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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (2): 155-163    DOI: 10.6046/zrzyyg.2023353
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宁夏沿黄生态经济带三生用地变化的生态系统服务响应情景模拟
李聪慧1(), 马彩虹1(), 安斯文2, 杨航1
1.宁夏大学地理科学与规划学院,银川 750021
2.自然资源部第二地形测量队,西安 710000
Simulating the response of ecosystem services to the changes in production-living-ecological land use under different scenarios in the ecological economic belt along the Yellow River in Ningxia Hui Autonomous Region
LI Conghui1(), MA Caihong1(), AN Siwen2, YANG Hang1
1. College of Geographic Sciences and Planning, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
2. Second Topographic Survey Team, Ministry of Natural Resources, Xi’an 710000, China
全文: PDF(4298 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 探究未来不同发展情景下生态系统服务对三生用地变化研究对于国土空间可持续发展与区域系统提升具有重要意义。该文以宁夏沿黄生态经济带为研究区,采用PLUS-Markov(patch-generating land use simulation-Markov)模型对2030年三生用地变化作了自然发展(natural development scenario,NDS)、生态保护(ecological protection scenario,EPS)与城镇发展(urban development scenario,UDS)3种情景模拟,并探究了生态系统服务价值(ecosystem services value,ESV)对三生用地变化的响应特征。结果表明: ①生产用地主要在银川平原与卫宁平原呈现增减变化; 生态用地面积有所减少,以内部结构调整为主,用地结构发生优化,空间上主要集中于沙坡头、白芨滩、银川平原中北部黄河河岸防护林带以及南部的黄土丘陵水土保持区; 生活用地持续增加,以各市区为核心向周边扩张。NDS情景下三生用地变化速率降低,EPS情景下生态用地转出速率降低,UDS情景下生活用地增速、生态和生产用地减速均快于其他情景。②ESV有所提升但不同情景下的提升度存在差异,表现为EPS(11.48×108元)>UDS(2.74×108元)>NDS(1.89×108元)。③ESV值提升区主要以银川平原中北部与卫宁平原、灵盐台地等区域为核心向周边辐射扩张; 不同情景下ESV降低区分布各异。今后研究区的发展应优先生态保护,防止生活用地无序蔓延、确保生产用地的保有量,多方面促进研究区高质量发展。
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李聪慧
马彩虹
安斯文
杨航
关键词 三生用地PLUS-MarKov模型情景模拟宁夏沿黄生态经济带    
Abstract

Exploring the response of ecosystem services to the changes in production-living-ecological land use under different scenarios is critical for the sustainable development of territorial space and the improvement of regional systems. This study investigated the ecological economic belt along the Yellow River in Ningxia Hui Autonomous Region. Based on the PLUS-MarKov model, it simulated the changes in production-living-ecological land use in the ecological economic belt in 2030 under the natural development scenario (NDS), ecological protection scenario (EPS), and urban development scenario (UDS). Moreover, it explored the response characteristics of ecosystem service value (ESV) to the changes in production-living-ecological land use. The results show that the production land exhibits both increase and decrease in the Yinchuan and Weining plains. The ecological land is somewhat reduced due to internal structural adjustment and optimization, concentrated in Shapotou, Baijitan, the Yellow River riparian shelterbelt in the north-central Yinchuan Plain, and the loess hilly soil and water conservation area in the south. The land for living continues to increase, expanding from urban to surrounding areas. The NDS reveals a reduced rate of changes in the production-living-ecological land use, while the EPS indicates a reduced rate of shift in ecological land use. In contrast, the UDS shows a higher rate of increase in land for living and higher rates of decrease in ecological and production land. The ESV is improved under the three scenarios, specifically in decreased order of EPS (11.48×108 yuan), UDS (2.74×108 yuan), and NDS (1.89×108 yuan). The ESV improvement areas extend primarily from the north-central Yinchuan Plain, Weining Plain, and Lingyan Platform to the peripheries. The ESV reduction areas show varying distributions under different scenarios. To achieve high-quality development, the ecological economic belt should prioritize ecological protection, prevent the disorderly spreading of land for living, and ensure the retention of production land.

Key wordsproduction-living-ecological land use    PLUS-MarKov model    scenario simulation    ecological economic belt along the Yellow River in Ningxia Hui Autonomous Region
收稿日期: 2022-11-19      出版日期: 2025-05-09
ZTFLH:  TP79  
基金资助:宁夏自然科学基金重点项目“基于地理大数据的乡村空间韧性扰沌机理与智能模拟研究”(2024AAC02022);宁夏高校基金项目“宁夏典型移民区乡村韧性信息图谱构建与智能模拟”(NYG2024007)
通讯作者: 马彩虹(1974-),女,博士,教授,博士生导师,主要从事土地生态遥感研究。Email: mchyanni@163.com
作者简介: 李聪慧(1998-),女,硕士,主要从事国土空间分析与生态系统服务价值分析。Email: 2269559196@qq.com
引用本文:   
李聪慧, 马彩虹, 安斯文, 杨航. 宁夏沿黄生态经济带三生用地变化的生态系统服务响应情景模拟[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(2): 155-163.
LI Conghui, MA Caihong, AN Siwen, YANG Hang. Simulating the response of ecosystem services to the changes in production-living-ecological land use under different scenarios in the ecological economic belt along the Yellow River in Ningxia Hui Autonomous Region. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(2): 155-163.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2023353      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I2/155
Fig.1  研究区概况图
类型 名称 时间 分辨率 数据来源
遥感数据 土地利用数据 2000年、2010年、2020年 30 m×30 m 中国科学院资源环境科学与数据中心
社会经
济数据
人口、GDP、夜间灯光数据 2020年 1 km×1 km
道路数据 2020年 / Open Street Map
县(区/市)政府驻地 2020年 / 全国地理信息资源目录服务系统
主要粮食单产值与单价 2000年、2010年、2020年 / 《宁夏统计年鉴》《全国农产品成本收益资料汇编》
气候与
环境数据
土壤类型 2019年 1 km×1 km 中国科学院资源环境科学与数据中心
年平均气温、年平均降水 2020年 1 km×1 km 国家地球系统科学数据中心
高程 / 30 m×30 m 地理空间数据云
归一化植被指数(normalized diffeverce vegetation index,NDVI) 2020年 30 m×30 m 中国科学院资源环境科学与数据中心
Tab.1  所需数据说明
土地利用
类型
耕地 林地 草地 水域 建设
用地
未利
用地
耕地 1 1 1 1 1 1
林地 1 1 1 0 1 1
草地 1 1 1 1 1 1
水域 0 0 0 1 0 0
建设用地 1 0 1 0 1 1
未利用地 1 0 1 1 1 1
Tab.2  土地利用转移成本矩阵
用地类型 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地
NDS 0.25 0.19 0.24 0.41 1.00 0.1
EPS 0.69 0.52 1.00 0.80 0.95 0.1
UDS 0.23 0.18 0.18 0.38 1.00 0.1
Tab.3  模拟邻域权重
Fig.2  不同模拟情景下三生用地空间分布
生态服务分类 2000年 2010年 2020年 2030年(ESV值及与2020年相比变化量)
一级分类 二级分类 NDS 变化量 EPS 变化量 UDS 变化量
供给服务 食物生产 14.83 14.63 14.55 14.48 -0.07 14.66 0.11 14.42 -0.13
原材料生产 6.37 6.30 6.22 6.17 -0.05 6.28 0.06 6.14 -0.08
水资源供给 -1.49 -1.00 -0.42 -0.13 0.29 0.26 0.68 0.05 0.47
调节服务 气体调节 22.65 22.37 22.12 21.93 -0.19 22.29 0.17 21.81 -0.31
气候调节 40.53 39.97 39.33 38.82 -0.51 39.76 0.43 38.54 -0.79
净化环境 19.78 19.97 20.22 20.33 0.11 20.76 0.54 20.37 0.15
水文调节 165.46 168.65 174.24 176.90 2.66 182.99 8.75 178.25 4.01
支持服务 土壤保持 21.62 21.36 21.11 20.92 -0.19 21.31 0.20 20.79 -0.32
保持养分循环 2.89 2.85 2.82 2.80 -0.02 2.84 0.02 2.79 -0.03
生物多样性 18.62 18.50 18.40 18.29 -0.11 18.72 0.32 18.22 -0.18
文化服务 美学景观 9.18 9.15 9.15 9.12 -0.03 9.35 0.20 9.10 -0.05
总计 320.46 322.75 327.72 329.63 1.89 339.22 11.48 330.48 2.74
变化值 2.31 4.99 1.89 11.48 2.74
Tab.4  不同情景模拟下单项ESV价值(108元)
Fig.3  2020—2030年不同情景模拟下ESV转移
注: 横轴中地类转移代码,十位与个位数分别代表初始年份与末期地类代码,如图(a)中12,表示由2000年耕地转为2020年林地。A: 生产用地增加; B: 生产用地降低; C: 生态用地增加; D: 生态用地降低; E: 生活用地增加; F: 生活用地降低。
情景 生产用地 生态用地 生活用地
增值 减值 净值 净值贡献
率/%
增值 减值 净值 净值贡献
率/%
增值 减值 净值 净值贡献
率/%
2000年—2020年 23.44 -2.65 68.49 20.90 29.85 -44.03 257.07 78.44 0.70 0.00 2.16 0.66
2020年—NDS情景 2.71 -0.12 44.24 13.42 7.98 -9.05 282.24 85.62 0.37 0.00 3.15 0.96
2020年—EPS情景 2.86 -0.04 45.12 13.30 8.06 -0.03 290.75 85.71 0.63 0.00 3.34 0.98
2020年—UDS情景 3.29 -0.30 45.03 13.64 11.14 -11.47 282.08 85.46 0.09 0.00 2.98 0.90
Tab.5  不同情景模拟下三生用地ESV变化(108元)
Fig.4  2020年及3种情景模拟下各项ESV损益空间图
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