Phản ứng của các mô hình cảnh quan sinh khối và việc cung cấp dịch vụ hệ sinh thái đa dạng sinh học liên quan đến thay đổi sử dụng đất ở Huyện Jinghong, Tây Nam Trung Quốc

Springer Science and Business Media LLC - Tập 33 - Trang 783-798 - 2018
Fangyan Cheng1, Shiliang Liu1, Xiaoyun Hou1, Yueqiu Zhang1, Shikui Dong1
1School of Environment, State Key Laboratory of Water Environment Simulation, Beijing Normal University, Beijing, People’s Republic of China

Tóm tắt

Sự thay đổi sử dụng đất mạnh mẽ đã xảy ra ở khu vực nhiệt đới phía tây nam Trung Quốc. Tuy nhiên, việc đánh giá định lượng những thay đổi trong tính bền vững của cảnh quan và việc cung cấp dịch vụ hệ sinh thái đa dạng sinh học (BESVs) của khu vực này hiếm khi được thực hiện. Nghiên cứu này được thiết kế với mục tiêu: (1) đánh giá động lực cảnh quan sinh khối dựa trên lý thuyết đồ th ị; (2) dự đoán tính bền vững của cảnh quan sinh khối phản ứng với những thay đổi trong sử dụng đất; và (3) khám phá tác động của những thay đổi sử dụng đất đến sự biến đổi của BESVs dựa trên mô hình sinh khối. Mô hình PANDORA, một đánh giá tích hợp dựa trên sinh khối của BESV liên quan đến khả năng kết nối cảnh quan, đã được sử dụng để phân tích sự biến đổi của sinh khối và BESV của cảnh quan ở Huyện Jinghong, phía tây nam Trung Quốc. Bên cạnh đó, chúng tôi đã áp dụng mô hình này cùng với một số chỉ số (quy mô thay đổi, tỷ lệ thay đổi và loại tăng trưởng) để đánh giá phản ứng của sinh khối và BESV đối với những thay đổi trong sử dụng đất. Sinh khối và dòng sinh khối của cảnh quan khu vực đã giảm kể từ những năm 1970, trong khi cảnh quan vẫn duy trì tính bền vững với mức sinh khối cao. BESVs nói chung đã dao động từ 8,41 m−2 năm−1 trong những năm 1970 đến 8,54, 7,45 và 5,71 m−2 năm−1 vào các năm 1990, 2000 và 2010, tương ứng. Hơn nữa, cả sự thay đổi về diện tích và mô hình sử dụng đất, bao gồm quy mô thay đổi, tỷ lệ thay đổi và mô hình thay đổi, đã ảnh hưởng đến sự biến đổi của BESVs. Mô hình PANDORA có thể đánh giá hiệu quả động lực sinh khối, tính bền vững và sự biến đổi của BESV trên quy mô cảnh quan. Thêm vào đó, BESV nhạy cảm với những thay đổi trong thành phần và mô hình cảnh quan, do đó, việc tăng cường phủ thực vật tự nhiên và kết nối cảnh quan có thể cải thiện việc cung cấp các dịch vụ đa dạng sinh học của cảnh quan.

Từ khóa

#thay đổi sử dụng đất #sinh khối #dịch vụ hệ sinh thái đa dạng sinh học #mô hình PANDORA #tính bền vững của cảnh quan

Tài liệu tham khảo

Bagstad KJ, Villa F, Johnson GW, Voigt B (2011) ARIES (Artificial Intelligence for Ecosystem Services): a guide to models and data, version 1.0. Aries Report Series (1)

Boumans R, Roman J, Altman I, Kaufman L (2015) The Multiscale Integrated Model of Ecosystem Services (MIMES): simulating the interactions of coupled human and natural systems. Ecosyst Serv 12:30–41

Brunsell NA, Schymanski SJ, Kleidon A (2011) Quantifying the thermodynamic entropy budget of the land surface: is this useful? Earth Syst Dyn 2(26):87–103

Cao M, Zou XM, Warren M, Zhu H (2006) Tropical forests of Xishuangbanna, China. Biotropica 38(3):306–309

Costanza R, d'Arge R, de Groot R, Farber S, Grasso M, Hannon B, Limburg K, Naeem S, O'Neill RV, Paruelo J, Raskin RG, Sutton P, van den Belt M (1997) The value of the world’s ecosystem services and natural capital. Nature 387(1):3–15

Dietzel C, Oguz H, Hemphill JJ, Clarke KC, Gazulis N (2005) Diffusion and coalescence of the Houston Metropolitan Area: evidence supporting a new urban theory. Environ Plan B Plan Des 32(2):231–246

Estoque RC, Murayama Y (2016) Quantifying landscape pattern and ecosystem service value changes in four rapidly urbanizing hill stations of Southeast Asia. Landscape Ecol 31(7):1481–1507

Fu Y, Chen J, Guo H, Hu H, Chen A, Cui J (2010a) Agrobiodiversity loss and livelihood vulnerability as a consequence of converting from subsistence farming systems to commercial plantation-dominated systems in Xishuangbanna, Yunnan, China: a household level analysis. Land Degrad Dev 21(3):274–284

Fu W, Liu SL, DeGloria SD, Dong SK, Beazley R (2010b) Characterizing the “fragmentation-barrier” effect of road networks on landscape connectivity: a case study in Xishuangbanna, Southwest China. Landsc Urban Plan 95(3):122–129

Fu BJ, Zhang LW (2014) Land-use change and ecosystem services: concepts, methods and progress. Prog Geogr 33(4):441–446 (in Chinese)

Gobattoni F, Pelorosso R, Lauro G, Leone A, Monaco R (2011) A procedure for mathematical analysis of landscape evolution and equilibrium scenarios assessment. Landsc Urban Plan 103(3–4):289–302

Ingegnoli V (2011) Non-equilibrium thermodynamics, landscape ecology and vegetation science. InTech, Rijeka

Jiang W (2017) Ecosystem services research in China: a critical review. Ecosyst Serv 26:10–16

Kindu M, Schneider T, Teketay D, Knoke T (2016) Changes of ecosystem service values in response to land use/land cover dynamics in Munessa-Shashemene landscape of the Ethiopian highlands. Sci Total Environ 547(1):137–147

Kleidon A, Malhi Y, Cox PM (2010) Introduction: maximum entropy production in environmental and ecological systems. Philos Trans R Soc Lond 365(1545):1297–1302

Liu HX, Blagodatsky S, Giese M, Liu F, Xu JC, Cadisch G (2016a) Impact of herbicide application on soil erosion and induced carbon loss in a rubber plantation of Southwest China. CATENA 145:180–192

Liu SL, Deng L, Dong SK, Zhao QH, Yang JJ, Wang C (2014) Landscape connectivity dynamics based on network analysis in the Xishuangbanna Nature Reserve, China. Acta Oecol 55(2):66–77

Liu C, Guénard B, Blanchard B, Peng YQ, Economo EP (2016b) Reorganization of taxonomic, functional, and phylogenetic ant biodiversity after conversion to rubber plantation. Ecol Monogr 86(2):215–227

Liu XP, Li X, Chen YM, Tan ZZ, Li SY, Ai B (2010) A new landscape index for quantifying urban expansion using multi-temporal remotely sensed data. Landscape Ecol 25(5):671–682

Liu SL, Wen MX, Cui BS, Dong SK (2006) Effects of road networks on regional ecosystems in Southwest mountain area: a case study in Jinghong of Longitudinal Range-Gorge Region. Acta Ecol Sin 26(9):3018–3024 (in Chinese)

Liu SL, Yin YJ, Liu XH, Cheng FY, Yang JJ, Li JR, Dong SK, Zhu A (2016c) Ecosystem services and landscape change associated with plantation expansion in a tropical rainforest region of Southwest China. Ecol Model 353:129–138

Ng CN, Xie YJ, Yu XJ (2013) Integrating landscape connectivity into the evaluation of ecosystem services for biodiversity conservation and its implications for landscape planning. Appl Geogr 42(4):1–12

Ochoa V, Urbina-Cardona N (2017) Tools for spatially modeling ecosystem services: publication trends, conceptual reflections and future challenges. Ecosyst Serv 26:155–169

Pelorosso R, Gobattoni F, Geri F, Leone A (2017) PANDORA 3.0 plugin: A new biodiversity ecosystem service assessment tool for urban green infrastructure connectivity planning. Ecosyst Serv

Pelorosso R, Gobattoni F, Geri F, Monaco R, Leone A (2014) Bio-energy connectivity and ecosystem services. An assessment by PANDORA 3.0 model for land use decision making. INPUT2014, pp. 753–763

Pelorosso R, Gobattoni F, Geri F, Monaco R, Leone A (2016) Evaluation of Ecosystem Services related to Bio-Energy Landscape Connectivity (BELC) for land use decision making across different planning scales. Ecol Indic 61:114–129

Styers DM, Chappelka AH, Marzen LJ, Somers GL (2010) Developing a land-cover classification to select indicators of forest ecosystem health in a rapidly urbanizing landscape. Landsc Urban Plan 94(3–4):158–165

Tallis H, Polasky S (2009) Mapping and valuing ecosystem services as an approach for conservation and natural-resource management. Ann N Y Acad Sci 1162(1):265–283

Vallino JJ (2011) Differences and implications in biogeochemistry from maximizing entropy production locally versus globally. Earth Syst Dyn 2(1):69–85

Wang C, Liu SL, Deng L, Liu Q, Yang JJ (2014) Road lateral disconnection and crossing impacts in river landscape of Lancang River Valley in Yunnan Province, China. Chin Geogr Sci 24(1):15–27

Wang JY, Zhu HQ, Yu NZ, Liu ZZ, Hu BF (1982) Forestry soil map of Yunnan Province, China. For Inventory Plan Yunnan Prov 1:18–25 (in Chinese)

Wu JG (2013a) Key concepts and research topics in landscape ecology revisited: 30 years after the Allerton Park workshop. Landscape Ecol 28(1):1–11

Wu JG (2013b) Landscape sustainability science: ecosystem services and human well-being in changing landscapes. Landscape Ecol 28(6):999–1023

Wu ZL, Peng MC, Yang ZB, Liu LC (1997) Ecological environment pattern in Mengyang Nature Reserve of Xishuangbanna. Chin J Appl Ecol 8(supp.):1–7 (in Chinese)

Wu WJ, Zhao SQ, Zhu C, Jiang JL (2015) A comparative study of urban expansion in Beijing, Tianjin and Shijiazhuang over the past three decades. Landsc Urban Plan 134(Supplement C):93–106

Xu C, Liu MS, Zhang C, An SQ, Yu W, Chen JM (2007) The spatiotemporal dynamics of rapid urban growth in the Nanjing metropolitan region of China. Landscape Ecol 22(6):925–937

Yang JJ, Liu SL, Zhao QH, Dong SK, Zhang ZM (2011a) Spatial and dynamic analysis of plantations in Xishuangbanna using network K-function. Acta Ecol Sin 31(22):6734–6742 (in Chinese)

Yang SH, Peng MC (1997) An assessment on the spatial structure and present land-use in Mengyang Nature Reserve of Xishuangbanna. Chin J Appl Ecol 8(supp.):44–49 (in Chinese)

Yang ZX, Yin WY, Ai JL (2011b) Study on the current situation and protection countermeasures of wild plant resources in Xishuangbanna National Nature Reserve. J Anhui Agric Sci 39(16):9746–9748, 9764 (in Chinese)

Zhang JJ, Fu MC, Zeng H, Geng YH, Hassani FP (2013a) Variations in ecosystem service values and local economy in response to land use: a case study of Wu’an, China. Land Degrad Dev 24(3):236–249

Zhang LH, Pang Y, Yue CR, Li ZY (2013b) Forest disturbance automatic identification method based on time series landsat image of tasseled cap transformation. For Inventory Plan 38(2):6–12, 19 (in Chinese)

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 33

783-798

Thông tin tác giả