关中-天水经济区农田生态系统服务功能动力驱动机制与人类活动耦合关系

Guanzhong-Tianshui economic zone is the third important ecomonic zone,which was put forward in《The country’s western development “eleven five” planning 》.With the improved farming methods, there are taking place many changes to ecological services functions in farmland ecosystem. This study applied spatial analysis methods as remote sense, based on the statistical data and field investigation, analyzing the relation among farmland ecosystem; Through a quantitative description of the intensity of human activities, the study is identifying the driving factors of change of ecosystem service function, studying the influence from the driving forces to farmland ecosystem, being in progress of the simulation between the driving mechanism analysis and the driving process, establishing the future model in the change of ecosystem and regulation mechanism. The last, this study inquired into the coupling relationship between farmland ecosystem service function, looking for the mechanism and the effecting rule of the temporal and spatial changes of farmland ecosystem service value. This study not only is the frontier of the present study and ecological study, having an important effect to deepening the research on man-land relationship, providing the reference and the theoretical support to the reasonable and efficient management and sustainable development of farmland ecosystem, but also provides scientific advice and the material guarantee for grain production, land sustainable use and regional sustainable development of human and natural systems.

关中-天水（关天）经济区是《国家西部大开发“十一五”规划》中提出第三个重点发展经济区。随着耕作方式的改进，经济区农田生态系统的生态服务功能发生着重大变化。本研究应用遥感等空间分析方法，结合统计数据分析和实地调研，分析农田生态系统服务之间关系；通过对人类活动强度的定量描述，辨识生态系统服务功能变化的驱动因子，探明驱动力对农田生态系统服务功能的影响，进行驱动机制分析和驱动过程的模拟，建立未来生态系统服务功能变化预测模型和调控机制。最后探讨关天经济区农田生态系统服务功能与人类活动（城市化）之间的耦合关系，寻找农田生态系统服务功能价值变化时空演变的影响机理与规律。该研究不仅是当前地学、生态学研究的学科前沿，对深化人地关系研究有着重要作用，为农田生态系统的合理和高效管理与农业可持续发展提供参考依据和理论支持，也可为本区的粮食生产、土地持续利用和区域人与自然耦合系统可持续发展提供科学建议和物质保障。

通过遥感等空间分析方法，结合统计数据分析和实地调研，定量研究了关天经济区粮食生产、涵养水源、土壤保持、固定CO2等生态系统服务功能，分析了生态系统服务之间的关系；食生产与涵养水源之间、粮食生产与固碳之间均为负相关关系；粮食生产与水土保持有较小的正相关关系。固碳、涵养水源、水土保持三种生态系统服务为两两呈正相关关系，有较大相关性。调节型生态服务功能价值与供给型生态服务功能价值之间存在着此消彼长的关系。我们引入生产可能性边界曲线，表明固碳服务的增加会对涵养水源和水土保持服务有促进作用，共同改善生态系统；粮食生产与固碳、粮食生产与涵养水源、粮食生产与水土保持之间存在权衡竞争关系。并提高调节服务的机会成本越来越大。通过对人类活动强度的定量描述，辨识了生态系统服务功能变化的驱动因子，自然因子包括气候、高程、地貌、水系等。关天经济区的人类活动强度空间格局显著，西安市和咸阳市的人类活动强度最大，由中部地区向周围扩展其人类活动强度逐渐降低，从相关分析上看，人类活动的变化尤其是耕地比率的减少是涵养水源和水土保持价值增加的主要因素。通过情景分析，在不同情景下，预测固碳与粮食生产、固碳与水土保持坐标点均在生产可能性边界下方，表明两种情景都有改进的潜力，可以通过增加林地或草地面积，开拓未利用地，退耕还林还草，提高粮食亩产量使土地资源得到最优配置。且保护情景下坐标点更接近生产可能性边界，说明该情景优于计划情景。建立了未来生态系统服务功能变化预测模型和调控机制。通过以上研究，探讨了关天经济区生态系统服务功能与人类活动（城市化）之间的耦合关系，城市化发展水平与NPP价值、水土保持价值的耦合协调度比较小，而与固碳释氧价值、涵养水源价值和粮食生产价值的耦合协调度比较大。本项目共产生23篇文章，其中16篇SCI等高层次文章，并在科学出版社出版专著1部。