基于InVEST模型的太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

陳駿宇, 劉　鋼,白　楊

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京　210098;

2.河海大學(xué)管理科學(xué)研究所,江蘇南京　211100;3.江蘇省沿海開發(fā)與保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京　210098;

4.上海市環(huán)境科學(xué)研究院應(yīng)用生態(tài)研究所,上?！?00233)

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基于InVEST模型的太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

陳駿宇1,2, 劉鋼2,3,白楊4

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京210098;

2.河海大學(xué)管理科學(xué)研究所,江蘇南京211100;3.江蘇省沿海開發(fā)與保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京210098;

4.上海市環(huán)境科學(xué)研究院應(yīng)用生態(tài)研究所,上海200233)

摘要：在氣候變化與人類活動(dòng)共同影響下,全球水生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀不容樂觀。以太湖流域?yàn)槔?采用InVEST模型,動(dòng)態(tài)評(píng)估了太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值。結(jié)果顯示:太湖流域2000年水源涵養(yǎng)總量為320.50億m3,高于2010年的314.18億m3,相應(yīng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別為1 958.48億元和1 919.86億元;太湖流域2000年與2010年的水源涵養(yǎng)量在空間分布特征上基本保持一致,均為:Ⅷ區(qū)>Ⅰ區(qū)>Ⅸ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅴ區(qū)>Ⅵ區(qū)>Ⅳ區(qū)>Ⅶ區(qū)>Ⅱ區(qū)。進(jìn)一步剖析對(duì)影響水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,研究表明:氣候因素以及土地利用/覆被因素直接影響了太湖流域水源涵養(yǎng)總量與空間分布規(guī)律,而社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征則是影響太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值的間接因素。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù);InVEST模型;太湖流域;水源涵養(yǎng)

過去50年間,人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的改變比歷史上任何時(shí)期都更迅速、更廣泛,同時(shí),全球氣候變暖趨勢(shì)仍在持續(xù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供不應(yīng)求與典型生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的加劇已嚴(yán)重威脅到人類福祉。作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,水生態(tài)系統(tǒng)提供了包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)及支持服務(wù)在內(nèi)的四類服務(wù),其不僅為人類生活與生產(chǎn)活動(dòng)提供了基礎(chǔ)產(chǎn)品,而且具有維持自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的功能[1]。然而,全球范圍內(nèi)不同程度的人水互動(dòng)行為大規(guī)模地改變了水生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài),水資源稀化、水環(huán)境惡化以及水生態(tài)退化現(xiàn)象普遍。如何協(xié)調(diào)水資源利用和維持水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已成為水資源管理所面臨的挑戰(zhàn)[2]。2015年10月,我國(guó)“十三五”規(guī)劃建議發(fā)布,規(guī)劃強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)水生態(tài)保護(hù),全面提升河湖、濕地、海洋等自然生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)服務(wù)功能,并要求重點(diǎn)改善長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境。

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究萌芽于19世紀(jì)末期,在Tansley[3]、國(guó)際環(huán)境問題研究組(Study of Critical Environmental Problems, SCEP)等[4]的研究基礎(chǔ)上,Ehrlich[5]正式提出了“Ecosystem service”概念。Gordon[6]首次系統(tǒng)解析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的框架。1997年,Daily[7]對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)涵、定義和分類等進(jìn)行了詳細(xì)敘述,Costanza[8]等闡述了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的方法,并對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了估算。隨后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)入迅速發(fā)展階段。近期研究主要集中于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法的探索與應(yīng)用方面[9-15],研究成果提升了人類對(duì)生態(tài)資產(chǎn)的科學(xué)認(rèn)知,成為提高人類生態(tài)福祉的前提。同時(shí),諸多實(shí)踐也證明,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估對(duì)生態(tài)保護(hù)政策的制定具有關(guān)鍵支撐作用[16]。

太湖流域憑借優(yōu)越的水生態(tài)稟賦條件在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要區(qū)位。值得注意的是,水源涵養(yǎng)作為水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)中的重要一環(huán),為太湖流域居民的生產(chǎn)、生活供給了所需水資源,從而為經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速、穩(wěn)健發(fā)展提供了保障,也維持了水循環(huán)的健康永續(xù)。但流域長(zhǎng)期深陷城市人口及產(chǎn)業(yè)集聚度過高與水污染加重并存的兩難困局,水源涵養(yǎng)服務(wù)功能退化現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn),已引起社會(huì)各界的高度重視。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的評(píng)估展開了研究[17-19], 而流域尺度下的相關(guān)研究尚不多見。筆者選取InVEST模型,對(duì)太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估,辨析其時(shí)空異質(zhì)性規(guī)律,并探究影響太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值變化的驅(qū)動(dòng)因素,以期為權(quán)衡水生態(tài)服務(wù)功能發(fā)揮與流域發(fā)展規(guī)劃提供可靠決策依據(jù)。

1研究區(qū)概況

太湖流域(東經(jīng)119°3′1″～121°54′26″,北緯30°7′19″～32°14′56″),地處長(zhǎng)江三角洲,總面積3.69萬km2,行政區(qū)劃分屬江蘇(占52.16%)、浙江(占32.18%)、上海(占14%)、安徽(占0.6%)三省一市。流域?qū)贊駶?rùn)的北亞熱帶氣候,雨熱充沛,多年平均降雨量為1 171.73 mm,多年平均水面蒸發(fā)量為821.7 mm。河道水系以太湖為流域中心,河道密度為3.2 km/km2,0.15km2以上的大小湖泊共189個(gè),形成網(wǎng)格狀。流域內(nèi)自然植被類型以闊葉林、針葉林及落葉林為主。2013年末,太湖流域總?cè)丝跒? 971萬人,占全國(guó)總?cè)丝诘?.4%。GDP57 957億元,占全國(guó)GDP的10.2%,人均GDP9.7萬元,是全國(guó)人均GDP的2.3倍,流域城鎮(zhèn)化率已高達(dá)70%以上。

然而,自20世紀(jì)90年代以來,太湖流域水污染狀況一直未得到根本性改變。2013年,太湖流域全年期Ⅲ類及以上水質(zhì)的河流、湖泊、水庫占比分別僅為19.9%、18.8%、28.6%,重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為50%左右,諸多湖泊富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重,流域缺水風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)加劇。致使流域內(nèi)人水關(guān)系、產(chǎn)水關(guān)系矛盾突出,經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定、居民生活正受到威脅,水生態(tài)系統(tǒng)狀況亟待改善。

2研究方法

2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估方法

水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然系統(tǒng)互動(dòng)最為頻繁、復(fù)雜的領(lǐng)域,多尺度下的多主體交叉影響決定了其具有較大的不確定性。因此,傳統(tǒng)的靜態(tài)市場(chǎng)價(jià)值評(píng)估無法確切體現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的本質(zhì)。隨著3S技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,人們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估的模擬與時(shí)空序列表達(dá)上取得了重大突破,涌現(xiàn)出一批開發(fā)層次不同、所量化的服務(wù)功能類別也有所差別的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型,例如:InVEST(Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs)、ARIES(Artificial Intelligence for Ecosystem Services)、SolVES(Social Values for Ecosystem Services)、MIMES(Multi-scale Integrated Models of Ecosystem Services)等。

其中,InVEST模型,即“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與權(quán)衡交易綜合評(píng)價(jià)模型”,是由斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(The Nature Conservancy, TNC)、世界自然基金會(huì)(World Wildlife Fund, WWF)和其他一些機(jī)構(gòu)共同開發(fā)的開源式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型。該模型突破了傳統(tǒng)評(píng)估方法的局限性,以土地利用/覆被、數(shù)字高程、氣候、土壤、水文以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)作為輸入,輸出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值及其分布情況,從而能較為直觀地辨別服務(wù)功能的強(qiáng)弱、增減趨勢(shì)。

相較其他模型,InVEST模型具備以下明顯優(yōu)勢(shì):①功能性強(qiáng)。InVEST模型的輸入、輸出數(shù)據(jù)均為空間分布式數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了服務(wù)功能的空間化評(píng)估,便于進(jìn)一步分析其空間異質(zhì)性;②操作性強(qiáng)。InVEST模型界面友好,從基本數(shù)據(jù)輸入到評(píng)價(jià)結(jié)果輸出的操作均較為便捷[20];③動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。InVEST模型可通過情景模擬,比較不同土地利用/覆被條件下服務(wù)功能價(jià)值變化和分布差異,從而為權(quán)衡生態(tài)保護(hù)與社會(huì)發(fā)展提供決策依據(jù);④應(yīng)用性強(qiáng)。InVEST模型是當(dāng)前發(fā)展最為成熟的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)估模型,適用于全球范圍流域或景觀尺度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)估[21]。

2.2水源涵養(yǎng)量評(píng)估模型

水源涵養(yǎng)服務(wù)功能是水生態(tài)系統(tǒng)與森林、土壤、濕地等生態(tài)系統(tǒng)間多種水文過程共同作用下的綜合表現(xiàn)。InVEST模型中的產(chǎn)水量模塊基于水量平衡原理,結(jié)合氣候、地形和土地利用/覆被類型,利用降水量減去實(shí)際蒸散量計(jì)算得出每一柵格上的水源涵養(yǎng)量。該模塊已在美國(guó)安第斯山北部和中美洲南部、加利福尼亞內(nèi)華達(dá)山脈區(qū)、夏威夷群島、坦桑尼亞東部弧形山脈區(qū)[22],以及中國(guó)北京山區(qū)森林[18]、西苕溪流域[19]等區(qū)域得到了成功應(yīng)用。具體公式如下:

每個(gè)柵格上的產(chǎn)水量為Yjx,

(1)

式中:Yjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的產(chǎn)水量,mm;AETjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的每年實(shí)際蒸散量,mm;Pjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的年降雨量,mm。本文中,j=1為林地,j=2為草地,j=3為水域,j=4為園地,j=5為建設(shè)用地,j=6為公共用地,j=7為耕地,j=8為其他用地。

(2)

式中:ωx為無量綱參數(shù);Rjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的Budyko干燥指數(shù)。

ωx為植物年需水量與降水量的比值,計(jì)算公式如下:

(3)

式中：Z為Zhang系數(shù),表示降雨分布和深度的參數(shù);AWCjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的土壤有效含水量,mm。

Budyko干燥指數(shù)Rjx為潛在蒸散與降水量的比值,計(jì)算公式如下:

(4)

式中：kjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的植被蒸散系數(shù);ETOjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的潛在蒸散量,mm。

2.3水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估模型

選取影子工程法,即利用修建相應(yīng)庫容的水庫成本來評(píng)估水源涵養(yǎng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。計(jì)算公式如下:

(5)

(6)

式中：E為水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值，元;α為單位庫容造價(jià),元/m3,參考DB 11/T1099—2014《林業(yè)生態(tài)工程生態(tài)效益評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》[23],本文中單位庫容造價(jià)取6.1107元/m3;V為水源涵養(yǎng)總量,m3;Yjx為第j種土地利用/覆被類型柵格x的產(chǎn)水量,m3。

3太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

3.1 數(shù)據(jù)需求及來源

根據(jù)InVEST模型需求和數(shù)據(jù)可得性,筆者以2000年、2010年為典型年進(jìn)行實(shí)證研究,所用主要原始數(shù)據(jù)見表1。

表1　原始數(shù)據(jù)

3.2原始數(shù)據(jù)處理

根據(jù)InVEST模型運(yùn)行原理,需對(duì)部分原始數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化處理。借鑒前人研究成果[24],筆者選取Kriging插值法得到太湖流域多年平均降雨空間分布圖。利用Arcgis平臺(tái)將土壤深度數(shù)據(jù)、植物可利用水量數(shù)據(jù)、潛在蒸散量數(shù)據(jù)通過賦值、重分類、空間插值、圖層轉(zhuǎn)換等操作將其與對(duì)應(yīng)土地利用/覆被類型關(guān)聯(lián)，最終得到符合模型輸入要求的空間數(shù)據(jù)。

3.3 結(jié)果輸出

通過InVEST模型的運(yùn)行,輸出結(jié)果見圖1。

圖1　太湖流域2000年和2010年水源涵養(yǎng)量分布

如圖1所示,依據(jù)《國(guó)家生態(tài)功能區(qū)劃(2008)》,可以較為清晰地看出,2000年,太湖流域9個(gè)生態(tài)功能區(qū)水源涵養(yǎng)量的空間分布特征為Ⅷ區(qū)>Ⅰ區(qū)>Ⅸ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅴ區(qū)>Ⅵ區(qū)>Ⅳ區(qū)>Ⅶ區(qū)>Ⅱ區(qū),且2010年太湖流域水源涵養(yǎng)量的空間分布特征與2000年基本保持一致。

經(jīng)換算可得太湖流域2000年以及2010年水源涵養(yǎng)總量,利用公式(5)、公式(6)可進(jìn)一步核算出水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值,見表2。

表2　2000年、2010年太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值

如表2所示,2010年,太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值相較2000年減少1.97%,表明該項(xiàng)服務(wù)功能存在明顯退化趨勢(shì)。

3.4結(jié)果分析

3.4.1太湖流域2000—2010氣候因素演進(jìn)分析

如圖2所示,2000—2010年,太湖流域年平均降水量呈先減后增的趨勢(shì),2003年出現(xiàn)上升拐點(diǎn),多年平均降雨量約1 167 mm;年平均氣溫呈現(xiàn)上升趨勢(shì)較為明顯,年增長(zhǎng)速率約為0.05℃/a。

圖2　太湖流域2000—2010年平均降雨、平均氣溫

2000年太湖流域土地利用/覆被分布2010年太湖流域土地利用/覆被分布林地草地水域園地建筑用地公共用地耕地其他用地轉(zhuǎn)移合計(jì)林地4879.750.004.880.0039.081.740.080.254925.79草地11.31140.291.131.58121.170.1326.770.19302.56水域2.090.295564.0021.21331.5210.56471.290.006400.96園地19.980.040.62810.724.490.2612.530.00848.65建筑用地33.450.009.350.405626.724.1517.620.005691.68公共用地0.490.004.430.286.71192.885.090.00209.88耕地202.780.49465.1648.993952.24249.6513693.711.2118614.22其他用地0.170.230.000.000.000.000.573.464.43

3.4.2太湖流域2000—2010土地利用/覆被演進(jìn)分析

太湖流域2000年、2010年兩期的土地利用/覆被結(jié)構(gòu)見圖3。2000—2010年間,公共用地與建設(shè)用地增幅較大,分別為118.87%、77.14%;其他用地增加了15.17%;園地、林地增幅較小,分別為4.55%、4.07%;而草地面積減幅最大,達(dá)到了53.28%;耕地減少了23.57%,水域面積減少了5.49%。

圖3　太湖流域2000年、2010年土地利用/覆被結(jié)構(gòu)

進(jìn)而,利用轉(zhuǎn)移矩陣來刻畫太湖流域土地利用/覆被相互間轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)特征,見表3。2000至2010年間,流域內(nèi)40.05%的草地及21.23%的耕地轉(zhuǎn)化成了建設(shè)用地,導(dǎo)致建設(shè)用地面積急劇增加;草地面積僅有46.37%得到保留,表明草地發(fā)生利用變化最為頻繁;該時(shí)期內(nèi)的另一個(gè)顯著變化是21.94%的其他用地被改造成為耕地、草地與林地,使部分未被利用的土地或裸地得到了開發(fā)。

3.4.3太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值響應(yīng)分析

綜上所述,太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值在研究期(2000—2010)內(nèi)變化顯著,該變化是氣候因素以及土地利用/覆被因素直接影響的綜合體現(xiàn)。從時(shí)間分布來看,流域年平均降雨量在研究期內(nèi)較為穩(wěn)定,始末差值僅約45 mm,而年平均氣溫上升十分明顯(約0.05℃/a),這使得流域水資源的蒸散率不斷提升。與此同時(shí),流域內(nèi)蒸散能力較弱的草地面積大量減少,蒸散能力較強(qiáng)的建設(shè)用地、林地面積卻急劇增加,最終導(dǎo)致了水源涵養(yǎng)量在研究期內(nèi)的整體減少。從空間分布上來看,水源涵養(yǎng)服務(wù)功能較強(qiáng)的區(qū)域集中在流域東南部,即杭嘉湖地區(qū):該區(qū)域降雨豐沛,植被覆蓋較好,水源涵養(yǎng)基礎(chǔ)條件優(yōu)越。另一方面,該區(qū)域地形坡度普遍大于流域平原地區(qū),使得水源匯集效應(yīng)突出;而流域西部及北部的湖西地區(qū)與武澄錫虞地區(qū)的水源涵養(yǎng)服務(wù)功能則較弱:該區(qū)域降雨量處于全流域較低水平,而建設(shè)用地和耕地作為該區(qū)域的主要土地利用類型,導(dǎo)致了降雨消耗率偏高,水源因此無法得到有效積蓄。

進(jìn)一步分析可知,社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征是影響太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值的間接因素。太湖流域一直保持著較高的經(jīng)濟(jì)增速。然而,在發(fā)展的同時(shí)卻忽略了水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與建設(shè),致使研究期內(nèi)流域年國(guó)民生產(chǎn)總值與水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值呈背向發(fā)展趨勢(shì),表明流域經(jīng)濟(jì)與水生態(tài)環(huán)境發(fā)展缺乏可持續(xù)性。

綜上所述,流域水源涵養(yǎng)服務(wù)功能變化將引發(fā)人水互動(dòng)行為新一輪的協(xié)同效應(yīng),主要表現(xiàn)在兩方面:一方面,人類對(duì)水源涵養(yǎng)服務(wù)的認(rèn)知會(huì)隨著涵養(yǎng)量的波動(dòng)而變化。就太湖流域而言,研究期內(nèi)水源涵養(yǎng)量出現(xiàn)下降趨勢(shì),從而對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和居民生活的用水需求構(gòu)成一定程度的威脅,此種情形會(huì)觸發(fā)人類對(duì)水資源的主觀能動(dòng)性,表現(xiàn)為努力提高節(jié)水效率、追求最大化的單位水資源產(chǎn)出價(jià)值等。另一方面,水生態(tài)系統(tǒng)所能承受人類活動(dòng)的閾值范圍也將發(fā)生偏移。水源涵養(yǎng)量的改變是人類逐漸增強(qiáng)的行為活動(dòng)所帶來的水生態(tài)系統(tǒng)負(fù)荷的外在表征,因此,伴隨著服務(wù)功能的退化,流域水循環(huán)將面臨失衡風(fēng)險(xiǎn),水生態(tài)系統(tǒng)脆弱性將不斷增強(qiáng)。

4結(jié)論

a. 水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能關(guān)系人類福祉,水源涵養(yǎng)服務(wù)功能在太湖流域的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。本文利用InVEST模型的產(chǎn)水量模塊,計(jì)算得太湖流域2000年及2010年的水源涵養(yǎng)總量分別為320.50億m3和314.18億m3,相應(yīng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別為1 958.48億元和1 919.86億元,2010年相較2000年減少約1.97%;流域內(nèi)9個(gè)生態(tài)功能分區(qū)水源涵養(yǎng)量空間分布特征在2000年與2010年兩年度內(nèi)保持一致,均為: Ⅷ區(qū)>Ⅰ區(qū)>Ⅸ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅴ區(qū)>Ⅵ區(qū)>Ⅳ區(qū)>Ⅶ區(qū)>Ⅱ區(qū)。

b. 氣候因素以及土地利用/覆被因素直接影響了太湖流域水源涵養(yǎng)總量與空間分布規(guī)律,而社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征則是影響太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)價(jià)值的間接因素。水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的波動(dòng)將引起人水互動(dòng)行為新一輪的協(xié)同效應(yīng),人類用水行為趨向高效化,而水生態(tài)系統(tǒng)脆弱性將增強(qiáng)。因此,流域有關(guān)部門應(yīng)最嚴(yán)格限制溫室氣體排放,科學(xué)調(diào)控建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的速度與規(guī)模,保護(hù)和拓展水源涵養(yǎng)服務(wù)功能強(qiáng)的區(qū)域,同時(shí)著力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí),加速節(jié)水型社會(huì)建設(shè),避免用水危機(jī)。

c. 本文利用InVEST模型較為科學(xué)地輸出了流域水源涵養(yǎng)量的靜態(tài)數(shù)值和動(dòng)態(tài)時(shí)空分布情況,說明InVEST模型適用于太湖流域水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的評(píng)估,可作為水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的一種科學(xué)范式。

d. 本文在物質(zhì)量與價(jià)值量轉(zhuǎn)換上選取的方法較為單一,將在下一步研究工作中重點(diǎn)完善。

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Evaluation of service value of water conservation in Taihu Lake basin based on InVEST model/

CHEN Junyu1, 2, LIU Gang2, 3, BAI Yang4

(1. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resource and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Institute of Management Science, Hohai University, Nanjing 211100, China; 3. Collaborative Innovation Center for Coastal Development and Protection of Jiangsu, Nanjing 210098, China; 4. Shanghai Academy of Environmental Sciences, Institute of Applied Ecology, Shanghai 200233, China)

Abstract:The situation of global water ecosystem is becoming severe under the influences of climate change and human activities. Taking Taihu Lake basin as an example, the service value of its water conservation is evaluated based on the InVEST model. The results show that the total water conservation of Taihu Lake basin is 320.50×108 m3 in 2000 and 314.18×108 m3 in 2010, and the corresponding economic value is 1958.48×108and 1919.86×108RMB yuan respectively. The spatial distribution of water conservation is basically consistent in 2000 and 2010: zone VIII> zone I>zone IX> zone III> zone V> zone VI> zone IV> zone VII> zone II. The driving mechanism which influences the service value of water conservation is further discussed. It is indicated that the climate and the land use/cover directly influence both the amount and the spatial distribution of water conservation, while the socio-economic characteristics are the indirect factor for the water conservation of Taihu Lake basin.

Key words:water ecosystem service; InVEST model; Taihu Lake basin; water conservation

(收稿日期：2015-12-30編輯：陳玉國(guó))

中圖分類號(hào)：X826; F062.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-9511(2016)02-0025-05

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.02.006

作者簡(jiǎn)介：陳駿宇(1990—),男,江蘇張家港人,博士研究生,主要從事水生態(tài)系統(tǒng)管理方面研究。E-mail:cjynjhhu@163.com通信作者：劉鋼(1981—),男,山西太原人,講師,博士,主要從事生態(tài)經(jīng)濟(jì)方面研究。E-mail:lglhm@msn.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金青年項(xiàng)目(14CGL030);國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(41501580);河海大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(2015B40414)