Studie über die dynamische Veränderung der Landnutzung in Megastädten und deren Einfluss auf Ökosystemdienstleistungen und Modellvorhersage

Vor dem Hintergrund der rasanten Urbanisierung fördert die Stärkung der Forschung zur Reaktion und dynamischen Mechanik der Ökosystemdienstleistungen auf die Landnutzung die Optimierung des Raumangebots sowie die ökologische Wiederherstellung und Governance in Megastädten. Am Beispiel der Stadt Hefei untersuchten wir spezifische Ökosystemdienstleistungen und analysierten, wie sich die Wassererzeugung, die Habitatqualität, der Kohlenstoffspeicher und der Bodenschutz im Zeitraum von 2000 bis 2020 veränderten. Wir nutzten räumliche Informationstechnologie und das InVEST-Modell, um diese Veränderungen zu bewerten. Darüber hinaus entwickelten wir einen umfassenden ökologischen Dienstleistungsindex (CES) und verwendeten Geodetector- und Regressionsmodelle, um zu untersuchen, wie Ökosystemdienstleistungen auf die Landnutzung reagierten. Zusätzlich nutzten wir das Patch-generating Land Use Simulation Model (PLUS), um die räumliche Verteilung der Landnutzung im Jahr 2030 zu simulieren. Dies wurde unter vier verschiedenen Szenarien durchgeführt: natürliche Entwicklung (ND), urbane Entwicklung (UD), Schutz von Ackerland (CP) und ökologischer Schutz (EP). Außerdem bewerteten wir die Auswirkungen dieser Landnutzungsänderungen auf die Funktionen der Ökosystemdienstleistungen, indem wir die PLUS-Ergebnisse mit InVEST integrierten. Die Ergebnisse zeigen Folgendes: (1) Zwischen 2000 und 2020 blieb Ackerland in der Stadt Hefei durchgehend der dominante Landnutzungstyp, während Bauflächen signifikant anwuchsen. Der Landnutzungswechsel war in diesem Zeitraum weit verbreitet, und jeder ökologische Indikator zeigte deutliche geografische Variationen; (2) In den letzten 20 Jahren wies der umfassende ökologische Dienstleistungsindex (CES) klare räumliche Clusterungsmuster auf. Die verschiedenen Arten der Landnutzung zeigten signifikante quantitative Beziehungen mit CES. Insbesondere hatten Ackerland, Waldland, Grünland und Wasserflächen positive Korrelationen, während Bauflächen eine negative Korrelation aufwiesen. Die Geodetector-Analyse ergab, dass der Anteil an ökologischer Landnutzung den größten Einfluss auf die räumliche Differenzierung des CES hatte, gefolgt von der Bevölkerungsdichte; (3) Laut der PLUS-Simulation führt das UD-Szenario zu einer signifikanten Umwandlung von Ackerland und Grünland in Baufläche, was zu dem größten Rückgang des CES führt. Im ND-Szenario sind die Gebiete mit sinkendem CES größtenteils Gebiete, die von anderen Landtypen in Bauflächen umgewandelt wurden. Im Gegensatz dazu zeigt das EP-Szenario einen Anstieg von Wald- und Grünland, was die gleichzeitige Verbesserung mehrerer Funktionen von Ökosystemdienstleistungen fördert. Dies deutet darauf hin, dass das EP-Szenario am günstigsten für eine nachhaltige Landnutzungsentwicklung ist. Die Studie untersucht die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf Ökosystemdienstleistungen und bewertet die Nachhaltigkeit der regionalen Landnutzung. Die Ergebnisse haben sowohl theoretische als auch praktische Bedeutung für das effektive Management der Landnutzung und die Regulierung ökologischer Funktionen in großen Städten.