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太湖流域生态服务退化风险评估研究取得重要进展
【发布时间:2016-04-19 】 【 】【打印】【关闭

  生态服务是生态系统形成和所维持的人类赖以生存和发展的环境条件与效用,生态服务的丧失和退化将对人类福祉产生重要影响,直接威胁着区域乃至全球可持续发展与生态安全。太湖流域位于长三角的核心地带,是我国人口最稠密、经济最发达、土地集约化程度最高和土地利用变化最快速的区域,同时也是我国人地矛盾和环境与生态问题最为突出的区域之一。近30年太湖流域快速、大规模的城市化已对流域陆地生态系统产生强烈的扰动,进而影响生态系统及区域生态安全,集中体现在氮磷养分输出增加加剧湖泊富营养化、水量调节功能减弱加重洪涝灾害、碳收支过程与通量改变影响气候、耕地快速减少和质量下降威胁粮食安全等调节与供给服务变化。流域土地利用变化如何以及在多大程度上导致生态服务的退化,已成为流域土地优化利用与生态保护实践的紧迫需求和各界普遍关注的碳热点。

  基于国家自然科学基金重点项目“太湖流域土地利用变化对生态服务功能影响机理与评估”等项目支持,我所徐昔保副研究员等选取太湖流域陆域生态系统四种关键生态服务(水质调节、水量调节、固碳和粮食生产),基于PETAR评估框架,集成DNDC、SWAP、Biome-BGC和AEZ四个生态过程模型及GWML-CA 土地利用变化预测模型,建立太湖流域生态服务退化风险综合评估模型(图1);针对典型陆地生态系统类型,分别通过开展野外径流场实验、水质采样、涡度相关碳/水通量观测、农田控制实验等手段与方法获取连续的野外观测数据,在点位尺度上分别改进和校准DNDC、SWAP、Biome-BGC和AEZ模型;基于1985-2010年遥感影像的土地利用数据和2020年土地利用情景预测(图2),分别模拟与评估太湖流域1985-2010年和2010-2020年生态服务退化风险,识别出太湖流域生态服务退化的高风险区(图3)。研究表明太湖流域1985-2010年约三分之二面积的生态服务呈退化趋势,其中约10.7%面积面临严重退化趋势,集中分布在上海、苏州、无锡、江阴、张家港和昆山等快速城市化地区;2020年生态服务退化风险面积预计较2010年增加12%,同时除经济发达的大中城市外,一些小城市(如宜兴、桐乡、丹阳、金坛和常熟等)也将面临较大的生态服务退化风险。另外,通过分析两个时段生态服务退化空间格局及四种生态服务退化风险之间的空间依赖性,表明水量调节和固碳两种生态服务在空间上呈协同效应,而水质调节和粮食生产呈较显著的权衡关系。

  同时,本研究也指出后续需进一步加强城市生态系统和水域生态系统的生态服务退化风险评估、生态服务风险指标体系及权衡、土地利用多情景预测等方面研究,有助于为太湖流域土地利用与生态服务优化调控提供更加全面、综合的决策支持。该研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和所135领域前沿项目等支持,研究成果发表在环境科学类主流期刊Science of the Total Environment(IF = 4.099)。

  Xibao Xu*, Guishan Yang, Yan Tan, Qianlai Zhuang, Hengpeng Li, Rongrong Wan, Weizhong Su, Jian Zhang. Ecological Risk Assessment of Ecosystem Services in the Taihu Lake Basin of China from 1985 to 2020. Science of the Total Environment, 2016, 554-555:7-16.

  文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969716303308.

  图1 太湖流域生态服务退化风险综合评估模型框架

  图2 太湖流域1985-2020年土地利用变化

 图3 太湖流域1985-2020年生态服务退化风险

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