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基于GIS的青藏高原生態服務功能定量評價

2023-02-23 00:16戚寶正楊海鎮周華坤侯光良
生態科學 2023年1期
關鍵詞:防風固沙青藏高原水源

戚寶正, 楊海鎮, 周華坤, 侯光良, 4

基于GIS的青藏高原生態服務功能定量評價

戚寶正1, 楊海鎮2,*, 周華坤3, 侯光良1, 4

1. 青海師范大學地理科學學院, 青海西寧 810008 2. 青海民族大學生態環境與資源學院, 青海西寧 810007 3. 中國科學院西北高原生物研究所, 青海省寒區恢復生態學重點實驗室, 青海西寧 810008 4. 高原科學與可持續發展研究院, 青海西寧 810008

生態系統服務是保障人類生存發展的重要支柱和實現區域可持續發展的重要保障?;谥脖粌舫跫壣a力(NPP)定量指標評估法、GIS空間分析法、生態服務功能綜合評價法與一元線性回歸趨勢線法, 對2000—2015年青藏高原水源涵養、水土保持、防風固沙和生物多樣性維護功能的空間分布特征及重要性進行評價。結果表明: (1)水源涵養、水土保持、防風固沙、生物多樣性維護功能指數東南高、西北低, 呈現出由東南向西北遞減的變化趨勢; (2)從上述生態服務功能重要性分級特征來看, 4類生態系統服務功能一般區面積最大, 分別占高原總面積的27.06%、19.73%、61.44%、41.7%; 生態服務功能較弱的區域面積最小, 分別占高原總面積的16.47%、16.96%、0.97%、4.06%; (3)從綜合重要性分級特征看, 生態系統服務功能一般區面積最大, 占高原總面積20.72%, 生態系統服務功能較弱區面積最小, 占高原總面積的16.73%, 總體上綜合評價結果優于單一生態功能評價; (4)2000—2015年來青藏高原生態功能總體上呈現兩大明顯特征, 即高原南部、三江源區域、青海湖南端及祁連山地區綜合生態服務功能呈下降趨勢, 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區綜合生態服務功能呈增加趨勢, 其他地區基本保持不變。研究成果可為青藏高原重點生態功能區與生態紅線的劃定, 加強生態環境分區管理及建立健全生態屏障提供參考, 為區域生態系統綜合評價提供借鑒。

GIS; 青藏高原; 生態功能; 定量評價

0 前言

自然生態系統及其生態過程中產生的產品和服務對于維護地球生命系統正常運轉至關重要, 其結構和功能的穩定是保障人類社會可持續發展的必要條件[1]。20世紀以來, 在人類活動和氣候變化影響下, 生態系統失衡、生態功能退化及環境脆弱性增強成為當前面臨的主要問題[2-4], 尤其在中高緯度與高海拔地區變化最明顯[5], 給當地人類帶來諸多不利影響。因此, 如何改善生態環境, 提高生態服務功能成為當前研究的熱點。

青藏高原是全球氣候變化敏感區和諸多大江大河的發源地, 也是亞洲地區水源涵養、水土保持、防風固沙等重點生態功能區, 對維護亞州生態安全具有重要的屏障作用[2, 6]。然而, 近幾十年來青藏高原生態穩定性受到沖擊, 環境污染、凍土消融、水土流失、土地沙化等問題日益凸顯, 給當地居民的生產活動帶來巨大挑戰[7-9]。生態服務功能作為人類與自然和諧發展的關鍵紐帶, 是人與環境可持續發展的核心, 尤其在氣候變化異常敏感的青藏高原, 掌握生態服務功能的空間變化趨勢和重要性對解決以上問題意義重大。

目前, 從生態系統的研究現狀來看, 相關研究集中于生態系統價值評估[10]、生態系統功能度量[11]、生態補償與系統變化[12-13]、植被覆蓋變化[14]等方面, 研究方法主要以RUSLE模型[15]、InVEST模型[16]等為主。但對青藏高原生態系統服務功能的定量評價研究相對較少, 尤其在綜合生態服務功能和長時間尺度上更為缺乏。且常用模型涉及參數較多, 各指標數據獲取困難成為制約大尺度地域性研究的主要問題。綜上所述, 筆者選用《生態紅線劃定技術指南》中所需參數較少, 適宜長時間尺度和地域性研究的凈初級生產力(NPP)定量指標評估法為模型框架, 對青藏高原2000—2015年生態服務功能進行綜合評價, 評價方法與流程按照生態紅線方法進行, 所得結果空間范圍與尺度更具體, 評價結果綜合性與分辨率提高, 是對青藏高原生態服務功能重要性空間分布情況的進一步補充。研究結果可為青藏高原生態紅線的劃定, 自然保護區體系的建立健全提供借鑒, 同時為青藏高原生態環境保護和生態屏障的建立提供科學參考。

1 研究區概況

青藏高原(26°00′12″—39°46′50″ N, 73°18′52″—104°46′59″ E)位于中國西部和南部, 東西長約2945 km, 南北寬約1532 km, 總面積約257.24×104km2, 平均海拔4000 m以上, 被稱為“世界屋脊”[17-18]。高原內廣布山地、湖泊、濕地等多種地貌[2], 是中國最典型的高原高山氣候區。相比于同緯度地區, 青藏高原氣溫偏低, 風力較大, 年平均氣溫約-6 ℃—20 ℃[19], 水熱條件東西空間差異明顯, 東部年降水量約1000 mm, 西北部降水較少約50 mm, 呈現出由東南向西北遞減的特征[20-22]。此外受高原季風和地形因素的影響[21], 高原境內形成了森林、草地、濕地、生物、荒漠等復雜多樣的生態系統, 各種生態系統在運行過程中形成了一個統一的整體, 并且產生了重要的生態服務功能, 包括生態系統的價值、生態系統的服務、生態系統的調節等[23], 成為人類生存必不可少的客觀條件。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源

本文研究所需數據包括: 青藏高原邊界數據、NPP數據、土壤數據、氣象數據及DEM數據。NPP數據來源于全球變化科學研究數據出版系統及文獻(http://www. geodoi. ac.cn/ WebCn/Aims_and_ Scope.aspx), 分辨率為1 km×1 km的中國逐月柵格數據[24]; 氣象數據來源于中國氣象數據網地面氣象站逐月觀測的降水量、氣溫、相對濕度及風速數據(http://data.cma.cn/), 分辨率為1 km×1 km; 土壤數據來源于中國科學院南京土壤研究所創建的中國1:100萬土壤數據庫(http://www.issas.ac. cn/kxcb/ zgtrxxxt/)[25], 本文主要使用該數據庫中的土壤粘粒、粉砂、砂粒、有機碳含量等數據; DEM數據來自中國科學院計算機網絡信息中心國際科學數據鏡像網(http://www.gscloud.cn), 空間分辨率為90 m×90 m; 青藏高原邊界數據來源于參考文獻[17]。

2.2 方法

2.2.1 指標選取

生態系統服務功能指標是客觀反應區域生態功能的關鍵, 本研究參照《生態紅線劃定技術指南》和《全國主體功能區規劃》作為指標選取的依據[26-27]。遵循科學性、整體性、系統性、可操作性原則, 將水源涵養服務功能指數、水土保持服務功能指數、防風固沙服務功能指數及生物多樣性維護服務功能指數作為一級指標, 其涉及參數有: 凈初級生產力、土壤滲流、降水量、氣溫、坡度、土壤可蝕性、氣候侵蝕力、地表粗糙度、海拔等(表1)。并通過ArcGIS軟件將9個相關參數進行預處理, 且為方便模型運算使各因子分辨率統一為250 m×250 m, 并歸一化到0—1之間的空間分布圖(圖1)。

表1 生態系統服務功能一級指標及相關參數

2.2.2 NPP定量指標評估法

(1)水源涵養服務功能

水源涵養服務功能是陸地植被、濕地等生態系統在結構和功能上對水循環進行調控的能力[26, 28], 主要體現在調節地表徑流、降低洪峰、凈化水質和促進水量平衡[29]。計算公式如下:

式中,為生態系統水源涵養服務功能指數,NPP為2000—2015年植被凈初級生產力多年平均值歸一化(g C · m-2· a-1),F為土壤滲流歸一化,F為多年平均降雨量歸一化(mm),F為坡度歸一化(°)。

(2) 水土保持服務功能

水土保持服務功能是指各生態系統在植被、土壤及坡度綜合作用下緩解流水對土壤的侵蝕, 保護和改善人類賴以生存的自然環境的能力[30]。計算公式如下:

式中,S為水土保持服務功能指數,為修正前土壤可蝕性歸一化, 計算公為:

式中,為土壤可蝕性因子,m、m、m分別指粘粒(<0.002 mm)、粉砂(0.002—0.02 mm)、砂粒(0.02—2 mm),為土壤有機質轉化而成的土壤有機碳百分比含量(g·kg-1),NPP、F含義同上。

(3) 防風固沙服務功能

防風固沙服務功能是指森林、草地、灌叢及草甸等生態系統對區域內沙塵的固定和截留能力, 是風蝕地區重要的防沙屏障[26, 31]。計算公式如下:

式中,S為防風固沙服務功能指數,為地表粗糙度歸一化(°),NPP、含義同上,F為多年平均氣候侵蝕力歸一化, 計算公式為:

式中,p為月降水量(mm),為當月天數,ETP為月潛在蒸發量(mm),計算公式為:

式中;T為月平均氣溫(℃),r為月平均相對濕度(%), 而公式(5)中的為2 m高處的月平均風速(m/s), 但氣象站通常所測風速高度約10 m左右, 兩者之間需要進行換算。換算公式為[32]:

(4) 生物多樣性維護服務功能

生物多樣性維護服務功能是生態系統內在結構、功能及生境對物種基因、生物多樣性等的保護能力[26]。計算公式如下:

式中:S為生物多樣性維護服務功能指數;F多年平均降水量歸一化(mm);F為多年平均氣溫歸一化(℃);F為海拔因子歸一化(m);NPP含義同上。

2.2.3 生態系統服務功能綜合評價法

各生態功能重要性評價僅代表某一功能的空間分布, 而生態系統是一個復雜的整體。為綜合評價青藏高原生態服務功能重要性, 將水源涵養、水土保持、防風固沙、生物多樣性維護功能指數進行空間疊加, 得到生態系統服務功能綜合指數[33], 并進行重要性評價。計算公式如下:

a多年平均凈初級生產力; b 多年平均氣溫; c 多年平均降水量; d 土壤可蝕性; e 土壤滲流因子; f 土壤粗糙度; g 海拔; h 坡度; i 多年平均氣候侵蝕力。

Figure 1 Indicators of ecological service function

式中:為生態系統服務功能綜合重要性指數,、S、、S含義同上。

基于以上定量評估模型得出水源涵養、水土保持、防風固沙、生物多樣性維護等服務功能重要性指數, 以分位數法(quantile)將生態系統服務功能按指數由高到低依次分為極重要、重要、較重要、一般、弱五級進行重要性評價[1,34-35]。

2.2.4 生態系統服務功能變化趨勢評價

一元線性回歸趨勢線法是以解析單個像元變化趨勢來反映不同時期整個區域的空間變化情況, 多用于區域生態功能空間變化趨勢評估,值大于零則表示增加的趨勢, 小于零則表示減少的趨勢[1]。計算公式如下:

式中,為趨勢線斜率,為年份,為年變量,為年的生態系統服務指數。

3 結果分析

3.1 生態系統服務功能重要性評價

(1)水源涵養服務功能重要性

水源涵養服務功能重要性指數介于0—0.27之間, 平均值約為0.021, 總體呈現出東南高、西北低的特征。從重要性分級結果來看(表2,圖2): 青藏高原水源涵養服務功能與降水量關系最為密切。通過疊加年等降水量線發現, 在600 mm、800 mm等降水量線以南的藏南高原、滇西橫斷山高山峽谷區、若爾蓋高原水源涵養功能極重要; 400—600 mm、600—800 mm等降水量線之間的藏南高原大拐彎處、三江源區、若爾蓋高原以北和祁連山南麓水源涵養服務功能重要; 300—400 mm等降水量線之間的共和盆地、藏北高原南部水源涵養服務功能較重要; 100—300 mm等降水量線之間的藏北高原腹地、喜馬拉雅山脈、柴達木盆地南段及以東至祁連山地區, 水源涵養服務功能一般; 100 mm等降水量線以下的昆侖山脈、柴達木盆地水源涵養服務功能弱。從一元線性回歸趨勢結果來看, 藏南谷地, 三江源地區, 青海湖南端、祁連山一帶水源涵養服務功能增加明顯, 藏北高原、藏南谷地、念青唐古拉山、橫斷山地區水源涵養服務功能顯著降低; 而昆侖山脈、柴達木盆地、可可西里地區水源涵養服務功能基本保持不變(圖2)。

(2)水土保持服務功能重要性

水土保持服務功能重要性指數介于0—0.71, 平均值約為0.098, 在藏南高原、若爾蓋高原指數最高, 北部昆侖山脈一帶指數最低。從重要性分級結果看(表2,圖2): 藏南高原、三江源南部、若爾蓋盆地、環青海湖一帶、祁連山南麓地區水土保持服務功能極重要; 橫斷山區、三江源北部地區水土保持服務功能重要; 藏北高原、共和盆地等水土保持服務功能較重要; 柴達木盆地周邊區域、可可西里山麓及喜馬拉雅山麓等區域水土保持服務功能一般; 昆侖山脈、阿爾金山脈及柴達木盆地內部地區水土保持服務功能弱。從一元線性回歸趨勢結果來看, 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區、若爾蓋盆地、青海湖北端水土保持服務功能顯著增加, 藏南高原、三江源地區、青海湖南端、祁連山地區水土保持服務功能顯著下降; 高原北部地區水土保持服務功能基本不變(圖2)。

(3)防風固沙服務功能重要性

防風固沙服務功能重要性指數介于0—0.09, 平均值為0.0005, 藏南高原、滇西橫斷山高山峽谷區指數最高, 河湟谷地指數最低。從重要性分級結果看(表2, 圖2): 藏南高原、若爾蓋高原和滇西橫斷山高山峽谷區防風固沙服務功能極重要; 藏南谷地、三江源區及祁連山脈地區防風固沙服務功能重要; 可可西里山脈南麓、青海高原中東部、喜馬拉雅山麓防風固沙服務功能較重要; 昆侖山脈、阿爾金山脈、柴達木盆地周邊區域、藏北高原防風固沙服務功能一般; 河湟谷地防風固沙服務功能弱, 從一元線性回歸趨勢結果來看: 藏南高原、青海湖周邊區域, 祁連山地區防風固沙服務功能顯著增加, 若爾蓋盆地及周邊高山峽谷區, 三江源地區防風固沙服務功能下降, 其他略有變動但并不明顯(圖2)。

(4)生物多樣性維護服務功能重要性

生物多樣性維護服務功能重要性指數介于0—0.47之間, 平均值約為0.021, 呈顯出東南高、西北地, 自西北向東南逐漸遞增的空間分異特征。從重要性分級結果來看(表2, 圖2)藏南高原、橫斷山脈至若爾蓋地區、互助北山國家森林地質公園對生物多樣性維護極重要; 三江源區、共和盆地、河湟谷地、環青海湖一帶, 祁連山自然保護區生物多樣性維護服務功能重要; 柴達木盆地東部及南端、藏北高原中部、喜馬拉雅山麓生物多樣性維護服務功能較重要; 昆侖山脈南端及東段地區、阿爾金山山脈、可可西里及藏北高原北部地區生物多樣性維護服務功能一般; 柴達木盆地、昆侖山北端生物多樣性維護服務功能弱。從一元線性回歸趨勢結果來看: 青藏高原北部的昆侖山脈、柴達木盆地及藏南高原生物多樣性服務功能略有上升外其他地區均呈現下降趨勢, 尤其是橫斷山區、若爾蓋盆地等下降最為明顯(圖2)。

表2 2000一2015生態系統服務功能重要性分級面積及所占青藏高原總面積百分比

Figure 2 Importance and changing trend of ecological service function

3.2 生態系統服務功能重要性綜合評價

生態系統服務功能重要性綜合指數介于0—1.26, 平均值為0.144, 東南部指數最高, 西北部指數較低, 總體上重要性指數由西北向東南遞增, 從生態系統服務功能重要性綜合評價結果來看(表2, 圖2): 藏南高原、橫斷山脈以東至若爾蓋地區、環青海湖一帶、祁連山南麓、河湟谷地生態系統綜合服務功能極重要; 青海高原中西部、祁連山北麓、藏南谷地生態系統綜合服務功能重要; 共和盆地、藏北高原、喜馬拉雅山麓地區生態系統綜合服務功能較重要; 北部山麓地帶、柴達木盆地周邊區域生態系統綜合服務功能一般; 昆侖山脈與阿爾金山脈海拔較高地區、柴達木盆內部生態系統綜合服務功能弱。從一元線性回歸綜合趨勢結果來看: 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區、若爾蓋盆地生態服務功能顯著增強; 藏南高原、喜馬拉雅山麓、三江源地區、青海湖南端、祁連山地區生態服務功能則明顯下降, 其他地區略有變化, 但基本穩定。

4 討論

從上述結果來看, 以上4類生態服務功能極重要區分布在藏南高原、若爾蓋高原、滇西橫斷山高山峽谷等地, 而高原北部的昆侖山脈、柴達木盆地一帶生態服務功能弱, 且在空間分布上呈現出自東南向西北遞減的規律, 該結論從已有研究結論中得到相關證實。此前, 部分學者對青藏高原的生態功能已經展開了較多研究, 但多集中于區域性研究和單一性研究。從青藏高原范圍來看, 水源涵養功能由高原東南部向西北遞減[36]; 從區域范圍來看, 長江上游的岷山, 邛崍山水源涵養與生物多樣性生態服務功能極重要[37], 若爾蓋水源涵養能力由北向南遞增[28], 西藏中部防風固沙服務功能極重要[6]等研究結果與本文結論較吻合, 這是因為青藏高原東南部和南部由于較高的海拔阻擋了太平洋季風及印度洋季風的深入, 導致降水比高原其他地區充沛, 植被覆蓋率高, 森林、灌叢、濕地發育良好, 同時復雜的地理環境也在一定程度上限制了人類活動, 使其保留較多的原有生境和珍稀動植物, 高原中部是諸多河流發源地, 草地、冰川、濕地、灘涂等廣泛分布, 是全球氣候變化的敏感區和我國最大的水源涵養功能區, 對維護區域生態安全和研究氣候變化極為重要[38-40]; 而北部降水稀少、干旱、多大風、植被覆蓋率低, 生態系統極為脆弱, 生態服務功能較弱; 高原東北部為祁連山自然保護區, 境內河流發育眾多, 植被覆蓋率較高, 其中草甸和草原占主體,生態服務功能重要[41]。

此外, 2000—2015年以來, 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區等地生態服務功能呈增強趨勢; 而藏南高原、喜馬拉雅山麓、三江源地區、青海湖南端、祁連山地區生態服務功能呈下降趨勢。導致生態功能發生改變的原因極為復雜, 從模型內在關系來看, 植被、氣溫、降水的變化是影響生態功能的最主要因素, 已有研究表明青藏高原植被凈初級生產力自東南向西北遞減[42], 且1981—2006以來植被覆蓋率在藏北高原、雅魯藏布江中上游、高原東南部顯著增加, 但在喜馬拉雅山山麓、青海湖南端、三江源地區顯著下降[20]。另外, 2000—2015年以來, 青藏高原降水量略有下降, 氣溫則顯著上升, 其中高原中部氣溫上升較明顯, 但降水有所下降, 東南部降水量呈減少趨勢[43]。綜上所述, 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區生態功能增強可能與植被恢復有關, 藏南高原、喜馬拉雅山山麓、三江源地區生態功能減弱可能與降水量下降, 氣溫升高, 耐寒物種減少植被覆蓋率下降有關, 青海湖南端、祁連山地區生態服務功能減弱可能與強烈的人類活動有關。綜上所述, 從青藏高原4類主要生態功能的角度, 進行長時間尺度的綜合研究; 具有一定的可行性, 更具有借鑒意義。

高原東南部地形復雜, 森林灌叢發育良好, 水熱條件比西北部優越, 生態系統保留有部分的原有生境。根據前人對我國自然保護地體系的研究[44], 建議將極重要區與重要區以及生態服務功能有所下降的藏南等地劃定為國家自然保護區, 優先納入國家保護行列, 對該區域實行嚴格保護。生態系統服務功能一般與生態系統服務功能較弱區域, 土壤貧瘠、植被稀疏, 生態系統極度脆弱, 而當前該區域僅有可可西里地區被確定為國家自然保護區, 但這對于實現區域內整體生態系統的穩定性有所欠缺, 因此, 建議將藏北高原、柴達木盆地及邊緣地帶劃定為自然公園; 對于生態功能下降明顯的區域因地制宜加強生態修復與保護, 遏制生態衰退的趨勢。同時本研究采用的氣象數據來自青藏高原氣象站點, 而高原內站點分布不均, 客觀上會影響數據的精確性, 此外中國1:100萬土壤數據庫中, 冰川、湖泊、礫石等缺乏數值, 為了保持數據的原始性, 本研究沒有刻意賦值以白色區域表示空值, 不參與重要性評價, 希望以后能彌補這方面的缺陷。

5 結論

本文選用2000—2015年各指標相關數據, 從青藏高原生態系統服務功能重要性及多年變化趨勢的角度, 通過單一類生態系統服務功能、綜合類生態系統服務功能及一元線性趨勢線法進行定量評價, 主要結論如下:

(1) 2000—2015年青藏高原水源涵養、水土保持、防風固沙及生物多樣性服務功能重要性指數均呈現出由東南向西北遞減的趨勢; 其中藏南高原、滇西橫斷山高山峽谷、若爾蓋盆地指數較高生態系統服務功能強; 北部的昆侖山脈、阿爾金山脈以及柴達木盆地指數較低, 生態系統綜合服務功能較弱。

(2) 通過綜合評價發現, 生態系統綜合服務功能重要性優于單一生態系統服務功能重要性,更能反映青藏高原復雜的生態環境。

(3) 從一元線性回歸綜合趨勢變化結果可知, 2000—2015年來青藏高原生態功能發生較大變化, 其中高原北部略有變化, 但幅度不明顯, 其他地區變化顯著; 主要表現在原生態環境較優越的藏南高原、三江源地區, 青海湖南端、祁連山等地生態功能呈下降趨勢, 藏北高原、藏南谷地、橫斷山區生態功能呈增加趨勢。

[1] 陳峰, 李紅波, 張安錄. 基于生態系統服務的中國陸地生態風險評價[J]. 地理學報, 2019, 74(3): 432–445.

[2] 孫鴻烈, 鄭度, 姚檀棟, 等. 青藏高原國家生態安全屏障保護與建設[J]. 地理學報, 2012, 67(1): 3–12.

[3] 姚檀棟, 秦大河, 沈永平, 等. 青藏高原冰凍圈變化及其對區域水循環和生態條件的影響[J]. 自然雜志, 2013, 35(3): 179–186.

[4] 鐘祥浩, 劉淑珍, 王小丹, 等. 西藏高原生態安全研究[J]. 山地學報, 2010, 28(1): 1–10.

[5] 樊杰, 鐘林生, 黃寶榮, 等. 地球第三極國家公園群的地域功能與可行性[J]. 科學通報, 2019, 64(27): 2938–2948.

[6] 黃麟, 曹巍, 吳丹, 等. 西藏高原生態系統服務時空格局及其變化特征[J]. 自然資源報, 2016, 31(4): 543–555.

[7] 李軍豪, 楊國靖, 王少平. 青藏高原區退化高寒草甸植被和土壤特征[J]. 應用生態學報, 2020, 31(6): 2109– 2118.

[8] 程國棟, 趙林, 李韌, 等. 青藏高原多年凍土特征、變化及影響[J]. 科學通報, 2019, 64(27): 2783–2795.

[9] 謝飆, 熊成品, 劉尋續. 三江源地區水土流失成因、特點及防治對策[J]. 中國水土保持, 2007(11): 19–21.

[10] 程琳琳, 黃婷, 劉焱序. 基于改進價值當量因子的1992-2015年青藏高原生態系統服務價值演化分析[J]. 水土保持通報, 2019, 39(5): 242–248.

[11] 熊善高, 秦昌波, 于雷, 等. 基于生態系統服務功能和生態敏感性的生態空間劃定研究——以南寧市為例[J]. 生態學報, 2018, 38(22): 7899–7911.

[12] 黃麟, 曹巍, 吳丹, 等. 2000—2010年我國重點生態功能區生態系統變化狀況[J]. 應用生態學報, 2015, 26(9): 2758–2766.

[13] 孔凡斌. 江河源頭水源涵養生態功能區生態補償機制研究: 以江西東江源區為例[J]. 經濟地理, 2010, 30(2): 299–305.

[14] 樸世龍, 張憲洲, 汪濤, 等. 青藏高原生態系統對氣候變化的響應及其反饋[J]. 科學通報, 2019, 64(27): 2842– 28550.

[15] 曹葉琳, 宋進喜, 李明月, 等. 陜西省生態系統水源涵養功能評估分析[J]. 水土保持學報, 2020, 34(4): 217–223.

[16] 劉宥延, 劉興元, 張博, 等. 基于InVEST模型的黃土高原丘陵區水源涵養功能空間特征分析[J]. 生態學報, 2020, 40(17): 6161–6170.

[17] 張鐿鋰, 李炳元, 鄭度. 論青藏高原范圍與面積[J]. 地理研究, 2002(1): 1–8.

[18] 范科科, 張強, 史培軍, 等. 基于衛星遙感和再分析數據的青藏高原土壤濕度數據評估[J]. 地理學報, 2018, 73(9): 1778–1791.

[19] 陳槐, 鞠佩君, 張江, 等. 青藏高原高寒草地生態系統變化的歸因分析[J]. 科學通報, 2020, 65(22): 2406–2418.

[20] 于伯華, 呂昌河, 呂婷婷, 等. 青藏高原植被覆蓋變化的地域分異特征[J]. 地理科學進展, 2009, 28(3): 391–397.

[21] 魯春霞, 謝高地, 肖玉, 等. 青藏高原生態系統服務功能的價值評估[J]. 生態學報, 2004(12): 2749–2755.

[22]劉軍會, 高吉喜, 王文杰. 青藏高原植被覆蓋變化及其與氣候變化的關系[J]. 山地學報, 2013, 31(2): 234– 242.

[23] 郭毅, 楊志松, 范馨月. 生物多樣性與生態系統功能關系研究進展[J]. 四川林業科技, 2020, 41(3): 137–142.

[24] 陳鵬飛. 北緯18°以北中國陸地生態系統逐月凈初級生產力1公里柵格數據集(1985–2015) [J]. 全球變化數據學報, 2019, 3(1): 34–41.

[25] 張定祥, 潘賢章, 史學正, 等. 中國1:100萬土壤數據庫建設中的幾個問題[J]. 土壤通報, 2003(2): 81–84.

[26] 環境保護部. 生態保護紅線劃定指南[M]. 北京: 中華人民共和國環境保護部, 2017.

[27] 樊杰. 中國主體功能區劃方案[J]. 地理學報, 2015, 70(2): 186–201.

[28] 苑躍, 張亮, 崔林林. 若爾蓋高原生態系統水源涵養功能時空變化特征[J]. 生態學雜志, 2020, 39(8): 2713– 2723.

[29] 傅伯杰, 呂一河, 高光耀. 中國主要陸地生態系統服務與生態安全研究的重要進展[J]. 自然雜志, 2012, 34(5): 261–272.

[30] 孫莉英, 栗清亞, 蔡強國, 等. 水土保持措施生態服務功能研究進展[J]. 中國水土保持科學, 2020, 18(2): 145– 150.

[31] 徐潔, 肖玉, 謝高地, 等. 防風固沙型重點生態功能區防風固沙服務的評估與受益區識別[J]. 生態學報, 2019, 39(16): 5857–5873.

[32] 劉慧, 李曉英, 肖建華, 等. 1961—2015年雅魯藏布江流域風蝕氣候侵蝕力變化[J]. 地理科學, 2019, 39(4): 688– 695.

[33] 黃心怡, 趙小敏, 郭熙, 等. 基于生態系統服務功能和生態敏感性的自然生態空間管制分區研究[J]. 生態學報, 2020, 40(3): 1065–1076.

[34] 張立偉, 傅伯杰, 呂一河, 等. 基于綜合指標法的中國生態系統服務保護有效性評價研究[J]. 地理學報, 2016, 71(5): 768–780.

[35] 張丹紅, 王效科, 張路, 等. 大比例尺土壤保持服務制圖分級方法研究[J]. 生態學報, 2021, 41(4): 1391–1401.

[36] 聶憶黃, 龔斌, 李忠. 青藏高原水源涵養能力時空變化規律[J]. 地學前緣, 2010, 17(1): 373–377.

[37] 洪步庭, 任平, 苑全治, 等. 長江上游生態功能區劃研究[J]. 生態與農村環境學報, 2019, 35(8): 1009–1019.

[38] 舒婷, 郭兵, 楊飛, 等. 2000—2015年青藏高原植被NPP時空變化格局及其對氣候變化的響應[J]. 自然資源學報, 2020, 35(10): 2511–2527.

[39] 呂樂婷, 任甜甜, 孫才志, 等. 1980—2016年三江源國家公園水源供給及水源涵養功能時空變化研究[J]. 生態學報, 2020, 40(3): 993–1003.

[40] 彭凱鋒, 蔣衛國, 侯鵬, 等. 三江源國家公園植被時空變化及其影響因子[J]. 生態學雜志, 2020, 39(10): 3388– 3396.

[41] 錢大文, 曹廣民, 杜巖功, 等. 2000—2015年祁連山南坡生態系統服務價值時空變化[J]. 生態學報, 2020, 40(4): 1392–1404.

[42] 楊瀟, 郭兵, 韓保民, 等. 青藏高原NPP時空演變格局及其驅動機制分析[J]. 長江流域資源與環境, 2019, 28(12): 3038–3050.

[43] 許潔, 陳惠玲, 商沙沙, 等. 2000—2014年青藏高原植被凈初級生產力時空變化及對氣候變化的響應[J]. 干旱區地理, 2020, 43(3): 592–601.

[44] 歐陽志云, 杜傲, 徐衛華. 中國自然保護地體系分類研究[J]. 生態學報, 2020, 40(20): 7207–7215.

Quantitative evaluation of the ecological service function on Qinghai-Tibet Plateau Based on GIS Analysis

QI Baozheng1, YANG Haizhen2, *, ZHOU Huakun3, HOU Guangliang1, 4

1. School of Geographical Science, Qinghai Normal University, Xining 810008, China 2. Academy of Plateau Science and Sustainability, Xining 810008, China 3. College of Eco-environment and Resources, Qinghai Nationalities University, Xining 810007, China 4. Key Laboratory of Restoration Ecology of Cold Area in Qinghai Province, Northwest Institute of Plateau Biology, CAS, Xining 810008, China

Ecosystem service is important for human survival and social development, as well as for reginal sustainable development. The objective of this study is to assess the spacial distribution characteristic and importance of water conservation, land erosion control, wind erosion prevention and biodiversity conservation function on the Qinghai Tibet Plateau from 2000-2015. The study applied the vegetation net primary productivity (NPP) quantitative index evaluation method, GIS spatial analysis method, comprehensive evaluation of ecological service function method and one variable linear logistic trend method. The results are as follows. (1) Water conservation, land erosion control, wind erosion prevention and biodiversity conservation function index were higher in the southeast and lower in the northwest of the study area, showing a decreasing trend from the southeast to the northwest. (2) Based on classification characteristic of the importance of ecological service function, among these four types of the ecosystem service functions, the general category occupied the largest proportion, respectively accounting for 27.06%, 19.73%, 61.44%, 41.7% of the plateau's total area, and the areas with poor ecological service function occupied the smallest area, respectively accounting for 16.47%, 16.96%, 0.97%, 4.06%. (3) In terms of comprehensive importance classification attributes, the areas with general ecological functions accounted for the largest area size with over 20.72%. Areas with least important ecological service function accounted for the smallest area size, only about 16.73%. In all, the result of comprehensive evaluation was better than the single evaluation. (4) From 2000 to 2015, the ecological functions of the Qinghai Tibet Plateau showed two obvious characteristics: first, in southern Plateau, three rivers source region, southern part of Qinghai Lake and Qilian mountain area showed a decreasing trend; second, in northern Tibetan Plateau, southern Tibetan Valley and Hengduan Mountain area showed an obvious increasing trend, while other areas remained unchanged. The research results of this paper would provide reference for the demarcation of key ecological functional zones and ecological red lines, as well as the management of ecological zones and establishing of ecological barriers on the Qinghai Tibet Plateau.

GIS; Qinghai-Tibet Plateau; ecological function; quantitative evaluation

戚寶正, 楊海鎮, 周華坤,等. 基于GIS的青藏高原生態服務功能定量評價[J]. 生態科學, 2023, 42(1): 187–196.

QI Baozheng, YANG Haizhen, ZHOU Huakun, et al. Quantitative evaluation of the ecological service function on Qinghai-Tibet Plateau Based on GIS Analysis[J]. Ecological Science, 2023, 42(1): 187–196.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2023.01.022

X826

A

1008-8873(2023)01-187-10

2020-11-21;

2021-01-03

國家重點研發計劃課題(2016YFC0501901); 中國科學院-青海省人民政府2020年三江源國家公園聯合研究專項(LHZX-2020-08); 青海省科技廳國際合作項目(2019-HZ-802)

戚寶正(1993—), 男, 甘肅積石山人, 碩士研究生, 主要從事環境變化等方面研究, E-mail:qbz2020f@163.com

楊海鎮(1973—), 男, 博士, 副教授, 主要從事土地資源管理方面的研究, E-mail: yanghaizhen@ 21cn.com

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