基于PLUS-InVEST模型的中国多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

　　 摘要:

本文以中国为研究区，基于2000、2020年土地利用数据，综合运用PLUS模型和GMOP模型模拟研究区2040年自然发展、经济发展与生态保护三种情景下的土地利用格局。随后运用InVEST模型定量分析在不同情景下生境质量、产水量、碳储量和水质净化服务的变化，并引入综合生态系统服务指数（CES）对生态系统整体服务水平进行综合衡量。在此基础上，从东部、中部和西部三大区域出发，系统分析不同土地利用变化对区域生态系统服务的影响差异。结果表明：①PLUS模型精度较高，适用于研究区土地利用模拟的预测。三种发展情景中，自然发展情景下三大区域的土地利用变化最为剧烈，经济发展次之。②自然发展情景下，生态系统服务整体退化，西部碳储量与生境质量下降显著，中部水质净化与碳储功能减弱，东部生态服务同步退化；经济发展情景中，三大区域普遍出现生境质量退化与碳储量流失的趋势，东部虽产水量略升，但整体生态功能失衡；生态保护情景下，西部碳储量和生境质量提升，中部生态稳定，东部生境、碳储量改善且氮输出量减少。③自然发展情景下，三大区域的CES损失最严重，西部退化最为显著；经济发展情景中，尽管局部回升，但整体退化趋势未改，东部城市群生态功能下降突出。生态保护情景下，三大区域CES呈现稳定或回升的趋势，整体生态效益优于其他情景，西部改善最为明显。④对于西部地区，草地退化和未利用地扩张是生态系统服务退化的主要因素，中部地区生态变化主要由耕地集约化发展导致，东部地区主要由于建设用地持续扩张压缩生态空间导致服务退化。因此，未来应实施分区土地利用管理策略，针对不同区域主导驱动因素开展差异化调控与生态修复路径。研究结果可以为中国可持续发展政策的制定提供参考依据，并为未来的土地管理政策与优化提供科学方案。