密云水库上游流域以水流为传输介质的生态系统服务辐射效应研究

The research on the radiation effect of ecosystem services aims to grasp the spatial relationship between ecosystem service supply areas and beneficiary areas and the quantitative relationship between supply and consumption. At present, the research on the radiation effects of ecosystem services is still at the conceptual model stage, and there are few studies on the quantitative analysis of ecosystem services flow processes. In the study, we select four types of ecosystem services (water conservation, water purification, water supply and soil conservation) which use water flow as the transmission medium. We select the upstream basin of Miyun Reservoir as the ecosystem service supply area. The supply of the four kinds ecosystem services and its spatial distribution, the spatial flow processes and existing spatial and quantitative relationships, and the consumption and its spatial distribution of single ecosystem service is analyzed with the utilization of the water storage capacity comprehensive method, SWAT model, and GIS spatial analysis. Based on the study results of single ecosystem service, the comprehensive radiation effects of the four types of ecosystem services is analyzed. Finally, the optimized strategies of ecological protection in the Miyun reservoir basin is analyzed through expert consultation and scenario analysis. The purpose of this study is to enrich the theoretical content of the spatial relationship between supply areas and beneficiary areas, and to provide the basis for Beijing and Hebei to jointly formulate the ecological protection policy in Miyun Reservoir basin.

生态系统服务辐射效应研究旨在掌握生态系统服务供给区和受益区之间的空间关系以及产生量和消费量之间的数量关系。目前，关于生态系统辐射效应的研究尚处于概念模型阶段，定量分析生态系统服务流动过程的研究较少。本研究从传输介质角度出发，选择4种以水流为传输介质的生态系统服务（水源涵养、水质净化、水供给和土壤保持），选取密云水库上游流域作为供给区，主要采用蓄水能力综合法、SWAT模型、GIS空间分析等方法，按照生态系统服务扩散过程，研究单一生态系统服务的供给量和空间分布情况、空间流动过程及存在的关系以及消费量和空间分布情况；在单一生态系统服务研究结果基础上，分析4类生态系统服务的综合辐射效应；最后，采用专家咨询、情景分析等方法分析密云水库流域生态保护优化策略。本研究以期丰富生态系统服务的“供给区-连接区-受益区”空间关联方面的理论内容，同时为京冀共同制定密云水库流域生态保护政策提供基础。

本项目在密云水库上游流域水源涵养、水供给、水质净化和土壤保持等服务评估基础上，分析了四种生态系统服务的供给区、受益区、空间流动以及供需状况，并提出了适宜的生态保护对策。主要研究成果如下：（1）林地为研究区的主导生态系统类型，占全区总面积的47%左右。在空间分布上，林地主要分布在研究区的中南部和东南部，草地和灌木林地主要分布在西北部和东北部地区。北京地区生态系统质量要高于承德和张家口地区；由于土地面积的原因，整个承德地区提供的生态系统服务总和最高，其次为张家口地区和北京地区。（2）密云水库上游流域是4类生态系统服务的供给区。北京地区的生态系统服务能力高于承德和张家口地区。（3）水供给、水质净化和减少泥沙淤积服务随着水流的方向向下游传输；随着河流级别的增高，河道传输的水量越大，水供给、水质净化和减少泥沙淤积的服务也在增强。水源涵养和土壤肥力保育服务主要在上流流域内发挥。（4）从自然地理情况方面来看，潮白河流域包括河北、北京和天津部分地区。实际上，上游流域为供给区和受益区，上游和下游北京城区之间的京密引水渠周围流域为连接区，下游北京城区为受益区。（5）2020年，河北地区的当年的产水量可以支撑当地的用水量和向下游地区的输水量。大部分小流域的土壤侵蚀高于研究区容许的土壤流失量。大部分区域的P净化服务供给量满足需求量，N净化服务供需满足状况要差一些。（6）水供给服务和土壤保持服务正相关关系明显。水供给和水质净化服务关系不显著，土壤保持和水质净化服务的关系不显著。（7）继续采取适宜的坡耕地还林以及小流域治理等保护措施，到2030年生态系统服务都有所提升。