南水北调中线工程水源区“三生”空间演化特征与生态效应

2024-02-10 00:00:00段亚明付景保周翼
中国人口·资源与环境 2024年11期
关键词:生态效应三生空间

摘要 “三生”空间演化及其生态效应研究可为国土空间规划与生态环境保护提供决策参考。南水北调中线工程是缓解华北地区水资源短缺的重大战略性基础工程,水源区生态环境稳定是保障水质的基础。为此,该研究立足生态系统服务视角,在开展南水北调中线工程水源区“三生”空间识别与生态系统服务评估的基础上,分析水源区“三生”空间演化特征及其生态效应。结果表明:①南水北调中线工程水源区内各类“三生”空间的空间格局基本稳定,除农业生产空间、草地空间外,其他空间的面积均有增长,其中林地空间的增量最多,非农生产空间增幅最大。不同时期内,农业生产空间、林地空间与草地空间的转换面积均远高于其他空间。②水源区整体及各类空间内的生态系统服务相对稳定,林地空间、草地空间与农业生产空间的生态系统服务水平显著高于其他空间。③“三生”空间转换对水源区生态系统服务存在明显的正向与负向效应,其中,农业生产空间转为林地空间、草地空间以及草地空间转为林地空间对水源涵养与水土保持服务增长的贡献率较高。④南水北调中线工程水源区“三生”空间演化的生态效应与人类活动密切相关,农业生产、城乡建设、水利建设以及生态保护等人类活动通过改变空间利用方式推动生态系统服务演化发展。其中,农业生产、城乡建设与水利建设活动对水源区生态系统服务具有负向效应,生态保护活动则发挥正向效应。未来,政府应进一步推进南水北调中线工程水源区全域土地综合整治,综合统筹水源区内农业生产与生态保护的整体格局。

关键词 “三生”空间;演化特征;生态效应;生态系统服务评估;南水北调中线工程水源区

中图分类号 F205;X321 文献标志码 A 文章编号 1002-2104(2024)11-0138-13 DOI:10. 12062/cpre. 20240902

国土空间是人类生存与发展的重要载体[1]。改革开放后,中国经济社会快速发展,工业化、城镇化进程持续推进,国土空间的开发与利用程度也不断增强,并引发交通拥堵、环境污染、生态退化等诸多负面问题[2-4]。为指导国土空间有序发展、缓解人类活动对国土空间的扰动,中国立足本国国情提出了“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的国土空间发展理念[5]。在现实需求与政策引领的共同作用下,“三生”空间研究作为探明国土空间发展规律、优化国土空间开发格局与实现经济-社会协调发展的重要手段,成为地理学、规划学等学科探讨的研究热点之一[6-8]。

纵观已有研究,“三生”空间研究主要涉及“三生”空间基础理论[9-10]、分类与识别[11-12]、演化与模拟[13-14]、冲突与优化[15-16]等方面。随着生态文明战略的持续推进,“三生”空间演化的生态效应研究也逐渐受到关注[17-18]。现有研究主要基于不同空间类型的生态环境质量指数,通过计算不同区域国土空间的生态质量变化与各类空间转换的生态贡献率,分析流域、市、县等不同尺度内“三生”空间演化的生态效应[19-21]。例如,黄晶等[22]、董冬等[23]均基于生态质量指数法分别测度并分析了典型干旱绿洲农业区以及长三角城市群“三生”空间演化的生态效应与驱动力。虽然该方法具有直观、可操作性强等特点,但是由于各类空间的生态环境质量指数多基于专家打分法等主观方式获得,难以客观反映区域内及同类型“三生”空间内部生态质量的空间异质性,降低了研究结果的说服力。生态系统服务评估是基于生态学原理量化生态系统对人类提供的各种惠益,是反映生态环境质量的重要参考,在制定生态补偿策略、环境评估和生态保护区划定中应用广泛[24-25]。相对于生态环境质量指数法,生态系统服务评估可以定量测度不同空间内生态系统服务的高低,进而准确反映“三生”空间内部的生态质量,弥补了生态环境质量指数法的不足,为“三生”空间演化的生态效应研究提供了新的方法与手段[26-27]。因此,基于生态系统服务视角分析“三生”空间演化的生态效应,更有助于准确揭示国土空间开发对生态环境的影响,对于经济社会协调发展、改善生态环境与实施国土空间规划具有重要参考意义,但目前基于生态系统服务视角探究“三生”空间演化的生态效应的研究相对较少[28-29]。

干净、安全的水资源是人类生存与发展的基础,也是联合国《2030年可持续发展议程》制定的可持续发展目标之一。水源区生态环境质量是维持、净化水资源的基本保障,而分析水源区“三生”空间演化及其生态效应对认识水源区生态环境现状、制定国土空间规划与开展生态环境保护具有重要借鉴意义,但现有研究对水源区“三生”空间演化的生态效应及其驱动机制缺乏关注[30]。南水北调中线工程是中国重要的跨流域、跨区域调水工程,旨在缓解中国华北地区水资源严重短缺问题,自2014年通水以来累计调水600亿m3,对保障京津冀等工程沿线地区的生态安全和水安全具有重要意义[31]。南水北调中线工程水源区包括丹江口水库库区以及汉江、丹江的部分支流,整体位于伏牛山南麓与大巴山之间,具有重要的水源涵养与水土保持功能,区域内生态环境状况对水质具有重要支撑作用[32]。自中线工程开工以来,各级政府不断通过防护林建设、湿地修复等手段改善水源区生态环境,但是随着中部崛起战略的实施,水源区内城镇化、工业化进程逐步加快,生产、生活、生态空间的转换日趋激烈并对区域内生态环境产生巨大影响。

为此,本研究立足生态系统服务视角,基于遥感、气象等多源数据与GIS空间分析、InVEST模型等多学科方法,在开展南水北调中线工程水源区“三生”空间识别与生态系统服务评估的基础上,系统分析水源区“三生”空间演化特征及其生态环境效应,以期为南水北调中线工程水源区“三生”空间协调发展与国土空间可持续利用提供科学参考。

1 研究区与数据来源

1. 1 研究区概况

南水北调中线工程水源区(105°28'48″ E~112°22'12″E、31°27'36″ N~34°25'48″ N)指丹江口库区及其上游地区,位于中国第二、三阶梯的过渡地带,地势由南、北向中部倾斜,具有平原、山地等多种地貌类型,北部以秦岭支脉伏牛山南麓为界,南部以大巴山—武当山为界,中部为汉水谷地与南阳盆地,海拔高度在80~3 056 m之间,属北亚热带向暖温带过渡气候区,涉及河南、湖北、陕西等6个省份的49个区(县)。考虑研究数据的可得性与水源区覆盖的完整性,本研究选取汉中、安康、商洛、十堰以及南阳市下属4个区(县)为研究区,占水源区总面积的81. 55%(图1)。2000年后,南水北调中线工程开工建设,丹江口大坝也由162 m加高至176. 6 m,库区水位进一步抬升。为提高水源区内水源涵养能力、降低水土流失风险,各级政府积极在水源区内开展植树造林、退耕还林还草、护坡草带建设等多种生态工程。与此同时,水源区内城乡建设与经济发展同步推进,截至2020年,第一、二、三产业产值分别达到954. 72亿元、2 565. 11亿元与3 012. 91亿元,区域总人口1 553. 47万人。经济发展、城乡建设与南水北调中线工程持续推进使水源区“三生”空间发生剧烈变化,也使水源区生态环境发生改变。因此,揭示南水北调中线工程水源区“三生”空间演化特征及其生态效应对保护水源区生态环境、确保南水北调中线工程稳定运行具有重要意义。

1. 2 数据来源

本研究所使用的基础数据包括南水北调中线工程水源区降雨数据、遥感影像、数字高程模型(DEM)、行政边界数据、城镇建成区边界数据、社会经济统计数据等。其中,降雨数据来自国家地球系统科学数据中心(http://www. geodata. cn/)。2000、2010与2020年3期南水北调中线工程水源区Landsat遥感影像(均通过软件ENVI5. 3进行辐射定标、大气校正等预处理工作,空间分辨率30 m)与DEM高程数据,均来自地理空间数据云(https://www.gscloud. cn/)。2000、2010与2020年的城镇建成区边界数据来自国家对地观测科学数据中心(https://www. chinageoss.cn/)。汉中、安康、商洛、十堰与南阳的社会经济统计数据均来自各市统计局。

2 研究方法

2. 1 “三生”空间分类体系与识别方法

“三生”空间分类与识别是开展“三生”空间演化研究的基础。“三生”空间作为一种综合性的国土空间分区方式,包含生产、生活、生态3种大类空间[33]。其中,生产空间指为人类提供各类产品的空间;生活空间指为人类提供各类生活性服务的空间;生态空间指对维持生物生存环境稳定与生态系统平衡具有重要作用的空间[34-36]。由于各种大类空间内的生产活动、土地权属或自然景观存在差异,导致各大类空间内存在不同的子空间[37]。例如,城镇生活空间、乡村生活空间等。而各种“三生”空间子空间往往具有不同的演化特征,分析各类子空间的演化特征可以为城乡空间、各类产业空间与生态空间的管控提供更精准的决策支持[37]。因此,在参考已有研究[38-40]的基础上,遵循系统性、可行性与实用性等原则,构建“三生”空间分类体系(表1)。首先,根据空间的主导功能将“三生”空间划分为生产、生活与生态空间。然后,根据生产活动、土地权属与自然景观差异,分别对生产、生活与生态空间进行细化。根据内部生产活动不同,生产空间被划分为农业生产空间与非农生产空间,分别支撑农业与非农业生产活动。根据土地权属差异,生活空间被划分为城镇生活空间与乡村生活空间,其土地权属分别由国家与农村集体所有。根据自然景观差异,生态空间被划分为林地空间、草地空间、水域空间与裸地空间,分别以林地、草地、水域与裸土为主导景观。

在识别方法上,首先,以2000、2010与2020年3期南水北调中线工程水源区遥感影像为基础,基于随机森林算法,提取水源区农业生产空间、林地空间、草地空间、水域空间、裸地空间、其他空间(包括:非农生产空间与城、乡生活空间),总体识别精度分别为82. 51%、83. 62%、85. 52%。然后,根据Google Earth高分辨率遥感影像,对空间识别结果进行人工目视修正。最后,结合GoogleEarth高分辨率遥感影像、城镇建成区边界数据与实地调研,对3个时期的非农生产空间、城镇生活空间与乡村生活空间进行目视识别(图2)。

2. 2 “三生”空间转移矩阵

“三生”空间转移矩阵能够精确刻画不同类型“三生”空间转换的数量、方向与空间位置,从而揭示“三生”空间的演化格局[41-42]。本研究利用软件ArcGIS10. 2中的栅格计算器工具得到2000—2010年与2010—2020年南水北调中线工程水源区“ 三生”空间转移矩阵。计算公式如下:

2. 3 生态系统服务评估

生态系统服务指生态系统与生态过程对维持人类赖以生存的自然环境条件中发挥的作用[43]。生态系统服务评估则是基于生态系统的过程、功能机制以及与人类的互动关系对生态系统服务的价值量或物理量进行定量测度[44]。根据南水北调中线工程的功能定位与《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十四五”规划》,水源区具有重要的水源涵养与水土保持功能。InVEST模型由斯坦福大学研发,可对陆地、海洋等多种生态系统开展生态系统服务评估,具有运算速度快、数据兼容性强与操作简单等特点,在生态系统服务评估中受到广泛应用[45-47]。因此,本研究主要采用InVEST模型对南水北调中线工程水源区的水源涵养与水土保持服务进行测度。

2. 3. 1 水源涵养服务

水源涵养服务评估旨在测度不同空间对降雨进行截留、渗透与蓄积的能力,通常以水源涵养量衡量不同区域的水源涵养能力[48]。本研究基于水量平衡原理对水源区的水源涵养服务进行测算[46]。首先,基于InVEST 模型Water Yield模块计算区域的产水量(WY),然后根据流速系数、地形指数、土壤饱和导水率等参数计算水源涵养量。具体公式如下:

Water Yield模块运行的关键参数包括:年总降雨量、年潜在蒸散量、土壤的最大根系埋藏深度、植物可利用水量、生物物理系数表、Z系数。其中,年总降雨量、年潜在蒸散量、土壤的最大根系埋藏深度分别通过气象数据与土壤数据直接获得。植物可利用水量(PAWC)的计算见公式4。在参考现有研究[49-50]、《InVEST模型使用手册》以及开展专家咨询的基础上,将Z 系数设置为8. 6,并制作用于Water Yield模块运行的生物物理系数表(表2)。

2. 3. 2 水土保持服务

水土保持服务评价旨在测算各类空间对于由水蚀导致的土壤侵蚀作用的减弱能力,通常以土壤保持量衡量区域的水土保持能力[51]。本研究采用InVEST 模型的SDR模块对水源区2000、2010与2020年的水土保持服务进行计算。模型运行的关键参数包括:降雨侵蚀率因子、土壤可蚀性因子、生物物理系数表(表3)。其中,降雨侵蚀率与土壤可蚀性分别根据Wischmeier[52]与《生态保护红线划定技术指南》提供的公式计算,详见式(5)—式(10)。在参考现有研究[53-54]、《InVEST模型使用手册》以及开展专家咨询的基础上,制作用于SDR模块运行的生物物理系数表。

2. 4 生态贡献率

生态贡献率指区域内“三生”空间转换对生态环境变化的贡献程度,为识别驱动生态环境变化的主导因素提供科学依据。本研究在参考现有研究[55-57]的基础上,确定贡献率计算方法并定量测度不同空间转换类型对生态系统服务变化的影响。公式如下:

3 “三生”空间与生态系统服务演化分析

3. 1 “三生”空间演化分析

3. 1. 1 “三生”空间格局与数量变化

根据图2、表4,2000—2020年南水北调中线工程水源区“三生”空间格局基本稳定,林地空间、草地空间与农业种植空间的占比较高,其余空间的占比均未超过2%。农业生产空间主要分布于汉水谷地、南阳盆地以及伏牛山与大巴山区的山谷地带,具有集中连片的分布特征,总面积减少1 074. 32 km2。林地空间、草地空间均主要分布于伏牛山与大巴山区,也具有集中连片的分布特征,但两类空间的数量变化相反,其中林地空间增长1 648. 75 km2,草地空间减少1 651. 29 km2。水域空间以汉江水系为主体,呈线状分布于水源区中部,总面积增长37. 45%。城镇生活空间、非农生产空间主要围绕各市、区(县)政府所在地布局,具有明显的集聚分布特征,分别增长105. 98% 与1 303. 98%。乡村生活空间主要围绕各村级行政机构扩张发展,空间布局相对分散,总面积增长38. 28%。裸地空间主要呈零星状分布于水源区内,总面积仅增长8. 87 km2。

3. 1. 2 “三生”空间转换

根据表5、表6,2000—2020年南水北调中线工程水源区“三生”空间发生显著转换,2010—2020年的总转换面积约为2000—2010年的两倍,农业生产、城乡建设、水利建设与生态保护活动是水源区“三生”空间演化的主要驱动力。不同时期内,农业生产空间、林地空间与草地空间的转换面积均远高于其他空间。农业生产空间、草地空间的转换均受农业生产与生态保护活动的双重影响。其中,农业生产空间的转出与转入规模相近,转出面积略大于转入面积,转换类型均以林地空间、草地空间为主。而草地空间的转出面积约为转入面积的两倍,转出类型以农业生产空间、林地空间为主,转入类型则以农业生产空间为主。林地空间转换主要受生态保护活动影响,以转入为主,且转入面积逐阶段扩大,转入类型均以农业生产空间、草地空间为主。农业生产空间、林地空间与草地空间的空间转换在水源区广泛分布。其余空间在不同时期的转换面积相对较小。丹江口水库坝体加高工程带动水源区水面提升,使水域空间面积显著增长,转入类型以农业生产空间、林地空间与草地空间为主,主要分布于水源区中部与东部地区。城镇生活空间、乡村生活空间与非农生产空间的转换则主要受城乡建设活动的驱动。其中,城镇生活空间与乡村生活空间均以农业生产空间的转入为主,空间转换主要分布于城镇与乡村生活空间的外围,城镇生活空间的转入规模远小于乡村生活空间。非农生产空间也以转入为主,且转入规模逐阶段扩张,转入类型以农业种植空间、林地空间为主,主要分布于城镇生活空间外围,其中位于水源区东部与西部地区的空间转换较为集中。裸地空间的转换规模在所有空间中最小,转入面积均大于转出面积,空间转换零星散布于水源区内。

3. 2 生态系统服务演化分析

3. 2. 1 不同类型“三生”空间生态系统服务变化

根据表7、表8,2000—2020年南水北调中线工程水源区内各类“三生”空间的生态系统服务总量均存在不同程度变化,但各类空间的单位面积生态系统服务量与生态系统服务总量的比重相对稳定。2000—2020年,林地空间、草地空间与农业生产空间的平均水源涵养深度、水源涵养总量以及平均土壤保持量与土壤保持总量均明显高于其他空间,分别在210 mm、5×109 t 与3. 9×104 t/km2、1×109 t以上。不同时期内,上述3类空间的水源涵养总量占比与土壤保持总量占比也均在99%以上。除农业生产空间、草地空间外,其余空间的水源涵养总量与土壤保持总量均有增长。其中,非农生产空间、水域空间、城镇生活空间与裸地空间的增幅较大,水源涵养与土壤保持总量的增幅分别在60%与40%以上,而林地空间的增幅最小,但其水源涵养与土壤保持服务的增长总量均远高于其他空间,分别为5. 81×108 t与1. 37×108 t。

3. 2. 2 生态系统服务空间分异特征与变化

根据图3,2000—2020年,南水北调中线工程水源区内水源涵养与水土保持服务的空间格局基本稳定,并具有不同的空间分异特征。水源涵养服务主要呈“南高北低”的分布特征。其中,高值区主要分布于汉江以北的大巴山、武当山区,水源涵养深度大多在400~500 mm以及500 mm以上;中值区主要分布于大巴山、武当山区的低海拔地区以及伏牛山的高海拔区域,水源涵养深度约为300~400 mm;低值区则主要位于水源区中部及北部的低海拔区域,水源涵养深度大多在200~300 mm以及200 mm以下。水土保持服务则呈“高值分散,低值连片”的分布特征。其中,高、中值区主要分布于坡度较陡的区域,单位面积的土壤保持量大多在1. 5×105 t/km2~2×105 t/km2及2×105 t/km2以上。低值区分布广泛且集中连片,主要分布于坡度平缓的区域,单位面积的土壤保持总量均在5×104t/km2以下。在变化趋势上,水源涵养与水土保持服务也保持相对稳定。根据表7、表9,2000—2020年平均水源涵养深度与水源涵养总量仅降低0. 27%,单位面积土壤保持量与土壤保持总量则均增长0. 04%。

4 “三生”空间演化的生态效应与驱动机制

4. 1 “三生”空间演化的生态效应

根据图4、表10,在2000—2010年与2010—2020年2个时期,南水北调中线工程水源区内“三生”空间演化对其生态系统服务产生显著影响,可分为正向与负向效应。2000—2020年,水源涵养服务的增长与减少区域在水源区分布广泛。不同时期内,农业生产空间转为林地空间、草地空间以及草地空间转为林地空间对水源涵养服务增长的贡献率较高,3种空间转换类型的贡献率总和分别为86. 32%与86. 95%。2010—2020年,由于汉中、安康与商洛地区草地空间大规模转为林地空间,使该区域水源涵养服务的增长区域相对集中并具有较大规模。而农业生产空间、林地空间转为水域空间、林地空间、草地空间转为农业生产空间、农业生产空间转为乡村生活空间、林地空间转变为非农生产空间对水源区水源涵养服务减少的贡献率较高。其中,农业生产空间转为乡村生活空间的贡献主要体现在2000—2010年,主要集中在南阳、汉中与商洛地区;林地空间转变为非农生产空间的贡献则主要体现在2010—2020 年,主要集中在十堰市。在水土保持方面,2000—2020年,水土保持服务的增长与减少区域也广泛分布于水源区内。不同时期内,对水土保持服务增长贡献较高的空间转换类型与水源涵养服务相同,均为农业生产空间转为草地空间、林地空间以及草地空间转为林地空间,3 类空间转换类型的贡献率总和分别为87. 67% 与89. 56%。而林地空间、草地空间转为农业生产空间以及林地空间、草地空间、农业生产空间转为裸地空间对水土保持服务减少的贡献率较高,特别是林地空间、草地空间转为农业生产空间,两种空间转换类型的贡献率总和分别为74. 58%与82. 34%。

基于南水北调中线工程水源区“三生”空间演化与生态效应分析发现,水源区农业生产空间、林地空间与草地空间的空间冲突日趋激烈,使当地生态系统服务产生剧烈的空间波动。根据表5、表6、表10,在2000—2010 年与2010—2020年,分别有848. 77 km2与1 987. 8 km2的农业生产空间转换为林地空间与草地空间,同时也有991. 15km2与1 553. 21 km2的林地空间、草地空间转换为农业生产空间,而上述空间转换在水源区水源涵养与水土保持服务总量增减变化中具有较高的贡献率,其中农业生产空间转为林地空间、草地空间的贡献率总和分别为68. 14%、62. 09%与71. 25%、61. 48%,林地空间、草地空间转换为农业生产空间的贡献总和则分别为37. 58%、48. 13% 与74. 58%、82. 34%。因此,建议通过全域土地综合整治,统筹南水北调中线工程水源区内农业生产与生态保护的整体格局,在划定永久基本农田与生态保护红线的基础上,结合农户意愿与生态保护需求,合理确定其他农业生产空间与各类生态空间内的生态保护与农业开发格局,进而减少农业生产与生态保护活动的空间竞争。

4. 2 生态效应的驱动机制分析

基于南水北调中线工程水源区“三生”空间演化及其生态效应分析结果以及水源区实地调研,发现农业生产、城乡建设、水利建设与生态保护等人类活动是水源区“三生”空间生态效应的直接驱动力,主要通过改变国土空间利用方式推动生态系统服务演化发展(图5)。其中,农业生产活动、城乡建设活动与水利建设活动是南水北调中线工程水源区生态系统服务流失的主要原因。农业是水源区内乡村居民的主要收入来源,为增加务农收入,乡村居民不断增加农业生产投入并通过侵占林地空间、草地空间扩大农业生产规模。根据前文,林地空间、草地空间转变为农业生产空间对水源涵养与水土保持服务的减少的贡献度均较高。地方政府为发展经济、改善城乡居民生活环境不断引导水源区内工业、服务业发展并开展城乡建设活动。2000—2020年,工业、服务业总产值从349. 89亿元增长到5 258. 6亿元。非农生产空间与城、乡生活空间作为工业、服务业与城乡居民生活的载体,各类空间面积也分别增长1 303. 98%与47. 11%,但也进一步导致农业生产空间、林地空间的流失,进而使水源区生态系统服务减少。为配合南水北调中线工程“自流引水”的建设目标,丹江口大坝加高加宽续建工程陆续开工,水库蓄水位从2005年的157 m提高到2013年的170 m,使得水面上涨并淹没周围农业生产空间、林地空间等空间类型。根据表10,在2000—2010年与2010—2020年,农业生产空间与林地空间转变为水域空间对水源涵养服务减少的贡献率总和分别为30. 87%与25. 39%。生态保护活动则是水源区生态系统服务增长的主要原因。2000年以来,为提升水源区的水源涵养与水土保持服务,各级政府积极在水源区内开展植树造林、退耕还林、还草等生态工程,促进大量农业种植空间向林地空间、草地空间以及草地空间向林地空间转换。根据表10,在2000—2010年与2010—2020年,上述空间转换对水源区水源涵养与水土保持服务增长的贡献率总和分别为86. 32%、86. 95%与87. 67%、89. 56%。

5 结论与讨论

5. 1 结论

本研究基于多源数据与多学科方法,在识别南水北调中线工程水源区“三生”空间并评估水源涵养与水土保持两类生态系统服务的基础上,分析水源区“三生”空间与生态系统服务演化特征,并基于生态系统服务视角解析水源区“三生”空间演化的生态效应及其驱动力,得出如下结论。

(1)南水北调中线工程水源区内各类“三生”空间的空间格局基本稳定,除农业生产空间、草地空间外,其他空间的面积均有增长,其中林地空间的增量最多,非农生产空间增幅最大。不同时期内,农业生产空间、林地空间与草地空间的转换面积均远高于其他空间。

(2)水源区整体及各类空间内的生态系统服务相对稳定,林地空间、草地空间与农业生产空间的生态系统服务水平显著高于其他空间。“三生”空间转换对水源区生态系统服务存在明显的正向与负向效应,其中,农业生产空间转为林地空间、草地空间以及草地空间转为林地空间对水源涵养与水土保持服务增长的贡献率较高。

(3)南水北调中线工程水源区“三生”空间演化的生态效应与人类活动密切相关,农业生产、城乡建设、水利建设以及生态保护等人类活动通过改变空间利用方式推动生态系统服务演化发展。其中,农业生产、城乡建设与水利建设活动对水源区生态系统服务具有负向效应,生态保护活动则发挥正向效应。

(4)南水北调中线工程水源区内农业生产空间、林地空间与草地空间的空间竞争日趋激烈,未来,政府应进一步推进南水北调中线工程水源区全域土地综合整治,综合统筹水源区内农业生产与生态保护的整体格局。

5. 2 讨论

本研究立足生态系统服务视角,在开展南水北调中线工程水源区“三生”空间识别与生态系统服务评估的基础上,系统分析水源区“三生”空间演化特征及其生态环境效应,丰富“三生”空间演化与生态效应研究的内容与方法体系。基于InVEST模型开展“三生”空间生态系统服务评估,可以定量刻画不同“三生”空间及各类空间内部生态质量的高低,有利于从数量和空间两个方面解析“三生”空间演化对生态环境的影响。相比于传统的生态环境质量指数法,本方法基于生态学原理评估“三生”空间的生态系统服务能力,具有良好的科学性与客观性,可以准确反映“三生”空间内部生态质量,弥补了生态环境质量指数法的不足,从而为解释国土空间演化的生态效应与制定国土空间规划策略提供决策支持。但受方法限制,本研究对水域空间水源涵养功能的测算相对片面。今后可基于生态学、水文学等多学科知识完善水源涵养功能评价方法,并对“三生”空间演化的生态效应进行深入分析。

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(责任编辑:刘呈庆)

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