基于InVEST模型的生态系统服务驱动因子与权衡协同关系：以陕西渭北旱塬为例

来源：环境科学杂志2026年第1期北京时间：

作者：张锐,刘京,霍瑢彦町,缪慧玲

单位：西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌 712100,农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌 712100,农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌 712100,农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌 712100

摘要：阐明生态系统服务之间的权衡与协同机制及其时空演化规律，是干旱区生态安全格局构建及多功能土地利用优化的关键科学问题. 以陕西渭北旱塬区为研究区，基于2002~2022年陕西渭北旱塬5期遥感及社会经济统计数据，集成InVEST、地理探测器、时空地理加权回归（GTWR）模型、XGBoost-SHAP解释框架及空间偏相关分析方法，系统揭示产水量（WY）、生境质量（HQ）和土壤保持（SC）这3类生态系统服务的动态演变及其驱动机制. 结果表明：①研究期内，产水量、生境质量和土壤保持生态系统服务整体均呈显著增长趋势，增量分别为521.87 mm、0.78和275.83 t·km-2，空间分异显示，延安南部和铜川丘陵地带为生态系统功能提升的核心区；②WY主要受土地利用（LULC）、坡度（SLOPE）和年降水量（PRE）影响；HQ受年均温（TMP）和归一化植被指数（NDVI）影响明显但交互作用趋于下降；SC对SLOPE因子响应稳定，呈“地形主导”结构；除此之外，驱动因子交互作用增强服务响应，能显著提升因子对服务解释力，表现出非线性增强与时序转变特征；③在GTWR模型拟合中，各因子对生态系统服务影响具有空间异质性与动态性；④XGBoost-SHAP模型重要性排序中，不同生态服务的因子重要性顺序存在明显区别，但其重要性排序在研究期未呈现显著的时序分异特征；⑤生态系统服务间交互作用呈现二元分化特征，WY与HQ以权衡关系为主，WY与SC以协同关系为主，HQ与SC则呈现协同与权衡空间均衡格局. 研究通过多模型耦合揭示了干旱区生态系统服务互馈机制的非线性特征和空间异质规律，可为区域生态安全屏障与国土空间精准治理提供量化决策依据.

关键词：InVEST模型,地理探测器,时空地理加权回归（GTWR）模型,XGBoost,驱动因素,权衡协同机制,生态系统服务,