云南省水土保持工程措施的农田生态系统服务评估

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水土保持工程措施是人类控制农田土壤侵蚀、涵养水源、提高土壤生产力的重要方式,但每种措施都有其局限性,措施配置不当不仅会造成资源浪费,甚至会加剧生态退化。而当前对农田的水土保持工程措施缺乏系统研究,其作用机制及生态效益尚未明晰。本论文以云南省有水土保持措施耕地为研究对象,分坡度对其粮食供给、固碳、固碳释氧、养分循环、生境支持、土壤保持等6种生态系统服务进行量化,揭示不同生态系统服务的空间分异特征,判识不同生态系统服务类型间的权衡和协同关系,为高原山地农田的水土保持工程措施合理布设提供科技支撑。论文主要结论如下:(1)全省有水土保持工程措施耕地43.50×103 km2,占耕地总面积的53%,主要有坡式梯田、水平梯田、隔坡梯田和水平阶4类,其中坡式梯田分布最广,占耕地总面积的28.5%。且随着坡度的增加,水土保持工程措施呈现逐渐降低趋势。(2)有水土保持工程措施的耕地生态系统服务量显著高于无措施耕地,其中有措施耕地的平均粮食供给服务是无措施耕地的1.81倍,其年均土壤保持量为68.65 t/km2。且有措施耕地的生态系统服务量随着坡度的增加而逐渐减少,0-15°内生态系统服务较高。(3)有措施耕地不同生态系统服务类型间的权衡和协同关系与无措施耕地表现一致,其中粮食供给和固碳释氧服务之间均存在协同关系,固碳和固碳释氧服务之间均存在权衡关系,但有措施耕地服务间协同关系显著强于无措施耕地,而权衡关系弱于无措施耕地,表明水土保持工程措施有利于促进农田生态系统各服务间的协同发展。(4)服务间权衡和协同关系在坡度上的分布范围存在明显差异,其中,固碳和粮食供给服务的权衡关系主要发生在0-9°有措施耕地上,以及0-15°无措施耕地上;粮食供给和生境支持服务的协同关系分别分布在0-34°有措施耕地以及0-29°无措施耕地。对比服务间的4组权衡关系和5组协同关系发现,有措施耕地服务间权衡关系分布坡度低于无措施耕地,协同关系分布坡度高于无措施耕地。因此建议重点关注9-25°有措施耕地的粮食供给、养分循环及固碳释氧3类服务与土壤保持服务间的权衡关系;无措施耕地建议重点关注11-22°的粮食供给、养分循环、固碳释氧与固碳服务间的权衡关系。本论文通过对实施水土保持工程措施的农田生态系统服务进行评估表明,修建水土保持工程措施有利于维持生态系统稳定,缓解生态服务间权衡关系。研究结果可为耕地在不同区域和坡度的合理布设提供科学依据,同时为高原山地农田生态系统服务评估提供案例支持。
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