定量评估土地利用变化对生态系统服务功能的影响是当前研究的热点和难点。构建海南岛东寨港湾区InVEST模型,分析1990—2018年4期湾区土地利用时空变化特征及对生态系统服务功能的影响差异。研究表明:①1990—2018年湾区土地利用发生较大变化,草地、耕地和林地面积分别减少17%、5%和9%;而建设用地和水域面积显著增加了179%和59%。 ②29年来产水服务功能增强,其中1990年、2000年、2010年、2018年产水总量分别为14.01×108、22.17×108、27.01×108、16.42×108 m3,空间呈北部增强,中部偏东地区减弱的格局差异;水质净化功能呈现总氮减弱总磷增强,总氮输出量分别为587.8、589.3、590.2、591.9 t,总磷输出量分别为51.78、51.54、50.32、50.04 t,空间呈北部明显衰减;生境质量功能总体衰减,北部明显衰减,西部及西北部略有衰减趋势。③北部和西部建设用地扩张和林地面积减少会增强产水功能,但削弱了水质净化和生境质量服务功能。应注意优化土地利用格局,控制北部沿海建设用地规模,注重林地保护,维持湾区陆地生态系统服务功能。
Abstract
Quantitative assessment of the impact of land use change on ecosystem services is currently a challenging and highly debated research topic. In this study, an InVEST model was developed to examine the spatial-temporal characteristics of land use change and its effects on ecosystem services in the Dongzhai Bay Area from 1990 to 2018. The findings revealed the following trends: 1) Significant changes occurred in land use within the bay area from 1990 to 2018. Specifically, the area occupied by grassland, cropland, and woodland decreased by 17%, 5%, and 9%, respectively, while construction land and water area increased by 179% and 59%, respectively. 2) Over the same period, the annual water service function exhibited enhancement, with total water yield of 14.01×108, 22.17×108, 27.01×108, and 16.42×108 m3 in 1990, 2000, 2010, and 2018 respectively. Moreover, the water yield service function showed an intensifying pattern in the north region but a weakening pattern in the east-central region. The water purification function demonstrated a decrease in total nitrogen levels and an increase in total phosphorus levels. Specifically, the total nitrogen output was 587.8, 589.3, 590.2, and 591.9 t, while the total phosphorus output was 51.78, 51.54, 50.32, and 50.04 t. A clear spatial attenuation of water purification function was observed in the north region. The overall habitat quality function experienced a decline, particularly in the north, with slight declines observed in the west and northwest. 3) The expansion of construction land and decrease of forest land in the north and west regions will enhance the water yield function, but weaken the water purification and habitat quality service function. To maintain the terrestrial ecosystem services in the bay area, attentions should be given to optimizing the land use pattern and controlling the expansion of construction land in the northern coastal areas, with a focus on forest protection.
关键词
东寨港湾区 /
生态系统服务功能 /
土地利用 /
InVEST模型 /
时空分布
Key words
Dongzhai Bay area /
ecosystem service functions /
land use /
InVEST model /
temporal and spatial distribution
{{custom_sec.title}}
{{custom_sec.title}}
{{custom_sec.content}}
参考文献
[1] 杨 洁, 谢保鹏, 张德罡. 基于InVEST模型的黄河流域产水量时空变化及其对降水和土地利用变化的响应[J]. 应用生态学报, 2020, 31(8): 2731-2739.
[2] 魏培洁,吴明辉,贾映兰,等.基于InVEST模型的疏勒河上游产水量时空变化特征分析[J].生态学报,2022,42(15):6418-6429.
[3] 吴 瑞, 刘桂环, 文一惠. 基于InVEST模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化[J]. 环境科学研究, 2017, 30(3): 406-414.
[4] 薛天寒, 张 祺, 郭子坚. 基于生态系统服务水平的临港区域土地利用演变研究[J]. raybet体育在线
院报, 2018, 35(11): 37-40, 45.
[5] 裴宏伟, 刘孟竹, 李雅丽, 等. 生态修复措施对干旱半干旱地区生态系统服务影响研究: 以河北坝上地区为例[J]. 水土保持研究, 2022, 29(2): 192-199, 205.
[6] 李 月, 耿华彩, 白晓永. 21世纪以来典型喀斯特流域生态系统服务功能对土地利用变化的响应[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2022, 41(5): 1051-1059.
[7] 高 帆,彭祚登,徐 鹏.1977—2018年贵州省森林生态系统服务功能评估[J]. 生态科学,2022,41(4):181-188.
[8] 吕乐婷, 任甜甜, 孙才志, 等. 1980—2016年三江源国家公园水源供给及水源涵养功能时空变化研究[J]. 生态学报, 2020, 40(3): 993-1003.
[9] 丁家宝, 张福平, 张 元, 等. 气候与土地利用变化背景下青海湖流域产水量时空变化[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2022, 58(1): 47-56.
[10] 王 雅, 蒙吉军. 黑河中游土地利用变化对生态系统服务的影响[J]. 干旱区研究, 2017, 34(1): 200-207.
[11] 赵亚茹, 周俊菊, 雷 莉, 等. 基于InVEST模型的石羊河上游产水量驱动因素识别[J]. 生态学杂志, 2019, 38(12): 3789-3799.
[12] 吴 哲, 陈 歆, 刘贝贝, 等. 基于InVEST模型的海南岛氮磷营养物负荷的风险评估[J]. 热带作物学报, 2013, 34(9): 1791-1797.
[13] 韩念龙, 张伟璇, 张亦清. 基于InVEST模型的海南岛产水量的时空变化研究[J]. 海南大学学报(自然科学版), 2021, 39(3): 280-287.
[14] 雷金睿, 陈毅青, 陈宗铸, 等. 基于InVEST模型的海南岛三大流域生境质量时空演变[J]. 应用生态学报, 2022, 33(9): 2511-2520.
[15] 马 桥, 刘 康, 高 艳, 等. 基于SolVES模型的西安浐灞国家湿地公园生态系统服务社会价值评估[J]. 湿地科学, 2018, 16(1): 51-58.
[16] MARTÍNEZ-LÓPEZ J, BAGSTAD K J, BALBI S, et al. Towards Globally Customizable Ecosystem Service Models[J]. Science of the Total Environment, 2019, 650: 2325-2336.
[17] TRISURAT Y, EAWPANICH P, KALLIOLA R. Integrating Land Use and Climate Change Scenarios and Models into Assessment of Forested Watershed Services in Southern Thailand[J]. Environmental Research, 2016, 147: 611-620.
[18] SALLUSTIO L, DE TONI A, STROLLO A, et al. Assessing Habitat Quality in Relation to the Spatial Distribution of Protected Areas in Italy[J]. Journal of Environmental Management, 2017, 201: 129-137.
[19] 张 建, 雷 刚, 漆良华. 南水北调中线水源区丹江口市域景观格局变化及氮磷净化能力[J]. 生态学报, 2021, 41(6): 2261-2271.
[20] 高庆彦, 潘玉君, 刘 化. 基于InVEST模型的大理州生境质量时空演化研究[J]. 生态与农村环境学报, 2021, 37(3): 402-408.
[21] SHARPS K, MASANTE D, THOMAS A, et al. Comparing Strengths and Weaknesses of Three Ecosystem Services Modelling Tools in a Diverse UK River Catchment[J]. Science of the Total Environment, 2017, 584/585: 118-130.
[22] 吴一帆, 张 璇, 李 冲, 等. 生态修复措施对流域生态系统服务功能的提升: 以潮河流域为例[J]. 生态学报, 2020, 40(15): 5168-5178.
[23] 王 超, 常 勇, 侯西勇, 等. 基于土地利用格局变化的胶东半岛生境质量时空演变特征研究[J]. 地球信息科学学报, 2021, 23(10): 1809-1822.
[24] 李 昂, 叶长青, 朱丽蓉, 等. 土地利用/覆被变化对产水服务功能的影响:以海南热带雨林国家公园为例[J]. 水利水电技术(中英文), 2022, 53(5): 36-45.
[25] 汪朝辉, 陈蓓青, 程学军, 等. 土地利用变化对长阳县非点源污染负荷的影响研究[J]. raybet体育在线
院报, 2010, 27(1): 17-21.
[26] 王晨茜, 张琼锐, 张若琪, 等. 广东省珠江流域景观格局对水质净化服务的影响[J]. 生态环境学报, 2022, 31(7): 1425-1433.
基金
海南省自然科学基金项目(ZDYF2022SHFZ060,421RC489);国家自然科学基金项目(52069006,51569009);海南省高等学校教育教学改革研究项目(Hnjg2022-22)
PDF(7908 KB)
