北京市城-乡梯度生态系统服务供需格局及空间关联定量研究

The urbanization process causes a continuous increase of the extent and intensity of human activity on urban-rural gradient. Consequently, the pressure from human system on natural system keeps growing, increasingly damaging the component and structure of ecosystem, and reducing ecosystem services. Moreover, the continuous growth of the demand from urban and rural residents on ecosystem services exacerbates the imbalance between ecosystem service supply and demand on urban-rural gradient. Therefore, a study on the pattern of and the spatial linkage between ecosystem service supply and demand can reveal the human-environment interaction in urban-rural complex ecosystem, and provide reference for the decision-making for redressing the human-land conflict. This project will perform an empirical study in the urban-rural gradient of Beijing. The study will first formulate the indicators for the typical ecosystem service supply and demand of the study area. In a next step, it will quantify and map the supply and demand of the ecosystem services in the Beijing urban-rural gradient using the methods such as satellite image interpretation, GIS spatial analysis, modeling, questionnaire survey and statistical analysis. Moreover, the study will elucidate the spatial pattern of the service supply and demand, develop a method to quantify the spatial linkages between ecosystem service supply and demand, and analyze the spatial balance between service supply and demand. The study results may provide evidence to reveal the relationship between the natural and socio-economic systems of the study area. Furthermore, the results may provide reference for the decision-making for redressing the imbalance between ecosystem service supply and demand in the urban-rural gradient of Beijing.

城市化进程使得城-乡梯度人类活动范围和强度不断增加，对自然生态系统的压力不断增大，导致生态系统组分、结构受损和服务衰减等问题愈发突出，而城乡居民对生态系统服务需求的持续增加，更加剧了城-乡梯度生态系统服务供需间的失衡。研究城-乡梯度生态系统服务供给和需求的格局以及两者间的空间关联，能为揭示城-乡复合生态系统中人类-环境间的相互作用提供依据，为缓解城乡区域人地矛盾提供决策参考。本项目拟以北京市城-乡梯度为研究对象，构建典型生态系统服务供需的表征指标，综合运用遥感影像解译、GIS空间分析、模型模拟、问卷调查和统计分析等方法，对服务供需进行定量评估和制图，阐明服务供需的空间格局，建立服务供需空间关联的定量研究方法，分析服务供需的空间平衡关系，为揭示城-乡梯度自然生态系统同社会经济系统间的关系提供依据，为缓解北京市城-乡梯度生态系统服务供需失衡提供决策支撑。

城-乡区域人类经济社会活动和自然生态系统格局、过程和功能呈现出梯度特征。生态系统服务供给和需求能分别反映生态系统状况和人类活动对自然生态系统的影响。本项目旨在阐明典型城-乡梯度生态系统服务供需的时空格局特征，影响因素及服务供需间的关联，为区域生态系统服务供需调控提供科学依据。. 本项目应用L-THIA模型模拟了北京市城乡区域2000和2010年面源污染负荷（水环境调节服务需求），分析了面源污染物负荷的空间格局及变化、水环境调节服务损失同NDVI和NDBI的关系，识别了生态风险冷热点及变化，同时，应用SCS-CN模型、地表温度反演、固碳系数等方法计算了6项生态系统调节服务供给（或需求）指标值，分析了服务指标值的冷热点聚集情况，并进一步分析了服务供需指标值的空间格局及其沿城乡梯度的变化特征。此外，项目阐明了京津冀区域6项同生态系统气候调节、径流调节、固碳服务供需相关的指标的时空格局和沿城乡梯度的变化特征，并分析了四大类生态系统服务沿城乡梯度的变化趋势。. 研究结果表明：（1）北京市城乡区域随着2000到2010年不透水地表扩张，COD、BODs、TP、TN四种污染物年度负荷快速增加，负荷高值区域呈现出由城市核心区向城郊增加的趋势；服务损失值同NDVI的正相关关系以及同NDBI的负相关关系表明不透水地表快速扩张是水环境调节服务供需失衡加剧的主要原因；2010年较2000年水环境调节服务损失值在空间上分布更为分散。（2）北京市城乡区域和京津冀区域的气候调节、径流调节和固碳服务的供给和需求指标值沿乡村-城郊-城市梯度分别表现出逐渐下降和逐渐上升的趋势，服务供给和需求具有在城乡梯度上空间错配的现象。（3）北京市城乡区域地表径流、面源污染物流失、固碳和温度指数的冷热点具有明显的空间聚集特征。（4）京津冀区域生态系统的产品提供、支持、调节、文化四大类服务的供给呈现出沿农村到城市的梯度逐渐下降的趋势。