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本推荐聚焦长江流域水供需风险与生态系统服务关联。为明晰水风险对生态系统影响,研究人员基于供需趋势等指标评估风险等级,发现低风险区占比 91.23%,且随风险降低,土壤保持等提升,为流域可持续管理提供科学依据。
水是生命之源,更是流域生态系统健康运转的核心纽带。长江流域作为我国重要的生态屏障和经济带,承载着超过全国三分之一的人口与 GDP。然而,近年来随着城市化加速、气候变化加剧,流域内水资源面临着供需失衡的严峻挑战:水质污染、季节性干旱、人类活动导致的生态退化等问题频发,使得流域内生态系统服务功能(如土壤保持、碳储存、洪水调节等)的稳定性受到威胁。如何科学评估水供需风险等级,揭示其与生态系统服务的内在关联,成为破解流域可持续发展难题的关键。
为了系统回答这些问题,国内研究团队围绕长江流域水供需风险与生态系统服务的相互作用机制展开深入研究。该项研究成果发表在《Environmental and Sustainability Indicators》,为理解流域水 - 生态协同管理提供了重要科学支撑。
研究人员综合运用多种技术方法:首先采用 InVEST 模型的年产水模块,基于水均衡原理计算各栅格单元的水供给量,结合人口、GDP、耕地等数据,利用用水定额法量化居民生活、经济发展和农业灌溉的水需求,构建水供需风险评估框架;通过 Mann-Kendall 检验和 Theil-Sen 中位数趋势分析,识别供水、需水及供需比的变化趋势;运用 InVEST 模型的土壤保持、碳储存、栖息地质量模块,结合 NDVI 分配法和 SCS-CN 模型,分别量化各项生态系统服务指标,并分析其在不同风险等级下的分布特征。
4.1 水供需风险等级分布特征
研究发现,2000-2020 年长江流域水供需空间匹配状况整体改善。高风险区(1-5 级)占流域面积的 8.77%,主要集中在中下游建设用地、部分耕地及青海久治县等上游区域,面临供水不足问题;低风险区(6-7 级)占比 91.23%,多分布于森林、草地和部分耕地,水供需相对平衡。从土地覆盖看,高风险区以建设用地和耕地为主,人类活动密集;低风险区则以自然植被为主,受人为干扰较少。
4.2 不同风险等级下生态系统服务分布
随着水供需风险等级降低,土壤保持、碳储存和防洪能力呈上升趋势。其中,土壤保持在 6 级风险时达峰值,碳储存随风险降低波动增加,防洪能力从 2 级风险开始显著提升。与之相反,粮食产量在 3-5 级风险区较高,与栖息地质量呈现此消彼长的态势,且两者与水供需风险的相关性较弱。空间上,高碳储存区与森林分布一致,栖息地质量高值区集中于林草区域,反映出自然植被对生态服务的重要支撑作用。
研究结论表明,长江流域水供需风险与土地覆盖类型、人类活动强度密切相关。低风险区的高植被覆盖显著增强了碳储存和土壤保持功能,而高风险区的城市化和农业开发则加剧了生态压力。尽管粮食生产与栖息地质量受水供需风险直接影响较小,但人类活动通过土地利用变化间接导致两者呈反向趋势。这提示在流域管理中,需平衡粮食生产与生态保护,关注自然植被保护与水资源合理配置的协同效应。
该研究首次系统揭示了长江流域水供需风险等级与生态系统服务的空间耦合规律,为流域水资源管理、生态保护红线划定及可持续发展规划提供了关键科学依据。未来研究可进一步结合多尺度数据,深化水 - 生态 - 人类活动的动态交互机制,为实现 “山水林田湖草” 系统治理提供更精准的决策支持。研究中采用的风险评估框架和模型方法,也为其他流域的同类研究提供了可借鉴的技术路径。