Impacts of rapid urbanization on ecosystem services along urban-rural gradients: a case study of the Guangzhou-Foshan Metropolitan Area, South China

ABSTRACT

Based on land-use data collected every five years from 1990 to 2010, we quantified land-use dynamics and resultant effects on the ecosystem services along urban-rural gradients of the Guangzhou-Foshan Metropolitan Area, South China. The urban-rural gradients were set around the urban core cohesion zone with a 10-km-wide buffer zone and the value of each ecosystem service was calculated using a well-established benefit transfer method. The areas of construction land, water body and orchard expanded, while cropland, forestland and unused land contracted. The total value of ecosystem services decreased by US$ 200.33 million (or 4.3%) from 1990 to2010. Along the urban-rural gradients, the average value supplied by cropland, orchard and water body generally demonstrated a ‘first-rise-then-fall’ trend, while forestland and construction land presented an ever-increasing trend. For individual ecosystem services, raw material, gas regulation, climate regulation, soil formation and retention, biodiversity protection, recreation and culture increased steadily along the urban-rural gradients, while food production showed a fluctuating ‘first-rise-then-fall’ trend; water conservation and waste treatment increased from the core cohesion zone to the third concentric ring, and then had a sudden surge in the seventh concentric ring in both 2005 and 2010.

RÉSUMÉ

À partir de données obtenues à tous les 5 ans de 1990 à 2010, nous avons quantifié la dynamique d’utilisation du territoire et ses effets sur les services écosystémiques le long de gradients urbain-rural dans la région métropolitaine Guangzhou-Foshan du sud de la Chine. Les gradients urbain-rural ont été établis autour de la zone centre avec une zone tampon de 10 km et la valeur de chaque service écosystémique a été calculée en utilisant la méthode reconnue du transfert de bénéfices. Les superficies de zones construites, plans d’eau et vergers ont augmenté, tandis que les terres cultivées, forêts et terres non utilisées ont diminué. La valeur totale des services écosystémiques a diminué de 200,33 millions $US (4.3%) de 1990 à 2010. Le long des gradients urbain-rural, la valeur moyenne fournie par les terres cultivées, vergers et plans d’eau a montré un patron en U inversé, tandis que les forêts et les zones construites ont présenté une augmentation constante. En ce qui concerne les services individuels, les matériaux bruts, la régulation des gaz, la régulation du climat, la formation et rétention des sols, la protection de la biodiversité et la récréation et culture ont augmenté de façon constante le long des gradients urbain-rural, tandis que la production de nourriture a montré un patron en U inversé et que la conservation de l’eau et le traitement des déchets ont augmenté de la zone centre vers le 3^e anneau concentrique, avant d’augmenter subitement au 7^e anneau concentrique en 2005 et 2010.

KEYWORDS:

• Ecosystem services
• urban-rural gradient
• urbanization
• land-use
• Guangzhou-Foshan Metropolitan Area

MOTS CLÉS:

• services écosystémiques
• gradient urbain-rural
• urbanisation
• utilisation des terres
• zone métropolitaine Guangzhou-Foshan

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China [31300405]; and the Science and Technology Program of Guangdong Province, China [2015B090903077].