃分哈爾濱市生態(tài)用地保護分區(qū)。結(jié)果表明哈爾濱市累積阻力值較低的區(qū)域主要集中分布在水體、濕地、林地和遠離城鎮(zhèn)的大片耕地的區(qū)域,其周邊區(qū)域的景觀連通性相對較好。生態(tài)用地保護分區(qū)可以根據(jù)較低累積阻力值的區(qū)域來劃分,為之后的生態(tài)用地格局模擬奠定基礎(chǔ)。(3)通過SD模型來模擬生態(tài)用地需求量,其構(gòu)建的生態(tài)用地變化系統(tǒng)動力學(xué)模型由是三個子系統(tǒng)組成:土地子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)。最終模擬結(jié)果的相對誤差在0.95以內(nèi),可較好地模擬哈爾濱市各類生態(tài)用地的需求量。此外,基于研究初期2000年哈爾濱市生態(tài)用地數(shù)據(jù),對之前選取的驅(qū)動因子進行二元邏輯斯蒂回歸分析,確定ROC值最高的200m×200m柵格分辨率作為模擬的研究尺度。然后,將之前得到的生態(tài)用地保護分區(qū)、需求數(shù)量等結(jié)果輸入到CLUE-S模型中進行模擬,驗證得到Kappa指數(shù)為0.89898,說明驅(qū)動因子及其回歸系數(shù)、生態(tài)限制區(qū)等數(shù)據(jù)能較好地解釋哈爾濱市生態(tài)用地格局的空間變化。通過將SD模型和MCR模型的結(jié)果耦合到CLUE-S模型中來模擬四種目標情景下哈爾濱市2030年生態(tài)用地格局的變化趨勢,不僅考慮到生態(tài)用地演變過程中各類因素之間相互作用的影響,還考慮到生態(tài)用地的生態(tài)功能屬性與空間格局之間的關(guān)系來確定生態(tài)用地的數(shù)量與分布。(4)通過對四種目標情景下哈爾濱市2030年生態(tài)用地格局的分析,發(fā)現(xiàn)哈爾濱市城鎮(zhèn)發(fā)展速度與生態(tài)用地格局演變緊密相關(guān),生態(tài)用地的管理與城鎮(zhèn)用地擴張之間有較多的矛盾。在經(jīng)濟發(fā)展主導(dǎo)情景下,濕地、草地等具有重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)用地被建設(shè)用地或耕地所侵占,未來需要嚴禁生態(tài)敏感性較弱的區(qū)域被開發(fā)建設(shè),通過劃分基礎(chǔ)生態(tài)紅線、生態(tài)空間等措施來保護重要生態(tài)用地。在生態(tài)建設(shè)主導(dǎo)情景下,生態(tài)環(huán)境保護整體上較好,但是存在較嚴重的水土侵蝕的情況,未來需要加強水域周圍的植被保護和流域的生態(tài)修復(fù),推廣實行保護性耕作方式。在經(jīng)濟-生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展情景下,生態(tài)用地保護與城鎮(zhèn)用地擴張?zhí)幱谝粋�平衡的狀態(tài),但是犧牲了耕地來滿足城鎮(zhèn)擴張的需求,對糧食安全產(chǎn)生了一定的威脅,未來需要通過發(fā)展集約化農(nóng)業(yè)等方式解決耕地與建設(shè)用地之間的沖突。在經(jīng)濟-生態(tài)低速發(fā)展情景下,水域面積大量減少,存在圍湖造田、填湖造地的情況,應(yīng)該采取加強城市河道綜合治理、生態(tài)修復(fù)、退田還湖等措施來修復(fù)重要流域生態(tài)系統(tǒng)。不同情境下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值特征表明,城鎮(zhèn)發(fā)展速度越快生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量相對較少,而南部山林地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值較高,未來應(yīng)該在此區(qū)域劃分出一片生態(tài)保護區(qū)來保護此處生態(tài)系統(tǒng)的完整性。通過對四種情景下哈爾濱市生態(tài)用地格局的問題提出相應(yīng)的規(guī)劃建議,最終達到合理調(diào)控用地,保障城市生態(tài)安全,兼顧社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的目的。
【圖文】：

圖 3-1 哈爾濱市 2000-2015 年土地利用重心轉(zhuǎn)移Figure 3-1 The changes of the gravity center of land use in Harbin from 2000 to 20153.1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值演變特征一、ESV 數(shù)量變化特征除了分析生態(tài)用地格局的數(shù)量演變特征，還需要從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值（EcosystemService Value, ESV）的角度來分析生態(tài)用地的質(zhì)量變化。因此，本文通過分析哈爾濱市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時空演變特征來研究生態(tài)用地的質(zhì)量演變特征。表 3-5 哈爾濱市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當量（修正）Table 3-5 Corrected equivalent value of ecosystem service in Harbin一級類型 二級類型 耕地 林地 草地 濕地 水體 建設(shè)用地 裸地供給服務(wù)食物生產(chǎn) 1.00 0.33 0.43 0.36 0.53 0.00 0.02原材料生產(chǎn) 0.39 2.98 0.36 0.24 0.35 0.00 0.04調(diào)節(jié)服務(wù)氣體調(diào)節(jié) 0.72 4.32 1.50 2.41 0.51 0.00 0.06氣候調(diào)節(jié) 0.97 4.07 1.56 13.55 2.06 0.00 0.13水文調(diào)節(jié) 0.77 4.09 1.52 13.44 18.77 0.00 0.07廢物處理 1.39 1.72 1.32 14.40 14.85 0.26 0.26支持服務(wù)保持土壤 1.47 4.02 2.24 1.99 0.41 0.00 0.17維持生物多樣性 1.02 4.51 1.87 3.69 3.43 0.40 0.40

圖 3-3 哈爾濱市 2000-2015 年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重心轉(zhuǎn)移Figure 3-3 The changes of the gravity center of ecosystem service value in Harbin from 2000 to20153.1.4 生態(tài)用地格局演變驅(qū)動力指標體系通過對哈爾濱市生態(tài)用地格局演變的特征與過程進行分析，可以發(fā)現(xiàn)生態(tài)用地的演變與多種因素有關(guān)，，這些因素構(gòu)成了導(dǎo)致生態(tài)用地變化的驅(qū)動力體系，因此構(gòu)建科學(xué)和全面的生態(tài)用地驅(qū)動力體系是生態(tài)用地格局演變研究與模擬的關(guān)鍵[74-76]。在進行驅(qū)動因子的選取時，綜合考慮以下原則：
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：F301.2;X24

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本文編號：2627205