青藏高原生态系统服务功能本世纪变化趋势及驱动机制研究

《Ecological Indicators》：Increases in ecosystem services in the Qinghai-Tibetan Plateau within the current century

本研究针对青藏高原生态系统服务时空格局及驱动机制不清的关键问题，通过集成InVEST、FLUS等6种模型与多源数据，首次系统评估2001-2100年生态系统服务变化。结果表明总生态系统服务呈东南高西北低格局，多年冻土区服务功能下降而非冻土区上升，年降水量和植被覆盖度是主要驱动因子。该研究为高寒地区生态系统管理提供了跨世纪尺度的科学依据。

　　

作为"亚洲水塔"和全球中低纬度最大多年冻土区，青藏高原的生态系统服务维系着近20亿人口的生存发展。然而在全球变暖加剧的背景下，这片生态脆弱区正面临多年冻土退化、土壤侵蚀加剧等严峻挑战。尽管已有研究关注高原特定生态服务功能，但对整个世纪尺度上总生态系统服务的时空演变规律及其驱动机制仍缺乏系统认知，特别是多年冻土退化对生态服务的影响更是研究空白。

为破解这一难题，中国科学院西北生态环境资源研究院陈生云研究员团队在《Ecological Indicators》发表最新研究，首次构建了涵盖支持、调节、供给和文化四大类服务的综合评估体系。研究团队创新性地整合了CMIP6五种气候模式与InVEST、FLUS等六种过程模型，建立了2001-2100年500米分辨率数据集，并首次明确区分多年冻土区与非冻土区的生态服务差异。

关键技术方法

研究采用多模型融合技术：利用FLUS模型模拟未来土地利用变化，通过InVEST模型量化生境质量等服务功能，结合FTEE、RUSLE等侵蚀模型评估土壤保持能力，并采用改进的Noah LSM模型模拟多年冻土变化。所有模型均通过野外实测数据验证，总体精度达0.969-1.000。通过随机森林模型和结构方程模型解析了11类社会生态因子的驱动贡献。

3.1 生态系统服务时空格局

研究显示青藏高原生态系统服务呈现明显的东南-西北梯度格局。2001-2020年期间，支持服务和文化服务分别以6.10×10^-2/10a和3.88×10^-3/10a的速率显著增长，而总生态系统服务变化不显著。在SSP1-2.6等四种未来情景下，支持服务增幅最大可达3.39×10^-2/10a，总生态系统服务在SSP3-7.0情景下增长最快。值得注意的是，多年冻土区所有服务功能均呈下降趋势，而非冻土区则普遍提升。

3.2 生态系统服务比较

多年冻土区的支持、调节和文化服务显著低于非冻土区。随着冻土退化从高度稳定向极不稳定过渡，生态系统服务呈现明显提升趋势，特别是在不稳定冻土区，服务功能改善最为显著。这表明冻土退化在一定程度上可能通过改善水热条件促进植被生长，从而提升生态服务能力。

3.3 生态系统服务间关系

服务间协同与权衡关系存在显著空间异质性。在多年冻土区，四种服务主要表现为协同下降；而在非冻土区，SSP5-8.5情景下供给服务与其他服务呈现明显权衡关系。高度稳定冻土区在高温室气体排放情景下，因冰川融水增加导致供给服务与调节服务产生强烈权衡。

3.4 单项服务贡献度

文化服务对总服务量的贡献最大（36.49-40.11%），调节服务次之（26.92-32.54%）。在高度稳定冻土区，调节服务贡献度达62.73-68.54%，凸显了该区域在水源涵养等方面的关键作用。不同冻土稳定性等级区域的主导服务类型存在明显差异。

3.5 社会生态变量关联

结构方程模型表明，气候变化和植被特征共同解释了42-59%的服务变异。年降水量是青藏高原和非冻土区的主要气候驱动因子，而在多年冻土区，年均温和降水量共同主导服务变化。植被覆盖度是所有服务类型的最强预测因子，人类活动和土壤侵蚀则主要表现负面影响。

研究结论强调，青藏高原生态系统服务在本世纪总体呈现改善趋势，但多年冻土区的持续退化值得警惕。建立的综合评估框架首次实现了百年尺度的生态服务动态模拟，为制定差异化的生态保护策略提供了科学依据。特别是提出的总生态系统服务指标，能够有效捕捉高寒生态系统对气候变化的多维响应，为全球类似区域的可持续发展目标评估提供了可推广的方法范式。未来需进一步丰富文化服务等指标体系，深化生态服务流等机制研究，以更好地支撑区域生态安全屏障建设。