黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)格局與服務(wù)功能演變

田世民，梁 帥，趙高磊，賈 佳，周雄冬，常靜怡，江恩慧

（1.黃河水利科學(xué)研究院，河南鄭州 450003； 2.河南省黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450003； 3.河南省黃河水生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450003；4.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084）

生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體，其分布格局和服務(wù)功能變化能反映生態(tài)環(huán)境的整體變化情況，當(dāng)前研究多從這兩個(gè)方面對(duì)全球或區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)估。 2001 年聯(lián)合國(guó)啟動(dòng)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估（Millennium Ecosystem Assessment，MA）國(guó)際合作項(xiàng)目，得到世界各國(guó)的廣泛響應(yīng)［1］。 隨后歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼發(fā)布了各國(guó)（州）生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告［2］。 2012 年，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，環(huán)境保護(hù)部和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合開(kāi)展了“全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化（2000—2010 年）遙感調(diào)查與評(píng)估”項(xiàng)目，并于2016 年發(fā)布了《全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化（2000—2010 年）遙感調(diào)查與評(píng)估報(bào)告》，調(diào)查結(jié)果表明全國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱，生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和服務(wù)功能低［3］。 此后，諸多研究者對(duì)不同區(qū)域和不同生態(tài)系統(tǒng)類型的分布格局和服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估，如有研究者對(duì)黃河源區(qū)、黃土高原和河口濕地等不同區(qū)域開(kāi)展了相關(guān)研究［4-5］，也有學(xué)者對(duì)高原［6］、草地［7］、農(nóng)田［8］、河流［9］、湖泊［10］等單一生態(tài)系統(tǒng)的格局分布和服務(wù)功能演變情況進(jìn)行了研究與評(píng)估，均旨在掌握生態(tài)環(huán)境狀況及其變化趨勢(shì)、變化的時(shí)空分布特征和存在的主要問(wèn)題，找出生態(tài)環(huán)境變化及問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因，提出新時(shí)期我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)策與建議。

黃河源區(qū)是黃河流域重要的產(chǎn)水區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)。 20 世紀(jì)八九十年代，全球氣候變暖與人類活動(dòng)區(qū)域日益擴(kuò)大，導(dǎo)致黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，土地利用類型發(fā)生極端轉(zhuǎn)化，使得源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱［11］。 黃河流域是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜開(kāi)放巨系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部上中下游緊密聯(lián)系并存在互饋關(guān)系［12］。 黃河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)受損不僅會(huì)威脅源區(qū)人民的生產(chǎn)和生活安全，而且會(huì)對(duì)黃河流域水資源安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。 2011 年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》將三江源定位于重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成為其主體功能之一。 筆者及其團(tuán)隊(duì)自2006 年以來(lái)持續(xù)開(kāi)展黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境研究，對(duì)生態(tài)環(huán)境要素進(jìn)行了全方位分析，對(duì)重要因素進(jìn)行了持續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。 為了深入認(rèn)識(shí)黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境演變過(guò)程和現(xiàn)狀特征，結(jié)合前期研究，本文系統(tǒng)梳理了黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)格局和功能，并在此基礎(chǔ)上給出了提升黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及保障源區(qū)生態(tài)格局安全的對(duì)策與建議。

1 黃河源區(qū)生態(tài)格局變化情況

整體來(lái)看，1980—2020 年黃河源區(qū)綜合土地利用動(dòng)態(tài)變化幅度較小。 相較于1980 年，2020 年黃河源區(qū)草地、林地、湖泊、沼澤濕地、耕地和建設(shè)用地面積均呈增加趨勢(shì)，其中建設(shè)用地增加幅度最為顯著，增幅為226.8%，其次為耕地和沼澤濕地，增幅分別為30.0%和15.4%。 未利用地面積呈減少趨勢(shì)，減少面積為5 230 km2（減幅為29.82%）。 草地為黃河源區(qū)最主要的生態(tài)系統(tǒng)類型，從面積變化來(lái)看，源區(qū)草地面積增加最多，增加了4 353.9 km2（增加比例為3.57%），但增加的主要為低覆蓋草地面積，為5 770.2 km2（增加比例為4.73%），高、中覆蓋草地面積仍然呈減少趨勢(shì)，分別減少了663.1 km2（減少比例為0.54%）和753.2 km2（減少比例為0.62%）。 1980—2020 年黃河源區(qū)草地和未利用地之間的轉(zhuǎn)化最為劇烈，其次為水域和未利用地之間的轉(zhuǎn)化，凈轉(zhuǎn)化面積分別為5 063.9 km2和132.4 km2。 建設(shè)用地的增加主要是侵占了草地面積，兩者間的凈轉(zhuǎn)化面積為82.8 km2，占建設(shè)用地增加總面積的90.7%。

從時(shí)間尺度來(lái)看，黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境變化過(guò)程可分為3 個(gè)階段，分別為1980—1990 年、1991—2005 年和2006—2020 年，其生態(tài)環(huán)境狀況相應(yīng)地表現(xiàn)為良好—破壞—恢復(fù)。 2005—2010 年源區(qū)各類土地利用類型動(dòng)態(tài)變化幅度均較大，之后變化趨于平穩(wěn)，主要原因是2000 年后，國(guó)家實(shí)施了一系列重大生態(tài)保護(hù)措施，有效遏制了黃河源區(qū)生態(tài)退化的趨勢(shì)［13］。

從空間分布來(lái)看，1980—2020 年，除未利用土地外，源區(qū)各類土地利用類型在空間上的轉(zhuǎn)化并不明顯。黃河源區(qū)各時(shí)期土地利用類型的空間分布見(jiàn)圖1。

圖1 黃河源區(qū)各時(shí)期土地利用類型的空間分布

1980—2020 年，在扎陵湖、鄂陵湖以上的源頭區(qū)域，未利用土地的面積明顯增加，主要為沙化草地；黃河源區(qū)沙地面積呈減少趨勢(shì)，共減少了125.7 km2，但扎陵湖、鄂陵湖以上的源頭區(qū)域土壤沙化還在持續(xù)；黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況呈現(xiàn)出整體好轉(zhuǎn)和局部退化的狀態(tài)；黃河源區(qū)景觀生態(tài)格局總體表現(xiàn)為異質(zhì)性增強(qiáng)，破碎化程度提高，連通度下降，1990 年左右景觀生態(tài)格局破碎化加劇，2005 年后趨于平緩。

2 黃河源區(qū)水生態(tài)環(huán)境變化情況

2.1 水文過(guò)程變化

唐乃亥水文斷面為黃河源區(qū)的出口斷面，1956—2020 年唐乃亥站年均徑流量為203.36 億m3，年均徑流量極值比為3.09，極值差為221.1 億m3，變差系數(shù)CV為0.27，表明唐乃亥站徑流年際波動(dòng)較小［13］，65 a間源區(qū)徑流量呈現(xiàn)不顯著波動(dòng)增加趨勢(shì)［14］，遞增速率為0.84 億m3／10 a。 從年際變化來(lái)看，當(dāng)前研究普遍認(rèn)為黃河源區(qū)徑流突變年份為1990 年左右［15-16］，1990 年之前為徑流的上升階段、之后為下降階段［17］。黃河源區(qū)徑流存在7、12、28、45 a 不同時(shí)間尺度的“豐—枯”演變周期［18］，在整個(gè)65 a 的研究尺度上，徑流存在較大尺度的豐枯交替變化，即枯（1956—1965年）—長(zhǎng)豐（1966—1989 年）—長(zhǎng)枯（1990—2005年）—偏豐（2006—2020 年）。 從年內(nèi)變化來(lái)看，黃河源區(qū)徑流量年內(nèi)分布極不均勻，6—10 月的徑流量較大，7 月和9 月徑流量一般會(huì)出現(xiàn)峰值，分別占全年徑流量的17.25%和15.36%。 相較于1956—1989 年，1990—2020 年年內(nèi)徑流量在8、9、10 月下降明顯，分別下降了10.51%、26.36%、15.97%；9 月徑流量顯著下降導(dǎo)致源區(qū)年內(nèi)水文分布類型由“雙峰型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢畏逍汀薄?/p>

從空間變化來(lái)看，自鄂陵湖站至唐乃亥站，徑流量逐漸增加，其中區(qū)間水量增加較多的河段為吉邁—瑪曲河段，年均水量增加約103.31 億m3，約占源區(qū)年均總徑流量的50.80%。 吉邁—瑪曲河段有多條支流匯入，水量較大的有沙柯曲、白河和黑河3 條支流。 其上有久治、唐克和大水3 個(gè)水文站，其中久治站為沙柯曲入?yún)R黃河的把口站，多年平均徑流量為5.47 億m3，唐克站為白河入?yún)R黃河的把口站，多年平均徑流量為20.27億m3，大水站為黑河入?yún)R黃河的把口站，多年平均徑流量為10.36 億m3。 沙柯曲、白河和黑河3 條支流補(bǔ)充了吉邁—瑪曲區(qū)間1／3 以上的徑流量。 吉邁—瑪曲河段是黃河源區(qū)的主要產(chǎn)水區(qū)，也是需要重點(diǎn)關(guān)注的水源涵養(yǎng)區(qū)。

2.2 水環(huán)境變化

根據(jù)歷年《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》和《青海省生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》可知，自2008 年起，黃河源區(qū)干流河段的水質(zhì)整體趨勢(shì)向好。 2008 年和2009 年，黃河源區(qū)的水質(zhì)類別為Ⅲ類，2011 年后有好轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為Ⅱ類，黃河源區(qū)上游河源—瑪曲河段水質(zhì)2016 年后變?yōu)棰耦惒⒊掷m(xù)至2020 年，2021 和2022 年該河段水質(zhì)類別為Ⅱ類。 瑪曲—龍羊峽水庫(kù)河段水質(zhì)自2011 年轉(zhuǎn)為Ⅱ類以來(lái)一直持續(xù)至今。 黃河源區(qū)主要支流水質(zhì)均維持在Ⅱ類及以上。 2017 年以來(lái)，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)每年對(duì)黃河源區(qū)干支流水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)斷面分布見(jiàn)圖2，至2023 年已完成7 期水質(zhì)監(jiān)測(cè)。 監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要包括水溫（T）、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率（SPC）、總?cè)芙夤腆w（TDS）、酸堿度（pH）、氧化還原電位（ORP）、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）等。 監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2017 年以來(lái)黃河源區(qū)主要干支流水質(zhì)均維持在Ⅱ類及以上標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 黃河源區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布

2.3 水生態(tài)變化

2016—2023 年，對(duì)黃河主要干支流的大型無(wú)脊椎底棲動(dòng)物進(jìn)行了4 次監(jiān)測(cè)。 白河流域共監(jiān)測(cè)到3 門7 科73 屬底棲動(dòng)物，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)為0.61～2.01。 各斷面底棲動(dòng)物的豐度、密度、生物量和多樣性指數(shù)因棲息地環(huán)境不同而表現(xiàn)出較大差異，在所有底棲動(dòng)物樣本中，環(huán)節(jié)動(dòng)物數(shù)量占比最低，僅6.3%，節(jié)肢動(dòng)物數(shù)量占比為33.6%，軟體動(dòng)物數(shù)量占比最高，高達(dá)60.1%，在節(jié)肢動(dòng)物中水生昆蟲(chóng)數(shù)量占94.5%。 黃河二級(jí)支流蘭木措曲共監(jiān)測(cè)到25 科30 屬底棲動(dòng)物，生物密度為9～541 ind／m2，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)為0.70 ～2.21。 該河段的優(yōu)勢(shì)物種包括長(zhǎng)角泥甲科的Ordobrevia屬，占總個(gè)體數(shù)的24.15%，其次為鉤蝦科的Gammarus屬，占總體的23.93%，二者數(shù)量接近總個(gè)體數(shù)量的一半，第三優(yōu)勢(shì)物種為搖蚊科的Polypedilum屬，占總個(gè)體數(shù)的16.64%。 2023 年6 月對(duì)黃河源區(qū)干流和6 條主要支流入?yún)R處的底棲動(dòng)物進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，共監(jiān)測(cè)到3 門12 科32 屬底棲動(dòng)物，其優(yōu)勢(shì)物種為鉤蝦科的Gammarus屬，占總個(gè)體數(shù)的24.49%，其次為搖蚊科的Georthocladius屬，占總個(gè)體數(shù)的12.04%。 通過(guò)計(jì)算可知，底棲動(dòng)物Hilsenhoff 生物指數(shù)為4.37 ～9.31，敏感類群評(píng)價(jià)指數(shù)（BMWP）為3.0 ～57.2，科級(jí)耐污指數(shù)（FBI）為1.77～6.75，大型無(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)（BIBIE）為0.13 ～1.71。 生物多樣性高低是一個(gè)地區(qū)生態(tài)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要量度。 黃河源區(qū)底棲動(dòng)物生物多樣性總體表現(xiàn)為α多樣性低、β多樣性高，即群落或生境內(nèi)部物種的多樣性較低，而從一個(gè)生境到另一個(gè)生境所發(fā)生的物種的多樣性變化速率和范圍較高。

3 黃河源區(qū)河流演變對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響

黃河源區(qū)干支流多為沖積性彎曲河流，天然狀態(tài)下河流在自然演變過(guò)程中發(fā)生裁彎，發(fā)育了大量的牛軛湖濕地。 牛軛湖是彎曲河流長(zhǎng)期演變過(guò)程的伴生產(chǎn)物，其既是過(guò)去古河道的遺跡，又是彎曲河流橫向遷移而形成河曲帶的地貌組成單元。 河流裁彎是牛軛湖形成的起點(diǎn)，河流裁彎后，牛軛湖的水流條件、泥沙供給和沉積作用發(fā)生了根本性變化。 牛軛湖作為一類獨(dú)特的濱河生物棲息地，在生物多樣性和景觀多樣性方面有著不可替代的作用［19］。 牛軛湖地處水陸過(guò)渡帶，蓄積了來(lái)自水陸兩相的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有較高的生物多樣性的底質(zhì)條件和較高的初級(jí)生產(chǎn)力［20］，某些物種更喜歡生活在牛軛湖中［21］。 牛軛湖在演變過(guò)程中，受河流間歇性淹沒(méi)的影響，洪水期與河流發(fā)生物質(zhì)與養(yǎng)分交換，同時(shí)湖內(nèi)不斷淤積，水體環(huán)境特征也發(fā)生變化［22］。此外，牛軛湖還通過(guò)影響周圍土壤水分來(lái)影響周邊的植被分布［23］，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)有著重要的影響［24］。

通常而言，地勢(shì)低洼平坦、有利于泥沙淤積的河段極易發(fā)生河道改道，形成新河槽［25］。 黃河源區(qū)瑪曲至唐乃亥河段的若爾蓋濕地是一片寬闊的沼澤濕地，極易因沖淤變化而導(dǎo)致河形改變。 本研究選擇黑河和白河來(lái)探究源區(qū)河流演變對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響。 黑河和白河河床類型兼有砂質(zhì)河床和卵石河床。 通過(guò)聚類分析可知，黃河源區(qū)底棲動(dòng)物棲息地類型可分為4 類，分別為砂質(zhì)河床棲息地（SA）、卵石河床棲息地（CB）、挺水植物或沉水植物占優(yōu)的低生物量牛軛湖棲息地（OⅠ，代表牛軛湖發(fā)育前期）和沉水植物占優(yōu)的高生物量牛軛湖棲息地（OⅡ，代表牛軛湖發(fā)育后期），各類棲息地群落特征見(jiàn)圖3。 與棲息地環(huán)境特征相對(duì)應(yīng)，SA 棲息地中底棲動(dòng)物的豐度、密度、生物量和多樣性指數(shù)非常低。 CB 和OⅠ兩類棲息地的底棲動(dòng)物豐度、密度、水生昆蟲(chóng)密度相近，OⅠ牛軛湖Shannon-Wiener指數(shù)稍低于CB 的，但底棲動(dòng)物生物量則是CB 的近2倍。 CB 棲息地為流水型，優(yōu)勢(shì)物種為EPT 物種（蜉蝣目、襀翅目和毛翅目生物）及喜流水的雙翅目等；靜水型的OⅠ牛軛湖棲息地底質(zhì)中值粒徑相對(duì)較小，優(yōu)勢(shì)物種為喜靜水的搖蚊科生物。 OⅡ牛軛湖棲息地底棲動(dòng)物的豐度、密度、生物量和Shannon-Wiener 指數(shù)均顯著高于其他類型棲息地，龍虱科、劃蝽科的水生昆蟲(chóng)及小型螺類、貝類占有極端優(yōu)勢(shì)。

圖3 黃河源區(qū)底棲動(dòng)物各類棲息地群落特征

OⅡ棲息地底棲動(dòng)物群落在垂直空間上并不是均質(zhì)的，具有非常強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性。 一般地，在植被占優(yōu)勢(shì)的牛軛湖中，植被附著類生物構(gòu)成物種豐度主體，而底棲類生物則構(gòu)成密度和生物量的主體，但在本次研究中情況卻有所不同：在OⅡ牛軛湖中，水體層的底棲動(dòng)物無(wú)論是在豐度、密度還是生物量上都高于底泥層的底棲動(dòng)物。 此外，其群落構(gòu)成也截然不同：水體層的高植被、富氧環(huán)境中大量分布有蘿卜螺屬、扁蜷螺屬等攀緣生物和龍虱科、劃蝽科等潛水生物，而在底泥層的低氧環(huán)境中搖蚊屬和葉甲幼蟲(chóng)等蔓生生物和穴居生物則占優(yōu)勢(shì)。 總的來(lái)說(shuō)，牛軛湖作為一類獨(dú)特的棲息地，提高了黃河源區(qū)棲息地多樣性，對(duì)黃河源區(qū)生物多樣性有著重要的生態(tài)意義。

在氣候變化和人類活動(dòng)干擾下，黃河源區(qū)面臨著濕地萎縮等生態(tài)退化的狀況。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在近30 a 間，白河流域所在的若爾蓋濕地中的沼澤型濕地?fù)p失面積比例高達(dá)88%。 濕地萎縮會(huì)導(dǎo)致牛軛湖間歇性通水或長(zhǎng)期不通水，牛軛湖則會(huì)萎縮形成單獨(dú)的靜水生態(tài)系統(tǒng)直至完全消失。 但臨近河道的地表徑流和地下水補(bǔ)給，使得牛軛湖濕地的損失相對(duì)較慢，受原始河道的尺寸和現(xiàn)有人為政策干預(yù)的影響，牛軛湖能夠維持上百年甚至上千年的時(shí)間才消失。 在自然條件下，一方面黃河源區(qū)彎曲河流裁彎不斷形成新的牛軛湖，另一方面牛軛湖發(fā)育、演變并最終消失，黃河源區(qū)河流生態(tài)系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間尺度維持著動(dòng)態(tài)平衡。

4 黃河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

4.1 水源涵養(yǎng)

水源涵養(yǎng)是指生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)降水的截留、吸收和貯存，改變流域產(chǎn)流特征、水文循環(huán)路徑和水分存儲(chǔ)形式，調(diào)節(jié)流域地表水、土壤水和地下水之間存儲(chǔ)和交換關(guān)系，從而既能保障和維持流域生態(tài)系統(tǒng)健康，又能最大限度為流域外提供生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的功能［12，26］。水源涵養(yǎng)是黃河源區(qū)最重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之一。 基于黃河源區(qū)1970—2020 年系列水文氣象數(shù)據(jù)，采用SWAT 模型從時(shí)間尺度、空間尺度和生態(tài)系統(tǒng)尺度對(duì)黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)變化情況進(jìn)行分析。 結(jié)果表明：在時(shí)間尺度上，黃河源區(qū)1970—2020 年水源涵養(yǎng)量為27.92～244.83 mm，增長(zhǎng)率為13.36 mm／10 a。 水源涵養(yǎng)量與降水量、蒸散發(fā)量和地表徑流量正相關(guān)，受降水量影響最大。 在空間尺度上，黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)受降雨影響，年內(nèi)分布不均，空間分布南部多于西部，若爾蓋濕地是黃河源區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)。 在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，不同生態(tài)系統(tǒng)類型水源涵養(yǎng)的貢獻(xiàn)度有差異，濕地（15. 26%） ＞林地（15. 04%） ＞高覆蓋度草地（14.56%）＞中覆蓋度草地（13.11%）＞裸地（12.81%）＞低覆蓋度草地（12.53%）＞人造地表（9.07%）＞耕地（7.08%） ＞水體（0.54%），其中草地總貢獻(xiàn)率為40.20%。 保護(hù)草地、林地和濕地生態(tài)系統(tǒng)是維持黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力的重要措施。

4.2 碳儲(chǔ)量

碳儲(chǔ)量是指生態(tài)系統(tǒng)中碳素的存留量，與生態(tài)系統(tǒng)中生物的現(xiàn)存量關(guān)系密切。 碳儲(chǔ)量作為衡量生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力規(guī)模和數(shù)量的重要指標(biāo)，是全球氣候變化研究的核心內(nèi)容之一，準(zhǔn)確估算陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量對(duì)研究氣候變化具有重要意義［27］。 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，1980—2020 年黃河源區(qū)碳儲(chǔ)量為15.60×105～16.22×105t，增長(zhǎng)率為0.16×105t／10 a。 黃河源區(qū)分布有大面積高寒草甸，其碳儲(chǔ)量最高，占源區(qū)總碳儲(chǔ)量的91.3%，其次為林地（6.6%）和未利用地（2.1%）。 在所有碳儲(chǔ)量類型中，土壤碳儲(chǔ)量占比最高，其次分別為地下碳儲(chǔ)量、凋落物碳儲(chǔ)量和地上碳儲(chǔ)量。 碳儲(chǔ)量空間分布與源區(qū)草地空間分布具有一致性。

4.3 生境質(zhì)量

生境質(zhì)量反映了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可提供給系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)植物生存和延續(xù)所需的自然資源的質(zhì)量，生境質(zhì)量指數(shù)是衡量生態(tài)環(huán)境水平的重要指標(biāo)［28-29］。 利用InVEST模型計(jì)算黃河源區(qū)1980—2020 年8 期生境質(zhì)量，結(jié)果表明黃河源區(qū)平均生境質(zhì)量指數(shù)為0.725 ～0.761。 整體來(lái)看，黃河源區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)的變化幅度較小，生境質(zhì)量水平較高。 從空間尺度來(lái)看，1980—2020 年生境質(zhì)量總體空間格局較穩(wěn)定。 黃河源區(qū)大范圍地區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)為高（0.8～1.0）與較高等級(jí)（0.6～0.8），低等級(jí)（0～0.2）主要分布在源區(qū)西部與北部地區(qū)，呈現(xiàn)零星分布，其中阿尼瑪卿山北側(cè)分布面積較廣。 1980—2015 年，黃河源區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的特征，2020 年有大幅度上升，尤其是吉邁水文站以上的西部地區(qū)，說(shuō)明1980—2022 年黃河源區(qū)生境質(zhì)量呈向好的趨勢(shì)。

4.4 洪水調(diào)蓄

湖泊和濕地等是抵御河流水系洪水災(zāi)害的天然屏障，而水庫(kù)則是現(xiàn)代防洪工程體系的重要組成部分，二者在減少洪水災(zāi)害、保障區(qū)域防洪安全方面發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用［30］。 利用黃河源區(qū)1980—2020 年土地利用類型數(shù)據(jù)計(jì)算了源區(qū)洪水調(diào)蓄功能，結(jié)果表明黃河源區(qū)洪水調(diào)蓄量為60.88 億～77.27 億m3，增長(zhǎng)率為3.93 億m3／10 a。 時(shí)間尺度上源區(qū)洪水調(diào)蓄量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，其中2000 年調(diào)蓄量最小，2000 年之后黃河源區(qū)水電站（調(diào)蓄庫(kù)容8.4 億m3）的建成蓄水與沼澤濕地的恢復(fù)導(dǎo)致源區(qū)洪水調(diào)蓄能力大幅提高（13.20%）。 沼澤濕地對(duì)黃河源區(qū)洪水調(diào)蓄量的貢獻(xiàn)最大（72. 60%）， 其次為湖泊（15. 88%） 和水庫(kù)（11.52%）。 從空間分布來(lái)看，源區(qū)東南部若爾蓋濕地對(duì)洪水的調(diào)蓄作用最大，其次為瑪多縣以上的源頭區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)黃河源區(qū)的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)格局以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能演變特征等開(kāi)展了系統(tǒng)而全面的研究，主要得出以下結(jié)論：

1）1980—2020 年黃河源區(qū)綜合土地利用動(dòng)態(tài)變化幅度較小，草地、林地、湖泊、沼澤濕地、耕地和建設(shè)用地面積均呈增加趨勢(shì)，未利用地面積呈減少趨勢(shì)，草地和未利用地之間的轉(zhuǎn)化最為劇烈，黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況呈現(xiàn)整體好轉(zhuǎn)和局部退化的狀態(tài)，景觀生態(tài)格局總體表現(xiàn)為異質(zhì)性增強(qiáng)，破碎化程度提高，連通度下降。

2）黃河源區(qū)1956—2020 年唐乃亥站年均徑流量呈現(xiàn)不顯著波動(dòng)增加趨勢(shì)，遞增速率為0.84 億m3／10 a。從年際變化來(lái)看，源區(qū)徑流突變年份為1990 年左右，1990 年之前為徑流的上升階段，之后為下降階段，在徑流年內(nèi)變化上，9 月份其下降最為顯著；在整個(gè)65 a的研究尺度上，徑流存在較大尺度的豐枯交替變化，即枯（1956—1965 年）—長(zhǎng)豐（1966—1989 年）—長(zhǎng)枯（1990—2005 年）—偏豐（2006—2020 年）。

3）黃河源區(qū)水質(zhì)整體呈良好狀況，近10 a 水質(zhì)類別基本在Ⅱ類及以上；源區(qū)底棲動(dòng)物以節(jié)肢動(dòng)物為主，優(yōu)勢(shì)物種以敏感種鉤蝦科的Gammarus屬為主，多樣性總體表現(xiàn)為α多樣性低、β多樣性高的特征。

4）黃河源區(qū)河流演變豐富了底棲動(dòng)物棲息地類型，尤其發(fā)育后期的牛軛湖，大幅度提高了源區(qū)底棲動(dòng)物的豐度、密度和生物量。 黃河源區(qū)河流生態(tài)系統(tǒng)處于長(zhǎng)期變化的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

5）1980—2020 年黃河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能整體向好，其水源涵養(yǎng)功能、碳儲(chǔ)功能、生境質(zhì)量和洪水調(diào)蓄功能均在穩(wěn)步提升。

黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，20 世紀(jì)八九十年代，全球氣候變暖與人類活動(dòng)區(qū)域的日益擴(kuò)大導(dǎo)致了黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，土地利用類型極端轉(zhuǎn)化。在國(guó)家實(shí)施一系列重大生態(tài)保護(hù)措施后，黃河源區(qū)生態(tài)退化的趨勢(shì)得到有效遏制，源區(qū)生態(tài)狀況呈現(xiàn)穩(wěn)定向好趨勢(shì)。 氣候變化和人類活動(dòng)是影響黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的主要因素。 從本質(zhì)上來(lái)講，人類活動(dòng)影響只是改變了區(qū)域下墊面條件，而氣候條件變化不受人為干預(yù)，故氣候變化導(dǎo)致的冰川退化、凍土消融等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題將長(zhǎng)期存在。 目前只能通過(guò)調(diào)控人類活動(dòng)，如通過(guò)保護(hù)和修復(fù)措施來(lái)改善黃河源區(qū)下墊面條件，從而提升源區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。 針對(duì)黃河源區(qū)現(xiàn)狀問(wèn)題，提出以下建議與意見(jiàn)。

1）全面評(píng)估氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的定量影響。 目前來(lái)看，人類活動(dòng)影響黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境的趨勢(shì)向好，如何應(yīng)對(duì)氣候條件變化引起的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題應(yīng)是未來(lái)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。 因此，亟須開(kāi)展未來(lái)不同情景下黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境演變趨勢(shì)研究，構(gòu)建相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，評(píng)估未來(lái)黃河源區(qū)生態(tài)環(huán)境演變趨勢(shì)與演變特征，為提升源區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供理論支撐。

2）系統(tǒng)謀劃黃河源區(qū)重大生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)工程。根據(jù)黃河源區(qū)生態(tài)用地類型和保護(hù)目標(biāo)實(shí)際情況，以重要的生態(tài)功能區(qū)保障為重點(diǎn)，以增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為目標(biāo)，科學(xué)規(guī)范生態(tài)建設(shè)與生態(tài)恢復(fù)，統(tǒng)籌謀劃區(qū)域重大生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)工程，構(gòu)建科學(xué)合理的生態(tài)安全格局。

3）開(kāi)展黃河源區(qū)徑流變化中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)研究。 黃河源區(qū)是黃河流域重要的產(chǎn)水區(qū)。 源區(qū)徑流變化不僅影響黃河流域水資源安全，而且影響黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)、洪水調(diào)蓄等諸多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，從而影響黃河源區(qū)乃至整個(gè)流域的生態(tài)安全。 因此，需要開(kāi)展源區(qū)徑流變化預(yù)測(cè)研究，進(jìn)一步明確黃河源區(qū)徑流變化對(duì)黃河流域水資源和生態(tài)安全的影響。

4）提升黃河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。 黃河源區(qū)的功能定位是重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是源區(qū)主體功能之一。 因此，亟須通過(guò)工程和非工程措施提升源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，保障重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的主體功能穩(wěn)定，提升源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)。