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“土地科学面面观”专栏 | MDPI Water:三江源区生态系统服务如何变化以及它们之间有哪些相互作用

已有 780 次阅读 2023-7-5 11:19 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

原文出自 Water 期刊:

Han, Z.; Song, W.; Deng, X.; Xu, X. Trade-Offs and Synergies in Ecosystem Service within the Three-Rivers Headwater Region, China. Water 2017, 9, 588.


引言


19 世纪以来,经济社会快速发展,驱使着全球生态系统从自然向人工生态系统 (即农田和城市生态系统) 转变。至今人类活动对环境的破坏已颇为严重,为满足对食物和燃料的需求,未来不可避免地要侵占更多土地,人类对生态系统服务造成的破坏很可能反噬人类自身。因此,保护重点生态区域以确保其服务功能至关重要。

三江源区位于中国青藏高原东北部,为长江、黄河、澜沧江三条大河的发源地,素有“中华水塔”之称。该地区拥有全球面积最大、海拔最高和生物多样性最集中的湿地,所提供的供水和水土保持等生态系统服务,对周边地区乃至整个中国都产生重大影响。因此,三江源区是保护国家环境条件和区域可持续发展的生态屏障。自2000年以来,三江源区内启动了许多生态保护修复项目,包括创建自然保护区。我们试图保护和恢复三江源退化的生态系统,这不仅要关注静态的生态系统服务,还需要揭示各自的时空流动特征。分析生态系统服务的驱动因素和相互作用是不可或缺的。但目前,用于评估生态系统内权衡和协同关系的现有研究方法以量化为主,包括使用空间分布、情景分析和模型模拟,而缺少可以确定生态系统服务权衡时空关系的研究。


研究内容和总结


本文发表在Water 期刊上,探讨了在气候变化、人类活动和经济政策干扰的背景下,各种生态系统服务功能如何变化以及服务之间相互作用的机制。研究创新点在于,在结合InVEST模型的基础上,改进了一种双累计曲线 (DMC) 方法,以分析不同生态系统服务之间的时空动态关系。该模型基于区域气候和土地利用数据集,对三江源区内NPP、水产量、土壤保持和水质净化的变化趋势进行了分析,揭示了生态系统服务之间权衡与协同特点。本研究为深入探究不同生态系统服务之间的时空动态关系提供了方法指导和参考价值。

研究揭示了生态系统服务之间的一系列相互关系,得出四个主要结论。首先,在2000年和2012年之间,三江源区内每种土地利用类型的变化量很小。其次,从2000年到2012年,NPP、产水量、土壤保持量和磷输出量沿着东西方向梯度下降,分别为64.44%、38.81%、7.37%和49.98%。黄河流域以东的生态系统服务功能在研究期间总体上有所改善,而长江和澜沧江流域的生态系统服务功能改善程度较低,甚至局部地区出现了明显的退化。第三,林地提供的生态系统服务最高,其次是草地和耕地。第四,在三江源区中观察到NPP、产水量和土壤保持量之间的协同关系,表明增加NPP同时增加这些相关因子的值。产水量和磷输出量之间也存在协同关系,表明产水量的增加会导致水质净化的降低。

表1. 三江源区各种生态系统服务之间的相关性矩阵

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本研究采用InVEST模型的产水量、沉积物输送比和水质净化模块。然而,由于数据缺乏,使得模型参数具有一定的不确定性,并导致结果不易根据测量数据进行调整。因此,仅能通过与其他数据集进行比较来间接验证结果,这可能导致量化的生态系统服务功能与真实值存在系统误差,这是本研究的一个局限性。分析结果表明,三江源区内的生态系统服务的协同作用水平因土地利用类型和自然条件而异。尽管气候变化是驱动植物生长变化的关键因素,但土地利用变化和水土相互作用也改变了不同土地利用类型的生态系统服务贡献。因此,有必要对三江源区的生态功能进行细分,以创建支持保护行动的机制。目前,三江源区的生态管理由政府控制和实施。然而,在未来,为这个独特的生态系统设计和建立一个由利益相关者推动的协同保护战略将是至关重要的。


撰稿人:宋伟


专栏简介


“土地科学面面观”专栏由MDPI编委宋伟副研究员 (中国科学院地理科学与资源研究所) 主持,专注于土地利用变化科学领域的前沿进展。


专栏编辑



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宋伟 副研究员

中国科学院地理科学与资源研究所


长期从事土地利用变化科学的相关研究工作,具体研究方向包括土地利用变化检测、土地利用变化建模与模拟、土地利用政策、土地利用变化的生态效应以及土地整治、土地利用规划等。截至2022年9月,已在国内外学术期刊发表论文110余篇,其中第一/通讯作者SCI/SSCI收录论文80余篇,在Web of Science核心集中被引近2400次,单篇最高被引305次。第一/通讯作者论文中有3篇入选ESI高被引论文,1篇入选Ecological Modelling 的2014至2018年Most Cited论文。

获省部级奖励6次 (其中第一完成人二等奖1次)、获第十四届全国青年地理科技奖。参与了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划 (2021~2035年)》、《大运河生态环境保护修复专项规划》等规划的编制工作,参与撰写的3份咨询报告得到中办采用。


Water 期刊介绍


主编:Jean-Luc PROBST, University of Toulouse, France

期刊涵盖所有水资源领域相关的科学技术,主要包括全球和区域水循环的可持续管理,水资源及其与粮食、能源、生物多样性、生态系统功能和人类健康的互联。期刊鼓励领域内研究人员发表实验、理论、建模和大数据等相关研究成果。

2022 Impact Factor:3.4

2022 CiteScore:5.5

Time to First Decision:17.8 Days

Time to Publication:42 Days




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