防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别

第３９卷第１６期２０１９年８月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３９，Ｎｏ．１６Ａｕｇ．，２０１９基金项目：国家重点研发计划课题（２０１６ＹＦＣ０５０３７０６，２０１６ＹＦＣ０５０３４０３）；中国科学院战略性先导科技专项（３ＸＤＡ２００２０４０２０３）；农业农村部软科学研究（２０１８０８４）收稿日期：２０１９⁃０１⁃０４；㊀㊀修订日期：２０１９⁃０５⁃１７∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｉａｏｙ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９０１０４００４２徐洁，肖玉，谢高地，王洋洋，江源，陈文辉．防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别．生态学报，２０１９，３９（１６）：５８５７⁃５８７３．ＸｕＪ，ＸｉａｏＹ，ＸｉｅＧＤ，ＷａｎｇＹＹ，ＪｉａｎｇＹ，ＣｈｅｎＷＨ．ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅａｎｄｉｔｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，３９（１６）：５８５７⁃５８７３．防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别徐㊀洁１，２，３，肖㊀玉２，３，∗，谢高地２，３，王洋洋２，３，江㊀源４，陈文辉５，６１北京林业大学自然保护区学院，北京㊀１０００８３２中国科学院地理科学与资源研究所，北京㊀１００１０１３中国科学院大学资源与环境学院，北京㊀１０００４９４北京师范大学地理科学学部，北京㊀１００８７５５浙江农林大学信息工程学院，临安３１１３００６浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室，临安㊀３１１３００摘要：防风固沙型重点生态功能区是我国主要的防沙屏障带，对保障全国的生态环境安全具有重要意义㊂基于ＲＷＥＱ模型评估了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间格局，利用ＨＹＳＰＬＩＴ模型模拟了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间流动路径，从生态系统服务流动的角度建立了防风固沙型重点生态功能区及其防风固沙服务受益区之间的时空联系㊂研究表明，２０１０年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量为５．５５ˑ１０１２ｋｇ，受益区总面积为３２．１６ˑ１０６ｋｍ２，涉及防风固沙服务流动路径７５５条㊂受益区主要位于中国的西北㊁华北㊁东北的广大区域，朝鲜半岛，日本，俄罗斯远东地区和北太平洋的广大海域，其中中国境内的受益区占比２４．１２％，受益草地面积最大，受益建设用地占中国建设用地总面积的比例最高，受益效益更为明显㊂在空间分布上，防风固沙服务流动效益以各防风固沙型重点生态功能区为中心呈现明显的圈层式递减特征㊂防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动对下风向受益区的生产生活具有重要的保障作用，研究能够为防风固沙型重点生态功能区的区域间生态补偿政策制定提供科学的参考依据，从而进一步提升防风固沙型重点生态功能区的屏障作用，保障国家生态安全㊂关键词：防风固沙服务；受益区；区域间生态补偿；防风固沙型重点生态功能区ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅａｎｄｉｔｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａＸＵＪｉｅ１，２，３，ＸＩＡＯＹｕ２，３，∗，ＸＩＥＧａｏｄｉ２，３，ＷＡＮＧＹａｎｇｙａｎｇ２，３，ＪＩＡＮＧＹｕａｎ４，ＣＨＥＮＷｅｎｈｕｉ５，６１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ３ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ４ＦａｃｕｌｔｙｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ５ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎᶄａｎ３１１３００，Ｃｈｉｎａ６ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉｎᶄａｎ３１１３００，Ｃｈｉｎａ８５８５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅ（ＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦ）ｉｓｔｈｅｍａｉｎｓａｎｄ⁃ｐｒｏｏｆｂａｒｒｉｅｒｂｅｌｔｉｎＣｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃｏｕｎｔｒｙ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｆｌｏｗｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅ（ＷＥＰ）ｉｎＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＲｅｖｉｓｅｄＷｉｎｄＥｒｏｓｉｏｎＥｑｕａｔｉｏｎ（ＲＷＥＱ）ａｎｄｔｈｅＨｙｂｒｉｄＳｉｎｇｌｅ⁃ＰａｒｔｉｃｌｅＬａｇｒａｎｇｉａｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｒａｊｅｃｔｏｒｙ（ＨＹＳＰＬＩＴ）ｍｏｄｅｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｈｅｓｐａｔｉｏ⁃ｔｅｍｐｏｒａｌｐａｔｈｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦａｎｄｉｔｓｓｅｒｖｉｃｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓ（ＳＢＡｓ）ｏｆＷＥＰ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｏｆＷＥＰｉｎｔｈｅＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦｗａｓ５．５５ˑ１０１２ｋｇｉｎ２０１０ａｎｄｃａｎｂｅｎｅｆｉｔｔｈｅＳＢＡｓｏｆ３２．１６ˑ１０６ｋｍ２，ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ７５５ｆｌｏｗｐａｔｈｓｏｆｔｈｅＷＥＰ．ＴｈｅＳＢＡｓｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｖａｓｔａｒｅａｓｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔ，ＮｏｒｔｈａｎｄＮｏｒｔｈｅａｓｔＣｈｉｎａ，ｔｈｅＫｏｒｅａｎＰｅｎｉｎｓｕｌａ，Ｊａｐａｎ，ＲｕｓｓｉａｎＦａｒＥａｓｔａｎｄｔｈｅｖａｓｔｓｅａａｒｅａｓｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎ，ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅＳＢＡｓｗｉｔｈｉｎＣｈｉｎａａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ２４．１２％ａｎｄｔｈｅｂｅｎｅｆｉｔｉｎｇｇｒａｓｓｌａｎｄｗａｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｂｅｎｅｆｉｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄｉｎＣｈｉｎａᶄｓｔｏｔａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｗｉｔｈｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｂｅｎｅｆｉｔｓｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｌｏｗｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｔｈｅＷＥＰｈａｄｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓｆｅａｔｕｒｅｏｆｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｈｅｃｉｒｃｌｅｔｙｐｅｃｅｎｔｅｒｉｎｇｏｎｅａｃｈＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦ．ＴｈｅＷＥＰｆｌｏｗｓｏｆＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｉｖｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｏｗｎｗｉｎｄＳＢＡｓ．ＴｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｏｌｉｃｉｅｓｆｏｒＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦ，ｓｏａｓｔｏｆｕｒｔｈｅｒｅｎｈａｎｃｅｉｔｓｂａｒｒｉｅｒｅｆｆｅｃｔｏｆｗｉｎｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎａｎｄｓａｆｅｇｕａｒｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｃｕｒｉｔｙ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅ；ｓｅｒｖｉｃｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓ；ｉｎｔｅｒｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅ２０１０年１２月国务院正式发布关于印发全国主体功能区规划的通知，按照生态脆弱性和生态重要性两个指标，划定了涵养水源㊁保持水土㊁防风固沙㊁生物多样性维护４种类型２５个国家重点生态功能区㊂其中，防风固沙型重点生态功能区主要指沙漠化敏感性高㊁土地沙化严重㊁沙尘暴频发并影响较大范围的区域，其沙尘暴影响范围涉及华北㊁东北及周边的国家和地区［１⁃２］㊂因此，防风固沙服务的跨区流动效应显著，防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务功能提升对中国和东北亚地区的人类福利和社会经济发展具有重要的保障作用［３］㊂防风固沙服务是生态系统植被对风沙的抑制和固定作用［４］，是风蚀地区自然生态系统提供的一项重要防护型服务，为区域生产生活的可持续发展创造条件㊂退耕（牧）还林（草）㊁控制放牧强度㊁禁止开矿等生态工程建设都是主要的防风固沙措施㊂这些措施的实行限制了当地社会经济的发展，降低了当地居民的经济收入，增加了区域的发展机会成本，实际上这部分损失应该由防风固沙服务的受益区来补偿㊂但是已有的补偿措施主要集中在中央政府转移支付等纵向的生态补偿，如京津风沙源治理工程㊁三北防护林建设等，缺少区域间的生态补偿政策㊂区域间生态补偿的关键在于建立补偿方（生态系统服务受益区）与受偿方（生态系统服务供给区）的空间对应关系㊂但是已有的防风固沙型重点生态功能区研究主要集中在防风固沙服务功能的评估［５⁃８］㊁生态系统变化状况分析［９］㊁土地利用格局演变特征的分析［１０］㊁生态安全评价［１１］等方面㊂很少涉及防风固沙服务的跨区流动分析，因而不能界定防风固沙服务的受益区范围，难以建立防风固沙服务功能与受益区之间的时空对应关系㊂防风固沙服务功能的评估是防风固沙服务流动分析的基础，可以通过风力侵蚀模型计算植被引起的风蚀减少量获得㊂目前修正风蚀方程（ＲｅｖｉｓｅｄＷｉｎｄＥｒｏｓｉｏｎＥｑｕａｔｉｏｎ，ＲＷＥＱ）得到广泛应用，其综合考虑了气候条件㊁植被覆盖状况㊁土壤可蚀性㊁土壤结皮㊁地表粗糙度㊁社会驱动力等因素，具有简单的模拟过程和较少的输入参数，可用于识别风蚀区域㊁评估风蚀风险［１２］㊂国内学者通过参数修正和公式调整将该模型应用到我国的风蚀评估工作中［１３⁃１７］㊂防风固沙服务的受益区识别可以通过模拟没有防风固沙服务条件下（裸露地表下）沙尘的扩散影响范围获得，防风固沙服务的存在避免了该部分沙尘由沙尘源区（防风固沙服务供给区）流向沙尘沉降区（防风固沙服务受益区），受益区沙尘沉降量的减少是防风固沙服务效应的最直观体现㊂已有的沙尘流动路径模拟模型多为空气质量模型，主要有天气预报模式（ＴｈｅＷｅａｔｈｅｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＭｏｄｅｌ，ＷＲＦ）［１８］㊁全球环境多尺度模型（ＧｌｏｂａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｕｌｔｉｓｃａｌｅ，ＧＥＭ）［１９］㊁通用多尺度空气质量模型（ＣｏｍｍｕｎｉｔｙＭｕｌｔｉｓｃａｌｅＡｉｒＱｕａｌｉｔｙ，ＣＭＡＱ）［２０］㊁混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型（ＨｙｂｒｉｄＳｉｎｇｌｅ⁃ＰａｒｔｉｃｌｅＬａｇｒａｎｇｉａｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｒａｊｅｃｔｏｒｙ，ＨＹＳＰＬＩＴ）［２１］等㊂其中ＷＲＦ㊁ＧＥＭ㊁ＣＭＡＱ模型模拟精度较高，但是需要气象学㊁流体力学等专业知识背景，且对气象㊁沙尘源等数据精度的要求过于苛刻，可操作性低，不适用于生态系统服务扩散的跨学科研究领域㊂ＨＹＳＰＬＩＴ模型可操作性较强，是由美国国家海洋和大气管理局（ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＯｃｅａｎｉｃａｎｄＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＮＯＡＡ）的空气研究实验室（ＡｉｒＲｅｓｅａｒｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＡＲＬ）研发的一种用于计算和分析大气污染物输送㊁扩散轨迹的专业模型，已经被广泛地应用于多种污染物的扩散研究［２２⁃２４］，包括沙尘［２５⁃２７］㊁苯［２８⁃２９］㊁火山喷发［３０］㊁ＰＭ２．５［３１⁃３２］㊁霾污染［３３］等的扩散模拟㊂为了消除转移支付政策对防风固沙型重点生态功能区的影响，更为客观地评价防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的跨区流动效应，本研究选取主体功能区规划正式实施之前的２０１０年为节点，基于ＲＷＥＱ模型评估２０１０年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙量，基于ＨＹＳＰＬＩＴ模型模拟各个防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动路径，识别出各个功能区防风固沙服务的受益区范围，在此基础上得到整个防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动路径和受益区范围，建立防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务功能量及其受益区的时空联系，为防风固沙型重点生态功能区的区域间生态补偿政策制定提供科学的参考依据㊂１㊀研究区与研究方法１．１㊀研究区防风固沙型重点生态功能区包括塔里木河荒漠化防治生态功能区（３８．１４ˑ１０４ｋｍ２，以下简称塔里木）㊁阿尔金草原荒漠化防治生态功能区（３３．７０ˑ１０４ｋｍ２，以下简称阿尔金）㊁阴山北麓草原生态功能区（９．６８ˑ１０４ｋｍ２，以下简称阴山）㊁浑善达克沙漠化防治生态功能区（１６．７４ˑ１０４ｋｍ２，以下简称浑善达克）㊁科尔沁草原生态功能区（１１．１２ˑ１０４ｋｍ２，以下简称科尔沁）㊁呼伦贝尔草原草甸生态功能区（４．４９ˑ１０４ｋｍ２，以下简称呼伦贝尔），均位于我国北方的干旱㊁半干旱地区（图１），风沙活动频繁，属于沙尘活动的沙源区，易对区域生态环境产生较大影响㊂１．２㊀研究方法１．２．１㊀防风固沙服务功能量的评估当风经过地表时，会受到来自植被的阻挡，使得风力减弱，风蚀量降低，由植被作用引起的风蚀减小量为防风固沙服务功能量，用潜在风蚀量与实际风蚀量的差值表示㊂潜在风蚀量指没有植被的裸土条件下的土壤风蚀量，实际风蚀量指现实中地表植被覆盖条件下的土壤风蚀量㊂ＳＬｒ＝２ｚＳ２ｒＱｒｍａｘ㊃ｅ－（ｚ／Ｓｒ）２（１）Ｑｒｍａｘ＝１０９．８㊃（ＷＦ㊃ＥＦ㊃ＳＣＦ㊃Ｋᶄ）（２）Ｓｒ＝１５０．７１㊃（ＷＦ㊃ＥＦ㊃ＳＣＦ㊃Ｋᶄ）－０．３７１１（３）ＳＬ＝２ｚＳ２Ｑｍａｘ㊃ｅ－（ｚ／Ｓ）２（４）Ｑｍａｘ＝１０９．８㊃（ＷＦ㊃ＥＦ㊃ＳＣＦ㊃Ｋᶄ㊃Ｃ）（５）Ｓ＝１５０．７１㊃（ＷＦ㊃ＥＦ㊃ＳＣＦ㊃Ｋᶄ㊃Ｃ）－０．３７１１（６）ＳＲ＝ＳＬｒ－ＳＬ（７）式中，ＳＬｒ表示潜在风蚀量（ｋｇ／ｍ２）；Ｑｒｍａｘ表示潜在风力的最大输沙能力（ｋｇ／ｍ）；Ｓｒ表示潜在关键地块长度（ｍ）；ＳＬ表示实际风蚀量（ｋｇ／ｍ２）；Ｑｍａｘ表示风力的最大输沙能力（ｋｇ／ｍ）；Ｓ表示关键地块长度（ｍ）；ＳＲ表示防风固沙９５８５㊀１６期㊀㊀㊀徐洁㊀等：防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别㊀图１㊀防风固沙型重点生态功能区分布及其２０１０年土地覆被类型Ｆｉｇ．１㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａａｎｄｉｔｓｌａｎｄｃｏｖｅｒｔｙｐｅｓｉｎ２０１０防风固沙型重点生态功能区代码说明：ＴＬＭ：塔里木河荒漠化防治生态功能区；ＡＥＪ：阿尔金草原荒漠化防治生态功能区；ＹＳ：阴山北麓草原生态功能区；ＨＳＤＫ：浑善达克沙漠化防治生态功能区；ＫＥＱ：科尔沁草原生态功能区；ＨＬＢＲ：呼伦贝尔草原草甸生态功能区量（ｋｇ／ｍ２）；ｚ表示所计算的下风向距离（ｍ），本次计算取５０ｍ；ＷＦ为气候因子（ｋｇ／ｍ）；ＥＦ为土壤可蚀性百分比（％）；ＳＣＦ为土壤结皮因子（无量纲）；Ｋᶄ表示土壤糙度因子（无量纲）；Ｃ表示植被因子（无量纲）㊂其中，气候因子ＷＦ表征了在考虑降雨㊁温度㊁日照及雪盖等因素下风力对土壤颗粒的搬运能力，其计算公式如下：ＷＦ＝Ｗｆ㊃（ρ／ｇ）㊃ＳＷ㊃ＳＤ（８）Ｗｆ＝ｕ２㊃（ｕ２－ｕ１）２㊃Ｎｄ（９）式中，ＷＦ为气象因子（ｋｇ／ｍ）；Ｗｆ为风力因子（ｍ／ｓ３）；ｇ为重力加速度（ｍ／ｓ２）；ρ为空气密度（ｋｇ／ｍ３）；ＳＷ为土壤湿度因子（无量纲）；ＳＤ为雪盖因子（无积雪覆盖天数／研究总天数，定义雪盖深度＜２５．４ｍｍ为无积雪覆盖）；ｕ１为２ｍ处起沙风速，本次计算取５ｍ／ｓ［１３，１４，３４］；ｕ２为气象站２ｍ处月均风速值（ｍ／ｓ）；Ｎｄ为各月２ｍ处日均风速大于５ｍ／ｓ的天数［１３］㊂土壤湿度因子ＳＷ的表达式如下：ＳＷ＝ＥＴｏ－（Ｐ＋Ｉ）ＲｄＮＥＴｏ（１０）０６８５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀式中，ＥＴｏ为潜在蒸散发量（ｍｍ），利用彭曼公式计算得到，Ｐ为降水量（ｍｍ），Ｉ为灌溉量（ｍｍ），本文计算取０［３５］，Ｒｄ为降雨次数，Ｎ为试验天数㊂土壤可蚀性因子ＥＦ是一定土壤理化条件下土壤受风蚀影响的大小，其表达式如下：ＥＦ＝２９．０９＋０．３１ｓａ＋０．１７ｓｉ＋０．３３（ｓａ／ｃｌ）－２．５９ＯＭ－０．９５ＣａＣＯ３１００（１１）式中ｓａ为土壤砂粒含量（％）；ｓｉ为土壤粉砂含量（％）；ｃｌ为土壤粘粒含量（％）；ＯＭ为土壤有机质含量（％）；ＣａＣＯ３为碳酸钙含量（％），本次计算取０［１３］㊂采用对数正态分布模型进行土壤粒径转化［３４］㊂对于土壤数据库中部分土壤类型的属性值缺失情况，采用相近土壤类型的属性值进行替代（附表）㊂土壤表层的坚硬结皮能有效防止风蚀的发生㊂土壤结皮因子ＳＣＦ即在一定土壤理化条件下土壤结皮抵抗风蚀能力的大小，其表达式如下：ＳＣＦ＝１１＋０．００６６（ｃｌ）２＋０．０２１（ＯＭ）２（１２）式中ｃｌ为土壤粘粒含量（％）；ＯＭ为土壤有机质含量（％）㊂植被覆盖因子Ｃ表示一定植被条件对风蚀的抑制程度，其表达式如下：Ｃ＝ｅ－０．０４８３（ＳＣ）（１３）ＳＣ＝（ＮＤＶＩ－ＮＤＶＩｍｉｎ）／（ＮＤＶＩｍａｘ－ＮＤＶＩｍｉｎ）（１４）式中，ＳＣ为植被覆盖度（％），ＮＤＶＩ㊁ＮＤＶＩｍａｘ㊁ＮＤＶＩｍｉｎ分别代表ＮＤＶＩ实际值㊁最大值及最小值㊂地表糙度Ｋᶄ是地形所引起的地表粗糙程度对风蚀影响的反映，其表达式如下［３５］：Ｋᶄ＝ｃｏｓα（１５）式中，α为坡度，由１ｋｍ的ＤＥＭ数据经过ＡｒｃＧＩＳ的ｓｌｏｐｅ模块计算得到㊂１．２．２㊀防风固沙服务空间流动路径模拟防风固沙服务是一项防护型服务，假设防风固沙型重点生态功能区内没有植被覆盖或其他固沙措施，全部为沙化土地或沙漠，一旦当地风速高于起沙风速，则沙尘将向下风向扩散，对下风向区域造成损害㊂因此，为了确定防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的受益区范围，首先需要明确防风固沙型重点生态功能区在风速高于起沙风速时的气团运行轨迹［３６］㊂起沙风速受土壤粒径㊁土壤水分㊁地表粗糙度㊁土壤含盐量等因素影响［３７⁃３９］㊂不同地区土壤沙粒的起沙风速存在较大差异，根据已有文献梳理出各个防风固沙型重点生态功能区代表站点的起沙风速（表１），分别筛选出各站点风速高于起沙风速的时间点，从而模拟相应时间点的气团扩散路径㊂表１㊀防风固沙型重点生态功能区代表站点的平均起沙风速Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅ功能区代码Ｃｏｄｅ站点名称Ｓｔａｔｉｏｎ地理坐标Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ平均起沙风速Ａｖｅｒａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ／（ｍ／ｓ）观测高度Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔ／ｍ位置和文献来源ＬｏｃａｔｉｏｎａｎｄｓｏｕｒｃｅＨＬＢＲ新巴尔虎右旗（４８．６７ʎＮ，１１６．８２ʎＥ）６．００１０ １２（气象站风速观测高度）中国北方干旱㊁半干旱地区［４０］ＫＥＱ扎鲁特（４４．５７ʎＮ，１２０．９０ʎＥ）ＨＳＤＫ苏尼特左旗（４３．８５ʎＮ，１１３．６３ʎＥ）５．４７２浑善达克［４１］ＹＳ乌拉特中旗（４１．５７ʎＮ，１０８．５２ʎＥ）５．６５０．６内蒙古自治区武川县［４２］ＡＥＪ若羌（３９．０３ʎＮ，８８．１７ʎＥ）５２塔里木盆地［４３］ＴＬＭ塔什库尔干（３７．７７ʎＮ，７５．２３ʎＥ）４．６２塔中［４４］在风速筛选的基础上，利用ＨＹＳＰＬＩＴ模型模拟沙尘扩散的后向轨迹［２１］㊂ＨＹＳＰＬＩＴ模型使用拉格朗日法１６８５㊀１６期㊀㊀㊀徐洁㊀等：防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别㊀计算气团轨迹，假设空气中的粒子随风飘动，那么它的移动轨迹就是其在时间和空间上位置矢量的积分，最终的位置由初始位置和第一次推测位置的平均速率得到㊂本研究将防风固沙型重点生态功能区对应的６个代表气象站点（表１）分别作为ＨＹＳＰＬＩＴ模型模拟的起始点，模拟各站点风速在高于起沙风速时的气团５日后向扩散路径，之后将各站点路径合并得到防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间流动路径㊂１．２．３㊀防风固沙服务受益区识别沙尘天气的减少是防风固沙服务最直接的效益㊂沙尘天气的危害主要包括［４５，４６］：（１）风沙流吹蚀或磨蚀耕地土壤，造成根系外露㊁农作物受损；（２）风沙流搬运沙粒沉积掩埋灌渠㊁居民区㊁工矿㊁道路等基础设施，加剧土地沙化；（３）与沙尘暴相伴的强风破坏公共设施㊁工农业设施㊁树木和花果，伤害人畜；（４）沙尘暴导致大气颗粒物浓度增加，对人体健康造成损害；（５）风沙流向海洋输送和沉降，对海洋中营养盐的供给和海洋生态系统造成影响㊂因此，防风固沙的效益包括：（１）防止人体健康受损；（２）防止交通㊁通讯㊁电力㊁工矿㊁建筑㊁灌渠等设施受损；（３）防止耕地受损；（４）防止草场和牲畜受损；（５）防止果园及其他森林受损；（６）防止海洋生态系统破坏；（７）缓解沙漠化的出现与恶化㊂对应的受益区包括：（１）人类活动区域，如建设用地㊁耕地㊁草地㊁林地㊁水域与湿地等土地覆被类型；（２）基础设施分布区域，如建设用地㊁内陆水体㊁湿地等；（３）耕地；（４）草地；（５）林地；（６）海域；（７）沙地和裸地㊂基于ＨＹＳＰＬＩＴ模型模拟生成的多条轨迹，利用ＨＹＳＰＬＩＴ的频率分布模块插值生成１ʎˑ１ʎ栅格的轨迹分布频率图，栅格轨迹分布频率计算方法为：ｐｉ＝ＬｉＬ（１６）式中，ｐｉ为第ｉ个栅格风沙轨迹分布频率；Ｌｉ为第ｉ个栅格风沙轨迹通过数；Ｌ为起始点的风沙总轨迹数㊂每个栅格内的数值为通过该栅格的轨迹分布频率㊂插值范围即为防风固沙型重点功能区防风固沙服务的受益区范围，受益区内的林地㊁草地㊁耕地㊁建设用地㊁内陆水体㊁湿地㊁沙地和裸地等即为防风固沙服务的受益土地覆被类型㊂１．３㊀数据来源为评估防风固沙服务及其受益区范围，本研究需要以下数据：（１）气象数据：用于计算土壤湿度和气象因子的气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｃ．ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ）的国家台站数据（图２），包括日均风速㊁最大风速㊁降水㊁平均温度㊁最高温度㊁最低温度㊁平均相对湿度㊁日照时数等数据㊂用于模拟防风固沙服务前向运行轨迹的数据包括风速数据㊁ＮＣＥＰ再分析资料㊂风速数据为２０１０年１月１日０：００到１２月３１日１８：００的１小时内１０分钟最大风速，时间间隔为６小时，数据来源为华云信息技术工程有限公司（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｕａｘｉｎ－ｈｉｔｅｃ．ｃｏｍ／）㊂ＮＣＥＰ再分析资料是从ＮＯＡＡ的ＡＲＬ获取的２０１０年１月至２０１１年１月每日６小时的ＧＢＬ资料，空间水平分辨率为２．５ʎˑ２．５ʎ㊂（２）土壤数据：来源于第二次全国土地调查中国科学院南京土壤研究所提供的１ʒ１００万土壤数据，用于计算可蚀性因子与土壤结皮因子㊂（３）雪盖数据来源于旱区寒区科学数据中心（ｈｔｔｐ：／／ｗｅｓｔｄｃ．ｗｅｓｔｇｉｓ．ａｃ．ｃｎ）下载的 中国雪深长时间序列数据集（１９７９ ２０１６年） ，空间分辨率为０．２５ʎ㊂（４）土地覆被数据：来源于中国科学院资源环境科学数据中心（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｄｃ．ｃｎ）的２０１０年土地覆被数据，空间分辨率为１ｋｍ㊂（５）数字高程模型（ＤＥＭ）：来源于中国科学院资源环境科学数据中心（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｄｃ．ｃｎ），空间分辨率为３０ｍ㊂（６）ＮＤＶＩ数据：来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｃｌｏｕｄ．ｃｎ）２０１０年的月尺度数据，空间分辨率为２５０ｍ㊂（７）防风固沙型重点生态功能区范围：利用１ʒ１００万全国县域数据和２０１０年‘全国主体功能区规划“中国家重点生态功能区名录生成㊂２㊀结果与分析２．１㊀防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务功能评估从各个防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量来看，２０１０年浑善达克的防风固沙总量最高，可达１．２６８５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀图２㊀防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务评估相关国家气象站点的空间分布Ｆｉｇ．２㊀ＳｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｎａｔｉｏｎａｌｗｅａｔｈｅｒｓｔａｔｉｏｎｓｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｂｙｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａ９１ˑ１０１２ｋｇ，其次为科尔沁（１．３８ˑ１０１２ｋｇ）㊁塔里木（０．７９ˑ１０１２ｋｇ）㊁阴山（０．７３ˑ１０１２ｋｇ）㊁阿尔金（０．５４ˑ１０１２ｋｇ）㊁呼伦贝尔的防风固沙总量最低，为０．２０ˑ１０１２ｋｇ㊂从单位面积防风固沙量来看，２０１０年科尔沁的单位面积防风固沙量最高，可达１２．５１ｋｇ／ｍ２，其次为浑善达克（１１．４９ｋｇ／ｍ２）㊁阴山（７．６１ｋｇ／ｍ２）㊁呼伦贝尔（４．８６ｋｇ／图３㊀２０１０年防风固沙型重点生态功能区防风固沙量空间分布格局Ｆｉｇ．３㊀ＴｈｅｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎｏｆｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｅｄａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａｉｎ２０１０ｍ２）㊁塔里木（２．１７ｋｇ／ｍ２），阿尔金的单位面积防风固沙量最低，为１．７２ｋｇ／ｍ２㊂２０１０年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量为５．５５ˑ１０１２ｋｇ，平均单位面积防风固沙量为６．７２ｋｇ／ｍ２㊂从空间分布来看（图３），科尔沁南部㊁浑善达克中部和西北部㊁阴山中部的单位面积防风固沙量相对较高，塔里木西南部㊁阿尔金南部㊁呼伦贝尔的单位面积防风固沙量相对较低㊂刘璐璐等［６］基于ＲＷＥＱ模型计算得到２０００ ２０１０㊁２０１０ ２０１５年防风固沙型重点生态功能区年均防风固沙总量分别为１２．５２ˑ１０１２ｋｇ㊁９．１９ˑ１０１２ｋｇ，年均单位面积防风固沙量为４．５２ｋｇ／ｍ２㊁３．３２ｋｇ／ｍ２㊂黄麟等［７］基于ＲＷＥＱ模型计算得到２０１０年防风固沙型重点生态功能区平均单位面积防风固沙量为７．３５ｋｇ／ｍ２，阴山㊁浑善达克㊁科尔沁的单位面积防风固沙量相对较高，分别为３６８５㊀１６期㊀㊀㊀徐洁㊀等：防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别㊀４６８５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀１２．４９ｋｇ／ｍ２㊁１２．２３ｋｇ／ｍ２㊁１１．６９ｋｇ／ｍ２，呼伦贝尔㊁阿尔金㊁塔里木的单位面积防风固沙量相对较低，分别为５．１７ｋｇ／ｍ２㊁２．１０ｋｇ／ｍ２㊁０．３８ｋｇ／ｍ２㊂虽然防风固沙型重点生态功能区的划分范围因数据源和年限的不同有所差异，但是本研究的防风固沙量评估结果介于以上两者之间，具有可比性㊂２．２㊀防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务空间流动路径分析２０１０年各防风固沙型重点生态功能区的代表站点均有１４６０条每六小时的风速观测记录，浑善达克㊁呼伦贝尔㊁塔里木㊁阴山㊁科尔沁㊁阿尔金分别有１９４㊁１８３㊁１４１㊁１０９㊁７３㊁５５条风速记录超过当地起沙风速，分别对应１９４㊁１８３㊁１４１㊁１０９㊁７３㊁５５条防风固沙服务流动路径（图４）㊂从防风固沙服务流动路径的空间分布来看，塔里木和阿尔金的流动路径属于西北路径和偏西路径，西北路径部分随西北风向东南方向移动，后随气旋收缩北上转向东北方向移动，偏西路径则主要向偏东方向移动［４７］，两者主要流经中国境内地区，包括中国西北㊁华北㊁东北的小部分地区，在境外主要涉及俄罗斯远东地区㊁朝鲜半岛㊁日本等地㊂阴山㊁浑善达克㊁科尔沁㊁呼伦贝尔的防风固沙服务流动路径方向相似，均属于偏北路径，一般起源于蒙古国乌兰巴托以南的广大地区，主要影响西北地区东部㊁华北和东北的大部分区域［４７］，其跨境效应明显，境外主要流经朝鲜半岛㊁日本㊁俄罗斯远东地区，甚至会影响到美国阿拉斯加和菲律宾等东南亚地区㊂浑善达克㊁呼伦贝尔的路径分布密度相对较高㊂基于各个功能区防风固服务流动路径的空间叠加得到防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动路径（图４），共有７５５条㊂整体来看，路径集中分布在中国的西北㊁华北㊁东北的广大区域，境外主要涉及朝鲜半岛㊁日本㊁俄罗斯远东地区和北太平洋的广大海域，路径密度随着下风向传输距离的增加而降低㊂２．３㊀防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务受益区识别根据防风固沙服务流动路径的空间插值得到２０１０年各重点生态功能区的受益区范围及路径分布频率（图５）㊂从各个功能区来看，２０１０年呼伦贝尔的受益区面积最大，高达１５．７１ˑ１０６ｋｍ２，其次为浑善达克图４㊀２０１０年防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务空间流动路径Ｆｉｇ．４㊀ＦｌｏｗｐａｔｈｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｂｙｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａｉｎ２０１０（１５．６６ˑ１０６ｋｍ２）㊁科尔沁（１３．２５ˑ１０６ｋｍ２）㊁阴山（１１．５０ˑ１０６ｋｍ２）㊁塔里木（８．６４ˑ１０６ｋｍ２），阿尔金的受益区面积最小，为６．１８ˑ１０６ｋｍ２㊂其中中国境内受益区占比最大的为阿尔金，占阿尔金受益区总面积的７６．１４％，其次为塔里木（５７．０５％）㊁阴山（３３．１０％）㊁浑善达克（２０．７４％）㊁科尔沁（１５．６８％）㊁呼伦贝尔（１５．４１％）㊂境内受益区总面积最大的为塔里木，占中国总面积的５１．３７％，其次为阿尔金（４９．００％）㊁阴山（３９．６６％）㊁浑善达克（３３．８２％）㊁呼伦贝尔（２５．２１％）㊁科尔沁（２１．６５％）㊂从防风固沙服务流动路径的分布频率来看，各个功能区的防风固沙服务流动路径集中分布在路径分布频率低于２％的受益区内（表２）㊂防风固沙服务流动路径越密集，受益的防风固沙服务流动效应就越高㊂从防风固沙服务受益高频区域的空间分布来看（图５），塔里木的主要位于新疆西南部地区，阿尔金的主要位于新疆东南部㊁青海西北部地区，阴山的主要位于阴山东北部地区，包括内蒙古中部㊁京津冀地区西南部㊁山西北部，浑善达克的主要位于浑善达克东北部地区㊁辽宁与吉林西部地区，科尔沁的主要位于科尔沁沙地东南部与吉林㊁辽宁的边界地区，呼伦贝尔的集中在内蒙古东北部地区㊁吉林西部㊁黑龙江西南部㊂综合来看，各功能区防风固沙服务受益区范围内的受益频率均呈现明显的圈层状递减特征㊂将各个功能区的受益区范围进行叠加，得到防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的受益区范围（图５），总面积为３２．１６ˑ１０６ｋｍ２，８６．２６％的受益区范围内的受益频率低于２％㊂受益高频地区主要位于新疆西南部㊁内蒙古中部地区㊁京津冀㊁东北地区西部㊁山西北部地区，并以此为中心呈圈层状递减㊂５６８５㊀１６期㊀㊀㊀徐洁㊀等：防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别㊀表２㊀２０１０年防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务受益区路径分布频率统计／（１０６ｋｍ２）Ｔａｂｌｅ２㊀Ｔｈｅａｒｅａｓｏｆｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓ（ＳＢＡｓ）ｏｆｔｈｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅ（ＷＥＰ）ｂｙｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅ（ＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦ）ｉｎＣｈｉｎａｉｎ２０１０ａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ防风固沙服务流动路径分布频率Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｌｏｗｐａｔｈｓ各防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务受益区面积ＡｒｅａｓｏｆｔｈｅＳＢＡｓｏｆｔｈｅＷＥＰｏｆｅａｃｈＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦｉｎＣｈｉｎａＴＬＭＡＥＪＹＳＨＳＤＫＫＥＱＨＬＢＲ防风固沙型重点生态功能区受益区面积ＡｒｅａｓｏｆｔｈｅＳＢＡｓｏｆｔｈｅＷＥＰｏｆｔｈｅｅｎｔｉｒｅＮＫＥＦＺ⁃ＷＳＦｉｎＣｈｉｎａ＜２％５．８０３．１６７．７１１０．４１７．２３１０．９７２７．７４２％ ５％１．９２１．２３２．２０３．４９３．９４３．１３３．２９５％ １０％０．５０１．０９０．９５１．２６１．７５１．０７０．９９１０％ ２０％０．３１０．４８０．４４０．４２０．２８０．４２０．１２２０％ ３０％０．０６０．１１０．１３０．０５０．０３０．０７０．０３ȡ３０％０．０６０．１１０．０７０．０３０．０４０．０５０．００总面积Ｔｏｔａｌａｒｅａ８．６４６．１８１１．５０１５．６６１３．２５１５．７１３２．１６㊀㊀防风固沙型重点生态功能区代码说明：ＴＬＭ：塔里木河荒漠化防治生态功能区；ＡＥＪ：阿尔金草原荒漠化防治生态功能区；ＹＳ：阴山北麓草原生态功能区；ＨＳＤＫ：浑善达克沙漠化防治生态功能区；ＫＥＱ：科尔沁草原生态功能区；ＨＬＢＲ：呼伦贝尔草原草甸生态功能区６６８５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀图５㊀２０１０年防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务受益区分布Ｆｉｇ．５㊀ＳｅｒｖｉｃｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｒｙａｒｅａｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｂｙｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｗｉｎｄｂｒｅａｋａｎｄｓａｎｄｆｉｘａｔｉｏｎｔｙｐｅｉｎＣｈｉｎａｉｎ２０１０综合受益区范围内的防风固沙服务受益频率，海域及中国境外受益区的受益频率较低，防风固沙服务的流动效应不明显，因此本研究仅对中国境内陆地部分受益区的防风固沙服务流动效应进行分析㊂２０１０年防风固沙型重点生态功能区的境内受益面积为７．７６ˑ１０６ｋｍ２，受益草地的占比最大，占境内受益区总面积的３１．１２％，占中国草地总面积的８０．３０％，主要位于防风固沙服务流动路径分布频率低于０．５％的受益区范围内（表３），基本涵盖了全国主要的草地分布区，包括内蒙古呼伦贝尔草原和锡林郭勒草原㊁新疆伊犁草原㊁西藏那曲高寒草原（图６）㊂其次为未利用地，占境内受益区总面积的２３．２４％，占中国未利用地总面积的９３．９６％，主要位于西北荒漠区（图６）㊂大部分受益荒漠的路径经过频率介于０．５％至１％（表３），防风固沙服务的存在能够降低沙尘流动路径经过荒漠区的频率，从而减少荒漠区沙尘的扩散㊂受益耕地和林地的面积相当，分别占境内受益区总面积的１９．７３％㊁１９．５９％，分别占中国耕地和林地总面积的８５．４０％㊁６７．４８％㊂受益耕地主要位于路径分布频率在２％ ５％的受益区范围内，包括华北平原㊁东北平原㊁湖北的江汉平原㊁湖南的洞庭湖平原。