基于土地利用变化的金沙江流域生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子分析.pdf

摘要

摘要

近年来，全球气候变化及人类活动扩张已经对流域生态系统造成了严重威胁，

人与自然之间的矛盾日益突出，流域生态系统面临退化风险。金沙江作为长江的

上游，其生态系统服务对于整个长江流域的生态安全及社会经济可持续发展都具

有重要意义。本文基于金沙江流域2000—2020年土地利用/覆盖数据，分析了金

沙江流域土地利用/覆盖变化状况及转移特征。并采用InVEST模型、土壤流失方

程（RUSLE）和食物供给方程，选取2000、2005、2010、2015、2020五个时间节

点，对金沙江流域的产水量、碳储存、生境质量、土壤保持和食物供给生态系统

服务进行评估，分析其时空分异变化特征。运用斯皮尔曼（Spearman）系数研究

各生态系统服务之间的权衡协同关系，同时选取人口密度、坡度、降水、蒸散、

温度、土地利用/覆盖类型、土壤可蚀性、降雨侵蚀、净初级生产力（NPP）、归

一化植被指数（NDVI）共十个影响因子构建贝叶斯网络（BBNs），将研究时期内

存在稳定权衡协同关系的生态系统服务组代入贝叶斯网络，分析各组权衡协同关

系的关键驱动因素，揭示其驱动机制。本文主要研究结论如下：

（1）金沙江流域土地利用/覆盖时空变化：从时间上看，耕地变化幅度最小，

2

2000—2020年累计减少了400.18km；未利用地的变化幅度最大，2000—2020

2

年累计减少了10376.98km。从空间上看，金沙江流域的土地利用/覆盖类型存在

渐进性变化，自流域西北部向东南部，草地和未利用地的面积逐渐减少，而林地、

耕地和建设用地的面积逐渐增多。

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（2）2000—2020年研究区产水总量分别为736.9亿m、641.0亿m、549.8

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亿m、489.8亿m、645.2亿m，随时间波动较明显。空间分布上，呈现出东南

高西北低的特点，高值区主要分布在四川南部及云南东北部。研究区碳储存总量

分别为119.3亿t、119.4亿t、122.1亿t、122.0亿t、121.7亿t，波动幅度

不大，高值区集中分布在流域中部及南部植被茂密的区域。研究区生境质量均值

分别为0.67，0.68，0.69，0.69，0.68，波动幅度不大，在空间分布上呈现出

自西北向东南逐渐递增的特点，高值区主要分布在流域的东南部（四川南部和云

南北部）。研究区土壤保持总量分别为59.0亿t、45.4亿t、60.4亿t、168.2

I

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亿t、78.9亿t，波动幅度较大，高值区分布于流域东南部区域，低值区分布于

流域西北部。研究区食物供给总量分别为807.77万t、854.28万t、944.93万

t、1032.73万t、985.74万t，随时间呈现出缓慢上涨的趋势，空间分布具有上

东南高西北低的特点。

（3）Spearman相关性分析发现，研究区内存在显著权衡或协同关系（p＜

0.01）的生态系统服务在2000年为9对；在2005年为8对；在2010年为9对；

在2015年为9对；在2020年为10对。无显著权衡或协同关系的生态系统服务

在2000年为1对；在2005年2对；在2010年1对；在2015年1对；在2020

年0对。其中在研究期内存在稳定协同关系的生态系统服务有两组，分别为碳储

存—土壤保持—生境质量和产水量—土壤保持—食物供给；存在稳定权衡关系的

生态系统服务有一组，为产水量—碳储存。

（4）贝叶斯信念网络分析的结果显示，三组生态系统服务权衡协同关系的

驱动因素有所不同。碳储存—土壤保持—生境质量的主要驱动因素为净初级生产

力和土地利用/覆盖类型；产水量—土壤保持—食物供给的主要驱动因素为降水、

土地利用/覆盖类型和降雨侵蚀；产水量—碳储存的主要驱动因素在不同年份存

在较大差异。

关键词：生态系统服务；土地利用变化；权衡协同关系；金沙江流域