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基于In VEST模型的生态系统服务空间格局分析

马双  
【摘要】:国家公园需兼顾生态系统的保护需要与人的合理利用,价值评估既是国家公园持续发展的基础,也是社会发展过程中需要解决的一大难题。本文选取大熊猫国家公园作为研究区域,基于In VEST模型对大熊猫国家公园2018年土壤保持、水质净化、生境质量、碳储存4项服务进行估算,并利用空间统计方法计算各项生态系统服务空间分布格局,旨在通过分析大熊猫国家公园生态系统服务的空间分布格局,为确定其生态保护与建设目标提供基础,也为其他国家公园开展生态系统服务空间评估研究提供重要参考。本文主要研究内容包括:(1)生态系统服务评估。本文以大熊猫国家公园为研究区域,基于In VEST模型对大熊猫国家公园2018年土壤保持、水质净化、生境质量、碳储存4项服务进行评估。(2)生态系统服务功能空间格局分析。在土壤保持、水质净化、生境质量、碳储存4项服务评估结果的基础上,利用空间统计方法计算各项生态系统服务的空间分布格局,进而分析大熊猫国家公园的综合生态系统服务空间格局。(3)按生态系统服务功能重要性进行优先保护分区。在碳储存、生境质量等评估结果的基础上,对研究区2018年的各项生态系统服务功能进行叠加分析得到研究区综合生态系统服务功能,根据功能重要性进行分区,进而得出需要优先和重点保护的区域。经过以上研究,得到如下结果:(1)大熊猫国家公园生态系统具有较高的碳储存能力,2018年大熊猫国家公园碳储量贡献率林地草地耕地水域建设用地未利用地,总碳储量约为56.4×107t,平均碳密度约为167.41t/hm2,其中林地对碳储量贡献最大,林地碳储存总量为3971.64×105 t,占78%。研究区碳储存量的空间分布特征与土地利用类型的分布具有极高的相似性,即多林地分布的东部地区,单位面积碳储量高,多高山草地分布的西部地区,单位面积碳储量低于东部地区。各土地覆被类型平均碳储量大小的排序为林地草地耕地水域未利用地建设用地。(2)通过对大熊猫国家公园的土壤保持服务进行评估发现,2018年大熊猫国家公园土壤保持总量为1781.31×107 t,潜在土壤流失总量为2107.91×107 t,实际土壤流失总量为326.60×107 t。潜在土壤流失量最大的土地覆被类型为林地,达到1221.90×107 t,超过研究区潜在土壤流失总量的50%。实际土壤流失量最大的却是草地,达到231.59×107 t,超过了研究区实际土壤流失总量的70%。研究区内林地的土壤保持量远大于草地,更是远超于其他土地覆被类型,林地的土壤保持量占到研究区土壤保持总量的65%左右。土壤保持量整体呈现出由中部往南北两头递减的趋势,中部地区土壤保持量高,南北部土壤保持量低,陕西片区的土壤保持量总体处于低值。就平均土壤保持量而言,土壤保持能力排序依次为建设用地林地耕地草地水域未利用地。建设用地的土壤保持能力最强,为9074.17 t/km2,其次为林地,其平均土壤保持量为5712.12 t/km2,未利用地的平均土壤保持量最低,仅为651.06 t/km2。(3)2018年大熊猫国家公园总磷、总氮输出总量分别是308.79×104 kg和13.5×104 kg。从空间分布上看,氮负荷与磷负荷具有极高的相似性,呈不规律空间分布状态,高值均分布在大熊猫国家公园中部、西南部部分地区与陕西片区的东南部,而其他大部分地区氮、磷负荷均接近于最低值。从土地覆被类型来看,2018年大熊猫国家公园不同土地覆被氮、磷负荷量中,草地氮、磷输出负荷量总值皆为最高值。氮负荷量由高到低排序依次为草地林地耕地未利用地建设用地水域,磷负荷量由高到低排序依次为草地耕地林地建设用地/水域未利用地。(4)2018年大熊猫国家公园内普遍生境质量较高,大部分地区的生境质量指数都在0.8-1之间,表明在大熊猫国家公园内整体生境质量优良,仅少部分地区生境质量有待于提高。从不同土地覆被类型来看,大熊猫国家公园内各土地覆被类型的平均生境质量指数林地最高,几乎接近生境指数最高值,建设用地的平均生境质量指数最低,仅为0.1。生境质量指数从大到小排序依次为:林地水域草地未利用地耕地建设用地。(5)对计算得到的生态系统服务功能进行叠加分析,得到流域内生态系统服务综合重要性分布图,结果表明,从综合生态系统服务空间分布上看:一般重要功能分区分布较为零散;重要功能分区多在研究区西部边缘四川片区呈东北-西南条带状延伸分布,并向东扩展;非常重要功能分区多分布在东北部的陕西片区、研究区中部的甘肃片区与四川片的东部区域。从土地利用类型来看:综合生态系统服务一般重要功能分区多为未利用地,重要功能分区多为草地,非常重要功能分区多林地。


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