基于SPANs模型碳固定服务和水产出服务供给、需求和服务流的量化评估与制图

摘要

本文以万家寨引黄进晋工程南干线周边的朔城区、偏关县、河曲县、五寨县、神池县、宁武县和静乐县等七个县为研宄区，使用遥感影像、气象水文资料、土壤、土地利用类型等数据，通过InVEST模型模拟碳固定服务和水产出服务的供给量，使用人口、人均碳排放量和工农业用水量等社会经济统计数据，分别计算了碳固定服务和水产出服务的需求量，并分析了供需平衡状况，在此基础上，使用SPANs模型，探讨了服务流传输路径及流量变化规律，以期为生态补偿和生态系统科学有效管理提供理论依据。 研究主要结论如下： （1）碳固定服务的供给区主要植被覆盖区，在研究区内为森林和草地。2000年、2005年、2010年和2015年碳固定服务的供给量分别为1458.98万吨、1457.12万吨、1454.20万吨和1452.58万吨，碳密度值分别约为1257.76t/km2、1255.93t/km2、1253.34t/km2和1252.01t/km2。2000年-2015年间供给量基本保持稳定，主要源于土地利用类型的变化速率不显著。碳固定服务供给量高值分布在宁武县，低值分布在河曲县。 碳排放者作为碳固定服务的需求者，包括自然和人为两种碳排放源。在研究区内我们统计了居民聚集区、牲畜养殖场、农田和工厂作为碳固定服务的需求区。2000年-2015年间，碳固定服务需求量分别为1074.06万吨、1221.12万吨、1317.51万吨和1417.59万吨，需求量逐年增加，主要受工业碳排放量增加的影响。需求量高值分布在河曲县，低值分布在神池县。河曲县、偏关县和朔城区出现供不应求的状况，其他地区供需基本平衡。供需变化平衡关系主要受需求量变化影响。 碳固定服务流路径主要依据风流场确定，由于数据缺乏，目前主要依据主风向运动路径确定。2015年，朔城区、河曲县、宁武县和偏关县碳固定服务流流量较大，神池县、五寨县和静乐县流量较小。十五年间，偏关县碳固定服务流流量变化不明显，河曲县和五寨县流量减少，而其他各县流量增加，增长最快的为神池县，其次为朔城区。 （2）使用地表水灌溉的农田，水产出服务的供给区暂用泵站和河湖分水闸所在地点来代替，使用地下水灌溉的农田和工厂，其水产出服务的供给区使用机井所在地点来代替，居民生活用水和牲畜养殖厂用水，其供给区用自来水厂的位置来代替。2000年、2005年、2010年和2015年流域总产水体积分别为8.47×106m3、10.79×106m3、18.23×106m3和12.09×106m3。2000年-2015年水产出服务供给量先增加后减少，主要受降水量变化的影响，空间上供给量呈现出由研究区中央向四周降低的趋势。水产出服务供给量高值分布在静乐县，低值分布在朔城区。 水产出服务的需求区主要包括：农田、居民区、大型牲畜养殖场和工厂。2000年-2015年间，研究区水产出服务需求量分别为10.75×108m3、18.76×108m3、32.67×108m3和35.98×108m3。需求量逐年增加，主要受农业灌溉、工业生产和牲畜产品需水量增加的影响。需求量高值分布在朔城区，低值分布在宁武县。各县水产出服务供需矛盾突出，朔城区最为突出，可能是因为朔城区经济发展水平相对较高，人口相对稠密。水产出服务流属于复合型服务流。服务流路径主要依据农田灌溉网络和自来水厂输水管道来确定。

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