土地整治对生态系统服务影响的多尺度耦合机制研究

Land consolidation is one of the largest human activities that changes land use and ecosystem in China. Impacts of land consolidation on regional landscape patterns and ecosystem services have become the frontier and hot topic in landscape ecology and related disciplines. To study the formation and function of ecosystem services and its integration into management decision-making is a major scientific issue to ensure regional ecological security. Taking Xiaohu town, Nanping City and Fujian Province as multi-scale study areas, the project analyses landscape pattern and ecosystem services changes caused by land consolidation. Field investigation and monitoring, GIS/RS analyses, landscape dynamic analyses, ecosystem service flow and scale analyses are employed in this study. It also describes the influence mechanism of land consolidation on crop production, carbon storage, soil conservation and other ecosystem services. On the basis of the research mentioned above, a multi-scale coupling model is built to illustrate the effects of land consolidation on ecosystem services. Meanwhile, regulation and management methods of land consolidation to key ecosystem services are presented as well. The project reveals the influence and regulation mechanism of land consolidation on ecosystem services at different scales. The research results are of important scientific significance and practical value to develop and enrich the methods and applications of geography and landscape ecology. It would lead to the transformation of scientific knowledge to government decision-making.

土地整治已成为我国当前最大规模改变土地利用和生态系统的有组织人类活动之一，探讨土地整治活动影响的区域景观动态与生态系统服务已成为景观生态学及相关学科研究的前沿和热点领域，研究生态系统服务的形成、作用机理并将其纳入管理决策是保障区域生态安全的重要科学问题。本研究选择福建省—南平市—小湖镇作为研究区域开展多尺度研究，应用野外调查与监测、景观格局与动态分析、生态系统服务流与尺度分析等方法，在分析土地整治实施前后景观动态变化的基础上，刻画土地整治工程实施前后的生态系统服务变化，辨析土地整治对农作物生产、碳储量、土壤保持等关键生态系统服务的影响机制，构建土地整治对生态系统服务影响的多尺度耦合模型，进行土地整治对关键生态系统服务的调控管理，揭示土地整治对生态系统服务影响的尺度作用机理及其调控机制，研究成果对发展和丰富地理学和景观生态学方法与应用、促进科学知识向政府决策转化具有重要的科学意义与实践价值。

人类活动对国土的影响范围和强度日趋增大，已成为生态系统的主导者，强烈影响着生态系统。在生态文明建设提升为中华民族永续发展千年大计的背景下，土地整治如何作用于生态系统服务，以提供更多优质生态产品和优美生态环境，值得深入研究。本研究选择福建省开展区域、流域和小流域多尺度研究，分析了土地整治前后土地利用和景观格局的时空变化，辨析不同尺度土地整治对不同生态系统服务及其权衡/协同关系的影响机制，构建基于生态系统服务耦合的土地整治综合调控路径。主要研究结果如下：（1）土地整治增加了整治区内林地、草地和耕地面积，提升了景观聚合度，但由于整治区外城镇工矿和交通运输用地面积大幅增加（分别为17.63%和42.38%），区域整体林地、草地和耕地比例和景观聚合度呈下降趋势。（2）土地整治能有效提升不同尺度生态系统服务且改变其权衡/协同关系：区域尺度水供给和粮食供给服务显著提升，促进了社会经济发展并降低生态安全风险；流域尺度水供给、土壤保持和生物多样性保护服务显著增加，产水量和土壤保持量最大值分别提高24.15%和3.35%，生境质量下降趋势得到缓解；小流域内土地整治区以14.61%的土地贡献了20.87%的粮食产量提高值，以1.41%的土地贡献了7.32%的土壤保持量。经过土地整治，粮食生产服务与土壤保持服务的关系由权衡转变为协同，但粮食生产服务与固碳服务的关系由协同发展为权衡。（3）构建了土地整治综合调控路径，在区域尺度形成了关系认知和生态修复转型框架；在流域尺度构建了“一江一带一区一屏”总体生态安全格局并划分出生态补偿功能分区；在小流域尺度识别出生态系统服务总量随项目区面积、单位面积投资额、新建田间道、新建生产路和新建灌溉系统等影响因子变化的临界点分别为121.81hm^2、4262元、1.91km、0.62km、34.20km，为生态型土地整治规划设计提供科学依据。项目研究成果一方面丰富了人类活动与生态系统功能、服务耦合理论的研究；另一方面推动了理论在实践中的应用，部分成果已经应用到国土空间生态修复工作中。