面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水土資源優(yōu)化配置研究——以鄭州市為例.pdf

1、人類活動(dòng)是引起生態(tài)環(huán)境變化的主要因素之一，水土資源利用和生態(tài)環(huán)境的和諧共生是人類一直追求的重要目標(biāo)。隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，人口的急劇增長(zhǎng)以及水土資源開發(fā)利用強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，加劇了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的不斷下降與人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能需求的持續(xù)增加的矛盾，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)面臨著前所未有的考驗(yàn)，優(yōu)化水土資源結(jié)構(gòu)成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展共生的有效途徑。
　　我國(guó)水土資源優(yōu)化配置研究相對(duì)水資源優(yōu)化配置和土地資源優(yōu)化配置起步較晚，但在近十幾年的

2、發(fā)展過程中也取得了豐碩的成果，對(duì)于指導(dǎo)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維持國(guó)家糧食安全具有重要意義。然而，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局為優(yōu)化目的的水土資源配置已經(jīng)逐漸不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的同時(shí)，研究生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)下的水土資源優(yōu)化配置成為許多學(xué)者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
　　本文依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論、可持續(xù)發(fā)展理論和資源配置理論，在分析水土資源利用、水土資源空間匹配格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值三者關(guān)系的基礎(chǔ)上建立面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水土資源

3、優(yōu)化配置模型，并以鄭州市為例進(jìn)行研究，取得主要結(jié)論如下：
　　1.探明了水土資源利用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的響應(yīng)關(guān)系。鄭州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值從2003年的464797.50萬元增加到2012年的705633.57萬元，總體呈波浪式上升趨勢(shì)；各單一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型價(jià)值均呈橫“S”型波動(dòng)變化，但在各時(shí)點(diǎn)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，其中支持服務(wù)功能最高，調(diào)節(jié)服務(wù)功能最低，說明支付意愿和支付能力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈正向相關(guān)。增加建設(shè)用地的評(píng)估，有

4、利于全面分析土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響。通過相關(guān)性分析和通徑分析，園地、水域和林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值起促進(jìn)性作用，城鎮(zhèn)工礦和交通用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值起限制性作用，耕地、灘涂、未利用土地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響作用相對(duì)較小。利用灰色關(guān)聯(lián)法分析用水結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動(dòng)因素，表明用地面積對(duì)農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水影響較大，且直接影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，對(duì)工業(yè)用水和生活用水影響較小，但是隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)

5、值的變化也有一定影響。
　　2.明確了水土資源空間匹配格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的關(guān)聯(lián)性。鄭州市水土資源匹配水平從2003年的0.6142降低到2012年的0.5746，期間經(jīng)歷了一個(gè)先提高后降低的過程。結(jié)合信息熵可知，2003-2007年，經(jīng)濟(jì)處于發(fā)展的初期，用水的需求逐步明顯，集約節(jié)約利用的意識(shí)逐漸加強(qiáng)，耕地和生態(tài)環(huán)境用地均衡度沒有顯著變化，農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水均衡度增強(qiáng)，使得水土資源匹配程度明顯提高。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷

6、提高，耕地和生態(tài)用地的均衡度略有下降，農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水變化顯著，不合理的利用方式造成生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)功能性紊亂，匹配水平呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。利用格蘭杰因果關(guān)系驗(yàn)證方法，在滯后期為1時(shí)，水土資源匹配水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不存在因果關(guān)系特征；在滯后期為2時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值到水土資源匹配水平存在單向因果關(guān)系特征；在滯后期為3時(shí)，水土資源匹配水平到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在單向因果關(guān)系特征；在滯后期為4時(shí)，水土資源匹配水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在雙

7、向因果關(guān)系特征，表明水土資源匹配格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相互影響作用隨著時(shí)間和外部因素的推移逐漸加強(qiáng)，且生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水土資源匹配格局的影響較先。
　　3.構(gòu)建了面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水土資源優(yōu)化配置模型。遵循整體性、協(xié)調(diào)性等原則，在分析水土資源利用、水土資源匹配格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)三者關(guān)系的基礎(chǔ)上建立面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水土資源優(yōu)化配置模型體系，其中水土資源系統(tǒng)模型包括水資源優(yōu)化配置模型和土地資源優(yōu)化配置模型，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模型包括生態(tài)系統(tǒng)服

8、務(wù)價(jià)值評(píng)估模型和生態(tài)環(huán)境用水模型。利用水土資源空間匹配格局測(cè)度模型作為聯(lián)系水土資源與生態(tài)環(huán)境的橋梁，以土地利用經(jīng)濟(jì)效益、土地利用生態(tài)效益最大和區(qū)域缺水總量最小為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)對(duì)土地利用經(jīng)濟(jì)效益和土地利用生態(tài)效益設(shè)置的權(quán)重模擬不同情景下的土地資源配置和水資源配置，通過對(duì)比配置目標(biāo)和水土資源匹配系數(shù)得到“生態(tài)經(jīng)濟(jì)并重”情景模式下的水土資源配置是最優(yōu)方案。該方案下經(jīng)濟(jì)效益為33825744.72萬元。生態(tài)效益706337.00萬元，區(qū)域缺水量