生态系统产生一系列关乎人类福祉的重要产品和服务,一般认为,生态系统服务功能有两层含义,一方面系统为人类提供了诸多可直接利用的生产生活原料,另一方面其创造与维持了地球生命支持系统,形成了生物生存所必需的环境条件,表现出人类可受益的间接价值,在调节气候、水土保持、有机质合成与生存、环境净化等多个与人类生存息息相关的方面具有深刻内涵。其中,水源涵养是生态系统提供的最重要的功能之一,充分认识了解区域的水源涵养情况是目前水资源保护、生态安全维持一个重要前提,开展水源涵养功能研究工作对了解地区水环境、合理发展分区管理有重要意义。本研究基于InVEST月尺度产水模型,以2012-2016年为研究时段,通过气象、地形、土壤、土地利用等多个过程影响因子,获取张家口水源涵养模拟结果,并分析其时空变化特征。同时基于分区的要求,构建了以供水能力、减洪功能、水资源需求为主层次指标的综合评价体系,从水资源供应与地区水量需求两方面对张家口地区的水源涵养功能重要性进行了评估,获得了区域重要性分级分区结果,并在涵养功能分区与功能重要性分区成果的支持下,综合分析获得研究区水源涵养类型区结果。研究的主要结论如下:(1)张家口地区2016年水源涵养平均深度为75.99mm,水源涵养总量为28.09亿m~3。其中,涿鹿、赤城涵养深度与涵养总量最大。所有地类中,草地对涵养量的贡献度最高,占总量的48.23%,是承担水源涵养功能的主要土地利用类型,坝下地区的水源涵养普遍高于坝上同类型地表覆被的涵养结果。(2)不同的土地利用类型水源涵养能力不同:草地>林地>耕地>建设用地>未利用地。其中草地的水源涵养功能最好,可涵养近30%的降水,未利用地涵水能力最弱,其上98.55%的降水都会流失。林地由于植物的蒸腾作用强烈,涵养功能相对草地较低,对区域水分的涵养作用仅15%左右。这意味着盲目植树造林,增加林地面积,反可能对水源涵养功能产生负面影响。如果采用配置植被的方式改善环境质量,提高区域水源涵养水平,需要综合考虑待选植物的自身特性,选取需水量少、叶片面积小、蒸腾强度弱的特殊树种,同时适度移除部分耗水量大、蒸腾水分多的现有树种。(3)降水对水源涵养功能具有正面作用,蒸散对水源涵养功能则起抑制作用。对比降水与蒸散对水源涵养的相对影响力,降水发挥主导作用,区域水源涵养的变化主要由降水量控制,同时降水量的变化使得各类土地利用的水源涵养功能产生显著改变,一般情况下,不同类型地块的涵养力会随着降水的增加而升高。同时这种相关关系并不绝对,降水的少量变化对于某些特殊土地利用影响不大。(4)研究区水源涵养功能重要性空间差异显著,总体趋势由北向南重要性水平不断提高,逐渐从以一般重要性为主向高级别重要性功能区过渡。其中,张家口市区的重要性等级集中在极重要,与其人口密集、城镇发育,对水资源有高需求的特点相符合。极重要功能区具有供水能力弱、抗侵蚀能力差、水源涵养功能需求高的两重特点。相对其水源涵养功能,一般重要功能区的水资源需求低,处于较重要和重要阶段的区域则情况更复杂。区域需水南北差异大,南部人口集中、农业发展,整体对水资源量的需求体量大,北部地广人稀、农业生产不频繁,所需水资源少。同时,需水量的显著差异对地区水源涵养功能重要性的布局影响明显。(5)行政单元尺度上水源涵养类型区分布在空间上具有连续性。高水源涵养功能区-极重要区集中分布在张家口市区,坝上高原与坝下山地盆地的区划空间分布相比较,坝上地区虽然具有较强的重要性,但是其自身目前的水源涵养功能普遍不充足。(6)综合模型校验结果,四年模拟产水总和的相对误差值为1.71%,说明率定参数效果较好,模拟结果可信。比较InVEST年产水模型方法,改进后的月尺度产水模型在定量评估水源涵养功能的工作中能计算更符合现实情况的成果。其输出内容包含月径流量、全年快速径流、潜在基流、累积潜在基流、累积实际基流等多方面要素,能帮助全面了解径流产生、水源涵养等过程,其结果的可解释性也更强。