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InVEST模型在生态系统服务功能评估中的应用研究--以四川汶川地震灾区为例
彭怡
导师王玉宽
2010-05-01
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位名称硕士
学位专业土壤学
关键词Invest 生态系统服务功能 生物多样性 四川汶川地震灾区
摘要生态系统服务功能评估是目前生态学研究的热点和前沿,对于指导区域可持续发展具有重要意义。基于GIS的生态系统服务功能价值评估与权衡模型 (InVEST)可用于定量评估生态系统服务功能及价值,在国外已经有较好的应用成果。本文以四川汶川地震灾区为研究区域,首先对InVEST模型中的产水、水源涵养、防止泥沙淤积、碳储存和生物多样性模块及其参数、指标等进行了一系列修改和校验。在此基础上对灾区水源涵养、土壤保持、碳储存三项关键生态系统服务功能以及生物多样性进行了评估。通过空间叠加分析对灾区生态系统进行了综合评估,并讨论了地震对生态服务功能与生物多样性的影响,主要结论如下:(1)InVEST模型为生态系统服务功能评估提供了一种快速有效地方法,但不能直接应用于中国,需要因地制宜地进行模型修改及参数算法校正。(2)应用InVEST水源涵养模型评估得出灾区水源涵养总量为3.8x10~8mm。水源涵养功能好的区域位于宝兴县一理县一汶川县一茂县一带,向黑水县、北川县、平武县呈发散递减。沱江源区,涪江上游和岷江上游基本属于水源涵养都较好的区域。龙门山西部小金县、川西高原过渡区的松潘县、龙门山东部的平原区和川东丘陵区的水源涵养功能相对较差。(3)应用InVEST土壤保持模型计算灾区土壤保持总量为8.0x10~(10)t,平均为105.9t·ha~(-1)。土壤保持功能较好的地区在江油市北部至剑阁至广元一带的盆地北部山区,在整个重灾区中所占比例较小,多数地区土壤保持功能都较弱,最弱的地区为成都平原区。(4)应用InVEST碳储存模型得出灾区四大碳库碳储存总量3.97x 10~8t,平均碳密度52.2t·ha~(-1),其中龙门山亚高山常绿针叶林碳密度和碳储存最高,对灾区碳汇贡献最大。(5)应用InVEST生物多样性模型计算了灾区生境质量,模型结果较好地体现了火区生境质量空间格局,但是还不足以作为生物多样性的评估。通过与物种指数、景观指数进行叠加得到生物多样性指数。结果显示灾区生物多样性指数呈现西高东低,以龙门山断裂带为界,龙门山以西包括龙门山区生物多样性指数较高,尤其以宝兴县、平武县等最为突山:龙门山以东的盆中丘陵区北部生物多样性也较高,盆中丘陵南部及山前平原区多为农地和建筑用地,生物多样性最低。(6)生物多样性重要区和生态系统服务功能重要区具有一定的一致性。二者都极重要的地区主要位于龙门山宝兴县到茂县一带,占研究区面积的1.77%,其中以宝兴最为突出,其次为都江堰市、理县、茂县和北川县等。(7)对比地震前后灾区水源涵养、土壤保持和碳储存三项生态系统服务功能及生物多样性的变化表明,地震对灾区生态系统服务功能造成了严重的破坏。其中,水源涵养功能平均下降1.69mm,减少涵养水量1.28x10~8m~3·a~(-1);平均土壤保持功能下降90 t-km~(-2)·a~(-2),估计将有6.83×10~6t的泥沙由于生态系统保持功能丧失而进入河道;地震对碳储存的影响主要是植被破坏导致的碳储存降低,总体减少为9.98x10~6t,其中退化最严重的地区在彭州和什邡的北部山区,并沿龙门山向西南方向延伸;地震不仅直接造成许多动植物个体或种群的灭失,同时从食物的减少和栖息地丧失等许多方面使生物多样性受到显著影响。下降最明显的在都江堰和汶川交界处,其次为绵竹和什邡交界处。; 生态系统服务功能评估是目前生态学研究的热点和前沿,对于指导区域可持续发展具有重要意义。基于GIS的生态系统服务功能价值评估与权衡模型 (InVEST)可用于定量评估生态系统服务功能及价值,在国外已经有较好的应用成果。本文以四川汶川地震灾区为研究区域,首先对InVEST模型中的产水、水源涵养、防止泥沙淤积、碳储存和生物多样性模块及其参数、指标等进行了一系列修改和校验。在此基础上对灾区水源涵养、土壤保持、碳储存三项关键生态系统服务功能以及生物多样性进行了评估。通过空间叠加分析对灾区生态系统进行了综合评估,并讨论了地震对生态服务功能与生物多样性的影响,主要结论如下:(1)InVEST模型为生态系统服务功能评估提供了一种快速有效地方法,但不能直接应用于中国,需要因地制宜地进行模型修改及参数算法校正。(2)应用InVEST水源涵养模型评估得出灾区水源涵养总量为3.8x10~8mm。水源涵养功能好的区域位于宝兴县一理县一汶川县一茂县一带,向黑水县、北川县、平武县呈发散递减。沱江源区,涪江上游和岷江上游基本属于水源涵养都较好的区域。龙门山西部小金县、川西高原过渡区的松潘县、龙门山东部的平原区和川东丘陵区的水源涵养功能相对较差。(3)应用InVEST土壤保持模型计算灾区土壤保持总量为8.0x10~(10)t,平均为105.9t·ha~(-1)。土壤保持功能较好的地区在江油市北部至剑阁至广元一带的盆地北部山区,在整个重灾区中所占比例较小,多数地区土壤保持功能都较弱,最弱的地区为成都平原区。(4)应用InVEST碳储存模型得出灾区四大碳库碳储存总量3.97x 10~8t,平均碳密度52.2t·ha~(-1),其中龙门山亚高山常绿针叶林碳密度和碳储存最高,对灾区碳汇贡献最大。(5)应用InVEST生物多样性模型计算了灾区生境质量,模型结果较好地体现了火区生境质量空间格局,但是还不足以作为生物多样性的评估。通过与物种指数、景观指数进行叠加得到生物多样性指数。结果显示灾区生物多样性指数呈现西高东低,以龙门山断裂带为界,龙门山以西包括龙门山区生物多样性指数较高,尤其以宝兴县、平武县等最为突山:龙门山以东的盆中丘陵区北部生物多样性也较高,盆中丘陵南部及山前平原区多为农地和建筑用地,生物多样性最低。(6)生物多样性重要区和生态系统服务功能重要区具有一定的一致性。二者都极重要的地区主要位于龙门山宝兴县到茂县一带,占研究区面积的1.77%,其中以宝兴最为突出,其次为都江堰市、理县、茂县和北川县等。(7)对比地震前后灾区水源涵养、土壤保持和碳储存三项生态系统服务功能及生物多样性的变化表明,地震对灾区生态系统服务功能造成了严重的破坏。其中,水源涵养功能平均下降1.69mm,减少涵养水量1.28x10~8m~3·a~(-1);平均土壤保持功能下降90 t-km~(-2)·a~(-2),估计将有6.83×10~6t的泥沙由于生态系统保持功能丧失而进入河道;地震对碳储存的影响主要是植被破坏导致的碳储存降低,总体减少为9.98x10~6t,其中退化最严重的地区在彭州和什邡的北部山区,并沿龙门山向西南方向延伸;地震不仅直接造成许多动植物个体或种群的灭失,同时从食物的减少和栖息地丧失等许多方面使生物多样性受到显著影响。下降最明显的在都江堰和汶川交界处,其次为绵竹和什邡交界处。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/4912
专题山区发展研究中心
综合办公室
推荐引用方式
GB/T 7714
彭怡. InVEST模型在生态系统服务功能评估中的应用研究--以四川汶川地震灾区为例[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2010.
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