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水不仅是地球生命之源,还是人类生存与发展的基础,人类的一切生产及生活都离不开水的支撑。我国水资源时空分布不均,生态系统在水资源调节中发挥关键的作用,科学认识我国生态系统水文调节功能及其空间格局,对制定科学合理的生态系统保护对策具有十分重要的意义。 本研究以全国生态系统格局数据为基础,收集与整理了大量有关生态系统水文调节功能的文献,构建了森林、灌丛与草地生态系统水文调节特征模型,确定全国主要生态系统类型的地表径流参数,然后利用地理信息系统技术,定量评估了全国生态系统水文调节服务功能,明确了全国生态系统水文调节功能的空间特征,分析了近2000-2010年间生态系统水文调节服务功能变化及其影响因素。主要研究结论如下: (1)全国主要生态系统类型是森林、草地、湿地、荒漠、农田与城市生态系统,其中农田、森林、草地生态系统面积比例分别为19.1%、30.1%、20.2%。生态系统格局在2000-2010年间局部地区发生了较大变化。2010年森林生态系统面积为191.17万km2,比2000年净增长1.49万km2,增加0.8%。农田生态系统净减少4.11万km2,减少2.2%。 (2)不同森林生态系统类型水文调节功能有显著差异,其强弱顺序为:天然阔叶林>针阔混交林>天然针叶林。径流系数与森林覆盖存在显著的负相关特征,随着森林覆盖度的增加,森林径流系数呈幂函数式的降低。基于大量的文献数据,构建了不同森林生态系统水文调节功能模型。 (3)2010年全国生态系统水文调节总量为12224.33亿m3。森林生态系统是我国生态系统水文调节的主体,其水文调节量为7432.32亿m3,约占全国水文调节总量的60.80%,;草地、灌丛生态系统的水文调节量分别为1912.54亿m3、1723.68亿m3,各占总量的15.65%、14.10%。从单位面积水文调节量来看,水文调节能力最强的是森林和园地,分别为39.21万m3km-2a-1和46.79万m3km-2 a-1。 (4)揭示了全国生态系统水文调节功能重要性空间格局,水文调节功能总体上呈现东南高西北低、由东到西逐渐递减特征。全国水文调节功能极重要区面积143.49万km2,水文调节总量为6486.57亿m3,分布主要在大小兴安岭、长白山、秦岭、大巴山、岷山、武夷山区、海南中部山区、藏东南等地。重要区面积为101.58万km2,水文调节总量为2977.70亿m3。中等重要区面积为80.18万km2,水文调节总量为1695.13亿m3。一般区面积为619.75万km2,水文调节总量仅为1062.85亿m3。 (5)2000-2010年,我国生态系统水文调节总量呈现增加的趋势。从2000年的12130.78亿m3增加到2010年的12224.33亿m3,十年共增加93.55亿m3,增幅为0.77%。森林生态系统水文调节总量呈现增加的趋势,灌丛和草地生态系统的水文调节总量呈现减少的趋势。 (6)中国生态系统水文调节功能与气候和人类活动的关系非常密切,自然因子包括降水、温度、蒸散、坡度与水文调节呈现显著的正相关。而人类因子除了长江生态建设工程与水文调节呈显著的正相关外,GDP密度和农村人口密度与其呈明显的负相关。气候与地形因子是直接影响生态系统水文调节量分布的主要因素,人类因子则通过改变地表生态系统格局和干扰生态系统过程,间接影响生态系统水文调节功能。人们在追求经济发展的同时,应关注生态系统所提供的水文调节功能,规范人类活动来维持和保育生态系统功能,进而保护人类的生存环境,以实现社会、经济、生态环境协调的可持续发展。