贵州喀斯特山区土地退化机制、演变趋势与生态系统服务权衡

Rocky desertification in Southwest China is one of the three main land degradation issues in China. It not only affects the local ecosystem function and services, but also affects the ecological and economic security of Yangtze river delta and Pearl river delta. However, how the urbanization and rural transition caused land use transition affect the rocky desertification in Karst mountain areas? how the climate change and future human activities affect the rocky desertification and the ecosystem services which they provide? how to make adaptive decisions according to these changes? Based on these questions, this research grant selected Maotiaohe river basin in Guizhou karst plateau as the case study area, to examine the pattern and evolution of different levels of rocky desertification, to detect the key causes and future trends, to analysis the response of land use and land cover change (LUCC) and rocky desertification evolution to future climate change and human activities change, and to clarify the impact of changing extent and intensity of rocky desertification on ecosystem services trade-offs. Based on remote sensing, GIS software, land use change model, the InVEST model and field monitoring and investigation, we try to connect the land use pattern and function in Karst mountain area, predict the character of karst land system change, and help for decision making on sustainable land use and restoration of degraded karst ecosystems.

我国西南喀斯特地区的石漠化是中国三大土地退化问题之一。石漠化不仅影响当地的生态系统功能和服务，还直接危害到长江和珠江流域的生态安全和经济安全。然而，当前城市化、农村转型导致的土地利用变化如何影响喀斯特山区的石漠化？未来气候变化和人类活动会如何影响石漠化及其所提供的生态系统服务？针对这些关键科学问题：本项目选择贵州喀斯特高原猫跳河流域为案例区，研究石漠化的格局和演化机制，辨析石漠化的关键影响因素、形成机制及变化趋势，分析未来至2050年土地利用/覆被变化和石漠化对气候变化和人类活动变化的响应，阐明石漠化分布和程度变化对生态服务权衡的影响机制，基于遥感、GIS技术、野外监测与调查，耦合土地变化模拟模型和生态系统服务权衡模型，构建喀斯特脆弱生态地区土地格局与功能的复合模型，预测喀斯特山区土地系统变化的特征，为环境脆弱区生态恢复和土地利用优化决策提供科学依据。

土地退化是近年来国际研究热点， IPCC、IPBES、UNCCD 等都开展了土地退化的专题评估，高度关注土地退化的动态、趋势、影响及响应。联合国将2021-2030确定为国际生态恢复十年。但目前还存在一系列科学问题需要解决，如土地退化的过程和趋势、气候变化和人类活动如何影响土地退化及生态系统服务？土地退化如何影响可持续发展目标的实现？如何评估自然恢复和人为恢复的效果？针对这些关键科学问题：本项目考察了土地退化的过程及其演化机制、驱动因素和未来趋势，分析了气候变化和人类活动对土地退化的影响，阐明了土地退化对生态系统服务和可持续发展目标的影响。基于遥感、GIS技术、野外监测与调查，利用google earth engine建立了像元尺度土地利用变化与土地退化的序列，利用InVEST模型开展了生态系统服务评估，构建了土地退化的监测和评估平台。研究结果发现土地退化是气候变化和人类活动共同作用的结果，土地退化过程具有多稳态阶段性特征，大数据+生态模式可以为生态恢复提供重要支持，退化土地的恢复有助于可持续发展目标的实现。本研究结果可以为为环境脆弱区生态恢复和土地利用优化决策提供科学依据，为国家全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021-2035年）（双重规划）的实施提供重要的理论和方法支撑。