新疆天山北坡地区生态系统服务时空变化与影响因素
文献类型：学位论文
| 作者 | 贺宁 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 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 | 黄来明 |
| 关键词 | 空间尺度 生态系统服务 权衡/协同关系 影响因素 分区管理 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 资源与环境 |
| 英文摘要 | 随着气候变化的日益加剧和人类活动干扰的持续增强，生态系统结构与功能面临退化风险，严重威胁区域乃至全球生态安全与可持续发展。为应对这一挑战，中国政府全面推进生态文明建设战略，明确提出“新疆生态环境保护与高质量发展”对构筑北方生态安全屏障具有重要意义。北疆作为新疆的经济核心区和重要生态功能区，对推动区域可持续发展至关重要。然而，随着农业的快速扩张和城市化进程的加快，北疆地区面临土地沙化、植被退化和水资源短缺等生态环境问题，生态系统整体呈现出高度脆弱性。当前，关于北疆生态系统服务的研究仍相对薄弱，尤其在权衡与协同关系、驱动因素识别等方面缺乏系统认识。同时，尚缺乏基于不同空间尺度和连续时间序列的生态系统服务演变及其相互关系研究，难以全面把握北疆生态系统服务的时空变化及其主控因素，从而制约了区域生态环境的科学管理与有效恢复。 本研究以新疆天山北坡地区（以下简称北疆）为研究区，首先，综合利用气象数据、遥感数据、野外调查数据和统计年鉴数据，结合InVEST、CASA 和PLUS模型，定量评估了2000−2020 年不同空间尺度（格网、县域和景观尺度）及2020−2040 年不同发展情景（经济发展情景、生态保护情景和可持续发展情景）下北疆生境质量（HQ）、植被净初级生产力（NPP）、碳储量（CS）、产水量（WY）、土壤保持（SC）和粮食产量（GP）。其次，利用空间统计分析和逐像元相关分析法，研究了不同空间尺度下生态系统服务之间的权衡与协同关系。第三，基于偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）和机器学习方法 （XGBoost），分析了不同因子（气象因子、植被、地形、土壤性质、土地利用和人类活动）对生态系统服务及其关系的影响。最后，模拟和分析了未来不同发展情景生态系统服务时空格局及其主控因素，以期为提升区域生态屏障功能提供科学依据。主要研究结果如下： （1）2000–2020 年不同空间尺度下生境质量、碳储量、植被净初级生产力、产水量、粮食产量和土壤保持均呈现出“西南高、东北低”的空间分布格局，且各项生态系统服务在不同空间尺度下的时序变化趋势基本一致。生境质量、植被净初级生产力和土壤保持呈现下降趋势，下降速率分别为-0.003、-0.430 t km-2 a-1 和-3.410 t hm-2 a-1，而产水量、碳储量和粮食产量则表现出增加趋势，增加速率分别为2.33 mm a-1、0.02 t km-2 a-1 和0.06 t km-2 a-1。随着空间尺度的增大，生态系统服务的作用强度更加均匀和聚集。在不同空间尺度下，生态系统服务的主控因素存在差异：在格网与县域尺度上，植被净初级生产力和碳储量主要受植被覆盖度的影响；粮食产量、生境质量、土壤保持和产水量则分别受耕地比例、草地比例、坡度和降水量的主导调控；在景观尺度上，生态系统服务主要受气候、地形和土壤因素的综合影响。 （2）在不同空间尺度（格网、县域和景观尺度）上，生态系统服务之间总体呈现协同关系。然而，HQ−GP、SC−GP 和 WY−GP 表现出权衡关系。HQ−WY仅在时间维度上呈现权衡关系，而在空间维度上则表现出协同关系。随着空间尺度由格网向县域和景观尺度扩大，SC−CS 在时间维度上由协同转变为权衡关系，而HQ−GP、SC−GP 和 WY−GP 则在空间维度上由权衡转变为协同关系。随时间变化，不同生态系统服务之间的协同作用增强，而权衡关系逐渐减弱。不同空间尺度下生态系统服务关系的主控因子存在差异：在格网尺度上，植被覆盖度和叶面积指数是生态系统服务关系的主要促进因子；在县域尺度上，年平均降水量和土壤水分是主要驱动因素；而在景观尺度上，人口密度、区域生产总值和土壤粉砂含量是抑制生态系统服务关系的关键因子。 （3）2020–2040 年不同发展情景下北疆生态系统服务普遍呈现“西南高、东北低”的空间格局。各项生态系统服务在不同情景下的变化趋势具有显著差异：植被净初级生产力、生境质量和碳储量整体呈增加趋势，产水量则普遍表现为下降趋势，粮食产量和土壤保持仅分别在经济发展情景和生态保护情景表现出增加趋势。可持续发展情景下植被净初级生产力最高，经济发展情景下粮食产量和碳储量达到最大，而生态保护情景下生境质量、土壤保持和产水量呈现出最优状态，表明生态系统服务在政策驱动下的空间异质性与功能互补性。影响因子分析显示，潜在蒸散发与植被净初级生产力、生境质量呈正相关关系，与土壤保持和产水量则呈负相关关系。温度对多数生态系统服务产生抑制作用，而降水量增加则普遍增强各项生态系统服务。在土地利用结构方面，耕地比例对粮食产量和碳储量具有积极促进作用，林、草地比例则是提升植被净初级生产力、生境质量、碳储量和土壤保持的重要正向因子，而建设用地比例则对多数生态系统服务产生抑制作用，表现出明显的负向影响。 综上所述，本研究系统分析了不同空间尺度下北疆生态系统服务变化特征、相互作用关系及其主控因素，为地方政府因地制宜、因时而异制定生态系统管理策略提供了重要依据。同时，本研究模拟和评估了未来不同情景下生态系统服务时空变化特征及其驱动机制，为区域生态环境保护和可持续发展提供了决策依据。 |
| 学科主题 | 资源与环境 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 101 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215686]  |
| 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 | 贺宁. 新疆天山北坡地区生态系统服务时空变化与影响因素[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。