常馨悅 董禹麟 包廣道 苗正紅 任志彬 張 達(dá) 馮恒棟 胡楠林

（1. 延邊大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，吉林 延邊 133002；2. 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，吉林長春 130102；3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4. 吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130031；5. 吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林 長春 130021）

長期的無序開發(fā)利用使生態(tài)系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)退化向功能紊亂轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致水資源短缺、水土流失、沙漠化等一系列生態(tài)問題，直接威脅著區(qū)域生態(tài)安全[1]。水土資源是人類生存的重要基礎(chǔ)，水土流失、水資源短缺是當(dāng)前流域生態(tài)系統(tǒng)面臨的重要生態(tài)環(huán)境問題[2]。近幾十年來，鴨綠江流域內(nèi)中朝兩國面臨著不同的水土資源問題。例如，我國東北地區(qū)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展造成了較大的水資源壓力[2]；朝鮮則為確保糧食供應(yīng)而大量開發(fā)坡耕地，加劇了土壤侵蝕、削弱了生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力[3]。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展直接改變著陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量，不同社會經(jīng)濟(jì)背景下的生態(tài)系統(tǒng)功能具有一定的異質(zhì)性。在鴨綠江流域，近30年來中國和朝鮮的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異大，兩國對生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)、利用、保護(hù)的程度也不同[4-5]。針對鴨綠江流域內(nèi)中朝兩國開展水土保持功能變化的對比研究，發(fā)掘不同的驅(qū)動機(jī)制，可以為鞏固我國東北的生態(tài)和邊境安全、加強(qiáng)東北亞的可持續(xù)發(fā)展能力提供科學(xué)參考。

生態(tài)系統(tǒng)具備多功能的特性，不同的功能之間存在著協(xié)同或權(quán)衡的關(guān)系[6-10]。研究表明，在不同海拔、坡度等地形地貌特征下，產(chǎn)水能力和土壤保持能力的空間差異明顯[11]。然而，二者間的共生關(guān)系是不明確的，這制約了相關(guān)科研、管理等從業(yè)人員制定具有針對性的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、管理方案和措施。特別是，鴨綠江流域?qū)儆诳鐕绲貐^(qū)，通過識別、對比水源涵養(yǎng)和土壤保持功能間的共生關(guān)系，對于構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的國際合作機(jī)制是重要的。本研究以鴨綠江流域為對象，定量分析1988—2018年鴨綠江流域中國、朝鮮兩側(cè)的產(chǎn)水、土壤保持等功能的時空演變特征及其共生關(guān)系，并探討驅(qū)動機(jī)制，為建立鴨綠江流域跨國界地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展途徑奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

鴨綠江以長白山天池為源頭，沿中朝邊境流向西南，于遼寧省丹東市匯入北黃海。河流全長795 km，流域面積6.45×104km2，有渾江、虛川江、禿嚕江、璦河等多條支流，其中我國境內(nèi)流域面積3.25×104km2，朝鮮境內(nèi)流域面積3.20×104km2。鴨綠江流域位于北溫帶大陸性氣候區(qū)。全區(qū)地勢由東向西傾斜，中國地勢較為平緩；朝鮮整體海拔相對較高。

作為巨大的生態(tài)水庫、生態(tài)肺及木材等林副業(yè)產(chǎn)品的主要產(chǎn)區(qū)，中朝兩國對鴨綠江進(jìn)行了不同程度的開發(fā)利用。中國一側(cè)主要集中于渾江流域中下游，以中低海拔丘陵山地為主，地處我國遼東-吉南成礦帶核心區(qū)；朝鮮一側(cè)據(jù)統(tǒng)計大型水庫有8座，另有多處跨流域引水工程及其他水利工程[12]。由于人工設(shè)施的興建，加之洪水沖刷及泥沙堆積的影響，鴨綠江流域水土流失問題長期以來受到國際社會的廣泛關(guān)注。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

2.1.1土地利用數(shù)據(jù)

土地利用數(shù)據(jù)基于Google Earth Engine（GEE）平臺，應(yīng)用Landsat地表反射率的TM、ETM+、OLI傳感器遙感影像，空間分辨率30 m，影像行列號分別為116/031、116/032、1 170/31、117/032、118/031、118/032。

本研究定義的土地利用類型包括林地、草地、水體、旱地、建成區(qū)、濕地、水田7類。在GEE中，應(yīng)用基于JavaScript語言的Multilevel Decision Rule分類器進(jìn)行土地利用分類[13]，選取歸一化植被指數(shù)（NDVI）和改進(jìn)歸一化植被指數(shù)（MNDVI）等光譜指數(shù)對土地利用類型進(jìn)行提取[14]，為了避免NDVI數(shù)據(jù)的飽和，采用由NDVI計算得到的植被覆蓋度（FVC）來提取植被，具體計算公式如下：

式中：R、G、NIR和SWR1分別為傳感器中紅、綠、近紅外與短波紅外1波段；N DVIsoil與NDVIveg分別表示裸地與植被的N DVI指數(shù)。

通過在Google Earth中隨機(jī)選擇驗證點。由于高分辨率影像缺失，在2004年、2009年和2018年影像中收集了677個驗證樣本?；诜謱硬蓸拥姆椒╗15]，驗證了1988年、1998年、2008年、2018年土地利用數(shù)據(jù)精度，結(jié)果表明，總體精度為0.85±0.14。

2.1.2氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)來源于美國國家海洋和大氣管理局國家環(huán)境信息中心（https://www.ncei.noaa.gov），選取鴨綠江流域及鄰近地區(qū)18個氣象站點獲得1988年、1998年、2008年、2018年降水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行反距離權(quán)重（IDW）空間插值，得到流域年降雨侵蝕力柵格圖。

土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫和全球土壤理化性質(zhì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)（ISRIC），（http://isric.org/explore/soilgrids），選取砂粒含量、粉粒含量、粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量；土地利用和數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)來源于Google Earth Engine?；谝陨蠑?shù)據(jù)，本研究采用InVEST模型3.9.0版本開展鴨綠江流域跨境地區(qū)水土保持功能研究。

2.2 產(chǎn)水生態(tài)功能評估

InVEST模型在不同土地利用場景下，對生態(tài)系統(tǒng)功能及其價值變化進(jìn)行模擬、分析和評估，為決策者權(quán)衡人類活動的效益和影響提供科學(xué)依據(jù)。研究選取模型產(chǎn)水子模塊模擬鴨綠江流域的產(chǎn)水功能。產(chǎn)水模塊的基礎(chǔ)是水量平衡法，結(jié)合氣候、地形和下墊面土地利用類型計算得出每個柵格的產(chǎn)水量?；贐udyko曲線和年降水量的計算方法如下：

式中：Yxj為土地覆被類型j上柵格單元x的年均平均產(chǎn)水量；AETxj是土地覆被類型j在柵格x上的年實際蒸散量；Px是柵格x上的年降水量。

2.3 土壤保持生態(tài)功能評估

研究選取InVEST模型泥沙輸移比子模塊模擬鴨綠江流域跨國界地區(qū)的土壤保持功能，具體計算方法如下：

式中： RKLSx是基于地貌和氣候條件下柵格x的潛 在 土 壤侵蝕量（t）； USLEx和 USLEy分別是考慮了管理、工程措施后柵格及其上坡柵格y的實際侵 蝕 量（t）；Rx、Kx、 LSx、Cx、Px分 別 為 柵格x的降雨侵蝕力因子、土壤可蝕性因子、坡長坡度因子、植被覆蓋管理因子和土壤保持措施因子。

本研究采用章文波等[16]提出的逐月降雨量數(shù)據(jù)估算降雨侵蝕力模型；利用侵蝕—生產(chǎn)力模型（EPIC）中提出的計算方法計算土壤可蝕性因子[17]；植被經(jīng)營管理因子和土壤保持措施因子參考了相關(guān)研究成果[18-19]和InVEST模型使用手冊中的建議數(shù)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 鴨綠江流域土地利用時空演變

1988—2018年鴨綠江流域跨國界地區(qū)不同土地利用類型的分布面積和及其變化率分別見圖1和表1。

由圖1a和表1可知，林地與旱地是鴨綠江流域的主要土地利用類型。1988—2018年，水體、水田、旱地、建成區(qū)面積呈增—減—減變化，林地和濕地呈增—減—增變化，草地呈增—增—減變化；林地、濕地、水田、建成區(qū)面積增加，草地、水體、旱地面積減少；7種類型中水田面積變化最為明顯，增加了211.846%。其中，1988—1998年，7種類型的面積均出現(xiàn)增長，其中水田面積變化尤為明顯，增長了494.756%；1998—2008年，除草地面積增長外，其余土地利用類型面積均出現(xiàn)不同程度的減少，濕地面積減少最明顯；2008—2018年，濕地面積增長、草地和水田面積減少均較明顯。

由圖1b和表1可知，1988—2018年中國流域林地、濕地、水體、建成區(qū)面積呈增—減—增變化，水田和旱地呈增—減—減變化，草地呈減—增—減變化；林地、水田、建成區(qū)面積增加，草地、濕地、水體、旱地面積減少；7種類型中水田面積變化最為明顯，增加了127.517%。其中，1988—1998年，除草地面積減少外，其余土地利用類型面積均出現(xiàn)不同程度的增加，其中水田面積變化尤為明顯，增長了593.837%；1998—2008年，除草地面積增長外，其余土地利用類型面積均出現(xiàn)不同程度的減少，濕地面積減少最明顯；2008—2018年，濕地面積增長、草地和水田面積減少均較明顯。

圖 1 1988—2018年不同土地利用類型面積變化率Fig. 1 Change rate of different land use types from 1988 to 2018

表 1 1988—2018年不同土地利用類型空間分布Table 1 Spatial distribution of different land use types from 1988 to 2018 km2

由圖1c和表1可知，與中國一側(cè)存在明顯差異，1988—2018年朝鮮流域林地、草地、水體、建成區(qū)面積呈增—減—減變化，濕地、水田、旱地面積呈增—減—增變化；濕地、水田、旱地、建成區(qū)面積增加，林地、草地、水體面積減少；7種類型中濕地、水田面積變化尤為明顯，分別增加了131.61%和330.63%。期間，1988—1998年，7種類型的面積均出現(xiàn)增長，其中濕地、水田面積變化尤為明顯，分別增長了131.615%，330.628%；1998—2008年，7種類型的面積均出現(xiàn)減少，其中濕地面積變化最明顯；2008—2018年，濕地面積增長、水體面積減少均較明顯。

3.2 水土保持功能時空分布變化

3.2.1產(chǎn)水功能時空分布變化

1988—2018年鴨綠江流域跨國界地區(qū)不同土地利用類型的產(chǎn)水量及其變化率分別見圖2和表2。

圖 2 1988—2018年不同土地利用類型產(chǎn)水功能變化Fig. 2 Changes of water yield function of different land use types from 1988 to 2018

表 2 1988—2018年不同土地利用類型產(chǎn)水功能空間分布Table 2 Spatial distribution of water yield in different land use types from 1988 to 2018 108 mm

由圖2a和表2可知，1988—2018年，林地、濕地、水體、旱地、建成區(qū)產(chǎn)水量呈增—減—增變化，草地呈減—增—減變化，水田呈增—減—減變化；除草地和旱地產(chǎn)水量減小外，其余土地利用類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)不同程度的增加，水田產(chǎn)水量增加最明顯，增加了243.609%。其中，1988—1998年，除草地產(chǎn)水量減小外，其余土地利用類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)不同程度的增加，水田產(chǎn)水量增加最明顯，增加了389.386%；1998—2008年，除草地產(chǎn)水量增加外，其余土地利用類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)不同程度的減小；2008—2018年濕地產(chǎn)水增加，草地產(chǎn)水減少較明顯。

由圖2b和表2可知，1988—2018年中國一側(cè)林地、濕地、旱地產(chǎn)水量呈增—減—增變化，草地和建成區(qū)呈增—減—減變化，水體呈增—增—減變化，水田呈增—增—增變化；7種類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)增長，其中水田產(chǎn)水量變化尤為明顯，增長了387.476%。其中，1988—1998年，7種類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)增長，其中水田產(chǎn)水量變化尤為明顯，增加了351.689%；1998—2008年，除水體產(chǎn)水量增加，其余土地利用類型產(chǎn)水量均出現(xiàn)不同程度的減少；2008—2018年濕地產(chǎn)水增加，水體產(chǎn)水減少較明顯。

由圖2c和表2可知，1988—2018年朝鮮一側(cè)濕地、水體、建成區(qū)產(chǎn)水量呈增—減—增變化，林地產(chǎn)水量呈減—減—增變化，草地呈減—增—減變化，旱地產(chǎn)水量呈減—減—減變化，水田呈增—減—減變化；林地、水體、水田、建成區(qū)產(chǎn)水量增加，草地、濕地、旱地產(chǎn)水量減少，濕地產(chǎn)水量減少最明顯，減少234.157%。其中，1988—1998年，7種用地類型中水田產(chǎn)水量變化明顯，增加了414.597%；1998—2008年，除草地產(chǎn)水量增加外，其余土地利用類型產(chǎn)水量均呈現(xiàn)不同程度的減少，濕地產(chǎn)水量減少最明顯；2008—2018年，濕地產(chǎn)水量增加、草地和水田產(chǎn)水量減小均較明顯。

3.2.2土壤保持功能時空分布變化

1988—2018年鴨綠江流域跨國界地區(qū)不同土地利用類型的土壤保持量及其變化率分別見圖3和表3。

表 3 1988—2018年不同土地利用類型土壤保持功能空間分布Table 3 Spatial distribution of soil conservation functions in different land use types from 1988 to 2018 108 t

圖 3 1988—2018年不同土地利用類型土壤保持功能變化Fig. 3 Changes of soil conservation function in different land use types from 1988 to 2018

由圖3a和表3可知，1988—2018年林地、建成區(qū)土壤保持量呈增—增—增變化，草地呈減—減—增變化，濕地呈增—增—減變化，水體呈現(xiàn)增—減—增變化，水田呈現(xiàn)增—減—減變化，旱地呈現(xiàn)減—減—減變化；除草地和旱地土壤保持量減少外，其余土地利用類型土壤保持量均呈現(xiàn)不同程度的增加；7種用地類型中水田和建成區(qū)土壤保持量變化最明顯，分別增加了319.441%和518.820%。其中，1988—1998年，除草地和旱地土壤保持量減少外，其余土地利用類型土壤保持量均呈現(xiàn)不同程度的增加，水田土壤保持量增加最明顯，增加了571.311%；1998—2008年，濕地和建成區(qū)土壤保持量增加較明顯；2008—2018年，除濕地和旱地外，其余土地利用類型的土壤保持量變化均較明顯。

由圖3b和表3可知，1988—2018年中國一側(cè)林地、水體、水田、旱地土壤保持量呈增—減—增變化，草地呈減—增—增變化，濕地呈增—增—減變化，建成區(qū)呈增—增—增變化；除草地土壤保持量減少外，其余土地利用類型土壤保持量均呈現(xiàn)不同程度的增加，建成區(qū)土壤保持量增加最明顯，增加了91.151%。其中，1988—1998年，除草地土壤保持量減少外，其余土地利用類型土壤保持量均呈現(xiàn)不同程度的增加，建成區(qū)土壤保持量增加最明顯，增加了424.607%；1998—2008年，濕地土壤保持量增加、旱地土壤保持量減少均最明顯；2008—2018年，僅草地土壤保持量減少。

由圖3c和表3可知，1988—2018年朝鮮一側(cè)林地和建成區(qū)土壤保持量呈增—增—增變化，濕地和水體呈增—減—增變化，草地呈減—減—增變化，水田呈增—增—減變化，旱地呈減—減—減變化；林地、水體、水田、建成區(qū)土壤保持量增加，草地、濕地、旱地土壤保持量減少，水田土壤保持量變化尤為明顯，增長了477.801%。其中，1988—1998年，水田土壤保持量變化尤為明顯，增長了1 069.325%；1998—2008年，林地土壤保持量增加、濕地土壤保持量減少較明顯；2008—2018年水田土壤保持增加，草地土壤保持減少最明顯。

3.3 鴨綠江流域不同高程下水土保持功能權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系

3.3.1全流域

根據(jù)1988—2018年鴨綠江流域產(chǎn)水與土壤保持功能評估結(jié)果，按100 m間隔將不同土地利用類型依照高程進(jìn)行劃分，得出1988—2018年土地利用及水土保持垂直梯度變化圖（圖4）。由圖4和表4可知，流域產(chǎn)水、土壤保持功能均隨海拔變化先增加后減小，表現(xiàn)出協(xié)同關(guān)系,2008年相關(guān)性較弱。相關(guān)系數(shù)為0.953～0.964，相關(guān)性極顯著（P<0.01）。對比圖4a、4b、4c、4d能看出，當(dāng)位于海拔500 m以下時，產(chǎn)水、土壤保持功能協(xié)同增加，林地面積比重增大；海拔500～2 200 m，產(chǎn)水、土壤保持功能隨海拔升高協(xié)同減小，林地面積存在小幅波動；海拔2 200 m以上，各功能變化趨勢不明顯，總量處于低值狀態(tài)，受海拔影響較小，此時林地面積明顯減小，草地和旱地為此時主要用地類型。產(chǎn)水功能受土地利用變化影響較土壤保持更明顯。

圖 4 1988—2018年土地利用及水土保持垂直梯度變化Fig. 4 Vertical changes of land use and conservation of water and soil from 1988 to 2018

表 4 1988—2018年鴨綠江流域水土保持功能相關(guān)關(guān)系隨海拔變化Table 4 Changes of soil and water conservation function with altitude in the Yalu River Basin from 1988 to 2018

3.3.2中國一側(cè)

從圖5和表5可知，1988—2018年產(chǎn)水與土壤保持功能隨海拔變化先增加后減小，表現(xiàn)為明顯的協(xié)同關(guān)系，2018年相關(guān)性較弱。相關(guān)系數(shù)在0.965～0.972，相關(guān)性極顯著（P<0.01）。對比圖5a、5b、5c、5d能看出，林地、旱地、水田和草地受海拔變化影響較明顯；海拔低于500 m，產(chǎn)水、土壤保持功能相關(guān)性強(qiáng)，且高于流域總體相關(guān)性，此時林地、旱地比重隨海拔升高逐漸擴(kuò)大；海拔500～1 500 m，二者表現(xiàn)為協(xié)同減小，林地面積波動減小。對比圖5c、5d，2018年產(chǎn)水、土壤保持功能峰值處林地比例明顯高于2008年；海拔1 500 m以上，產(chǎn)水、土壤保持功能總量整體減小，此時旱地、草地為主要用地類型。

表 5 1988—2018 年鴨綠江流域中國一側(cè)水土保持功能隨海拔變化關(guān)系Table 5 Changes of soil and water conservation function with altitude in China part of the Yalu River Basin from 1988 to 2018

圖 5 1988—2018年中國流域土地利用及水土保持垂直梯度變化Fig. 5 Vertical changes of land use and water and soil conservation from 1988 to 2018 in China

3.3.3朝鮮一側(cè)

從圖6和表6可知，與中國一側(cè)不同，1988—2018年朝鮮一側(cè)水土保持功能在不同年份隨海拔變化差異較大，且出現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系，2008年相關(guān)性較弱。相關(guān)系數(shù)在0.938～0.964，相關(guān)性極顯著（P<0.01）。對比圖6a、b、c、d能看出，林地、旱地和水田受海拔變化影響較明顯；海拔低于700 m，產(chǎn)水、土壤保持功能協(xié)同增加，此時林地和旱地比重隨海拔升高逐漸擴(kuò)大；海拔700～1 000 m，二者表現(xiàn)為協(xié)同減小，相關(guān)系數(shù)處于0.990～0.998，僅2018年通過0.05水平的顯著性檢驗；海拔1 000～1 300 m，除1988年外，產(chǎn)水、土壤保持功能隨海拔變化呈現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系，相關(guān)系數(shù)處于-0.945～-0.879，林地和旱地仍為主要用地類型，且旱地表現(xiàn)為小幅減小；海拔1 300 m以上，產(chǎn)水、土壤保持功能協(xié)同減小，林地、旱地和草地為主要用地類型，且草地隨海拔升高不斷擴(kuò)張；1988—2018年朝鮮一側(cè)流域產(chǎn)水、土壤保持峰值逐漸向海拔低處偏移。

表 6 1988—2018 年鴨綠江流域朝鮮一側(cè)水土保持功能隨海拔變化關(guān)系Table 6 Changes of soil and water conservation function with altitude in North Korea part of the Yalu River Basin from 1988 to 2018

圖 6 1988—2018年朝鮮流域土地利用及水土保持垂直梯度變化Fig. 6 Vertical changes of land use and water and soil conservation from 1988 to 2018 in North Korea

4 結(jié)論與討論

通過對鴨綠江流域跨境地區(qū)水土保持生態(tài)系統(tǒng)功能時空變化及權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的研究，主要得出以下結(jié)論：1）林地、旱地為流域內(nèi)主要用地類型；2）1988—2018年鴨綠江流域跨境地區(qū)水土保持總量增加。中國一側(cè)產(chǎn)水量增加79.29%，土壤保持總量增加14.24%，朝鮮一側(cè)產(chǎn)水服務(wù)總量增加14.36%，土壤保持服務(wù)總量增加60.59%；3）流域整體水土保持功能在不同海拔高度處均表現(xiàn)為明顯的協(xié)同關(guān)系，與中國一側(cè)流域變化相同。朝鮮一側(cè)水土保持功能隨海拔變化表現(xiàn)為協(xié)同—權(quán)衡—協(xié)同轉(zhuǎn)化的過程。

建國初期，我國東北地區(qū)作為一個木材生產(chǎn)基地，為全國提供糧食和木材等產(chǎn)品，導(dǎo)致植被嚴(yán)重退化，土壤侵蝕和沙漠化等生態(tài)問題[20]。1998年，中國將生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)作為森林經(jīng)營的重點，啟動天然林保護(hù)工程，實施森林分類管理新制度，而后中國東北地區(qū)木材采伐水平下降，森林面積和蓄養(yǎng)水平緩慢增加[21]。1999年，國家開始提出并實施退耕還林（草）、荒山造林等一系列大規(guī)模生態(tài)修復(fù)工程，至2018年，中國一側(cè)流域耕地面積已低于朝鮮一側(cè)。由于欠缺對濕地價值認(rèn)識，長期以來，我國未能正確處理社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，農(nóng)田水利建設(shè)等活動破環(huán)了濕地補(bǔ)給水源[22]，因此中國一側(cè)濕地面積退化較為嚴(yán)重，從而應(yīng)該著重濕地保護(hù)。與中國一側(cè)流域不同，朝鮮由于在90年代末期經(jīng)濟(jì)主要靠與中國的貿(mào)易支撐[23]，修建水電站和大型水庫意圖發(fā)展電力打開經(jīng)濟(jì)困難的局面，破壞了耕地、林地和居住地，這造成朝鮮一側(cè)流域耕地、林地和居住地在1998—2008年大幅下降。由于不同土地利用類型的蒸散能力、土壤含水量、枯落物持水量以及冠層截留量均存在差異，且受到世紀(jì)洪澇災(zāi)害的影響[24]，不同土地利用類型在時間和空間上存在明顯的產(chǎn)水能力差異[9-11]，同時，不同類型土地面積變化及類型轉(zhuǎn)換影響著泥沙輸出量，而泥沙輸出量影響區(qū)域土壤保持能力。自然條件及氣候變化、人類活動、社會經(jīng)濟(jì)等方面的因素推動土地利用變化[25]，而土地利用變化直接或間接地影響到區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能[26-27]。

本研究中1998—2018年間鴨綠江流域中國一側(cè)水土保持峰值總體向低海拔處移動。由此可見，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動會導(dǎo)致其功能發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變[28]。朝鮮面臨糧食短缺、經(jīng)濟(jì)困難等問題，需要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和推進(jìn)工業(yè)化、城市化來改善自然環(huán)境[25]，這些進(jìn)程加劇了森林生態(tài)系統(tǒng)退化[26]，水土保持總量低迷。在一定的閾值內(nèi)，產(chǎn)水量增加能夠在一定程度上促進(jìn)土壤保持以及固碳等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)揮[27-28]。流域水土保持功能呈現(xiàn)明顯的協(xié)同關(guān)系，一方面由于海拔和土地利用等自然因素的影響，產(chǎn)水量隨之呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢；另一方面，由于不同海拔的人類活動強(qiáng)度不同，土壤保持能力隨之變化，也呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。

本研究利用海拔與土地利用將水土保持功能的垂直空間分布進(jìn)行表達(dá)，探究產(chǎn)水、土壤保持生態(tài)系統(tǒng)功能間相互關(guān)系，這與Liu等[29]發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能隨海拔變化呈現(xiàn)的相關(guān)性類似，但對于不同海拔處相關(guān)性變化的驅(qū)動機(jī)制還需進(jìn)一步研究。相關(guān)系數(shù)法能夠定量表達(dá)生態(tài)系統(tǒng)功能權(quán)衡/協(xié)同的關(guān)系，但無法充分反映內(nèi)部機(jī)理和作用機(jī)制，因此需要借助其他方法對其進(jìn)一步探討。有學(xué)者認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系隨時間的變化表現(xiàn)出階段性和差異性[30-33]，本研究雖討論了1988—2018年水土保持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨時間變化的特點，但由于僅考慮到4年間的變化，更長時間序列連續(xù)時間段的研究可提高不同生態(tài)系統(tǒng)功能間關(guān)系的可靠性。產(chǎn)水、土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過程決定著生態(tài)系統(tǒng)的功能表現(xiàn)，其關(guān)系客觀存在而不以人的意志為轉(zhuǎn)移，只有關(guān)注到人的需求，將這些功能與人類福祉相聯(lián)系，最終才能形成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[34]，這也為下一步的研究提供方向。