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大凌河为辽宁西部人民的“母亲河”，上游汇水区作为朝阳市及周边城市群经济发展、生产生活的重要水源地，是中下游流域重要补给源。研究大凌河上游汇水区生态系统服务功能的时空变化、生态系统服务权衡/协同关系，对辽西地区经济可持续发展具有重要意义。本研究基于1990—1995年、2000—2005年、2010—2015年三时段降雨数据，1995、2005、2015年土地利用现状等数据，运用ArcGIS和InVEST模型定量评估研究区产水量、土壤流失量及营养物持留量时空分异特征。基于相关性分析识别生态系统服务功能的主要驱动因素，判断产水、土壤保持以及营养物持留三种生态系统服务功能的权衡/协同关系，依据《国家生态保护红线-生态功能红线划定技术指南(试行)》，划分生态系统服务功能重要区。研究结果表明：
(1)1995—2015年大凌河上游汇水区产水功能时空变化趋势：在时间尺度上，三期产水量为7.24×108m3(1995年)，2.15×108m3(2005年)，3.41×108m3(2015年)。三期平均产水深度高低情况为1995年(119.99 mm)＞2015年(93.98 mm)＞2005年(82.64 mm)。在空间上尺度上，研究区北部地区产水量局域自相关类型逐渐变换为Low-Low型，研究区西部地区为Low-Low型的产水聚集区，产水量呈现东多西少的空间分布格局。从土地类型因子上来看，产水量与草地、城镇、未利用地为正相关，与耕地、林地、水域为负相关。从气候因子上来看，产水量与降雨量为显著正相关、与蒸散量显著负相关关系。从土壤类型上来看，产水量与褐土、淋溶褐土为显著负相关，与棕壤性土、钙质粗骨土、潮棕壤、潮褐土等为正相关。
(2)1995—2015年大凌河上游汇水区土壤保持功能时空变化趋势：在时间尺度上，1995年(27.31 t/m2/hm2)＞2015年(15.98 t/m2/hm2)＞2005年(14.84 t/m2/hm2)。1995年平均输沙量为12.89×104t/hm2，2005年平均输沙量为6.51×104t/hm2，2015年平均输沙量为6.93×104t/hm2。在空间上尺度上，研究区西部地区为High-High型聚集区，东部为Low-Low型聚集区。六种土地利用类型的土壤保持量由高到低的排列情况为：林地＞草地＞耕地＞水域＞未利用地＞城镇。土壤保持量与棕壤性土、潮棕壤为负相关，与棕壤、褐土、钙质粗骨土及潮褐土为显著正相关。
(3)1995—2015年大凌河上游汇水区营养物持留功能时空变化趋势：在时间尺度上，2015年(1 942.2 kg)＞1995年(1 819 kg)＞2005年(1 752.4 kg)。在空间尺度上，研究区东部、北部的营养物持留量高，西部、南部的营养物持留量少。从土地利用类型上来看，营养物持留量与草地、林地、水域以及未利用地为正相关，城镇、耕地与营养物持留量呈显著负相关关系。从气候因子方面来看，与其降雨量为负相关关系。从土壤类型上来看，磷的持留量与褐土以及粗骨土为显著正相关，而与积钙红黏土、潮褐土呈负相关。
(4)产水功能与土壤保持功能二者彼此为协同关系，产水动能与营养物持留功能(氮、磷)二者彼此为协同关系，土壤保持功能与营养物持留功能(氮、磷)二者彼此为协同关系，即当其中一种功能得到提升的同时，另一种功能也有所增加。
(5)从大凌河上游汇水区近20年产水功能、土壤保持功能及营养物持留功能重要性分布面积变化的总体形势来看，产水功能的一般重要区、极重要区面积面积呈下降趋势；较重要区、重要区、高度重要区的面积均为上升趋势。土壤保持功能的一般重要区、较重要区以及高度重要区面积不断递减，其中高度重要区的面积下降趋势尤为显著；重要区的面积体现出增长的趋势；极重要区是近20年所占比重最大的重要性分区，变化幅度较小。营养物持留功能一般重要区、重要区面积呈下降趋势，在研究区内零散分布；较重要区、高度重要、极重要区三大区域面积均有增加，其中极重要区主要分布在研究区的西北、东南部地区。
(1)1995—2015年大凌河上游汇水区产水功能时空变化趋势：在时间尺度上，三期产水量为7.24×108m3(1995年)，2.15×108m3(2005年)，3.41×108m3(2015年)。三期平均产水深度高低情况为1995年(119.99 mm)＞2015年(93.98 mm)＞2005年(82.64 mm)。在空间上尺度上，研究区北部地区产水量局域自相关类型逐渐变换为Low-Low型，研究区西部地区为Low-Low型的产水聚集区，产水量呈现东多西少的空间分布格局。从土地类型因子上来看，产水量与草地、城镇、未利用地为正相关，与耕地、林地、水域为负相关。从气候因子上来看，产水量与降雨量为显著正相关、与蒸散量显著负相关关系。从土壤类型上来看，产水量与褐土、淋溶褐土为显著负相关，与棕壤性土、钙质粗骨土、潮棕壤、潮褐土等为正相关。
(2)1995—2015年大凌河上游汇水区土壤保持功能时空变化趋势：在时间尺度上，1995年(27.31 t/m2/hm2)＞2015年(15.98 t/m2/hm2)＞2005年(14.84 t/m2/hm2)。1995年平均输沙量为12.89×104t/hm2，2005年平均输沙量为6.51×104t/hm2，2015年平均输沙量为6.93×104t/hm2。在空间上尺度上，研究区西部地区为High-High型聚集区，东部为Low-Low型聚集区。六种土地利用类型的土壤保持量由高到低的排列情况为：林地＞草地＞耕地＞水域＞未利用地＞城镇。土壤保持量与棕壤性土、潮棕壤为负相关，与棕壤、褐土、钙质粗骨土及潮褐土为显著正相关。
(3)1995—2015年大凌河上游汇水区营养物持留功能时空变化趋势：在时间尺度上，2015年(1 942.2 kg)＞1995年(1 819 kg)＞2005年(1 752.4 kg)。在空间尺度上，研究区东部、北部的营养物持留量高，西部、南部的营养物持留量少。从土地利用类型上来看，营养物持留量与草地、林地、水域以及未利用地为正相关，城镇、耕地与营养物持留量呈显著负相关关系。从气候因子方面来看，与其降雨量为负相关关系。从土壤类型上来看，磷的持留量与褐土以及粗骨土为显著正相关，而与积钙红黏土、潮褐土呈负相关。
(4)产水功能与土壤保持功能二者彼此为协同关系，产水动能与营养物持留功能(氮、磷)二者彼此为协同关系，土壤保持功能与营养物持留功能(氮、磷)二者彼此为协同关系，即当其中一种功能得到提升的同时，另一种功能也有所增加。
(5)从大凌河上游汇水区近20年产水功能、土壤保持功能及营养物持留功能重要性分布面积变化的总体形势来看，产水功能的一般重要区、极重要区面积面积呈下降趋势；较重要区、重要区、高度重要区的面积均为上升趋势。土壤保持功能的一般重要区、较重要区以及高度重要区面积不断递减，其中高度重要区的面积下降趋势尤为显著；重要区的面积体现出增长的趋势；极重要区是近20年所占比重最大的重要性分区，变化幅度较小。营养物持留功能一般重要区、重要区面积呈下降趋势，在研究区内零散分布；较重要区、高度重要、极重要区三大区域面积均有增加，其中极重要区主要分布在研究区的西北、东南部地区。