疏勒河流域生态承载力供给潜力研究

With the general trend of global ecological deficit becoming more and more serious, the study of biocapacity has become research hotspot of different interdisciplinary between ecological economics, landscape ecology, human geography and so on. For the shortage of research referring to biocapacity supply potential and its relevant policy lacking operability, this project takes Shule River Basin where has special geographical environment and locates in arid region of northwest China as study area, and bases on the analysis of driving mechanism of biocapacity spatial-temporal change in Shule River Basin to build biocapacity supply potential model through utilizing “3S” technology and combining field observation, mathematical modeling, scenario analysis and other methods. On account of above, this project intends to quantitatively set scenarios based on land use and water resources policy at grid scale, to carry out simulation of biocapacity supply potential in Shule River Basin under different scenarios, to discuss biocapacity supply potential in this area and its control action to ecological deficit, and to probe into the coupling relationship between biocapacity and regional policy. Eventually, it can provide scientific basis for the policy-making and adjustment of basin’s land use and water resources. The results will enrich the theories and methods of biocapacity, and be of great significance for the ecological environment protection in Shule River Basin and for the implementation of China’s “One Belt and One Road” strategy.

在全球生态赤字愈发严重的大趋势下，生态承载力研究已经成为生态经济学、景观生态学、人文地理学等不同学科交叉研究的热点。本项目针对目前生态承载力供给潜力研究及其相关政策缺乏可操作性的不足，利用“3S”技术，结合野外观测、数学建模、情景分析等方法，以中国西北干旱区具有特殊地理环境的疏勒河流域为研究区，在分析疏勒河流域生态承载力时空变化的驱动机制基础上，构建生态承载力供给潜力模型。基于此，在空间栅格尺度上定量化的设定基于土地利用和水资源政策的情景，开展不同情景下的疏勒河流域生态承载力供给潜力模拟研究，探讨该流域的生态承载力供给潜力及其对生态赤字的控制作用，以及生态承载力与区域政策的耦合关系，最终为流域土地利用和水资源政策制定和调整提供科学依据。研究结果将丰富生态承载力理论和方法，对疏勒河流域生态环境保护和“一带一路”战略的实施具有重要的现实意义。

本项目针对目前生态承载力供给潜力研究及其相关政策缺乏可操作性的不足，以西北干旱区疏勒河流域为研究区，利用“3S”技术和野外观测、数学建模、情景分析等方法，基于ArcGIS、Matlab、fragStats、R等软件，结合遥感、野外定点、社会经济、水资源等数据，较为全面地开展了该流域生态承载力驱动力、供给潜力研究，获得多项重要研究成果和数据：1）疏勒河流域土地利用类型转变的热点区域是中游绿洲，流域景观格局整体斑块数量增加，且形状趋于复杂，景观异质性加强，但离散程度总体减小，连通性较好；2）流域植被耗水量在2000-2015年间呈上升趋势，多年平均耗水量为18.24×108m3，空间格局异质性明显；3）流域生态承载力及其空间异质性整体逐年增加；4）流域生态足迹整体呈单峰状变化趋势，各县市的人均生态足迹差异显著，明确了人口因素、富裕程度、技术水平对生态足迹变化的驱动力；5）流域生态承载力主要影响因子是土地利用、降水以及植被覆盖度，流域景观水平指数与生态承载力相关性明显，但相关程度有较大差异；6）发展改进了基于土地利用适宜性和邻域效应的概率模型，据此构建了疏勒河流域生态承载力供给潜力数值模拟模型；7）疏勒河流域在生态承载力增大情景、土地适宜情景、退耕情景、水资源不增加情景和不同邻域模式下的生态承载力供给潜力不同。对比不同情景数值模拟结果和2018年生态承载力，疏勒河流域生态承载力可挖掘潜力有限（生态承载力最大提升比例小于1.5%），但这仍是以较大幅度增加（33.96%）水资源供给为代价的。本项目研究成果揭示了生态承载力供给与区域土地利用和水资源的关系，丰富了生态足迹和生态承载力理论和方法，可为疏勒河流域土地资源管理、水资源调配、国土空间规划编制提供科学依据和技术支撑。