“退耕还林还草”工程对干旱区生态系统服务的影响

Effects of Grain for Green Program on ecosystem services in arid regions

摘要

目的 探究大型生态修复工程对干旱区生态系统服务变化的影响，旨在为筑牢国家西北绿色生态安全屏障提供参考。 方法 以西北典型干旱区——新疆为例，基于土地利用数据、气象数据、土壤数据等资料，在分析新疆2000—2020年退耕还林还草工程实施期土地利用变化、生态系统服务变化的基础上，利用InVEST模型、修正风蚀方程模型（RWEQ）、地理加权回归（GWR）评估工程实施对新疆产水服务、固碳服务、防风固沙服务和食物供给服务的影响。 结果 （1） 工程实施以来，新疆林草地面积增加12 692 km²，4种工程实施方式中，荒地种草占比最大，为70.21%，工程实施范围主要以塔里木盆地东南部为主。（2） 2000—2020年新疆固碳服务、食物供给服务波动上升，产水服务、防风固沙服务波动下降，其中，食物供给服务增幅和防风固沙服务减幅最大。（3） 工程实施有效促进固碳服务、食物供给服务提升，并有效抑制产水服务、防风固沙服务的减弱，且这种影响呈现出显著的空间差异性。分阶段来看，前一轮（2000—2013年）工程实施对生态系统变化的影响程度较高于新一轮（2015—2020年）。 结论 “退耕还林还草”工程对新疆生态系统服务变化具有积极作用，但表现出显著的空间差异性，未来仍需从分区管理生态系统服务、建立风险监督体系等方向持续发力。

Abstract

Objective To explore the effects of large-scale ecological restoration programs on ecosystem service variations in arid regions， with the aim of providing references for strengthening the ecological security barrier in Northwest China. Methods Taking Xinjiang， a typical arid region in Northwest China， as the study area， this study utilized land use data， meteorological data， and soil data to analyze land use and ecosystem service variations during the implementation period （2000—2020） of the Grain for Green Program （GGP）. On this basis， the InVEST model， Revised Wind Erosion Equation （RWEQ）， and Geographically Weighted Regression （GWR） were used to analyze the effects of the Grain for Green Program on Xinjiang′s water yield， carbon storage， sand stabilization and wind erosion control， and food supply services. Results （1） Since the implementation of the program， the areas of forest and grassland in Xinjiang increased by 12 692 km². Among the four types of implementation approaches， revegetation of wasteland accounted for the largest proportion， reaching 70.21%， with implementation primarily concentrated in the southeastern Tarim Basin. （2） From 2000 to 2020， Xinjiang exhibited fluctuating increases in carbon storage and food supply services， while water yield and sand stabilization and wind erosion control showed fluctuating declines. Notably， food supply services demonstrated the most significant increase， whereas sand stabilization and wind erosion control services experienced the most pronounced decrease. （3） The implementation of the program effectively enhanced carbon storage and food supply services while mitigating the decline of water yield and windbreak-sand fixation services. Moreover， this effects showed significant spatial heterogeneity. A phase-specific analysis revealed that the earlier implementation phase （2000—2013） had a stronger effect on ecosystem variations compared to the new phase （2015—2020）. Conclusion The Grain for Green Program exerts positive effects on ecosystem service variations in Xinjiang， though these effects exhibit significant spatial heterogeneity. Future efforts should focus on implementing zoned management of ecosystem services and establishing a risk monitoring system.

Graphical abstract

关键词

生态修复 / 退耕还林还草工程 / 生态系统服务 / 干旱区

Key words

ecological restoration / Grain for Green Program / ecosystem service / arid region

21世纪以来，为遏制气候变化和人类活动所导致的土地退化、生物多样性锐减、水土流失等生态系统服务退化趋势^［1］，全球各个国家（地区）实施了一系列生态修复工程^［2］，如中美洲干旱走廊计划^［3］、斯里兰卡红树林再生计划^［4］、提莱弧状地带野生动物复兴计划等^［5］。为了构建国家生态安全屏障、实现绿色永续国土空间，中国政府先后实施退耕还林还草工程、京津风沙源治理、沿海防护林建设、中国山水工程等大型生态修复工程^［6］。其中，退耕还林还草工程是世界上投资规模最大、涉及区域最广、群众参与度最高的生态补偿项目^{［7］［8］}，自1999年试点以来，资金累计投入超5 000亿元、增加林草地面积超3 000万hm²，生态效益总价值超1.4万亿元^［7］，成为保障国家生态安全、提升生态系统服务功能、推动生态文明建设的有效实践。然而在2021年3月，我国遭遇一次近10年来强度最高、范围最广的沙尘暴天气，此次气象灾害席卷新疆北部、东部，内蒙古大部等地，面积超300万km²，虽然此次沙尘天气起源于蒙古国，但我国退耕还林还草工程的生态效益仍受到质疑^［9］，明确退耕还林还草工程对生态系统服务的影响，成为第三轮（2021—2035年）退耕还林还草工程能否有效持续运行的重要前提。

自工程实施以来，已有许多学者开展了退耕还林还草工程的生态效应研究^［10-15］。杨殊桐等^［10］分析了1980—2010年大理河流域生态系统服务功能变化，发现工程实施后，流域地块水源涵养量呈减弱趋势；徐省超等^［11］则发现，退耕还林还草工程有助于提升渭河流域碳储量、生境质量等生态系统服务；王玉纯等^［12］和安健吉等^［13］发现总结，研究区生态系统服务增减变化与工程实施区域时空变化较一致；Peng等^［14］研究进一步发现，工程实施有助于增加云南西北部间接生态系统服务，如固碳量、土壤保持量，但降低直接生态系统服务，如粮食供给、产水量；Xu等^［15］则发现，泾河流域退耕还林还草工程实施后，直接生态系统服务（如产水服务）确实被降低，但间接（如土壤保持量）生态系统服务也被减弱。以上研究表明，研究区域不同，退耕还林还草工程实施带来的生态效应差异明显，且现有研究区域多关注水土流失高发区^{［11］［13］}，对西北干旱区退耕还林还草工程的生态效应评估缺乏足够且深入关注；同时，以往研究多集中于退耕还林还草工程实施的长期累积生态效应，较少按照工程实施阶段评估和对比不同阶段工程实施对生态系统服务影响程度的时空差异性。

新疆维吾尔自治区是我国西北典型干旱区，也是构建西北生态安全屏障的重点区域，2000—2020年已完成两轮退耕还林草工程，其中，2000—2013年开展前一轮工程，2015—2020年开展新一轮工程，工程实施20年来，覆盖面积和实施力度远超全国省均水平，土地利用结构、生态系统服务发生明显变化。因此，本文以西北典型干旱区—新疆为研究区，结合工程实施情况，选择2000年、2013年、2015年、2020年为时间节点；使用LnVEST模型、修正风蚀方程模型（Revised Wind Erosion Equation， RWEQ）等方法分析多项生态系统服务变化的时空格局；接着运用地理加权回归（Geographically Weighted Regression， GWR）评估并分析退耕还林还草工程对新疆县域不同生态系统服务的影响，研究旨在为新疆制定生态恢复与保护、第三轮工程有序运行对策提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

新疆地处亚欧大陆核心区、中国西北部（34°34′—49°18′N，73°50′—96°39′E），对内与甘肃、青海、西藏相邻，对外接壤8个国家，边境线达5 600 km，区域总面积166.49万km²，是我国面积最大、毗邻国家最多、边境线最长的省份。地形以山地和盆地为主，可概况为“三山夹两盆”，由南向北分别有昆仑山、塔里木盆地、天山、准噶尔盆地、阿尔泰山，其中，天山横亘新疆中部，将其分为南疆和北疆。新疆属典型的温带大陆性干旱气候，昼夜温差大，整体气温较高、光照时间较长，降水量稀少。而季节性天山融雪造就沿河两岸绿洲不断被开垦，经济随之发展，但由于开发加剧，人工绿洲面积不断扩张，加之水资源不合理利用，使得区域水源涵养功能下降、冰川退缩等一系列生态环境问题凸显。因此，新疆被列为退耕还林还草工程重点实施区域，2000—2020年工程实施范围涉及127.205万hm²，其中，2000—2013年（前一轮）工程完成90.58万hm²，2015—2020年（新一轮）涉及36.625万hm^2［16］，工程实施区遍布全疆14个地州市，工程实施以来，新疆森林覆盖率增加，生态环境得到改善。

1.2 数据来源

本研究所需数据及其来源详见表1，综合考虑数据精度及土地利用类型转移显著性^［13］，本文使用资源环境科学数据中心（https：∥www.resdc.cn）的《中国多时期土地利用遥感监测数据集》作为主要土地利用数据，根据退耕还林还草工程时间安排，新疆前一轮工程建设自2000年起，2013年结束，新一轮工程建设则自2015年起，2020年结束，因此本文从中选取2000年、2013年、2015年和2020年四期土地利用数据，并将其划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地六大土地利用类型。气象日值数据包括风速、降雨两类，为充分提高数据精度，本文将气象站点范围扩大到相邻甘肃、青海省份，共选取站点110个（新疆104个、甘肃4个、青海2个）1998—2002年、2011—2015年、2013—2017年、2018—2020年观测数据，用于计算2000年、2013年、2015年和2020年多年平均风速、降雨量。将所有栅格数据重采样为1 km，并统一投影为WGS_1984_Albers坐标。

1.3 研究方法

1.3.1 生态系统服务评估

新疆位于我国西北干旱区，整体降水稀少、局部风沙严重，根据联合国千年生态系统分类体系^［17］和《新疆维吾尔自治区国土空间规划（2021—2035年）》中提升“水源涵养”“水土保持”和保障“农产品供给”等发展要求，在考虑评估方法可行性和数据可获得性后，本文选择产水服务、固碳服务、防风固沙服务和食物供给服务这4类指标对生态系统服务进行评估，具体公式如表2所示。

（1） 产水服务。产水服务是保障绿洲农业灌溉、维持生态可持续和调节干旱区人民生产生活的重要条件。本文使用InVEST模型（3.14.2版本）中的Annual Water Yield模块定量评估产水服务，该模块是根据水量平衡原理和Budyko水热耦合平衡假设^［18］，用栅格降水量与实际蒸散导致水消耗量的差值，得到该栅格年产水量，以反映降水、蒸散发、土地利用和根系深度等多种因素作用下区域总产水能力。

（2） 固碳服务。应对由于碳排放引起的气候变化已成为人类共识，我国提出的“碳达峰”和“碳中和”体现了大国担当。陆地生态系统（特别是植被覆盖）是碳吸存的重要碳库，固碳服务则是评估陆地生态系统碳吸收和储存的能力，本文使用InVEST模型（3.14.2版本）中的Carbon Storage模块定量评估新疆地区固碳服务功能。该模块用各地类对应的地上生物量、地下生物量、土壤有机质和死亡有机质4种碳库之和，得到研究区总碳储量。

（3） 防风固沙服务。土壤风蚀是造成干旱区土地退化和荒漠化的主要原因^［19］，新疆地区风沙严重，土壤颗粒在风力作用下被搬运、沉积和分离，造成土壤肥力和生产力下降，引发沙尘暴、空气污染，从而危及粮食安全、生态环境及公众健康。目前修正风蚀方程模型（RWEQ）充分考虑气候、土壤、地形和植被等因素被广泛应用，该模型通过裸土条件下潜在风蚀量与植被覆盖条件下实际风蚀量差值，得到研究区的防风固沙量。本研究参考《生态保护红线划定指南》^［20］和相关研究^{［19，21］}计算新疆地区总防风固沙量。

（4） 食物供给服务。食物供给在维持社会稳定、国家安全和人类生存发展中发挥着关键作用。基于食物供给和归一化植被指数之间显著的线性关系去模拟食物供给的空间分布来评估食物供给服务^［22］，是目前应用较广泛的量化食物供给服务的模型之一。本文食物供给涉及主要农产品（粮食、油料等）、特色农作物（番茄、辣椒等）、水果和坚果（核桃、梨等）、畜产品和水产品，其中，主要农产品和特色农作物分配至耕地地块，水果和坚果分配至林地地块，畜产品和水产品分别分配至草地和水域地块。

1.3.2 退耕还林还草工程对生态系统服务影响评估

（1） 退耕还林还草工程评估。关于定量评估退耕还林还草工程，现有研究往往是根据工程实施期土地利用转移结果，将由耕地转变而来的林地和草地，以及未利用地转变而来的林地和草地视为由退耕还林还草工程引起的^［11-13］。本文参考这些研究，借助ArcGIS分析新疆两轮工程期土地利用转移情况，得到新疆县级退耕还林还草状况。

（2） 地理加权回归模型（GWR）。GWR模型通过构建空间范围上每个点处的局域回归模型，来反映解释变量对被解释变量影响程度及其空间分异性^［25］。本文以耕地、未利用地转为林地和草地的面积视为解释变量，将产水服务、固碳服务、防风固沙服务和食物供给四大生态系统服务变化视为被解释变量，使用极差法对区域县级退耕还林还草数据和生态系统服务数据进行标准化处理，利用GWR模型探究退耕还林还草工程对生态系统服务影响程度的空间差异性。

2 结果与分析

2.1 退耕还林还草工程的时空变化

运用ArcGIS 10.7软件，借助土地利用转移矩阵，将耕地转换为林地、草地的栅格分别视为退耕还林、退耕还草区域，将荒漠转换为林地、草地的栅格分别视为荒地种林、荒地种草区域，再使用分区统计得到2000—2020年、2000—2013年（前一轮）以及2015—2020年（新一轮）新疆县域4种实施方式下工程面积的时空演变（图1）。

2000—2020年新疆区域退耕还林还草工程实施总面积为12 692 km²，实施区域主要位于塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县、且末县，东北缘的尉犁县等地。在4种实施方式中，荒地种草面积最大，为8 911 km²，占总实施面积的70.21%，实施区域主要分布在塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县等地。其次是退耕还草面积为2 675 km²，占比21.08%，主要分布在准噶尔盆地的乌苏，伊犁河谷的察布查尔锡伯自治县等地。荒地种林、退耕还林面积最少，分别为692 km²，414 km²，分别占比5.45%和3.26%，前者实施区域主要分布在塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县等地，后者则要位于塔里木盆地的沙雅县、库车市等地（图1）。

分阶段来看，2000—2013年（前一轮）和2015—2020年（新一轮）工程实施总面积分别为12 894 km²，57 570 km²，与2000—2020年相似，这两轮工程实施区域均主要位于塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县、且末县等地，且荒地种草在4种实施方式中占比最大，分别为70.33%和71.66%，其次是退耕还草，分别占比21.34%和21.89%，然后是荒地种林，分别占比5.08%和3.68%，退耕还林面积最小，分别占比3.26%和2.77%。对比两轮工程实施空间分布，前一轮退耕还林、荒地种林以塔里木盆地为主；退耕还草、荒地植草则分别以准噶尔盆地、塔克拉玛干沙漠周围为主。新一轮退耕还林、荒地种林同样以塔里木盆地为主；退耕还草、荒地植草则分别以天山南北麓缘、昆仑山和阿尔金山为主。

2.2 生态系统服务时空变化特征

（1） 产水服务。2000—2020年，产水总量和单位面积产水量均呈先增后减趋势，2020年产水总量和单位面积产水量分别为251.46亿m³，1.54万m³/km²，与2000年相比，分别减少63.03亿m³，0.39万m³/km²，其中，2000—2013年二者分别提升118.38亿m³，0.73万m³/km²，2015—2020年二者分别减少139.29亿m³，0.86万m³/km²（表3）。2000—2013年塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县、东南部的且末县，天山南缘的拜城县，以及准噶尔盆地西北缘的托里县等地产水服务提升明显；2015—2020年，除了昆仑山北坡的阿克陶县产水服务提升较明显外，其他县产水服务均呈现不同程度的减弱，其中，天山中部的和静县产水服务减弱最明显（图2）。

（2） 固碳服务。2000—2020年固碳总量和单位面积固碳量均呈先增后减趋势，2020年固碳总量和单位面积固碳量分别为185.56亿t，1.14万t/km²，与2000年相比，分别提升1.33亿t，0.01万t/km²，其中，相比于2000年，2013年二者分别提升1.14亿t，0.01万t/km²，相比于2013年、2020年二者分别减少0.12亿t，0.001万t/km²。2000—2013年阿尔泰山南麓的福海县、准噶尔盆地南缘的沙湾市，以及天山南缘的库车市、库尔勒市等地固碳服务提升显著；2015—2020年，阿尔泰山东部的富蕴县、清河县，天山北麓的阜康市、乌苏市，天山南麓的库车市、拜城县、新和县，以及昆仑山东段的民丰县固碳服务明显提升，塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县固碳服务减弱明显。

（3） 防风固沙服务。2000—2020年防风固沙总量和单位面积防风固沙量分别由2000年的6.03亿t，370.06 t/km²，减少至2020年的3.43亿t，210.78 t/km²，减幅为43.04%，其中，2015—2020年二者减少最多，分别为3.05亿t，187.19 t/km²，减幅为47.04%。2000—2013年，阿尔泰山南麓的福海县防风固沙服务明显提升，塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县防风固沙服务明显减弱；2015—2020年，阿尔泰山东部的富蕴县、天山中段的和静县防风固沙服务提升明显，塔克拉玛干沙漠东南缘的若羌县防风固沙服务减弱明显。

（4） 食物供给服务。2000—2020年食物供给总量和单位面积食物供给量均呈增长趋势，与2000年相比，2020年食物供给总量和单位面积食物供给量分别增加7.93万t，48.66 t/km²，增幅512.87%，其中，2000—2013年增幅最大，为472.77%。2000—2013年，天山北麓的玛纳斯县、呼图壁县沙湾市乌苏市，天山南麓的库车市，以及塔里木盆地的沙雅县、阿拉尔市等地食物供给服务明显提升；2015—2020年，位于阿尔泰山脉的布尔津县、阿勒泰市、富蕴县，天山北麓的沙湾市、南麓的库车市，以及塔里木盆地的沙雅县等地食物供给服务提升明显。

2.3 退耕还林还草工程对生态系统服务的影响

2000—2020年，退耕还林还草工程对新疆不同县域生态系统服务变化的影响程度存在显著差异（图3）。其中，退耕还林还草工程对产水服务影响的空间差异较显著，回归系数在-0.86~0.43区间，总体以负向影响为主，在呈现负向影响的县域中，有94.12%的县域产水服务呈下降趋势，以上表明工程实施有效遏制研究期产水服务的减弱。退耕还林还草工程对固碳服务影响是以正向影响为主，回归系数在-0.42~2.4区间范围，负向影响系数较弱，空间格局自南向北呈现阶梯式增长。退耕还林还草工程对防风固沙服务变化以负向影响，回归系数在-2.4~1.04范围，在呈现负向影响的县域中，有65%的县域产水服务变化呈减少趋势，表明工程实施有效遏制防风固沙服务的减弱。退耕还林还草工程对食物供给服务影响空间差异显著，回归系数在-0.05~5.12范围，总体以正向效应为主，有96.23%的县域回归系数为正，对食物供给服务提升作用影响呈自南向北逐渐递增。

分阶段来看，2000—2013年（前一轮）退耕还林还草工程对产水服务影响的空间差异较显著，回归系数在-0.5~2.99区间，总体以正向影响为主，有83.96%的县域回归系数为正，空间格局以东低北高为主，工程实施对天山西段以及西段北麓部分县域产水服务提升影响程度明显。工程实施对固碳服务影响也以正向影响为主，回归系数在-0.44~2.6区间范围，仅有17.92%的县域回归系数为负，且影响系数较弱，空间格局自南向北呈现阶梯式增长，对阿尔泰山脉固碳服务提升显著，对塔克拉玛干沙漠南部固碳服务提升作用较弱。工程实施对防风固沙服务变化以负向影响，回归系数在-0.74~-0.33范围，在呈现负向影响的县域中，有91.51%的县域防风固沙服务呈减弱趋势，表明工程实施遏制研究期防风固沙服务的减弱。工程实施对食物供给服务影响空间差异显著，回归系数在-0.07~3.77范围，总体以正向效应为主，对食物供给服务提升作用影响呈自南向北逐渐递增。

2015—2020年（新一轮）退耕还林还草工程对产水服务影响以负向效应为主，回归系数在-1.53~0.21范围，空间差异较显著，在回归系数为负的县域中，有96.77%的县域产水服务变化为负，表明工程实施对研究区大部分产水服务减弱具有显著遏制作用，对天山北麓产水服务降低的抑制作用最明显。工程实施对固碳服务影响的回归系数为-0.40~-0.39，有60.38%的县域固碳服务变化为负，表示工程实施对固碳服务减弱的遏制作用较明显，对昆仑山、哈密盆地固碳服务减弱的抑制作用最明显。工程实施对防风固沙服务影响的回归系数为-4.01~1.1，空间差异显著，对阿尔泰山防风固沙服务提升作用最明显、对哈密盆地防风固沙服务减弱的抑制作用最明显。工程实施对食物供给服务影响的回归系数为-0.03~7.33，空间差异显著，总体呈正向效应，仅2个县（市、区）回归系数为负，且影响十分微弱，对食物供给提升作用呈西向东递增。

3 讨 论

退耕还林还草工程自1999年试点开始，至今已有25年，2021年，我国遭遇的一场近10年来强度最高、范围最广的沙尘天气席卷新疆北部、东部，内蒙古大部，甘肃中西部、华北北部等地，虽然此次沙尘天气起源于蒙古国，但我国退耕还林还草工程、三北防护林工程等大型生态恢复工程的生态效益仍受到部分质疑^{［9］［26］}。本文以生态环境脆弱干旱区—新疆为例，探究退耕还林还草工程对新疆区域生态系统服务产生的影响，进一步明确工程实施产生的生态效益。

3.1 结果验证

本文通过生态系统服务评估模型得到的结果与相同地区研究成果、当地统计数据一致，表明研究结果精度较高。如陈武迪等^［27］的研究表明新疆天山2020年产水量为0~639.2 mm、碳储量为0~216 t/hm²，在本文中2020年新疆地区产水量为0~659.5 mm、碳储量为0~265 t/hm²；黄麟等^［28］的研究表明新疆2013年单位面积防风固沙量为3.75 t/hm²，本文2013年单位面积防风固沙量为2.47 t/hm²；根据《新疆统计年鉴》中各县域主要农产品、特色农作物、畜牧品等食物产量统计，2000—2020年单位面积产量为40.81 t/hm²，本文2000—2020年食物供给单位面积产量为38.92 t/hm²。

3.2 退耕还林工程对生态系统服务影响结果的讨论

研究发现，2000—2020年，退耕还林还草工程对新疆处于提升趋势的生态系统服务具有显著的促进作用，对处于减弱趋势的生态系统服务具有显著的抑制作用。同时，工程实施对新疆区域各生态系统服务变化的影响呈现空间差异性。工程实施对阿尔泰山产水服务、防风固沙服务减弱的抑制作用最强，主要因为工程实施以来，有279 km²的耕地转化为林地和草地，由于农田根系深且生长消耗水量大，会显著消耗降水量，而该区域耕地面积的减少，使得产水量消耗量减少^［29］，同时植被覆盖的增加对风沙能够起到抑制作用，从根源上降低潜在和实际风蚀量^［30］，因此工程实施对该区域产水服务、防风固沙服务减弱的抑制作用明显。工程实施同样对阿尔泰山固碳服务、食物供给服务提升作用显著，主要原因在于自工程实施以来，该区域林地和草地增加4 623 km²，高碳地类的增加引起碳储量显著提升^［24］，同时，林地、草地面积增加，对应的畜产品、水果、坚果（梨、巴达木等）经济林业产品产量增加，故工程实施对固碳服务和食物供给服务提升作用明显。

对比前一轮和新一轮工程实施对生态系统服务的影响发现，前一轮工程实施对产水服务、固碳服务的影响由正向效应，向新一轮的负向效应转变，这是由于前一轮工程实施期，产水服务、固碳服务呈现提升趋势，而在新一轮工程实施期，这两种服务呈现减弱趋势，再次表明工程实施对提升的服务具有促进作用，并能够一定程度遏制服务的衰弱。从空间分布上看，两轮工程对生态系统服务影响的程度呈现出差异性，前一轮工程对阿尔泰山固碳服务提升的影响程度强，向新一轮工程对塔里木盆地东南部固碳服务减弱的抑制作用程度强转变，这是由于前一轮工程时期，阿尔泰山工程实施强度较高，林地和草地增加1 660 km²，占总实施面积的12.87%，而在新一轮工程实施期，塔里木盆地东南部实施强度增加，有83.33%县（市、区）工程实施面积高于286 km²。对比两轮工程实施影响程度发现，前一轮工程实施的影响程度普遍高于新一轮影响程度，是由于前一轮工程涉及的时间范围更长，范围更广，而新一轮工程实施影响程度低是由于这一轮工程实施是在前一轮工作基础上巩固提升，且时间较短，研究得到的效果不佳，其次，在工程实施初期增加的林地、草地，经过十几年发展，到第二轮工程期，根系变深，生长消耗所需水分增加，蒸腾量变大，生态系统服务价值相对降低（例如产水量减少）^［11］，给第二轮工程实施效果带来一定负面影响。

3.3 规划建议与展望

2000—2020年随着大型生态恢复工程实施和社会经济的稳定发展，新疆植被覆盖度增加、沙地蔓延得到控制、生态环境向好发展。在未来的新型城镇化建设和国土空间规划实施中势必会对新疆生态系统服务带来新的挑战。因此本研究认为：（1） 巩固退耕还林还草工程实施成果，加大对新疆林地、草地保护强度；（2） 建立退耕林地草地、荒地林地草地风险监督体系，平衡水资源使用与工程实施效果；（3） 继续将生态保护摆在优先位置，探索生态效益和经济效益协同机制；（4） 分区管理新疆不同区域生态系统服务，重点改善生态系统服务较差的区域。

本研究初步探究了退耕还林还草工程对新疆生态系统服务变化的影响，但在整个研究过程中存在以下不足之处：首先，本文在探讨退耕还林还草工程实施对新疆县域生态系统服务变化的影响时，没有区分出新疆工程实施区，未来可以通过识别出工程区和非工程区，比较二者间生态系统服务功能，进一步精准测量工程实施带来的影响程度。其次，由于退耕还林还草工程实施区域不属于公开数据，因此本文参考相关研究，通过土地利用转移情况确定县域工程实施面积，未来可考虑与新疆相关林业部门合作，争取实施区域数据，使得研究结果更具科学性和精准性。最后，本研究通过与相同研究区域成果或当地统计数据对比，检验生态系统评估结果精度，未来可以使用多种数据来源评估或不同方法使用来检验，更具有科学性和规范性，例如气象数据可以替换为NOAA（美国国家海洋和大气管理局）中国家环境数据中心的气象数据，回归分析方法可以使用OLS线性回归、空间滞后等模型，观察不同数据、不同方法得到的结果是否与本研究一致。

4 结 论

（1） 2000—2020年新疆退耕还林还草工程累计实施12 692 km²，其中，退耕还草和荒地种草面积占比最大，二者之和占总实施面积的91.29%，工程实施区域主要以塔里木盆地东南部为主。

（2） 2000—2020年新疆区域平均固碳量、平均食物供给量均呈不同幅度增长，平均产水量、平均防风固沙量均呈波动减少趋势，其中，平均食物供给量增幅和平均防风固沙量减幅较大。

（3） 退耕还林还草工程有效促进生态系统提升，并抑制生态系统减弱，推动生态系统服务向好发展。工程实施对新疆区域各生态系统服务变化的影响程度不同，对食物供给服务的影响程度最大，对产水服务的影响程度最小。同时，两轮退耕还林还草工程对生态系统影响强度之间也存在差异，前一轮工程实施对生态系统服务影响强度较高，实施效果较好。

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基金资助

第三次新疆综合科学考察项目(2022xjkk050203)

兵团科技计划项目(2023CB008-22)

兵团研究生创新项目(BTYJXM-2024-K67)