淮河流域生态系统服务能力时空变化及对人为干扰的响应.pdf

摘要

生态系统服务是连接人类福祉与自然生态系统的重要桥梁，其可持续供给是维持区

域及全球可持续发展与生态安全的重要保障。流域是以河流系统为纽带，连结不同地理

要素而形成的一个较为完整独立的复合生态系统，其内部景观类型丰富，不同景观之间

联系紧密，物质交换和能量流动频繁，拥有极为重要的生态系统服务功能。随着人口数

量不断增长，城市化进程加快，以及资源的过度利用，流域内人地关系愈发紧张，对流

域生态系统功能的发挥造成严重影响。研究流域内生态系统服务能力时空变化及其对人

为干扰的响应关系，对于生态系统保护与恢复、制订科学合理的优化调控策略具有重要

意义。

淮河流域地处南北气候交界带，是中国重要的粮食和矿产资源基地。本文基于景观

生态学相关理论和方法，利用InVEST模型评估淮河流域的产水服务、固碳服务、土壤

保持服务、生物多样性保护等四种生态系统服务功能及权衡/协同关系；在GIS、RS、

Matlab相关技术支持下，建立全新的人类干扰模型HDI，研究淮河流域人为干扰的时空

动态变化特征；采用多种时空统计分析方法，探究淮河流域生态系统服务对人为干扰的

响应，以期为保护淮河流域生态系统健康、维持区域可持续发展提供科学依据。研究得

到的主要结论如下：

（1）1990-2018年间，耕地为淮河流域最主要的土地利用类型，面积占比达66%以

上；土地利用变化以耕地、草地面积占比减少和城乡居民点、人工水体面积增加为主。

时间尺度上，产水能力呈增加趋势，固碳服务、土壤保持服务、生物多样性保护三种生

态系统服务能力呈降低趋势，且三种生态系统服务之间存在较强的协同关系。空间尺度

上，四种生态系统服务均在林地、草地等自然土地利用类型上表现出较高的服务能力，

因而四种生态系统服务能力两两之间在空间上均表现出一定的协同关系。

（2）由于城市化建设的推进和相关政策的影响，淮河流域的人类干扰强度分别在

1990-2005年和2005-2018年间呈现出增加和减少趋势。1990-2005年，土地利用自然度、

资源消耗和污染排放等方面的干扰强度均出现了增强趋势，且主要出现在耕地和工业用

地，表明农业和工业活动是这一时期的人为干扰强度增长的主要原因。2005-2018年，

I

在退耕还林和节能减排等生态保护政策的实施下，除土地利用自然度仍在进一步下降外，

资源消耗量和污染排放量均出现了明显的降低，淮河流域整体的人为干扰强度有所下降，

但由于城镇用地的持续扩张和人口高度集中，城镇地区的人为干扰最强，并不断向四周

扩张。

（3）研究期内，生态系统服务功能对人为干扰的响应关系出现了明显的时空差异。

时间上，固碳服务、土壤保持服务、生物多样性保护三种生态系统服务能力与人为干扰

均呈先增加后减少的趋势，因而在时间上表现出了一定的正相关关系；人为干扰的增强

会导致固碳服务与土壤保持服务、生物多样性保护之间的协同性降低；产水服务受人为

干扰影响较少。空间上，人为干扰会明显限制四种生态系统服务能力，并在空间上呈现

出明显的聚集效应。随人为干扰的增强，产水服务与土壤保持服务、固碳服务之间的协

同性降低，固碳服务、土壤保持服务分别与生物多样性保护的协同性均呈现先增强后减

弱的趋势，而产水服务与生物多样性保护、土壤保持服务与固碳服务之间的协同性对人

为干扰变化不敏感。

关键词：生态系统服务能力，权衡关系，人为干扰，淮河流域，时空响应

II

目录

摘要I

ABSTRACTIII

目录VII

1绪论1

1.1研究背景1

1.2研究意义2

1.3国内外研究进展3

1.3.1生态系统服务3

1.3.2人为干扰量化评估4

1.3.3生态系统服务对人为干扰响应研究6

1.4研究目标与研究内容7

1.4.1研究目标7

1.4.2研究内容7

1.5拟解决的科学