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尼日利亚土地利用/覆盖变化动态度对生态系统服务价值的影响分析

摘 要

世界范围内人类活动的增加极大地改变了自然生态系统，并因此改变了它们提供的服务。尼日利亚也不例外。多年来，由于人口不断增长，土地利用/土地覆盖率发生了一系列戏剧性变化。但是，很少有尝试估算这种变化对广泛的生态系统服务的影响。因此，根据2000年和2010年的GlobeLand30土地覆盖数据，并使用价值转移方法，我们评估了尼日利亚针对土地利用/土地覆盖变化动态而对生态系统服务价值的影响。结果表明，在10年期间，森林和大草原上的耕地增长占主导地位，主要发生在该国北部地区。在此期间，我们计算得出尼日利亚的生态系统服务总价值从2000年的 6659.3亿美元（2007年美元）增加到2010年的6674.4亿美元（2007年美元），其中97.38％来自耕地的供应服务的价值增加，而监管，支持，娱乐和文化服务的价值则下降，其中水监管（minus;11.01％），天然气监管（minus;7.13％），文化 （minus;4.84％）和气候监管（minus;4.3％）生态系统功能受影响最大。尼日利亚总ESV的增加与耕地扩张带来的生态系统服务的大量增加的相关性，可能使土地利用变化（即尼日利亚不断增长的农业扩张）在经济上显得有利可图。但是，自然生态系统主要提供的诸如气候和水调节等服务的连续损失可能会导致巨大的经济损失，可能超过耕地开发带来的明显收益。因此，我们主张自然的养护。

关键词 森林 大草原 森林扩张系数 利益转移

Abstract

Increasing human activities worldwide have significantly altered the natural ecosystems and consequently, the services they provide. This is no exception in Nigeria, where land-use/land-cover has undergone a series of dra- matic changes over the years mainly due to the ever-growing large population. However, estimating the impact of such changes on a wide range of ecosystem services is seldom attempted. Thus, on the basis of GlobeLand30 land-cover maps for 2000 and 2010 and using the value transfer methodology, we evaluated changes in the value of ecosystem services in response to land-use/land-cover dynamics in Nigeria. The results showed that over the 10-year period, cultivated land sprawl over the forests and savannahs was predominant, and occurred mainly in the northern region of the country. During this period, we calculated an increase in the total ecosystem services value (ESV) in Nigeria from 665.93 billion (2007 US$) in 2000 to 667.44 billion (2007 US$) in 2010, 97.38% of which was contributed by cultivated land. The value of provisioning services increased while regula- tion, support, recreation and culture services decreased, amongst which, water regulation (minus;11.01%), gas regu- lation (minus;7.13%), cultural (minus;4.84%) and climate regulation (minus;4.3%) ecosystem functions are estimated as the most impacted. The increase in the total ESV in Nigeria associated with the huge increase in ecosystem services due to cultivated land expansion may make land-use changes (i.e. the ever-increasing agricultural expansion in Nigeria) appear economically profitable. However, continuous loss of services such as climate and water regula- tion that are largely provided by the natural ecosystems can result in huge economic losses that may exceed the apparent gains from cultivated land development. Therefore, we advocate that the conservation of the natural.

Keyword Forests Savannah Agricultural expansion Value coefficients Benefits transfer

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 研究区域方法 3

2.1研究区 3

2.2 LUCC变化分析 3

2.3 生态系统服务价值分配 4

2.4 ESV计算 6

第3章 结果 6

3.1 尼日利亚的LULC模式 6

3.2 LULC在2000-2010期间变化 9

3.3 ESV的估值变化 11

3.3.1 总体ESV的变化 11

3.3.2 尼日利亚生态系统服务功能价值的变化 13

3.3.3 生态系统服务功能价值变化的空间格局 13

第4章 讨论 17

4.1 土地利用变化对尼日利亚生态系统服务的影响 17

4.2 研究的局限性和未来的研究领域 18

第5章 结论 20

致 谢 20

参 考 文 献 21

1. 绪论

生态系统通过其功能提供多种服务，这些服务对人类生存、生计和福祉至关重要。这些服务范围从直接影响人们的供给（如食物、水和燃料）、调节（如气候调节和水净化）和文化服务（如娱乐和审美价值）到对人们有相对间接影响的辅助服务（如土壤形成和侵蚀控制）然而，这些服务的提供因土地利用/土地覆盖动态而发生了很大变化。尽管人类为了获得食物、纤维、燃料和其他必需品而改变土地已经持续了几千年，但这些天来，变化的速度、程度和强度都比过去急剧加快，只有少数地球景观表面保持相对平静。

由于人口的增长、经济的发展和城市的扩张，土地利用的变化在过去几十年里遍及世界各地，特别是从森林、大草原和其他自然景观到农田、牧场和建成区。Robertson and Swinton (2005)估计全球农业用地的扩张主要来自森林，每年约1300万公顷，目前接近40%的地表面积正在被种植或放牧。自然生态系统的土地利用变化影响了生物多样性，破坏了它们不断向社会提供商品和服务以维持今世后代的能力。在全球范围内，自然生态系统向农田、树木种植园和城市地区的转变极大地增加了粮食生产、纤维、木材、住房和其他商品。此外，这些收益导致了一些生态系统服务的提供量随之下降，在过去50年中，约60%的生态系统服务已经退化。

如何减少经济发展和城市化对自然生态系统及其提供的服务的有害影响，已成为全世界日益关注的问题。然而，一个重大挑战是，这些生态系统提供的许多服务都是公共产品，没有被市场捕获，因此，它们的经济价值没有得到很好的理解。量化生态系统服务并分析其价值的变化是土地可持续利用的重要决策支持工具，因为它为全面评估备选土地利用方案之间的权衡提供了有用的方法。

对于生态系统服务的评估，文献中有四种方法，包括揭示偏好方法（如市场价格和旅行成本）、陈述偏好方法（如条件价值估值和选择实验法）、基于成本的方法（如避免成本和重置成本）和收益转移。在这些方法中，收益转移法（BTM）是一种二级评估方法，它将先前从一个或多个地区的原始（初级）评估研究中确定的估计值应用于假设具有相关人口统计学、经济和生态特征的其他领域。自20世纪90年代以来，BTM被广泛应用于各种自然资源和环境政策领域，包括水质管理、与水质相关的健康风险评估、废物管理和森林管理。最值得注意的是，Costanza等人的开创性估值研究（1997）使用BTM推断了16个主要生物群落提供的17个生态系统服务的全球经济价值。之后，根据全世界300多个案例研究的更大数据库更新了估计数。根据Costanza等人（2014年），用于评估的基础数据和模型可以在多个尺度上应用，以评估几个生态系统服务的变化。

虽然全球没有一个生态系统不受人类活动的普遍影响，但热带雨林是所有陆地生态系统中生物多样性最强、最大原因是农业扩张的热带雨林不断被砍伐，其影响在热带地区更为强烈。例如，从1980年到2000年，热带地区55%以上的新农业用地是通过砍伐原始森林开发出来的，另外28%的土地来自被破坏的森林。尼日利亚也不例外。在这里，几十年来森林砍伐一直是一个持续不断的过程。在过去的40年里，该国的森林和非森林自然植被都严重退化，为农业生产让路。

由于对经济和生态系统服务提供不平衡的关注，近年来，土地利用变化动态对生态系统服务提供的影响引起了学术研究人员、政策制定者和其他利益相关者越来越多的关注。为此，大量研究评估了土地利用变化对全世界生态系统服务的影响。其中许多使用了Costanza et al.的估值系数。（1997年，2014年）。

虽然在尼日利亚的几个小地区进行了大量的土地利用/覆被变化的研究，但是在国家一级关于土地利用/覆被变化的信息却很少，很少有可用的研究是在这样一个粗糙的时空分辨率下进行的，这被认为是太小了，无法进行有意义的分析。此外，除了分析尼日利亚土地覆被变化的动态外，很少尝试定量评估这些变化对生态系统服务价值的影响。到目前为止，还没有在全国范围内对这些影响进行评估，只有很少的研究在地方一级得到承认。因此，我们旨在通过使用具有30m分辨率的土地覆盖数据集估计2000年至2010年间尼日利亚土地利用/土地覆盖转换后生态系统服务经济价值的变化，填补尼日利亚以往土地利用/土地覆盖变化研究的空白，这已经成为一个较完善地分析LULC变化的标准。尼日利亚迫切需要这种定量分析，该国人口压力不断增加，人类活动对土地的影响也相应增加，导致土地利用变化剧烈。

2017年，尼日利亚人口估计为1.91亿，是非洲人口最多的国家，也是全球第七大人口大国。预计到2050年，它将成为世界第三人口大国，预计人口将达到4.11亿，增长115%。这一前所未有的人口增长将进一步加剧现有的人类对有限土地资源的压力，该国的环境和森林资源的压力已经超出

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