退耕还林工程是世界上最大的生态恢复工程,肩负着改善生态环境和提升民生福祉的双重目标。然而,由于调节/支持型生态服务和供给服务经常存在内在权衡关系,对景观尺度科学的生态系统管理提出挑战;那么,如何提高退耕还林工程的生态成效,最大程度降低调节/支持型生态服务和供给服务间的权衡,是科学研究与工程管理关注的问题。本研究以辽宁东部水源涵养功能区(抚顺县、清原满族自治县和新宾满族自治县)为研究区域,基于3S技术,采用野外采样、农户调查与模型模拟等方法,首先对第一轮(2000-2015年)退耕还林工程的土地利用变化及其空间特征进行了分析,并评估其生态成效;其次采用情景分析法模拟了潜在高值区(相同投入/收益更高)退耕还林对生态服务功能的影响,并对比真实情况提出提高退耕还林生态成效的空间优化配置;最后通过分析不同造林方案(经济林与生态林的面积比例和空间格局)对调节/支持型和供给型生态服务功能及其权衡关系的影响,为退耕还林工程的造林选择与景观布局提供参考。具体研究结果如下:(1)2000-2015年间,由于退耕还林工程导致的土地利用转化面积为4209.7 ha,占土地利用总体变化的14.5%。农田转化为森林是土地利用变化的主要类型,面积为3459ha,占退耕还林工程区域面积的82.2%。空间分析显示,退耕还林工程主要集中在相对平坦区域,大于15度坡耕地仅占实际退耕还林总面积的12.6%。第一轮退耕还林工程的碳储量从2000年的1.5×10~5 t增长到2015年的5.1×10~5 t,平均碳密度从36.5 t/ha增长到121.2 t/ha。15年间土壤侵蚀量平均值从17.1 t/ha降至4.4 t/ha,从轻度侵蚀降为微度侵蚀。氮输出平均浓度从2000年的5.7 mg/L下降至2015年的0.2 mg/L,从严重超标下降至符合Ⅰ类水质标准。洪水缓解能力在15年间增加了62.6 mm。尽管退耕还林工程在研究区取得显著成效,但坡耕地未得到有效退耕,目前该区仍有大于15度坡耕地6160.9 ha。(2)针对第一轮退耕中存在的潜在退耕区(坡耕地)与水源地的敏感带(河岸带),采用情景模拟分析上述生态高值区退耕对生态服务的影响。2015年实际碳储量与河岸缓冲带情景和坡耕地退耕情景的碳储量并无显著差别。相同面积下,洪水调节能力由大到小顺序为:陡坡耕地(55.8 mm)>河岸缓冲带(36.2 mm)>退耕还林实况(26.1 mm)。到河流的土壤侵蚀治愈量大小顺序为:高坡度地区(12.6 t/ha)>退耕还林实况(2.4 t/ha)>河岸缓冲区(2.2 t/ha)。水质净化功能的能力由大到小顺序为:河岸缓冲带情景(8.1mg/L)>陡坡耕地情景(6.5 mg/L)>退耕还林实况(5.2 mg/L)。河岸缓冲区更能发挥水质净化功能的生态服务功能,坡耕地更能发挥水土保持功能与洪水调节功能,建议新一轮退耕应优先关注上述区域。(3)在2015年的陡坡耕地与河岸缓冲带内的耕地中,设置一系列不同比例的经济林情景。各情景模拟结果显示,随着经济林比例的增加(比例:10%、20%至77%),尽管总供给服务呈上升趋势,单位面积的供给服务不断下降(按红松松子产量估算),碳储量功能、洪水调节能力不断下降,土壤侵蚀量与氮输出浓度不断上升。在供给型服务功能(经济收入)上升的同时,调节型服务功能不断下降。本文在综合考虑经济效益与生态效益的后,认为研究区新一轮退耕还林工程中经济林的比例应不高于50%,且应根据立地情况和生态高值区优化景观布局。