瑞麗江-大盈江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系研究

張銘丹, 李運(yùn)剛

(1.云南大學(xué) 國(guó)際河流與生態(tài)安全研究院, 昆明 650091; 2.云南大學(xué) 云南省國(guó)際河流與跨境生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 昆明 650504)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)泛指人類直接或間接地從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的惠益,它是人類賴以生存和發(fā)展的資源環(huán)境基礎(chǔ)[1-2]。聯(lián)合國(guó)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估項(xiàng)目將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4類[3]。不同類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接會(huì)相互影響,呈現(xiàn)出交織復(fù)雜的非線性關(guān)系,主要表現(xiàn)為此消彼長(zhǎng)的權(quán)衡關(guān)系和同增同減的協(xié)同關(guān)系[4]。深入認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相互關(guān)系對(duì)人類高效地開發(fā)利用自然資源以及區(qū)域全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)意義[5]。

近年來,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系逐漸成為研究熱點(diǎn),主要有以下特點(diǎn):研究尺度從城市尺度、流域及區(qū)域尺度擴(kuò)展到國(guó)家尺度;研究對(duì)象由兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)逐漸發(fā)展至對(duì)多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)整體間的權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系研究;研究方法則包括統(tǒng)計(jì)描述法、空間統(tǒng)計(jì)制圖法、模型模擬法和情景分析法等[6-8]。如于媛等[9]基于InVEST模型與權(quán)衡協(xié)同度模型,分析了哈長(zhǎng)城市群2000—2015年土壤保持、生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及產(chǎn)水量3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空分布及其權(quán)衡協(xié)同關(guān)系。王鵬濤等[6]對(duì)漢江上游流域2000—2013年的土壤保持服務(wù)、產(chǎn)水服務(wù)、植被碳固定服務(wù)進(jìn)行空間制圖,并基于逐像元偏相關(guān)的時(shí)空統(tǒng)計(jì)制圖方法,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系時(shí)空變化進(jìn)行定量分析。張靜靜等[10]借助CASA模型和InVEST模型評(píng)估伏牛山地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),運(yùn)用空間疊置方法從多個(gè)空間尺度探討服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同效應(yīng)。王曉萌等[11]基于InVEST模型計(jì)算1985—2015年河北省農(nóng)作物生產(chǎn)、碳儲(chǔ)量、生境質(zhì)量和土壤保持4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),并運(yùn)用相關(guān)分析法、權(quán)衡協(xié)同度模型及雙變量局部自相關(guān)方法識(shí)別不同尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局變化及權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系。由于區(qū)域之間的自然景觀差異和人類活動(dòng)差異,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同研究尺度、不同區(qū)域上的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系亦存在差異性[12]。

瑞麗江和大盈江(兩江流域)屬于伊洛瓦底江的重要支流。由于其特殊的地理位置和氣候條件,兩江流域亦是世界上生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一。在國(guó)家構(gòu)建對(duì)外開放新格局戰(zhàn)略中,兩江流域處于中緬經(jīng)濟(jì)走廊發(fā)展主軸上,具備承東啟西、南聯(lián)北接“一帶一路”的地緣稟賦。近年來該區(qū)成為水電能源建設(shè)、跨境交通運(yùn)輸體系(國(guó)際公路、鐵路、油氣管道)建設(shè)、生態(tài)屏障建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)。氣候變化和人類活動(dòng)會(huì)加劇生態(tài)環(huán)境壓力,協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)系受到重視。本研究將借助InVEST模型量化評(píng)估2000年、2010年、2020年水源供給、土壤保持和碳儲(chǔ)存3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),闡明土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空格局和演變特征,揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同的時(shí)空關(guān)系,為流域生態(tài)保護(hù)和治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

兩江流域位于云南省西部(25°51′—23°50′N,97°31′—98°52′E),流域北、西、南三面均與緬甸接壤,總流域面積約17 274 km2(圖1)。該區(qū)為橫斷山脈的南延部分,地勢(shì)西北高東南低。兩江流域地處南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),多年平均年降水量1 400～1 700 mm,年均氣溫18.4～20℃。以闊葉林為主的森林面積占流域總面積的70%以上,暖溫帶主要植被為常綠闊葉林,溫帶山地主要植被為灌木叢等。流域內(nèi)土壤類型則涵蓋了赤紅壤、紅壤、黃壤、黃棕壤等。流域內(nèi)河谷盆地面積占比17%,是傣、景頗、阿昌、德昂、傈僳5個(gè)世居少數(shù)民族聚居地。

注:基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)下載的審圖號(hào)GS(2019)1822號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作,底圖未做修改,下圖同。圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig. 1 Location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)2000年、2010年、2020年土地利用數(shù)據(jù)來源于GlobeLand30全球地理信息公共產(chǎn)品(http:∥www.globallandcover.com),空間分辨率為30 m。研究區(qū)及周邊13個(gè)氣象站1960—2020年的逐日降水量、平均溫度、平均相對(duì)濕度、地表2 m平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)等氣象數(shù)據(jù)來源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥data.cma.cn)。數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)來源于美國(guó)太空總署和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局測(cè)量的SRTM數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m(https:∥lpdaac.usgs.gov/)。土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)中國(guó)1∶100萬土壤數(shù)據(jù)集(http:∥www.tpdc.ac.cn/zh-hans/)。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法

(1) 水源供給服務(wù)。InVEST模型的水源供給(產(chǎn)水)模塊基于Budyko水熱耦合平衡假設(shè)[13-14],模型的計(jì)算原理見公式(1)—(4):

(1)

(2)

(3)

(4)

式中:Y(x)和P(x)分別為研究區(qū)每個(gè)柵格單元x的年產(chǎn)水量和年降水量;AET(x)和PET(x)為柵格單元x的年實(shí)際蒸散量和潛在蒸散量;AWC(x)為土壤有效含水量;ω(x)為自然氣候-土壤性質(zhì)的非物理參數(shù);Z為季節(jié)性因子,是與降雨季節(jié)分布有關(guān)的浮點(diǎn)型數(shù)據(jù),其值域?yàn)閇1,30];R(x)為Budyko干燥指數(shù),即潛在蒸散與降水量的比值;K(x)為柵格x的植被蒸散發(fā)系數(shù);ETo為年平均參考作物蒸散發(fā)量。其中,ETo使用Penman-Monteith公式計(jì)算,土壤根莖最大埋藏深度來源于土壤數(shù)據(jù)集;植物可利用含水量參考周文佐[15]提出的計(jì)算公式;植物蒸散系數(shù)參照聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織第56號(hào)文件[16]與InVEST模型用戶指南[17]賦值。

(2) 土壤保持服務(wù)。土壤保持(輸沙運(yùn)移)模塊是基于像元尺度的通用土壤流失方程(USLE)[18],以柵格為基礎(chǔ)單元估算土壤流失量,見公式(5)—(7):

SD=RKLS-ULSE

(5)

RKLS=R·K·LS

(6)

USLE=R·K·LS·C·P

(7)

式中:R為降水侵蝕性因子;K為土壤可侵蝕性因子;LS為坡度坡長(zhǎng)因子;C為植被覆蓋和作物管理因子;P為水土保持措施因子,C和P因子值域均為[1,30]。其中R因子參考章文波等[19]提出的公式計(jì)算;K因子采用Wischmeier等[20]提出的諾謨方程估算;C和P因子參考彭建等[21]的賦值。

(3) 碳儲(chǔ)存服務(wù)。碳儲(chǔ)量模塊根據(jù)土地利用分類情況,分別對(duì)不同地類地上碳庫、地下碳庫、土壤碳庫和死亡有機(jī)物碳庫的平均碳密度進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì),然后用各個(gè)地類的面積乘以其碳密度并求和獲得總碳儲(chǔ)量。其計(jì)算公式如下:

Ctotal=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

(8)

式中:Ctotal為流域總碳儲(chǔ)量;Cabove為地上部分碳儲(chǔ)量(土壤以上所有存活植物中的碳);Cbelow為地下部分碳儲(chǔ)量(存在于植物根系中的碳);Csoil為土壤碳儲(chǔ)量(分布于有機(jī)土壤和礦質(zhì)土壤中的有機(jī)碳);Cdead為死亡有機(jī)碳儲(chǔ)量(凋落物、倒下或站立的已死亡樹木中的碳),以上碳儲(chǔ)量單位均為t/hm2。本研究將總碳儲(chǔ)量分為兩部分來計(jì)算,土壤碳儲(chǔ)量部分參考Duan等[22]中所計(jì)算的云南省不同土壤類型在0—20 cm厚度的土壤有機(jī)碳密度數(shù)據(jù)計(jì)算,其余部分碳儲(chǔ)量參考解憲麗等[23-24]和李克讓等[25]研究中的碳密度數(shù)據(jù)。

1.3.2 空間疊置分析 空間疊置分析方法可識(shí)別服務(wù)權(quán)衡或協(xié)同的類型和區(qū)域,直觀地展示多種服務(wù)之間權(quán)衡或協(xié)同關(guān)系的空間分異特征。按照自然間斷點(diǎn)法將服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的值分類為低、中、高,編號(hào)依次為1,2,3;將3種服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化并分級(jí)后的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置,規(guī)則如下:

CODE=C×100+W×10+S

(9)

式中:C,W,S分別為碳儲(chǔ)存、水源供給和土壤保持服務(wù);CODE為三位數(shù)疊置代碼,值位于111,333。參考張靜靜等[10]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),研究將權(quán)衡劃分為強(qiáng)權(quán)衡和弱權(quán)衡,協(xié)同劃分為高協(xié)同和低協(xié)同。其中低協(xié)同關(guān)系(如111)表明幾種服務(wù)均處于較低水平,高協(xié)同為幾種服務(wù)均處于高值水平的良好狀態(tài)(如333),是生態(tài)調(diào)節(jié)和治理的理想狀況。而弱權(quán)衡與強(qiáng)權(quán)衡表明幾種服務(wù)間的高低水平有所差異,強(qiáng)權(quán)衡為一種服務(wù)供給能力較強(qiáng)而其他較低的狀態(tài)(如311),弱權(quán)衡為2種服務(wù)能力較高而另一種服務(wù)較低的狀態(tài)(如331)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化特征

兩江流域土地利用類型以林地、耕地和草地為主,分別占流域面積的62%,23%,10%,其余土地利用類型僅占流域面積的5%(圖2)。林地在流域內(nèi)廣泛分布,耕地則主要集中在河谷地帶,草地主要分布在北部山地和南部河谷地區(qū)。由表1可知,耕地和草地呈現(xiàn)出先增加后減少的變化特征,且2000—2010年的增加面積低于2010—2020年的減少面積。20 a間耕地和草地分別減少123.49 km2,33.76 km2,變化率分別為2.99%,2.00%。林地表現(xiàn)出先減少后增加的特征,且2000—2010年的減少面積高于2010—2020年的增加面積,導(dǎo)致20 a間林地面積減少101.57 km2,變化率為0.95%。2000—2020年,灌木地、水體和建設(shè)用地分別增加了54.98 km2,46.18 km2,163.52 km2。灌木林主要由林地轉(zhuǎn)化而來,其中2000—2010年增加面積高于2010—2020年的減少面積。水體和建設(shè)用地主要由耕地、林地、草地轉(zhuǎn)化而來,水體面積增加主要集中在2010—2020年,而建筑面積在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)均持續(xù)增加?？偟膩碚f,2000—2020年兩江流域土地利用結(jié)構(gòu)變化主要表現(xiàn)為林地、耕地、濕地和草地減少,灌木林、建設(shè)用地和水體增加。

表1 2000-2020年兩江流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣Table 1 Transfer matrix of land use types in Ruili-Daying River Basin from 2000 to 2020

圖2 2000-2020年兩江流域土地利用變化Fig. 2 Land use changes in Ruili-Daying River Basin from 2000 to 2020

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空變化特征

兩江流域水源供給多年平均值分別為749.60 mm,最高值出現(xiàn)在2010年(874.69 mm),最低值出現(xiàn)在2020年(661.05 mm)(表2)。以2020年為例,水源供給空間分布差異顯著,總體呈現(xiàn)出由南向北遞減的態(tài)勢(shì)。以騰沖縣北部為低值中心,產(chǎn)水量為200～700 mm,而芒市和龍陵縣為高值中心,產(chǎn)水量可達(dá)1 700 mm以上(圖3)。土壤保持多年平均值分別為365.78 t/hm2,最高值出現(xiàn)在2010年(393.52 t/hm2),最低值出現(xiàn)在2000年(345.25 t/hm2)。土壤保持高值區(qū)主要分布于較高海拔的山地,如盈江縣中部和德宏州芒市周邊的山脈土壤保持量為1 000～3 000 t/hm2,低值區(qū)集中在河谷和盆地,土壤保持量通常低于10 t/hm2。碳儲(chǔ)存多年平均值分別為137.51 t/hm2,最高值出現(xiàn)在2000年(138.09 t/hm2),最低值出現(xiàn)在2010年(137.14 t/hm2)。碳儲(chǔ)存空間分布與土壤保持相似,北部高海拔山地的碳存儲(chǔ)量為220～350 t/hm2,而河谷盆地的碳儲(chǔ)量?jī)H在60 t/hm2以下?？偟膩碚f,水源供給空間布局和降水量分布較為一致,而土壤保持和碳儲(chǔ)存總體上呈現(xiàn)山地高、河谷盆地低的空間格局。2000—2020年水源供給和土壤保持呈先增后減變化的特征,而碳儲(chǔ)存在研究時(shí)段內(nèi)變化不明顯。

表2 兩江流域2000-2020年各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均值Table 2 Average values of ecosystem services in Ruili-Daying River Basin from 2000 to 2020

圖3 2020年兩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布Fig. 3 Spatial distribution of ecosystem services in Ruili-Daying River Basin in 2020

2.3 不同土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

將兩江流域3項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分別與不同土地利用類型進(jìn)行疊加分析,得到不同土地利用類型單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)差異(圖4)。總的來說,除了裸地外,其余幾種土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)年際變化較小。同種土地利用類型在不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的差異表現(xiàn)在:耕地、建設(shè)用地和裸地的水源供給占比高于土壤保持和碳儲(chǔ)存占比;林地的土壤保持和碳儲(chǔ)存占比大于水源供給占比;草地和灌木林地的水源供給和土壤保持占比大于碳儲(chǔ)存占比;濕地的碳儲(chǔ)存占比高于水源供給和土壤保持占比。對(duì)于同種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),不同土地利用類型間同樣具有明顯差異。在水源供給、土壤保持和碳儲(chǔ)存服務(wù)中,單位面積建設(shè)用地、灌木地和林地分別提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)最高。林地是兩江流域的主要土地利用類型,植被覆蓋率大、密度高,對(duì)土壤流失起較好的預(yù)防作用,同時(shí)地上植被、地下根系以及枯枝落葉中的碳密度也較高,是碳庫的重要組成部分。上述結(jié)果與林世偉等[26]在“三江并流”區(qū)的相關(guān)研究結(jié)論一致。

圖4 單位面積下不同土地利用類型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的占比Fig. 4 Proportion of different land use types in ecosystem services per unit area

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同效應(yīng)分析

圖5為兩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系空間分布。2000—2020年兩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系以權(quán)衡為主,約為60%,且權(quán)衡比例逐漸升高。其中強(qiáng)權(quán)衡區(qū)域比例始終高達(dá)55%上下,覆蓋了絕大部分林地和建設(shè)用地。弱權(quán)衡區(qū)域占比在20 a間從4.77%緩慢增至7.56%,主要集中于研究區(qū)域東側(cè)的芒市北部和龍陵縣一帶,2020年在盈江縣和隴川縣的城鎮(zhèn)外沿亦有所分布。低協(xié)同區(qū)域占比從29.82%下降至24.04%,主要集中在耕地和水體,2000年分布更加緊密聚集,如瑞麗、隴川、盈江和芒市等城鎮(zhèn)的河網(wǎng)兩岸及周邊村莊,2010—2020年分布愈加破碎零散,建設(shè)用地等地類隨著時(shí)間推進(jìn)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)權(quán)衡區(qū)域。高協(xié)同區(qū)域占比在研究時(shí)段內(nèi)從10.87%增至13.07%,多集中在高海拔地區(qū),2000年零星分布于研究區(qū)域東南側(cè),2020年盈江縣已有大面積權(quán)衡區(qū)域轉(zhuǎn)化為高協(xié)同區(qū)域。在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi),低協(xié)同地區(qū)所占比例減少了5.78%,弱權(quán)衡、強(qiáng)權(quán)衡和高協(xié)同地區(qū)所占比例分別增加了2.79%,0.79%,2.2%,表明流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)整體協(xié)同程度有所加強(qiáng),生態(tài)環(huán)境呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。2000年以盈江縣、隴川縣、瑞麗市和芒市為代表的城鎮(zhèn)中心地帶3種服務(wù)供給能力都處于較低水平,但隨著時(shí)間的推進(jìn)低協(xié)同區(qū)域的密集程度有明顯好轉(zhuǎn),顯示出研究區(qū)域20 a來的生態(tài)修復(fù)機(jī)制與政策取得了一定成效。相較于相關(guān)使用空間疊置法評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同效應(yīng)研究[27],兩江流域在研究時(shí)段內(nèi)權(quán)衡強(qiáng)/弱、協(xié)同高/低分布的空間分異變化不明顯。

圖5 兩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同空間分布Fig. 5 Spatial distribution of ecosystem service trade-offs/synergies in Ruili-Daying River Basin

通過統(tǒng)計(jì)分析兩江流域2000—2020年不同土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系(圖6)特征發(fā)現(xiàn),在2000年存在裸地時(shí),大部分裸地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均呈強(qiáng)權(quán)衡關(guān)系。草地和灌木地中高協(xié)同與強(qiáng)權(quán)衡比例變化不大,但低協(xié)同占比逐步下降,反之弱權(quán)衡占比逐步提升,其中灌木地的低協(xié)同占比下降尤為顯著。2000年建設(shè)用地的低協(xié)同關(guān)系比例稍高于強(qiáng)權(quán)衡,2010年、2020年間,幾乎所有的建設(shè)用地都被強(qiáng)權(quán)衡關(guān)系所覆蓋。總的來說,不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型之間的抑制作用加強(qiáng),但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)整體水平上升。耕地、林地、濕地和水體在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系始終變化不大,以低協(xié)同和強(qiáng)權(quán)衡為主,其中耕地、濕地與水體的強(qiáng)權(quán)衡占比在2020年略有上升,但低協(xié)同所占比例始終高達(dá)70%上下,表明該地類中3種服務(wù)均處于低水平,亟需引起重視。

圖6 兩江流域各土地利用類型中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同占比Fig. 6 Proportion of ecosystem service trade-off/synergies in different land use types in Ruili-Daying River Basin

3 討 論

本研究基于InVEST模型估算出2000—2020年兩江流域水源供給、土壤保持和碳儲(chǔ)存3種服務(wù)的多年平均值分別為749.60 mm,365.78 t/hm2,137.51 t/hm2。其中,水源供給結(jié)果與戴爾阜等[28]在橫斷山區(qū)的臨近區(qū)域(瀘水縣、云龍縣和永平縣)研究結(jié)果較為一致。土壤保持量的結(jié)果與林世偉等[26]在三江并流區(qū)的研究結(jié)果接近。碳儲(chǔ)量中植被部分碳儲(chǔ)量的估算結(jié)果與湯浩藩等[29]對(duì)云南省德宏州的研究結(jié)果較為吻合,土壤部分的碳儲(chǔ)量則與解憲麗等[23]的研究相符。上述比較分析說明本研究的評(píng)估結(jié)果具有合理性,能反映兩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的情況。

除了土地利用變化影響外,氣候變化也是影響兩江流域水源供給和土壤保持服務(wù)變化的重要因素。兩江流域2000年、2010年和2020年的年均降水量分別為1 467.4 mm,1 657.6 mm,1 454.7 mm,呈先增后減的特征,與水源供給服務(wù)變化一致。在空間分布上,降水量呈東南高、東北低的特征,與水源供給服務(wù)的空間變化狀況相符。戴爾阜等[28]認(rèn)為以降水量和蒸散量為主氣候類因子對(duì)產(chǎn)水量空間差異的解釋力最強(qiáng)。另外,研究時(shí)段內(nèi)水源供給服務(wù)最大值出現(xiàn)的年份以及服務(wù)量峰值中心區(qū)域均與降水量分布吻合。降水侵蝕力是土壤侵蝕的重要因子,3個(gè)時(shí)段年降水侵蝕性因子R分別為6 249.55,7 286.62,6 699.36 MJ·mm/(hm2·h·a),其時(shí)空變化和土壤保持變化基本一致。賈振宇等[30]也發(fā)現(xiàn)土壤保持能力會(huì)隨著降水量和高程的增加而增加。

基于空間疊置法判別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同效應(yīng),可以識(shí)別多種服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系發(fā)生的空間位置,有助于權(quán)衡管理決策與特定空間位置相對(duì)應(yīng)[10],但是難以體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨時(shí)間變化而表現(xiàn)出來的階段性和差異性[31]。因此需要基于長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系演變趨勢(shì)和局部特征。本研究評(píng)估結(jié)果能清晰反映兩河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空變化特征,但是結(jié)果仍存在一定的不確定性。如研究區(qū)位于中緬邊境,境外氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)難以獲取,本文僅使用了境內(nèi)站點(diǎn)數(shù)據(jù)難以精確刻畫降水空間特征。此外,土地利用數(shù)據(jù)是評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)鍵,基于遙感解譯的土地利用產(chǎn)品精度需要進(jìn)一步驗(yàn)證。最后,InVEST模型涉及許多參數(shù)設(shè)定,本研究中模型參數(shù)主要參考了模型用戶手冊(cè)和相關(guān)文獻(xiàn),上述因素可能會(huì)影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,未來需要在高精度輸入數(shù)據(jù)、模型原理、參數(shù)驗(yàn)證等方面進(jìn)一步開展研究。

4 結(jié) 論

(1) 2000—2020年,兩江流域耕地、林地、草地、濕地和裸地面積分別減少了123.49,101.57,33.76,0.27,5.58 km2,灌木地、水體和建設(shè)用地面積分別增加了54.98,46.18,163.52 km2。

(2) 兩江流域水源供給、土壤保持和碳儲(chǔ)存3種服務(wù)的多年平均值分別為749.60 mm,365.78 t/hm2,137.51 t/hm2。水源供給服務(wù)呈由南向北遞減的態(tài)勢(shì),土壤保持和碳儲(chǔ)存空間分布具有山地高、河谷低的特點(diǎn)。水源供給和土壤保持呈先增后減變化,碳儲(chǔ)量變化不明顯。

(3) 不同土地利用類型提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有差異性,單位面積下建設(shè)用地、灌木地和林地分別提供給了最高的水源供給量、土壤保持量和碳儲(chǔ)存量。

(4) 2000—2020年兩江流域3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以權(quán)衡關(guān)系為主,且權(quán)衡比例逐漸升高,由59.31%上升至62.89%,覆蓋了絕大部分的林地和建設(shè)用地。低協(xié)同區(qū)域所占面積比例在20 a間下降了5.78%;強(qiáng)/弱權(quán)衡、高協(xié)同區(qū)域面積比例分別提升了0.79%,2.79%,2.2%;在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi),流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡程度有所加強(qiáng),但服務(wù)整體水平呈上升趨勢(shì)。