以生态系统服务换取更好的生态恢复以中

摘要

平衡多种生态系统服务之间的权衡对于恢复生态系统至关重要，包括在中国黄土高原，那里的生态系统正在经历重大变化。

在本研究中，年至年，通过安塞流域的专门模型对ES进行量化，并使用回归和冗余分析来揭示选定的关键驱动因素对ES的影响及其权衡。结果表明：（1）土壤侵蚀控制（SEC）和固碳（TC）分别增加了17.8%和82.1%，而产水量（WY）下降了37.6%。（2）森林和灌木林地是共同的驱动因素，坡度、草地和建设用地是独立的驱动因素。年，坡度和草地对SEC-WY权衡具有主要影响。斜率和权衡之间可以找到二次函数关系。

此外，减少森林和扩大草原可以抑制权衡。（3）TC和WY之间存在单向相互作用。降雨、草地、农田和林地是共同的驱动因素。降雨和森林加剧了权衡，但草原抑制了权衡。而建设用地是独立的驱动因素。森林和草原比例是影响年TC-WY权衡的主要驱动因素。

权衡与森林和草原之间也存在二次函数关系。（3）总体而言，森林和草原的比例需要分别控制在20-30%和45-60%。我们提出了生态恢复模式：以连片草原为矩阵，可以设置边缘较多的小斑块。我们的研究为ES权衡的驱动机制提供了更好的理解。

1.简介

生态系统服务是自然生态系统为人类提供的不可或缺的利益，将自然生态系统和人类社会联系在一起（MA，；Wu，）。虽然人们对同时实现几个ES的最大化抱有很高的期望，但这些服务有时会与非线性关系混淆，如果忽略了它们的相互作用，就会产生无意的权衡（Rodriguez等人，年）。这些权衡被定义为一种ES可能以另一种ES为代价增加的情况（Bennettetal.，；Raudsepp-Hearneetal.，），分析这些权衡可能是平衡多个ES的有效方法。因此，权衡分析成为将生态系统整合到土地利用规划和决策过程中的一个关键问题（Darvill和Lindo，；Gissi等人，；Wang等人，）。

在中国西北的黄土高原上，也观察到了生态系统服务之间的权衡。作为世界上最大、最深的黄土矿床，黄土高原长期以来遭受着地球上最严重的土壤侵蚀（Fuetal.，）。因此，土壤侵蚀控制（SEC）是确保黄土高原生态安全和农业可持续发展的一项基本ES。随着年实施退耕还林计划（GFGP），试图改善SEC（Chenetal.，），黄土高原上陡峭的农田被改为林地和草地。在实施GFGP10多年后，黄土高原的植被覆盖率显著扩大（Lüetal.，）。土壤侵蚀率从年的t/（km2?a）下降到年的t/（m2?a）（Fuetal.，）。净初级生产力（NPP），作为碳固存能力的一个指标，可以产生几种基本的生态系统。中国黄土高原的年总NPP从年的0.PgC增加到年的0.PgC：以每年9.4gCm?2的显著增长率（P0.01）（Fengetal.，Fengetal，）。

尽管总体生态效应是有益的，但GFGP可能会产生负面影响，其中最重要的是植被覆盖的恢复导致了黄土高原用水量的增加，加剧了缺水问题。引进的植物往往比本地植物消耗更多的水（Yangetal.，），迅速消耗土壤水资源，导致形成干燥的土层。干燥的土层可以防止上层土层和地下水之间的水交换，对水循环产生负面影响（Li和Huang，；Wang等人，）。因此，植被恢复可能会因为土壤水分减少而失败，导致生物量积累甚至更低或生长迟缓（小老树）（Wangetal.，）。植被可以直接拦截降雨（Descroixetal.，），增强径流渗透（Bochetetal.，），增加蒸散，从而延缓甚至减少径流（Wangetal.，）。干燥的土壤还可以增强水分渗透并减少径流（Fengetal.，）。因此，GFGP启动后，区域水量实际上有所下降。年至年期间，在黄土高原超过一半的土地上观察到径流减少（2-37毫米/年）（Lüetal.，）。Wu等人（）还发现，年至年，延河流域（黄土高原中心）的总水量下降了12%，对当地和下游的供水产生了很大影响。

在残酷的现实中，植被恢复导致缺水，不利于植物的持续生长，目前的SEC和TC很可能会丧失（Fengetal.，）。水资源短缺是黄土高原一个亟待解决的生态环境问题。因此，在当前水文条件下协调SEC、TC和WY之间的关系是当务之急。为此，权衡分析为解决这一问题提供了一种新的方法，调节权衡的主导驱动因素可能是一个突破。

权衡分析已在许多领域用于指导决策（Darvill和Lindo，；Gissi等人，；Wang等人，；Wu等人，）。以往关于黄土高原生态系统权衡的研究主要集中在生态系统关系的定性识别上（Jiaetal.，；Luetal.，Zhengetal.（），权衡的影响因素（Zheng等人，；Fengetal.，；Houetal.；；Lietal.（），权衡热点识别（Zhengetal.，），设计生态系统的空间评估和优化模型（Hu等人，），以及基于生态系统权衡的土地利用优化（Wu等人，）。这些研究为进一步的ES权衡分析奠定了基础。一致认为，ESs和过度用水之间的冲突都是由干旱地区的植被恢复工程引起的。如何通过调节植被恢复模式来最大限度地减少生态系统之间的权衡，是一个需要立即


本文编辑：佚名
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