山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務時空演變特征分析
——以貴州省為例

徐梓津，張雪松，陳明曼

1.華中師范大學城市與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079；2.貴州財經(jīng)大學研究生院，貴州 貴陽 550025；3.貴州財經(jīng)大學管理科學與工程學院，貴州 貴陽 550025；

生態(tài)系統(tǒng)服務是指人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中得到的惠益（Daily et al.，2009），人類社會的可持續(xù)發(fā)展在很大程度上取決于生態(tài)系統(tǒng)服務的可持續(xù)供給（WRI，2007）。在經(jīng)濟高速發(fā)展的背景下，人類活動顯著改變了生態(tài)系統(tǒng)宏觀結(jié)構(gòu)并使其服務功能呈現(xiàn)復雜的時空變化特征（Clericia et al.，2019）。聯(lián)合國開展的千年生態(tài)系統(tǒng)評估（Millennium Ecosystem Assessment，MA）結(jié)果指出：全球約60%的生態(tài)系統(tǒng)服務功能退化（Millenniu Ecosyste Assessment，2005）且極大地威脅了區(qū)域乃至全球的生態(tài)安全，人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)。在生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱的山地巖溶區(qū)該問題尤為突出。山地的地表形態(tài)起伏變化劇烈，區(qū)域內(nèi)海拔落差較大。而巖溶地貌是地下水與地表水對可溶性巖石溶蝕與沉淀以及重力崩塌等作用形成的特殊地貌。巖溶區(qū)生態(tài)極為脆弱、地表破碎度高、地域分異明顯，生態(tài)系統(tǒng)相比其他區(qū)域更易遭到破壞（史莎娜等，2022）。深入了解山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務時空變化特征，對正確認識山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務發(fā)展規(guī)律以及提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務具有重要意義（Bennett et al.，2009；Tian et al.，2016）。

近年來，學者們開始關(guān)注巖溶地貌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務。巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務研究的熱點集中在中小尺度且以小流域、縣域行政區(qū)劃為主（張明陽，2011；王月容等，2013；徐建寧，2016；徐燁，2019）；從生態(tài)系統(tǒng)類型來看，巖溶區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)（李陽兵等，2005；林清山等，2010）和流域生態(tài)系統(tǒng)是主要的研究對象。從生態(tài)系統(tǒng)服務類型來看，生態(tài)系統(tǒng)服務評估類型以涵養(yǎng)水源、水土保持、碳儲存和產(chǎn)品供給為主（吳孔運等，2008；韋鈞培等，2022）；在評估方法上，運用價值量評價法和物質(zhì)量評價法較多（林子雁等，2020）。經(jīng)過梳理發(fā)現(xiàn)，山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務時空變化大多關(guān)注水平空間的時序變化，缺乏對縱向空間生態(tài)系統(tǒng)服務變化的研究。山地巖溶區(qū)代表了具有濃縮的環(huán)境梯度、高度異質(zhì)化的生境（梁紅柱等，2022）。山地巖溶區(qū)的垂直帶是表征巖溶生態(tài)景觀垂直變化的經(jīng)典地學模型，也是地學分異變化研究的重點內(nèi)容之一（Kou et al.，2020）。所以，對山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務在縱向空間的變化開展研究顯得尤為重要?；诖?，本文選取典型山地巖溶區(qū)貴州省作為研究區(qū)，針對山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)存在的關(guān)鍵問題，同時考慮研究數(shù)據(jù)的可量化性和權(quán)威性，基于InVEST模型定量評估2000－2020年產(chǎn)水量服務、土壤保持服務和生境質(zhì)量，揭示其在水平空間和縱向空間的演變特征。以期加深對山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務的認識和理解，為山地巖溶區(qū)制定相應的生態(tài)管理決策提供參考，提高典型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)效益。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州?。?03°36′－109°35′E、24°37′－29°13′N）位于中國西南部，東毗湖南、南鄰廣西、西連云南、北接四川和重慶（見圖1）。全省國土面積約1.76×106km2。占全國國土面積的1.8%（Zhang et al.，2021）。境內(nèi)地勢西高東低，平均海拔1100 m。貴州巖溶地貌發(fā)育典型，巖溶地貌面積約占全省國土面積的70%。氣候?qū)賮啛釒駶櫦撅L氣候，年均氣溫10－18 ℃，年降水量1000－1500 mm（貴州省統(tǒng)計局，2021）。貴州省共有9個市、州，88個縣。2020年地區(qū)生產(chǎn)總值17.8×103億元，比上年增長4.5%，高于當年全國的GDP增速2.3%（貴州省統(tǒng)計局，2021）。2020年末全省常住人口3.86×103萬人，比上年末增加10萬人。開展對山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務的研究，貴州省具備代表性和典型性。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Figure 1 Location diagram of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

結(jié)合研究區(qū)實際面積大小兼顧軟件處理的可操作性和高效性，將研究所涉及的數(shù)據(jù)均進行網(wǎng)格化處理，分辨率統(tǒng)一調(diào)整為1 km×1 km。同時，將論文所涉及到的空間數(shù)據(jù)地理坐標統(tǒng)一調(diào)整為GCS_WGS_1984坐標，投影坐標統(tǒng)一調(diào)整為Mercator投影。本文中水平空間指地表平面空間，縱向空間指海拔高于地表的空間。

1.2.1 土地利用數(shù)據(jù)

研究區(qū)土地利用類型數(shù)據(jù)采用中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)注冊與出版系統(tǒng)的解譯數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)解譯精度達到94.3%（徐新良等，2018）可以滿足本文的研究需要。基于土地利用類型原始數(shù)據(jù)的土地利用分類，結(jié)合研究區(qū)實際和研究需要，主要根據(jù)土地資源及其利用屬性，將研究區(qū)土地利用類型劃分為7個類別，包括耕地、林地、草地、濕地、水域、建設用地和裸地。

1.2.2 土壤數(shù)據(jù)

土壤相關(guān)數(shù)據(jù)來源于綜合世界土壤數(shù)據(jù)庫（Harmonized World Soil Database，HWSD），該土壤數(shù)據(jù)因其屬性全面被廣泛使用于各類相關(guān)研究中，可以滿足論文研究的需要。

1.2.3 氣象數(shù)據(jù)

降水數(shù)據(jù)來源于中國逐月降水量數(shù)據(jù)集（Yang et al.，2021）。潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)（Peng et al.，2019）來源于中國1 km逐月潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)集（1990－2020），該數(shù)據(jù)集是基于中國1 km逐月均溫、最低溫、最高溫數(shù)據(jù)集（彭守璋，2020），采用Hargreaves潛在蒸散發(fā)計算式得到（Ding et al.，2020；Ding et al.，2021），數(shù)據(jù)品質(zhì)能夠滿足論文研究的需要。

1.2.4 DEM數(shù)據(jù)

高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http://www.gscloud.cn/）提供的由ASTER GDEM V3數(shù)據(jù)加工生成的數(shù)據(jù)高程模型數(shù)據(jù)（Digital Elevation Model，DEM），空間分辨率為30 m×30 m。該高程模型數(shù)據(jù)被廣泛應用于地理、生態(tài)、環(huán)境等領(lǐng)域的研究，數(shù)據(jù)精度能夠滿足論文研究的需要。

1.2.5 其他數(shù)據(jù)

降雨侵蝕力R、土壤可侵蝕性因子K均由經(jīng)驗公式計算（Wischmeier et al.，1965；Williams et al.，1997），主要威脅因子、威脅源因子權(quán)重和不同土地利用類型對威脅因子的敏感性由參考文獻確定（Anselin，1995；鐘莉娜等，2017；Zhang et al.，2020a，2020b；朱增云等，2020），其他輸入數(shù)據(jù)按InVEST模型說明書默認或推薦值輸入。

1.3 研究方法

1.3.1 產(chǎn)水量

本研究利用InVEST模型中的Water Yield模塊對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務中的產(chǎn)水量進行評估。具體計算公式如下：

式中：

Wij——指i柵格單元上土地利用類型j的水源涵養(yǎng)量；

Aij——j類土地利用類型i柵格單元上的年均實際蒸散量；

Pi——i柵格單元上的年均降雨量。

式中：

Pi——i柵格單元的潛在蒸散量；

w——i柵格單元上的可利用水量和年降水量的比值，為非物理參數(shù)，無量綱。

Kij——土地利用類型j的i柵格單元上植物蒸散系數(shù)；

Ei——i柵格單元上參考蒸散量，是基于當?shù)貐⒖贾脖坏恼羯⒘俊?/p>

1.3.2 土壤保持

土壤保持是生態(tài)系統(tǒng)服務功能的一個重要方面。在巖溶區(qū)，土壤保持可以反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的強弱以及區(qū)域石漠化程度。本研究中土壤保持服務功能采用InVEST模型中土壤侵蝕模塊計算，計算公式如下：

式中：

D——年均土壤保持量；

R——降雨侵蝕因子；

K——土壤可侵蝕因子；

L——坡長坡度因子；

C——植被覆蓋和管理因子；

Ps——保土措施因子。

1.3.3 生境質(zhì)量

本文用生境質(zhì)量指數(shù)表征生境質(zhì)量。InVEST模型中的Habitat Quality模塊通過分析區(qū)域土地利用類型及其對生物多樣性威脅程度計算得到區(qū)域生境質(zhì)量指數(shù)。生境質(zhì)量指數(shù)計算包括4個函數(shù)：（1）每種威脅因子的相對影響；（2）每種土地利用類型對每種威脅因子的相對敏感性；（3）土地利用類型與威脅源之間的距離；（4）土地受到保護的程度（包玉斌等，2015）。

式中：

Qij——土地利用j中柵格單元i的生境質(zhì)量指數(shù)；

Hj——生境類型j的生境適宜度，取值范圍0－1；

k——半飽和常數(shù)，一般為生境退化度最大值的1/2；

z——歸一化常量，設置為2.5（Gao et al.，2017）。

Dij、R、br和yr——生境退化指數(shù)、威脅因子個數(shù)、威脅因子r的權(quán)重、威脅因子的柵格數(shù)；

friy——生境與威脅源之間的距離及影響；

β——因公共政策減輕威脅對生境質(zhì)量影響的因素（即法律保護程度，受法律保護的區(qū)域為0，其余區(qū)域為1）；

gjr——生境類型j對威脅因子r的敏感度；

diy——柵格i與柵格y的直線距離；

dr,max——威脅源r的最大威脅距離。

1.3.4 海拔等級劃分

研究區(qū)最低海拔148 m，最高海拔2885 m，海拔落差高達2737 m，地形起伏變化劇烈。為了便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，也為了使圖表展示更加清晰，本文將研究區(qū)海拔分為27個梯度。每個海拔梯度平均間隔約100 m，詳細分級情況見表1，表中的海拔梯度范圍包含小值，不包含大值，比如海拔梯度1級指海拔在148－300 m之間，包含148 m但不包含300 m的范圍。

表1 研究區(qū)海拔分級及各海拔等級面積占比Table 1 Altitude classification and area proportion of each altitude level in the study area

2 結(jié)果分析

2.1 研究區(qū)土地利用類型宏觀結(jié)構(gòu)變化

由于土地利用逐年變化差異不大，因此本文用2000、2005、2010、2015、2020年共5期數(shù)據(jù)分析西部大開發(fā)之后，典型山地巖溶區(qū)貴州省20年的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及服務變化。2000－2020年，研究區(qū)土地里利用類型中以林地為主，其次為耕地和草地，面積最小的土地利用類型為濕地（見表2）。其中建設用地、濕地、水域和林地面積增加，變化最為明顯的是建設用地類型，變化率為371%，主要在2010年以后快速增加；濕地類型面積在2000－2020年間也顯著增加，變化率為196%。其余土地利用類型面積均表現(xiàn)出減少的趨勢，其中草地和裸地面積減少較多，變化率分別為-9.72%、-7.5%。耕地的面積變化率為-0.201%。

表2 研究區(qū)2000－2020年土地利用類型面積變化Table2 Land use type area change in the study area from 2000 to 2020 hm2

2.2 水平尺度演變特征

2.2.1 產(chǎn)水量變化特征

研究區(qū)產(chǎn)水服務雖然受到各種復雜因素共同影響但表現(xiàn)出與區(qū)域內(nèi)降水量的分布情況高度一致?？傮w上看，研究區(qū)2000－2020年產(chǎn)水量變化呈現(xiàn)出減少-增加-減少的波動趨勢。研究期內(nèi)不同土地利用類型的產(chǎn)水量差異顯著，除建設用地產(chǎn)水量增加外，其余土地利用類型的產(chǎn)水量均減少，其中林地的產(chǎn)水量減少最多為25.1×109m3。各土地利用類型單位面積產(chǎn)水量顯示，裸地單位面積產(chǎn)水量最高，其次是建設用地單位面積產(chǎn)水量（見表3）。這是因為典型的裸露巖溶地貌占研究區(qū)總面積61.9%（貴州省人民政府，2021），區(qū)域內(nèi)大部分裸地為裸巖石質(zhì)地，該類地表多為不透水面，降水滲入率低，易形成徑流；同時，裸地與建設用地植被覆蓋度較低，水量蒸散較少，因此表現(xiàn)出裸地及建設用地單位面積產(chǎn)水量較高。而水域的單位面積產(chǎn)水量最低。這是因為雖然水體下滲程度小于耕地、林地、草地等土地利用類型，但由于其主要蒸散形式是水面蒸散，水面蒸散速度與強度遠高于植被蒸散（趙曉松等，2013），高蒸散量導致水域表現(xiàn)出單位面積產(chǎn)水量最低。

表3 2000－2020年貴州省各土地利用類型產(chǎn)水量及單位面積產(chǎn)水量Table 3 Water production and unit area water production of various land use types in Guizhou province from 2000 to 2020

在2000－2020年間，研究區(qū)產(chǎn)水服務表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性?？傮w而言，產(chǎn)水量服務在研究區(qū)西部區(qū)域明顯偏少（見圖2）。該區(qū)域位于貴州省西部，森林覆蓋率高而降水量低。森林由于較高密度的植物覆蓋產(chǎn)生較高的蒸散發(fā)，較低的降雨量水平和較高的蒸散發(fā)水平，使該區(qū)域產(chǎn)水量服務表現(xiàn)出較低的水平。由于產(chǎn)水量受區(qū)域降水量的直接影響，在2000－2020年間產(chǎn)水量高值區(qū)并不固定。2000年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)南部，2005年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)北部邊界、西南邊界及東南邊界處；2010年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)東北部邊界處和西南部區(qū)域；2015年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)南部和東北邊界區(qū)域；2020年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)中部小范圍區(qū)域和北部區(qū)域。

圖2 2000－2020年研究區(qū)產(chǎn)水功能時空分布Figure 2 Temporal and spatial distribution of water production function in the study area from 2000 to 2020

2.2.2 土壤保持變化特征

研究區(qū)耕地、林地和草地的土壤保持量變化趨勢一致。2000－2020年研究區(qū)不同土地利用類型中林地的土壤保持量最高（見表4），因為森林的林冠層能截留降水、根系能固持土壤，同時，研究區(qū)林地的人類活動強度較低，兩者對土壤均能起到保護作用。表現(xiàn)出林地的土壤實際侵蝕量較小，土壤保持量則較高。水域、濕地、裸地和建設用地的土壤保持量極少。研究區(qū)內(nèi)由于巖溶地貌廣泛分布，裸地多為裸巖石質(zhì)地，對土壤沒有固持能力。建設用地為研究區(qū)的人口聚集地，植被覆蓋度低而人類活動強度高，不利于土壤保持。在2000－2020年間，研究區(qū)林地、耕地和草地的土壤保持量變化趨勢一致，均呈現(xiàn)出降低-增加-降低的變化趨勢，在2015年達到高峰。水域由于幾乎沒有植被和土壤覆蓋，其對土壤保持服務的作用極為有限，所以在分析時一般不予考慮水域的土壤保持服務。

表4 研究期內(nèi)貴州省不同土地利用類型土壤保持量及單位面積土壤保持量Table 4 Soil conservation of different land use types and soil conservation per unit area in Guizhou Province during the study period

研究區(qū)土壤保持量空間分布圖中，每個像元值表示對應位置土壤保持的能力大小，該像元值并不是泥沙攔蓄的實際數(shù)量，而是表征當前土地覆被等條件下，理論上可避免的土壤流失量。總體上看，研究區(qū)土壤保持服務的空間分布具有明顯的空間異質(zhì)性，整個研究期內(nèi)土壤保持量的最大值存在明顯差異，但不同年份之間存在相似的空間分布格局。從研究區(qū)土壤保持服務時空分布圖中可以看出，土壤保持量的低值區(qū)分布在中部、中北部人類活動強度高的區(qū)域。另外的低值區(qū)呈現(xiàn)出線條狀，經(jīng)與研究區(qū)海拔、流域數(shù)據(jù)對比，該線條狀區(qū)域為海拔較低的峽谷徑流區(qū)（見圖3）。

圖3 2000－2020年研究區(qū)土壤保持功能時空分布Figure 3 Temporal and spatial distribution of soil conservation function in the study area from 2000 to 2020

2.2.3 生境質(zhì)量變化特征

本文采用生境質(zhì)量指數(shù)表征生境質(zhì)量的高低。2000－2020年研究區(qū)林地、耕地、草地、濕地與水域的生境質(zhì)量指數(shù)較高（見圖4），其中林地的生境質(zhì)量指數(shù)最高，且表現(xiàn)出繼續(xù)增高的趨勢；濕地的生境指數(shù)也表現(xiàn)出繼續(xù)升高的趨勢；耕地、草地的生境質(zhì)量指數(shù)表現(xiàn)出略微下降的趨勢。而建設用地的生境質(zhì)量指數(shù)最低，其次是裸地，兩者的生境質(zhì)量指數(shù)明顯低于其他地類，且表現(xiàn)出繼續(xù)下降的趨勢。

圖4 不同土地利用類型的生境質(zhì)量指數(shù)Figure 4 Habitat quality index for different land use types

2000－2020年研究區(qū)生境指數(shù)變化平穩(wěn)，2000－2015年未有較大波動，2015－2020年表現(xiàn)出顯著提升（見圖5）。生境指數(shù)的高值和低值呈現(xiàn)出相似的空間分布，空間異質(zhì)性明顯。通過研究區(qū)生境質(zhì)量服務時空分布圖可以看出，2000、2005、2010、2015和2020年低值區(qū)均出現(xiàn)在研究區(qū)中部，該區(qū)域為貴州省省會城市所在地，人類活動強度較高，人類活動干擾并影響區(qū)域內(nèi)的生境質(zhì)量。研究區(qū)生境指數(shù)在2015－2020年間顯著提升，這與退耕還林、退耕還草、設立生態(tài)保護區(qū)等生態(tài)保護政策嚴格實施密切相關(guān)。

圖5 2000－2020年研究區(qū)生境質(zhì)量時空分布Figure 5 Temporal and spatial distribution of habitat quality in the study area from 2000 to 2020

2.3 不同海拔等級下生態(tài)系統(tǒng)服務功能演變特征

研究區(qū)不同海拔梯度分級的面積占比顯示，海拔梯度4－12級共9個海拔梯度的面積各占全域面積的比例均大于5%，且面積合計占研究區(qū)全域面積的73.9%，顯示出研究區(qū)約四分之三的陸地生態(tài)系統(tǒng)及資源分布在500－1400 m的海拔范圍內(nèi)。其中海拔梯度7級面積占比最高達到10.4%。

2.3.1 產(chǎn)水量變化特征

2000－2020年研究區(qū)單位面積產(chǎn)水量在不同海拔梯度的變化趨勢一致，隨海拔升高呈現(xiàn)出降低-升高-降低-再升高的波動變化態(tài)勢，見圖6。在此期間，不同海拔梯度單位面積產(chǎn)水量最高點均在海拔等級為1的區(qū)域，即海拔300 m以下的區(qū)域。2000－2020年研究區(qū)不同海拔梯度單位面積產(chǎn)水量最低值除2020年外均分布在海拔等級為25的區(qū)域，即海拔在2600－2700 m的范圍內(nèi)；2020年有所不同，單位面積產(chǎn)水量最低值分布在海拔等級為26的區(qū)域，即海拔在2700－2800 m的范圍內(nèi)。在海拔梯度等級2－11的區(qū)域，研究區(qū)單位面積產(chǎn)水量變化較為平穩(wěn)；在海拔等級24－27的高海拔區(qū)域，研究區(qū)單位面積產(chǎn)水量變化波動較為劇烈?？紤]上述變化與不同海拔梯度的降水量變化、植被覆蓋變化密切相關(guān)。

圖6 2000－2020年研究區(qū)不同海拔等級單位面積產(chǎn)水量Figure 6 Water yield per unit area at different altitudes in the study area from 2000 to 2020

2.3.2 土壤保持變化特征

2000－2020年研究區(qū)單位面積土壤保持量在不同海拔梯度的變化趨勢一致，隨海拔升高呈現(xiàn)出波動式下降的變化態(tài)勢。在此期間，研究區(qū)不同海拔梯度單位面積土壤保持量最高點均在海拔等級為2的區(qū)域。研究區(qū)不同海拔梯度單位面積土壤保持量最低值除均分布在海拔等級為27的區(qū)域（見圖7）。雖然在不同海拔級別研究區(qū)單位面積土壤保持量呈現(xiàn)出波動式變化，但總體變化趨勢為隨海拔升高，單位面積土壤保持量降低。

圖7 研究期貴州省不同海拔等級單位面積土壤保持量Figure 7 Soil conservation per unit area at different altitudes in Guizhou Province during the study period

2.3.3 生境質(zhì)量變化特征

2000－2020年研究區(qū)不同海拔梯度的生境質(zhì)量指數(shù)變化趨勢較為一致，隨海拔升高均呈現(xiàn)出淺U型的分布特征（見圖8）。其中生境質(zhì)量最低值均出現(xiàn)在海拔分級16的區(qū)域；最高值均出現(xiàn)在海拔分級27的區(qū)域。此變化特點與其他區(qū)域生境質(zhì)量變化特點差異較大，這是由研究區(qū)山地地貌特點決定的。研究區(qū)地形起伏劇烈，高低落差大，生境指數(shù)低值區(qū)距威脅因子較近，受到干擾較大，表現(xiàn)出生境質(zhì)量較差；高海拔和低海拔區(qū)距威脅因子距離增加，干擾強度減弱，因此生境質(zhì)量指數(shù)也逐漸增加。

圖8 2000－2020年研究區(qū)不同海拔等級生境質(zhì)量Figure 8 Habitat quality at different altitudes in the study area from 2000 to 2020

3 討論

從水平空間及縱向空間對山地巖溶區(qū)開展長時序的生態(tài)系統(tǒng)服務演變研究不僅能夠加深對特殊區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展演變規(guī)律的了解，對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。山地是濃縮的環(huán)境梯度，探索山地生態(tài)系統(tǒng)服務在縱向空間的變化，能夠幫助我們更全面的了解山地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展變化規(guī)律。本文從水平空間和縱向空間對山地巖溶區(qū)貴州省生態(tài)系統(tǒng)服務變化開展研究，更為立體的了解山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務變化特點。

從水平空間看，不同土地利用類型的產(chǎn)水量差異顯著。林地由于植被覆蓋度高，能夠截留降水，所以表現(xiàn)出單位面積產(chǎn)水量水平較低。該特點使得林地地表徑流減少，水土流失減弱（熊康寧等，2012）。而裸地與建設用地在自然或人為因素作用下形成地表不透水層，表現(xiàn)出單位面積產(chǎn)水量較高（Li et al.，2021）。這導致大量地表徑流從裸露地表向土壤覆蓋區(qū)沖刷，加重山地巖溶區(qū)水土流失，形成惡性循環(huán)。研究區(qū)土壤保持服務的空間分布具有明顯的空間異質(zhì)性，但不同年份之間存在相似的空間分布格局。2000－2020年間研究區(qū)不同土地利用類型中林地的土壤保持量最高，因為森林的根系對土壤具有固持能力，能對土壤起到保護作用。研究區(qū)裸地和建設用地的土壤保持量極少。研究區(qū)裸地多為裸巖石質(zhì)地，與建設用地一樣對土壤沒有固持能力。因此，研究區(qū)在生態(tài)保護和石漠化防治過程中應重點關(guān)注巖溶裸露區(qū)域的生態(tài)修復，增加該類地表的植被覆蓋度；城鎮(zhèn)建設用地則需要提升綠化率，同時可推進“海綿城市”建設（高江波等，2022），目的是降低不透水地表的面積，減緩該類地表的水土流失。

從縱向空間看，產(chǎn)水量、土壤保持和生境質(zhì)量在不同海拔等級具有顯著的空間異質(zhì)性。這與高江波等（2019）的研究結(jié)果一致。研究區(qū)單位面積產(chǎn)水量與土壤保持隨海拔升高而波動式降低，由于氣溫和降水在不同海拔區(qū)域會有顯著差別，從而改變了不同海拔區(qū)域植被種類和數(shù)量，進而影響產(chǎn)水量及土壤保持。研究區(qū)生境質(zhì)量隨海拔上升呈現(xiàn)出淺U型的分布特征，這是由于研究區(qū)人類活動主要位于海拔1100－1500 m之間，正好處于“淺U型”的底部即生境質(zhì)量的低值區(qū)，該海拔區(qū)域距威脅因子較近，景觀破碎化嚴重且易受影響干擾，表現(xiàn)出生境質(zhì)量較差。而在低海拔和高海拔區(qū)域，隨著人類活動強度降低且距威脅因子距離增加，生境質(zhì)量受到的干擾強度減弱，因此生境質(zhì)量指數(shù)也逐漸增加。所以，研究區(qū)應依據(jù)不同垂直帶的生態(tài)系統(tǒng)服務分布特點制定差異化的生態(tài)保護政策，使生態(tài)系統(tǒng)服務功能在不同垂直帶均發(fā)揮最大效益。

本文采用較為成熟的InVEST模型評估研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務水平，雖然從水平尺度和縱向尺度對山地巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務長時序變化開展研究。但實際觀測數(shù)據(jù)支撐有限，評估結(jié)果存在一定的誤差。未來條件允許時將進一步增加野外觀測工作，獲取并補充實測數(shù)據(jù)以支撐研究結(jié)果。

4 結(jié)論

本文基于InVEST模型，實現(xiàn)了2000－2020年研究區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務產(chǎn)水量、土壤保持與生境質(zhì)量功能的定量評估，并揭示研究區(qū)在水平空間和縱向空間的生態(tài)系統(tǒng)服務功能變化特點。主要結(jié)論如下：

（1）2000－2020年研究區(qū)土地利用宏觀結(jié)構(gòu)變化最大的為建設用地，變化率達到371%，變化最小的為林地，變大率為-0.201%。

（2）從水平空間看，不同土地利用類型的產(chǎn)水量、土壤保持及生境質(zhì)量功能存在差異顯著?？傮w上看，2000－2020年間，研究區(qū)裸地單位面積產(chǎn)水量最高而林地單位面積產(chǎn)水量最低；土壤保持功能則與之相反，表現(xiàn)出林地單位面積土壤保持量最高而裸地單位面積土壤保持量最低；建設用地與裸地的生境質(zhì)量較低。

（3）從縱向空間看，產(chǎn)水量、土壤保持和生境質(zhì)量功能在不同海拔等級具有顯著的空間異質(zhì)性。2000－2020年，研究區(qū)產(chǎn)水量與土壤保持功能均表現(xiàn)出隨海拔升高而波動式降低的變化特點；生境質(zhì)量隨海拔上升呈現(xiàn)出先下降后上升（淺U型）的分布特征。

（4）研究區(qū)生態(tài)保護及石漠化防治政策和措施應重點關(guān)注裸地、建設用地和林地，同時也應關(guān)注不同海拔等級各類生態(tài)系統(tǒng)服務功能變化特點，在必要時可以對高海拔和低海拔區(qū)域?qū)嵤┯胁顒e的生態(tài)保護措施。這些發(fā)現(xiàn)可為山地巖溶區(qū)的生態(tài)可持續(xù)性提供更切實可行的措施，并為其他類似地區(qū)提供參考。