汾河流域生态系统服务的时空变化特征及驱动机制研究

This project intends to solve the key scientific issues are as follows: how to form and how to interact with each other among the ecosystem structure, ecosystem processes and ecosystem services at the river basin scale? What is the relationship among them? How do ecosystem services interact with economic-social system? Targeted the key scientific issues to be solved, Fenhe River Basin is chosen as a case study. Through the identification of the ecosystem services at the river basin scale, this project intends to clarify the interaction mechanism of ecosystem structure, ecosystem processes, ecosystem services, analyze the temporal and spatial characteristics of ecosystem services, and explicit the driving mechanism of ecosystem services based on field investigation, remote sensing, GIS analysis, model simulation and other technical means. This study will be important to curb regional ecosystem degradation, to provide a scientific basis for ecosystem management, and to provide strong scientific support for the sustainable development of the natural-economic-social system.

本项目拟解决的关键科学问题：流域尺度的生态系统结构、生态系统过程和生态系统服务功能是怎样形成，怎样相互作用的？它们之间存在怎样的关系？生态系统服务是怎样与经济-社会系统相互作用的？针对拟解决的关键科学问题，运用野外调查、遥感、GIS分析、模型模拟等技术手段，选择汾河流域为研究案例区，通过辨识流域尺度的生态系统服务功能，厘清流域尺度的生态系统结构-生态系统过程-生态系统服务功能的相互作用机理，剖析生态系统服务的时空变化特征，明确生态系统服务的驱动机制。本研究对于遏制区域生态系统退化具有重要意义，为生态系统管理提供科学基础，为自然-经济-社会综合系统的可持续发展研究提供有力的科学支撑。

本项目选择汾河流域为研究案例区，通过辨识流域尺度的生态系统服务功能，分析生态系统服务的空间格局和时间变化特征；选择生态系统的土壤保持功能，揭示生态系统结构-生态系统过程-生态系统服务功能的相互关系，分析汾河流域土壤保持功能的驱动机制。通过3年的研究，取得如下进展和成果：①基于Landsat遥感数据和野外调查资料，通过对遥感影像进行解译，构建了汾河流域2000年、2005年、2010年三期生态系统空间数据库，开展了生态系统结构变化总体分析和生态系统结构的变化特征；②基于MOD17A3数据，构建汾河流域植被净初级生产力(NPP)数据库，分析汾河流域生态系统结构变化对植被净初级生产力(NPP)的影响；③将流域生态系统服务功能分为供给功能、调节功能、文化功能和支持功能四大类。根据汾河流域的特点和基础数据的可获得性，选取最主要的和适宜量化的9项关键的生态系统服务功能进行价值评价，其中，供给功能包括有机物质生产和水资源供给；调节功能包括气体调节、水源涵养和空气净化；支持功能包括土壤保持、营养循环和生物多样性保护；文化功能包括美学景观。在此基础上，分析生态系统服务的空间格局和时间变化特征；④选择生态系统的土壤保持功能，结合土壤养分野外调查数据，揭示生态系统结构-生态系统过程-生态系统服务功能的相互关系；⑤分析汾河流域土壤保持功能的驱动机制；⑥发表论文3篇，其中SCI论文1篇。此外，2篇论文已接收，1篇论文投稿至SCI源刊正在审稿中。