西北地区土地利用转移对生态系统服务功能的影响机制与量化评估

本研究针对西北地区快速城市化背景下的土地利用变化对生态系统服务功能（ES）的影响展开系统分析。研究人员通过InVEST模型量化2001-2020年间水产量（WY）、碳储量（CS）、土壤保持（SC）和生境质量（HQ）四项关键ES的时空演变规律，构建极端土地利用情景揭示草地转荒漠（G2B）等典型转移路径的差异化影响，创新性提出Resta指数实现单位面积转移对ES变化的快速评估。成果为干旱区生态恢复提供精准管理工具，发表于《Ecological Engineering》。

　　

在全球土地利用变化已影响32%陆地表面的背景下，西北地区作为生态脆弱区代表，其快速城市化进程正剧烈重塑着区域景观格局。尽管退耕还林等工程增加了植被覆盖，但由此引发的生态系统服务功能（Ecosystem Services, ES）协同与权衡关系尚不明晰——例如森林扩张可能提升碳储量（CS）却降低水产量（WY）。更关键的是，现有研究多关注单一地类净变化，对"草地→荒漠"等具体转移路径如何差异化影响ES缺乏系统量化，这严重制约了干旱区生态政策的精准制定。

针对这一双重挑战，由中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Ecological Engineering》发表最新成果。研究采用InVEST模型集成多源遥感数据，对2001-2020年西北地区四项关键ES（WY、CS、SC、HQ）进行时空动态解析，通过构建极端土地利用情景和开发R_esta指数，首次实现单位面积转移对ES变化的快速评估。

关键技术方法
研究整合MODIS、Landsat等遥感数据，利用InVEST模型的水产量模块、碳储存模块、沉积物保留模块和生境质量模块进行ES评估；采用趋势分析法解析ES年际变化；通过土地利用转移矩阵识别主导转换类型；建立极端情景模拟草地→荒漠（G2B）等典型路径的ES响应；创新提出R_esta指数（单位转移面积引起的ES变化率）实现快速估算。

研究结果

时空格局特征
2001-2020年西北地区ES总体呈上升趋势：WY年均增长1.94×10⁶ m³，CS增加8×10⁶ t/a，SC提升1.48×10⁸ t/a，HQ年增0.00004。空间上呈现"东南高-西北次之-中部最低"的格局，其中CS增长趋势最显著（R²=0.83）。

土地利用转移影响
极端情景分析显示：草地转荒漠（G2B）导致CS、SC、HQ分别下降7.2%、18.3%和9.1%，但使WY激增23.6%；而耕地?草地（C2G/G2C）转换对ES影响微弱。通过R_esta指数量化发现，每平方公里G2B转移分别造成CS、SC、HQ减少0.015 t、2.81 t和0.0002单位。

快速评估模型
基于R_esta指数建立的快速评估框架显示：预测2050年若维持当前转移速率，CS和HQ将累计下降1.2×10⁷ t和0.003单位，其中新疆北部和青海西部将成为退化热点区。

结论与意义
该研究首次系统揭示了西北地区土地利用转移对ES的路径特异性影响，证实G2B是导致生态服务退化的关键路径。所开发的R_esta指数突破了传统评估方法的时空限制，为干旱区生态恢复提供两大利器：① 精准识别需优先干预的转移类型（如遏制草地荒漠化）；② 通过转移面积快速预判ES变化。成果对落实"退耕还林还草"工程的差异化管控、协调碳汇与水安全等目标具有重要实践价值，也为全球干旱区生态管理贡献了中国方案。