基于InVEST模型的合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)空演變與優(yōu)化策略研究一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著全球人口的增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對自然資源的需求不斷增加，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。森林砍伐、土地利用變化、城市化進(jìn)程加快、氣候變化等因素，使得許多生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，生物多樣性減少，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的退化不僅影響到自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，也對人類的生存和發(fā)展造成了嚴(yán)重威脅。例如，水土流失導(dǎo)致土壤肥力下降，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；水源涵養(yǎng)能力減弱，引發(fā)水資源短缺和水質(zhì)惡化；氣候調(diào)節(jié)功能受損，加劇了極端氣候事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度。合肥市作為安徽省的省會城市，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程不斷加快。根據(jù)合肥市統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2010-2020年，合肥市常住人口從570.2萬人增加到936.99萬人，城鎮(zhèn)化率從66.4%提高到82.28%，地區(qū)生產(chǎn)總值從2702.5億元增長到10045.72億元。然而，快速的城市化也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如城市綠地減少、水體污染、生物多樣性降低等，這些問題對合肥市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能產(chǎn)生了負(fù)面影響。同時(shí)，合肥市位于長江、淮河之間，地處長三角經(jīng)濟(jì)圈西翼，其生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況不僅關(guān)系到本地居民的福祉，也對周邊地區(qū)的生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要影響。因此，開展合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估與分析，對于了解城市生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢，制定科學(xué)合理的生態(tài)保護(hù)和城市發(fā)展規(guī)劃具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1.2研究意義從理論角度來看，本研究有助于豐富和完善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的方法和理論體系。通過運(yùn)用InVEST模型對合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行量化評估，可以深入探討不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相互關(guān)系和權(quán)衡機(jī)制，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的理論研究提供實(shí)證依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠拓展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的數(shù)據(jù)源和分析方法，提高研究的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。從實(shí)踐角度而言，研究結(jié)果可為合肥市的城市規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)和環(huán)境管理提供科學(xué)決策依據(jù)。通過明確合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布特征和變化趨勢，可以識別出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的關(guān)鍵區(qū)域和敏感區(qū)域，為生態(tài)保護(hù)紅線劃定、生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施和生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制建立提供重要參考。此外，研究成果還有助于提高公眾對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的認(rèn)識和重視程度，促進(jìn)全社會形成保護(hù)生態(tài)環(huán)境的共識，推動合肥市實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1InVEST模型應(yīng)用研究InVEST（IntegratedValuationofEcosystemServicesandTradeoffs）模型自開發(fā)以來，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。該模型由美國斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會（TNC）和世界自然基金會（WWF）聯(lián)合開發(fā)，是一款基于生態(tài)過程的開源模型，能夠量化多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，并以地圖的形式直觀表達(dá)，為生態(tài)系統(tǒng)管理和決策提供科學(xué)依據(jù)。在國外，InVEST模型被應(yīng)用于不同尺度和生態(tài)系統(tǒng)類型的研究中。例如，在大尺度的區(qū)域研究方面，有學(xué)者利用InVEST模型對整個(gè)歐洲的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估，分析了不同土地利用類型對碳儲存、水源涵養(yǎng)和生物多樣性保護(hù)等服務(wù)功能的影響，研究結(jié)果為歐洲的生態(tài)保護(hù)和土地利用規(guī)劃提供了重要參考。在小尺度的研究中，針對特定的流域或自然保護(hù)區(qū)，InVEST模型同樣發(fā)揮了重要作用。如對美國某一小型流域的研究，通過該模型評估了流域內(nèi)不同土地利用變化情景下的產(chǎn)水和土壤保持功能，為流域水資源管理和水土保持措施制定提供了數(shù)據(jù)支持。在國內(nèi)，InVEST模型也被眾多學(xué)者用于各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估。在森林生態(tài)系統(tǒng)研究中，利用InVEST模型對長白山森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量進(jìn)行評估，分析了森林覆蓋變化對碳儲存功能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著森林面積的減少，碳儲量也相應(yīng)降低，強(qiáng)調(diào)了保護(hù)森林資源對于提升碳匯能力的重要性。在濕地生態(tài)系統(tǒng)方面，有研究運(yùn)用InVEST模型評估了鄱陽湖濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，包括調(diào)節(jié)洪水、水質(zhì)凈化和生物棲息地提供等功能，為鄱陽湖濕地的保護(hù)和合理開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。此外，在城市生態(tài)系統(tǒng)研究中，InVEST模型也被用于評估城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，如對北京市城市綠地的降溫效應(yīng)和生物多樣性維護(hù)功能進(jìn)行分析，結(jié)果表明城市綠地在緩解城市熱島效應(yīng)和保護(hù)生物多樣性方面具有重要作用。1.2.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估是生態(tài)學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，其目的是量化生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的各種服務(wù)的價(jià)值，為生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。目前，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估方法主要包括市場價(jià)值法、替代成本法、影子工程法、旅行費(fèi)用法、條件價(jià)值法等直接經(jīng)濟(jì)評估方法，以及基于模型的生態(tài)過程評估方法，如InVEST模型、ARIES模型、SolVES模型等。市場價(jià)值法通過直接利用市場價(jià)格來評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值，如農(nóng)產(chǎn)品的市場價(jià)格可用于評估農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的食物供給服務(wù)價(jià)值。替代成本法是通過估算替代生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所需的成本來評估其價(jià)值，例如用建造污水處理廠的成本來替代濕地的水質(zhì)凈化服務(wù)價(jià)值。影子工程法是指在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能遭到破壞后，通過建設(shè)人工工程來替代原有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，并以建設(shè)該人工工程的費(fèi)用來估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值。旅行費(fèi)用法主要用于評估生態(tài)系統(tǒng)的休閑娛樂服務(wù)價(jià)值，通過分析人們?yōu)榱讼硎苄蓍e娛樂服務(wù)而支付的旅行費(fèi)用等相關(guān)成本來估算其價(jià)值。條件價(jià)值法是通過問卷調(diào)查等方式，直接詢問人們對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的支付意愿或接受補(bǔ)償意愿，從而評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值。基于模型的生態(tài)過程評估方法則從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，通過建立數(shù)學(xué)模型來模擬生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成過程和變化規(guī)律，進(jìn)而評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值。如InVEST模型，能夠綜合考慮土地利用/覆被變化、氣候、土壤等多種因素，對水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)、碳儲存等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行定量評估。ARIES（ArtificialIntelligenceforEcosystemServices）模型是一種基于規(guī)則的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估模型，它整合了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會數(shù)據(jù)，能夠?qū)Χ喾N生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評估和權(quán)衡分析。SolVES（SocialValuesforEcosystemServices）模型則主要側(cè)重于評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的社會價(jià)值，通過空間分析和統(tǒng)計(jì)方法，將社會調(diào)查數(shù)據(jù)與生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對人類社會的價(jià)值。國內(nèi)外眾多學(xué)者運(yùn)用這些方法，在不同區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)類型開展了大量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估研究。在全球尺度上，有研究綜合運(yùn)用多種評估方法，對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行估算，揭示了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在全球的分布格局及其與人類活動的關(guān)系。在國家和區(qū)域尺度上，各國學(xué)者針對本國或本地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)評估。如中國學(xué)者對全國不同生態(tài)系統(tǒng)類型的服務(wù)功能進(jìn)行了全面評估，明確了森林、草原、濕地等生態(tài)系統(tǒng)在水源涵養(yǎng)、土壤保持、固碳釋氧等方面的重要作用及其價(jià)值。同時(shí)，針對城市化快速發(fā)展地區(qū)，如長三角、珠三角等城市群，研究了城市化進(jìn)程對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，為城市生態(tài)規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。1.2.3研究現(xiàn)狀評述綜上所述，InVEST模型在國內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估研究中得到了廣泛應(yīng)用，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的量化和空間可視化提供了有力工具，基于模型的生態(tài)過程評估方法在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，當(dāng)前研究仍存在一些不足之處。一方面，不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的相互關(guān)系和權(quán)衡機(jī)制研究還不夠深入。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間存在著復(fù)雜的相互作用，既有協(xié)同關(guān)系，也有權(quán)衡關(guān)系。例如，森林的碳儲存功能與水源涵養(yǎng)功能可能存在協(xié)同關(guān)系，而農(nóng)田的食物生產(chǎn)功能與生物多樣性維護(hù)功能之間可能存在權(quán)衡關(guān)系。目前對于這些關(guān)系的研究多集中在單一或少數(shù)幾種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間，缺乏對多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間綜合關(guān)系的系統(tǒng)分析。另一方面，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估結(jié)果在實(shí)際決策中的應(yīng)用還存在一定障礙。雖然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估為生態(tài)保護(hù)和土地利用規(guī)劃等提供了科學(xué)依據(jù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于政策、經(jīng)濟(jì)、社會等多方面因素的影響，評估結(jié)果往往難以有效轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動。例如，在城市規(guī)劃中，有時(shí)過于注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而忽視了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保護(hù)和提升。針對以上不足，本研究將以合肥市為例，基于InVEST模型全面評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，并深入分析不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的相互關(guān)系和權(quán)衡機(jī)制，同時(shí)結(jié)合合肥市的城市規(guī)劃和發(fā)展需求，探討如何將評估結(jié)果更好地應(yīng)用于實(shí)際決策中，為合肥市的生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究基于InVEST模型對合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行全面評估與分析，主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理：收集合肥市的土地利用/覆被數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、投影統(tǒng)一、缺失值處理等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性，為后續(xù)的InVEST模型運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支持。例如，將不同來源的土地利用數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為InVEST模型所需的柵格格式，并進(jìn)行精度驗(yàn)證，以保證土地利用信息的準(zhǔn)確表達(dá)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估：運(yùn)用InVEST模型的多個(gè)模塊，對合肥市的水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)、碳儲存等主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行量化評估。通過模型運(yùn)算，得到各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布數(shù)據(jù)和量化結(jié)果，分析其在合肥市不同區(qū)域的差異和特征。如利用InVEST模型的產(chǎn)水模塊評估水源涵養(yǎng)功能，考慮降水、蒸散、土壤質(zhì)地等因素，計(jì)算出不同土地利用類型下的水源涵養(yǎng)量，并繪制水源涵養(yǎng)功能空間分布圖，直觀展示合肥市水源涵養(yǎng)能力的高低分布區(qū)域。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)空變化分析：選取不同時(shí)期的土地利用/覆被數(shù)據(jù)和相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，運(yùn)用InVEST模型進(jìn)行動態(tài)評估，分析合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在時(shí)間序列上的變化趨勢以及空間格局的演變情況。探究城市化進(jìn)程、土地利用變化等因素對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響機(jī)制。例如，對比2010年和2020年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估結(jié)果，分析這十年間合肥市由于城市擴(kuò)張導(dǎo)致的耕地和林地減少，對土壤保持和生物多樣性維護(hù)功能產(chǎn)生的具體影響，以及這些功能在空間上的變化特征。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系分析：深入研究合肥市不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的相互關(guān)系，包括權(quán)衡關(guān)系和協(xié)同關(guān)系。通過相關(guān)性分析、主成分分析等方法，確定哪些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間存在顯著的正相關(guān)（協(xié)同）或負(fù)相關(guān)（權(quán)衡）關(guān)系，并分析其內(nèi)在原因。如研究發(fā)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存功能與水源涵養(yǎng)功能呈現(xiàn)協(xié)同關(guān)系，而城市建設(shè)導(dǎo)致的土地硬化在增加建設(shè)用地的同時(shí)，降低了土壤保持和生物多樣性維護(hù)功能，體現(xiàn)了不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的權(quán)衡關(guān)系。結(jié)果分析與應(yīng)用建議：對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估和分析結(jié)果進(jìn)行深入解讀，結(jié)合合肥市的城市發(fā)展規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)需求，提出針對性的生態(tài)保護(hù)和城市發(fā)展建議。例如，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布特征，劃定生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)功能重要區(qū)，為合肥市的生態(tài)保護(hù)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)；針對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降的區(qū)域，提出生態(tài)修復(fù)和土地利用優(yōu)化的具體措施，以提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)合肥市的可持續(xù)發(fā)展。1.3.2研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，以確保研究的科學(xué)性和全面性，具體研究方法如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估、InVEST模型應(yīng)用等方面的文獻(xiàn)資料，了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究方法和研究成果。梳理生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的概念、分類和評估方法，以及InVEST模型的原理、應(yīng)用案例和改進(jìn)方向，為研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。通過對文獻(xiàn)的分析和總結(jié)，明確本研究的切入點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，避免重復(fù)性研究。數(shù)據(jù)收集與處理方法：收集多源數(shù)據(jù)，包括合肥市的土地利用/覆被數(shù)據(jù)（如來自遙感影像解譯或土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)）、氣象數(shù)據(jù)（降水、氣溫、蒸散等，可從氣象站點(diǎn)獲取）、土壤數(shù)據(jù)（土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)碳含量等，可通過土壤采樣分析或相關(guān)數(shù)據(jù)庫獲取）、地形數(shù)據(jù)（DEM數(shù)據(jù)，用于提取坡度、坡向等地形因子）等。運(yùn)用ArcGIS、ENVI等地理信息系統(tǒng)和遙感圖像處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、投影變換、裁剪、鑲嵌、重采樣等操作，使數(shù)據(jù)符合InVEST模型的輸入要求。同時(shí)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和驗(yàn)證，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。模型分析法：采用InVEST模型對合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估。InVEST模型是一款基于生態(tài)過程的開源模型，具有豐富的模塊和參數(shù)設(shè)置，能夠模擬多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的形成和變化過程。根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)可用性，選擇合適的InVEST模型模塊，如產(chǎn)水模塊用于水源涵養(yǎng)功能評估、土壤保持模塊用于土壤侵蝕和保持量計(jì)算、生境質(zhì)量模塊用于生物多樣性維護(hù)功能評估、碳模塊用于碳儲存功能評估等。在運(yùn)行模型前，對模型參數(shù)進(jìn)行合理校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保模型結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。通過模型運(yùn)算，得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的量化結(jié)果和空間分布數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供數(shù)據(jù)支持?？臻g分析方法：運(yùn)用ArcGIS等軟件的空間分析功能，對InVEST模型輸出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。包括空間統(tǒng)計(jì)分析（如計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)量）、空間插值分析（將離散的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)插值為連續(xù)的柵格數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)空間可視化）、疊加分析（將不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能圖層或與土地利用、地形等圖層進(jìn)行疊加，分析其相互關(guān)系和空間分布特征）、緩沖區(qū)分析（分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在不同距離緩沖區(qū)范圍內(nèi)的變化情況）等。通過空間分析，深入挖掘生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布規(guī)律和變化特征，為生態(tài)保護(hù)和規(guī)劃提供直觀的空間信息。統(tǒng)計(jì)分析方法：運(yùn)用SPSS、R等統(tǒng)計(jì)分析軟件，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能數(shù)據(jù)和相關(guān)影響因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。包括相關(guān)性分析，用于探究不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與土地利用、氣候、地形等影響因素之間的相關(guān)關(guān)系；主成分分析，用于降維處理和提取主要影響因子，簡化數(shù)據(jù)分析；回歸分析，建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與影響因素之間的回歸模型，定量分析影響因素對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響程度和方向。通過統(tǒng)計(jì)分析，揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化的內(nèi)在機(jī)制和驅(qū)動因素。1.4技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，具體如下：數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理：通過多種途徑收集合肥市的土地利用/覆被數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。利用ArcGIS、ENVI等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、投影統(tǒng)一、裁剪、鑲嵌、重采樣等預(yù)處理操作，確保數(shù)據(jù)符合InVEST模型的輸入要求，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。InVEST模型運(yùn)行：根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)情況，選擇InVEST模型的相應(yīng)模塊，如產(chǎn)水模塊、土壤保持模塊、生境質(zhì)量模塊、碳模塊等。對模型參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保模型結(jié)果的準(zhǔn)確性。運(yùn)行模型，得到合肥市水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)、碳儲存等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的量化結(jié)果和空間分布數(shù)據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分析：運(yùn)用ArcGIS的空間分析功能，對InVEST模型輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析、空間插值分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析等，深入挖掘生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布規(guī)律和變化特征。利用SPSS、R等統(tǒng)計(jì)分析軟件，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能數(shù)據(jù)和相關(guān)影響因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析、回歸分析等，揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化的內(nèi)在機(jī)制和驅(qū)動因素。權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系分析：采用相關(guān)性分析和主成分分析等方法，研究不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，確定顯著的正相關(guān)（協(xié)同）或負(fù)相關(guān)（權(quán)衡）關(guān)系，并分析其原因。結(jié)果應(yīng)用與建議：結(jié)合合肥市的城市發(fā)展規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)需求，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估和分析結(jié)果進(jìn)行解讀。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布特征和變化趨勢，劃定生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)功能重要區(qū)，提出生態(tài)修復(fù)和土地利用優(yōu)化的具體措施，為合肥市的生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)建議。研究總結(jié)與展望：總結(jié)研究成果，分析研究過程中存在的不足，對未來相關(guān)研究方向進(jìn)行展望，為進(jìn)一步深入研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提供參考。圖1-1技術(shù)路線圖二、相關(guān)理論與模型基礎(chǔ)2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論2.1.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的概念與分類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)在能量流、物質(zhì)流的生態(tài)過程中，對外部顯示的重要作用，是人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的各種效益。它不僅包括生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的食物、淡水、木材、纖維等物質(zhì)產(chǎn)品，還涵蓋了調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、凈化空氣和水、維護(hù)生物多樣性等非物質(zhì)服務(wù)。這些服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)的自然屬性，是維持地球生命支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可以分為多種類型，其中被廣泛接受的分類方式是由千年生態(tài)系統(tǒng)評估（MA）提出的，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)四大類。供給服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的各種物質(zhì)產(chǎn)品，如食物供給，包括農(nóng)作物、畜禽產(chǎn)品、水產(chǎn)品等，滿足人類的基本生存需求；水資源供給，為人類生活、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)灌溉提供清潔的水資源；木材和纖維供給，提供建筑材料、造紙?jiān)?、紡織纖維等；生物能源供給，如生物質(zhì)能，為能源領(lǐng)域提供可再生的能源來源。調(diào)節(jié)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)對自然環(huán)境和人類活動的調(diào)節(jié)作用，包括氣候調(diào)節(jié)，森林、濕地等生態(tài)系統(tǒng)通過吸收二氧化碳、釋放氧氣以及調(diào)節(jié)地表溫度和濕度，對全球氣候起到重要的調(diào)節(jié)作用，緩解氣候變化的影響；水文調(diào)節(jié)，通過植被截留降水、土壤蓄水以及濕地和河流的調(diào)蓄作用，調(diào)節(jié)地表徑流和地下水位，減少洪水和干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度；水質(zhì)凈化，濕地、河流和湖泊等生態(tài)系統(tǒng)能夠過濾和分解水中的污染物，去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及重金屬和有機(jī)污染物，提高水質(zhì)，保障水資源的安全；病蟲害控制，生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，許多生物可以控制病蟲害的發(fā)生和傳播，減少農(nóng)作物和森林病蟲害的危害，降低化學(xué)農(nóng)藥的使用量。文化服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的精神、文化和娛樂方面的價(jià)值，如休閑娛樂，公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等為人們提供了親近自然、休閑度假、戶外運(yùn)動等娛樂活動的場所，豐富了人們的生活；美學(xué)價(jià)值，自然景觀的美麗和獨(dú)特性能夠激發(fā)人們的審美情感，為藝術(shù)創(chuàng)作、攝影、繪畫等提供靈感，提升人們的精神享受；文化遺產(chǎn)，一些生態(tài)系統(tǒng)承載著豐富的歷史文化內(nèi)涵，如古老的森林、傳統(tǒng)的農(nóng)耕生態(tài)系統(tǒng)等，是人類文化遺產(chǎn)的重要組成部分，具有重要的歷史和文化價(jià)值；教育科研，生態(tài)系統(tǒng)是天然的實(shí)驗(yàn)室，為科學(xué)研究提供了豐富的素材，有助于人們深入了解自然規(guī)律，同時(shí)也為環(huán)境教育提供了實(shí)踐場所，提高公眾的環(huán)保意識。支持服務(wù)是保障其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)服務(wù)，如土壤形成與保持，生態(tài)系統(tǒng)中的生物活動和物理化學(xué)過程促進(jìn)了土壤的形成，植被的根系能夠固定土壤，防止土壤侵蝕，保持土壤肥力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和植物生長提供良好的土壤條件；養(yǎng)分循環(huán)，生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物通過攝取、轉(zhuǎn)化和釋放營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了碳、氮、磷等養(yǎng)分的循環(huán)，維持了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡；生物多樣性維持，生態(tài)系統(tǒng)的多樣性為各種生物提供了適宜的棲息環(huán)境，促進(jìn)了物種的生存和繁衍，保護(hù)了生物多樣性，而生物多樣性又反過來增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和服務(wù)功能。2.1.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的重要性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估對于生態(tài)保護(hù)和城市規(guī)劃具有不可忽視的重要作用。在生態(tài)保護(hù)方面，評估能夠幫助我們深入了解生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和健康狀況，識別生態(tài)系統(tǒng)面臨的威脅和壓力。通過對水源涵養(yǎng)功能的評估，可以確定哪些區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力較強(qiáng)，哪些區(qū)域因森林砍伐、土地開發(fā)等原因?qū)е滤春B(yǎng)功能下降，從而有針對性地采取保護(hù)和恢復(fù)措施，如劃定水源保護(hù)區(qū)、植樹造林等。評估結(jié)果還可以為生態(tài)保護(hù)政策的制定提供科學(xué)依據(jù)，確定生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域和關(guān)鍵物種，合理分配保護(hù)資源，提高保護(hù)效率。在城市規(guī)劃中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估同樣具有重要意義。隨著城市化進(jìn)程的加速，城市面臨著一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如熱島效應(yīng)、水資源短缺、生物多樣性減少等。通過評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，可以量化不同土地利用類型對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的貢獻(xiàn)，為城市規(guī)劃提供科學(xué)指導(dǎo)。在城市綠地規(guī)劃中，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估結(jié)果，合理布局公園、濕地、綠地等生態(tài)空間，提高城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，緩解熱島效應(yīng)、改善空氣質(zhì)量、增加生物多樣性。在城市發(fā)展決策中，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值納入考量，避免因過度開發(fā)而破壞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙贏。例如，在城市建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評價(jià)中，充分考慮項(xiàng)目對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，采取相應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償措施，確保生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不降低?？傊?，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估是實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和城市可持續(xù)發(fā)展的重要手段，對于維護(hù)生態(tài)平衡、保障人類福祉具有深遠(yuǎn)意義。2.2InVEST模型概述2.2.1InVEST模型的發(fā)展歷程與特點(diǎn)InVEST（IntegratedValuationofEcosystemServicesandTradeoffs）模型由美國斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會（TNC）和世界自然基金會（WWF）于2007年聯(lián)合開發(fā)，旨在為自然資源管理決策提供科學(xué)依據(jù)，權(quán)衡發(fā)展和保護(hù)之間的關(guān)系，尋求最優(yōu)自然資源管理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。自發(fā)布以來，InVEST模型不斷發(fā)展完善，已發(fā)布多個(gè)版本，功能日益強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。該模型具有多方面的顯著特點(diǎn)。首先是多功能性和多目標(biāo)性，它提供了多個(gè)工具，可分別評估多種類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如淡水供給、洪水調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤保持、生境質(zhì)量等，能滿足不同研究和決策需求。例如在評估某一區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)，可以同時(shí)利用InVEST模型的多個(gè)模塊，對該區(qū)域的水源涵養(yǎng)、土壤保持以及生物多樣性維護(hù)等功能進(jìn)行全面評估，從而為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和規(guī)劃提供綜合的科學(xué)依據(jù)。其次，InVEST模型以地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)，能夠處理和分析大量的地理空間數(shù)據(jù)。這使得用戶可以對具體區(qū)域進(jìn)行詳盡的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行定量評估并以空間顯示的方式加以表達(dá)，直觀展示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間分布特征。比如在研究合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)，可以將合肥市的土地利用、地形、氣象等空間數(shù)據(jù)輸入模型，通過模型運(yùn)算得到水源涵養(yǎng)、土壤保持等功能在合肥市不同區(qū)域的量化結(jié)果，并以地圖形式呈現(xiàn)，清晰地展示出哪些區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較強(qiáng)，哪些區(qū)域相對較弱。靈活性和可擴(kuò)展性也是InVEST模型的重要特點(diǎn)之一。它可以適應(yīng)不同地區(qū)、不同規(guī)模的項(xiàng)目需求，用戶能夠根據(jù)自己的研究或決策需求選擇和配置相應(yīng)的工具。無論是大尺度的區(qū)域研究，還是小范圍的局部地區(qū)分析，InVEST模型都能發(fā)揮作用。例如在國家級的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估項(xiàng)目中，可以利用模型的多個(gè)模塊進(jìn)行全面評估；而在某個(gè)小型城市公園的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分析中，也可以有針對性地選擇部分模塊進(jìn)行研究。此外，InVEST模型還具有集成性，它整合了生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識，能夠提供綜合性的分析結(jié)果，幫助用戶全面理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值和重要性。在評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)，不僅考慮生態(tài)系統(tǒng)的自然屬性和生態(tài)過程，還將其對人類社會經(jīng)濟(jì)的影響納入考量。比如在評估森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存功能時(shí)，不僅關(guān)注森林植被的碳吸收和儲存量，還會考慮碳儲存功能對減緩氣候變化、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的作用，以及社會對碳減排的需求和相關(guān)政策對森林碳儲存的影響等因素。最后，模型的輸出結(jié)果通常包括一系列直觀的圖示和數(shù)據(jù)表格，便于用戶理解復(fù)雜信息，為決策提供有力支持。通過可視化的輸出，決策者可以更直觀地了解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的狀況和變化趨勢，從而制定更加科學(xué)合理的決策。例如，模型輸出的水源涵養(yǎng)功能空間分布圖，能夠讓決策者一目了然地看到哪些區(qū)域是水源涵養(yǎng)的關(guān)鍵區(qū)域，進(jìn)而在生態(tài)保護(hù)和水資源管理決策中給予重點(diǎn)關(guān)注。2.2.2InVEST模型的主要功能模塊InVEST模型提供了豐富的功能模塊，涵蓋淡水生態(tài)系統(tǒng)評估、海洋生態(tài)系統(tǒng)評估和陸地生態(tài)系統(tǒng)評估等多個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域又包含多個(gè)具體的評估項(xiàng)目。在淡水生態(tài)系統(tǒng)評估方面，主要包括產(chǎn)水量、洪峰調(diào)節(jié)、水質(zhì)和土壤侵蝕等模塊。產(chǎn)水量模塊基于Budyko水熱耦合平衡假設(shè)和年平均降水量數(shù)據(jù)，估算每個(gè)柵格單元降水量減去實(shí)際蒸散發(fā)后的水量，即水源供給量。例如，在合肥市的水源涵養(yǎng)功能評估中，通過該模塊可以確定不同土地利用類型下的產(chǎn)水量，分析哪些區(qū)域具有較高的水源供給能力，哪些區(qū)域因土地利用變化或其他因素導(dǎo)致產(chǎn)水量下降。洪峰調(diào)節(jié)模塊則主要評估生態(tài)系統(tǒng)對洪水峰值的調(diào)節(jié)作用，通過分析植被覆蓋、土壤滲透性等因素，模擬不同情景下洪水的徑流過程，為防洪減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。水質(zhì)模塊通過考慮土地利用、污染物排放等因素，評估生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)的凈化能力，如濕地對氮、磷等污染物的去除效果。土壤侵蝕模塊基于通用土壤流失方程（USLE）或修正的通用土壤流失方程（RUSLE），結(jié)合地形、土壤質(zhì)地、植被覆蓋等數(shù)據(jù)，計(jì)算土壤侵蝕量和土壤保持量，評估生態(tài)系統(tǒng)對土壤的保護(hù)作用。海洋生態(tài)系統(tǒng)評估模塊包括生成海岸線、海岸保護(hù)、美感評估、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生境風(fēng)險(xiǎn)評估、疊置分析、波能評估等。生成海岸線模塊可以根據(jù)地形和海洋數(shù)據(jù)生成準(zhǔn)確的海岸線，為海洋生態(tài)系統(tǒng)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。海岸保護(hù)模塊評估海岸帶生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林、珊瑚礁等）對海岸的保護(hù)作用，分析海岸侵蝕和防護(hù)情況。美感評估模塊從美學(xué)角度評估海洋景觀的價(jià)值，考慮海洋景觀對人類心理和文化的影響。水產(chǎn)養(yǎng)殖模塊評估海洋區(qū)域的水產(chǎn)養(yǎng)殖潛力和可持續(xù)性，為水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)劃提供科學(xué)指導(dǎo)。生境風(fēng)險(xiǎn)評估模塊通過分析人類活動和自然因素對海洋生境的影響，評估生境面臨的風(fēng)險(xiǎn)程度。疊置分析模塊將不同的海洋生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，揭示生態(tài)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和空間分布特征。波能評估模塊則對海洋波浪能資源進(jìn)行評估，為波浪能開發(fā)利用提供依據(jù)。陸地生態(tài)系統(tǒng)評估模塊主要包括生物多樣性、碳儲量、授粉和木材生產(chǎn)量等。生物多樣性模塊通過生境質(zhì)量評估等方法，分析不同土地利用類型和生態(tài)系統(tǒng)對生物多樣性的支持能力，評估生物棲息地的質(zhì)量和退化程度。例如，在合肥市的生物多樣性維護(hù)功能評估中，利用該模塊可以確定哪些區(qū)域是生物多樣性的關(guān)鍵區(qū)域，哪些區(qū)域因城市化等因素導(dǎo)致生物棲息地受損。碳儲量模塊基于土地利用和植被類型數(shù)據(jù)，估算生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存量和碳固持能力，分析碳循環(huán)過程和碳排放情況。授粉模塊評估生態(tài)系統(tǒng)中傳粉者的分布和活動情況，以及不同生態(tài)系統(tǒng)對授粉服務(wù)的貢獻(xiàn)，對于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。木材生產(chǎn)量模塊根據(jù)森林資源數(shù)據(jù)，預(yù)測森林的木材生長量和可持續(xù)采伐量，為森林資源管理和林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。2.2.3InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中的應(yīng)用原理InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中，基于一系列生態(tài)過程和數(shù)學(xué)模型，綜合考慮多種自然和人為因素，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的定量評估。以水源涵養(yǎng)功能評估為例，InVEST模型的產(chǎn)水模塊運(yùn)用水量平衡原理進(jìn)行計(jì)算。該模塊假設(shè)每個(gè)柵格單元的產(chǎn)水是降水量減去實(shí)際蒸散發(fā)后的剩余水量。其核心公式為：Y(x)=P(x)-AET(x)其中，Y(x)表示柵格單元x的年產(chǎn)水量，P(x)表示柵格單元x的年降水量，AET(x)表示柵格單元x的年實(shí)際蒸散發(fā)量。實(shí)際蒸散發(fā)量的計(jì)算則考慮了植被類型、土壤質(zhì)地、氣象條件等因素。通過該公式，可以計(jì)算出每個(gè)柵格單元的產(chǎn)水量，進(jìn)而得到整個(gè)研究區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力分布情況。在合肥市的研究中，利用該模塊結(jié)合合肥市的氣象數(shù)據(jù)（降水量、氣溫等）、土地利用數(shù)據(jù)（不同植被覆蓋類型）和土壤數(shù)據(jù)（土壤質(zhì)地、土壤含水量等），可以準(zhǔn)確評估合肥市不同區(qū)域的水源涵養(yǎng)功能，為水資源管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在土壤保持功能評估方面，InVEST模型采用修正的通用土壤流失方程（RUSLE）來計(jì)算土壤侵蝕量，進(jìn)而得出土壤保持量。RUSLE方程考慮了降雨侵蝕力（R）、土壤可蝕性（K）、坡度坡長（LS）、植被覆蓋與管理（C）和水土保持措施（P）等因素，其表達(dá)式為：A=R\timesK\timesLS\timesC\timesP其中，A為單位面積多年平均土壤侵蝕量。土壤保持量則通過潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量的差值來計(jì)算。在合肥市，通過收集和分析合肥市的地形數(shù)據(jù)（用于提取坡度坡長）、土壤數(shù)據(jù)（確定土壤可蝕性）、降雨數(shù)據(jù)（計(jì)算降雨侵蝕力）、土地利用數(shù)據(jù)（反映植被覆蓋與管理情況）以及相關(guān)的水土保持措施信息，運(yùn)用InVEST模型的土壤保持模塊，能夠準(zhǔn)確評估合肥市不同區(qū)域的土壤侵蝕狀況和土壤保持能力，識別出土壤侵蝕的敏感區(qū)域和土壤保持的關(guān)鍵區(qū)域，為水土流失治理和土地資源保護(hù)提供決策支持。對于生物多樣性維護(hù)功能評估，InVEST模型的生境質(zhì)量模塊通過評估生境的適宜性和退化程度來反映生物多樣性狀況。該模塊考慮了土地利用類型、威脅源（如人類活動干擾、外來物種入侵等）及其影響距離等因素。生境質(zhì)量的計(jì)算基于以下公式：Q_{x,j}=H_{j}\times\left(1-\left(\frac{D_{x,j}^{z}}{D_{x,j}^{z}+k^{z}}\right)\right)其中，Q_{x,j}為生境斑塊x中土地覆被類型j的生境質(zhì)量，H_{j}為土地覆被類型j的生境適宜性，D_{x,j}為生境斑塊x受到的威脅程度，k為半飽和常數(shù)，z為歸一化常數(shù)。通過該模型，可以對合肥市不同土地利用類型下的生境質(zhì)量進(jìn)行評估，分析生物多樣性的分布格局和變化趨勢，確定對生物多樣性保護(hù)具有重要意義的區(qū)域，為生物多樣性保護(hù)規(guī)劃和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)指導(dǎo)。在碳儲存功能評估中，InVEST模型根據(jù)不同土地利用類型的植被碳密度和土壤有機(jī)碳密度數(shù)據(jù)，計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量。模型將生態(tài)系統(tǒng)碳儲量分為地上生物量碳、地下生物量碳、土壤有機(jī)碳和死亡有機(jī)質(zhì)碳四個(gè)部分。通過收集合肥市的土地利用數(shù)據(jù)、植被類型數(shù)據(jù)以及土壤有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)等，運(yùn)用InVEST模型的碳模塊，可以準(zhǔn)確估算合肥市不同生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存量，分析碳儲量的空間分布特征以及土地利用變化對碳儲存功能的影響，為應(yīng)對氣候變化和制定碳減排策略提供數(shù)據(jù)支持。三、合肥市生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及數(shù)據(jù)收集3.1合肥市自然地理概況合肥市位于安徽省中部，地處北緯30°56′～32°33′、東經(jīng)116°40′～117°58′之間，是長三角城市群副中心城市，也是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、信息、交通、金融和商貿(mào)中心。其地理位置獨(dú)特，是全國唯一環(huán)抱五大淡水湖之一巢湖的省會城市，且處于長江三角洲西翼，連接著東部發(fā)達(dá)地區(qū)與中西部地區(qū)，在區(qū)域發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。合肥市境內(nèi)地形多樣，包含丘陵崗地、低山殘丘、低洼平原三種地貌類型，其中以丘陵崗地為主。江淮分水嶺自西向東橫貫全境，對合肥市的水系分布和氣候特征產(chǎn)生了重要影響。全市海拔多在15-80米之間，平均海拔20-40米，海拔最高處為境西的牛王寨，達(dá)595米。主城區(qū)地勢呈現(xiàn)由西北向東南傾斜的態(tài)勢，崗沖起伏明顯；西南部屬于大別山余脈，山巒起伏，層巒疊嶂。這種地形地貌特征不僅塑造了合肥市獨(dú)特的自然景觀，也對其生態(tài)系統(tǒng)的分布和功能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。例如，丘陵崗地和低山殘丘地區(qū)植被豐富，有利于生物多樣性的維護(hù)和水源涵養(yǎng)功能的發(fā)揮；而低洼平原地區(qū)則多為農(nóng)田和濕地，在糧食生產(chǎn)和水文調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用。合肥市地處中緯度地帶，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，季風(fēng)顯著，四季分明，氣候溫和，雨量適中。年均氣溫為15.7℃，年均降水量約1000毫米，年日照時(shí)間約2000小時(shí)，年均無霜期228天，平均相對濕度為77%。夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。這種氣候條件為多種生物的生存和繁衍提供了適宜的環(huán)境，也有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。例如，充足的降水和適宜的氣溫使得合肥市能夠種植水稻、小麥等多種農(nóng)作物，是全國重要的農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。同時(shí)，溫和的氣候也吸引了眾多候鳥在此棲息，增加了生物多樣性。合肥市地表水系較為發(fā)達(dá)，以江淮分水嶺為界，嶺南為長江水系，主要有南淝河、派河、豐樂河、杭埠河、滁河、裕溪河、兆河、柘皋河、白石天河、西河等；嶺北為淮河水系，主要有東淝河、沛河、池河等。境內(nèi)巢湖是全國五大淡水湖之一，東西長54.5千米，南北寬21千米，水域面積770平方千米，號稱“八百里巢湖”，湖底海拔5米，湖水容量隨水位高程的不同而不同，當(dāng)水位高程達(dá)14米時(shí)，湖水容量為63.7億立方米。豐富的水資源不僅為居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了保障，也在調(diào)節(jié)氣候、維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。例如，巢湖及其周邊濕地是眾多水鳥的棲息地，對維護(hù)生物多樣性具有重要意義；河流和湖泊還能夠調(diào)節(jié)地表徑流，減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生。綜上所述，合肥市獨(dú)特的地理位置、地形地貌、氣候條件和水系分布，共同構(gòu)成了其復(fù)雜多樣的生態(tài)系統(tǒng)，為開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估提供了豐富的研究對象和背景基礎(chǔ)。3.2合肥市生態(tài)系統(tǒng)類型及分布3.2.1森林生態(tài)系統(tǒng)合肥市森林資源豐富，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，森林面積達(dá)[X]公頃。其森林生態(tài)系統(tǒng)主要分布在市域的三縣（長豐縣、肥西縣、肥東縣）以及西南部的低山丘陵地區(qū)。在三縣中，肥東縣的森林面積相對較大，約為[X1]公頃，肥西縣和長豐縣也擁有一定規(guī)模的森林覆蓋。西南部的低山丘陵地帶，如紫蓬山、大蜀山等區(qū)域，森林植被茂盛，是合肥市重要的森林生態(tài)屏障。合肥市森林生態(tài)系統(tǒng)的主要樹種較為多樣。其中，馬尾松是常見的針葉樹種之一，在低山丘陵地區(qū)廣泛分布，其適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱瘠薄，對維持區(qū)域生態(tài)平衡發(fā)揮著重要作用。杉木也是重要的針葉樹種，常生長在土壤肥沃、排水良好的山地，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。在闊葉樹種方面，楊樹種植面積較大，尤其是在平原地區(qū)，楊樹生長迅速，可作為速生用材林，同時(shí)也能起到防風(fēng)固沙、保持水土的作用。此外，還有楓香、樟樹、櫟樹等闊葉樹種，它們不僅豐富了森林生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，還為眾多生物提供了棲息和覓食的場所。在城市周邊的森林中，還種植了大量的景觀樹種，如銀杏、桂花、櫻花等，這些樹種在美化城市環(huán)境、提升城市生態(tài)品質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用。3.2.2濕地生態(tài)系統(tǒng)合肥市濕地生態(tài)系統(tǒng)類型豐富，涵蓋湖泊濕地、河流濕地、沼澤濕地和人工濕地四大類。濕地總面積為11.82萬公頃，濕地率達(dá)10.33%，其中湖泊濕地占比最大，約為69%，主要以巢湖為核心，巢湖作為全國五大淡水湖之一，其水域面積廣闊，東西長54.5千米，南北寬21千米，水域面積770平方千米，是合肥市濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。河流濕地占比約8%，主要包括南淝河、派河、豐樂河、杭埠河等眾多河流，這些河流貫穿合肥市境內(nèi)，是連接不同生態(tài)系統(tǒng)的重要紐帶。沼澤濕地面積相對較小，占比約1%，多分布在河流、湖泊的周邊淺灘地區(qū)。人工濕地占比約22%，包括各類水庫、池塘以及人工建設(shè)的濕地景觀等，如董鋪水庫、大房郢水庫等，它們在調(diào)節(jié)水資源、保障城市供水安全方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。合肥市擁有多處重要濕地。環(huán)巢湖區(qū)域是合肥市最大的濕地分布區(qū)，近年來，該區(qū)域大力實(shí)施“退耕、退養(yǎng)、退居”還濕等生態(tài)修復(fù)工程，累計(jì)修復(fù)恢復(fù)濕地6.5萬畝。其中，十八聯(lián)圩生態(tài)濕地規(guī)劃總面積27.6平方公里，是環(huán)巢湖重要濕地。它作為南淝河的旁路凈水系統(tǒng)，通過沉淀、多重凈化等方式，日均凈化南淝河水量約40萬立方米，消減氮磷入湖污染30%以上。目前，十八聯(lián)圩濕地已調(diào)查到鳥類190種，新增鳥類127種。黃陂湖位于廬江縣城東南6-15公里處，屬長江流域巢湖水系，水域面積約為4.5萬畝，有著大片的淺灘濕地。經(jīng)過生態(tài)環(huán)境治理，黃陂湖成為遠(yuǎn)近聞名的“觀鳥勝地”，東方白鸛、青頭潛鴨、天鵝等國寶級珍稀鳥類成為這里的“?？汀?。此外，合肥市還擁有巢湖半島國家濕地公園、三河國家濕地公園等多個(gè)重要濕地，這些濕地在維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候、凈化水質(zhì)等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。3.2.3農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)合肥市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積廣闊，耕地面積約為[X]公頃。其主要農(nóng)作物種類豐富，糧食作物以水稻、小麥為主。水稻是合肥市的主要糧食作物之一，種植面積占全市耕地面積的一半以上。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進(jìn)步，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門積極引進(jìn)優(yōu)質(zhì)稻種，并通過科學(xué)管理，使合肥大米以粒大飽滿、口感滑爽而聞名遐邇。小麥主要集中在北部平原地區(qū)種植，這里地勢平坦，土壤肥沃，有利于小麥的規(guī)?；N植。除了糧食作物，經(jīng)濟(jì)作物也有廣泛種植，油菜是主要的油料作物之一，種植范圍較廣；棉花、花生等經(jīng)濟(jì)作物也在部分地區(qū)有一定的種植規(guī)模。蔬菜種植在合肥市也較為普遍，能滿足當(dāng)?shù)鼐用駥π迈r蔬菜的日常需求，且隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)不斷提高。此外，合肥市還種植了葡萄、梨子等水果，如大圩葡萄以其香甜多汁而深受消費(fèi)者喜愛。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要分布在合肥市的平原地區(qū)和部分丘陵崗地。在市域的北部和中部，地勢相對平坦，土壤條件適宜，是水稻和小麥的主要種植區(qū)域。例如，長豐縣的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，擁有大片的農(nóng)田，以種植小麥和水稻為主。在城市周邊的郊區(qū)，蔬菜和水果種植較為集中，形成了多個(gè)蔬菜種植基地和水果采摘園，如大圩鎮(zhèn)的葡萄種植基地、三十崗鄉(xiāng)的西瓜種植基地等。這些區(qū)域靠近城市，便于農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸和銷售，同時(shí)也為城市居民提供了休閑采摘的好去處。此外，在一些丘陵崗地，也有部分農(nóng)田種植耐旱作物，如花生等。總體而言，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在保障合肥市糧食安全、提供農(nóng)產(chǎn)品供給方面發(fā)揮著重要作用。3.2.4城市生態(tài)系統(tǒng)合肥市城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有獨(dú)特的特點(diǎn)。從空間結(jié)構(gòu)來看，呈現(xiàn)出明顯的圈層式分布。主城區(qū)是城市的核心區(qū)域，人口密集，建筑物高度集中，以商業(yè)、居住、辦公等功能為主。隨著城市的不斷發(fā)展，主城區(qū)向外擴(kuò)展，形成了多個(gè)新的城區(qū)和功能區(qū)。在城市的邊緣地帶，分布著工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等，這些區(qū)域以工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主，是城市經(jīng)濟(jì)增長的重要引擎。例如，合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)聚集了眾多高新技術(shù)企業(yè)，涵蓋電子信息、生物醫(yī)藥、智能制造等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，城市周邊還分布著一些衛(wèi)星城鎮(zhèn)，它們與主城區(qū)相互聯(lián)系，承擔(dān)著部分城市功能的疏解和補(bǔ)充。在功能方面，合肥市城市生態(tài)系統(tǒng)具有多種功能。首先是生產(chǎn)功能，作為安徽省的經(jīng)濟(jì)中心，合肥市擁有較為發(fā)達(dá)的工業(yè)和服務(wù)業(yè)。在工業(yè)領(lǐng)域，已形成裝備制造、家用電器、食品及農(nóng)副產(chǎn)品加工、平板顯示及電子信息、光伏及新能源及汽車及零部件六大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。安糧、安徽交控、安徽出版、安徽國禎等8家單位曾入圍全國服務(wù)業(yè)500強(qiáng)，科大訊飛躋身中國新經(jīng)濟(jì)500強(qiáng)。服務(wù)業(yè)也發(fā)展迅速，金融、商貿(mào)、物流、科技服務(wù)等行業(yè)蓬勃發(fā)展。其次是生活功能，為居民提供居住、教育、醫(yī)療、文化娛樂等服務(wù)。合肥市擁有眾多優(yōu)質(zhì)的教育資源，包括中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等知名高校；醫(yī)療設(shè)施不斷完善，能滿足居民的就醫(yī)需求；文化娛樂場所豐富多樣，如各類博物館、圖書館、劇院、公園等，豐富了居民的精神文化生活。再者是生態(tài)功能，雖然城市生態(tài)系統(tǒng)的自然生態(tài)成分相對較少，但通過城市綠化建設(shè)，如公園、綠地、城市森林等的規(guī)劃和建設(shè)，發(fā)揮著調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、美化環(huán)境等生態(tài)功能。例如，合肥環(huán)城公園環(huán)繞主城區(qū)，不僅為市民提供了休閑娛樂的場所，還在調(diào)節(jié)城市微氣候、改善城市生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。此外，城市生態(tài)系統(tǒng)還具有交通樞紐功能，合肥是全國性綜合交通樞紐城市，鐵路、公路、航空等交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，便于人員和物資的流動。3.3數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理3.3.1數(shù)據(jù)來源本研究為全面、準(zhǔn)確地評估合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，收集了多源數(shù)據(jù)，具體來源如下：土地利用/覆被數(shù)據(jù)：主要來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，該中心提供的土地利用數(shù)據(jù)具有較高的精度和權(quán)威性。數(shù)據(jù)涵蓋了2010年、2015年和2020年三個(gè)時(shí)期，空間分辨率為30米，通過對不同時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠清晰地了解合肥市土地利用的動態(tài)變化情況，為研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的時(shí)空演變提供重要依據(jù)。此外，還收集了合肥市國土資源局的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充，以確保土地利用信息的完整性和準(zhǔn)確性。氣象數(shù)據(jù)：降水、氣溫、蒸散等氣象數(shù)據(jù)從合肥市氣象局獲取。合肥市氣象局在全市范圍內(nèi)設(shè)有多個(gè)氣象監(jiān)測站點(diǎn)，長期對氣象要素進(jìn)行觀測和記錄，這些數(shù)據(jù)具有較高的時(shí)效性和可靠性。通過整理和分析氣象數(shù)據(jù)，可以了解合肥市的氣候特征及其變化趨勢，為InVEST模型中與氣象相關(guān)的參數(shù)設(shè)置提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的精度。例如，在評估水源涵養(yǎng)功能時(shí)，降水和蒸散數(shù)據(jù)是計(jì)算產(chǎn)水量的關(guān)鍵參數(shù)。土壤數(shù)據(jù)：土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)碳含量等數(shù)據(jù)來源于中國土壤數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫整合了全國范圍內(nèi)的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，包含豐富的土壤信息。同時(shí)，收集了合肥市土壤普查報(bào)告中的相關(guān)數(shù)據(jù)，對中國土壤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充和驗(yàn)證。土壤數(shù)據(jù)對于InVEST模型中土壤保持、碳儲存等功能的評估至關(guān)重要。例如，土壤質(zhì)地影響土壤的滲透性和侵蝕敏感性，土壤有機(jī)碳含量則直接關(guān)系到土壤的碳儲存能力。地形數(shù)據(jù)：采用安徽省基礎(chǔ)地理信息中心提供的合肥市數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，其分辨率為30米。DEM數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映合肥市的地形地貌特征，通過對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以提取坡度、坡向、地形起伏度等地形因子。這些地形因子在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中具有重要作用，如坡度和坡向影響降水的再分配和土壤侵蝕的強(qiáng)度，地形起伏度影響生態(tài)系統(tǒng)的空間異質(zhì)性和生物多樣性。利用DEM數(shù)據(jù)生成的地形因子圖層，為InVEST模型的運(yùn)行提供了必要的地形信息。3.3.2數(shù)據(jù)預(yù)處理方法為確保收集到的數(shù)據(jù)符合InVEST模型的輸入要求，提高模型運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行了一系列預(yù)處理操作，具體方法如下：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：運(yùn)用ArcGIS軟件，將不同格式的土地利用/覆被數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為InVEST模型可識別的柵格格式。例如，將矢量格式的土地利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格格式，設(shè)置合適的像元大小，以保證數(shù)據(jù)在空間分析和模型運(yùn)算中的準(zhǔn)確性。同時(shí)，將氣象數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)整理為模型所需的表格格式，確保數(shù)據(jù)能夠正確導(dǎo)入模型。投影統(tǒng)一：由于不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)投影方式可能不同，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確疊加和分析，在ArcGIS軟件中對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行投影統(tǒng)一。將所有數(shù)據(jù)投影到與合肥市區(qū)域相適應(yīng)的坐標(biāo)系下，如高斯-克呂格投影坐標(biāo)系，確保數(shù)據(jù)在空間位置上的一致性。通過投影統(tǒng)一，避免了因投影差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差，保證了后續(xù)空間分析和模型運(yùn)算的準(zhǔn)確性。缺失值處理：對于氣象數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)中存在的缺失值，采用多種方法進(jìn)行處理。對于少量的缺失值，根據(jù)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列特征和空間分布規(guī)律，運(yùn)用均值插補(bǔ)法、線性插值法等進(jìn)行填補(bǔ)。例如，對于某一氣象站點(diǎn)某一天的降水缺失值，通過計(jì)算該站點(diǎn)前后幾天降水的平均值進(jìn)行插補(bǔ)。對于缺失值較多的數(shù)據(jù)，參考周邊站點(diǎn)或區(qū)域的數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的氣象或土壤學(xué)模型進(jìn)行估算。通過合理處理缺失值，提高了數(shù)據(jù)的完整性和可用性，為模型的準(zhǔn)確運(yùn)行提供了保障。數(shù)據(jù)裁剪與鑲嵌：根據(jù)合肥市的行政邊界，利用ArcGIS軟件的裁剪工具，對土地利用/覆被數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等進(jìn)行裁剪，去除合肥市行政區(qū)域以外的數(shù)據(jù)，只保留研究區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)。對于一些需要拼接的多景數(shù)據(jù)，如不同年份的土地利用數(shù)據(jù)或覆蓋范圍較大的地形數(shù)據(jù)，運(yùn)用鑲嵌工具進(jìn)行鑲嵌處理，使其成為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集。通過數(shù)據(jù)裁剪與鑲嵌，確保了數(shù)據(jù)與研究區(qū)域的一致性，提高了數(shù)據(jù)處理和分析的效率。重采樣：為了使不同分辨率的數(shù)據(jù)能夠在同一尺度上進(jìn)行分析和運(yùn)算，對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行重采樣處理。例如，將分辨率較低的氣象數(shù)據(jù)通過雙線性插值法或最鄰近法等重采樣方法，將其分辨率提升到與其他數(shù)據(jù)一致的30米分辨率。重采樣過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征和分析需求選擇合適的重采樣方法，以保證數(shù)據(jù)在重采樣后能夠盡量保持原有的空間特征和屬性信息。通過重采樣，實(shí)現(xiàn)了不同分辨率數(shù)據(jù)的統(tǒng)一尺度分析，為后續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。四、基于InVEST模型的合肥市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估4.1水源涵養(yǎng)功能評估4.1.1評估原理與方法本研究采用InVEST模型中的產(chǎn)水模塊對合肥市的水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行評估。該模塊基于水量平衡原理，假設(shè)每個(gè)柵格單元的產(chǎn)水量以徑流方式匯集到流域出水口，忽略地表、地下和基流，將降水量減去實(shí)際蒸散量作為產(chǎn)水量，以此來衡量水源涵養(yǎng)能力。其核心計(jì)算公式為：Y(x)=P(x)-AET(x)其中，Y(x)表示柵格單元x的年產(chǎn)水量，P(x)表示柵格單元x的年降水量，AET(x)表示柵格單元x的年實(shí)際蒸散發(fā)量。在實(shí)際計(jì)算過程中，實(shí)際蒸散量AET(x)的估算較為復(fù)雜，InVEST模型采用了基于Budyko水熱耦合平衡假設(shè)的方法。該方法考慮了植被類型、土壤質(zhì)地、氣象條件等多種因素對蒸散的影響。具體而言，通過植被可利用含水量、土壤深度等參數(shù)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)中的潛在蒸散量，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算出實(shí)際蒸散量。例如，植被可利用含水量反映了植被對水分的吸收和利用能力，不同植被類型的可利用含水量不同，森林植被由于根系發(fā)達(dá)，能夠吸收更深層土壤中的水分，其可利用含水量相對較高，而農(nóng)田植被的可利用含水量則相對較低。土壤深度影響土壤的儲水能力，較深的土壤能夠儲存更多的水分，從而影響實(shí)際蒸散量。潛在蒸散量則與氣溫、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速等氣象因素密切相關(guān)。通過綜合考慮這些因素，能夠更準(zhǔn)確地估算實(shí)際蒸散量，進(jìn)而提高水源涵養(yǎng)功能評估的精度。此外，InVEST模型還需要輸入土地利用/覆被數(shù)據(jù)、流域邊界數(shù)據(jù)、次流域數(shù)據(jù)以及生物物理系數(shù)表等。土地利用/覆被數(shù)據(jù)用于確定不同土地利用類型的植被覆蓋情況和蒸散特性。例如，林地的蒸散量相對較高，因?yàn)闃淠镜恼趄v作用較強(qiáng)；而水域的蒸散量則主要取決于水面的蒸發(fā)。流域邊界和次流域數(shù)據(jù)用于確定研究區(qū)域的范圍和水系分布，以便準(zhǔn)確計(jì)算產(chǎn)水量。生物物理系數(shù)表包含了不同土地利用類型的相關(guān)參數(shù)，如植被高度、葉面積指數(shù)等，這些參數(shù)在計(jì)算蒸散量和產(chǎn)水量時(shí)起著重要作用。通過將這些數(shù)據(jù)輸入InVEST模型的產(chǎn)水模塊，運(yùn)行模型后即可得到合肥市不同區(qū)域的水源涵養(yǎng)量數(shù)據(jù)。4.1.2評估結(jié)果分析通過運(yùn)行InVEST模型的產(chǎn)水模塊，得到了合肥市水源涵養(yǎng)功能的評估結(jié)果，以下從空間分布和變化趨勢兩個(gè)方面進(jìn)行分析。從空間分布來看，合肥市水源涵養(yǎng)功能呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。如圖4-1所示，高水源涵養(yǎng)量區(qū)域主要集中在西南部的低山丘陵地區(qū)以及巢湖周邊的濕地地帶。在西南部低山丘陵地區(qū)，森林覆蓋率較高，植被類型豐富，且地形起伏較大，降水能夠被植被有效地截留和吸收，土壤也具有較好的蓄水能力，使得該區(qū)域的水源涵養(yǎng)功能較強(qiáng)。例如，紫蓬山地區(qū)森林茂密，年降水量相對較多，且植被的蒸騰作用和土壤的保水作用使得實(shí)際蒸散量相對穩(wěn)定，從而產(chǎn)水量較高，水源涵養(yǎng)能力突出。巢湖周邊的濕地地帶，由于濕地具有獨(dú)特的水文特性，能夠儲存大量的水分，并且通過濕地植物的蒸騰和水分蒸發(fā)，調(diào)節(jié)區(qū)域的水分平衡，因此也具有較高的水源涵養(yǎng)功能。相比之下，合肥市的主城區(qū)以及北部和東部的部分平原地區(qū)水源涵養(yǎng)量較低。主城區(qū)由于城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，大量的自然土地被開發(fā)為建設(shè)用地，植被覆蓋減少，土地硬化程度高，降水難以滲透到地下，而是迅速形成地表徑流，導(dǎo)致產(chǎn)水量降低，水源涵養(yǎng)功能減弱。北部和東部的部分平原地區(qū)多為農(nóng)田，雖然有一定的植被覆蓋，但由于農(nóng)業(yè)灌溉用水量大，且農(nóng)田的保水能力相對較弱，使得該區(qū)域的水源涵養(yǎng)量也相對較低。圖4-1合肥市水源涵養(yǎng)功能空間分布為了更直觀地了解合肥市水源涵養(yǎng)功能的空間分布差異，對不同土地利用類型的平均水源涵養(yǎng)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表4-1所示?？梢钥闯?，林地的平均水源涵養(yǎng)量最高，達(dá)到[X1]mm，這主要得益于森林植被的強(qiáng)大蓄水和保水能力。濕地的平均水源涵養(yǎng)量為[X2]mm，位居第二，其特殊的生態(tài)結(jié)構(gòu)和水文過程使其在水源涵養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。耕地的平均水源涵養(yǎng)量為[X3]mm，相對較低，這與農(nóng)田的灌溉需求和土地利用方式有關(guān)。建設(shè)用地的平均水源涵養(yǎng)量最低，僅為[X4]mm，幾乎不具備水源涵養(yǎng)功能。表4-1不同土地利用類型的平均水源涵養(yǎng)量土地利用類型平均水源涵養(yǎng)量（mm）林地[X1]濕地[X2]耕地[X3]建設(shè)用地[X4]在變化趨勢方面，選取2010年、2015年和2020年三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地利用/覆被數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)，運(yùn)用InVEST模型進(jìn)行動態(tài)評估。結(jié)果表明，2010-2020年期間，合肥市整體的水源涵養(yǎng)量呈現(xiàn)出下降的趨勢，從2010年的[總水量1]億立方米減少到2020年的[總水量2]億立方米，減少了[減少量]億立方米。這主要是由于城市化進(jìn)程的加速導(dǎo)致土地利用變化，大量的林地、濕地和耕地被轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，使得具有較高水源涵養(yǎng)功能的生態(tài)用地面積減少。例如，2010-2020年期間，合肥市的建設(shè)用地面積增加了[X]平方公里，而林地面積減少了[X]平方公里，濕地面積減少了[X]平方公里。進(jìn)一步分析不同區(qū)域的變化情況發(fā)現(xiàn)，主城區(qū)及其周邊地區(qū)的水源涵養(yǎng)量下降最為明顯。隨著城市的擴(kuò)張，主城區(qū)周邊的大量農(nóng)田和林地被開發(fā)為城市建設(shè)用地，導(dǎo)致這些區(qū)域的水源涵養(yǎng)功能急劇下降。而在一些生態(tài)保護(hù)較好的區(qū)域，如西南部的部分山區(qū)和巢湖周邊的濕地保護(hù)區(qū)，水源涵養(yǎng)量相對穩(wěn)定，甚至在個(gè)別區(qū)域由于生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施，水源涵養(yǎng)量有所增加。例如，巢湖周邊通過實(shí)施退田還湖、濕地修復(fù)等生態(tài)工程，改善了濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，使得該區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力得到了一定程度的提升。綜上所述，合肥市水源涵養(yǎng)功能在空間分布上存在顯著差異，高值區(qū)主要集中在西南部山區(qū)和巢湖周邊濕地，低值區(qū)主要分布在主城區(qū)和部分平原地區(qū)；在時(shí)間變化上，整體呈現(xiàn)下降趨勢，且主城區(qū)及其周邊地區(qū)下降明顯。這種變化趨勢與合肥市的城市化進(jìn)程和土地利用變化密切相關(guān)，在未來的城市發(fā)展和生態(tài)保護(hù)中，應(yīng)充分考慮這些因素，采取有效的措施保護(hù)和提升合肥市的水源涵養(yǎng)功能。4.2土壤保持功能評估4.2.1評估原理與方法土壤保持功能評估對于維護(hù)土地資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。本研究運(yùn)用InVEST模型中的土壤保持模塊，基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）對合肥市的土壤保持功能進(jìn)行量化評估。RUSLE方程綜合考慮了多種影響土壤侵蝕的因素，能夠較為準(zhǔn)確地估算土壤侵蝕量，進(jìn)而得出土壤保持量。RUSLE方程的表達(dá)式為：A=R\timesK\timesLS\timesC\timesP其中，A為單位面積多年平均土壤侵蝕量（t/(hm^2?·a)）；R為降雨侵蝕力因子，反映降雨對土壤侵蝕的潛在能力，其值與一次降雨總動能和最大30分鐘雨強(qiáng)相關(guān)，可通過降雨數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出，如利用章文波等提出的回歸分析方法，根據(jù)年降雨量計(jì)算降雨侵蝕力。K為土壤可蝕性因子，代表土壤對侵蝕的敏感性，主要取決于土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量等因素，可通過實(shí)測土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可根據(jù)不同土壤類型的K值進(jìn)行賦值。LS為坡度坡長因子，L表示坡長因子，S表示坡度因子，它們綜合反映了地形對土壤侵蝕的影響，可通過數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)提取坡度和坡長信息，并運(yùn)用相關(guān)算法計(jì)算得出。C為植被覆蓋與管理因子，取值范圍為0-1，反映植被覆蓋和作物管理措施對土壤侵蝕的抑制作用，森林植被覆蓋下的C值較低，表明其對土壤侵蝕的抑制能力較強(qiáng)，而農(nóng)田由于頻繁的農(nóng)事活動，C值相對較高。P為水土保持措施因子，代表各種人為的水土保持措施（如梯田建設(shè)、等高耕作等）對土壤侵蝕的影響程度，取值范圍同樣為0-1。InVEST模型的土壤保持模塊在運(yùn)行時(shí)，需要輸入多個(gè)圖層數(shù)據(jù)。其中，DEM數(shù)據(jù)用于提取坡度坡長因子（LS），通過ArcGIS等軟件對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出每個(gè)柵格單元的坡度和坡長，并根據(jù)公式生成LS圖層。降雨侵蝕力圖層（REI）可基于實(shí)測氣象數(shù)據(jù)，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到，如根據(jù)多年平均降雨量和降雨侵蝕力的回歸關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；也可以從相關(guān)網(wǎng)站下載，如http://esdac.jrc.ec.europa.eu/。土壤可蝕性圖層（SE）可通過實(shí)測土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲取；或者根據(jù)不同土壤類型的K值來賦值；在全國尺度研究中，也可參考水利部《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》，一般取0.0434進(jìn)行賦值。土地利用/覆被變化（LUCC）數(shù)據(jù)用于確定植被覆蓋與管理因子（C）和水土保持措施因子（P），不同的土地利用類型對應(yīng)不同的C和P值，例如森林的C值低，P值相對較大，而農(nóng)田和城市建設(shè)用地的C值高，P值小。研究區(qū)域邊界或小流域分區(qū)（Ws）數(shù)據(jù)用于確定研究范圍，明確土壤侵蝕計(jì)算的邊界。生物物理表（BT）涉及C、P兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置，可查閱水土保持或水土流失的相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行主觀判斷和賦值。此外，還需要設(shè)置匯流閾值（TFA），該值對結(jié)果影響較大，一般取值在1000-5000之間，可先用1000進(jìn)行嘗試，然后根據(jù)實(shí)測結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。如果研究區(qū)域存在人工河網(wǎng)等工程措施，能夠幫助水流進(jìn)行匯流，則需要制作排水網(wǎng)絡(luò)圖層（Draninages），將有工程措施的區(qū)域賦值為1，其他區(qū)域賦值為0。模型還涉及反映水文連通性的參數(shù)（BkP），默認(rèn)為2；以及模型校正系數(shù)（BIP），反映泥沙輸送的比例，通常賦為0.5。通過將這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確輸入InVEST模型的土壤保持模塊，并合理設(shè)置相關(guān)參數(shù)，運(yùn)行模型后即可得到合肥市不同區(qū)域的土壤侵蝕量和土壤保持量數(shù)據(jù)，從而對合肥市的土壤保持功能進(jìn)行評估。4.2.2評估結(jié)果分析運(yùn)行InVEST模型的土壤保持模塊后，獲得了合肥市土壤保持功能的評估結(jié)果，以下從空間分布和時(shí)間變化兩個(gè)方面對其進(jìn)行深入分析。從空間分布來看，合肥市土壤保持功能呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異。如圖4-2所示，高土壤保持量區(qū)域主要集中在西南部的低山丘陵地區(qū)，如紫蓬山、大蜀山等區(qū)域。這些地區(qū)地形起伏較大，坡度較陡，植被覆蓋度高，多為森林植被，其根系能夠有效固定土壤，減少土壤侵蝕。同時(shí)，茂密的植被還能截留降水，降低雨滴對地面的沖擊力，減少地表徑流的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)了土壤保持能力。例如，紫蓬山地區(qū)森林覆蓋率達(dá)到[X]%以上，植被類型豐富多樣，喬木、灌木和草本植物相互交織，形成了多層次的植被結(jié)構(gòu)，使得該區(qū)域的土壤保持量較高，有效地保護(hù)了土壤資源。相比之下，合肥市的主城區(qū)以及北部和東部的部分平原地區(qū)土壤保持量較低。主城區(qū)由于城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，大量土地被開發(fā)為建設(shè)用地，植被覆蓋被破壞，土地硬化程度高，地表徑流迅速增加，導(dǎo)致土壤侵蝕加劇，土壤保持功能減弱。北部和東部的平原地區(qū)多為農(nóng)田，雖然有一定的植被覆蓋，但由于農(nóng)業(yè)活動頻繁，如耕地的翻耕、灌溉等，使得土壤結(jié)構(gòu)疏松，抗侵蝕能力下降。此外，部分農(nóng)田缺乏有效的水土保持措施，進(jìn)一步降低了土壤保持功能。例如，在一些平原農(nóng)田區(qū)域，由于長期采用傳統(tǒng)的耕作方式，未修建梯田等水土保持設(shè)施，土壤侵蝕較為嚴(yán)重，土壤保持量較低。圖4-2合肥市土壤保持功能空間分布為了更清晰地了解不同土地利用類型對土壤保持功能的影響，對不同土地利用類型的平均土壤保持量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表4-2所示。林地的平均土壤保持量最高，達(dá)到[X1]t/(hm^2?·a)，這主要得益于森林植被強(qiáng)大的固土和保水能力。濕地的平均土壤保持量為[X2]t/(hm^2?·a)，濕地的特殊生態(tài)結(jié)構(gòu)能夠減緩水流速度，促進(jìn)泥沙沉淀，在土壤保持方面也發(fā)揮著重要作用。耕地的平均土壤保持量為[X3]t/(hm^2?·a)，相對較低，這與農(nóng)田的耕作方式和缺乏有效的水土保持措施密切相關(guān)。建設(shè)用地的平均土壤保持量最低，僅為[X4]t/(hm^2?·a)，幾乎不具備土壤保持功能，因?yàn)榻ㄔO(shè)用地的土地硬化使得土壤無法發(fā)揮保持作用。表4-2不同土地利用類型的平均土壤保持量土地利用類型平均土壤保持量（t/(hm^2?·a)）林地[X1]濕地[X2]耕地[X3]建設(shè)用地[X4]在時(shí)間變化方面，選取2010年、2015年和2020年三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地利用/覆被數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的降雨、地形等數(shù)據(jù)，運(yùn)用InVEST模型進(jìn)行動態(tài)評估。結(jié)果表明，2010-2020年期間，合肥市整體的土壤保持量呈現(xiàn)出下降的趨勢，從2010年的[總量1]萬噸減少到2020年的[總量2]萬噸，減少了[減少量]萬噸。這主要是由于城市化進(jìn)程的加速導(dǎo)致土地利用發(fā)生顯著變化，大量的林地、濕地和耕地被轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，使得具有較高土壤保持功能的生態(tài)用地面積減少。例如，2010-2020年期間，合肥市的建設(shè)用地面積增加了[X]平方公里，而林地面積減少了[X]平方公里，濕地面積減少了[X]平方公里。進(jìn)一步分析不同區(qū)域的變化情況發(fā)現(xiàn)，主城區(qū)及其周邊地區(qū)的土壤保持量下降最為明顯。隨著城市的擴(kuò)張，主城區(qū)周邊的大量農(nóng)田和林地被開發(fā)為城市建設(shè)用地，導(dǎo)致這些區(qū)域的土壤保持功能急劇下降。而在一些生態(tài)保護(hù)較好的區(qū)域，如西南部的部分山區(qū)和巢湖周邊的濕地保護(hù)區(qū)，土壤保持量相對穩(wěn)定，甚至在個(gè)別區(qū)域由于生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施，土壤保持量有所增加。例如，巢湖周邊通過實(shí)施退田還湖、濕地修復(fù)等生態(tài)工程，增加了濕地植被覆蓋，改善了濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，使得該區(qū)域的土壤保持能力得到了一定程度的提升。綜上所述，合肥市土壤保持功能在空間分布上存在明顯差異，高值區(qū)主要集中在西南部山區(qū)，低值區(qū)主要分布在主城區(qū)和部分平原地區(qū)；在時(shí)間變化上，整體呈現(xiàn)下降趨勢，且主城區(qū)及其周邊地區(qū)下降顯著。這種變化趨勢與合肥市的城市化進(jìn)程和土地利用變化緊密相關(guān)，在未來的城市發(fā)展和生態(tài)保護(hù)中，應(yīng)高度重視這些因素，采取有效措施保護(hù)和提升合肥市的土壤保持功能，如加強(qiáng)生態(tài)用地保護(hù)、推廣水土保持措施、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)等，以維護(hù)土壤資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。4.3生物多樣性維護(hù)功能評估4.3.1評估原理與方法生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其維護(hù)功能對于維持地球生命支持系統(tǒng)至關(guān)重要。本研究運(yùn)用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊對合肥市的生物多樣性維護(hù)功能進(jìn)行評估。該模塊基于物種棲息地的適宜性和受到威脅的程度來衡量生物多樣性維護(hù)功能，通過綜合考慮多種因素，能夠較為全面地反映區(qū)域生物多樣性的狀況。生境質(zhì)量的計(jì)算基于以下公式：Q_{x,j}=H_{j}\times\left(1-\left(\frac{D_{x,j}^{z}}{D_{x,j}^{z}+k^{z}}\right)\right)其中，Q_{x,j}為生境斑塊x中土地覆被類型j的生境質(zhì)量；H_{j}為土地覆被類型j的生境適宜性，取值范圍為0-1，值越大表示該土地覆被類型對生物生存和繁衍越適宜，例如，森林、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)的生境適宜性通常較高，而建設(shè)用地的生境適宜性較低；D_{x,j}為生境斑塊x受到的威脅程度，它綜合考慮了多種威脅源及其影響距離，威脅源包括城市化擴(kuò)張、農(nóng)業(yè)活動、道路建設(shè)等人類活動干擾，以及外來物種入侵等因素，距離威脅源越近，生境受到的威脅程度越高；k為半飽和常數(shù)，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通常取值為0.5，用于調(diào)整威脅程度對生境質(zhì)量的影響程度；z為歸一化常數(shù)，一般取值為2.5，用于使生境質(zhì)量值在0-1之間歸一化。InVEST模型的生境質(zhì)量模塊在運(yùn)行時(shí)，需要輸入多源數(shù)據(jù)。土地利用/覆被數(shù)據(jù)用于確定不同土地覆被類型的生境適宜性和受到威脅的程度，不同的土地利用類型具有不同的生態(tài)特征，對生物多樣性的支持能力也不同。威脅源數(shù)據(jù)是確定生境受到威脅程度的關(guān)鍵，例如，將城市建設(shè)用地作為一種威脅源，其擴(kuò)張會侵占生物棲息地，導(dǎo)致生境破碎化；將道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)作為威脅源，道路的建設(shè)會增加人類活動對周邊生態(tài)系統(tǒng)的干擾，影響生物的遷移和擴(kuò)散。此外，還需要輸入威脅源的影響距離和權(quán)重等參數(shù)，不同的威脅源對生境的影響距離和權(quán)重不同，例如，城市建設(shè)用地對周邊生境的影響距離可能較大，權(quán)重也相對較高，而小規(guī)模的農(nóng)業(yè)活動對生境的影響距離和權(quán)重相對較小。生物物理表（BT）中包含生境適宜性和威脅源權(quán)重等參數(shù)設(shè)置，可通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并結(jié)合合肥市的實(shí)際生態(tài)狀況進(jìn)行合理賦值。通過將這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確輸入InVEST模型的生境質(zhì)量模塊，運(yùn)行模型后即可得到合肥市不同區(qū)域的生境質(zhì)量數(shù)據(jù)，從而對合肥市的生物多樣性維護(hù)功能進(jìn)行評估。4.3.2評估結(jié)果分析運(yùn)行InVEST模型的生境質(zhì)量模塊后，獲得了合肥市生物多樣性維護(hù)功能的評估結(jié)果，以下從空間分布和時(shí)間變化兩個(gè)方面對其進(jìn)行深入分析。從空間分布來看，合肥市生物多樣性維護(hù)功能呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。如圖4-3所示，高生境質(zhì)量區(qū)域，即生物多樣性維護(hù)功能較強(qiáng)的區(qū)域，主要集中在西南部的低山丘陵地區(qū)，如紫蓬山、大蜀山等區(qū)域，以及巢湖周邊的濕地地帶。在西南部低山丘陵地區(qū)，森林覆蓋率高，植被類型豐富多樣，為眾多生物提供了適宜的棲息環(huán)境。這里的生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定，物種豐富度高，生境破碎化程度較低，有效地維護(hù)了生物多樣性。例如，紫蓬山地區(qū)擁有茂密的森林植被，包括多種喬木、灌木和草本植物，形成了復(fù)雜的生態(tài)群落，為鳥類、哺乳動物、昆蟲等生物提供了食物來源和棲息場所，使得該區(qū)域的生境質(zhì)量較高，生物多樣性維護(hù)功能突出。巢湖周邊的濕地地帶，作為眾多水鳥的棲息地和遷徙停歇地，具有獨(dú)特的生態(tài)價(jià)值。濕地生態(tài)系統(tǒng)中豐富的水生植物和浮游生物為水鳥提供了充足的食物，同時(shí)濕地的水域和淺灘為水鳥提供了適宜的棲息和繁殖環(huán)境。此外，濕地還能調(diào)節(jié)氣候、凈化水質(zhì)，對維持區(qū)域生態(tài)平衡和生物多樣性具有重要作用，因此巢湖周邊濕地的生境質(zhì)量也較高，生物多樣性維護(hù)功能較強(qiáng)。相比之下，合肥市的主城區(qū)以及北部和東部的部分平原地區(qū)生境質(zhì)量較低，生物多樣性維護(hù)功能較弱。主城區(qū)由于城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，大量的自然土地被開發(fā)為建設(shè)用地，導(dǎo)致生物棲息地大量喪失，生境破碎化嚴(yán)重。城市中的建筑物、道路等基礎(chǔ)設(shè)施占據(jù)了大量空間，破壞了原有的生態(tài)連通性，使得生物的生存空間被壓縮，物種豐富度下降。北部和東部的部分平原地區(qū)多為農(nóng)田，雖然有一定的植被覆蓋，但由于農(nóng)業(yè)活動的干擾，如大規(guī)模的農(nóng)田開墾、農(nóng)藥和化肥的使用等，導(dǎo)致生境質(zhì)量下降。農(nóng)田單一的種植結(jié)構(gòu)無法為多種生物提供多樣化的棲息和覓食條件，同時(shí)農(nóng)藥和化肥的使用可能對土壤和水體造成污染，影響生物的生存和繁衍，使得該區(qū)域的生物多樣性維護(hù)功能相對較弱。圖4-3合肥市生物多樣性維護(hù)功能空間分布為了更清晰地了解不同土地利用類型對生物多樣性維護(hù)功能的影響，對不同土地利用類型的平均生境質(zhì)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表4-3所示。林地的平均生境質(zhì)量最高，達(dá)到[X1]，這主要得益于森林生態(tài)系統(tǒng)豐富的物種多樣性和復(fù)雜的生態(tài)結(jié)構(gòu)，為生物提供了良好的棲息和繁衍環(huán)境。濕地的平均生境質(zhì)量為[X2]，位居第二，濕地獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)特征使其在生物多樣性維護(hù)方面發(fā)揮著重要作用。耕地的平均生境質(zhì)量為[X3]，相對較低，這與農(nóng)田的農(nóng)業(yè)活動干擾和單一的種植結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。建設(shè)用地的平均生境質(zhì)量最低，僅為[X4]，幾乎不具備生物多樣性維護(hù)功能，因?yàn)榻ㄔO(shè)用地的開發(fā)破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，使得生物難以生存。表4-3不同土地利用類型的平均生境質(zhì)量土地利用類型平均生境質(zhì)量林地[X1]濕地[X2]耕地[X3]建設(shè)用地[X4]在時(shí)間變化方面，選取2010年、2015年和2020年三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的土地利用/覆被數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的威脅源數(shù)據(jù)，運(yùn)用InVEST模型進(jìn)行動態(tài)評估。結(jié)果表明，2010-2020年期間，合肥市整體的生境質(zhì)量呈現(xiàn)出下降的趨勢，從2010年的平均生境質(zhì)量[質(zhì)量1]下降到2020年的平均生境質(zhì)量[質(zhì)量2]。這主要是由于城市化進(jìn)程的加速導(dǎo)致土地利用發(fā)生顯著變化，大量的林地、濕地和耕地被轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，使得具有較高生境質(zhì)量的生態(tài)用地面積減少。例如，2010-2020年期間，合肥市的建設(shè)用地面積增加了[X]平方公里，而林地面積減少了[