李冬花,張曉瑤,王 詠,*,張 瀟,李 磊,陸 林

1 安徽師范大學地理與旅游學院,蕪湖 241000 2 華東師范大學城市與區(qū)域科學學院,上海 200241 3 南京師范大學地理科學學院,南京 210023

2012年,在國家財政部、環(huán)保部以及安徽、浙江“兩部兩省”的組織與推動下,全國首例跨省流域生態(tài)補償機制試點在新安江流域正式實施[1]。新安江流域不僅是長三角地區(qū)的重要生態(tài)屏障,更是全國水源涵養(yǎng)的重點生態(tài)功能區(qū)[2],跨省流域生態(tài)補償對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。生態(tài)補償作為一項重要的經(jīng)濟、社會、環(huán)境政策[3],對新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務的數(shù)量、質量、形成與供給機制、權衡與協(xié)同關系具有重要影響。生態(tài)系統(tǒng)服務是生態(tài)系統(tǒng)形成的用于維持人類生存和發(fā)展的自然環(huán)境條件與效應[4],包括供給、調(diào)節(jié)、支持和文化四類生態(tài)服務[5]。生態(tài)系統(tǒng)各項服務之間同時存在相互作用關系,表現(xiàn)為此消彼長的權衡關系與相互增益的協(xié)同關系[6]。Costanza率先提出并完善生態(tài)系統(tǒng)服務價值(Ecosystem Services Values,ESV)分類與量化評估體系[6- 7],國內(nèi)學者結合我國國情對生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價展開持續(xù)的探索與改進,以融合生態(tài)學、經(jīng)濟學方法的大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價[8],及中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務價值當量研究最為典型[9- 11],后續(xù)學者基于此對不同尺度行政單元與地理單元的生態(tài)系統(tǒng)服務價值展開評價分析[12- 13]。隨著生態(tài)系統(tǒng)服務評價研究的深入開展,其權衡協(xié)同關系也逐漸受到關注。國外學者圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務權衡協(xié)同關系的空間特征[14]、影響因素[15]、人類生態(tài)行為的權衡協(xié)同效應[16]以及權衡協(xié)同關系的多尺度轉變[17]等方面展開相關研究。國內(nèi)學者針對國家公園[18]、國家屏障區(qū)[19]、水源涵養(yǎng)區(qū)[20]等重要生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務權衡協(xié)同關系的空間格局差異、尺度依存效應及一般作用特征進行分析與總結。上述研究對指導生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估與權衡協(xié)同關系分析具有重要理論與現(xiàn)實意義,但已有研究尺度大多為區(qū)域或自然單元的整體尺度或格網(wǎng)的微觀尺度,往往造成評價尺度與治理尺度的偏離,且生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系的研究整體上仍處于初步發(fā)展階段[21]。目前關于新安江流域的相關研究主要集中在流域生態(tài)補償?shù)男б嬖u價[22]、補償模式[23]、補償效率[24]、關鍵主體關系等方面[3],進一步針對生態(tài)補償實施的生態(tài)系統(tǒng)服務發(fā)展與響應的研究成果還較為少見。

生態(tài)系統(tǒng)服務作為具有重要價值的自然生態(tài)系統(tǒng)功能[8],其穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展是維系地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的必要自然基礎[25]。新安江流域生態(tài)補償工作的系統(tǒng)實施取得了積極的生態(tài)與社會效益[26],是習近平新時代生態(tài)文明思想的先導性與示范性實踐。生態(tài)補償試點工作的實施對流域生態(tài)系統(tǒng)服務發(fā)展及相互關系影響的正確認知,對深化生態(tài)文明體制改革及流域生態(tài)系統(tǒng)管理具有重要意義?；诖?本文以新安江流域為研究對象,以生態(tài)補償機制試點實施為重要背景,開展流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值及權衡協(xié)同關系的綜合評估與空間定量分析,以期推動生態(tài)系統(tǒng)服務研究在流域生態(tài)保護管理實踐中的應用,為流域生態(tài)補償、生態(tài)文明建設、區(qū)域生態(tài)安全格局構建及綠色高質量發(fā)展提供決策參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

新安江發(fā)源于安徽省黃山市休寧縣六股尖,向東流經(jīng)浙江省杭州市淳安縣、建德市,最終流入錢塘江,干流全長約359 km(圖1),流域整體介于117°38′—119°21′E,29°11′—30°20′N之間,總面積達1.1萬km2,流域全區(qū)位于長江中下游平原,地形類型以平原低地為主,屬亞熱帶季風氣候區(qū)。流域內(nèi)有豐樂水庫、新安江水庫兩大蓄水工程,是長江流域下游地區(qū)的重要水源涵養(yǎng)地。

圖1 新安江流域地理范圍與區(qū)位Fig.1 Geographical scope and location of Xin′an River Basin

研究數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、基礎地理信息數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)集。土地利用數(shù)據(jù)以1999—2019年研究區(qū)5期Landsat TM/ETM系列遙感影像(30 m×30 m)為基礎數(shù)據(jù),借助ENVI 5.3和ArcGIS 10.3軟件平臺進行數(shù)據(jù)處理與影像解譯,依據(jù)研究區(qū)植被覆蓋特征和研究需要,采用支持向量機法(Support Vector Machine,SVM)將研究區(qū)用地劃分為林地、草地、耕地、裸地、水域及建設用地6大類,并進一步利用野外采樣數(shù)據(jù)、天地圖和Google Earth隨機選取驗證樣本進行混淆矩陣精度驗證,總體分類精度大于85%,符合精度所需要求[27]；高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)提供的GDEMV2 30 m分辨率數(shù)字高程；社會經(jīng)濟發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于各省、市統(tǒng)計年鑒、統(tǒng)計公報及政府工作報告；行政邊界等基礎地理信息數(shù)據(jù)來自國家基礎地理信息中心1∶400萬數(shù)據(jù)庫(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)。

1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價

基于新安江流域土地利用實際,以謝高地等[10- 11]制定的生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表為測算基礎,通過查閱《安徽省統(tǒng)計年鑒》《浙江省統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)產(chǎn)品價格調(diào)查年鑒》等統(tǒng)計資料,測算研究期內(nèi)流域耕地平均糧食單產(chǎn)與市場價格,進一步得出單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務價值與各評價單元的生態(tài)系統(tǒng)服務總值[11],計算公式如下:

(1)

式中,ESV為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務總值；Sij為研究區(qū)第i種土地利用類型第j項生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)；Pij為評價單元內(nèi)第i種土地利用類型的面積。

1.3 土地利用變化的生態(tài)貢獻度

土地利用變化的生態(tài)貢獻度能夠對土地利用類型轉變的生態(tài)效應進行有效區(qū)分[28],表示第i種土地利用類型向第j種土地利用類型轉變引起的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化率[12]。計算公式如下:

(2)

式中,ELi-j為土地利用轉變對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻度,ELi-j>0時,表明第i種土地利用類型向第j種土地利用類型的轉變改善了局部生態(tài)環(huán)境,反之,則引起局部生態(tài)環(huán)境的惡化；VSi、VSj為i、j類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)；LUCi-j為第i種土地利用類型向第j種土地利用類型轉化的面積。

1.4 生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)

生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)(Ecological Services Change Index,ESCI)能夠對生態(tài)系統(tǒng)服務的減損或增益進行表征[29]。ESCI值為0時表示生態(tài)系統(tǒng)服務價值未發(fā)生變化,沒有增益或減損；當為正值時表示有增益；當為負值時表示有減損。計算公式如下:

(3)

式中,ESCIx為單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化指數(shù)；ESCURx為最后狀態(tài)下的生態(tài)系統(tǒng)服務；ESHISx為初始狀態(tài)下的生態(tài)系統(tǒng)服務。

1.5 權衡與協(xié)同關系評價

相關分析法通常用于研究兩個變量之間相關關系及相關程度[30],若數(shù)值為正,則表明兩類生態(tài)系統(tǒng)服務之間具有協(xié)同關系,反之則為權衡關系。雙變量空間自相關分析是研究不同要素空間分布的有效方法[31],能夠實現(xiàn)多個變量之間空間相關性的分析與表達。計算公式如下:

(4)

式中,Rpq為相關系數(shù)；pi、qi為p、q的第i類生態(tài)系統(tǒng)服務價值；p、q為p、q的平均值。

(5)

(6)

(7)

分別為空間單元z、y的屬性v、w的值；Xv、Xw分別為屬性v、w的平均值；σv、σw分別為屬性v、w的方差。

2 新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值時空分布特征

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務的時間變化特征

根據(jù)公式(1)對新安江流域1999—2019年生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化狀況進行測度(圖2)。新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體呈波動下降態(tài)勢,2014—2019年有所回升,改善趨勢漸顯。1999—2004年,流域整體生態(tài)系統(tǒng)服務價值有所改善,浙江段增長率達3.09%,為研究期間最大幅度增長。2004—2009年,安徽、浙江兩省生態(tài)系統(tǒng)服務價值均有所降低,生態(tài)系統(tǒng)服務總值降低6.69億元,降低率為2.12%,浙江省降低較為顯著。2014—2019年,安徽省生態(tài)系統(tǒng)服務價值有所回升,浙江省降低速率也有所放緩。單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值上(表1),水文調(diào)節(jié)服務價值最高,并與氣候調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、土壤保持等服務構成流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值的主體部分,食物生產(chǎn)功能在所有服務功能中價值最低,占比最?。凰恼{(diào)節(jié)、水資源供給服務價值回升趨勢明顯,氣候調(diào)節(jié)、保持土壤、維持生物多樣性等單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值波動下降特征較為明顯。

圖2 1999—2019年新安江流域各類土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化/億元Fig.2 Changes in the value of different types of land ecosystem services in the Xin′an River Basin from 1999 to 2019/100 million yuan

表1 1999—2019年新安江流域單項生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化/億元

從新安江流域各類用地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值來看(圖2),林地所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值占比最高(71.08%),其次為水域(26.25%)和草地(1.63%)。研究期內(nèi),草地、耕地、裸地3類用地提供的生態(tài)服務價值占比呈波動上升態(tài)勢,林地、水域2類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值占比呈波動下降特征,其中草地、林地的生態(tài)服務占比波動幅度較大,其他3類用地波動變化則較為平穩(wěn)。土地利用變化作為人類最基本的實踐活動以及人類活動與自然環(huán)境最直接的作用表現(xiàn)形式[32-33],能夠直接驅動生態(tài)系統(tǒng)的質量、過程、結構及功能發(fā)生變化,而生態(tài)系統(tǒng)服務價值則是對這種變化過程與作用結果的客觀表征[34],兩者之間存在著高度關聯(lián)性[35]。為進一步揭示新安江流域土地利用變化的生態(tài)效應,根據(jù)公式(2)對研究期間流域內(nèi)土地利用類型轉變的生態(tài)系統(tǒng)服務價值貢獻率進行測度(表2)。

從新安江流域土地利用類型轉化的生態(tài)效應上看,1999—2014年間新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務的改善主要依托“耕地-林地”以及“林地-水域”兩種形式的轉化,兩種轉化形式的生態(tài)貢獻度累計均超過60%,并呈遞增趨勢發(fā)展；2014—2019年新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務的改善轉變?yōu)橐浴案?林地”以及“耕地-水域”兩種轉化形式為依托,耕地向水域轉化的生態(tài)貢獻有所強化,說明生態(tài)補償試點工作實施以來,河流、湖泊等土地利用類型在流域生態(tài)保護中的生態(tài)效應與生態(tài)地位不斷提升。同時,退耕還林、長江中下游防護林等重大生態(tài)工程的實施對流域生態(tài)系統(tǒng)服務改善也產(chǎn)生了持續(xù)性重大影響,林地的轉入與轉出是關系到流域生態(tài)系統(tǒng)服務改善與惡化的關鍵一環(huán)。研究期間,林地向耕地的轉化是流域生態(tài)系統(tǒng)服務惡化的主要原因,1999—2004、2009—2019年間,“林地-耕地”轉化的惡化貢獻率占比最大,介于34%—44%之間,并有增強趨勢；河流湖泊向林地的轉化是研究期內(nèi)流域生態(tài)系統(tǒng)服務惡化的又一重要原因,在2004—2009年間表現(xiàn)最為明顯,但伴隨水域生態(tài)保護力度的加強,此類型轉化的惡化貢獻度逐漸降低。

表2 1999—2019年新安江流域土地利用轉變對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻度

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務的空間集聚特征

基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值對土地利用變化的尺度響應特征[36-37],結合研究區(qū)實際及決策發(fā)展需要,選取鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度作為基本評價單元,探索新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值及生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)在空間上的局部表現(xiàn)。流域地均生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體空間分布狀況較為穩(wěn)定(圖3),但存在明顯的高值集聚與低值集聚區(qū),空間異質性較強。高值區(qū)集中分布在下游浙江省淳安縣境內(nèi),其余高值區(qū)呈現(xiàn)出沿流域境內(nèi)六股尖山脈、天目—白際山脈、黃山山脈為主線的分布與擴散特征。海拔高值區(qū),人類活動強度與干擾程度相對較弱,土地利用結構及植被結構趨于穩(wěn)定,得以持續(xù)保有高生態(tài)價值及強生態(tài)功能。低值區(qū)隨時間演化的空間分布變化較大,沿谷地、盆地等低地分布的特征明顯,主要在安徽省徽州區(qū)、休寧縣、歙縣等區(qū)縣城區(qū)呈片狀分布。海拔低值區(qū)相對密集的城鎮(zhèn)結構及道路結構也加劇了人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的干擾,生態(tài)系統(tǒng)服務恢復反復性的空間特征也較為明顯。生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)結果顯示(圖3),市、縣級行政中心駐地、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)及工業(yè)園區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值減損較大,以黃山市屯溪區(qū)、歙縣經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)、績溪縣生態(tài)工業(yè)園等地較具代表性。生態(tài)系統(tǒng)服務價值增益較為明顯的地區(qū)主要有安徽省境內(nèi)休寧縣渭橋鄉(xiāng)、萬安鎮(zhèn)、歙縣許村鎮(zhèn)、績溪縣瀛洲鎮(zhèn)、黟縣宏村鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元。

圖3 1999—2019年新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值及生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)空間分布Fig.3 The spatial distribution of ecosystem service value and Ecological Services Change Index (ESCI) in the Xin′an River Basin from 1999 to 2019

從生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間相關關系來看(表3),新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務總值及各項生態(tài)服務子系統(tǒng)的全局Moran′sI值均大于0,P值均小于0.001,表明其空間分布均具有較強的正向相關性,且生態(tài)系統(tǒng)服務總值及供給、調(diào)節(jié)服務的Moran′sI值均呈波動上升態(tài)勢,支持、文化服務的Moran′sI值持續(xù)增長,空間自相關性均逐漸增強?；谘芯科陂g流域地均生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分布較為穩(wěn)定的研究實際,選取2019年鎮(zhèn)域地均生態(tài)系統(tǒng)服務價值作為分析變量,進一步展開流域生態(tài)系統(tǒng)服務的局部自相關分析(圖4)。局部自相關Moran′sI指數(shù)將要素單元的空間分布劃分為H-H(高高集聚)、L-L(低低集聚)、H-L(高低集聚)、L-H(低高集聚)四種集聚類型,新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值局部空間自相關的顯著區(qū)域包括H-H、L-L、H-L三種類型。H-H型集聚在空間中表現(xiàn)為正向輻射效應,表示相鄰地理單元生態(tài)系統(tǒng)服務價值高值空間關聯(lián)性較強,水域對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的高貢獻率使新安江流域形成以千島湖為核心并向外輻射的片狀高值集聚區(qū),包括千島湖鎮(zhèn)、石林鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元；L-L型集聚在空間關聯(lián)中表現(xiàn)為負向輻射效應,表示相鄰地理單元生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值空間關聯(lián)性較強,在黃山市、休寧縣、績溪縣等市、縣城區(qū)形成明顯集聚,密集的人類活動對自然資源的依賴驅使林地、草地等覆被向耕地及建設用地大面積轉化,且城鎮(zhèn)中心地區(qū)生態(tài)問題復雜,生態(tài)系統(tǒng)恢復面臨著長期性和復雜性,低值區(qū)在這些地區(qū)形成明顯集聚。H-L型集聚在空間上表現(xiàn)為極化效應,表示生態(tài)系統(tǒng)服務價值高值與低值空間關聯(lián)性較大的區(qū)域,流域內(nèi)此類集聚單元較少,以點狀鄰近分布在黃山市屯溪區(qū)L-L集聚類型單元周圍。

表3 新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務Moran′s I估計值

圖4 新安江流域地均生態(tài)系統(tǒng)服務價值局部自相關分析 Fig.4 Local autocorrelation analysis of the value of ecosystem services in the Xin′an River Basin

總的來說,新安江沿江兩側、千島湖及環(huán)湖區(qū)域既是新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務的重點恢復區(qū)域,也是流域生態(tài)系統(tǒng)服務的重點保護區(qū)域。除水域外,新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值及其變化指數(shù)的空間分布與境內(nèi)海拔高程之間存在較強關聯(lián),空間異質性較強；高值集聚與低值集聚區(qū)明顯,空間相關性較強。高值區(qū)隨時間變化有所減少,中值區(qū)逐漸擴展,低值區(qū)先增后減。

3 新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務的權衡協(xié)同關系

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務的相關關系

生態(tài)系統(tǒng)服務關系的正確認知是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務可持續(xù)發(fā)展的決策基礎[38]。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本評價單元,基于SPSS軟件進行雙變量相關性分析,得到新安江流域各項生態(tài)系統(tǒng)服務之間的相關性(表4)。相關性結果為正值,表明兩種生態(tài)系統(tǒng)服務具有協(xié)同關系,反之則為權衡關系[39]。結果顯示,新安江流域10種生態(tài)系統(tǒng)服務形成的100組相關關系中,負相關關系為20組,正相關關系為80組,其中有64組在0.01水平上呈顯著正相關。因此,協(xié)同關系是研究期間新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系的主體。協(xié)同關系主要存在于調(diào)節(jié)、支持、文化服務子系統(tǒng)之間,其中,支持服務、文化服務與其他類型服務之間的相關關系均為正相關,調(diào)節(jié)服務子系統(tǒng)中的水文調(diào)節(jié)服務與原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)之間存在負相關關系,其余均為正相關關系。新安江流域存在的權衡關系中,80%與供給服務有關,供給服務提供的有形商品與人類福祉之間的高關聯(lián)度加劇了供給服務與其他類型服務之間的矛盾。調(diào)節(jié)服務中,氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)與凈化環(huán)境之間均為協(xié)同關系,其中,氣候調(diào)節(jié)與氣體調(diào)節(jié)之間的正相關關系較強,氣體調(diào)節(jié)與水文調(diào)節(jié)之間存在較弱的權衡關系。支持服務與文化服務子系統(tǒng)中的保持土壤、維持生物多樣性、提供美學景觀之間均存在較高程度的協(xié)同關系。

為進一步探索生態(tài)補償對生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系的影響,基于對研究期時間尺度內(nèi)生態(tài)響應的時間滯后性考慮,以新安江流域第一輪生態(tài)補償試點工作結束時間為間隔點,對流域1999—2014年、2014—2019年兩個時間段生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系進行測算(圖5、6)。結果顯示,生態(tài)補償實施后流域部分生態(tài)系統(tǒng)服務間相關關系發(fā)生明顯轉化。首先,水文調(diào)節(jié)服務與其他類型服務之間的權衡關系有所增強,協(xié)同關系弱化。水文調(diào)節(jié)服務功能主要受水域影響[40]。1999—2014年新安江流域水文調(diào)節(jié)服務變化值為-2.84億元,2014—2019年水文調(diào)節(jié)服務價值恢復明顯,變化值為0.82億元。生態(tài)補償試點工作實施后,流域內(nèi)以水文調(diào)節(jié)為代表的調(diào)節(jié)服務價值增速明顯高于其他生態(tài)服務類型,水文調(diào)節(jié)服務發(fā)展方向的轉變使其與其他類型服務之間的相關關系發(fā)生變化。其次,供給服務內(nèi)部以及供給服務與其他服務類型之間的權衡作用有所強化。生態(tài)系統(tǒng)服務的權衡產(chǎn)生于人類對特定生態(tài)系統(tǒng)服務的消費極大化[38],社會經(jīng)濟與人類福祉的持續(xù)發(fā)展依賴于供給服務的不斷開發(fā),致使流域內(nèi)供給服務與其他類型服務之間權衡關系逐漸強化。整體而言,生態(tài)補償試點工作實施以來水環(huán)境保護、水污染治理及流域綜合治理等工作的開展,使水域這一土地利用類型在新安江流域生態(tài)系統(tǒng)功能改善中發(fā)揮越來越重要的作用,但其他類型生態(tài)服務功能有待跟進,流域生態(tài)系統(tǒng)服務間的協(xié)同關系有待進一步發(fā)展強化。

表4 1999—2019年新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系

圖5 1999—2014年新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系Fig.5 The relationship between ecosystem services in the Xin′an River Basin from 1999 to 2014

圖6 2014—2019年新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務相關關系Fig.6 The relationship between ecosystem services in the Xin′an River Basin from2014 to 2019

3.2 權衡協(xié)同關系的空間表達

圖7 新安江流域四類生態(tài)系統(tǒng)服務子系統(tǒng)間局部自相關分布圖Fig.7 The local indicators of spatial association cluster map of ecosystem service subsystems in the Xin′an River Basin

為進一步探索鎮(zhèn)域尺度上生態(tài)服務權衡協(xié)同關系的空間分布,將新安江流域2019年生態(tài)系統(tǒng)服務價值導入鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元矢量圖層中,利用Geoda工具對新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務進行雙變量局部空間自相關分析(圖7)。雙變量空間自相關分析中,高高集聚、低低集聚表示協(xié)同關系,高低集聚、低高集聚表示權衡關系[13]。結果顯示,協(xié)同關系的空間分布存在較高一致性,高高集聚區(qū)大部分分布在流域下游浙江省淳安縣境內(nèi),低低集聚區(qū)圍繞流域地均生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值中心區(qū)分布,主要在黃山市屯溪區(qū)、徽州區(qū)、歙縣及休寧縣城區(qū)分布；權衡關系以高低權衡關系為主,主要在休寧縣海陽鎮(zhèn)、商山鎮(zhèn)以及歙縣溪頭鎮(zhèn)、桂林鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元分布,沿低低集聚區(qū)外圍分布的特征明顯。從不同生態(tài)系統(tǒng)服務間的作用關系來看,供給服務—調(diào)節(jié)服務低低集聚協(xié)同關系較為顯著,以生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值集聚區(qū)為中心向南北兩端擴散的空間特征明顯；供給服務—支持服務、供給服務—文化服務權衡協(xié)同關系的空間分布較為一致。調(diào)節(jié)服務—支持服務、調(diào)節(jié)服務—文化服務間協(xié)同關系的空間分布較為一致,權衡關系存在差別,在低低集聚區(qū)北部歙縣桂林鎮(zhèn)形成調(diào)節(jié)服務—文化服務的高低集聚權衡關系。文化服務—支持服務的高低集聚權衡關系空間單元數(shù)量最多,沿低低集聚區(qū)外圍緊密圍繞分布。

4 討論與結論

4.1 討論

目前關于實施重大生態(tài)實踐區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估及相互關系量化的已有研究較為少見。因此,本文以新安江跨省流域生態(tài)補償機制試點這一重大改革為研究背景,以第一輪生態(tài)補償試點工作實施結束為關鍵時間節(jié)點,基于土地利用變化生態(tài)貢獻度、生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)、雙變量空間自相關等方法模型,直觀定量地對新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務演化過程及權衡協(xié)同關系進行系統(tǒng)分析。伴隨生態(tài)補償機制試點的實施,水域這一土地利用類型在新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務發(fā)展中的貢獻效應有所增強,主要是得益于流域產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、流域綜合治理、水環(huán)境保護和水污染治理等系列工作的開展[24],河流、湖泊的保護力度日益強化,水域覆被轉出面積逐漸縮減,趨于穩(wěn)定。同時,生態(tài)系統(tǒng)服務變化指數(shù)結果顯示生態(tài)系統(tǒng)服務價值增益明顯的區(qū)域多集中在流域上游安徽省境內(nèi),流域上游以水生態(tài)環(huán)境保護為著力點的生態(tài)保護工作在空間上也得到了積極響應[41]。水生態(tài)環(huán)境的改善進一步推動流域內(nèi)水文調(diào)節(jié)服務的正向演進,生態(tài)系統(tǒng)服務價值快速上升,致使生態(tài)補償試點工作實施后水文調(diào)節(jié)服務與其他生態(tài)系統(tǒng)服務之間的相關關系發(fā)生明顯轉化。

本文的研究結果表明,新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體仍有較大回升空間,安徽、浙江兩省應繼續(xù)貫徹對水域、林地等關鍵土地利用類型的保護工作。雖然生態(tài)補償機制試點工作取得了階段性成效[42],但流域這一大范圍自然地理單元的生態(tài)保護工作仍然面臨著長期性和復雜性[43],政府及相關機構應合力健全流域自然資產(chǎn)產(chǎn)權制度、生態(tài)補償標準體系,強化基礎制度體系建設?？臻g分析結果上,生態(tài)系統(tǒng)服務價值的低值集聚區(qū)與減損顯著區(qū)在安徽省徽州區(qū)、休寧縣、歙縣等區(qū)縣城區(qū)重合分布明顯,地方亟需綜合城市建設、水土保持、糧食安全、經(jīng)濟發(fā)展等多目標優(yōu)化與土地利用之間的關系,科學劃定經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)布局的生態(tài)紅線區(qū)與可開發(fā)利用區(qū),從區(qū)域經(jīng)濟生態(tài)化水平、能源資源綜合利用效率、農(nóng)業(yè)科技投入與機械化水平等方面出發(fā)探索流域綜合治理開發(fā)新模式。權衡協(xié)同關系上,流域食物生產(chǎn)用地、水環(huán)境保護用地與其他用地之間的競爭關系明顯,糧食生產(chǎn)與生態(tài)保護之間的矛盾突出。同時,生態(tài)補償試點工作的實施推動了水文調(diào)節(jié)服務的快速發(fā)展,但應進一步以水生態(tài)環(huán)境的改善為抓手,通過科學合理的生態(tài)規(guī)劃,劃定“耕地紅線”及“生態(tài)紅線”,促進流域生態(tài)系統(tǒng)服務的全面發(fā)展,減少生態(tài)系統(tǒng)服務間的權衡。新安江沿江兩側、上游安徽省境內(nèi)流域邊界海拔高值區(qū)、下游浙江省千島湖及周邊等生態(tài)系統(tǒng)服務的重點保護及恢復區(qū)域,應是新安江流域生態(tài)紅線邊界劃定重點考慮的主體。在流域生態(tài)系統(tǒng)負荷較高,尤其是人類活動較為密集的城鎮(zhèn)地區(qū),應嚴控禁止建設區(qū)邊界及耕地紅線,在牢固建立糧食安全系統(tǒng)的基礎上推動流域綠色、智慧、高質量發(fā)展。

4.2 結論

(1)從演化過程來看,新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體呈波動下降特征,生態(tài)補償實施后有所回升；以河流、湖泊為代表的土地覆被類型在流域生態(tài)系統(tǒng)保護和恢復中的生態(tài)效應得到明顯強化；水文調(diào)節(jié)服務功能價值最高,林地是新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務發(fā)展中的關鍵土地利用類型。

(2)從分布特征來看,新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間差異較大,異質性較強,且存在明顯的高值集聚與低值集聚區(qū),相關性較強；生態(tài)系統(tǒng)服務高值區(qū)集中分布在浙江省千島湖及周圍區(qū)域,低值區(qū)在黃山市屯溪區(qū)、徽州區(qū)、歙縣等市、縣城區(qū)形成明顯集聚；生態(tài)補償試點工作實施后,流域上游安徽段生態(tài)系統(tǒng)服務價值增益較為明顯。

(3)從權衡協(xié)同關系來看,協(xié)同關系是新安江流域生態(tài)系統(tǒng)服務間相關關系的主體,主要存在于調(diào)節(jié)、支持、文化服務子系統(tǒng)之間；生態(tài)補償試點工作實施后,水文調(diào)節(jié)服務與其他類型生態(tài)服務之間的作用關系發(fā)生明顯轉化；鎮(zhèn)域尺度上,不同生態(tài)系統(tǒng)服務間的協(xié)同關系分布較為一致,權衡關系以高低集聚為主,在文化服務—支持服務之間表現(xiàn)最為明顯。