滇中城市群气候变化与城镇化耦合下的生态系统服务非线性响应与生态断点识别
《Sustainability》:Non-Linear Ecosystem Service Responses Under Coupled Climate-Land-Use Stress in Plateau Urban Agglomerations: Threshold Identification for Regional Sustainable Development
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时间:2026年09月17日
来源:Sustainability 4.1
摘要
全球气候变化与快速城镇化对高原城市群构成耦合扰动,其中崎岖地形与土地利用转换进一步加剧了生态系统的破碎化与功能退化。现有研究大多依赖线性分析框架,难以捕捉高原区域非线性生态演变、多因子耦合反馈及稳定性-跃迁阈值;同时,多情景定量生态评估仍较为有限。本研究以滇中城市群为案例,旨在识别非线性生态系统服务响应并统计推导生态断点。研究将三种共享社会经济路径(SSP)情景(SSP1-1.9、SSP2-4.5、SSP5-8.5)整合于建模链中:利用斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型预测2030年土地利用格局(回溯检验总体精度OA为92.8%,Kappa=0.8887);采用生态系统服务与权衡综合评估(InVEST)模型量化四项关键生态系统服务并计算多生态系统服务景观指数(MESLI);通过极端梯度提升与SHAP可解释方法(XGBoost-SHAP)解码非线性驱动因子与突变阈值。建设用地比例从2000年的1.15%增至2020年的2.39%,2030年在三种情景下的预测值分别为2.97%、3.15%和3.35%。MESLI在山地森林区域达到最大值,在高度开发的山间盆地达到最小值。土地利用变量对平均绝对SHAP重要性的贡献超过40%,其次为降水量与坡度。不同情景下的降水量断点存在差异(1008 mm、929 mm、1065 mm),且SSP2-4.5情景下检测到干旱指数阈值为1.27。联合响应面分析表明,有利的降水-地形条件可放大与森林相关的多生态系统服务效益,但这些效益在很大程度上被城市扩张所抵消。统计结果进一步表明,水热阈值具有情景依赖性而非静态不变,且高原城市群中山地与盆地景观的土地利用-气候耦合强度存在显著差异。
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