城市森林生态系统服务供给的多尺度变化及驱动机制研究——以三峡库区为例

The degradation of forest structures and ecosystem services resulted from the rapid urbanization is threating urban sustainable development. Understanding the dynamics of ecosystem services provided by urban forests is critical for sustainable forest ecosystem management. In this context, forest ecosystem services of urban forests have been the focus of recent studies. However, most of the earlier studies focused on only certain scale instead of at multiple scales or across scales. Therefore, gaps still exist between the dynamics of urban forest ecosystem services and its intrinsic characteristics at multiple scales. In this project, we aim to fill in this gap by a case study in the Three Gorges Reservoir area (TGR area). The aims of our study are: (1) estimate the ecosystem services provided by urban forests in the TGR area during 1990~2015a, using a combined approach of multi-source remote sensing, field sampling survey, interview, ecological modelling, and ecosystem service mapping; and (2) model the dynamics of urban forest ecosystem services and identify the differences at the scales ranging from forest type to the whole study region over different time periods. We will reveal the dynamic trend of ecosystem services provided by urban forests across different spatial scales and time periods. Moreover, the driving mechanisms behind changes of ecosystem services provided by urban forests will also be elucidated in this research. The results will provide the theoretical basis for sustainable management of urban forest in the TGR area and other urbanized/urbanizing areas.

城市快速扩张导致森林结构和功能退化，严重威胁城市可持续发展。了解城市森林生态系统服务变化规律及其驱动机制是森林生态系统可持续管理的关键基础。在此背景下，森林生态系统服务对城市化的响应研究受到重视，但当前多数研究为单一尺度研究。在生态系统服务的时空变化规律与其多尺度特性间形成研究空缺。针对这一科学问题，本项目拟以三峡库区为例，选择典型城市森林生态服务功能指标，采用遥感数据解译，样方调查、问卷访谈、生态模型模拟、生态服务空间制图等方法，评估1990～2015年间三峡库区城市森林生态系统服务，研究不同尺度上森林生态服务功能在时间、空间、森林类型间的变化特征，揭示城市森林生态服务功能的多尺度变化规律，阐明城市森林生态系统服务时空变化的多尺度驱动机制，为城市森林可持续管理提供理论依据。

森林是城市生态系统的关键组成部分，发挥着重要的多重生态系统服务功能。但快速城市化和人类活动共同作用下，城市森林结构与功能均表现出明显的时空复杂性和变异性。忒别是由于不同生态系统服务类型表现出显著的尺度依赖性，使其时空复杂性更加明显，成为当前科学认知森林生态系统结构与功能的重要挑战。为明确城市森林生态系统服务的尺度复杂性，本项目以三峡库区为例，选择典型城市森林生态服务功能指标，采用遥感数据解译，样方调查、问卷访谈、生态模型模拟、生态服务空间制图等方法，刻画了1990～2015年间三峡库区土地利用覆盖的变化规律及效应，评估了城市森林生态系统服务，研究了不同尺度上森林生态服务功能在时间、空间、森林类型间的变化特征。研究结果表明，三峡库区土地利用/覆盖结构的空间异质性和变化显著，农田面积比例由66.2%降至40.4%，林地面积比例由31.3%增至53.5%，库区由农业景观转变为以森林、灌木林等为主的林地景观；生态保护和经济发展引起的土地利用覆被变化响应了环境变量之间的相互作用，并有针对性地针对不同区域协调土地利用冲突；森林恢复显著改善了三峡库区土壤侵蚀风险，但这一效应存在明显的时空异质性；单位面积城市森林植被固碳量与城市规模具有相反趋势；小型城市单位面积水源涵养量变化较小，城市森林土壤保持服务功能高低与城市规模趋势相反；小尺度上，森林恢复对森林关键生态系统服务与居民生计影响的非均衡性。本项目研究结果可为城市森林可持续管理提供理论依据。