青藏高原高寒生态系统服务的权衡与协同研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈惺 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 王军邦 |
| 关键词 | 生态系统服务评估模型 家畜承载力 生态系统服务功能 气候变化 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 人类活动和气候变化导致生态系统发生广泛退化，直接影响生态系统功能，进而影响生态系统服务和人类社会福祉。而不断发展的经济和增长的人口，对生态系统的压力不断上升。作为重要江河源区的青藏高原，是全球气候变化敏感区和生态脆弱区，上世纪70 年代以来，其高寒生态系统发生了不同程度的退化，不仅威胁其国家生态安全屏障功能，也严重影响该区域牧民生计和社会经济的可持续发展。因此，探究青藏高原高寒生态系统服务功能的时空格局及相互间权衡与协同关系，不仅是目前生态学研究的热点和前沿，也是联合国可持续发展目标及我国乡村振兴政策落实的理论基础，因而其研究具有重要的学术意义和现实意义。 本文应用遥感驱动的生态系统服务评估模型计算了生态系统服务功能量，进行了权衡与协同分析。具体地以空间插值的气象数据和卫星遥感的植被数据为主，计算了青藏高原1980—2020 年1km 空间分辨率净初级生产力(NPP)、牧草产量、防风固沙量、土壤保持量和水源涵养量等指标。分析了41 年草地NPP 的时空变化及气候影响，草地产草量和理论载畜量；根据统计数据和模型结果共同评估了21 年草地家畜承载水平；最后分析了青藏高原高寒生态系统的供给功能、调节功能和支持功能间的权衡与协同关系。得到如下结论： （1） 青藏高原植被净初级生产力的年际变化及气候归因青藏高原多年平均NPP 为342 gC m-2a-1，并以41 gC m-210a-1 的速度显著上升(R2= 0.76)。通过多元线性回归分析，最高气温以0.4 ℃ 10a-1(R2= 0.52 p<0.05)的速率显著上升，最低气温则以0.4 ℃ 10a-1 (R2= 0.79 p<0.05)的速率显著上升，降水表现为不显著上升趋势。标准化后计算气象因子对NPP 年际变化的影响，最低气温、最高气温、降水的回归系数分别为-0.37、1.18 和-0.08，可共同解释NPP 年际变化的73.2%。逐像元多元线性回归分析表明，最高气温增长对NPP有正向影响的区域主要分布在青藏高原东部湿润区；而最低气温增长对NPP 有正向作用的区域主要分布在西部干旱区。 （2） 青藏高原草地家畜承载力评估 基于模拟的1980-2020 年NPP 分别计算并分析了牧草产量和理论载畜量时空格局。全区牧草产量多年平均为64 g DM m-2a-1，以7.9 g DM m-210a-1 的速率显著增加(R2= 0.79 p<0.05)，理论载畜量多年均值为0.53 SU hm-2a-1，以逐年0.006SU hm-2a-1 的趋势显著增加(R2= 0.78)。2000-2020 年青藏高原全区年均实际承载家畜数约1.15 亿羊单位，上升速率为0.03 SU hm-210a-1(R2= 0.24 p<0.05)，但理论载畜量的上升速率为0.08 SU hm-210a-1(R2= 0.53 p<0.05)。载畜压力指数呈显著下降趋势(Slope= -0.014 R2= 0.47 p<0.05)，其原因主要可能是生态保护措施及气候变化使草地牧草产量增加，理论载畜量有所提高，减缓了载畜压力。 （3） 青藏高原生态系统功能时空格局 青藏高原土壤保持量总体呈由东南向西北递减的空间分布格局，全区平均土壤保持量为27.83 t hm-2a-1；全区平均防风固沙量为12.00 t hm-2a-1，总体呈由西北向东南递减的分布格局；水源涵养量在空间上呈现四周高、中部低，东南区域出现大范围高值的格局，全区平均水源涵养量为139.27 mm a-1。各全区生态系统功能年际变化相对稳定，除防风固沙量以每年0.31 t hm-2 的速度显著上升，其他功能量的年际变化无显著趋势。 （4） 青藏高原生态系统服务价值及权衡与协同关系 通过市场价值法、影子工程法核算了青藏高原生态系统服务价值量。青藏高原多年平均单位面积的理论载畜量、土壤保持、防风固沙、水源涵养量的单位价值量分别为530 CNY hm-2a-1、2567.34 CNY hm-2a-1、473.69 CNY hm-2a-1、1016.13CNY hm-2a-1。因此，青藏高原生态系统服务功能单位总价值量为4587.16 CNYhm-2a-1，其中，生产功能占单位总价值量的11.55%，而生态功能占单位总价值量的88.45%。应用相关分析和线性回归分析方法，分析了生态系统服务间在时间和空间维度的权衡与协同关系。在时间维度，近40 年水源涵养与土壤保持、理论载畜与土壤保持之间呈良好的协同关系；而防风固沙与土壤保持之间没有明显的权衡与协同关系；防风固沙与水源涵养之间为弱权衡关系；理论载畜与水源涵养、理论载畜与防风固沙之间的为弱协同关系。在空间维度，载畜量与土壤保持(R= 0.32)、水源涵养(R= 0.24)之间都呈中等协同关系；水源涵养与土壤保持之间也呈较强协同关系(R= 0.40)；而防风固沙分别与水源涵养(R= -0.44)、土壤保持(R= -0.26)、载畜量(R= -0.28)之间都呈现较强和中等的权衡关系。根据将单位总价值量分级进行权衡分析的结果，权衡关系较强的生态系统服务价值量之间的权衡曲线为凹曲线或单峰曲线，而协同较强的价值量之间为凸曲线、三折线。本文分析了青藏高原植被净初级生产力时空变化，评估了家畜承载力，分析了青藏高原生态系统服务价值量权衡与协同关系，为青藏高原高寒生态系统生态保护与草地畜牧业发展提供科学参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 90 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199350]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈惺. 青藏高原高寒生态系统服务的权衡与协同研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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