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草原景观服务时空动态与预测

张雪峰  
【摘要】:景观服务是人类从景观中所获得的各种效益,是提高人类福祉和实现景观可持续的基础。随着人类活动范围与强度的日益增加,地球上的景观都不同程度地受到人类活动的影响,改变着景观提供产品和服务的能力。因而景观服务研究引起了学者的广泛关注,已经成为景观生态学、地理学和可持续性科学等多学科研究的前沿与热点。本研究以内蒙古锡林河流域为研究区,在遥感与地理信息系统技术支持下,结合野外调查数据,使用不同的模型和方法分析了锡林河流域1983、1989、2000和2011年产草量、牲畜密度、土壤保持、水源涵养、碳储量和景观美学等不同草原景观服务的时空动态特征,阐明了研究区草原景观服务的权衡和协同关系,分析了流域草原景观服务的热点分布及其特征。最后,在模拟流域草原植被格局变化的基础上,对草原景观服务变化进行了模拟和情景分析。主要结论如下:(1)除牲畜密度以外,从1983年至2011年,锡林河流域其他各项草原景观服务在空间上均呈现从东南到西北递减的分布趋势;从时间变化上来看,除牲畜密度外,流域各项草原景观服务均呈现先迅速减小后逐步增加的态势。不同时期的牲畜密度空间分布差异较大,近30 a来,高牲畜密度区域从流域的北部向南部逐渐移动并扩展到整个流域后迅速下降。此外,土壤保持的恢复不明显,表明其具有滞后性。(2)在子流域尺度上,从1983年至2011年,锡林河流域上、中、下游的产草量、土壤保持、水源涵养、碳储量和景观美学均呈现出先减小后增加的变化趋势,牲畜密度则呈现先增加后减小的趋势。早期,产草量、土壤保持、水源涵养、碳储量和景观美学等各项服务的减少以及牲畜密度的增加主要发生在流域的上游,然后逐渐向下游迁移;就不同植被类型而言,草甸草原的各项景观服务均最高,其次为沙地植被、草甸和典型草原。具体地,中生杂类草草甸草原的各项景观服务均最高,然后依次为羊草草原、大针茅草原和克氏针茅草原。(3)不同草原景观服务之间存在权衡关系的分别是:产草量与牲畜密度和水源涵养,牲畜密度与土壤保持、碳储量和景观美学,碳储量与水源涵养,土壤保持与水源涵养,水源涵养与景观美学;存在协同关系的分别是:产草量与土壤保持、碳储量和景观美学,牲畜密度与水源涵养,碳储量与土壤保持和景观美学,土壤保持与景观美学。(4)各项草原景观服务热点区的空间分布一致性较高,且主要分布在流域的上游地区;超过3项的多重草原景观服务热点区集中于流域的上游地区,1项和2项热点区则零星分布于流域的中下游地区。因此,应加强流域上游的草原生态系统的保护。(5)在不同情景下,草甸草原和典型草原的面积都在减小,而沙地植被、草甸和其他植被类型的面积却在增加。就不同群系类型而言,不同情景下中生杂类草草甸草原的面积在减小,而羊草草原和大针茅草原的面积都在增加;在“一切照常”和“规划”情景下,克氏针茅草原的分布面积在减小;在“一切照常”和“植被恢复”情景下,农田、城镇和工矿用地的分布面积在增加。(6)在不同情景下,各项草原景观服务均表现为从流域上游向下游减小的空间分布格局,“一切照常”情景和“植被恢复”情景有助于维持和提升流域草原景观服务的能力。


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