本文是一篇工程论文发表，本文在结合藏北地区草地生态系统的实际情况和相关研究的基础上，对评估指标和参数进行了本地化的调整，更好地模拟评估了藏北草地生态系统主要服务功能的变化。
1研究背景及意义
1.1研究背景
1.1.1面临的生态问题
（1）自然条件严酷、对气候变化敏感
藏北地区其独特的自然条件造就了生态环境脆弱的特点：其一海拔高，太阳辐射强，平均海拔在4500m以上的区域占国土面积的95%[1]，被称为“世界屋脊上的屋脊”。日照时间长导致地表蒸发强烈，使降水量稀少的地区干旱加剧[2]。抵御干旱灾害的能力差，1987年春季、1993年和1994年夏季都发生了极端干旱现象，对植被生长造成显著影响[3,4]。其二温度升高，降水量减少，近30年年均温增长了1.0~1.4℃[5,6]，在全球气候变干、变暖，藏北气候亦处于较为干暖的总趋势下，不利影响更加突出[7]。其三大风时间长，降水差异大，风沙活动频繁，而年内降水集中在5-9月,约占全年降水的80%~90%，地域分布上极不均衡造成西北部风蚀荒漠化的发展[3]。地表土壤变干，抗蚀能力降低加剧了土地沙化的发展，对土壤侵蚀和沙漠化的敏感性较高，已经占到区域总面积的42.5%和78.8%[8]，分别位于藏北的中东和西北地区。
其次，藏北地区草地NPP年均48.1 g C.m−2a−1，均远低于青藏高原其它地区，同时该地区受气候影响明显，植被净初级生产力波动较大，草地生态稳定性与藏东南湿润地区相比较差，尤其是自然条件最差的西部高寒荒漠草地，其稳定性最差[9]。
（2）放牧等人类活动
藏北高原是西藏的天然牧场，近年来人口数量的上升使得家畜数量不可避免地增长，草畜矛盾让牧草啃食量的成倍增加，从而导致过度放牧，也迫使人类不断开拓新的草场资源。区域性超载过牧是草原生态环境恶化的主要原因[10]，过度放牧是导致草原退化的重要因素之一[11]。放牧等人类活动范围的持续扩大，高寒草地生态系统越来越多地受到人类活动的影响，产生了生态系统稳定性降低，资源环境压力增大、生物多样性下降等一系列环境问题[12,13]。放牧造成的家畜啃食践踏，也成为高寒草地退化的重要原因之一。人类活动强度大的地区载畜压力持续上升，草地群落结构遭到破坏，草地生态系统的产草量下降，草畜失衡的矛盾进一步加重，区域畜牧业经济受到影响[14]。
1.2国内外研究进展
1.2.1生态系统服务的内涵生态系统构成了维持人类生存的自然环境及物质条件[27]。而生态系统服务是指自然系统一系列生态过程塑造出的生态环境为人类的生产生活服务的性能[28]。这一概念由Holdren和Ehrlich于1974年首次提出，生态系统服务与生态系统功能紧密相关，生态功能是生态系统服务的基础，并以服务的形式表现出来，但两者并不完全对应[29]。根据联合国千年生态系统评估（MA）的分类，将生态系统服务分为供给服务、调节服务、文化服务、支持服务四大类[30]，本研究侧重于调节服务的部分。草地生态系统是我国陆地上最重要的生态系统类型之一。
草地生态系统为区域内的人类提供所需生存空间及各种产品的功能效用，统称为草地生态系统服务，包含对气候的调节、水源的涵养、养分的贮藏及污染物的吸收净化[31]。这种服务的功能价值可分为直接和间接两种形式，一是可以直接用于生产生活的食物、矿产资源、农副产品等物质生活商品；二是水源涵养、水土保持、防风固沙、固碳等，具有维持人类生存环境服务的间接价值[32]。草地生态系统的服务价值取决于草地类型，不同类型的天然草地其生态系统服务价值差别很大[33]。据谢高地等人对区域草地类型生态价值的估算显示，青藏高原高寒区的天然草地服务价值仅次于最大的东北温带半湿润区，占全国草地生态系统年总服务价值的17.98%[34]。
2材料及方法
2.1研究区概况
藏北地区总面积59.5×104km2，位于青藏高原腹地(29°53′~36°32′N和78°41′~92°16′E)，地处冈底斯山脉和念青唐古拉山脉以北，昆仑山脉、可可西里山脉以南（图2.2），海拔4500 m~5300 m，自西向东逐渐递减。作为世界上独特的环境地域单元，该地区具有非常独特的气候条件，大部分地区年总日照时数>2500 h，从东南向西北递增，年均风速>4 m s−1，蒸发强度>1800 mm，年均干燥度指数1.6~20.0[82]；气候寒冷，气温由南向北梯度递减，大部分地区年均温<0℃，最暖月均温<14℃[83]；年均降水量50 mm~700 mm，从东南至西北呈明显的梯度递减[84]。
藏北地区天然草地的面积占到土地面积的80%，受水热条件差异的影响，由东向西依次分布着高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原。其中高寒草甸面积约占藏北草地的15.90%，主要由莎草科的嵩草和苔草属的植物组成，是耐寒的多年生草本植物为优势的矮草草地类型，高寒草甸区平均年降水量大于400 mm；高寒草原面积约占藏北草地的68.00%，草地优势种为耐寒的多年旱生禾草或半灌木，植物组成简单且产草量不高，区域内年降水量200~350 mm；高寒荒漠草原面积约占藏北草地的占10.26%，草地以丛生小禾草为主，有小半灌木混生，植株低矮稀疏，区域内年降水量50~200 mm[85]。
2.2研究方法
2.2.1生态系统服务功能的评估
（1）水源涵养
本研究采用InVEST模型WY（Annual Water Yield）模块估算藏北草地的水源涵养功能，该模型基于水量平衡方程核算生态系统的持水量[86,87]，并已广泛应用青藏高原高寒草地水源涵养功能的研究[40,88]。
（2）土壤保持
本研究利用InVEST模型SDR(Sediment Delivery Ratio)模块计算土壤流失量，该模型常被应用于各种尺度的研究中[89]。土壤保持量为潜在土壤流失量与实际土壤流失量的差值，并将保持量与潜在土壤流失量之比作为土壤保持服务SRS（Sediment retentionservice）(%)。该模块基于应用最广泛的经验性模型，通用土壤流失方程USLE(universalsoil lost equation)进行计算，可区分不同因子在土壤流失过程中的影响程度[90]，并对不同的气候条件和土地利用状态下的土壤保持功能进行模拟和预测，为土壤保持功能的动态评估提供参考。
3 藏北草地水源涵养功能评估 ............................... 17
3.1 水源涵养功能的空间格局 ............................ 17
3.2 水源涵养功能的变化趋势 ............................. 17
4 藏北草地土壤保持服务功能评估 ............... 24
4.1 土壤保持功能的空间格局 ............................. 24
4.2 土壤保持功能的变化趋势 ............................ 25
5 藏北草地防风固沙功能评估 ........................... 32
5.1 防风固沙功能的空间格局 .............................. 32
5.2 防风固沙功能的变化趋势 ................................. 33
5藏北草地防风固沙功能评估
5.1防风固沙功能的空间格局
藏北地区风速高于平原地区，大风天数多，各气象站点2m处的月均风速大于5m s−1,植被退化及高温蒸散降低了土壤表层的黏着度，裸露干燥的地表环境使得防风固沙能力下降。2000-2020年间，藏北地区年均防风固沙量（sand fixation,SF）为76.42 t hm−2a−1,最低值和最高值分别出现在2008年和2014年，分别为55.62 t hm−2a−1t和90.80t hm−2a−1。草地单位面积的防风固沙量84.10 t hm−2，近21年防风固沙总量为890.39×108t。藏北的防风固沙能力在西藏处于较低水平，防风固沙服务在空间上自东南向西北递减（图5.1a），防风固沙能力整体以高寒草甸及高寒草原的过渡地带最为突出。防风固沙量以高寒草甸最高，单位面积的土壤保持量为160.01 t hm−2a−1；其次是高寒草原，单位面积防风固沙量为64.83 t hm−2a−1，但其面积大，防风固沙总量和比例均高于其它两类草地生态系统，占比约为藏北草地总体的59.81%；高寒荒漠草原防风固沙的各项参数最低，防风固沙总量为1.02×108t a−1，比例仅占2.40%。
2000-2020年藏北的防风固沙服务（wind erosion prevention service,WEPS）平均约为74.23%，空间上由东南向西北递减（图5.1b），东南的高寒草甸区虽然风速较大，但防风固沙服务能力在60%之上，强过比它植被覆盖度更低的高寒草原；高寒荒漠草原的防风固沙服务一般在10%以下，西北地区地表裸露，植被覆盖率极低，防风固沙服务水平最低，局部地区甚至不足5%，应作为后续藏北防风固沙工程重点关注和治理的地区。
6结论与展望
6.1结论
（1）生态工程实施以后，藏北高寒草地的各项生态系统服务功能变化趋好。虽然在整体上生态系统的服务功能仍由气候变化主导，但生态工程的保护效应逐渐显现并成为关键的驱动因素，在改善生态系统的服务功能上发挥着尤为关键的作用。以生
