渭河流域生态系统服务权衡协同研究.pdf
摘要
摘要
生态系统服务是连接自然环境和人类社会的桥梁,与人类福祉密切相关。
渭河作为黄河第一大支流,具有涵养水源、保持水土等重要生态功能,但随着
城镇化进程的不断推进,人类活动对生态服务的需求不断增长,引发了水资源
短缺、环境污染、物种多样性下降、栖息地片段化等一系列问题,它的衰退直
接影响着流域生态安全,从而引发一系列生态环境问题。因此,深入研究不同
类型生态系统服务间的相互关系,以及它们与人类活动的相互关系,对促进区
域经济发展、生态建设具有重要意义。
深入研究不同类型生态系统服务间的相互关系是促进区域生态系统服务
持续健康发展的关键。本文以渭河流域为研究区,借助遥感数据、气象站点数
据,使用InVEST模型对渭河流域2000—2020年生境质量、土壤保持、固碳
释氧、产水量等4项生态系统服务进行评估,从不同空间单元分析其时空分
布格局,并通过冗余分析和条件效应分析方法量化生态系统服务影响因素。在
栅格和子流域两种尺度上分析了渭河流域生态系统服务权衡与协同的时空异
质性,并基于4项生态系统服务功能,引入自组织映射和空间自相关分析进
行生态功能区及优化区域识别,得到主要结论如下:
(1)渭河流域生态系统服务具有显著的时空分异特征。2000—2020年渭
河流域生境质量指数先上升后减小,减少趋势区域的面积约9.85万km²,约
占总面积的73.4%,增加趋势区域的面积约为3.57万km²,约占总面积的26.6%;
固碳释氧量总体呈现减少趋势,减少趋势区域的面积约11.1万km²,约占总
面积的82.76%,增加趋势区域的面积约为2.31万km²,约占总面积的17.24%;
土壤保持量呈现增加趋势,增加趋势区域的面积约为12.18万km²,约占总面
积的91.09%,减少趋势区域的面积约1.19万km²,占总面积的8.91%;产水
量整体呈现增加趋势,增加趋势区域的面积约为11.99万km²,约占总面积的
89.63%,减少趋势的区域面积约1.38万km²,占总面积的10.37%。
(2)不同驱动因子对生态系统关系的影响程度不同。本文综合选取气候
因子、地形因子、土地利用因子、社会经济因子、生态因子五个方面影响因素,
借助R平台,采用冗余分析,得出只有多年平均降雨量对四个因子产生协同
作用。通过条件效应分析得出,与2000年相比,2020年林地比例、草地比例、
坡度、建设用地比例、多年平均温度对生态系统服务的解释率下降,归一化植
被指数、高程、多年平均降雨、潜在蒸散发、人口密度对生态系统服务的解释
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率上升。
(3)流域内生态系统服务的权衡协同有明显的尺度效应。基于2000—
2020年4种典型生态系统服务,通过栅格和子流域尺度的分析,揭示了渭河
流域生态系统服务权衡与协同的时空异质性。其中,栅格尺度上呈现:5/6的
服务组合间以权衡作用为主,1/6服务组合间以协同作用为主,只有产水量与
土壤保持服务之间以协同作用为主。小流域尺度上主要呈现:2/3的服务组合
间呈权衡作用,1/3服务组合间呈协同作用。
(4)基于生态系统服务功能空间分异,使用SOM聚类分析对渭河流域
生态功能区划分,将渭河流域划分为四个生态功能区,分别生态保育区、水源
涵养区、生境质量及水源涵养主导功能区和生境质量及固碳释氧服务主导功
能区。基于空间自相关分析共识别出1个生态保护极重要单元、4个单项生态
服务功能核心单元以及4个生态服务提升单元。
关键词:渭河流域;生态系统服务;协同与权衡;冗余分析;InVEST模
型;条件效应分析
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Abstract
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Ecologicalsystemservicesactasvitalbridgeslinkingthenaturalenvironment