基于生态系统服务的山西黄河流域保护优先区识别

山西黄河流域当前面临生态环境快速退化问题,从生态系统服务视角进行保护优先区识别是自然保护和可持续发展的关键步骤。为给研究区生态平衡的维护及生态保护规划和决策提供信息来源和理论依据,基于2010-2020年多源数据,通过GIS空间分析和InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade offs）模型等方法模拟主要生态系统服务（生境质量、土壤保持、防风固沙、产水、碳固定、粮食供给）时空格局并采用热点分析和OWA （Ordered Weighted Averaged）多属性决策方法构建保护情景,评估保护效率筛选出最佳保护优先区。结果表明：（1）2010-2020年,土壤保持、防风固沙、产水、碳固定和粮食供给服务整体呈现出上升趋势,仅生境质量小幅度下降。空间上,研究区西部和东南部生境质量、土壤保持、产水和碳固定服务突出,防风固沙服务分布较破碎,中部及西南部平原地区粮食供给服务显著。（2）保护情景中,单项生态系统服务保护优先区主要位于三川河流域、昕水河流域和沁河流域,由单一服务主导呈现空间异质性。综合生态系统服务构建了11种保护优先区情景,受生态系统服务耦合机制影响,整体呈现西北连片东南破碎的空间态势。（3）综合考虑风险、权衡及保护效率,情景8为最佳保护优先区,保护面积1.85万km²,能高效保护多项生态系统服务,对生境质量、土壤保持、防风固沙、产水、碳固定和粮食供给服务保护效率分别为1.45、1.38、1.04、1.31、1.16和0.98。本文研究结果可为山西黄河流域生态保护工作和可持续发展提供决策支持。     

山西煤田生态系统服务时空格局及驱动力

煤炭对人类经济社会的发展贡献巨大,其经济效益备受关注,然而煤田为人类提供的生态系统服务却往往易被忽视。本研究基于山西煤田1986、2000、2015年遥感数据、气象数据、土壤数据等,采用InVEST模型估算土壤保持量和产水量,CASA模型估算植被净初级生产力,RWEQ模型估算防风固沙,采用k-均值聚类分析和地理探测器模型模拟山西煤田生态系统服务的空间格局及影响机制。结果表明: 1986—2015年,研究区土壤保持服务、产水服务、植被生产服务和防风固沙服务呈持续增长态势。土壤保持服务高值区主要集中在河东煤田北部和沁水煤田东北部,低值区分布在大同煤田西南部边缘;产水服务高值区主要集中在沁水煤田东北部,低值区分布在西山煤田和沁水煤田西北部;植被生产服务高值区主要集中在沁水煤田东南部,低值区分布在大同煤田、宁武煤田、西山煤田和河东煤田北部;防风固沙服务低值区和高值区在研究区中的位置不固定。生态系统服务簇可分为4类,第一类属于土壤保持服务簇,主要分布在宁武煤田北部、河东煤田北部和沁水煤田北部;第二类属于产水服务簇,主要分布在霍西煤田和沁水煤田南部等地区;第三类属于植被生产服务簇,主要分布在沁水煤田局部;第四类属于防风固沙服务簇,主要分布在河东煤田南部和沁水煤田局部。土壤保持服务受气温、数字高程模型(DEM)、工业产值影响较大,q值分别为0.5、0.3、0.2;产水服务受降水、气温、DEM影响较大,q值分别为0.8、0.3、0.2;植被生产服务的工业产值、降水、气温q值分别为0.7、0.6、0.2;防风固沙服务的主要影响因素有降水、气温和DEM,q值分别为0.7、0.3、0.3。煤田生态系统服务的空间分布及多种生态系统服务之间的关系与自然和人为因素紧密相关,因此,保持自然和人为因子与生态服务之间良好的协调关系,有助于为煤田生态系统可持续发展、土地复垦与生态重建及管理政策的制定提供科学依据。