基于生态系统服务的绿洲生态安全预警及调控研究

Ecosystem service is a core concept of the rapidly developing interdisciplinary field of ecological economics. According to the current situation of eco-environment protection of oasis in arid zone, taking oasis along Yarkant River as the research target area, and the early-warning and regulation of oasis ecological security as the research object, this project will reveal the early warning and control mechanism of ecological security of arid zone oasis based on knowledge and methods of "3S" technology, landscape ecology, quantitative ecology and economics. Based on the spatiotemporal change simulation of land use change and ecological service values of the study area, the response of oasis ecosystem service value to land use change will be studied, and the characteristics of temporal and spatial variation of ecological footprint in the study area will be analyzed. By the integration of RBF neural network model and Logistic-CA model, the early warning index system of oasis ecological security that can effectively reflect the oasis eco-environmental conditions of arid area will be established, the threshold value of oasis ecological security will be studied, the methods for early warning oasis ecological security will be determined, the current and future status of ecological security of Yarkant River Basin will be measured, analyzed, evaluated and predicted. aiming at the current and the possible ecological security problems, solutions and suggestions for regulating mechanism will be proposed, scientific basis for protecting ecological security and stability of oasis in arid zone will be provided.

本项目面向干旱区绿洲生态环境保护的现实需求，以新疆叶尔羌河流域绿洲为研究靶区，以绿洲生态安全预警及其调控为研究对象，应用“3S”技术、景观生态学、数量生态学、经济学等知识与方法，揭示干旱区绿洲生态安全预警及调控机理。在研究区土地利用变化与生态服务价值演变时空模拟的基础上，分析绿洲生态服务价值对土地利用变化的响应，讨论研究区生态足迹的时空变化特征；通过RBF神经网络模型与Logistic-CA模型的集成，建立能有效反映干旱区绿洲生态环境状况的绿洲生态安全预警指标体系，确定绿洲生态安全阈值，提出绿洲生态安全预测与预警方法，对叶尔羌河流域生态安全的现状警情及未来演变趋势进行测度、分析、评价和预测；针对其中已出现及可能出现的生态安全问题，提出解决措施和调控建议，为保护干旱区绿洲生态安全与稳定性提供科学依据。

本项目针对叶尔羌河平原绿洲生态安全，借助国内外相关领域的新理论和研究成果，结合实地考察和多种研究方法，运用诸多模拟模型，对研究区气候和土地覆被生态服务价值变化及绿洲生态安全进行分析，揭示气候变化对径流和农业资源的影响，探讨人类活动对生态服务价值的影响，评价绿洲生态安全态势，诊断绿洲生态预警状态，提出调控措施。. （1）近60多年来研究区的气温、降水、水汽压呈现增加趋势，日照时数、相对湿度、平均风速呈现减少趋势；气温秋春季增加趋势显著，降水秋夏季增湿趋势显著，日照时数、水汽压在冬秋季变化趋势明显。气候变化对径流的影响显著，当降水量不变，气温升高1℃，径流量增加9.06%；当气温不变，降水量增加10%，径流量减小1.67%，径流量对气温变化极敏感。近60多年来≥10℃积温由4056℃增大到4836℃，持续时间由196d增大到232d。. （2）近35年来研究区耕地和建设用地面积不断增加，林地、草地、水域、湿地和未利用地面积继续减少，各类型中耕地变化率最大，土地利用类型内部相互转化剧烈、结构复杂。研究区生态服务价值为13.48亿元/a，在此期间生态服务价值增加2.24亿元/a，增长率为0.17%；在各生态服务功能中水文调节和废物处理生态服务功能价值较高，食物和原料生产生态服务功能价值较低。. （3）近20年来生态压力指数呈减小趋势，生态安全综合预警指数呈增长趋势，生态环境处于安全状态，生态预警状态由重警转为中警，预警指示灯由橙色变为黄色。生态安全空间差异显著，各县生态安全状态经历了“较不安全—临界安全—较安全”的发展历程，生态安全等级经历Ⅱ—Ⅲ—Ⅳ级的发展变化，警度由重警缓解为轻警。未来20多年平原绿洲及各县生态安全态势进一步好转，预警状态缓解为轻警、无警，安全状态由较安全转向安全，安全等级从Ⅱ级上调为Ⅳ、Ⅴ级。虽然研究区生态环境得到一定恢复，但是促进区域社会经济与生态环境协调发展的任务艰巨，应着重保护湿地生态，遏制草地、耕地的过度消费，保证区域生产消费的可持续发展。