甘肃白龙江流域景观格局与生态系统服务功能时空变化研究

Human induced changes of landscapes and ecosystem services and its interactions are hotspots of ecology and land change science. Bailongjiang watershed in Southern Gansu, a typical ecotone with fragile nature and diverse landscape and high-intensitive human activities, is selected as a case study area to study spatio-temporal changes of landscapes and ecosystem services and its and its coupling relationship in the past 40a. On the basis of remotely sensed images, socioeconomic data, field investigation, methods of landscape ecology, InVEST model and GIS techniques, this proposal plans to: (1) map and spatio-temporal changes of landscape pattern and to identify the ecological sensitive with landscape pattern index, (2) assess and map and spatio-temporal changes and trade-off of multiple ecosystem services in the watershed with the revision of parameters of InVEST model and other methods, (3)investigate complex couplings between changes of landscape pattern and ecosystem service with mathematical statistics and spatial correlation analysis, (4) analyse the interaction and coupling among landscape pattern change, human activities (e.g., land conversion of agriculture and industrial development) and ecosystems (e.g., provision and changes of ecosystem services). This research will not only improve the scientific understanding but also support policy making for planning and managing land resources, sustaining the provision of ecosystem services. The research may also be useful for optimization of ecosystems and sustainable development, for the addressing of similar problems in other watersheds in the world.

人类活动导致的地表景观格局变化及其生态系统服务效应研究是国际生态学和土地变化科学关注的热点和重点。本项目选择景观破碎、人类活动强烈与灾害频发的生态过渡带- - 甘肃白龙江流域为研究区，基于遥感影像、社会经济资料、野外实地调查、景观生态学方法、InVEST模型和GIS空间分析技术等，开展流域景观格局与生态系统服务时空变化及其耦合关系研究。主要研究内容有：（1）基于景观格局指数等来开展流域景观格局及其时空变化研究；（2）基于InVEST模型参数改进等开展流域生态系统服务功能定量研究及其时空变化分析；（3）基于数理统计和空间分析技术等来构建景观格局与生态系统服务功能变化的耦合模型；（4）辨析流域景观格局演变、人类生产与建设活动与生态系统服务功能的作用关系。本研究将发展流域生态系统服务功能评估方法，可以为流域生态系统服务功能维系和景观管理提供科学依据，具有重要的实践应用和示范价值。

人类活动导致的地表景观格局变化及其生态系统服务效应研究是国际生态学和土地变化科学关注的热点和重点。基于多源遥感影像、InVEST模型和GIS空间分析技术，开展甘肃白龙江流域景观格局与生态系统服务时空变化及其影响因素研究。主要结论如下：. （1）流域土地利用格局变化明显。耕地先增后减，林地草地逐渐增加，建设用地扩张较快，水域和未利用地逐年减少。土地利用合理程度总体为先下降后上升。. （2）2000-2013年间流域植被NPP总量及年均值在波动中增长。植被NPP变化主要受降水、人类活动和自然灾害的影响，与滑坡点、泥石流沟的分布呈显著负相关。. （3）1977-2014年间流域农产品生产服务价值逐渐增加，土壤保持、碳储存、产水量和生物多样性呈现为先减后增。林草地的增加是碳汇增加、土壤保持和生境质量改善的主要原因。. （4）流域生态系统的产水量、碳储量、土壤保持和生境质量高值区主要为低人类活动干扰、低灾害风险的自然保护和林业管护区；而其低值区主要为农耕与城乡建设区和低植被覆盖区等。. （5）流域综合生态系统服务趋向于两极分化（生态系统极重要和高重要区域提供的多重服务越来越多）。高重要和极度重要区主要分布在白水江自然保护区、达拉-阿夏-多尔自然保护区、迭山林场等。. （6）白龙江河谷近岸区的人类活动强度较高，自然保护和林业管护区的人类活动强度较低。不合理人类活动和自然灾害是导致产水量、碳储存、土壤保持、生境等降低的主要动因。. （7）流域可划分为岷宕山地农业区、白水江生态保育区、白龙江上游碳储存与生物多样性保育区、下游土壤保持区、河谷农业区、河谷滑坡泥石流重点防治区、水源涵养供给区等。. （8）不同情景下生态系统服务模拟表明，自然发展优先情景下各项生态系统服务变化不大；城乡扩张优先情景对生物多样性影响最大；退耕保护优先情景将导致农产品生产服务价值明显下降，但土壤保持、碳储存、水源供给和生物多样性等呈现增加，更适合流域发展的需要。未来应加强自然灾害防治，实施林草建设与脱贫攻坚，合理管控人类活动，实现生态建设与经济发展的双赢。. 本研究改进和发展了流域生态系统服务和生态风险评估方法，可为流域生态系统服务保育和景观管理提供科学依据，具有重要的应用和借鉴价值。

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