Identifying ecosystem service drivers to inform land use scenario simulation: An InVEST-PLSR-PLUS framework for the Danjiangkou Reservoir Basin, China
Bojun Ma · Kun Sun · Jian Zhang 等 10 人
构建InVEST-PLSR-PLUS框架，识别丹江口库区生态系统服务驱动因子并模拟2030年土地利用
InVEST模型、偏最小二乘回归（PLSR）与PLUS模型耦合，基于2010-2
植被与土地利用主导生态系统服务，自然演变下生态林和果园将减少，经济林与建设用地扩张。
可将PLSR驱动因子筛选推广至其他水源区，并结合多情景政策模拟优化生态补偿与土地管控。
以PLSR驱动PLUS模型预测丹江口库区生态系统服务与土地利用变化，方法有创新、数据扎实，对水源区生态安全与农业空间管控有参考价值。
丹江口库区是中国南水北调中线工程的核心水源区，但该区域的研究多集中于静态生态系统服务（ES）评估，对其动态变化的驱动机制及未来演变趋势的认识仍十分有限。本研究构建了InVEST–PLSR–PLUS集成框架，量化了产水量、土壤保持和碳储量的时空格局，通过偏最小二乘回归（PLSR）客观识别其主导驱动因子，并利用以PLSR-derived驱动因子而非经验选择参数化的PLUS模型，将土地利用动态模拟至2030年。主要结论如下：（1）2010—2020年，产水量显著增加（从79.22增至895.38，再到166.69~1000.24 mm·a⁻¹），土壤保持量下降（最大值从941.60降至641.91 t·ha⁻¹·a⁻¹），碳储量保持稳定（最大值约为20.4 t·ha⁻¹·a⁻¹）；土壤保持和碳储量的高值集中于生态林和经济林，而产水量的高值主要出现在耕地、果园和建设用地。（2）植被和土地利用变量主导了ES动态变化：EVI（VIP=1.609）、NDVI（VIP=1.583）、生态林面积（VIP=1.553）、经济林面积（VIP=1.476）和耕地面积（VIP=1.445）具有较强正向影响；在景观格局指标中，景观形状指数（LSI；VIP=1.313）与三项服务均呈正相关，而斑块细分指标（PD、ED、IJI）呈负相关；气候和社会经济变量的贡献较小（VIP<0.8，GDP为0.864除外）。（3）在自然演变情景下，预计到2030年生态林和果园面积将分别减少40.89 km²和20.54 km²，而经济林（+29.63 km²）、水域（+24.10 km²）、耕地（+1.68 km²）和建设用地（+5.98 km²）将扩张。研究结果表明，植被覆盖和景观连通性从根本上调控着生态系统服务的供给，并指出应保护生态林、控制景观破碎化、调控建设用地和果园扩张，以保障这一战略性水源区的生态安全。