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绿洲是干旱区特有的生态景观之一,也是干旱区的人类生活和生产的重要区域。在气候变化背景下,近年来人类活动干扰剧烈,其面临的生态环境问题日益突出。本文以生态系统服务理论为基础,通过对绿洲生态系统服务(ES)和土地利用与覆被变化(LUCC)过程的集成建模分析,构建了绿洲生态系统服务模拟与评估的方法体系,并以河西走廊甘临高绿洲为研究区,利用集成建模方法对绿洲碳储存和封存服务开展究案例研。该研究可为绿洲生态功能、生态安全等环境建设措施和相关的决策研究提供理论参考和技术支持。主要结论如下: 1.绿洲碳储存和封存服务模拟: ①像元尺度,绿洲2000-2009年碳储存平均值和标准差均增加,其平均值大致从354.08Mg/hm2增加到356.94Mg/hm2;植被栅格碳储量排序为:耕地(2955-2964Mg/hm2)＞林地(2895.53-2983.23Mg/hm2)＞草地(2125.44-2274.52Mg/hm2);增量排序为:草地(149.07Mg/hm2)＞林地(87.7Mg/hm2)＞耕地(8.99Mg/hm2)。 ②绿洲尺度,2000年绿洲碳储存总量为3.7472×108Mg,2009年绿洲碳储存总量为3.7775×108 Mg;2000-2009年绿洲固碳服务整体增加,封存碳量达3.0318×106 Mg;其中,植被总的碳储量排序为:耕地(2.17×108Mg-1.62×108Mg)＞草地(1.46×107 Mg-6.06×107 Mg)＞林地(7.58×106 Mg-1.52×107 Mg);耕地碳储量下降(-5.53×107Mg,比重下降15.14％),草地(4.6×107 Mg,比重增加11.04％)和林地(7.66×106 Mg,比重增加1.8％)碳储量上升。 2.绿洲LUCC过程模拟: ①2000-2009年:对比4种CA后,选用SLEUTH模拟绿洲LUCC过程。模型训练获取的检验参数Compare为0.8935,Lee-salee为0.4011;在增加输入数据后,RG由35变为30,道路增长模式的模拟精度有所提高;同时,终校正阶段的Compare未变,仅Lee-salee增加为0.4014,表明SLEUTH刻画LUCC能力较强,可适用于数据相对匮乏的干旱区案例研究中。 ②2009-2018年:绿洲城镇建设用地近年来扩张迅速,假设3种开发强度(城镇化快速、平稳和减速发展,S1-S3)的土地利用情景并开展模型模拟,各情景中绿洲2018年城镇建设用地面积可能分别为:205km2、192km2和188km2;相较2009年,S1中城镇建设用地可能会增加47.48％,S2可能会增加38.13％; S3可能会增加35.25％;S1-S3中转换为城镇建设用地的主要土地覆盖类型面积排序为:耕地(36.49-26.85km2)＞低覆盖草地(23.64-18.34km2)＞中覆盖草地(2.59-1.72km2),其余土地利用类型变化均小于1.72km2。 3.绿洲碳封存价值评估: 2000-2009年绿洲碳封存价值的评估结果为1.6738×109￥;碳封存价值在空间上呈现出零散化分布特征,未出现大面积价值增加的区域;同期绿洲面积增加3.44％,与固碳服务同向变化,表明绿洲扩张有利于提高该服务的供给。 4.不同城镇化水平对固碳服务可能的影响: ①相较2009年,2018年S1-S3绿洲整体均可能表现为碳的净排放,模拟净排放量为:S1(3.5303×106 Mg)＞S2(2.8697×106 Mg)＞S3(2.5789×106 Mg),表明城镇化持续推进可能会导致绿洲固碳服务下降;同时,随着城镇化建设用地扩张减速,碳封存量逐渐增加,相较S1,S2封存6.6058×105 Mg,S3封存9.5143×105 Mg。 ②相较2009年,2018年S1-S3绿洲碳封存整体减少可能产生的排放成本评估结果为:S1(5.3191×108￥)＞S2(4.3238×108￥)＞S3(3.8855×108￥),表明城镇化持续推进可能会导致绿洲固碳成本相应增加;随着城镇化建设用地扩张减速,绿洲碳封存服务价值会增加,相较S1,S2封存价值为9.9529×107￥,S3为1.4335×108￥。 ③敏感性分析:对生态系统服务变化较敏感的土地利用与覆被类型为有林地、高覆盖草地和灌木林地,其提供生态系统服务功能均较强(Sc＞1.1);疏林地、中覆盖草地和低覆盖草地等敏感性均较低(Sc＜1)。 对比不同情景发现,低覆盖度草地敏感性系数(0.27-0.29)偏低且差异性较小;有林地敏感性系数(1.57-2.44)较高且差异性明显,但上述土地利用类型转换面积普遍较小且分布零散;这表明交叉敏感性系数对小面积LUCC过程导致的ES变化具有很强的检测能力。