城鎮化發展對呼包鄂地區生態系統服務功能的影響

王莉雁, 肖 燚, 江 凌, 饒恩明, 歐陽志云, 鄭 華

中國科學院生態環境研究中心 城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085

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城鎮化發展對呼包鄂地區生態系統服務功能的影響

王莉雁, 肖 燚*, 江 凌, 饒恩明, 歐陽志云, 鄭 華

中國科學院生態環境研究中心 城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085

城鎮化是社會經濟發展和現代文明的重要標志。城鎮化的發展對區域生態系統產生巨大的影響, 進而影響了區域生態系統為人類提供生態系統服務的能力。以呼包鄂地區為研究對象, 選取防風固沙功能、土壤保持功能, 運用冗余分析方法(RDA)探討快速城鎮化對生態系統服務功能的影響機制。結果表明：(1)2000—2010年, 呼包鄂地區城鎮化發展迅速, 城鎮人口、常住人口城鎮化率、國內生產總值、建設用地面積分別增加83.39%、35.52%、1150.00%、51.91%；(2)防風固沙功能、土壤保持功能10年呈增強趨勢, 分別增加20.17%和4.39%；(3)RDA分析結果表明, 溫度、降雨天數、風速、常住人口城鎮化率、建設用地指數是呼包鄂地區防風固沙功能變化的主要影響因素, 5個因子的共同解釋信息量達68.3%；其中常住人口城鎮化率和建設用地指數的解釋信息量較高, 分別為21.5%、34.2%；(4)常住人口城鎮化率與防風固沙功能、土壤保持功能呈顯著正相關(P<0.05), 建設用地指數與防風固沙功能呈極顯著負相關(P<0.01)。因此, 有序推進農村人口轉移, 提高常住人口城市化率；集約利用土地資源, 抵制建設用地的無序擴張是實現呼包鄂地區生態系統與城鎮可持續發展的重要途徑。

城鎮化；生態系統服務功能；RDA；呼包鄂地區

生態系統服務功能是指生態系統所形成和所維持的人類賴以生存和發展的環境條件與效用, 是人類賴以生存的基礎, 與人類福利息息相關[1-2], 生態服務功能的可持續供給是經濟社會可持續發展的基礎[3]。隨著人們對生態系統服務功能的理解逐漸加深, 眾多研究者在生態系統服務功能的影響因素和管理措施上做了大量的研究[4-5]。城鎮化是人類經濟社會發展的客觀要求和必然選擇[6-7], 城鎮化蘊含了大量的人類活動信息, 其改變了地表景觀格局、生態過程、生物棲息地、生物地球化學循環等, 強烈的沖擊著生態系統的結構和功能及空間演變, 特別是影響了生態系統為人類提供生態系統服務的能力。因此揭示城鎮化對生態系統服務功能格局的影響機制已成為國際科學界研究的熱點和前沿[8-10]。目前國內外關于城鎮化對生態系統的研究主要集中在城鎮化產生的生態風險、生態環境問題等方面[11-19], 對關于城鎮化對生態系統服務功能的影響方面的研究較少。自改革開放以來, 中國城鎮化取得了舉世矚目的成就[20], 我國城鎮化經歷了一個起點低、速度快的發展過程。1980年, 剛剛改革開放之初, 中國百萬人口以上的特大城市僅有15個, 1990年達到31個, 2012年則達到65個, 成為世界上特大城市、超大城市最多的國家之一[21]。1978—2013年, 城鎮常住人口從1.7億人增加到7.3億人, 城市化率從17.9%提升到53.7%, 到2020年, 中國城鎮化水平將達到60%左右[22], 總體上>70%的時間大致在2035—2040年間, 因此中國城鎮化仍將保持較快的推進勢頭[23-24], 對生態系統及生態系統服務功能的影響也將日趨顯著。

呼包鄂地區地處內蒙古中西部, 屬于典型的干旱、半干旱大陸性季風氣候, 草地和沙地是主要的生態系統類型, 充沛的沙源和頻發的大風氣候使呼包鄂地區飽受土壤風蝕的侵擾, 呼包鄂地區已經成為我國重要的沙塵源之一, 防風固沙功能、土壤保持功能是呼包鄂地區主要的生態系統服務功能。近年來, 隨著西部大開發戰略和國家新型城鎮化的不斷推進, 呼包鄂地區的區位和資源優勢逐步得以釋放, 經濟發展速度明顯加快, 到2010年, 常住人口城鎮化率高達70.35%, 城鎮化的快速發展所帶來的高強度人類活動和劇烈的土地類型轉變加劇了土壤侵蝕過程, 對周邊國家和地區的人民正常的生產基礎、生活環境乃至于生命安全產生巨大的威脅[25], 因此, 研究快速發展的城鎮化與生態系統的防風固沙、土壤保持服務功能之間的關系, 對區域生態系統服務功能的恢復和改善具有重要意義。

1 研究區概況

呼包鄂地區是內蒙古自治區中西部的核心區(圖1), 包括呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市, 呈“品”字型分布, 土地面積為13.16 萬km2, 占全區面積的11.49%。到2010年, 城鎮人口為524.67 萬人, 占全區城鎮人口的38.24%；經濟總量為6970.00 億元, 占全區經濟總量的54.23%, 是內蒙古自治區經濟總量的“半壁江山”, 經濟地理位置優越, 被譽為內蒙古的“金三角”地區。

呼包鄂地區地處內蒙古高原中部, 屬黃河中上游地區, 黃河境內流長728 km。氣候為典型的干旱、半干旱大陸性季風氣候, 四季變化明顯, 夏季炎熱少雨, 冬季嚴寒少雪, 春秋兩季氣候變化劇烈, 降雨少, 蒸發大；地貌類型多樣, 有山地、丘陵、平原、沙漠、沙地等, 是我國沙塵暴的主要來源地之一；草地、沙漠、農田是研究區主要的生態系統類型, 其中草地生態系統面積為8.33 萬km2, 占呼包鄂總面積的63.41%；沙漠生態系統面積為1.70 萬km2, 占呼包鄂總面積的12.91%；農田生態系統的面積為1.43 萬km2, 占呼包鄂總面積的10.92%。

2 數據來源與研究方法

2.1 研究方法

2.1.1 土壤保持功能

本文選擇土壤保持強度衡量土壤保持功能。運用通用土壤流失方程(USLE, Universal Soil Loss Equation)來估算呼包鄂地區潛在土壤侵蝕量與實際土壤侵蝕量, 兩者之差為呼包鄂地區生態系統土壤保持量。

潛在土壤侵蝕量為生態系統在沒有地表植被覆蓋和水土保持措施情況下的土壤侵蝕量。在通用土壤流失方程中不考慮地表植被覆蓋因素和水土保持因素, 此時土壤流失方程為：

S潛=R·K·LS

(1)

實際土壤侵蝕量則考慮地表覆蓋因素和水土保持因素, 此時通用土壤流失方程為：

S實=R·K·LS·C·P

(2)

結合(1)和(2), 計算得出呼包鄂地區生態系統土壤保持量：

SC=S潛-S實

式中,SC為土壤保持量(t hm-2a-1)；S潛為潛在土壤侵蝕量(t hm-2a-1),S實為實際土壤侵蝕量(t hm-2a-1)；R為降雨侵蝕力因子(MJ mm hm-2h-1a-1),K為土壤可蝕性因子(t hm2h hm-2MJ-1mm-1),LS為地形因子,C為植被覆蓋度因子,P為土壤保持措施因子。

2.1.2 防風固沙功能

本文在充分考慮呼包鄂地區的氣候條件、植被情況、土壤可蝕性、土壤粗糙度、土壤結皮的情況下, 采用修正風蝕方程(RWEQ, Revised Wind Erosion Equation)估算土壤風蝕量。

式中,SL為風力侵蝕量(t km-2a-1)；Qmax為最大轉移量(kg/m)；S為關鍵地塊長度(m);z為最大風蝕出現距離(m)；WF為氣候侵蝕因子(kg/m)；K′為地表糙度因子；EF為土壤侵蝕因子；SCF為土壤結皮因子；C為植被覆蓋因子。

生態系統防風固沙量即為沒有地表植被覆蓋條件下的潛在土壤風蝕量與地表覆蓋植被條件下的實際土壤風蝕量的差值表示。

SL固=SL潛-SL實

式中,SL固為生態系統防風固沙量(t km-2a-1),SL潛為沒有地表植被覆蓋條件下的潛在土壤風蝕量(t km-2a-1),SL實為有地表植被覆蓋條件下的實際土壤風蝕量(t km-2a-1)。

生態系統防風固沙量可以表示為生態系統實際的固沙量, 由于受氣候因素的影響, 單純的防風固沙量并不能有效的凸顯生態系統本身對防風固沙的貢獻大小。為了進一步的分析生態系統的防風固沙作用, 本文選擇固沙率來衡量生態系統的防風固沙功能, 即生態系統防風固沙量與潛在土壤風蝕量的比值。

R=SL固/SL潛×100

式中,R為固沙率,SL固為生態系統防風固沙量(t km-2a-1),SL潛為沒有地表植被覆蓋條件下下的實際土壤風蝕量(t km-2a-1)。

2.1.3 冗余分析(RDA)

冗余分析(RDA)是一種直接梯度分析方法, 最大的優勢在于能夠獨立保持各個變量對解釋變量的貢獻率。在本文中, 將生態系統服務功能指標視為響應變量；各影響因子指標視為解釋變量, 選用氣象因子(溫度、降雨量、降雨天數、風速、大風天數)、城鎮化指標(常住人口、城鎮人口、城鎮化率、城鎮人口密度、二三產業總值所占比例、建設用地面積、建設用地指數等)共20個指標。由于各影響因子之間具有明顯的自相關作用, 可能會影響研究結果的準確性。因此, 利用RDA冗余分析簡化因子, 選擇易測定分析, 對生態系統服務功能影響大的因子至關重要。RDA二維排序圖可以直觀的展現城鎮化與生態系統服務功能之間的關系。排序結果圖中, 根據響應變量(服務功能因子)與解釋變量(影響因子)之間的夾角, 判斷其對生態系統服務功能的影響方式, 若兩者之間小于90°, 那么兩者之間為正向相關, 服務功能因子會隨著影響因子的增大而增大, 若夾角大于90°, 兩者之間呈負相關, 若夾角等于90°, 則不存在相關。另外, 影響因子箭頭的長度表示其對生態系統服務功能因子的綜合影響程度, 箭頭越長, 影響程度越高。

2.2 數據來源

人口、經濟數據來源于《2000年內蒙古統計年鑒》、《2010年內蒙古統計年鑒》、第五次人口普查、第六次人口普查統計數據等；本研究使用的DEM數據來自SRTM(Shuttle Radar Topography Mission), 精度為90 m；土壤圖及其屬性數據(包括土壤粘粒、粉粒、砂粒以及土壤有機質百分含量)來自第二次全國土壤普查, 精度為1∶1000000；2000年和2010年的生態系統類型和植被覆蓋度數據來自中國科學院遙感所, 精度分別為90 m和250 m；氣象數據(降雨、氣溫、風速等月均數據)來自中國氣象科學數據共享網；行政區劃數據來自環保部衛星中心。

3 城鎮化與生態系統服務功能結果分析

3.1 城鎮化水平結果分析

城鎮化是衡量一個國家經濟社會發展水平的標志, 涉及人口結構、經濟結構和城市建設等多方面因素。2000年, 內蒙古確立了以呼包鄂為核心的特色經濟圈建設的發展戰略, 為該地區城鎮化的發展提供了政策保障。2000—2010年, 呼包鄂地區城鎮化水平實現突飛猛進的增長。

2000—2010年, 總人口增加194.65 萬人, 增幅為35.32%, 其中城鎮人增加了238.57 萬人, 增幅為83.39%, 約為全國城鎮人口增長水平1.75倍, 城市化率增長35.52%。城市經濟結構也發生了明顯的變化, 以第二、三產業為主, 二三產業生產總值的增長幅度遠遠大于第一產業的增長幅度。2010年, 呼包鄂地區第二、三產業總產值為6741.11 億元, 占呼包鄂地區總國民生產總值的96.72%, 相比2000年, 國民生產總值提高了約10倍。城市空間格局也發生了明顯的變化。建設用地面積增長了51.91%, 約為全國增長水平的1.91倍, 其中采礦場面積變化最大, 增幅高達261.00%, 約為全國增長水平的3.65倍。

表1 研究區城鎮化發展水平10a變化

3.2 生態系統服務功能結果分析

2000—2010年, 生態系統防風固沙功能10a增幅為20.17%。防風固沙功能呈現總體增強, 局部退化的趨勢, 增強區域面積占呼包鄂地區總面積的60.63%, 不變和退化區域面積各占呼包鄂地區總面積的31.37%和8.00%(圖2, 表2)。

2000—2010年, 生態系統土壤保持功能10a增幅為4.39%。土壤保持功能呈現小幅度增強, 局部減弱的趨勢, 不變和退化區域面積各占呼包鄂地區總面積的74.11%和9.23%(圖2, 表2)。

圖2 研究區防風固沙功能與土壤保持功能變化空間格局Fig.2 Changes of sand-fixing service and soil conservation service in study area (2000—2010)

變化Change防風固沙功能Sand-fixingservice土壤保持功能Soilconservationservice面積Area/km2比例Percentage/%面積Area/km2比例Percentage/%退化Degradation10461.858.008147.699.23未變Invariability41010.5431.3796901.5874.11增強Enhancement79281.8060.6325704.9319.66

變幅在±3%以內為未變

3.3 城鎮化與生態系統服務功能之間的影響機制

從表3可以看出城鎮化與防風固沙功能、土壤保持功能之間存在較強的相關關系, 其中常住人口城市化率與防風固沙功能、土壤保持功能呈顯著正相關(P<0.05), 相關性指數為0.458、0.422；建設用地指數與防風固沙功能呈極顯著負相關(P<0.01), 相關性指數為-0.621；與土壤保持功能呈負相關, 相關性不顯著(表3)。

為了更好的揭示呼包鄂地區防風固沙功能與城鎮化之間的相互關系, 選取氣象因子和城鎮化指標等共20個指標與固沙率、固沙強度進行RDA冗余分析。結果表明, 溫度、降雨天數、風速、常住人口城市化率、建設用地指數5項因子是作為解釋防風固沙功能變化的最小變量組合, 5項因子均經過蒙特卡羅置換檢驗, 防風固沙功能與溫度、降雨天數、風速、常住人口城市化率、建設用地指數均具有統計學意義(P<0.05), 分別解釋了16.7%、38.6%、12.1%、21.5%、34.2%的防風固沙功能變化趨勢, 綜合解釋防風固沙變化達68.3%, 第一排序軸信息量高達65.5%, 第二排序軸僅解釋了2.8%的信息量, 再次表明利用溫度、降雨天數、風速、常住人口城市化率、建設用地指數作為表征影響防風固沙功能變化的因素是可行的(表4,圖3)。

表3 生態系統服務功能與影響因子的相關系數

表4 RDA分析最小解釋變量組合特征

圖3 生態系統防風固沙功能與5項影響因子RDA二維排序圖Fig.3 RDA two-dimensional ordination diagram of sand-fixing service and the 5 impact factors

4 結論與討論

城鎮的發展深受資源、工業化經濟、城市人口等多因素的影響[26], 城鎮化對生態系統有著深遠的影響, 城鎮化造成人口膨脹、耕地資源減少、環境污染等眾多環境問題[27-30], 但健康穩定的城鎮化不僅是提升人們生活質量的有效方式, 也是緩解資源環境壓力的重要手段, 尤其在近10年在國家生態恢復的政策導向下, 城鎮化不一定導致區域生態系統服務功能的下降[32]。本研究表明：

(1)防風固沙功能、土壤保持功能均與常住人口城市化率呈顯著正相關, 說明常住人口城市化率的提高有助于改善生態系統的防風固沙功能和土壤保持功能。隨著西部大開發的不斷推進, 2000—2010年呼包鄂步入快速城鎮化時期, 非農企業向城市聚集, 吸納了大量農村勞動力轉移就業, 促進了鄉村人口逐漸向城市人口轉移, 城鎮人口大幅度增加, 農村人口迅速下降, 以農牧業為主的農業活動減少, 大大減輕了對生態系統的人為活動壓力。

(2)防風固沙功能與建設用地指數呈極顯著負相關, 表明城鎮化過程中建設用地的擴張不利于防風固沙功能的改善。呼包鄂地區是以工礦業為主的資源性城市, 2000—2010年, 其城鎮建設用地面積增加828.80 km2, 增幅為51.91%, 其中居住地增加23.58%, 工業用地增加82.24%, 交通用地增加26.77%, 采礦場面積增加261.00%。在2009年召開的煤機氣態能源國際高峰論壇上指出, 呼包鄂地區對資源的依賴性太強[31]。資源的散點分布特點導致集約緊湊的城鎮化土地利用模式在呼包鄂地區實施難度較大, 分散化的建設用地布局顯然干擾了生態用地的完整性[32], 城鎮化的負面影響客觀存在。2000—2010年, 呼包鄂地區建設用地面積增長速度遠高于常住城鎮人口的增長速度, “土地城鎮化”快于“人口城鎮化”[22], 建設用地以外延擴張為主, 粗放低效, 過分追求寬馬路、大廣場、新城城區、工礦用地等。建設用地的不斷無序擴張改變地表景觀格局、生態環境、生態空間演變結構、生態系統物質循環過程等, 使得自然植被遭到破壞, 破環土地結構穩定性；采礦場面積的不斷擴大使得生物多樣性減少, 植被破壞, 大量地表土壤裸露、土地塌陷, 占用大量的生態用地, 加快了土地沙化的擴展速度[33], 甚至引起區域生態系統服務功能的急劇惡化。

因此, 城鎮化是一把雙刃劍, 城鎮化與生態系統服務功能之間的關系并不能簡單的歸納為正向或者負向影響。為實現生態系統與城鎮的可持續發展, 要理性進行城鎮化建設, 一要以人的城鎮化為核心, 合理引導人口流動, 有序推進農業轉移人口城市化；二要嚴格控制城鎮建設用地規模, 優化城市內部空間結構, 提高國土空間利用率；三要強化環境保護與生態修復, 減少對自然的干擾和損害, 推動形成綠色低碳的城市建設運營方式。

[1] Daily G C. Nature′s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystem. Washington D C: Island Press, 1997.

[2] 歐陽志云, 王如松, 趙景柱. 生態系統服務功能及其生態經濟價值評價. 應用生態學報, 1999, 10(5): 635-640.

[3] 鄭華, 李屹峰, 歐陽志云, 羅躍初. 生態系統服務功能管理研究進展. 生態學報, 2013, 33(3): 702-710.

[4] Daily G C, Matson P A. Ecosystem services: from theory to implementation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(25): 9455-9456.

[5] Polasky S, Segerson K. Integrating Ecology and economics in the study of ecosystem services: some lessons learned. Annual Review of Resource Economics, 2009, 1: 409-434.

[6] 劉勇. 中國城鎮化戰略研究. 北京: 經濟科學出版社, 2004.

[7] 許學強, 周一星, 寧越敏. 城市地理學. 北京: 高等教育出版社, 1997.

[8] Alberti M. Maintaining ecological integrity and sustaining ecosystem function in urban areas. Current Opinion in Environmental Sustainability, 2010, 2(3): 178-184.

[9] Grimm N B, Grove J M, Pickett S T A, Redman C L. Integrated approaches to long-term studies of urban ecological systems//Marzluff J M, Shulenberger E, Endlicher W, Alberti M, Bradley G, Ryan C, Simon U, ZumBrunnen C, eds. Urban Ecology. New York: Springer, 2008: 123-141.

[10] Pickett S T A, Cadenasso M L, Grove J M, Nilon C H, Pouyat R V, Zipperer W C, Costanza R. Urban ecological systems: Linking terrestrial ecological, physical, and socio-ecological components of metropolitan areas//Marzluff J M, Shulenberger E, Endlicher W, Alberti M, Bradley G, Ryan C, Simon U, ZumBrunnen C, eds. Urban Ecology. New York: Springer, 2008: 99-122.

[11] 王桂新. 城市化基本理論與中國城市化的問題及對策. 人口研究, 2013, 37(6): 43-51.

[12] 重金屬污染千萬噸糧食 每年經濟損失超兩百億. (2013-1-30) [2014-6-27]. http://news.takungpao.com/paper.

[13] 陸大道, 賈紹鳳, 白永平. 中國北方地區用水進入低增長和微增長階段的必要性和可能性. 地理研究, 2014, 33(2): 203-213.

[14] Akbari H, Konopacki S. Energy effects of heat-island reduction strategies in Toronto, Canada. Energy, 2004, 29(2): 191-210.

[15] Stone B Jr, Rodgers M O. Urban form and thermal efficiency: How the design of cities influences the urban island effect. Journal of American Planning Association, 2001, 67(2): 186-198.

[16] King V J, Davis C. Isolating and managing urban islands in selected southeastern cities. [2004-05-30]. http://www.ute.scsu.edu/Research/Reports/2003/heat-island.htm, 2002.

[17] 夏軍, 朱一中. 水資源安全的度量: 水資源承載力的研究與挑戰. 自然資源學報, 2002, 17(3): 262-269.

[18] 季崇萍, 劉偉東, 軒春怡. 北京城市化進程對城市熱島的影響研究. 地球物理學報, 2006, 49(1): 69-77.

[19] 史作民, 陳濤. 城市化及其對生態環境影響研究進展. 生態學雜志, 1996, 15(1):36-41.

[20] 閆小培, 林彰平. 20 世紀 90 年代中國城市發展空間差異變動分析. 地理學報, 2004, 59(3): 437-445.

[21] 段進軍, 姚士謀, 陳明星, 龍花樓， 葉超. 中國城鎮化研究報告. 蘇州: 蘇州大學出版社, 2013.

[22] 中共中央, 國務院. 國家新型城鎮化規劃(2014-2020年). 新華社, 2014-03-16. http://news.xinhuanet.com/house/bj/2014-03-17/c_126274610.htm.

[23] 王夢奎. 中國中長期發展的重要問題 (2006-2020). 北京: 中國發展出版社, 2005.

[24] 顧朝林. 城鎮體系規劃: 理論·方法·實例. 北京: 中國建筑工業出版社, 2005.

[25] 胡云峰, 劉紀遠, 莊大方. 土壤風力侵蝕研究現狀與進展. 地理科學進展, 2003, 22(3): 288-295.

[26] 董寧, 韓興國, 鄔建國. 內蒙古鄂爾多斯市城市化時空格局變化及其驅動力. 應用生態學報, 2012, 23(4): 1097-1103.

[27] Alberti M. The effects of urban patterns on ecosystem function. International Regional Science Review, 2005, 28(2): 168-192.

[28] Grimm N B, Foster D, Groffman P, Grove J M, Hopkinson C S, Nadelhoffer K J, Pataki D E, Peters D P C. The changing landscape: Ecosystem responses to urbanization and pollution across climatic and societal gradients. Frontiers in Ecology and the Environment, 2008, 6(5): 264-272.

[29] 張耿杰, 白中科, 喬麗, 劉小翠. 平朔礦區生態系統服務功能價值情景模擬研究. 資源與產業, 2009, 11(1): 1-4.

[30] 李立新, 王兵, 周立波, 魚小兵. 礦產資源開發生態景觀風險評價. 礦產保護與利用, 2011, 4(2): 1-5.

[31] 崔楠. 呼包鄂: 正在崛起的現代化生態型城市群. 內蒙古日報, 2010-04-07 [2015-01-20]. http://inews.nmgnews.com.cn/system/2010/04/07/010412004.shtml.

[32] 劉焱序, 吳文恒, 溫曉金, 張東海. 晉陜蒙能源區城鎮化過程及其對生態環境的影響. 地理研究, 2013, 32(11): 2010-2018.

[33] 劉彥隨, Gao J. 陜北長城沿線地區土地退化態勢分析. 地理學報, 2002, 57(4): 443-450.

The influence of urbanization on ecosystem services in the Hohhot-Baotou-Ordos region

WANG Liyan, XIAO Yi*, JIANG Ling, RAO Enming, OUYANG Zhiyun, ZHENG Hua

ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,Beijing100085,China

Urbanization is an important facet of economic development, and one of the most significant economic and social phenomena of the contemporary era. However, it is considered to have detrimental impacts on regional ecological systems, which could affect the ability of ecosystems to provide human services. Hohhot-Baotou-Ordos, is located in the midwest of Inner Mongolia, which is known as “golden triangle” region of Inner Mongolia. This area is experiencing rapid urbanization, and is becoming the most important economic and urbanized belt of Inner Mongolia, and also one of the richest regions in China. Furthermore, this region is famous for sand-fixing and soil conservation. Thus, it is vital to understand how urbanization change is influencing ecosystem services in the Hohhot-Baotou-Ordos region. In this paper, we analyze the changes in urbanization and ecosystem services (sand-fixing and soil conservation) that occurred between 2000 and 2010 in the Hohhot-Baotou-Ordos region. We then used redundancy analysis (RDA) to reveal the relationships between urbanization and ecosystem services in the Hohhot-Baotou-Ordos region. The results showed the following. (1) Urbanization progressed sharply from 2000 to 2010 in the Hohhot-Baotou-Ordos region. The urban population, the resident population urbanization rate, gross domestic product (GDP), and the index of construction land increased by 83.39%, 35.52%, 1150.00%, and 51.91%, respectively. (2) There was an obvious increase in sand-fixing and soil conservation (20.17% and 4.39%, respectively). (3) Correlation analysis showed that the changes in sand-fixing and soil conservation were positively correlated (P<0.05) with the change in permanent residents urbanization rate, and were negatively correlated (P<0.01) with the change in the index of construction land. Furthermore, an RDA two-dimensional ordination diagram indicated that temperature, precipitation days, wind speed, the urbanization rate of permanent residents, and the index of construction land were the main influence factors of sand-fixing, which could significantly explain 68.3% of the data. The explanation of the urbanization rate of permanent residents and the index of construction land were higher, 21.5% and 34.2% respectively. On the basis of the results, certain management strategies are recommended for sustainable development of city and ecosystem. Firstly, we should promote a greater migration of the rural population into urban areas, properly adjust the number of villages and small towns and increase the number of large towns. Secondly, the government should make more reasonable plans for urban development, prohibit the disorderly expansion of construction land, and increase the regional ecological support to towns. Thirdly, we should use land resources in an economical and intensive way and expand urban ecological space by converting city land and other polluted land into natural landscapes, with the purpose of realizing green urbanization and finally to realize the win-win situation of having urbanization and ecological system.

urbanization; ecosystem service; RDA; Hohhot-Baotou-Ordos region

中國科學院科技服務網絡計劃(KFJ-EW-STS-002)

2015- 01- 29;

2016- 04- 21

10.5846/stxb201501290243

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xiaoyi@rcees.ac.cn

王莉雁, 肖燚, 江凌, 饒恩明, 歐陽志云, 鄭華.城鎮化發展對呼包鄂地區生態系統服務功能的影響.生態學報,2016,36(19):6031- 6039.

Wang L Y, Xiao Y, Jiang L, Rao E M Ouyang Z Y, Zheng H.The influence of urbanization on ecosystem services in the Hohhot-Baotou-Ordos region.Acta Ecologica Sinica,2016,36(19):6031- 6039.