不同情景下祁连山国家级自然保护区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 1 修回日期:2 0 2 2-0 8-0 8 资助项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(7 2 0 0 4 1 8 4);中央高校基本科研业务费项目(J B K 2 3 0 4 0 2 5);四川省社科规划项目青年项目(S C 2 1 C 0 7 1)第一作者:钟绍卓(1 9 8 9),女,四川简阳人,博士,讲师,主要从
2、事环境管理、生态补偿和生态系统服务研究。E-m a i l:z h o n g s z s w u f e.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 3 2.钟绍卓,孙浩源.不同情景下祁连山国家级自然保护区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):3 5 8-3 6 9.Z HON GS h a o z h u o,S UN H a o y u a n.A s s e s s m e n
3、to nS p a t i o t e m p o r a lV a r i a t i o na n dS y n e r g i e s/T r a d e o f f sR e l a t i o n s h i p so fE c o s y s t e m S e r v i c e si nQ i l i a nM o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v eU n d e rD i f f e r e n tS c e n a r i o sJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e
4、 rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):3 5 8-3 6 9.不同情景下祁连山国家级自然保护区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系钟绍卓1,孙浩源2(1.西南财经大学 经济学院,成都6 1 1 1 3 0;2.西南财经大学 中国西部经济研究院,成都6 1 1 1 3 0)摘 要:目的 分析祁连山国家级自然保护区生态系统服务的时空演变规律,揭示不同生态系统服务之间的权衡与协同关系,为祁连山国家级自然保护区生态系统的可持续发展提供科学支撑。方法 基于历史数据和L o g i s t i c-C A-M a r k o v耦合模型的情景预测,运用I n V
5、 E S T模型对祁连山国家级自然保护区2 0 0 0年、2 0 2 0年和2 0 5 0年的产水量、碳储量、生境质量、土壤保持量这4种生态系统服务进行定量评估,并借助S p e a r m a n相关分析法和双变量空间自相关分析法探索不同生态系统服务在时间和空间上的权衡与协同关系。结果 草地是保护区最主要的地类。2 0 0 02 0 2 0年,草地增多的同时,伴随耕地和建设用地的增加及林地的减少。2 0 5 0年自然趋势情景延续了此趋势,而生态保护情景扭转了此趋势。2 0 0 02 0 2 0年,保护区的碳储量和生境质量增加,产水量和土壤保持量明显下降,大体呈现南高北低的空间分布态势。2 0
6、 5 0年模拟的生态系统服务相较2 0 2 0年均增加,生态保护情景增幅更大。保护区内4种生态系统服务之间总体呈协同关系,其局部的权衡与协同关系则具有显著的空间异质性。碳储量与产水服务间的协同关系最强。结论 祁连山国家级自然保护区不同生态系统服务之间的权衡与协同关系具有明显的时空异质性,在未来的发展和保护中应注意分区优化管理。关键词:祁连山国家级自然保护区;生态系统服务;权衡与协同;情景预测中图分类号:X 8 2 6 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 3 5 8-1 2A s s e s s m e n t o nS p a t i o t
7、e m p o r a lV a r i a t i o na n dS y n e r g i e s/T r a d e o f f sR e l a t i o n s h i p so fE c o s y s t e mS e r v i c e s i nQ i l i a nM o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v eU n d e rD i f f e r e n tS c e n a r i o sZ HONGS h a o z h u o1,S UN H a o y u a n2(1.S c h o o l o
8、 fE c o n o m i c s,S o u t h w e s t e r nU n i v e r s i t yo fF i n a n c ea n dE c o n o m i c s,C h e n g d u6 1 1 1 3 0,C h i n a;2.W e s t I n s t i t u t e f o rE c o n o m i cR e s e a r c h,S o u t h w e s t e r nU n i v e r s i t yo fF i n a n c ea n dE c o n o m i c s,C h e n g d u6 1 1
9、1 3 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ea i m so ft h i ss t u d ya r et oa n a l y z et h es p a t i o t e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c so fe c o s y s t e ms e r v i c e s i nQ i l i a nM o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v e,a n de x p l o r e s y n e r g i
10、e s a n d t r a d e o f f sb e t w e e ne c o s y s t e ms e r v i c e s,t h u sp r o v i d i n gs c i e n t i f i cs u p p o r tf o rf u t u r em a n a g e m e n t.M e t h o d sB a s e do nh i s t o r i c a ld a t aa n ds c e n a r i o so f L o g i s t i c-C A-M a r k o va p p r o a c h,I n V E S T
11、 m o d e l w a se m p l o y e dt oe v a l u a t ef o u re c o s y s t e ms e r v i c e s,i.e.w a t e ry i e l d,c a r b o ns t o r a g e,h a b i t a t q u a l i t ya n ds o i l c o n s e r v a t i o n,i nQ i l i a nM o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v ef r o m 2 0 0 0t o2 0 5 0,a n d
12、t h e ns y n e r g i e sa n dt r a d e o f f sb e t w e e ne c o s y s t e m s e r v i c e s w e r ea n a l y z e db ys p e a r m a nc o r r e l a t i o na n a l y s i sa n ds p a t i a la u t o c o r r e l a t i o na n a l y s i s.R e s u l t sG r a s s l a n dw a st h em a i nl a n dt y p e i n t
13、h e s t u d ya r e a.F r o m2 0 0 0 t o2 0 2 0,t h e a r e a so f g r a s s l a n d,c u l t i v a t e d l a n da n dc o n s t r u c t i o nl a n d i n c r e a s e d,w h i l e t h e a r e ao f f o r e s t l a n dd e c r e a s e d.I n2 0 5 0,t h en a t u r a l-b a s e ds c e n a r i ow i l l c o n t i
14、 n u e s u c ha t r e n d,b u t t h e e c o l o g i c a l p r o t e c t i o ns c e n a r i ow i l l s h o wa n i n v e r s e c h a n g e.F r o m2 0 0 0t o2 0 2 0,c a r b o ns t o r a g e a n dh a b i t a t q u a l i t y i n c r e a s e d,w h i l ew a t e ry i e l da n ds o i l c o n s e r v a t i o
15、nd e c r e a s e do b v i o u s l y.T h eh i g hv a l u e so f f o u re c o s y s t e ms e r v i c e s a l m o s t a p p e a r e d i n t h e s o u t ha n d t h e l o wo n e s i n t h en o r t h.C o m p a r e dw i t h2 0 2 0,t h e v a l u e so f a l l e c o s y s t e ms e r v i c e sw i l l i n c r e
16、 a s e i n2 0 5 0,e s p e c i a l l yi nt h ee c o l o g i c a lp r o t e c t i o ns c e n a r i o.E c o s y s t e ms e r v i c e sw e r eg e n e r a l l ys y n e r g e t i c,w h i l et h e i rl o c a lt r a d e-o f f s/s y n e r g i e sr e l a t i o n s h i pe x p r e s s e ds i g n i f i c a n ts
17、p a t i a lh e t e r o g e n e i t y.P a r t i c u l a r l y,t h e s t r o n g e s t s y n e r g i s t i c e f f e c t s o c c u r r e db e t w e e nc a r b o ns t o r a g e a n dw a t e r y i e l d.C o n c l u s i o nM e a n i n g f u ls p a t i a l-t e m p o r a lh e t e r o g e n e i t yb e t w e
18、 e ne c o s y s t e m s e r v i c e si n Q i l i a n M o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v e i sd i s c o v e r e d,w h i c hw i l ln e e dp a r t i t i o nm a n a g e m e n t i nt h e f u t u r e.K e y w o r d s:Q i l i a nM o u n t a i nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v e;e c o
19、s y s t e ms e r v i c e s;s y n e r g i e sa n dt r a d e o f f s;s c e n a r i os i m u l a t i o n 祁连山国家级自然保护区地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇地带,是黄河流域重要的生态保护区,更是西北地区重要的生态安全屏障和水源涵养地1。长期以来,人类活动的加剧逐渐破坏了当地的生态系统,如何优化祁连山国家级自然保护区生态系统服务空间格局、阻止其生态环境持续恶化成为当前面临的主要问题2。2 0 1 7年修订的 甘肃祁连山国家级自然保护区管理条例 指出,当前主要职责为植树造林、封山育林,加强对冰川、
20、冻土和野生动植物的保护。2 0 2 1年印发的 黄河流域生态保护和高质量发展纲要 进一步强调,祁连山国家级自然保护区是重要生态功能区,应大力加强生态保护建设,保持生态系统的完整性。在此背景下,对祁连山国家级自然保护区开展生态系统相关研究,尤其是明晰生态系统服务的时空变化及权衡与协同关系,有助于分区分级拟定生态系统保护政策,助推祁连山国家级自然保护可持续发展。生态系统服务被定义为人类直接或间接从生态系统中获得的所有收益3。生态系统服务权衡关系指两种生态系统服务此消彼长的情形,亦称作冲突或竞争关系;协同则是两者增减趋势相同的情形4-5。不同生态系统服务之间存在着不同程度的权衡和协同关系6-7。现有
21、相关研究方法大致可分为空间制图法、统计分析法、模型模拟分析法和情景分析法4类6,8。H a a s e等9、O n a i n d i a等1 0运用空间制图法分别研究了德国东部莱比锡哈雷的城市地区和西班牙北部地区各生态系统服务类型间的权衡与协同关系。王蓓等1 1、钱彩云等1 2采用了相关分析法分别研究了石羊河流域和白龙江流域各生态系统服务间的权衡与协同关系。T h o m p s o n等1 3基于空间景观模型对美国马萨诸塞州2 0 1 02 0 6 0年4种生态系统服务开展相关关系的分析,表明人为活动与供给服务存在负向的相关关系。林媚珍等1 4利用情景模拟法探讨了粤港澳大湾区2 0 0 0
22、2 0 5 0年产水、固碳、土壤保持和食物供给这4类生态系统服务的权衡协同关系。综述发现,随着人类活动的加剧,同一区域内的协同关系有向权衡关系转变的趋势,且各项服务间的权衡与协同关系均具有空间异质性特征,体现出对区域的明显依赖性。具体而言,在流域和国家公园等生态脆弱区内的生态系统服务间多以协同关系为主,而城市和经济区等地则权衡关系较为突出。现有关于生态系统服务权衡与协同的研究,其研究对象主要集中在城市和流域等区域,对自然保护区生态系统服务及权衡与协同关系研究则较为少见;且主要采用的方法为空间制图法或统计分析法,单一方法的运用存在一定的局限性,多种方法的融合是需要探索的方向。与此同时,部分学者已
23、着手开展祁连山生态系统服务的研究工作,但研究的侧重点主要是对生态系统服务进行简单的价值评估,以此来为祁连山生态系统保护提供理论基础。例如,钱大文等1 5对祁连山南坡的研究,焦亮和赵成章1 6对祁连山丹马场的研究。近年,随着I n V E S T模型发展,利用I n V E S T模型对祁连山生态系统服务进行定量评估的研究逐渐增多,但其研究对象主要针对流域1 7-1 8、山区等1 9-2 0祁连山局部区域某种生态系统服务。总体看来,关于祁连山国家级自然保护区全境生态系统服务的研究,以及不同生态系统服务间的时空变化研究较为缺乏,同时鲜有研究探索祁连山国家级自然保护区生态系统服务之间的权衡与协同关系
24、。在此背景下,本文以祁连山国家级自然保护区为研究对象,以2 0 0 0年、2 0 2 0年及分情景模拟的2 0 5 0年为研究年,系统分析案例区碳储量、生境质量、产水量和土壤保持这4种生态系统服务的时空变化特征,并融合S p e a r m a n相关统计法和双变量空间自相关分析法,从时空上讨论4种生态系统服务的权衡与协同关系,为研究区内生态系统服务优化管理提供理论支持。953第5期 钟绍卓等:不同情景下祁连山国家级自然保护区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系1 研究方法与数据来源1.1 研究区概况祁连山国家级自然保护区(图1)成立于1 9 8 8年,地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇地带的祁
25、连山北麓,由黑河谷地、疏勒河南山、柴达木山等一系列山脉与宽谷盆地组成。全保护区范围为东经9 7 2 5 1 0 3 4 6,北纬3 6 4 3 3 9 3 6,总面积2 6 5.3万h m2,核心区面积8 0.2万h m2。该保护区属大陆性高寒半湿润山地气候,冬季干燥寒冷且时间长,夏季湿润清凉且时间短,全年降水量集中在59月的夏秋季。保护区由浅山地带向深山地带,气温递减,雨量递增,高山寒冷而阴湿,浅山地带热而干燥。全区主要以蓑羽鹤、青海云杉、祁连圆柏为主要的保护对象,保护区内物种十分丰富。但随着大规模的采矿行为以及一些工业设施的违法、违规建设,造成保护区内局部水土流失、植被破坏以及河道的水环境
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- 关 键 词:
- 不同 情景 祁连山 国家级 自然保护区 生态系统 服务 时空 变化 权衡 协同 关系
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