海南热带雨林国家公园景观格局及生态系统服务价值时空变化分析

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土地利用/覆被变化(Land-use/cover change,LUCC)是全球及区域气候变化中的重要组成部分,对生态系统服务价值的空间分布格局具有直接影响,是人类活动影响自然环境的直接表现,对一定区域内的生态系统服务价值进行定量评估是生态功能区划、生态环境保护、生态补偿决策和环境经济核算的重要依据和基础。本研究以国家公园、天窗区和周边区三个区域1980-2020年5期土地利用数据,通过Arc GIS、Geo Da和Fragstats等软件技术,采用价值当量法、景观格局分析法、生态系统服务变化指数(Ecological Services Change Idndex,ESCI),空间统计分析等方法,分析了三个区域土地利用与景观格局和生态系统服务价值(Ecological Services Values,ESV)的动态变化特征,揭示其产生变化的内在因素,以期为海南热带雨林国家公园内的自然资源科学保护与合理利用提供科学依据。本研究的主要结果如下:(1)1980-2020年期间,研究区域自然生态系统以林地为主体,达到84%以上。林地面积持续增加,累计增加了406.15 km~2,其中国家公园内林地面积累计增加291.07 km~2,占林地总体累计增加的71.67%。未利用地和建设用地快速增加,其中未利用地从无到有,建设用地变化率高达596.33%,主要发生2010年后,增长率为455.53%,以周边区增加最高,增加了85.65 km~2,占总增长的76.32%;其次为水域,增长率为300.02%,主要集中于1990-2000年国家公园一般控制区,占水域总增长的20.67%。土地利用表现为草地和耕地转化为林地,林地和耕地转化为水域和建设用地的变化特征。(2)1980-2020年研究区域整体上景观类型均以林地为基质景观,占总面积的84.87%-90.00%,聚集度指数为97.22-98.68。三个区域林地类型景观聚集度均有所下降,其中国家公园整体降幅最小为0.04,而核心保护区增加了0.31,表明国家公园核心保护区林地景观趋于聚集,其他区域趋于分散,总体上国家公园林地景观聚集度高于天窗区和周边区。景观多样性方面,研究区域整体上香农多样性指数和香农均匀度指数均下降,其中国家公园降幅最大,由0.40和0.25下降到0.21和0.11。表明国家公园以林地景观非常突显,整体上林地景观优于天窗区和周边区域,斑块破碎度低于天窗区和周边区,林地景观更具完整性。(3)1980-2020年研究区域ESV总体表现为增加的变化过程,累计增加了58.83亿元,增长率为9.45%,其中国家公园累计增加了37.69亿元,占累计增加总量的64.07%,而国家公园一般控制区的ESV累计增加贡献率最高,累计增加了28.98亿元,占研究区域ESV累计增加总量的49.26%。天窗区则表现为先增加后减少的变化过程,累计减少了0.05亿元,降幅0.50%。研究区域整体上林地的ESV占比最高,为86%以上,其中国家公园核心保护区高达94%以上。单项ESV以气候调节和水文调节为主,两项占总ESV的47%以上。研究区域空间分布上,ESV存在着明显的国家公园内高,周边区和天窗区低的空间分异特征,时间尺度上表现为ESV高值区域进一步萎缩,低值区趋于分散。(4)1980-2020年研究区域5个时期的ESV及其变化在空间分布上具有显著的正相关性。ESV增值热点和损失冷点空间分布与ESCI的空间分布特征保持高度一致,增值热点主要分布于国家公园内的大广坝水库、周边区的黎跃水库、天窗区的道茂水库等水库区,ESV损失冷点主要分布于周边区的东方市和乐东境内的城镇地区。(5)研究区域景观格局及ESV发生变化与政府的政策具有高度的关联性。研究区域时空变化主要集中在2010-2020年期间,与海南省政府颁布实施的政策及重点工程具有高度的关联性。期间2010年国际旅游岛的政策实施,促进了大量的基础性建设;2012年开始实施的绿化宝岛大工程。依据以上结论,建议:(1)国家公园内通过实施重点生态区位生态搬迁减少人为活动,并实施生态修复工程改善国家公园内生态环境;(2)可在国家公园边界上往周边区和天窗区各设置500米宽的识别带,并将其纳入国家公园统一管理,避免国家公园直接与外界相通,特别是与城镇区域相通;(3)国家公园可实行动态的边界管理,以10年为一个周期,将国家公园的范围进行调整,将其周边森林质量好的区域纳入到国家公园范围内。
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