生态工程背景下青藏高原生态系统服务响应与可持续发展动态评估
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵忠旭 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 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 | 生态工程 青藏高原 生态系统服务 生态效应 可持续发展目标 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 为应对人类活动和气候变化导致的生态系统退化，在联合国等组织的引领下全球范围内实施了大量生态工程。中国自建国以来经历了人类活动强度的急剧增加，加之气候变化共同导致了大面积的生态系统退化，为了恢复退化的生态系统，自20世纪70年代开始实施了三北防护林建设、天然林保护和退耕还林等生态工程。青藏高原作为“亚洲水塔”和“世界第三极”，经历了人类活动强度增加和气温升高等环境变化，高寒生态系统大面积退化，区域生态系统服务供应能力受到严重威胁。为了保护青藏高原高寒生态系统，区域内自20世纪末逐步开展了退耕还林、退牧还草、天然林保护和三江源保护区建设等多项重大生态工程，截至2020年左右，生态工程实施面积覆盖高原超过80%的县域，但生态工程的实施对生态系统产生的综合影响并不清楚。此外，根据《青藏高原生态屏障区生态保护和修复重大工程建设规划（2021-2035 年）》内容，可以发现政府在未来还将持续在青藏高原各地开展多项专项生态工程以应对不同类型的生态系统问题，而未来生态工程应该在哪些地方优化布局、重点实施以及植被恢复到什么程度仍缺乏有效科学数据支撑。因此，评估目前生态工程实施对青藏高原生态及可持续性的影响并进行情景模拟研究至关重要，本研究在既有生态工程生态效益评估相关研究基础上，整合联合国2030年可持续发展目标（SDGs）评估框架，围绕生态系统服务与SDGs两项核心指标，综合评估生态工程实施以来对青藏高原的生态系统服务和可持续发展的影响，并探索了未来气候和土地利用情景下的生态工程重点实施区分布情况，具体研究如下：首先，量化生态工程实施以来青藏高原植被的恢复成效，以及植被恢复过程中气候要素和生态工程的相对贡献；其次，对6项关键生态系统服务评估，量化生态工程实施以来服务供应量和服务间权衡/协同关系的变化，再进行植被覆盖度与生态系统服务间约束效应探索；第三，从贡献和协调两个维度，探究生态工程实施以来青藏高原生态系统服务与SDGs进程之间关系，并从农牧户、县域和市域等多个尺度进行了评估。最后，基于PLUS模型进行了未来不同情景的土地利用变化模拟，进而评估未来情景生态系统服务价值以识别未来应重点开展植被恢复的生态工程区；同时，利用共享社会经济路径（SSPs）下的未来气候模拟数据，模拟了部分生态系统服务，结合有序加权平均算法（OWA）识别未来应重点开展植被恢复的生态工程区。得到主要结论如下： （1）生态工程实施以来，青藏高原植被覆盖的优化主要体现在NDVI的 增长与土地利用类型的转变上。首先，青藏高原植被覆盖的优化在土地利用变化上的表现包括有537km²的低郁闭度灌木林等林地转化为高郁闭度的有林地，有1238km²中低覆盖度的草地转化为高覆盖度草地。此外，一定数量的耕地转化为林地，以及大量未利用地转化为草地，均体现了生态工程措施在土地利用层面的作用。从植被覆盖度层面看，青藏高原区域NDVI整体呈增加趋势，其中显著增加的区域集中分布于高原的北部和东南部地区，占据了高原总面积的21.80%；NDVI增长的区域中，生态工程主导的NDVI增长区域占据了NDVI增长区域的23.18%，其中，生态工程贡献率超过70%的区域主要分布在高原北部及东南部，零星分布于西藏自治区中部。青藏高原东部和东北部部分地区近年降水呈现显著增长趋势，且其与NDVI也呈现了显著正相关性。 （2）生态工程实施以来，青藏高原6项关键生态系统服务在生态工程和气候变化共同影响下呈现了差异化变化。其中防风固沙服务、土壤保持服务和产水服务在生态工程实施后高原内有超过50%的区域有所提升，粮食供给服务的单位水平也有所提升，固碳服务波动中增长，生物多样性维持服务整体变化较小。2000-2015年间，防风固沙服务分别与产水服务、固碳服务、粮食供给服务、土壤保持服务和生物多样性维持服务之间存在显著权衡关系，而其余五项生态系统服务两两之间均为显著的协同关系，2020年时，土壤保持服务与粮食供给服务和防风固沙服务间关系转变为无权衡/协同关系，其他生态系统服务组间关系与之前一致。生态系统供给服务、调节服务和支持服务三大类间关系在生态工程实施以来保持着整体协同的关系。青藏高原NDVI对产水服务和防风固沙服务有较强的约束作用，对固碳服务和土壤保持服务几乎没有约束作用；基于NDVI与总生态系统服务指数（TES）间的S形特征约束曲线，建议未来以生态系统服务供应最优为目标的生态工程实施参考阈值为NDVI为0.7。 （3）生态工程实施以来，基于“生态系统服务-可持续发展目标”贡献框架计算的生态系统服务对SDGs贡献得分（ESSDG）不断增长。生态工程实施以来，青藏高原县域平均ESSDG得分由40.32增长至42.42，增长率达到5.21%，空间分布上呈现东南部高和西北部低的特征。对生态工程区农牧户的调研发现农牧户认为生态工程的事实对于村域尺度SDG2、SDG6、SDG8、SDG9、SDG11和SDG12的发展有较好的贡献。对生态工程实施以来的青藏高原市域SDGs进程评估显示，青藏高原市域平均SDGs进程得分由33.19增长至42.61，从SDGs之间的关系来看，2020年存在着11组协同关系（显著正相关），5组权衡关系（显著负相关性），SDGs之间的关系仍以协同实现为主。对青藏高原市域SDGs得分和平均生态系统服务指数协同关系（SDG-ES协同系数）的评估发现，在2020年高原已有63.33%的市（州）SDG-ES协调系数已经降低到小于1，总体表明青藏高原SDGs进程发展水平逐渐高于生态系统服务供应水平。 （4）从未来土地利用变化和气候变化两个视角识别的青藏高原未来生态工程重点区域存在空间分布共性。基于未来土地利用变化情景的分析，结合青藏高原历史土地演变特征和未来发展需求，模拟了青藏高原未来土地利用变化的一切照旧、生态优先、经济优先和固碳优先四类场景，生态优先和固碳优先的情景分别实现林地和水域以及林地和草地面积的增加，一切照旧和经济优先情景下分别实现水域和耕地面积增加，各类情景的共性为建设用地均将不断增加以及未利用地的持续减少。结合未来生态系统服务价值当量的模拟，发现未来生态优先情景下青藏高原平均生态系统服务价值量为40720元/hm²；其次为一切照旧情景下的生态系统服务价值量，达到40711元/hm²，不同情景下生态工程重点实施区域均主要分布在高原东部。基于未来气候变化情景的分析，模拟了四种共享社会经济路径（SSPs）下的三种关键生态系统服务。基于不同SSPs情景下气温和降水数据评估的土壤保持服务和产水服务差异较大，固碳服务在不同情境下差异较小。在不同决策风险系数下加权分析后，发现在不同SSPs情景下的未来生态工程实施的重点区域主要分布在高原南部和东南部。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 164 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217314]  |
| 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 | 赵忠旭. 生态工程背景下青藏高原生态系统服务响应与可持续发展动态评估[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
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