基于SAORES模型改进的区域生态系统服务权衡与调控

The trade-off and regulation of ecosystem services are the frontier and hot spot of geographical and ecological research. The development of ecosystem services evaluation model is an important measures for the innovation research of ecosystem services. The study area of the this project is located in the loess hilly and gully area of northern Shaanxi Province and the Spatial Assessment and Optimization Model for Regional Ecosystem Services (SAORES) is taken as the technology platform. The study will calibrate and verify the parameters of SAORES Model, improve and redevelop the model, do ecosystem services evaluation and trade-off, and regulate the ecosystem services under climate change scenarios. Based on those research above, the study will develop localized ecosystem service evaluation model, innovate ecosystem services research tools and identify the dynamic change and mechanism of the trade-off and synergy of typical ecosystem services for the study area. Then the ecosystem services regulation under multiple targets scenarios will be discussed to providing scientific basis of the ecological restoration and sustainability in the Loess Plateau.

生态系统服务权衡与调控是地理学、生态学研究的前沿和热点，发展生态系统服务评估模型是创新生态系统服务研究的重要途径和手段。本研究以陕北黄土丘陵沟壑区为典型区域，以区域生态系统服务空间评估与优化模型（Spatial Assessment and Optimization Model for Regional Ecosystem Services, SAORES）为基础，系统开展SAORES模型参数率定与校验、模型改进与二次开发、生态系统服务评估与关系权衡、气候变化情景下的生态系统服务调控，以期在发展本土化生态系统服务评估模型、创新生态系统服务研究工具的同时，辨析区域尺度典型生态系统服务权衡/协同的动态变化与作用机制，探讨多目标情景下的生态系统服务调控途径，为黄土高原生态恢复与可持续性提供科学依据。

项目以陕北黄土丘陵沟壑区安塞/延河流域为典型区域，以SAORES模型框架为基础，综合采用野外调查、模型开发、评估模拟等方法，在模型参数本地化的基础上，开发了包括生态系统服务评估、权衡分析和情景优化功能在内的SOMES（Spatial Optimization Models of Ecosystem Services）模型；在此基础上进行了碳固定、水源涵养、土壤保持和粮食生产服务评估及权衡分析，揭示了生态系统服务权衡关系与动态变化机制，探讨了多目标情景下生态系统服务调控途径与土地利用调控对策，取得以下主要认识：（1）黄土高原土壤保持服务中C因子评估建议采用基于遥感指数的线性模型，K因子评估建议采用Shirazi模型，碳固定服务中植被地上部分、地下部分和土壤固碳能力均表现为乔木>灌木>草地，水源涵养服务中土壤储水量表现为乔木＜灌木＜草地，粮食生产服务建议结合潜在生产力和实际生产量估算；（2）安塞集水区土壤保持-水源涵养呈协同关系，而土壤保持-粮食生产、水源涵养-粮食生产呈权衡关系，土壤保持型和生态平衡型服务簇明显增加，粮食生产型和水源消耗型服务簇明显减少，该区域最优土地利用情景下土地利用配置为林地2%、灌木4%、草地74%、耕地面积19%；（3）延河流域碳固定与产水量之间呈权衡关系，土壤保持与产水量由协同转变为权衡关系，生态系统服务簇具有明显的空间分区特征，中上游区域为气候调节区，下游区域为生态均衡区，流域最优土地利用转变方式表现为退耕还草；（4）反映供给和需求平衡程度的生态系统服务供需比表现出时间变化的不确定性，未来变化情景下延河流域碳固定赤字区域主要在流域中部、产水量赤字区域主要在上游南部、土壤保持赤字区域主要位于水系附近、粮食生产赤字区域主要位于中上游南部以及流域东南部，有待采取多种生态保护与建设措施，调控未来生态系统服务供需平衡。项目执行期间发表论文23篇，其中 SCI 期刊论文19篇、中文核心论文4篇，获批专利2项，获得软件著作权1项。