漢江流域水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化服務(wù)時(shí)空分析

陳澤怡，余珮珩，陳奕云, ，江頌，顧世祥，白少云，劉斌

（1. 武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2. 中國科學(xué)院南京土壤研究所 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210008；3. 武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；4. 北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871；5. 云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021）

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)通過其組成及相互作用，直接或間接為人類發(fā)展提供必需的自然環(huán)境產(chǎn)品，并發(fā)揮其效用[1]。水資源是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，承載著人類的生活和生產(chǎn)[2]。作為流域水資源生態(tài)服務(wù)功能的一部分[3]，水源涵養(yǎng)服務(wù)和水質(zhì)凈化服務(wù)直接影響著水量和水質(zhì)的變化，不僅在維持區(qū)域水文平衡和水質(zhì)凈化方面具有重要意義，而且在制定流域水源保護(hù)規(guī)劃、保障區(qū)域用水安全等方面起到關(guān)鍵作用，針對(duì)流域水源涵養(yǎng)服務(wù)和水質(zhì)凈化服務(wù)的研究已逐漸成為生態(tài)水文學(xué)等領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[4]。

目前，尚未出現(xiàn)被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估體系。早期有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估的研究多套用現(xiàn)成公式，對(duì)區(qū)域整體進(jìn)行評(píng)估，難以實(shí)現(xiàn)空間可視化表達(dá)。近期研究表明，諸如InVEST模型等集精細(xì)、定量與模型為一體的評(píng)估方法能準(zhǔn)確地闡明并提高評(píng)估結(jié)果的精確性[5-7]。國外關(guān)于InVEST模型的研究多集中于應(yīng)用模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評(píng)估、敏感性分析以及對(duì)未來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的模擬[8-12]。國內(nèi)研究大多運(yùn)用InVEST模型的一個(gè)或多個(gè)模塊針對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。如柯新利和唐蘭萍[13]定量評(píng)估了2000—2015年湖北省城市擴(kuò)張與耕地保護(hù)耦合對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響，并探究二者間的因果關(guān)系；吳瑞等[14]對(duì)北京市官廳水庫的水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化能力進(jìn)行計(jì)算；賈芳芳[15]通過InVEST模型從水源供給、土壤保持和碳儲(chǔ)存方面對(duì)贛江流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)估；肖強(qiáng)等[16]基于InVEST模型對(duì)重慶市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行重構(gòu)和評(píng)估；李屹峰等[17]以密云水庫流域?yàn)槔骄客恋乩米兓瘜?duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響；白楊等[18]運(yùn)用InVEST模型對(duì)白洋淀流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和空間分布特征分析。綜上，InVEST模型能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀況進(jìn)行有效的評(píng)估，并進(jìn)行空間化分析，為制定管理決策提供有效和關(guān)鍵的信息。然而，目前運(yùn)用該模型在較大流域尺度上開展的研究較少，且主要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)估，缺乏對(duì)水資源生態(tài)服務(wù)功能的針對(duì)性評(píng)價(jià)。

漢江流域位于我國中西部地區(qū)的結(jié)合部，是中緯度地區(qū)的腹心位置，連接長江經(jīng)濟(jì)帶和絲綢之路，在推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)中具有舉足輕重的地位。為了確保漢江流域生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)統(tǒng)籌發(fā)展，保障“一庫清水北送、一江清水東流”，根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《促進(jìn)中部地區(qū)崛起“十三五”規(guī)劃》有關(guān)要求，需要從宏觀上認(rèn)識(shí)整個(gè)漢江流域過去20年間的土地利用變化及其水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變規(guī)律，評(píng)估流域水資源資產(chǎn)，從而促進(jìn)《漢江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施。

本研究基于InVEST模型水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化模塊，選取2000年、2005年、2010年和2015年四期數(shù)據(jù)，計(jì)算出漢江流域產(chǎn)水和養(yǎng)分截留情況，并結(jié)合GIS探究其時(shí)空分布，旨在促進(jìn)區(qū)域水資源的供需平衡，對(duì)漢江流域的水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，為全面認(rèn)識(shí)并充分發(fā)揮漢江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提供參考。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)域概況

漢江流域地跨陜西、湖北、河南三省，是連接西北與華中的重要紐帶。漢江是長江第一大支流，發(fā)源于陜西省寧強(qiáng)縣，干流流經(jīng)陜西省、河南省和湖北省，在武漢市匯入長江。干流長度為1 577 km，流域面積約為15.9萬km2，總落差為1 964 m。漢江流域?qū)俚湫偷膩啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候垂直分布明顯，流域面積大，光照、溫度和水資源的空間差異較大，具有顯著的垂直地帶性，整個(gè)流域形成了多樣化的氣候地帶[19]。漢江流域多年平均降水量在700～1 400 mm之間，多年平均氣溫在12°C～16°C之間[20]。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所使用的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、潛在蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、植物可利用含水量數(shù)據(jù)、氮磷輸出系數(shù)和去除效率數(shù)據(jù)等。土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心所提供的2000年、2005年、2010年和2015年四期數(shù)據(jù)。數(shù)字高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn）所提供的GDEMV2數(shù)字高程數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行鑲嵌、裁剪和填洼等處理后得到分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)。研究范圍通過DEM數(shù)據(jù)提取流域得到。氣象數(shù)據(jù)來源于漢江流域20個(gè)氣象站的降水量觀測數(shù)據(jù)，通過普通克里金插值法得到漢江流域的降水量數(shù)據(jù)。潛在蒸散發(fā)量的計(jì)算方法使用的是哈格里夫斯（Hargreaves）公式[21-22]，并針對(duì)漢江流域的情況進(jìn)行了系數(shù)修訂[23]，如公式（1）。

式中：RA為地外太陽輻射，單位為MJ/(m2·day)；Tav為日均溫，單位為℃；TD為日均最高氣溫與日均最低氣溫的差值，單位為℃。地外太陽輻射RA參考《太陽能資源等級(jí)——總輻射》國家標(biāo)準(zhǔn)文件所提供的公式計(jì)算。

土壤深度數(shù)據(jù)來源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://westdc.westgis.ac.cn）所提供的基于世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）的中國數(shù)據(jù)集，再使用研究區(qū)邊界提取得到漢江流域土壤深度數(shù)據(jù)。植物可利用含水量數(shù)據(jù)采用非線性擬合估算模型[24]，結(jié)合世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）中的土壤質(zhì)地分類得到。具體計(jì)算方法如下：

式中：PAWC表示植物可利用含水量；sand%表示砂粒含量；silt%表示粉粒含量；clay%表示黏粒含量；OC%表示有機(jī)碳含量。

氮磷輸出系數(shù)和去除效率參考InVEST用戶指南和相關(guān)文獻(xiàn)[25-26]后估算獲得。

1.3 InVEST模型原理與校驗(yàn)

InVEST模型的水源涵養(yǎng)模塊（water yield）是一種基于水量平衡的估算方法。主要根據(jù)Budyko曲線[27]和年均降水量，通過降水量減去蒸散發(fā)的水量得到柵格單元的產(chǎn)水量，從而得到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)水量。在進(jìn)行模型計(jì)算時(shí)，簡化匯流過程，忽略地表水和地下水的交互作用[28]，從而得出研究區(qū)域的水源供給量空間分布。計(jì)算公式如下：

式中：Yxj表示柵格單元x中j類用地類型的年產(chǎn)水量；AETxj表示柵格單元x中j類用地類型的年實(shí)際蒸散發(fā)量；Px則是柵格單元x的年降水量。

InVEST模型的水質(zhì)凈化模塊（nutrient retention）是基于植被和土壤能夠轉(zhuǎn)換或存儲(chǔ)徑流中的氮磷污染物機(jī)理，忽略其他污染源，采用水體中總氮和總磷的含量來表示流域的水質(zhì)狀況。總氮和總磷的含量越大，表明流域的污染越嚴(yán)重，其水質(zhì)凈化的能力越弱。計(jì)算公式如下：

式中：ALVx表示柵格單元x的調(diào)節(jié)負(fù)荷值；polx表示柵格單元x的輸出系數(shù)；HSSx表示柵格單元x的水文敏感性，計(jì)算方式如下：

式中：λx表示柵格單元x的徑流系數(shù)；表示流域內(nèi)的評(píng)價(jià)徑流系數(shù)。

為檢驗(yàn)InVEST模型的準(zhǔn)確性，本研究采用《中國河流泥沙公報(bào)》所提供的漢江流域年徑流量數(shù)據(jù)作為漢江流域產(chǎn)水量實(shí)際值，通過調(diào)整季節(jié)性因子zhang系數(shù)[29]進(jìn)行校驗(yàn)。最終確定當(dāng)zhang系數(shù)為27時(shí)，InVEST模型的結(jié)果能達(dá)到實(shí)際值的93.6%。因此，本研究最終選取27為漢江流域的zhang系數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 水源涵養(yǎng)服務(wù)分析

（1）水源涵養(yǎng)服務(wù)時(shí)空格局分析。

本研究通過InVEST模型，對(duì)漢江流域2000年、2005年、2010年和2015年的水源涵養(yǎng)服務(wù)進(jìn)行了分析評(píng)估（圖1和圖2）。漢江流域平均產(chǎn)水深度從2000年的319.926 mm上升到2005年的412.091 mm和2010年的472.505 mm，然后在2015年下降至338.653 mm。在2000—2015年，產(chǎn)水深度在319.926 mm和472.505 mm之間變化，最高為2010年，最低為2000年。結(jié)果顯示，不同年份之間漢江流域水源涵養(yǎng)服務(wù)在空間上呈現(xiàn)一定的一致性，東南地區(qū)和西南部分地區(qū)的產(chǎn)水量較高，包括安康市南部、南陽市東部以及江漢平原部分地區(qū)；而漢江流域中部地區(qū)的水源涵養(yǎng)服務(wù)能力較低，包括十堰市和襄陽市部分地區(qū)。

圖1 2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域產(chǎn)水深度

圖2 2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域年平均產(chǎn)水深度

為了更清楚地揭示漢江流域水源涵養(yǎng)服務(wù)在不同時(shí)期的變化，本研究分析了2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年的水源涵養(yǎng)服務(wù)變化（圖3）。前兩個(gè)階段產(chǎn)水量總體增加，其中2000—2005年產(chǎn)水量增加，而2005—2010年一些特定區(qū)域的產(chǎn)水量減少，如中部部分地區(qū)，包括房縣和襄陽市，減少面積少于增加面積。2010—2015年，漢江流域產(chǎn)水量總體減少，大部分地區(qū)的供水量明顯減少，尤其是商洛市和十堰市西南部，減少面積略等同于增加面積，但減少量遠(yuǎn)大于增加量。

圖3 2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年漢江流域產(chǎn)水深度變化

（2）水源涵養(yǎng)服務(wù)驅(qū)動(dòng)因素討論。

InVEST模型水源涵養(yǎng)模塊是一種基于水量平衡法的模型，主要受到氣候和下墊面的影響。流域水源涵養(yǎng)能力在一定時(shí)期與植被覆蓋度、土地利用變化和氣候等密切相關(guān)。本研究利用殘差趨勢(shì)法（the residual trends）探究水源涵養(yǎng)服務(wù)對(duì)氣候和土地利用變化的響應(yīng)程度[30-31]。 首先根據(jù)校準(zhǔn)和驗(yàn)證的InVEST模型計(jì)算出2000年、2005年、2010年和2015年四年的水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化服務(wù)的時(shí)空變化。之后模擬兩種不同的情景：①氣候條件不變但土地利用變化；②土地利用不變但氣候條件變化。分別在InVEST模型中固定氣候條件和土地利用來探究不同情景下的產(chǎn)水量變化。利用殘差趨勢(shì)法探究實(shí)際值與情景值之間的差異，以此探究氣候條件和土地利用對(duì)水源涵養(yǎng)變化的相對(duì)貢獻(xiàn)。具體過程如下：

式中：ΔWT是一定時(shí)期內(nèi)的產(chǎn)水量變化；WR是該時(shí)期末的實(shí)際產(chǎn)水量；WB是該時(shí)期初始的產(chǎn)水量；ΔWL是土地利用變化對(duì)產(chǎn)水量的影響；WRC是僅有氣候變化情景下的產(chǎn)水量；ΔWC是氣候變化對(duì)產(chǎn)水量的影響；WRL是僅有土地利用變化情景下的產(chǎn)水量；ηL、ηC分別是土地利用和氣候變化對(duì)產(chǎn)水量的貢獻(xiàn)。

為定量區(qū)分氣候和土地利用變化對(duì)產(chǎn)水量的相對(duì)貢獻(xiàn)，對(duì)不同時(shí)期的實(shí)際情況和模擬情況之間的差值進(jìn)行了計(jì)算。圖4和圖5分別顯示了僅有氣候變化和僅有土地利用變化情景下的產(chǎn)水量與實(shí)際產(chǎn)水量之間的差值，同時(shí)還比較了不同時(shí)期的平均產(chǎn)水深度和平均差值之間的變化，以此反映氣候和土地利用的相對(duì)貢獻(xiàn)（表1）。2000—2010年，漢江流域產(chǎn)水量不斷增加，而2010—2015年，漢江流域產(chǎn)水量大幅減少。2000—2005年和2005—2010年兩個(gè)時(shí)期內(nèi)，受氣候改變影響，漢江流域的產(chǎn)水量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，平均產(chǎn)水量變化約為-0.785 mm和-0.220 mm；受土地利用變化影響，產(chǎn)水量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，平均產(chǎn)水量變化約為82.592 mm和77.956 mm。2010—2015年，氣候和土地利用變化都產(chǎn)生了消極影響，平均產(chǎn)水量變化約為-1.236 mm和-142.412 mm?？傮w來說，在15年間，土地利用變化是導(dǎo)致研究區(qū)產(chǎn)水量變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。

圖4 2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年漢江流域產(chǎn)水深度在土地利用保持不變的情況與實(shí)際情況之間的差值

圖5 2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年漢江流域產(chǎn)水深度在氣候條件不變的情況與實(shí)際情況之間的差值

表1 2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年漢江流域氣候和土地利用變化對(duì)產(chǎn)水變化的相對(duì)貢獻(xiàn)

殘差趨勢(shì)的分析結(jié)果表明，2000—2005年和2005—2010年，氣候變化對(duì)流域內(nèi)大部分地區(qū)產(chǎn)生了積極影響，對(duì)仙桃市、南陽市和襄陽市的部分地區(qū)產(chǎn)生消極影響；土地利用變化對(duì)流域內(nèi)大部分地區(qū)產(chǎn)生積極影響，對(duì)襄陽市和十堰市東部產(chǎn)生了消極影響。2010—2015年，由于降水量減少，蒸散發(fā)量增加，導(dǎo)致氣候變化對(duì)漢江流域大部分地區(qū)產(chǎn)生了消極影響，且較之前兩個(gè)時(shí)期的產(chǎn)水量變化值大幅增加。但這一時(shí)期內(nèi)，人類活動(dòng)頻繁，城市快速擴(kuò)張，導(dǎo)致漢江流域內(nèi)建設(shè)用地面積大幅減少，林草地以及水域面積不斷減少，植被覆蓋度降低，土地利用變化對(duì)產(chǎn)水量減少的貢獻(xiàn)更大。

2.2 水質(zhì)凈化服務(wù)分析

（1）水質(zhì)凈化服務(wù)時(shí)空格局分析。

本研究利用InVEST模型，對(duì)漢江流域2000年、2005年、2010年和2015年的水質(zhì)凈化服務(wù)進(jìn)行了評(píng)估（圖6～8）。漢江流域平均氮元素輸出負(fù)荷量從2000年的7.409 kg/ha大幅下降至2005年的7.384 kg/ha，之后小幅下降至2010年的7.383 kg/ha和2015年的7.382 kg/ha。在2000—2015年，平均氮元素輸出負(fù)荷量在7.409 kg/ha 和7.382 kg/ha之間變化，最高為2000年，最低為2015年。平均磷元素輸出負(fù)荷量從2000年的0.865 kg/ha大幅下降至2005年的0.857 kg/ha，之后小幅下降至2010年的0.856 kg/ha，再下降至2015年的0.850 kg/ha。在2000—2015年，平均磷元素輸出負(fù)荷量在0.865 kg/ha和0.850 kg/ha之間變化，最高為2000年，最低為2015年。

圖6 2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域年平均氮輸出負(fù)荷量

研究結(jié)果顯示，不同年份之間漢江流域水質(zhì)凈化在空間上呈現(xiàn)一定的一致性，氮、磷輸出負(fù)荷量較高、水質(zhì)凈化能力較低的地區(qū)集中在漢江流域東部，包括南陽市、襄陽市、荊門市、天門市和仙桃市；而氮、磷輸出負(fù)荷量較低、水質(zhì)凈化能力較高的地區(qū)集中在漢江流域中部，包括十堰市和商洛市南部地區(qū)。

為了更清楚地揭示漢江流域水質(zhì)凈化服務(wù)在不同時(shí)期的變化，本研究分析了2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年的氮、磷元素輸出負(fù)荷量變化（圖9）。前兩個(gè)階段氮、磷元素輸出負(fù)荷量均呈現(xiàn)大部分地區(qū)增加、小部分地區(qū)減少的現(xiàn)象，減少量大于增加量，導(dǎo)致總體氮、磷元素輸出負(fù)荷量減少。2010—2015年，漢江流域氮元素輸出負(fù)荷量呈現(xiàn)部分地區(qū)增加、部分地區(qū)減少的現(xiàn)象，增加面積略等同于減少面積，減少量大于增加量；磷元素輸出負(fù)荷量呈現(xiàn)大部分地區(qū)增加、小部分地區(qū)減少的現(xiàn)象，減少量大于增加量。

圖7 2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域年平均磷輸出負(fù)荷量

圖8 2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域年平均氮、磷輸出負(fù)荷量

圖9 2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年漢江流域氮、磷輸出負(fù)荷量變化

（2）水質(zhì)凈化驅(qū)動(dòng)因素討論。

InVEST模型水質(zhì)凈化模塊基于植被和土壤能夠轉(zhuǎn)換或存儲(chǔ)徑流中的氮、磷污染物機(jī)理。因此主要由地形、土地利用類型以及流域的水源涵養(yǎng)能力共同決定。不同時(shí)期的漢江流域氮、磷輸出負(fù)荷量在空間上的分布呈現(xiàn)明顯的一致性，水質(zhì)凈化能力較低的地區(qū)主要土地利用類型為耕地和建設(shè)用地，這說明人類活動(dòng)尤其農(nóng)業(yè)活動(dòng)是造成水環(huán)境污染的主要原因，可能由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)中大量化肥、農(nóng)藥的使用，使得未被作物吸收的氮、磷元素直接流入水體，導(dǎo)致氮、磷元素輸出負(fù)荷量增大，從而削弱了流域的水質(zhì)凈化能力。

受到人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)凈化服務(wù)的影響，2000—2015年，漢江流域內(nèi)氮、磷輸出負(fù)荷量減少，水質(zhì)凈化能力增強(qiáng)。為保障南水北調(diào)中線工程水源地丹江口水庫的水質(zhì)，國務(wù)院提出了《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十二五”規(guī)劃》等一系列措施，在現(xiàn)實(shí)生活中得到落實(shí)，保障了良好的水質(zhì)，提升了生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力。由此可見，通過實(shí)施水資源相關(guān)規(guī)劃和政策，漢江流域的水質(zhì)情況得到了有效改善。出臺(tái)政策并積極落實(shí)，可以為漢江流域水資源的管理和規(guī)劃提供理論依據(jù)。

3 結(jié)論與展望

本研究主要利用InVEST模型的水源涵養(yǎng)模塊和水質(zhì)凈化模塊，分別計(jì)算了漢江流域2000年、2005年、2010年和2015年的各子流域產(chǎn)水深度和氮、磷元素輸出負(fù)荷量等，結(jié)合研究區(qū)土地利用狀況，所得主要結(jié)論如下：

首先，2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域的水源涵養(yǎng)能力整體呈現(xiàn)先增強(qiáng)再減弱的趨勢(shì)，且減弱的趨勢(shì)正在加劇。東南地區(qū)和西南部分地區(qū)的水源涵養(yǎng)服務(wù)能力較強(qiáng)，包括安康市南部、南陽市東部以及江漢平原部分地區(qū)；而漢江流域中部地區(qū)的水源涵養(yǎng)服務(wù)能力較低，包括十堰市和襄陽市部分地區(qū)。

其次，殘差趨勢(shì)分析結(jié)果表明，2000—2005年和2005—2010年兩個(gè)時(shí)期內(nèi)，氣候變化對(duì)漢江流域的產(chǎn)水產(chǎn)生負(fù)面影響；土地利用變化則對(duì)產(chǎn)水產(chǎn)生正面影響。而2010—2015年，氣候和土地利用變化都產(chǎn)生了負(fù)面影響。15年間，土地利用變化是產(chǎn)水量變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。為了提升漢江流域的水源涵養(yǎng)能力，應(yīng)當(dāng)合理配置土地利用，保障流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境安全。

再次，2000年、2005年、2010年和2015年漢江流域的水質(zhì)凈化能力呈現(xiàn)不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)。氮、磷輸出負(fù)荷量較高、水質(zhì)凈化能力較低的地區(qū)集中在漢江流域東部，包括南陽市、襄陽市、荊門市、天門市和仙桃市；而氮、磷輸出負(fù)荷量較低、水質(zhì)凈化能力較高的地區(qū)集中在漢江流域中部，包括十堰市和商洛市南部地區(qū)。

最后，漢江流域內(nèi)水質(zhì)凈化能力較低的地區(qū)主要土地利用類型為耕地和建設(shè)用地，這說明人類活動(dòng)尤其農(nóng)業(yè)活動(dòng)是造成水環(huán)境污染的主要原因。因此在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)合理施肥，減少化肥的使用量，增加有機(jī)肥的施用。此外，還可以選擇科學(xué)的輪作方式，種植喜磷或喜氮的作物，削減過量氮、磷元素對(duì)水質(zhì)的污染。

本研究基于InVEST模型對(duì)漢江流域2000—2015年的水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化能力進(jìn)行了時(shí)空格局分析，為漢江流域的水環(huán)境規(guī)劃和國土資源管理提供了科學(xué)的依據(jù)。但由于基礎(chǔ)資料較為有限，在數(shù)據(jù)精度和模型分析等方面還存在著一定的不足。例如，氮、磷的輸出系數(shù)和植被截留效率主要通過文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)獲得，缺乏漢江流域的本地?cái)?shù)據(jù)。未來的研究可以在獲取研究區(qū)精細(xì)化氮、磷輸出系數(shù)和植被截留效率信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升模型精度。