生态系统服务作为自然生态系统向人类提供的多种关键功能和资源，对区域可持续发展至关重要。然而，中国西北干旱区因气候干旱、水资源匮乏及人为干扰，其碳及各类生态系统服务的供需关系持续失衡，已严重制约当地的绿色发展。为应对这一挑战，在“双碳”目标背景下，我校王勇辉教授团队率先从碳视角提出了一套生态系统服务供需分析框架，并通过时空模拟，系统揭示了碳及相关服务的供需变化特征及其权衡协同机制。该研究不仅首次揭示了该区域生态系统服务的空间失配格局及演变趋势，还针对划分的七个生态管理区域提出了切实可行的高质量发展策略，为实现“双碳”目标和推进生态文明建设提供了关键参考。
该研究成果于近日发表在国际学术期刊Journal of Cleaner Production（中国科学院一区TOP，影响因子9.8）上，新疆师范大学韩永龙（硕士）为第一作者，新疆生态与地理研究所马晓飞（副研究员）和王勇辉（教授）共同指导。研究工作得到国家自然科学基金（42261051）、新疆天山青年人才顶尖计划（2023TSYCCX0078）、新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题（2023D04073）以及新疆区域协同创新项目（2022E01014）的资助。
图1.研究区地理位置
图2. 技术路线图
为了直观呈现碳中心生态系统服务的时空供需演变，本研究首先模拟并计算各项服务的供给与需求，并基于此构建供需比以评估区域失衡状况。图3表明，在研究期内，西北干旱区碳及相关生态系统服务的供给始终高于需求，呈现出明显的供给过剩格局，表明该区域在碳视角下的生态服务供需仍存在一定冗余。
图3. 西北干旱区碳相关的生态系统服务供需关系的空间格局。CS代表碳储存，FP代表粮食生产，HQ代表生境质量，SC代表土壤保持，WY代表产水量。
为了探究碳中心生态系统服务供需的耦合特征，本研究从供给、需求和供需比三个维度进行系统分析（图 4）。在供给层面，碳与其他生态系统服务总体呈协同增长态势，其中碳–产水和碳–土壤保持的协同最为强劲且稳定，碳–粮食生产的协同逐步增强，而碳–生境质量的协同则逐步减弱；在需求层面，碳需求与产水、粮食生产和生境质量需求均表现出协同上升，尤以碳–粮食生产最为显著；在供需比层面，除产水量供需比外，其余碳相关生态系统服务的供需比均与碳供需比保持显著协同关系。
图4. 西北干旱区碳与碳相关的生态系统服务供给、需求和供需比的权衡与协同。（***表示在0.001水平上显著，**表示在0.01水平上显著，*表示在0.05水平上显著）橙色箭头表示相关性程度加强，绿色箭头表示相关性程度减弱。
基于碳及相关生态系统服务供需匹配的空间格局，将西北干旱区划分为生态保护核心区、保护扩展区、生态修复区、农业碳汇区、资源消耗区、资源消耗扩展区和供需平衡区七大管理单元，并据此实施差异化策略：在核心区严守原生植被与生态完整；在扩展区建设生物廊道并实施生态补偿以强化连通；在修复区依托专业技术与动态评估推动退化土地快速恢复；在碳汇区推广精细化耕作与碳汇监测以提升碳储存潜力；在资源消耗区及其扩展区优化产业结构、强化能耗与资源监管以遏制过度消耗；在平衡区通过植被恢复、科学放牧与集约经营优化土地利用结构。该分区与管理方案为实现“双碳”目标下的区域生态安全与协调发展提供了坚实支撑。
图例
王勇辉，博士、教授，新疆师范大学地理科学与旅游学院党委书记，主持国家自然科学基金、自治区自然科学基金及协同创新专项等10余项课题，在国内外核心期刊发表SCI论文60余篇，指导研究生获国家级和自治区级科研教学竞赛奖励8项。
马晓飞，博士（后）、副研究员，中国科学院新疆生态与地理研究所“卓拔培优计划”校外导师，长期致力于荒漠生态系统服务研究，创新了防风固沙等关键服务的定量评估方法，成果被Nature Sustainability、Nature Communications等顶刊引用；获天山英才、中国科学院院长奖、中国科学院特别助理及新疆博士后专项资助等荣誉，已发表SCI论文60余篇（H-index=27），其中23篇为第一或通讯作者。
图文来源：地理科学与旅游学院 编审：宣传部
