森林是最重要的陆地生态系统类型之一,在生态文明建设中具有举足轻重的地位,研究独具森林资源优势地区的生态系统生产总值(GEP)变化及其对土地利用变化的响应对促进该类区域可持续发展具有重要意义.本研究以江西省资溪县为研究区,基于生态系统价值核算理论和方法,在调节服务通用指标体系(水源涵养、土壤保持、氧气提供、碳固定、气候调节、洪水调蓄、水质净化、空气净化、物种保育)及文化服务通用指标体系(景观游憩、教育)基础上,增加负氧离子、康养等指标,并引入森林生态系统服务修正系数,构建独具森林资源优势的GEP指标体系和方法,评估了研究区2010、2017和2020年GEP的时空变化特征,采用弹性指数及价值损益分析方法量化了土地利用/土地覆盖变化对GEP的影响.结果表明:2010、2017和2020年资溪县GEP分别为167.88、268.17和384.07亿元.各生态系统GEP占总GEP比例依次为森林＞湿地＞农田＞草地＞城镇.研究期间,GEP增加值主要来源于森林生态系统.土地利用变化对GEP产生了重要影响.2010-2020年,研究区土地利用变化总面积为8501.88 hm2.各土地利用变化幅度依次为草地(-2811.17 hm2)＞城镇(1428.06 hm2)＞森林(1357.67 hm2)＞湿地(1031.05 hm2)＞农田(-1005.01 hm2).各类用地的绝对变化主要发生在2017-2020年.各测算指标对森林生态系统的弹性指数明显高于其他生态系统,说明GEP对林地面积变化的敏感性最高.价值损益分析表明,城市开发在一定程度上降低了 GEP,林地、湿地的保护促进了 GEP增加.2010-2020年,资溪县土地利用类型之间的转化导致GEP增加18.65亿元,说明资溪县土地利用变化整体上对生态的影响是正向的.研究结果一定程度上体现了资溪县成为国家生态文明建设示范县之后的绿色发展成效,也为研究区今后高质量发展、高水平保护和土地资源可持续开发利用提供了决策支持,并可为其他类似地区的GEP核算提供借鉴.

城市边缘区是城乡之间的过渡区域,具有人地关系复杂、城乡冲突尖锐的特征,其生态系统服务(Ecosystem Services,ESs)功能呈现权衡或协同的复杂相互作用.研究城市边缘区ESs的相互关系、基于功能协调目的对其进行优化,对于缓解人地关系矛盾、实现乡村振兴和促进区域可持续发展具有重要意义.以苏州市为例,在识别城市边缘区基础上,选取粮食供给、产水量、碳储存、土壤保持、生境质量、水质净化、文化服务7种关键ESs进行评估,结合Spearman相关性分析和自组织网络方法探究ESs权衡协同关系及其时空演变特征,最后对城市边缘区进行分类及提出优化策略.结果表明:1)苏州市918个村庄被识别为城市边缘区;2)生境质量与粮食供给存在极显著的权衡关系(R(xy)=-0.77),生境质量与文化服务存在极显著的协同关系(R(xy)=0.95),2010-2022年间ESs间的关系以权衡效应为主,协同效应较少,整体权衡关系呈减弱趋势;3)根据聚类分析结果,可将研究区分为5类生态系统服务簇,分别为生态服务协调簇、生态服务失调簇、生态保育簇、生态游憩休闲簇以及生态风险加剧簇;4)提出了促进城市边缘区ESs协调,有助于自然-经济-社会复合生态系统可持续发展的优化策略.

在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险.探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义.以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一/综合供需风险率,采用自组织特征映射网络与最优参数地理探测器分别识别生态系统服务供需风险簇和综合风险的影响因素.结果表明:2000-2020年间,武汉都市圈典型生态系统服务供需风险空间格局差异明显.粮食供应服务、产水服务、碳固存服务和绿地休憩服务的供需风险均上升,而土壤保持服务和水质净化服务的供需风险下降.综合生态系统服务供需风险由0.41增至0.45,呈"核心区增加、边缘区降低"趋势.研究期间,武汉都市圈存在综合极高风险簇(B,)、综合高风险簇(B2)、水质净化高风险簇(B3)与粮食供应-土壤保持风险簇(B4),风险类型主要由B3簇向B2簇、B2簇向B1簇转化,表明供需风险组合类型增加、强度增强.植被覆盖度、夜间灯光指数和人口密度是综合供需风险空间分异的主要影响因子.基于生态系统服务供需簇开展生态风险评估,可为区域多重风险问题的管控提供高效可靠的途径.

生态系统服务簇的识别是区域生态系统服务管理与优化的关键.量化了 2000、2010、2020 年淮河流域产水量(WY),水源涵养(WC),土壤保持(SC),生境质量(HQ),水质净化(WP),净初级生产力(NPP)和碳储量(CS)7 种生态系统服务.并基于自组织映射神经网络(SOFM)识别了生态系统服务簇,探讨了生态系统服务簇的时空变化特征.结果表明:(1)2000-2020 年,WP,NPP与WC呈上升趋势,WC的增幅最大;CS与HQ呈下降趋势.淮河流域各生态系统服务具有时空异质性,生态系统服务高值区多位于西南部山区与东北部丘陵山地地区.(2)识别了 5 个生态系统服务簇:核心生态服务簇,WP服务簇,WY服务簇,NPP服务簇与生态过渡服务簇.核心生态服务簇与生态过渡服务簇的面积总体增加,流域西南部山区与东北部丘陵山地地区生态系统服务提升,2000-2020 年,WY服务簇与NPP服务簇间的转移面积较大,WY服务簇面积减少达 60.09%,NPP服务簇面积显著增加,2020 年占整个流域面积的57.02%.研究结果不仅有助于清晰认识淮河流域生态系统服务簇的空间分布格局及动态变化,也为探索淮河流域可持续的生态系统管理与规划决策奠定了基础.

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考.综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析 2000-2020 年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水质净化、土壤保持和气候调节四种生态系统服务时空格局基础上,尝试探索两者耦合协调关系及其时空演变特征.研究发现:(1)长三角城市群的城市洪涝韧性水平呈现"N"型增加趋势,并呈现"上海＞江苏＞浙江＞安徽"的空间格局,表明经济水平越高的城市展现出更强的洪涝韧性,经济是影响城市洪涝韧性波动的主要因素,而自然韧性成为城市洪涝韧性提升的关键短板;(2)生态系统服务存在显著的空间异质性,高植被覆盖的南部地区提供了更高的生态系统服务,从时间维度看其空间分布是稳定的,水源涵养和水质净化服务总体呈向好趋势,土壤保持服务整体呈现倒"N"型增加,气候调节服务呈现微弱的下降趋势;(3)城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调度在研究期内较为稳定,且与生态系统服务的时空变化趋于一致,呈现"南高北低、由西南向东北逐渐减弱"的趋势,生态系统服务较高的城市,表现出更好的耦合协调性,且随着生态系统服务的增加而改善.因此,长三角城市群有必要从提高生态系统服务功能的角度出发,因地制宜、分类施策,促进城市洪涝韧性与生态系统服务的协调发展.

探究黄河三角洲高效生态经济区生态系统服务权衡与协同关系,对区域生态系统服务功能分区和高质量发展具有重要的现实意义.本研究利用InVEST模型、空间 自相关和权衡协同度(ESTD)模型,分析黄河三角洲高效生态经济区2000-2020年生境质量、碳储存、土壤保持、水源涵养和水质净化5种生态系统服务在乡镇尺度上的时空变化特征及其权衡协同关系.结果表明:2000-2020年,研究区生境质量、碳储量和氮、磷输出量整体递减,土壤保持量和水源涵养量波动递增;生境质量呈现北高南低的分布格局,碳储存、氮、磷输出、土壤保持和水源涵养大致呈北低南高的格局.研究期间,研究区5种生态系统服务间在时间截面和时段上均以协同关系为主,但仍存在差异,在时间截面上协同关系主要存在于碳储存与其他服务之间,在时段上协同关系主要存在于生境质量与其他服务之间.研究结果可为黄河三角洲高效生态经济区生态系统服务的提升及生态系统功能分区提供理论指导与实践借鉴,并为国土空间格局优化提供基础支撑.

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.

滦河流域是京津冀地区重要的生态屏障和水源涵养区,但流域内仍存在水土流失、河流水质不达标等问题.基于实测资料及loadest模型等工具率定InVEST模型参数,定量评估了滦河流域各生态区2005、2010和2015年土壤保持和水质净化服务及其时空变化特征,采用相关分析和基于网格的Moran'I指数分析了两项服务的作用机理和权衡与协同关系的时空分异,并探讨了气候和土地利用变化对二者的影响.结果表明:2005年、2010年、2015年滦河流域年均土壤保持强度为136.45t/hm2,时间上呈现出先强增后微减的特点,空间格局表现为由西北向东南增加;流域总氮(TN)、总磷(TP)年均输出量分别为1526.73t/a和82.89t/a,输出量逐年增加且集中在流域中下游,流域整体水质净化能力有所减弱.流域内水体中TN、TP浓度与泥沙入河量具有显著相关性,土壤保持和水质净化服务关系整体上由协同向权衡转变,空间上的差异性表现为林地、草地集中区域(生态区A)多以协同关系为主,而农牧带交错地区(生态区B)多以权衡关系为主.建议未来滦河流域开展生态建设和管理工作时应统筹考虑土壤保持和水质净化服务,因地制宜协调二者关系,通过增强流域水土保持功能带动水质净化服务的提升,并优化土地利用布局,促进流域的生态环境高质量发展.

小微湿地是全球最重要的淡水栖息地之一,其价值不仅在于单个小微湿地,而是由多种小微湿地构成的流域小微湿地网络,发挥着非常重要的淡水生物多样性保育功能.春沼作为自然界一种独特的临时性小微湿地类型,是流域小微湿地网络的重要组成部分,提供了多种生态服务功能.但迄今为止对于春沼生态系统,国内外相关研究较少,这类特殊而又重要的小微湿地生态系统尚未引起足够的重视.阐述了春沼的概念和形成原因,对春沼生态系统干湿交替的水文特征,以及物种组成、群落结构、生物多样性和群落动态等春沼生物群落特征进行了概述,探讨了春沼维持流域淡水生物多样性、提供物种生境、水文调节和均化洪水、净化水质和其他生态系统服务,在此基础上讨论了春沼生态系统研究存在的问题与不足,对该领域研究的未来发展方向给出了建议.

地形起伏度(RDLS)通过影响生态系统的格局、过程和功能而作用于生态系统服务,揭示二者间的作用关系对提升生态系统服务认知具有重要意义.综合运用地形起伏度模型、InVEST模型、K-mean聚类分析、生态系统服务变化指数(ESCI)及权衡协同度指数(ESTD)等方法,探究2009-2016年武夷山国家公园武夷山九曲溪流域主要生态系统服务、生态系统服务簇及其权衡/协同关系对地形起伏度的响应规律.结果表明:①2009-2016年生物多样性维持、固碳、水源涵养和水质净化服务及其增益面积均随着RDLS等级的升高而增加.②生态脆弱型服务簇聚集在RDLS较低地方,生态调节型服务簇则聚集在RDLS较高区域,而生态保育型服务簇无明显分布规律.2009-2016年,RDLS较低和较高区域分别有19％、18％的生态保育型服务簇转变为生态脆弱型服务簇和生态调节型服务簇.③生态系统服务权衡/协同关系对RDLS的响应模式有两种模式,即以二级或四级RDLS为峰值的倒U型曲线(固碳与生物多样性维持的权衡关系,固碳与水源涵养的协同关系)和以二级、四级RDLS为拐点的N型曲线(水质净化与固碳、水源涵养的协同关系,水质净化与生物多样性维持的权衡关系).