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喀斯特石漠化治理生态系统服务功能与优化调控

陈丽莎  
【摘要】:生态系统服务功能是权衡石漠化治理成效的重要手段之一。根据自然地理环境演化、生态学理论和人地关系理论,基于Invest模型,结合“3S”技术选取代表中国南方喀斯特环境总体架构的高原山地-潜在-轻度石漠化环境(毕节撒拉溪)、高原峡谷中-强度石漠化环境(关岭-贞丰花江)以及山地峡谷无-潜在石漠化(施秉喀斯特)环境,研发石漠化转移扩散系统,对2010、2015、2018年石漠化数据进行提取、数理统计分析与野外验证,阐明石漠化与生态系统服务功能的时空分异特征,揭示不同石漠化程度与生态系统服务功能的响应机制,根据对比实施石漠化治理生态工程/产业布局前后,生态系统服务功能变化差异,提出石漠化治理生态系统服务功能优化调控对策,为指导石漠化科学治理与区域实现经济、生态、社会效益最大化提供科技参考。(1)研究区石漠化程度总体呈现减缓趋势,花江石漠化面积减少量为340.38 hm2。撒拉溪减少量为225.41 hm2。施秉减少量为321.63hm2。基于以上石漠化时空演变特征,和研究区石漠化转移研究,开发了石漠化扩散模拟系统,解决了当前石漠化治理决策信息的一大技术难点。从综合生态系统服务功能均值来看,施秉最大(2.07),其次是撒拉溪(1.63),最小的是花江(1.47)。对比分析8年间综合生态系统服务功能总值变化,最大的为施秉(14199.06),其次是撒拉溪(18832.27),花江最低为(11063.09)。(2)土壤保持总量呈现增加趋势,花江(3.66)万t。撒拉溪(3.92万t)。施秉(6.64)万t。不同石漠化程度/环境与土壤保持功能响应特征得出:强度中度,强度区域经过长期侵蚀,形成了无土可流的局面,而中度可流失土壤大于强度。对于石漠化程度、坡长与坡度较低的地区,土壤保持功能呈现潜在轻度,潜在与轻度差值不大。而对于坡长与坡度较大的区域,轻度潜在,潜在大多为荒地、坡耕地等,土壤流失大,揭示了针对不同地区,石漠化治理侧重点不同,对于生态地质背景差的区域,实施植被覆盖和水保措施是有效治理石漠化的关键。(3)生境质量呈现增加趋势,花江生境质量总值由333898.40上升至372548.20,撒拉溪由538895.80上升至632265.16,施秉由2544730.98上升至2559603.46。不同等级石漠化生境质量大体随着石漠化程度的增加,生境质量逐渐递减,呈现无石漠化潜在轻度中度强度。对比增量情况,施秉增量最慢,撒拉溪生境质量增量速率大于花江。撒拉溪植被恢复速率大于花江,说明对于石漠化严重区生境质量恢复较慢,需经历较长的植被演替规律,对于植被演替为高等级的区域,生境质量变化随之变缓。(4)碳储量呈现增加趋势,花江碳储量由2566.17t,上升至3251.25t。撒拉溪由4664.86t,上升至4949.42t,施秉由28284.74t,上升至28508.78t。施秉喀斯特生态环境最好,植被种类与覆盖度最高,从而碳储量是三个研究区中最大,说明碳储量与区域生态环境呈正相关。碳储量与石漠化程度响应关系呈现,随着石漠化程度的增加,碳储量逐渐递减,具体排序大致为:无潜在轻度中度强度。石漠化治理区碳储量可通过植被碳转换实现优化调控。(5)土壤保持功能中,人工防护林前五年效益高,后期成效减退,需要进行人工调控。封山育林属于长期治理,成效由前期向后期递增,所形成的生态系统稳定。经济林次之,生态与经济效益成效较佳,可推广运用。人工草地,收益一般,可实行农草林草空间优化配置模式进行改善。在生境质量方面,关岭-贞丰花江人工防护林最佳,毕节撒拉溪为经济林,说明不同治理措施对区域生境质量改善不同。在植被恢复重建中,应结合区域的优势种,选择具有石性、喜钙等特性的植被。在碳储量方面,经济林、人工防护林都有较好的碳储量能力。山地旅游生态产业的开展,并未造成生态系统服务功能的衰减。(6)石漠化治理工程/生态产业均表现为能改善区域植被恢复速率,可根据工程布局方法进行推广利用。同时一种石漠化治理措施不表现为增长持续变化,或是一直为效益最佳,植被的恢复和生态系统服务功能的增减受工程实施年限的控制。这一结论可为石漠化治理工作提供理论支持,通过分析对比不同年限石漠化治理措施的治理关键时间点以及衰退时间点,做提前的人为干预控制,从而达到优化调控。在对比分析治理工程/生态产业与生态系统服务功能的响应特征基础上,以经济林、封山育林、人工防护林、山地旅游等为调控对象,提出相关的优化调控措施。


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