基于生态系统格局及生态系统服务功能变化的青海省生态重要性评估.pdf

第 卷 第 期 年 月资源环境与工程 .收稿日期:改回日期:责任编辑:于继红第一作者:邓得玲()女 助理工程师 环境工程专业 从事生态环境保护研究工作 :邓得玲杜敏洁童立珺.基于生态系统格局及生态系统服务功能变化的青海省生态重要性评估.资源环境与工程():.():.基于生态系统格局及生态系统服务功能变化的青海省生态重要性评估邓得玲 杜敏洁 童立珺(青海省生态环境规划和环保技术中心青海 西宁)摘 要:基于近 年青海省生态系统格局、生态系统服务功能(水源涵养、土壤保持、生物多样性维护)为评估指标 分析青海省全省和重点区域生态状况及其动态变化 综合评估青海省生态重要性 结果表明青海省以自然生态空间为主 农业空间和城镇空间面积较少 生态系统类型丰富 以草地、湿地、荒漠、灌丛生态系统为主 分布有高寒草甸、高寒沼泽、冰川、冻土等独特的高原生态系统 全省自然生态系统具有水源涵养、土壤保持、生物多样性维护等服务功能 动植物物种资源和淡水资源极为丰富 生态区位十分重要 生态系统服务功能重要性布局整体发生明显变化 服务功能重要区域面积增加 生态系统服务功能整体有所增强 表明全省生态重要性提高 此研究可为推进青海省生态环境保护、规划管理及维护区域生态安全格局提供参考关键词:生态格局 生态系统服务 生态重要性 青海省中图分类号:文献标识码:文章编号:():./.青海省地处“亚洲水塔”青藏高原东北部是国家重要的生态安全屏障区域在维护中国乃至亚洲生态平衡和生态安全中发挥着不可替代的作用 青海省独特的地理环境和气候特征孕育了世界上最大面积的高寒湿地、高寒草原、灌丛和森林等生态系统和高原独特的生物区系成为具有全球意义的生物多样性典型区、关键区 其生态环境的优劣及生态系统的稳定关系到中国的生态安全和国土安全 随着生态系统整体性理念发展不断完善许多研究通过评估生态系统服务重要性、识别生态环境敏感区优化布局城市生态空间确定生态保护与修复的关键区构建区域生态安全格局 在国家及区域尺度内评估生态系统功能及过程分析生物多样性与生态系统的协调关系注重生态保护与修复是生态安全重要性研究的重点 本文以生态系统格局、生态系统服务功能为评估指标分析近 年青海省全省和重点区域生态状况及其动态变化开展青海省生态重要性综合评估以为推进青海省生态环境保护、规划管理及维护区域生态安全格局提供参考 研究区概况青海省位于中国西部()总面积约.万 海拔范围为 平均海拔在 以上辖 个地级市、个自治州 青海省属大陆性高原气候寒冷干燥、昼夜温差大为其典型气候特征区域气候差异较大 年均降水量为 降水主要集中在 月份 年平均气温为 太阳辐射较强 青海省作为中国五大牧区之一草地生态系统面积约.万 占全省总面积的/以上(图)其中包括高寒草甸、高寒草原、温性草原等 个草地类型、个草地亚类、个草地组和 个草地型其草地类型占全国的 得益于其广阔的草地面积青海省是中国第一个草地生态畜牧业试验区青海省/以上面积为高原拥有全球高海拔地区图 青海省生态系统类型分布格局 独一无二的大面积高原沼泽湿地、湖泊湿地和河流湿地湿地资源居全国首位是全球影响力最大的生态调节区之一影响着中国乃至亚洲的生态安全 数据来源及研究方法.数据来源本文数据及来源主要包括:生态系统类型基于 卫星遥感影像采用人机交互解译的方法获取生态系统分布数据 水源涵养功能采用水量平衡方程计算其中各类型生态系统地表径流系数来自文献降水数据来自 产品蒸散发数据主要来自 全球蒸散发产品()土壤保持功能基于修正通用土壤流失方程计算其中土壤可蚀性因子由专门的研究成果结合土壤类型空间分布数据获得坡长、坡度因子由高程数据集计算得到高程数据集来源于国际科学数据平台植被覆盖度因子由植被覆盖度计算得到植被覆盖度数据来源于生态环境部卫星环境应用中心生产的植被覆盖度产品数据集(:/./)在生物多样性维护功能的计算中植被净初级生产力()来自 产品的 数据集(:/./).研究方法本文通过构建生态系统格局评价指标和生态系统服务评价指标体系基于 年全国生态状况变化遥感评估结合历年全国生态状况评估结果开展青海省生态重要性综合评估.生态系统格局通过构建青海省生态系统格局评价指标评估青海省生态系统格局变化情况 生态系统格局评价指标包括生态系统构成、生态系统类型变化率及不同生态系统类型动态转换 生态系统格局 项指标均为正向指标即某生态系统类型面积占比越大对应的生态系统构成指标越大某生态系统类型在研究期面积变化幅度越大对应的生态系统类型变化率指标越大不同生态系统类型间转换面积越大对应的不同生态系统类型动态转换指标越大()生态系统构成 其公式为:()式中:为第 类生态系统在第 年的面积比例为第 类生态系统在第 年的面积()为研究区域总面积()()生态系统类型变化率 其公式为:()式中:为研究时段内某一生态系统类型的变化率、分别为研究期初及研究期末某一类生态系统的面积()()不同生态系统类型动态转换 通过生态系统类型转移矩阵对不同生态系统类型间动态转换进行评第 期邓得玲等:基于生态系统格局及生态系统服务功能变化的青海省生态重要性评估估 生态系统类型转移矩阵是系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述 如表 所示为土地利用/覆盖中各种地类为相应年份下两种地类的转换面积 从转移矩阵中可以得出各土地利用类型对应的生态系统类型面积变化即 年间各地类 的面积变化()表 生态系统类型转移矩阵 总和减少量 总和增加量 借助生态系统类型转移矩阵可以全面具体地分析区域生态系统变化的结构特征与各类型变化的方向 转移矩阵不但可以反映研究期初、期末的生态系统类型结构而且还可以反映研究时段内各生态系统类型的转移变化情况便于了解研究期初各生态系统类型的流失去向以及研究期末各生态系统类型的来源与构成 在构建生态系统类型转移矩阵的基础上进一步计算生态系统类型转移比例通过该指标的计算可以得到从研究期初到期末每类生态系统之间相互转换的实际面积和每类生态系统变化占总变化的比例 其计算公式如下:()()式中:表示生态系统类型的面积()表示研究期初第 种生态系统类型转变为研究期末第 种生态系统类型的比例表示研究期末第 种生态系统类型中由研究期初的第 种生态系统类型转变而来的比例 表示研究期初的生态系统类型 表示研究期末的生态系统类型.生态系统服务根据青海省自然地理环境和社会经济发展情况建立生态系统服务评价指标体系 重点调查评估青海省水源涵养、土壤保持、生物多样性维护 项生态系统服务功能变化该服务功能包括水源涵养量、土壤保持量及生物多样性维护服务能力指数 项指标()水源涵养功能重要性评估 采用水量平衡方程计算水源涵养量 水源涵养是生态系统(如森林、草地生态系统等)通过其特有的结构与水相互作用对降水进行截留、渗透、蓄积并通过蒸散发实现对水流、水循环的调控 其主要表现在缓和地表径流、补充地下水、减缓河流流量的季节波动、滞洪补枯、保证水质等方面 水源涵养量计算公式如下:()()式中:为降水量()为地表径流量()/地表径流因子为蒸散发量()为第 类生态系统面积()为研究区第 类生态系统类型 为研究区生态系统类型数量()土壤保持功能重要性评估 采用修正通用水土流失方程()的水土保持服务模型开展评估土壤保持是生态系统通过其结构与过程减少由于降水所导致的土壤侵蚀作用是生态系统提供的重要调节服务之一 土壤保持功能主要与气候、土壤、地形和植被有关 以水土保持量即潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值作为生态系统水土保持功能的评估指标 其计算公式如下:()()式中:为潜在土壤侵蚀量为实际土壤侵蚀量为降水侵蚀力因子(/)为土壤可蚀性因子(/)为地形因子(为坡长因子 为坡度因子)为植被覆盖因子()生物多样性维护功能重要性评估 生物多样性涉及所有植物、动物、微生物生态系统及其形成的生态过程通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性 而生物多样性维护功能是指生态系统在维持基因、物种、生态系统多样性中发挥的作用是生态系统提供的最主要功能之一 结合净初级生产力()等遥感监测指标进行生物多样性维护功能重要性评估 生物多样性维护服务能力指数计算公式如下:()()资源环境与工程 年 式中:为多年植被净初级生产力平均值为多年平均降水量()为多年平均气温()为海拔因子 结果与分析.生态系统格局变化青海省生态系统格局以自然生态空间为主农业空间和城镇空间面积较少(图)由图 可知全省西部自然生态空间面积占比较高仅东部部分县(区)自然生态空间面积占比.的区域主要分布在青海湖东南部的达日、贵南、贵德、泽库、循化、化隆、尖扎、玉树、囊谦、民和、平安等县(市)生物多样性维护服务能力指数明显降低的区域主要分布在青海省东部甘德、河南、泽库、久治、大通、同仁、门源、湟源、互助、湟中等县(市)面积占比为.为保护高原地区独有的自然生态系统自 年起青海省建立了包括青海湖自然保护区在内的 个图 青海省生物多样性维护服务能力指数年际变化 自然保护区 其中国家级自然保护区有 个总面积达.万 占全国国家级自然保护区总面积的/以上 自然保护区的建立对于保护野生动植物发挥了重要作用 青海湖独有的极濒危物种普氏图 青海省生物多样性维护服务能力指数年变化趋势分布 第 期邓得玲等:基于生态系统格局及生态系统服务功能变化的青海省生态重要性评估原羚种群由 年的 只左右增加到 年的 只左右截至 年底青海湖裸鲤达到.万比 年增长约.倍 年青海省生物多样性维护服务能力指数总体呈现上升趋势增幅为.(图).的区域生物多样性维护服务能力指数提升.的区域无明显变化或轻微降低 年生物多样性维护服务能力指数呈现先降后升、总体持平的趋势(图).的区域生物多样性维护服务能力指数提升.的区域无明显变化或轻微降低.生态系统服务功能重要性评估 年以来青海省生态系统服务功能重要性布局整体发生明显变化服务功能重要区域面积增加生态系统服务功能整体有所增强 服务功能极重要和较重要区域面积比例增加了 其中极重要区域面积增幅较大增加了.中等重要区域面积增加了.而一般重要区域面积比例减少了/(图)在空间分布上西部及西北部一般重要区域面积减少明显(图)图 青海省生态系统服务功能重要性不同等级面积占比 图 青海省生态系统服务功能重要性空间分布 结论()青海省生态系统格局以自然生态空间为主农业空间和城镇空间面积较少()青海省生态系统类型丰富 全省自然生态系统类型以草地、湿地、荒漠、灌丛为主分布有高寒草甸、高寒沼泽、冰川、冻土等独特的高原生态系统()青海省独特的生态系统发挥着重要的服务功能 全省自然生态系统具有水源涵养、土壤保持、生物多样性维护等服务功能动植物物种资源和淡水资源极为丰富生态区位十分重要()青海省生态系统服务功能重要性布局整体发生明显变化服务功能重要区域面积增加生态系统服务功能整体有所增强表明全省生态重要性提高参考文献:.():.史娜娜韩煜王琦等.青海省保护地生态网络构建与优化.生态学杂志():.汤宛峰.深入贯彻习近平总书记“三个最大”重大要求 努力谱写美丽中国生态文明建设青海篇章.环境与可持续发展():.王浩马星杜勇.基于生态系统服务重要性和生态敏感性的广东省生态安全格局构建.生态学报():.方莹王静黄隆杨等.基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别:以烟台市为例.自然资源学报资源环境与工程 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