摘要
陕西渭北旱塬区是我国西北地区重要的粮食生产基地，人地矛盾突出，易受外界因素影响，是亟需构建生态安全格局的典型区域。随着城市化、工业化进程推进，该地区生态用地逐渐减少、水土流失严重，生态服务功能衰减，生态脆弱区范围持续扩张。为提高生态系统服务水平，优化生态系统服务功能，量化分析区域生态系统服务功能时空演化规律及其对土地利用变化的响应机制尤为重要，且对陕西渭北旱塬区生态安全屏障建设、国土空间格局优化有积极作用。本文利用ArcGIS软件，探析研究区长时段内土地利用格局空间及数量演化规律，基于分析结果，采用 PLUS 模型挖掘土地利用类型转移过程中的主要驱动因子，模拟分析未来多情境下土地利用空间格局，并基于InVEST模型，估算研究区1980~2020年和2020 ~2035年，在不同发展情境下的生态系统服务功能变化。取得主要结果如下： （1）研究期间，陕西渭北旱塬区土地利用空间格局变化明显，分析土地利用类型流转发现，1980 ~ 2020 年间一定数量的耕地和林地转换为建设用地，建设用地新增69.51%，水域面积减少最多（129.80 km2）。未来15年中，自然发展情境下，耕地面积减少608.49 km2，研究区东南部和西南部区域，建设用地面积的涨幅超25%，其他地类面积总体呈稳定趋势，变化幅度较小。经济优先发展情境下，林地和草地面积共减少567.24 km2，建设用地面积增幅明显。生态优先发展情境中，生态价值较低的耕地面积明显减少（290.73 km2），流失的耕地基本转化为林地和草地。 （2）1980~2020年间，研究区内生境质量低等级区面积扩大462.55 km2，总体呈逐年下降态势。生境质量降级区域主要集中于研究区东北部的延安市域内，质量提升区域呈条状分布于靠近水源和海拔相对较高的地区。2020~2035年，经济优先发展情境中，生境质量低等级区面积20787.41 km2，体量明显高于其他发展情境。 （3）研究期间，碳储量累计减少7.85×106 Mg，固碳能力呈逐年下降态势。碳储量高值区集中分布于研究区内地势环境复杂、人口稀疏的区域，碳储量减少区域呈点状零散分布在研究区全域，未出现明显聚集现象。2035年，除自然情境之外，其他发展情境下的碳储量均有不同程度的下降。 （4）基于热点分析得到，1980~2020年间研究区域内景观生态风险值极显著冷点区明显减少，生态系统服务价值极显著热点区范围不断扩大。研究景观生态风险变化发现，40年来生态系统稳定性逐年降低，高风险区域不断扩张，景观破碎度提升，生态系统自我修复能力逐渐下降。分析生态系统服务价值变化发现，研究区内生态系统各项服务功能不断衰减，生态系统服务价值累计减少3.77亿元，其中耕地类型损失价值最高（5.92亿元）。 本研究可以为生态系统服务价值、景观生态风险及生态系统服务功能之间的关系复杂性和背景依赖性分析提供新的思路，有助于支持健康可持续的生态环境管理决策，能够为保护国土资源提供科学依据。
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