基于InVEST模型的甘肅白龍江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時空變化研究.pdf

1、甘肅白龍江流域地處青藏高原向黃土高原和西秦嶺山區(qū)過渡的生態(tài)脆弱交錯帶，是中國泥石流和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害四大高發(fā)區(qū)之一。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、礦山開采，人類活動不斷增強、自然災(zāi)害頻發(fā)，深刻地影響著流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)安全。如何準確地分析和評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其時空變化特征，以及如何結(jié)合研究區(qū)特征和不同利益相關(guān)者的需求，最大限度地發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)并維護其服務(wù)的可持續(xù)性，已成為當前可持續(xù)發(fā)展科學、生態(tài)學和地理學研究的熱點和難點。本文在分

2、析研究區(qū)土地利用變化特征、辨識主要生態(tài)風險源基礎(chǔ)上，對土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法（Costanza模型）和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合評估模型（InVEST模型）進行改進或模型參數(shù)“本地化”處理，量化和可視化了白龍江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時空變化特征；同時，初步探討生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與管理建議，旨在為流域生態(tài)安全維護、可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境管理與規(guī)劃提供科學依據(jù)。初步結(jié)論如下：
　?。?）1990~2010年間白龍江流域土地利用格局發(fā)生了

3、較大變化。耕地面積先增加后減少，劇變區(qū)主要分布在坡度在35°以下的山地、緩丘、谷地、河漫灘等區(qū)域。林地面積最大（約占40％以上），主要分布在中高山地區(qū)域，且呈現(xiàn)先減后增的趨勢。草地和未利用地持續(xù)減少，居民工礦建設(shè)用地不斷增加。水域面積變化微弱?？傮w來看，土地利用合理程度總體呈現(xiàn)先微弱下降后上升的趨勢。
　　（2）白龍江流域內(nèi)的滑坡、泥石流、地震、土壤侵蝕和干旱等綜合生態(tài)風險源的空間分布具有明顯的空間差異性，整體沿著白龍江中段呈條帶

4、狀分布。其中，生態(tài)風險源極度和高度危險區(qū)集中分布在舟曲—武都—文縣段白龍江河谷沿岸地帶，約占流域面積的33.31%；而危險度較低的區(qū)域主要是林地，約占43.66%。從主導風險源組成來看，流域內(nèi)約60%以上的地區(qū)是以滑坡、泥石流和土壤侵蝕為主導生態(tài)風險源，且集中在人類活動相對頻繁的土石山區(qū)河谷地帶。
　　（3）研究期間，流域內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟價值不斷升高，而土壤保持、碳儲存、產(chǎn)水量和生物多樣性等生態(tài)服務(wù)總體呈現(xiàn)先減弱后增加的趨勢，

5、但在不同區(qū)域，其空間分布格局與數(shù)值略有差異。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟價值空間分布格局與生態(tài)風險源分布格局相似，并深受自然災(zāi)害和人文社會要素的影響，與其他服務(wù)呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系。土壤保持、碳儲存、產(chǎn)水量和生物多樣性等服務(wù)彼此間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，且空間分布格局相似；高值區(qū)多集中在自然保護區(qū)和林業(yè)管護區(qū)。
　　（4）將某一項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力超過其平均值的地區(qū)，視為該項服務(wù)的重要區(qū)（或核心區(qū)），以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)價值、土壤保持、碳儲存、產(chǎn)水量和生物多樣

6、性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為對象，開展流域綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（多重服務(wù)）重要區(qū)辨識與區(qū)劃。結(jié)果表明，綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)趨向于兩極分化，即生態(tài)系統(tǒng)極重要和高重要區(qū)域提供的多重服務(wù)越來越多；而一般重要以下區(qū)域，各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)都比較低或偏向于提供某一單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。在空間上，高重要和極度重要區(qū)主要分布在地表擾動較少的山林區(qū)（如白水江自然保護區(qū)、達拉—阿夏—多爾自然保護區(qū)、迭山林場等），約占流域面積的40.85%以上。
　　（5）采用情景分析法，設(shè)

7、計了自然發(fā)展優(yōu)先、城鄉(xiāng)擴張優(yōu)先和退耕保護優(yōu)先3種土地變化情景，并模擬不同情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化。研究表明，自然發(fā)展優(yōu)先情景下，各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化程度微弱；城鄉(xiāng)擴張優(yōu)先情景對生物多樣性影響最大；退耕保護優(yōu)先情景下，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)價值下降明顯，但土壤保持、碳儲存、水源供給和生物多樣性等服務(wù)呈現(xiàn)增長的趨勢。因此，如果以減少流域內(nèi)災(zāi)害發(fā)生、可持續(xù)地提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為主要目標，退耕保護優(yōu)先情景更為適合研究區(qū)發(fā)展的需求。同時，建議研究區(qū)未來繼續(xù)