景观格局对生态系统服务的非线性影响和阈值调控——以福建省生态高效协同区为例

张紫怡 , 仝照民 , 张立亭 , 刘耀林

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  • 考虑生态系统服务间协同权衡关系,摸清协同化背景下景观格局特征与生态系统服务整体效益(TES)间的非线性关联机制,明确主控因子和最优驱动阈值,确保生态决策在顺应自然的前提下有效落实。研究方法:自组织特征映射神经网络模型、随机森林 (RF)+可视化表达算法。结果显示:(1)福建省生态高效协同区主要分布于高海拔地区,其内部TES整体呈现出西部高于东部的空间趋势。(2)耕、林和建设用地景观特征对TES的影响程度都呈现出面积>形状>空间布局的趋势。其中,耕、林景观面积的影响>斑块面积的影响,草、建设用地斑块面积的影响>景观面积的影响。(3)各景观格局因子对TES的影响存在最优驱动阈值区间和敏感调控区间,当建设用地面积占比超过10%后,其对TES的负面影响不再随建设用地扩张而显著增加。研究结论:各景观格局指数与TES间的关联过程是非线性的,其关联过程存在明显阶段性,不能用单一的线性模型拟合。在解决TES与景观特征因子间关联问题上,测试了机器学习模型和线性模型的拟合效果,其中随机森林模型表现最优异。本研究方法和思路的推广性及应用性强,可为其他地区和尺度的生态系统服务协同权衡关系研究提供参考。