祁连山地区生态系统服务间权衡的社会-生态环境响应机制研究

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0060

摘要/Abstract

摘要：

生态系统服务间权衡和协同关系存在显著的空间异质性，现有研究较少从社会-生态环境的角度进行分析，难以对将生态系统服务纳入实际政策制定过程中。以祁连山地区为研究区，利用InVEST模型和CASA模型对2019年五项调节服务（碳固定、碳储存、产水量、土壤保持和水质净化）和一项支持服务（生境质量）进行计算，结合多元回归树分析法，研究服务间关联的空间异质性及其对社会-生态环境的响应。结果显示，全区尺度上六项服务间呈协同关系，主要受到土地利用类型、降雨和植被覆盖度的影响。植被覆盖区的服务供给量整体高于无植被覆盖区。研究区可被分为5个聚类，不同聚类内服务间关联存在差异。无植被覆盖且年均降雨量低于440.2 mm的区域与植被覆盖度高于0.559的非耕地区内，服务间关联均呈显著协同，后者服务整体较高。降雨升高可促使无植被覆盖区内产水量和土壤保持与其他服务间呈权衡关系，植被覆盖度较低或耕地区内服务间关联变弱。研究成果可为生态管理和政策制定提供有效参考。

关键词: 生态系统服务, 权衡协同, 空间异质性, 多元回归树分析, 祁连山地区

Abstract:

Significant spatial heterogeneity exists in the trade-offs and synergies among ecosystem services （ESs）. Rare studies have analyzed it from the aspect of socio-ecological environment， thus failed to integrate ESs into ecosystem management. Using Qilian Mountains as the study area， we have quantified six critical ESs （carbon storage， carbon sequestration， water yield， soil retention， nutrient retention and habitat quality） through InVEST model and CASA model， then explored the spatial heterogeneity of ES trade-offs and their response to socio-ecological environment through multivariate regression tree. The results suggested that synergies exist among these six ESs at regional scale， which were mostly impacted by land use pattern， precipitation and vegetation coverage. ESs in regions covered by vegetation were higher than the one without vegetation coverage. The whole region can be divided into five ES bundles， while the interactions among ESs differed in different bundles. Specially， significant synergies among six ESs in ES bundle 1 （areas without vegetation coverage and annual precipitation lower than 440.2 mm） and ES bundle 5 （non-cropland areas with higher vegetation coverage than 0.559）. Increased precipitation would drive the trade-offs between the two ESs of water yield and soil retention and other four ESs in areas without vegetation coverage， while ES relationships tended to weaken in areas with lower vegetation coverage or in cropland. The results could provide useful suggestions for ecological management and decision making.

Key words: ecosystem service, trade-off and synergy, spatial heterogeneity, multivariate regression tree, Qilian Mountains

中图分类号:

X171.1

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图/表 8

图1

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表2

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表4

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类型	空间分辨率	来源（下载网址）
土地利用	30 m	国家青藏高原数据中心（http：//data.tpdc.ac.cn/zh-hans）
高程	30 m	ASTER GDEM数字高程数据，下载于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn）
土壤	1 000 m	世界土壤数据库（HWSD），下载于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn）
植被覆盖	30 m	Landsat OLI影像（http：//www.gscloud.cn）
气象数据	45个矢量点，空间插值为30 m	中国气象科学数据共享服务网《中国地面气候资料日值数据集》（http：//data.cma.cn）
水文数据	9个矢量点，空间插值为30 m	《2020年甘肃省水资源公报》和《2020年青海省水资源公报》

碳库	耕地	林地	草地	灌丛	湿地	裸地
地下生物碳	80.7	115.9	86.5	115.9	0	0
土壤碳	108.4	236.9	99.9	236.9	21.6	21.6
死亡有机碳	13	13	2	13	0	0

类型	因子	单位
自然生态环境	高程	m
	坡度	%
	年均降雨量	mm
	年均气温	℃
	日照时数	h
	土壤类型	-
	土壤水分	%
	土壤PH值	-
	植被覆盖度	%
社会经济环境	土地利用类型	-
	至道路的距离	km
	至水体的距离	km
	至耕地的距离	km

项目	聚类1	聚类2	聚类3	聚类4	聚类5
树特征	水体、建筑用地、裸地、冰川/积雪		耕地、林地、草地、灌丛、湿地
	降雨量（<440.2 mm）	降雨量（≥440.2 mm）	植被覆盖度（<0.559）	植被覆盖度（≥0.559）
				耕地	林地、草地、灌丛、湿地
碳固定	--	-	=	+	++
碳储存	-	--	+	=	+
产水量	--	++	=	-	+
土壤保持	-	+	+	=	++
水质净化	-	-	=	++	=
生境质量	--	--	+	=	++

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