明晰生态系统服务供需的匹配程度和权衡/协同关系,对科学划分生态管理分区和城市的可持续发展具有重要意义.本研究基于多源数据,以街道为尺度单元量化了太原市生态系统服务供给及需求量,借助Getis-Ord Gi*工具和相关性分析方法探究了 6种生态系统服务供需比冷热点区域及供需间的权衡/协同关系,并根据自然资源特征及社会经济情况提出了生态管理分区及管控建议.结果表明:太原市生态系统服务供需分布具有空间分异性,在供给方面,固碳量、空气净化、热环境调节、休闲服务在东西部较高,土壤保持西部较高,产水服务南部较高;在需求方面,固碳量、热环境调节、产水和休闲服务呈现出中部及东南部高、四周低的特点,空气净化需求南部和北部较高,土壤保持需求西部较高.生态系统服务供需不匹配特征明显,6种服务供需风险等级总体呈现由汾河向东西两山递减的规律.供给方面,产水服务与其他5种服务呈现为权衡关系;需求方面,空气净化和土壤保持与其他4种服务呈现为权衡关系.本研究提出了"保护优先-调控为主-协同治理"的分区框架,将研究区分为3个一级分区和8个二级分区,并提出了差异化管护策略.本研究可为平衡生态系统服务供需关系、促进城市可持续发展提供参考.

在中国国土空间面临结构转型和"蓝图"重塑的关键时期,探究韧性与效率的耦合关系及跃迁驱动机制,对于破解国土空间路径依赖与低效利用困境具有重要意义.基于多种空间分析方法,从时空交互视角研究中国国土空间韧性与效率耦合关系的差异格局、动态演化及跃迁机制.结果表明:(1)考察期内,中国国土空间韧性和效率均符合区域发展菱形结构板块分异的共性特征,在数值指数与动态演进方面,国土空间韧性呈路径依赖与锁定,效率呈波动式增长等个性特征.(2)全国耦合关系与中部地区演化轨迹相似,呈现缓慢增长态势,四大区域呈东部(0.832)＞中部(0.661)＞东北(0.623)＞西部(0.427)的梯度分异特征,东南省份与西北省份相比呈协作态势强于竞争态势.(3)跃迁模式的驱动机制表明二者耦合关系发展方向呈自西北向东南的"同向制约-反向发展-同向发展"梯度格局,并存在"产业-经济驱动、经济-产业-城镇化驱动、政府-科技-人口制约、科技-政府制约"4种跃迁模式.因此,国土空间高质量发展不仅需要权衡韧性或效率的单一增长方式,还需要考虑二者耦合过程中不同跃迁模式的驱动机制,以期实现"共性兼具个性"的协同优化方案.

科学评估乡镇尺度生态系统服务价值(ESV)是乡村生态系统生产总值(GEP)定量核算以及镇域国土空间规划的重要前提.以四川丘陵区 215 个典型乡镇为研究对象,基于乡村生产—生活—生态用地("三生用地")分类系统和单位面积价值当量因子法,定量评估了乡镇尺度生态系统服务价值的空间分布及供需格局特征,并引入和弦图清晰表达了生态系统服务之间的权衡与协同关系.研究结果表明:(1)研究区乡村ESV空间分布存在明显的空间异质性和聚集特征,总体上南部和西南部丘陵区ESV高于北部和中部,中部地区ESV最低同时,ESV热点主要集中于西部和南部,冷点主要分布于中部和东北.(2)2015 年,研究区 ESV 为 62705 元·hm-2,以调节服务为主(75.69%),其次为食物生产(9.07%)和生境服务(6.45%).以农业生产用地为主导的乡村"三生用地"格局很大程度上导致了四川丘陵区ESV偏低,提升生态用地的数量与质量是改善区域生态系统服务的关键.对 ESV 的贡献率较高的"三生用地"类型为:乔木林地(41.25%)、河流湿地(22.95%)、水田(15.08%)、旱地(12.13).(3)生态系统供给服务与其他三类服务均存在权衡关系,而调节、文化和生境服务之间为协同关系.随着人类对食物与水资源获取能力的增强,可能导致研究区大部分生态系统服务的下降.(4)研究区生态系统服务供需失衡较为明显,供需模式以 L—H(39.98%)和 H—L(35.92%)为主,呈现两极分化的趋势.同时,H—H模式"三生用地"结构合理,经济生态效益协调,是乡镇尺度可持续发展的代表模板.本文研究结果可为四川盆地乡村振兴空间布局优化以及长江上游生态环境保护提供科学依据.

生态系统服务供给能力和权衡/协同关系已被广泛用于生态保护和生态安全分区研究中.但现有分区研究多侧重于生态系统服务供给能力或权衡/协同关系的某一方面,且在分区过程中较少考虑生态系统服务对驱动因素的非线性响应.基于此,以西南地区为例,在对区域土壤保持、产水、净初级生产力(NPP)及粮食供应四类服务供给量和权衡/协同关系进行估算的基础上,构建生态系统服务供给指数、关系指数和综合指数.在对三类指数时空变化特征进行剖析的同时,重点探讨主要驱动因素与生态系统服务综合指数间的约束关系,识别临界阈值,进而明确区域生态安全分区及优化方案.结果显示:(1)2000-2020年,区域生态系统服务供给指数呈上升趋势,体现了生态修复的积极作用;同时,在追求生态系统服务供给能力最大化输出的过程中,造成了区域生态系统服务权衡关系的增强.因此,有必要将生态系统服务供给和权衡/协同关系同时纳入生态安全分区中.(2)空间上,三类指数的低值区高度重合,均位于川西高原;但高值区的分布存在一定差异,供给指数的高值区位于研究区西南角,而关系指数和综合指数的高值区位于研究区东部.(3)自然-社会条件、植被环境条件和社会-经济条件是影响区域生态系统服务综合指数变化的主要因素,三者与综合指数间呈倒"U"型约束关系,即存在明显的阈值效应.且随时间推移,自然-社会条件和植被环境条件对生态系统服务综合指数的约束效应略有收紧.(4)研究区以相对修复区为主,其次是重点修复区和相对安全区,生态安全区面积最小.未来可以对不同分区上的限制因素进行调整以实现区域生态系统服务供给最大和关系最优.

生态保护修复是维持和提升生态系统稳定性和可持续性的重要举措.识别生态保护修复优先区并进行有规划的生态保护修复能够达到抑制生态环境退化的目的.以浙江省为研究对象,运用生态系统服务价值计算模型、神经网络自组织映射(SOM)聚类分析法、空间统计、Spearman非参数相关性分析等方法,识别生态系统服务簇,分析生态系统服务簇演化和人类活动强度变化特征,识别生态保护修复优先区,探讨不同生态系统服务价值的权衡/协同关系,提出生态保护修复优先区规划策略.结果表明:(1)2000-2021年浙江省生态系统服务空间分布逐渐趋于均衡,生态系统服务价值总量由7279.73亿元降低至6980.28亿元;(2)2000-2021年浙江省人类活动强度显著增加,呈现由西到东、由南到北的递增趋势;(3)2000-2021年浙江省生态系统服务与人类活动强度变化Moran's I指数呈现显著负相关性,说明人类活动强度与生态服务价值两者空间上处于相互制约状态;(4)2000-2021年浙江省90县(区)可划分为4类生态系统服务簇,包括:城市中心簇、农业生产簇、核心生态簇和生态保育簇;(5)基于2021年双变量Moran's I指数聚类结果将研究区划分的5种类型分区作为生态保护修复一级分区,以区域内主导生态系统服务簇作为生态保护修复二级分区划分依据.浙江省生态保护修复优先区划分为4个类型,即面积占比14.83％的生态预防治理区、面积占比19.94％的生态调控建设区、面积占比50.23％的核心生态保护区和面积占比15.00％的生态综合提升区.据此,提出不同类型优先分区实施生态保护修复的规划策略.

研究生态系统服务权衡与协同关系为制定合理的区域社会-生态系统管理方案提供依据,促进区域可持续发展.太子河是维护辽宁中部城市群生态安全和用水安全的重要保障,以重工业为主的产业布局使得该区生态安全受到威胁,严重影响社会经济的可持续发展.综合气象、土地利用等多源数据,借助InVEST模型,探究太子河流域固碳、土壤保持、生境质量的时空特征;采用Pearson相关分析法,探讨不同样点尺度、不同地类上权衡与协同关系的时空变化,并对2030年不同土地利用情景进行预测.结果表明:①三种生态系统服务在各尺度上(除100m尺度)均为协同关系,且样点尺度越大,相关系数越高.②在不同地类中,耕地、林地、草地三种地类生态系统服务功能类似,以土壤保持功能为主,碳储功能其次;生态系统服务的热点区分布在流域的东部,冷点区集中在流域西部.③不同预测情景下三种生态系统服务间仍为协同关系,在保护情景下生境质量最好、水域面积最多,生态系统服务能力最高;开发情景下建设用地面积增加最多,但生境质量最差.

探究沿海地区的生态系统服务、权衡协同关系及其驱动机制是区域自然资源科学管理及生态合理规划的基础,对有效提升地区生态、经济、社会效益和人类福祉具有重要理论意义.以海防林工程区为研究区,多角度探究区域内固碳、土壤保持、产水量的生态系统服务、关系特征、驱动机制,从而为沿海地区制定合理生态建设规划提供参考.研究结果表明:(1)沿海防护林体系建设工程区在2000-2020年期间生态系统服务水平整体提升,生态建设效果第二期最佳.(2)2000-2020年区域内各生态系统服务间以协同关系为主,土壤保持和产水量协同显著.(3)建设分区、建设分亚区生态系统服务间关系尺度效应主要存在于土壤保持和产水量.(4)权衡协同关系北方主要受气象因子影响,南方受植被、地形地貌因子影响,人类活动对权衡协同关系的影响以负效应为主,驱动因子存在空间异质性.

生态系统服务指人类从自然生态系统中获得的惠益,不同生态系统服务由社会生态驱动因素组合产生,并且跨尺度展现不同的空间模式.目前,对不同空间尺度生态系统服务间复杂关系及其驱动机制的研究较少.本研究以广东省韶关市为例,分析了 4种生态系统服务及其权衡/协同(TOSs)的空间格局与相互关系,并在千米网格尺度和子流域尺度量化了它们对7个社会生态驱动因素的响应,由此提出跨尺度可持续发展的区域生态管理和规划策略.结果表明:韶关市生态系统服务的空间分布存在聚集性和跨尺度差异,其中,生境质量、水质净化和碳储量的空间分布格局较为一致,高供给主要分布于东部、北部、西部和南部的山区,低供给分布在中部、西北、南部和东北部的平原区域,随尺度扩大,空间聚集性增强;研究区生态系统服务在两个空间尺度上均为协同关系,随尺度变化,协同强度发生变化;生态系统服务在两个空间尺度上的主要驱动因素为归一化植被指数和数字高程模型,TOSs在千米网格尺度的主要驱动因素为年均温,而在子流域尺度为年均蒸散发;综合各生态系统服务供给强度,研究区划分出山地生态均衡区、森林生态保育区、城市森林保持区、生态敏感区和生态风险区5类生态系统服务簇,其分布存在空间异质性和跨尺度差异.本研究将韶关市4种代表性生态系统服务及其复杂的相互作用和驱动机制的跨尺度变化规律整合到空间规划中,以支持跨尺度的可持续生态系统管理,对其他地区的生态文明建设具有重要的参考意义.

生态系统服务供需平衡是区域可持续发展的重要环节,也是有效反映区域社会经济与自然是否能够协调发展的重要表征.以长三角生态绿色一体化发展示范区为例,以"水-能源-粮食"纽带为切入点,基于InVEST模型、CASA模型和Thornthwaite Memoriai模型,测度了示范区 2000、2005、2010、2015 及 2020 年产水、固碳、粮食生产服务的供需量,引入基尼系数、供需指数和相关系数,刻画区域生态系统服务供给和需求的空间特征,结果表明:(1)2000-2020 年,除粮食生产服务供给量波动下降以外,产水和固碳的供给量均呈波动上升趋势.在需求量方面,三种生态系统服务均呈上升趋势;(2)空间上,产水和粮食服务供给量主要呈"东南、西南高"的特征,固碳供给量高值则集中于吴江区桃源镇,各项生态系统服务需求高值区主要以人口密度较大乡镇为中心呈环状分布;(3)示范区内各生态系统服务空间上呈均衡分布状态,各类生态系统服务供需指数均呈下降趋势;(4)在供给方面,产水-粮食生产呈现显著的协同关系,产水-固碳、固碳-粮食生产的权衡/协同关系不显著;在需求方面,三种生态系统服务呈现出两两协同关系.本研究探索示范区生态系统服务供需关系的时空分布,有利于构建区域生态安全格局,可为长三角地区生态系统服务供需研究提供借鉴.

生态安全是全球环境变化背景下人类可持续发展面临的重要问题之一.生态系统服务作为自然环境中人类赖以生存的环境条件与效用,成为人们感知和评价生态系统结构或功能变化的重要指标,同时为研究自然生态与社会-经济两大系统之间的交互作用提供了连接路径.目前,国内外对基于生态系统服务的生态安全研究尚处于起步阶段.在大量查阅国内外相关文献的基础上,总结了生态安全的理论内涵及方法体系,并从基于生态系统服务内在关系和基于生态系统服务拓展的生态安全研究,以及将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究等 3 个方面系统性梳理了目前国内外基于生态系统服务的生态安全研究进展.结果表明,发展初期的生态安全研究主要基于各种生态系统服务之间的供需关系、权衡/协同关系和服务重要性等内在关系,二者的结合效果能通过耦合生态系统服与生态系统状态指标和相关模型得到改善,近年来将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究在区域规划管理等领域已呈现良好的发展趋势.在此基础上,本文指出了目前研究过程中所存在的一些不足与未来发展的方向,为进一步深入开展生态系统服务与生态安全的耦合研究提供理论依据.