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自然资源遥感  2023, Vol. 35 Issue (3): 179-189    DOI: 10.6046/zrzyyg.2022224
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高空间分辨率生态系统生产总值时空演化分析——以2000—2020年湖南省为例
胡晨霞1,2(), 邹滨1,2(), 梁玉1, 贺晨骋3, 林治家3
1.中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083
2.自然资源部时空信息与智能服务重点实验室,长沙 410083
3.湖南省地质调查院,长沙 410116
Spatio-temporal evolution of gross ecosystem product with high spatial resolution: A case study of Hunan Province during 2000—2020
HU Chenxia1,2(), ZOU Bin1,2(), LIANG Yu1, HE Chencheng3, LIN Zhijia3
1. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China
2. Key Laboratory of Spatio-Temporal Information and Intelligent Services, Ministry of Natural Resources, Changsha 410083, China
3. Hunan Institute of Geological Survey, Changsha 410116, China
全文: PDF(9505 KB)   HTML  
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摘要 

基于现有生态系统服务理论与方法,通过引入文教科研指标、优化气体调节指标,提出了湖南省本土自然资源生态系统生产总值(gross ecosystem product,GEP)核算指标体系,集成构建了GEP格网化评估模型,在30 m×30 m格网尺度评估分析了全省2000年、2010年和2020年GEP时空演化特征。研究结果表明: ①时间维度,近20 a间湖南省GEP上升3.34×105亿元,增幅达40.28%; 各生态系统类型对GEP贡献的排序为: 森林>农田>草地>湿地>城市。②空间维度,湖南省GEP总体呈现出西部和东南部高、中部和北部低的空间分布格局; 西部武陵山片区增长率高,北部洞庭湖区增长率低。③与已有10 km×10 km研究结果相比,本研究高空间分辨率GEP结果在水域及城市生态系统呈现的空间分布细节信息更多。④各单项生态系统功能价值量对湖南省GEP的贡献度排序随时间呈现规律性变化,土壤保持功能价值量的贡献对武陵山片区和洞庭湖区GEP变化占据主导作用。研究结果可为湖南省自然资源监管及生态环境保护提供科学决策依据。
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胡晨霞
邹滨
梁玉
贺晨骋
林治家
关键词 ： 自然资源,  生态系统生产总值,  高空间分辨率,  时空演化,  湖南省    
Abstract：

By introducing cultural, educational, and scientific research indices and optimizing gas regulation indices, this study proposed an index system to assess the gross ecosystem product (GEP) of natural resources in Hunan Province based on the existing theories and methods for ecosystem service. This study then built a grid-based GEP model with a grid scale of 30 m × 30 m to analyze the spatio-temporal evolution of the GEP of Hunan in 2000, 2010, and 2020. The results are as follows: ① In the temporal dimension, the GEP of the province increased by 3.34×104 billion yuan over the past 20 years, with increased amplitude of 40.28%. The contribution of all ecosystems to the GEP was in the order of forest > farmland > grassland > wetland > city. ② In the spatial dimension, the GEP exhibited high values in western and southeastern regions and low values in central and northern regions. The GEP growth rate was higher in the Wulingshan area of western Hunan and lower in the Dongtinghu area of northern Hunan. ③ Compared with the existing research results on a grid scale of 10 km×10 km, the GEP results with a high spatial resolution showed more details of the spatial distribution of the aquatic and urban ecosystems. ④ The contribution degrees of ecosystem function values to the GEP of Hunan changed regularly over time. The contribution of the soil conservation function value dominated the changes in the GEP of the Wulingshan and Dongtinghu areas. The results of this study provide a basis for scientific decision-making in supervising natural resources and protecting the ecological environment in Hunan Province.
Key words： natural resources    gross ecosystem product    high spatial resolution    spatio-temporal evolution    Hunan Province
收稿日期: 2022-06-01      出版日期: 2023-09-19
ZTFLH:  TP79  
  F301.24  
  P951  
基金资助:国家自然科学基金项目“面向城市微环境场景的PM2.5浓度空间分布精细模拟”(41871317);湖南省自然资源科研项目“矿产资源价值评估模型研究”(2020-11)
通讯作者: 邹 滨(1981-),男,教授,博士生导师,研究方向为大气/土壤遥感监测、自然资源监测与分析。Email: 210010@csu.edu.cn。
作者简介: 胡晨霞(1994-),女,博士研究生,研究方向为自然资源与可持续发展。Email: huchenxia0116@126.com。
引用本文:   
胡晨霞, 邹滨, 梁玉, 贺晨骋, 林治家. 高空间分辨率生态系统生产总值时空演化分析——以2000—2020年湖南省为例[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(3): 179-189.
HU Chenxia, ZOU Bin, LIANG Yu, HE Chencheng, LIN Zhijia. Spatio-temporal evolution of gross ecosystem product with high spatial resolution: A case study of Hunan Province during 2000—2020. Remote Sensing for Natural Resources, 2023, 35(3): 179-189.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2022224      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2023/V35/I3/179
Fig.1  研究区概况
生态产品与
服务类型		 二级指标 指标描述及计算方法
物质产品 食物及原材料生产 生产农副产品、提供工业原料,计算方法参考文献[5]
有机物质生产 将无机物转化为有机物,计算方法参考文献[26]
水资源供给 地表产流、土壤含水量、冠层截留量等,计算方法参考文献[27]
调节服务 气体调节 由固碳释氧价值[5]、净化空气价值[28]、森林生态系统降低PM2.5暴露水平价值和温室气体排放的负效应价值[29-30]叠加获得,计算方法详见表后文说明
气候调节 增加湿度、降低大气温度,计算方法参考文献[29,31]
水文调节 涵养水源、调洪蓄水,计算方法参考文献[32]
土壤保持 保持土壤肥力、减少土地废弃、减轻泥沙淤积,计算方法参考文献[5,33]
维持生物多样性 提供栖息地,计算方法参考文献[4]
文化服务 休闲旅游 旅游消费支出、旅游时间成本,计算方法参考文献[34]
文教科研 生态主题科研论文产出,计算方法参考文献[35]
Tab.1  湖南省自然资源资产GEP核算方法
Fig.2  2000—2020年湖南省生态系统类型
年份 指标 农田 森林 草地 湿地 城市 合计
2000年 GEP/亿元 2.05×105 5.52×105 6.19×104 9.41×103 2.93 8.28×105
贡献度/% 24.75 66.64 7.47 1.14 0.00 100.00
2010年 GEP/亿元 2.09×105 5.34×105 5.78×104 8.61×103 23 8.09×105
贡献度/% 25.82 65.97 7.14 1.06 0.00 100.00
2020年 GEP/亿元 2.53×105 8.09×105 9.06×104 7.75×103 276 11.62×105
贡献度/% 21.80 69.70 7.81 0.67 0.02 100.00
2000—2010年 变化量/亿元 0.04×105 -0.18×105 -0.41×104 -800 20.07 -1.82×104
变化率/% 1.95 -3.26 -6.62 -8.50 684.98 -2.20
2010—2020年 变化量/亿元 0.44×105 2.75×105 3.28×104 -860 253 3.52×105
变化率/% 21.05 51.50 56.75 -9.99 1 100 43.44
2000—2020年 变化量/亿元 0.48×105 2.57×105 2.87×104 -1.66×103 273.07 3.34×105
变化率/% 23.41 46.56 46.37 -17.64 9 319.80 40.28
Tab.2  2000—2020年湖南省GEP变化
Fig.3  2000—2020年湖南省GEP空间分布
Fig.4  2000—2020年湖南省各单项生态系统功能价值量空间分布
生态系统功能 2000年 2010年 2020年
价值量/亿元 贡献度/% 排序 价值量/亿元 贡献度/% 排序 价值量/亿元 贡献度/% 排序
食物及原材料生产 1 301.27 0.16 7 2 908.66 0.36 6 4 077.17 0.35 6
有机物质生产 2 168.73 0.26 6 2 304.76 0.28 7 2 326.59 0.20 8
水资源供给 3 406.31 0.41 5 4 079.14 0.50 5 4 013.57 0.35 7
气体调节 9 659.66 1.17 3 10 948.36 1.35 3 10 494.53 0.90 3
气候调节 309 937.93 37.41 2 309 081.20 38.15 2 302 826.77 26.06 2
水文调节 6 082.96 0.73 4 6 239.15 0.77 4 6 120.74 0.53 5
土壤保持 495 191.72 59.77 1 472 297.52 58.29 1 821 967.65 70.72 1
维持生物多样性 489.52 0.06 8 488.87 0.06 9 481.50 0.04 9
休闲旅游 260.08 0.03 9 1 909.03 0.24 8 9 903.22 0.85 4
文教科研 0.39 0.00 10 0.72 0.00 10 0.89 0.00 10
总计 828 498.57 100.00 — 810 257.42 100.00 — 1 162 212.63 100.00 —
Tab.3  2000—2020年湖南省各单项生态系统功能价值量分析
生态系统功能 2000年/亿元 2010年/亿元 2020年/亿元 2000—2010年 2010—2020年 2000—2000年
变化量/
亿元		 贡献
度/%		 变化量/
亿元		 贡献
度/%		 变化量/
亿元		 贡献
度/%
食物及原材料生产 429.90 988.54 1 383.53 558.64 -20.26 394.99 0.14 953.63 0.35
有机物质生产 945.45 1 022.32 1 036.08 76.88 -2.79 13.76 0.00 90.64 0.03
水资源供给 1 251.65 1 394.24 1 661.71 142.59 -5.17 267.47 0.10 410.06 0.15
气体调节 4 228.93 4 772.56 4 613.73 543.63 -19.72 -158.83 -0.06 384.80 0.14
气候调节 129 111.18 129 932.62 130 481.39 821.44 -29.80 548.77 0.20 1 370.21 0.50
水文调节 2 006.45 2 037.57 2 112.59 31.12 -1.13 75.03 0.03 106.14 0.04
土壤保持 304 131.04 297 868.39 566 560.74 -6 262.65 227.17 268 692.35 97.25 262 429.70 95.94
维持生物多样性 205.81 205.84 204.73 0.03 0.00 -1.11 0.00 -1.09 0.00
休闲旅游 104.99 770.75 3 998.37 665.76 -24.15 3 227.62 1.17 3 893.38 1.42
文教科研 105.05 770.85 3 998.49 665.80 -24.15 3 227.64 1.17 3 893.44 1.42
总计 442 520.46 439 763.69 716 051.37 -2 756.77 100.00 276 287.68 100.00 273 530.91 100.00
Tab.4  2000—2020年武陵山片区各单项生态系统功能价值量分析
生态系统功能 2000年/亿元 2010年/亿元 2020年/亿元 2000—2010年 2010—2020年 2000—2000年
变化量/
亿元		 贡献
度/%		 变化量/
亿元		 贡献
度/%		 变化量/
亿元		 贡献
度/%
食物及原材料生产 493.84 1 072.18 1 496.74 578.34 20.29 424.56 2.76 1 002.90 5.49
有机物质生产 439.90 474.42 469.10 34.52 1.21 -5.32 -0.03 29.19 0.16
水资源供给 896.15 1 154.44 1 023.68 258.29 9.06 -130.77 -0.85 127.53 0.70
气体调节 1 713.09 1 996.10 1 864.92 283.01 9.93 -131.18 -0.85 151.83 0.83
气候调节 71 012.42 71 128.58 66 018.06 116.16 4.08 -5 110.52 -33.17 -4 994.35 -27.35
水文调节 2 352.26 2 320.66 2 233.64 -31.60 -1.11 -87.02 -0.56 -118.62 -0.65
土壤保持 33 507.33 34 283.73 50 688.85 776.40 27.24 16 405.12 106.46 17 181.52 94.10
维持生物多样性 114.76 114.42 111.59 -0.34 -0.01 -2.83 -0.02 -3.17 -0.02
休闲旅游 65.83 483.23 2 506.83 417.40 14.65 2 023.60 13.13 2 441.00 13.37
文教科研 66.12 483.62 2 507.19 417.50 14.65 2 023.56 13.13 2 441.06 13.37
总计 110 661.69 113 511.39 128 920.59 2 849.70 100.00 15 409.20 100.00 18 258.90 100.00
Tab.5  2000—2020年洞庭湖区各单项生态系统功能价值量分析
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