生態(tài)修復(fù)措施對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升
——以潮河流域?yàn)槔?/h1>

2020-09-16 14:33:20吳一帆郝芳華殷國棟

生態(tài)學(xué)報(bào)訂閱 2020年15期 收藏

關(guān)鍵詞：潮河緩沖帶水源

吳一帆,張 璇,2,*,李 沖,郝芳華,殷國棟

1 北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院 城市水循環(huán)與海綿城市技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875 2 北京師范大學(xué)中國綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心,北京 100875

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是自然生態(tài)系統(tǒng)支撐和維持人類生存和發(fā)展的環(huán)境條件[1],是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中獲取的所有收益[2]?！扒晟鷳B(tài)系統(tǒng)評(píng)估(Millennium Assessment,MA)”將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)以及支持服務(wù)四大類,其中水源涵養(yǎng)、土壤保持、水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)等由生態(tài)系統(tǒng)自身屬性直接完成的定義為調(diào)節(jié)服務(wù)[3-4]。為了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)功能進(jìn)行價(jià)值評(píng)估,UNER提出將生態(tài)系統(tǒng)直接或間接產(chǎn)生的產(chǎn)品使用替代市場法和假想市場法[5-6],根據(jù)產(chǎn)品的市場價(jià)格推算調(diào)節(jié)功能的市場價(jià)值。1997年Costanza等[7],對(duì)世界生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和自然資本的價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估,以當(dāng)時(shí)的價(jià)格估算,每年地球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的價(jià)值約為16—54萬億美金；我國學(xué)者歐陽志云等[8],于1999年首次運(yùn)用影子價(jià)格、替代工程法或損益分析方法對(duì)我國陸地生態(tài)系統(tǒng)在有機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)、二氧化碳的固定、氧氣的釋放等方面進(jìn)行了價(jià)值評(píng)估,揭示了陸地生態(tài)系統(tǒng)的巨大生態(tài)、人文等價(jià)值。隨著近年來遙感等技術(shù)的發(fā)展,以及各種相關(guān)模型的完善,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的量化方法也愈發(fā)成熟,其中InVEST模型就是一種目前廣泛應(yīng)用于量化生態(tài)服務(wù)功能及其價(jià)值的研究的工具[9]。如Keller等[10],應(yīng)用InVEST模型中的多個(gè)模塊針對(duì)不同的土地利用變化情況探究土地利用變化對(duì)生態(tài)服務(wù)功能干擾最小化的途徑,并為未來土地管理提供科學(xué)的理論指導(dǎo)；吳瑞等[11],對(duì)1995至2010的北京官廳水庫的水源涵養(yǎng)以及水質(zhì)凈化功能的時(shí)空變化進(jìn)行了評(píng)估,并探討了研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能對(duì)政策法規(guī)的響應(yīng)關(guān)系。目前,國內(nèi)大多數(shù)有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值的研究多以分析研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能和價(jià)值受氣候和土地利用影響的時(shí)空變化特征為主,極少考慮對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行核算,然而在生態(tài)環(huán)境治理中成本與效益分析是決策者們制定政策的基礎(chǔ)。所以,為全面認(rèn)識(shí)流域生態(tài)修復(fù)措施的成本和效益,從經(jīng)濟(jì)性,高效性和長久性三方面共同指導(dǎo)生態(tài)修復(fù)工作,提升重點(diǎn)流域的生態(tài)服務(wù)功能,開展流域生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值核算的研究十分必要。

密云水庫是北京市重要的地表飲用水源地,其水質(zhì)為Ⅲ類,當(dāng)前營養(yǎng)狀態(tài)為中營養(yǎng)水平[12]。目前對(duì)密云水庫及其上游生態(tài)環(huán)境的研究多從水質(zhì)、徑流、氣候變化和污染物演變等方面展開[13-15],針對(duì)生態(tài)修復(fù)等環(huán)境治理手段對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值的影響研究較少。本文選取密云水庫上游,潮河流域?yàn)檠芯繉?duì)象,根據(jù)北京市、承德市以及相關(guān)區(qū)縣的“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃,應(yīng)用InVEST模型量化生態(tài)服務(wù)功能,結(jié)合直接市場法和替代市場法對(duì)不同生態(tài)修復(fù)手段進(jìn)行價(jià)值核算。本研究以期為量化生態(tài)修復(fù)效用、改善流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、提高流域生態(tài)環(huán)境功能提供科學(xué)依據(jù)和有效參考。

1 研究區(qū)概況

潮河流域地處京津冀北部,華北和東北兩個(gè)地區(qū)的連接過渡地帶,地近京津,地理位置如圖1所示,總面積約6.52×105hm2(圖1)。研究區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)型氣候,年平均氣溫0—8℃,氣溫由西北向東南遞增；地勢由西北向東南呈階梯狀下降,起伏較大；水資源儲(chǔ)量豐富,多年平均降水量490 mm,主要集中在6—9月[16]。植被物種多樣性豐富,植被覆蓋率超過70%。研究區(qū)地處京津冀地區(qū)重要的水源地和水源涵養(yǎng)生態(tài)功能保護(hù)區(qū),潮河流域作為密云水庫的上游,研究其水源涵養(yǎng)、土壤保持和水質(zhì)凈化能力等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要戰(zhàn)略意義[17]。

圖1 潮河流域研究區(qū)示意圖

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)的來源與處理

本研究使用來自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn/)的DEM數(shù)據(jù),分辨率為90 m。土地利用數(shù)據(jù)來自資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.resdc.cn/Default.aspx),選擇2005和2015兩期土地利用柵格圖像。土壤數(shù)據(jù)來自中國土壤數(shù)據(jù)庫(http://www.soil.csdb.cn/),土壤圖層使用1∶100萬矢量數(shù)據(jù)。選取研究區(qū)及周邊6個(gè)氣象站的數(shù)據(jù)作為氣象驅(qū)動(dòng)(圖1),氣象數(shù)據(jù)從中國氣象數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)下載并處理,輻射數(shù)據(jù)從(https://power.larc.nasa.gov/)獲取。選取研究區(qū)周圍古北口水質(zhì)站作為面源污染校驗(yàn)站點(diǎn),選取總氮(TN),總磷(TP)為指示污染物。其中驅(qū)動(dòng)InVEST模型的生物物理屬性參數(shù)的選擇參考InVEST模型輸入手冊(cè)及相關(guān)文獻(xiàn)獲得,具體情況如表1所示：

表1 InVEST模型驅(qū)動(dòng)參數(shù)屬性表

2.2 模型的原理及校驗(yàn)

2.2.1InVEST模型原理

(1)

式中:Yxj為柵格x中土地覆被類型j的年產(chǎn)水量mm；AETxj為柵格x中土地覆被類型j的實(shí)際蒸散量mm；Px為柵格x的年降水量mm。

水質(zhì)凈化模塊用于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤的水質(zhì)凈化服務(wù),水質(zhì)凈化服務(wù)功能是根據(jù)流域TN和TP的輸出量評(píng)估的,二者輸出量越高,表明水質(zhì)凈化功能越弱。其主要算法:

ALVx=HSSx·polx

(2)

式中,ALVx是柵格x的調(diào)整后輸出量,HSSx柵格x的水文敏感性得分,polx為柵格x的輸出系數(shù)。

土壤保持模塊的作用是描述坡面土壤侵蝕和流域輸沙空間過程。有利于流域水土保持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究,為水庫清淤管理和河道水質(zhì)控制提供指導(dǎo)。其主要算法：

USLEx=Rx·Kx·LSx·Cx·Px

(3)

式中,USLEx為柵格x的土壤實(shí)際侵蝕量,是考慮植被攔截后的計(jì)算結(jié)果；Rx為降雨侵蝕力；Kx為土壤可蝕性；LSx為坡度長因子；Cx為植被覆蓋因子；Px為土壤保持措施因子。

2.2.2子流域的劃分

本研究根據(jù)分辨率為90 m的DEM數(shù)據(jù),使用ArcGIS 10.2中的Hydrology模塊,基于水文過程進(jìn)行填洼、集流等操作計(jì)算流向,并提取水系圖將流域劃分為27個(gè)子流域,InVEST模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)將以劃分的27子流域?yàn)榛締卧M(jìn)行。

2.2.3模型的校驗(yàn)

由于土地利用類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能關(guān)系密切[19],根據(jù)2005至2015年土地利用變化分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)的各土地利用類型變化較小(圖2),這與研究區(qū)的功能定位及當(dāng)?shù)貜?qiáng)有力的環(huán)境保護(hù)政策有密切的關(guān)系?？紤]數(shù)據(jù)的可獲得性與完整性,本研究使用2005年古北口水質(zhì)站監(jiān)測值校準(zhǔn)模型參數(shù)并應(yīng)用于2015年的模型模擬。

圖2 潮河流域2005和2015各土地利用類型面積

水源涵養(yǎng)模塊的計(jì)算結(jié)果包含了地表水和地下水,因此不能使用地表徑流值來校驗(yàn)?zāi)Ｐ?。本研究參考吳瑞等的研究方法[11],用平均徑流深與模型相應(yīng)評(píng)估值進(jìn)行校驗(yàn)。

(4)

式中,R是平均徑流深(mm)；wyield是模型輸出的整個(gè)流域產(chǎn)水量(m3)；a是徑流系數(shù)；A是流域的總面積(hm2)。如果模型誤差小于10%,則認(rèn)為模擬結(jié)果基本可以反映實(shí)際的情況[20]。具體校驗(yàn)結(jié)果如下表2所示。

表2 2005年古北口水質(zhì)站水質(zhì)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型

2.3 四種生態(tài)修復(fù)措施的情景設(shè)置

根據(jù)北京市2016年12月印發(fā)的《北京市“十三五”時(shí)期環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)規(guī)劃》第四章第二節(jié),承德市2017年7月印發(fā)的《承德市環(huán)境保護(hù)十三五規(guī)劃的通知》第三章第二節(jié),北京市順義區(qū)2017年4月印發(fā)的《順義區(qū)“十三五”環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)規(guī)劃》以及其他區(qū)縣的“十三五”生態(tài)環(huán)境規(guī)劃,提取其中有關(guān)提升潮河流域生態(tài)系統(tǒng)功能的相關(guān)措施,基于2015年潮河流域的土地利用現(xiàn)狀,設(shè)置四種擬開展的生態(tài)修復(fù)手段情景(表3)：①化肥農(nóng)藥減量；②河岸緩沖帶；③退耕還林；④以上三種共同作用的綜合修復(fù)。

表3 四種生態(tài)修復(fù)情景

2.4 生態(tài)服務(wù)功能的核算標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1水質(zhì)凈化

密云水庫水質(zhì)易受上游農(nóng)業(yè)面源氮和磷污染的影響,參考江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用水葫蘆處理湖泊氮磷的示范工程[25],將治理湖泊中的TN、TP污染的成本分別定為4.8×104元/t,3.18×105元/t。

2.4.2水源涵養(yǎng)

在潮河流域內(nèi),生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能主要由森林、草地、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供,對(duì)本研究區(qū)采用替代市場法,以蓄水量等同研究區(qū)水源涵養(yǎng)量的水庫建設(shè)成本估算生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的總價(jià)值[4-5]。由于模型水源涵養(yǎng)的模擬數(shù)值不能完全反應(yīng)實(shí)際流量[26],所以應(yīng)用徑流系數(shù)估算實(shí)際的徑流量,并將產(chǎn)生的徑流按照市場價(jià)格核算為密云水庫下游供水地區(qū)(北京市)的居民用水價(jià)格。

Ew=wyield·a·Pi

(5)

式中,Ew為水源涵養(yǎng)總價(jià)值(元)；Pi為北京市居民用水價(jià)格(元/m3)；a是徑流系數(shù)；wyield是模型輸出的整個(gè)流域產(chǎn)水量(m3)。

2.4.3土壤保持

土壤保持的經(jīng)濟(jì)效益主要來源于上游生態(tài)系統(tǒng)減少下游密云水庫受泥沙淤積作用的影響[4-5]。有學(xué)者認(rèn)為,全國因土壤侵蝕流失的泥沙有24%淤積于下游水庫,是導(dǎo)致水庫蓄水能力下降的主要原因,同時(shí)也在一定程度上增加了干旱、洪澇發(fā)生的概率[27-28]。

(6)

式中,Es為土壤流失的經(jīng)濟(jì)損失(元)；A為土壤流失總量(t)；Ps為水庫庫容工程費(fèi)用(元/m3)；ρ為土壤容重(t/m3)。

2.4.4生態(tài)服務(wù)價(jià)值核算相關(guān)參數(shù)

潮河流域的平均土壤容重[15]為1.48 g/cm3；流域的徑流系數(shù)[17]為0.116；根據(jù)《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價(jià)[5],我國單位庫容的水庫工程費(fèi)用為1.22元/m3,按照物價(jià)指數(shù)換為2015年的價(jià)格約為1.64元/m3；北京市政府發(fā)布的《北京市居民用水價(jià)格消費(fèi)表》按第一階梯估算,潮河流域的水源涵養(yǎng)價(jià)值為2.07元/m3。河岸緩沖帶草本覆被成本概算為2295元/hm2[29]；退耕還林成本按照給予農(nóng)戶補(bǔ)償均價(jià)概算為3795元/hm2[30]。

3 結(jié)果與分析

3.1 四種情景的土地利用變化情況

圖3顯示了四種生態(tài)修復(fù)措施模擬實(shí)施之后,潮河流域土地利用類型的空間分布,表4則列出了各土地利用類型面積及占比的變化情況。其中,化肥減量的情境是對(duì)施用化肥的總量進(jìn)行削減,而不改變?cè)械母胤植寂c面積。從圖3土地利用圖像上可以看出潮河流域居民生活、耕作的活動(dòng)范圍大多分布在臨近潮河的兩岸,頻繁的人類活動(dòng)對(duì)潮河流域的水環(huán)境質(zhì)量存在風(fēng)險(xiǎn)。因此,修建河岸緩沖帶將使沿河的水田面積減少75.00%、旱地減少33.97%、城鎮(zhèn)用地減少64.28%、農(nóng)村居民點(diǎn)減少30.43%,在自然生態(tài)系統(tǒng)與人類生產(chǎn)活動(dòng)頻繁交互的區(qū)域設(shè)置生態(tài)緩沖帶,將有效減少化肥及城市污染等經(jīng)過雨水沖刷直接進(jìn)入河道[23]。通過退耕還林的修復(fù)措施,將位于陡坡的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)楣嗄?減少了潮河流域63.45%的易侵蝕旱地的同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的TP、TN對(duì)密云水庫上游來水的水質(zhì)影響。

表4 四種情景下主要變化的各土地利用類型

圖3 四種情景設(shè)置下的土地利用變化

3.2 生態(tài)修復(fù)情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化

四種情景下潮河流域水源涵養(yǎng)量,水質(zhì)凈化功能,土壤保持功能的總量變化情況如表5所示,分布變化如圖4所示。其中化肥減量的情景由于不涉及土地利用變化,故水源涵養(yǎng)以及土壤流失均沒有改變。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的TP、TN是造成面源污染的主要因素之一[31],從情景設(shè)置上來看,化肥施用量的減少對(duì)TP和TN排放量的削減率為四種情景中最低,分別為13.14%、10.94%。由此可見單獨(dú)實(shí)施減量的措施,并不能明顯的減少TP、TN排放,因此面源污染的控制需要綜合手段協(xié)同控制[32]。河岸緩沖帶的修建與退耕還林在水源涵養(yǎng)量的提升方面效果相當(dāng),但在TP、TN的減排以及土壤保持方面退耕還林比河岸緩沖帶提高了42.58%,31.73%以及29.43%。退耕還林將流域P、N及土壤截留能力較差的耕地轉(zhuǎn)換為截留能力較高的灌木林,減少了坡度較大的耕地受雨水沖刷造成的污染擴(kuò)散和土壤流失,使面源污染得到明顯好轉(zhuǎn),同時(shí)減輕了密云水庫清淤的工作量?？傮w上,四種情景對(duì)潮河流域的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)都有一定的促進(jìn)作用,在綜合修復(fù)的情景下,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都得到了明顯的提升。其中水源涵養(yǎng)量提高了40.18%,TP、TN的排放分別減少了53.89%和42.32%,同時(shí)土壤流失量降低了63.76%。

圖4 2015年各生態(tài)修復(fù)情景下生態(tài)服務(wù)功能分布圖(化肥減量對(duì)水源涵養(yǎng)與土壤流失沒有影響)

表5 四種情景下各生態(tài)服務(wù)功能的變化

從空間分布來看,在退耕還林和綜合修復(fù)的情景下,大面積的旱地轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物截留能力較強(qiáng)的灌木林,流域北部以及西部中下游的TP、TN輸出形成面源污染的風(fēng)險(xiǎn)得到了明顯的減輕。水源涵養(yǎng)的主要影響因素有降水、蒸散發(fā)、土地利用、地表徑流等,其中降水是最直接的驅(qū)動(dòng)因素[33]。從研究區(qū)水源涵養(yǎng)分布圖上來看,四種情景中潮河流域水源涵養(yǎng)能力由流域西南向東北遞減,這與研究區(qū)降水空間分布由南向北減少的特征相一致。從子流域水源涵養(yǎng)的分布來看,在河岸緩沖帶、退耕還林、綜合修復(fù)三種情境下,沿河子流域均呈現(xiàn)水源涵養(yǎng)量上升的趨勢,這是由于土地利用變化通過改變研究區(qū)下墊面狀況影響水源涵養(yǎng)功能[11]。其中,退耕還林將農(nóng)田轉(zhuǎn)換成植被覆蓋度更高的林地、草地,增加了土壤含水量[34],提升了流域水源涵養(yǎng)的能力,同時(shí)從長期來看,大量聚集度高的林地會(huì)在區(qū)域內(nèi)形成微氣候,保持區(qū)域的土壤濕潤,維持一定的水源涵養(yǎng)能力[35]；河岸緩沖帶的修建將農(nóng)業(yè)用地、城鎮(zhèn)用地以及居民點(diǎn)轉(zhuǎn)換為草地,硬化路面的減少和植被的增多增加了沿河的蒸散發(fā),但同時(shí)在一定程度上減少了地表徑流,此時(shí)水源涵養(yǎng)量的增加的原因可能是雨水的大量下滲以及流域土壤的高含水量,這與流域徑流系數(shù)較小相符合[17]。

導(dǎo)致土壤流失現(xiàn)象發(fā)生的原因非常復(fù)雜,包括地形、土壤質(zhì)地、氣候變化以及人為因素等[36]。生態(tài)修復(fù)工程提高流域土壤保持能力的核心是使流域在減緩自然生態(tài)系統(tǒng)的衰退的同時(shí),使土地類型資源向高土壤保持能力的類型轉(zhuǎn)換[37-38]。潮河流域土壤流失的重點(diǎn)區(qū)域是流域的北部以及中西部,該區(qū)域水田、旱地以及中低密度草地分布較多,植被土壤保持能力較弱,退耕還林及河岸緩沖帶的手段都能大幅提高流域的土壤保持水平。

3.3 生態(tài)服務(wù)價(jià)值核算

使用直接市場法和替代市場法對(duì)潮河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行價(jià)值核算,以潮河流域2015年的實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分別研究四種生態(tài)修復(fù)情景與2015年基準(zhǔn)情景的變化結(jié)果,得到相應(yīng)修復(fù)手段實(shí)施后研究區(qū)增加的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。核算后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)果見表6。

表6 四種情景下各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較2015年增加值及價(jià)值核算

四種情景都在一定程度上增加了流域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,較2015年的實(shí)際情況,化肥減量使得潮河流域水質(zhì)好轉(zhuǎn),凈增加3.54×106元生態(tài)服務(wù)價(jià)值；河岸緩沖帶的建設(shè)在增加了流域的水源涵養(yǎng)量的同時(shí),于一定程度上提高了水質(zhì)凈化能力和土壤保持能力,增加了3.64×107元的生態(tài)服務(wù)價(jià)值；退耕還林行動(dòng)改變了流域的土地利用類型,增加了4.59×107元的生態(tài)服務(wù)價(jià)值；在三種修復(fù)手段同時(shí)開展,在協(xié)同作用下,潮河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值將比2015年實(shí)際增加7.73×107元。雖然化肥減量產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)價(jià)值最低,但由于沒有工程建設(shè)成本的前期投入所以獲得收益最快；相比于化肥減量,退耕還林和河岸緩沖帶的設(shè)置均涉及工程前期耗時(shí)較長的規(guī)劃及建設(shè)過程,雖然退耕還林在理論上能產(chǎn)生更大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,但由于涉及對(duì)農(nóng)戶的補(bǔ)貼以及植被的種植,其價(jià)值回收的歷時(shí)較建設(shè)河岸緩沖帶更久。在工程實(shí)施后的生態(tài)服務(wù)價(jià)值并不能立刻覆蓋工程成本,因此生態(tài)修復(fù)工程對(duì)提升流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值需要經(jīng)歷一個(gè)較長的周期才能實(shí)現(xiàn)價(jià)值回收。

由此可見,在制定生態(tài)修復(fù)政策前需對(duì)擬實(shí)施的地區(qū)進(jìn)行充分的調(diào)查,生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)定制相應(yīng)的修復(fù)方案。例如,在資金較不充足的地區(qū),政策上鼓勵(lì)化肥農(nóng)藥減量不僅能在一定程度上改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境也能減輕政府部門的財(cái)政壓力；而在農(nóng)業(yè)用地較少生態(tài)環(huán)境較好的地區(qū),河岸緩沖帶的設(shè)置相較于退耕還林會(huì)在短期內(nèi)產(chǎn)生更大的收益；而對(duì)于需要重點(diǎn)保護(hù)和治理的特定生態(tài)服務(wù)功能區(qū),綜合治理是解決并徹底改善提高當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的關(guān)鍵手段。

3.4 不確定性分析

影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值估算準(zhǔn)確性和真實(shí)性的因素有很多,包括InVEST模型結(jié)構(gòu)擬合誤差以及InVEST模型輸入數(shù)據(jù)的誤差,如年均降水分布、年均蒸散發(fā)分布等氣象數(shù)據(jù)是根據(jù)IDW插值估算,并不能反應(yīng)每一個(gè)子流域的真實(shí)情況；本研究基于1 km的土地利用圖像,利用2005年校準(zhǔn)模型的參數(shù)對(duì)2015年的情況以及四種情景進(jìn)行模擬,可能會(huì)有較大的誤差,InVEST模型雖不能很好的反映各生態(tài)服務(wù)功能的絕對(duì)值,但可以很好的揭示各情景間的變化[39]。

生態(tài)服務(wù)價(jià)值核算的研究內(nèi)容聚焦在水源涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化、土壤流失三個(gè)方面,沒有考慮防風(fēng)固沙、固碳、減緩氣候變化等的影響,也沒有量化生態(tài)修復(fù)措施實(shí)施過程中對(duì)其他生態(tài)服務(wù)功能的影響,例如,在退耕還林情景下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價(jià)值將會(huì)減少；河岸緩沖帶的修建初期河道中泥沙可能有暫時(shí)性的升高以及緩沖帶修好后對(duì)作為景觀對(duì)周邊地塊價(jià)值的提升；化肥減量后農(nóng)作物產(chǎn)量變化等也需要進(jìn)一步核算。這可以在未來的研究過程中,通過對(duì)InVEST模型模塊的完善來進(jìn)行更細(xì)致的探討。

4 結(jié)論

本研究以2015年潮河流域土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀為基準(zhǔn)情景,設(shè)置了化肥減量、河岸緩沖帶、退耕還林和綜合修復(fù)四種情景,利用InVEST模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行模擬,采用直接市場法和替代市場法等價(jià)值評(píng)價(jià)方法對(duì)潮河流域在四種不同生態(tài)修復(fù)情景下的水源涵養(yǎng)、土壤保持、水質(zhì)凈化能力及其生態(tài)價(jià)值進(jìn)行了量化分析。

(1)四種生態(tài)修復(fù)情景均有效的提高了流域的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,在綜合修復(fù)的情景下,水源涵養(yǎng)量提高了40.18%,TN、TP的排放分別減少了42.32%和53.89%,同時(shí)土壤流失量降低了63.76%。

(2)單獨(dú)實(shí)施化肥農(nóng)藥減量的措施,不能明顯減少TN、TP排放造成的面源污染,面源污染的防治需要對(duì)流域進(jìn)行綜合、全面的修復(fù)。

(3)化肥減量、河岸緩沖帶、退耕還林以及綜合修復(fù)四種情景的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別較2015實(shí)際情況增加了3.54×106、3.64×107、4.59×107和7.73×107元。

猜你喜歡

潮河緩沖帶水源

基于濃度與流量突變的河流總磷通量估算

農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)(2024年3期)2024-11-06 00:00:00

潮關(guān)村：作別傷痕累累的過往

北京紀(jì)事(2024年4期)2024-03-28 12:03:07

河岸緩沖帶植被布局對(duì)氮流失的影響

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)(2022年16期)2023-01-12 13:24:46

保護(hù)水源

品牌研究(2022年18期)2022-06-29 05:33:24

南水源頭清如許

當(dāng)代陜西(2019年24期)2020-01-18 09:14:18

大潮河

散文選刊·下半月(2017年10期)2017-10-23 22:05:53

太湖流域流經(jīng)不同類型緩沖帶入湖河流秋、冬季氮污染特征?

湖泊科學(xué)(2016年6期)2016-11-24 09:31:28

尋找水源

小天使·六年級(jí)語數(shù)英綜合(2016年7期)2016-05-14 12:51:51

坡耕地作物緩沖帶對(duì)徑流和氮流失的影響分析

水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)(2016年7期)2016-02-28 15:06:30

濱岸緩沖帶去除農(nóng)業(yè)面源污染技術(shù)研究

中國資源綜合利用(2016年1期)2016-02-03 02:55:10

生態(tài)學(xué)報(bào)2020年15期

生態(tài)學(xué)報(bào)的其它文章

社群等級(jí)對(duì)金烏賊行為表型及能量代謝的影響

基于民族生態(tài)學(xué)視角的貴州苗族食用野菜多樣性研究

油田外排水對(duì)干旱戈壁區(qū)人工濕地土壤微生物生物量的影響

持續(xù)干旱下金邊黃楊的滯塵效應(yīng)

金塔綠洲荒漠交錯(cuò)帶沙蓬根系分形特征

浙江省紅楠生境地群落數(shù)量分類和環(huán)境解析