【摘 要】
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水源涵养功能是生态系统中最重要的服务功能之一,同时也是区域生态功能研究的热点问题。水源涵养功能是某一区域复杂生态系统在参与水循环和水文过程中产生的生态效益,同时向外界提供众多调节和供给服务的功能,对维持区域内生态平衡有重要意义。水源涵养功能作为生态系统服务功能评价的一部分,其研究多采用水文学方法,着重于森林生态系统的研究;由于区域环境的整体性和复杂性,林地无法真实反映区域生态系统水源涵养整体能力,
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水源涵养功能是生态系统中最重要的服务功能之一,同时也是区域生态功能研究的热点问题。水源涵养功能是某一区域复杂生态系统在参与水循环和水文过程中产生的生态效益,同时向外界提供众多调节和供给服务的功能,对维持区域内生态平衡有重要意义。水源涵养功能作为生态系统服务功能评价的一部分,其研究多采用水文学方法,着重于森林生态系统的研究;由于区域环境的整体性和复杂性,林地无法真实反映区域生态系统水源涵养整体能力,本研究基于InVEST模型对浏阳市水源涵养功能进行定量评估,旨在通过研究水源涵养功能变化趋势及影响机制,探索县域尺度生态补偿机制,增强区域生态调节能力,增加水源供给。首先需要获取研究区气象数据资料、土壤数据资料、土地利用数据等对其进行预处理,得到2000-2019年产水量时空分布情况;再利用地形指数、土壤饱和导水率及流速系数对其进行多次修正,得到研究区水源涵养量。其次通过构建重要性评价指标体系,从水源涵养功能供给与需求两个层次评价其重要性;最后将水源涵养功能等级与重要性等级叠加分析,结合乡镇行政区划,得到水源涵养功能类型区划,从地方规划与类型区划两方面提出水源涵养功能优化建议,为县域尺度的生态补偿机制探讨和生态空间管理提供参考依据。研究结论如下:(1)根据InVEST模型评价结果得到浏阳市2000-2019年产水能力。研究区内多年平均降水量为1701.86mm;多年平均潜在蒸散发量为824.44mm。基于水量平衡原理,对结果统计后得到,浏阳市多年平均产水量为1124.77mm,多年平均产水总量为47.10亿m3,多年平均产水深度为942.23mm。产水结果在时间序列上呈现波动上升的变化趋势,在空间上由西南向东北逐渐递增,多年来空间分布情况变化不显著。(2)浏阳市水源涵养量变化特征在时间上呈现先上升后下降趋势。2000-2010年上升幅度较大,2010-2019年呈现小幅度下降,总体上略有增加。从空间上来看,水源涵养量的高值集中在大溪河流域与小溪河流域,低值在捞刀河流域,多年平均水源涵养量为808.70mm,水源涵养总量为21.57亿m3,水源涵养平均深度为431.41mm。水源涵养能力变化与产水量的时空变化基本一致。(3)水源涵养功能的主要驱动因子为气候因子和土地利用类型。气候因子主要从降水量与蒸散发量两个方面影响水源涵养能力的高低,水源涵养量与降水量具有正相关关系,与蒸散发量呈现负相关。本研究中水源涵养量高的区域蒸散发量也高,这是由于研究区内植被覆盖率较高,蒸散发作用强烈。土地利用类型主要通过下垫面性质影响水源涵养过程,包括根系深度、径流系数等。研究区内不同土地利用类型的水源涵养能力依次为:林地>草地>耕地>建设用地>水体。林地的水源涵养能力为978.87mm,远高于其他土地利用类型。(4)基于InVEST模型的产水结果和水源涵养结果,结合水源涵养功能的供给能力和需求程度,构建水源涵养功能综合指标评价体系,具体分为三个层次,分别是供给能力、需求程度、抵御灾害的能力,对浏阳市水源涵养功能的重要性进行评价,并得到不同区域水源涵养功能重要性等级。非常重要区水源涵养功能供给能力低且需求程度高,而一般重要区水源涵养能力较强且需求程度不高。研究结果显示,非常重要区集中分布于捞刀河流域、在浏阳河中下游流域和南川河流域零星分布,一般重要区主要分布于大溪河流域与小溪河流域。较重要与非常重要区集中在浏阳河中下游流域和南川河流域。(5)根据水源涵养功能与重要性叠加分析结果,结合乡镇行政区划,得到浏阳市乡镇水源涵养功能类型区划。各乡镇间供给能力与需求程度差异显著,供需矛盾突出的区域为捞刀河流域的沙市镇、北盛镇、永安镇以及南川河流域的金刚镇,该区域人口集中且工农业发达,多为建设用地;浏阳市东部的大围山镇、达浒镇、张坊镇、永和镇、高坪镇、小河乡的水源涵养功能需求程度低且供给能力强,该区域多林地且人口产业发展程度低。
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