青藏高原生态系统服务时空特征与权衡关系研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 路荣荣 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 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 | 戴尔阜 |
| 关键词 | 生态系统服务 冷热点分析 综合效益 权衡/协同 青藏高原 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 生态系统服务是人类生存发展必不可少的环境条件与效用，各服务间存在复 杂的非线性关系，主要表现为此消彼长的权衡关系和同增同减的协同关系，前者 往往会限制区域生态系统服务间的协调发展。青藏高原具有重要的水源涵养、防 风固沙、土壤保持、生物多样性保护等生态功能，其生态系统质量与功能直接影 响我国及南亚、东南亚的生态安全，不仅在全国“两屏三带”生态安全战略中占 据重要地位，而且对亚洲生态安全也具有重要的屏障作用。如何从生态系统结构 优化和功能提升角度来筑牢青藏高原的生态屏障功能是党和国家高度重视的问 题。因此，全面系统地量化评估青藏高原生态系统服务、分析服务权衡特征和综 合效益对于维护青藏高原生态安全及可持续发展具有重要的战略意义。 本研究以“生态系统服务评估—生态系统服务冷热点分析—生态系统服务综 合效益—生态系统服务权衡—生态系统服务权衡异质性归因”为主线，基于气象 数据、土地利用数据、土壤数据、植被数据、高程数据、社会统计数据等，综合 采用 InVEST 模型、RWEQ 模型、RUSLE 模型、生物丰度指数模型、生态休憩 模型等评估模型和 ArcGIS 软件，定量评估 2000-2020 年青藏高原包括供给服务、 调节服务、支持服务、文化服务在内的 10 种生态系统服务及时空变化特征；根 据生态系统服务量化结果，识别青藏高原多重生态系统服务热点区，并分析生态 系统服务综合效益、供给服务综合效益、调节服务综合效益、支持服务综合效益 和文化服务综合效益时空变化特征；在此基础上，利用相关分析法、空间权衡分 析法和 RMSD 模型揭示两两生态系统服务间、两两类别服务综合效益间、多种 服务和综合效益间的权衡与协同关系；最后，借助地理探测器方法，探究生态系 统服务及综合效益间权衡程度空间异质性的影响因素，进而揭示其主控因子。主 要研究结论如下： （1）近 20 年间青藏高原土地利用和景观结构未发生明显变化，但也存在着 土地利用面积变化和转移，进而引起了景观格局的变化。 青藏高原土地利用以草地为主，未利用地和林地为辅，三种土地利用类型占 比高达 94%。过去 20 年间，青藏高原建设用地和水域以转入为主、面积呈增加 趋势，耕地、林地、草地和未利用地以转出为主、面积呈减少趋势。景观格局呈 现出明显的时间变化趋势，总体上来看，青藏高原整体景观更加多样化、破碎化， 景观形状趋于复杂化。不同土地利用类型的各个景观指数均值及其变化率也表现 出明显的差异，水域的景观指数变化率差异最为明显，其次是耕地和建设用地， 林地、草地和未利用地的各景观指数变化率相对较小。 （2）青藏高原 10 种关键生态系统服务呈现出显著的时空异质性，近 20 年 来粮食供给、畜产品供给、土壤保持、净初级生产力、生境质量、生物丰度指数 全域均值呈增加趋势，淡水供给、防风固沙、碳储量、休闲娱乐服务呈减弱趋势。 对于供给服务而言，粮食供给服务的空间分布与耕地的空间分布一致，近 20 年来呈增加趋势，增长幅度为 16.62%；畜产品供给服务与草地的空间格局一致， 高值区主要分布在柴达木盆地的东南部和滇西北横断山区，呈增加趋势，增长幅 度为 34.44%；淡水供给服务高值主要分布在横断山区东部及西南部、总体上呈 微弱减少趋势，减少幅度为 1.88%。对于调节服务而言，土壤保持服务和碳储量 空间分布表现为从东南到西北递减的特征，林地土壤保持量和碳储量均值远高于 其他土地利用类型；防风固沙服务先增加后减少再增加，总体上呈减少趋势，减 少幅度为 16.92%。对于支持服务而言，净初级生产力、生境质量和生物丰度指 数空间分布均表现为从青藏高原东南部到西北部递减的特征，高值主要集中在青 藏高原森林资源较为丰富的东南部地区；三种服务近 20 年来总体上均呈增强趋 势，林地的均值高于其他土地利用类型。对于文化服务而言，休闲娱乐服务高值 主要分布在路网较为密集且森林资源较为丰富的青藏高原东南部地区，总体上呈 减弱趋势。 （3）青藏高原不同生态系统服务的冷热点时空变化存在差异，且多重服务 热点区主要分布在青藏高原的东南部，多重服务冷点区主要分布在青藏高原的 西北部。 对于供给服务而言，青藏高原粮食供给和畜产品供给冷热点均以不显著地区 为主，其次是热点区；淡水供给热点区分布于青藏高原东南部和西北部，冷点分 布于青藏高原北部和中部。对于调节服务而言，土壤保持和碳储量的热点区分布 于青藏高原的东南部，且不同年份冷热点数量增减无较大波动；防风固沙热点分 布于青藏高原的西部和北部地区，冷热点数量增减在时间上有较大波动。对于支 持服务而言，净初级生产力热点分布于青藏高原东部和东南部，冷点分布于青藏 高原西北部，生境质量和生物丰度指数的热点分布于青藏高原东南部，冷点分布 于青藏高原西北部和柴达木盆地。对于文化服务而言，休闲娱乐服务热点分布于 青藏高原东部、东南部和有道路分布的地区。多重生态系统服务综合热点数量高 的区域分布在青藏高原的东南部，冷点数量高的区域分布在青藏高原的西北部。 1 类热点区的空间面积占比多年均值较大，占比为 29.16%，5、6、7、8、9 类热 点区的空间面积占比多年均值较低，分别仅占整个研究区面积的 4.55%、4.71%、 2.91%、0.14%、0.001%。1类冷点区的空间面积占比多年均值较大，占比为20.02%， 5、6、7 类冷点区的空间面积占比多年均值较低，分别占整个研究区面积的 5.85%、 2.29%、0.23%。 （4）近 20 年来青藏高原生态系统服务综合效益、供给服务综合效益、支持 服务综合效益和文化服务综合效益总体上呈增加趋势，调节服务综合效益呈微 弱减少趋势。 青藏高原整体综合效益高值区主要分布在青藏高原的东南部边缘地区，低值 区分布在西北部地区。供给服务、调节服务、文化服务综合效益均以低值区占大 多数，其次是中值区，高值区占比最少，而支持服务综合效益大多数为高值区， 其次是低值区，中值区面积占比最少。在全域水平上，综合效益的大小比较为： 支持服务（0.36）>文化服务（0.18）、整体服务（0.18）>调节服务（0.14）>供给 服务（0.05）。供给服务综合效益在年份间的转移主要体现在从中值区转为低值 区，调节服务综合效益在年份间的转移主要体现在从高值区转为中值区，支持服 务综合效益主要体现在从中值区转为高值区，文化服务综合效益主要体现在从中 值区转为低值区。青藏高原整体综合效益和供给服务、调节服务、支持服务、文 化服务综合效益均值在全域水平和不同土地利用类型间均存在着明显的差异，且 不同类别综合效益均值之间也存在着较大差异。 （5）青藏高原生态系统服务权衡关系主要体现在粮食供给和防风固沙与其 他服务之间，综合效益间均表现为协同关系，NDVI 和土地利用是影响权衡程度 空间分异的主要驱动因子。 青藏高原全域范围内 45 对两两生态系统服务间有 2/3 以上的服务对以协同 关系为主，且协同关系程度整体较强，权衡关系程度整体较弱，权衡关系主要体 现在粮食供给和防风固沙与其他生态系统服务之间；典型城市与全域范围内的服 务关系表现出较大的差异，不同城市间的两两服务间的关系也存在差异，因此要 因地制宜地采取针对性的生态系统管理策略。综合效益之间的权衡/协同关系在 空间上均存在显著的空间异质性，供给与调节、供给与支持、调节与支持之间的 空间关系以协同为主，文化与供给、调节、支持的综合效益间以无明显关系为主， 其次是权衡关系。多种生态系统服务间的权衡程度和多种综合效益间的权衡程度 较高的地区主要分布在青藏高原东南部，权衡程度较低的地区主要分布在青藏高 原的西北部，林地的权衡程度值最高，未利用地的权衡程度最小。NDVI、土地 利用和年降水是影响多种生态系统服务权衡程度、多种综合效益权衡程度空间分 异主要的因子。 本研究在综合考虑高寒生态系统特征的基础上，通过开展青藏高原关键生态 系统服务的时空变化、冷热点分析、综合效益、权衡与协同关系研究，不仅为青 藏高原生态保护政策的实施和生态系统服务管理提供科学依据，还有助于从生态 系统功能提升角度来筑牢青藏高原的生态屏障功能。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 184 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209341]  |
| 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 | 路荣荣. 青藏高原生态系统服务时空特征与权衡关系研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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