基于气候与土地利用变化的大清河流域生态系统服务评估与预测分析

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中文摘要：雄安新区的建设是我国党中央作出的重大历史性战略决策，而坚持生态优先、绿色先行则是雄安新区稳步发展的关键。白洋淀是雄安新区蓝绿空间的重要组成部分，长期以来，受到气候变化和人类活动的持续影响，白洋淀一直面临着水资源匮乏、水环境污染、泥沙淤积等问题。保障提升区域生态系统服务是应对生态环境问题的有效手段，在流域尺度上评估预测生态系统水源涵养、水质净化、土壤保持服务的变化状况，分析气候与土地利用变化对三类关键生态系统服务的影响程度与机制对白洋淀生态环境的保护以及雄安新区的持续发展有着重要意义。本文首先使用BCC-CSM-1-M、GFDL-ESM2M、NCC-NORESM1-M、CSIRO-ACCESS1-3四个气候模式预测数据与Markov、Dyna-CLUE模型，结合大清河流域气候与土地利用历史观测数据，分析了流域气候和土地利用的历史变化和未来趋势，随后在此基础之上，基于InVEST模型评估预测了2000、2015、2035年大清河流域的水源涵养、水质净化、土壤保持三种关键生态系统服务状况，最后通过控制变量的方法，探究了气候与土地利用变化对流域三种生态系统服务的影响程度，并对流域未来的生态修复工作提出来建议。研究的主要结果如下： (1)大清河流域气候变化趋势主要表现为暖湿化，1996-2005年、2010-2019年、2031-2040年三个时段内流域气温多年均值分别为12.67℃、12.74℃、12.79℃，降水多年均值分别为459.31mm、516.21mm、523.65mm；2000-2015年间流域土地利用变化主要表现为城镇快速扩张、耕地大幅减少、森林与灌丛面积增加、草地持续退化的特征，预测结果显示2015-2035年间流域土地利用变化特征基本不变，但森林与耕地面积的变化幅度将由于平原森林和河岸林带的种植而明显增大，森林面积预测增加1204.11km2，耕地面积预测减少2620.15km2。 (2)2000-2015年间，大清河流域的水源涵养与水质净化服务明显增加，水源涵养总量由3.10×108m3增加至了4.04×108m3，显著增加的区域主要分布在流域西部山区；面源氮输出总量由7037.86t下降至了6996.17t，显著下降的区域主要分布在流域中下游平原地区；土壤保持服务有所下降，流域输沙总量由52.43×104t增加至了58.41×104t，西部山区是主要的服务下降区域。预测结果表明，2015-2035年间，流域三种关键生态系统服务将延续历史变化趋势，水源涵养总量将进一步增加0.21×108m3，泥沙输出量将增加2.88×104t，而面源氮输出量将下降784.75t。 (3)控制变量分析结果表明，气候变化是大清河流域水源涵养服务提升和土壤保持服务下降的主要原因，贡献率分别在129.09%~139.71%、-121.03%~-118.26%之间，而土地利用变化则主要因为草地、耕地的缩减和森林、灌丛的增加，分别对流域水源涵养和土壤保持服务起到了抑制和促进的作用，贡献率分别在-29.13%~-38.98%、18.11%~21.08%之间；在水质净化服务的提升过程中，土地利用变化起到了主要的正向作用，贡献率在122.01%~126.94%之间,耕地的减少和河岸缓冲带的种植均有利于流域水质净化服务的提升，气候变化的贡献率在-21.53%~-27.13%之间，起到了负向作用。 (4)针对关键生态系统服务和生态环境问题的演化趋势，建议在今后的大清河流域生态修复工作中，进一步加大流域西部山区植树造林的力度，尤其是大同市裸地区域与张家口市南部、保定市北部的坡耕地区域；同时加强对流域内草地的保护，在地势平坦的耕地区域优先采用退耕还草的生态修复措施；加快流域平原地区河岸林带的种植，同时严格控制耕地化肥使用量。

作者：

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关键词：

生态系统服务土地利用变化大清河流域预测分析雄安新区

授予学位：

硕士

学科专业：

环境科学与工程

导师：

詹云军、严岩

学位年度：

2020

学位授予单位：

武汉理工大学

语种：

中文

中图分类号：