劉 頌 諶諾君 董宇翔

（1.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院景觀學(xué)系，上海 200092；2.成都市溫江區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，成都 611130）

通過建立一種在認(rèn)知區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇實(shí)現(xiàn)生態(tài)功能區(qū)劃的方法，以針對生態(tài)功能區(qū)劃提出差異性的管控策略，從而高效利用有限的生態(tài)資源，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。以浙江省嘉興市為研究對象，（1）采用當(dāng)量因子法測算了4種用地類型的11種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；（2）采用相關(guān)性分析和冷熱點(diǎn)分析探究研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系；（3）以K-means均值聚類算法識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，以其為依據(jù)進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，并提出各類生態(tài)功能區(qū)劃管理建議。研究發(fā)現(xiàn)：（1）嘉興市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（Ecosystem Service Value，ESV）具備北部高，東南部次之，西南部低的空間分異特征；（2）除水資源供給服務(wù)與食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分循環(huán)服務(wù)呈現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系外，嘉興市大部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間呈現(xiàn)出顯著的協(xié)同效應(yīng)；（3）基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇理論，嘉興市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇可分為5種類型，相應(yīng)劃分為5種生態(tài)功能分區(qū)，并針對性地提出了管控措施。研究提出的方法能夠較好識(shí)別區(qū)域生態(tài)功能，具有可行性和應(yīng)用價(jià)值，并為探索協(xié)同多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)分區(qū)管控策略提供了新的思路。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡；聚類分析；生態(tài)功能區(qū)劃；管控；嘉興市

隨著人類活動(dòng)對自然生態(tài)系統(tǒng)干擾的加劇，城市建設(shè)用地?cái)D占大量自然空間，城市發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的矛盾突出[1]。為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，生態(tài)功能區(qū)劃的概念受到學(xué)者們關(guān)注。生態(tài)功能區(qū)劃（Ecological Function Regionalization，EFR）是在分析生態(tài)系統(tǒng)特征和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)規(guī)律等生態(tài)本底條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)其空間異質(zhì)特征將區(qū)域劃分為不同生態(tài)功能區(qū)的過程，其本質(zhì)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)劃[2]。生態(tài)功能區(qū)劃不僅為妥善保護(hù)或利用生態(tài)環(huán)境提供了必要的基礎(chǔ)，更是指導(dǎo)城市發(fā)展和規(guī)劃管控策略制定的重要科學(xué)依據(jù)[3]。以生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，基于不同的生態(tài)系統(tǒng)模式和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給特征，相應(yīng)的生態(tài)功能分區(qū)應(yīng)當(dāng)采取差異化的管控和針對性的保護(hù)策略，因此合理的生態(tài)功能分區(qū)將對區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)提供有效指導(dǎo)。

自1976年Bailey[4]提出生態(tài)區(qū)劃方案以來，生態(tài)功能區(qū)劃的研究一直是研究熱點(diǎn)。如郎勇設(shè)等[5]根據(jù)寧夏生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性等情況，利用GIS進(jìn)行評價(jià)和生態(tài)功能區(qū)劃；王麗霞等[6]結(jié)合GIS、RS技術(shù)對渭河流域進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，并提出生態(tài)建設(shè)和保護(hù)措施建議；白永飛等[7]評估北方草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，并進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃?？梢姶罅垦芯渴菑纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)角度出發(fā)進(jìn)行的生態(tài)功能區(qū)劃，然而，多數(shù)研究忽視了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系，因此難以明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在復(fù)雜多變環(huán)境中的相互作用，也難以針對性提出各生態(tài)功能區(qū)劃的管控策略。

研究表明，各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)并非孤立的存在，并呈現(xiàn)出此消彼長的權(quán)衡和互利互惠的協(xié)同關(guān)系[8]。劉焱序等[9]認(rèn)為生態(tài)功能區(qū)劃應(yīng)當(dāng)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)聯(lián)機(jī)制角度開展生態(tài)功能區(qū)劃具有必要性。

近年來，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡和協(xié)同的研究成為了研究熱點(diǎn)，大量方法被用于識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的關(guān)系，相關(guān)性分析和熱點(diǎn)分析是識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)系的重要手段，目前已經(jīng)被研究廣泛應(yīng)用。Chen等[10]、Karimi等[11]、Vallet等[12]均利用皮爾森或斯皮爾曼相關(guān)性分析識(shí)別了各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，Yu等[13]、邵明等[14]利用熱點(diǎn)分析認(rèn)識(shí)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡空間分布和聚集特征?？梢姡嚓P(guān)性分析和熱點(diǎn)分析是深刻認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的重要技術(shù)，對于理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間權(quán)衡特征模式具有重要意義，但該類方法難以直接指導(dǎo)生態(tài)功能空間分類及管控。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇（Ecosystem Service Bundles）是Raudsepp-Hearne等[15]提出的概念，其含義可概括為一組在空間或時(shí)間上反復(fù)出現(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[16]，這組服務(wù)間往往存在協(xié)同效應(yīng)。由于其具備整合分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)系、識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間協(xié)同特征的優(yōu)勢，許多研究將服務(wù)簇理論結(jié)合相關(guān)性分析、熱點(diǎn)分析探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系[17]，部分研究實(shí)現(xiàn)了對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的系統(tǒng)認(rèn)知[18-19]。此外，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇具備指導(dǎo)空間生態(tài)區(qū)劃、管理及決策的優(yōu)勢，研究表明，明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇有利于避免以單一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升為目的的盲目決策帶來的負(fù)面效應(yīng)[20]，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的整體性質(zhì)輔助決策者制定高效提升多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的決策[16]。因此，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，針對性地提出空間管控策略，有利于明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的關(guān)聯(lián)機(jī)制及其對分區(qū)管控策略的影響。

本文嘗試在厘清生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同模式的基礎(chǔ)上，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，為區(qū)域分區(qū)生態(tài)管控提供指導(dǎo)和決策依據(jù)。研究以浙江省嘉興市為對象，首先，相關(guān)性分析和冷熱點(diǎn)分析被用于識(shí)別區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡和協(xié)同模式，實(shí)現(xiàn)對研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的系統(tǒng)認(rèn)知；其次，K-means聚類算法的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇識(shí)別，將不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇對應(yīng)到空間，直接指導(dǎo)生態(tài)功能區(qū)劃；最后，提出各類生態(tài)功能區(qū)劃的綜合管控建議。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

嘉興市位于浙江省東北部，市域境內(nèi)東西長約92 km，南北寬約76 km，其地理位置如圖1。作為連通江滬浙三大省市的門戶城市，其地理位置相對優(yōu)越，由于具有悠久的農(nóng)耕歷史，其土地利用水平高，自然原始植被遺留很少。截至2018年末，嘉興市建成區(qū)綠地率達(dá)35.2%，人均公園綠地面積14.9 m2。2013年浙江省出臺(tái)了《浙江省生態(tài)功能區(qū)劃》[21]，旨在實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的分區(qū)管理，嘉興市作為浙江省的重點(diǎn)城市，具備進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃的緊迫需求。

圖1 嘉興市地理位置及行政范圍Fig. 1 Location and boundaries of Jiaxing City

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所需數(shù)據(jù)包括2018年嘉興市土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）月值數(shù)據(jù)以及全國植被凈初級生產(chǎn)力指數(shù)（Net Primary Productivity，NPP）年值數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)來源于北京數(shù)字空間科技有限公司，空間粒度為30 m，通過ArcGIS10.5重分類林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地以及荒地6類；氣象數(shù)據(jù)采集年份為2018年，涵蓋氣溫?cái)?shù)據(jù)、日照時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)以及降雨數(shù)據(jù)，來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)、《嘉興市2018年統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《中國氣象年鑒2018》。NDVI月值數(shù)據(jù)以及全國NPP年值數(shù)據(jù)則由美國蒙大拿大學(xué)網(wǎng)（https://lpdaac.usgs.gov）下載，其中，前者為MOD13Q1數(shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為16 d，空間粒度為250 m，共23幅；后者為MOD17A3HGF數(shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為1 a，空間粒度為500 m。考慮到數(shù)據(jù)空間粒度的差異，在后期進(jìn)行ESV計(jì)算時(shí)將粒度統(tǒng)一為250 m。土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站（http://www.resdc.cn/Default.aspxn/）。

2 研究方法

2.1 研究方法概述

本研究希望在厘清生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同模式的基礎(chǔ)上基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃。首先，研究采用價(jià)值當(dāng)量法結(jié)合動(dòng)態(tài)價(jià)值系數(shù)修正測算嘉興4種用地類型的11種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，明確其價(jià)值量及空間分布；其次，采用SPSS軟件對各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析和ArcGIS冷熱點(diǎn)分析探究研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，以深入理解研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給模式和分布特征；最后，基于K-means均值聚類算法識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，以此為依據(jù)進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，并綜合權(quán)衡分析結(jié)果以實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)可持續(xù)為目的提出各類生態(tài)功能區(qū)劃管理建議。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（Ecosystem Services Value，ESV）評估是一種量化生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品、服務(wù)及其功能，并轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值的方法，這種方法可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益服務(wù)的精準(zhǔn)量化[22]，本文測算嘉興市的ESV為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。

當(dāng)量因子法是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估的常用方法，在謝高地等人構(gòu)建了中國本土化當(dāng)量因子表[23]后被廣泛應(yīng)用，但其靜態(tài)評估的方式難以考慮生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空差異，限制了其應(yīng)用的可能性[24]。2015年，謝高地等[25]改進(jìn)了基于當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化方法，將時(shí)間和空間動(dòng)態(tài)因子納入考慮，進(jìn)一步提升了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估的客觀性和準(zhǔn)確性。由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇與時(shí)間和空間因素高度相關(guān)，為獲取相對準(zhǔn)確的研究結(jié)論，本文采用動(dòng)態(tài)評估的方法測算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

由于建設(shè)用地、荒地供給的ESV極少，因此，研究主要計(jì)算耕地、林地、草地以及水域4種用地類型的ESV。參考謝高地改進(jìn)的動(dòng)態(tài)評估方法，主要包括以下三個(gè)步驟：（1）靜態(tài)價(jià)值系數(shù)確定——嘉興市不同用地類型的各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行價(jià)值當(dāng)量賦值[26]，并根據(jù)《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒2018》中糧食產(chǎn)量與價(jià)格數(shù)據(jù)計(jì)算得到嘉興市的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量，通過二者相乘得出嘉興市不同用地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)靜態(tài)價(jià)值系數(shù)；（2）動(dòng)態(tài)價(jià)值系數(shù)計(jì)算——通過降水量與NPP兩個(gè)因子對每月的ESV進(jìn)行修正，其中水資源供給與水文調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值通過降水量進(jìn)行修正，其余ESV則通過NPP值進(jìn)行修正[25]；（3）各類ESV計(jì)算——通過公式（1）（2）分別以市鎮(zhèn)單元為單位計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型ESV及總ESV。

式中：n為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型；k為用地類型；Ak為k類用地類型面積（單位：hm2）；Fkni為第k類用地類型第n項(xiàng)服務(wù)在第i月價(jià)值系數(shù)（單位：元/hm2）；ESVLU為k類用地類型的ESV；ESVSF為第n項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的ESV；ESVT為總ESV。

其中動(dòng)態(tài)價(jià)值系數(shù)Fkni計(jì)算公式為：

式中：Fn為某種用地類型第n項(xiàng)ESV當(dāng)量因子；Ri為某種用地類型第i月的降水調(diào)節(jié)因子，通過研究區(qū)第i月的平均單位面積降水量與全國年均單位面積降水量的比值計(jì)算得到；Pi為某種用地類型第i月的NPP調(diào)節(jié)因子，通過研究區(qū)該種用地類型第i月的NPP值與全國該類用地的年均NPP值的比值計(jì)算得到；n1為水資源供給以及水文調(diào)節(jié)服務(wù)功能；n2為除n1之外的ES功能。

研究區(qū)各類用地每月的NPP值由改良的CASA模型計(jì)算獲取[27]。全國NPP值則由下載的MOD17A3HGF數(shù)據(jù)經(jīng)過MRT拼接、投影值轉(zhuǎn)換，再通過ArcGIS10.5對全國土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，作為各類GI年均NPP計(jì)算的邊界，最后通過最大值合成得到。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡分析及熱點(diǎn)分析

對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的分析是理解區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)特質(zhì)的基礎(chǔ)，相關(guān)性分析是識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的常用方法，如Chen等[10]、Karimi等[11]、Vallet等[12]均利用皮爾森或斯皮爾曼相關(guān)性分析識(shí)別了各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系。因此本研究使用SPSS的皮爾森雙變量相關(guān)性分析計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的兩兩相關(guān)性，并作為判定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的依據(jù)。其中，皮爾森相關(guān)系數(shù)的顯著性分為0.01與0.05兩個(gè)級別：如果在0.01級別相關(guān)性顯著，即表示假設(shè)的結(jié)果有99%可能正確；如果在0.05級別相關(guān)性顯著，即表示假設(shè)的結(jié)果有95%可能正確。若相關(guān)系數(shù)r為正，則表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間為正相關(guān)，即協(xié)同關(guān)系，呈現(xiàn)協(xié)同關(guān)系的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具備處于同一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中的可能性；若相關(guān)系數(shù)為負(fù)，則表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間呈負(fù)相關(guān)，即權(quán)衡關(guān)系，呈現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可能出現(xiàn)此消彼長的沖突特征。

在識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)各類型ESV的空間分布特征，對研究區(qū)分析單元的ESV進(jìn)行熱點(diǎn)分析。熱點(diǎn)分析主要通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法描述輸入數(shù)據(jù)在空間上是否具有聚集性[28]，并對其聚集程度進(jìn)行界定。熱點(diǎn)分析采用ArcGIS10.5中的優(yōu)化熱點(diǎn)分析工具，可以識(shí)別空間中具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上顯著性的熱點(diǎn)空間和冷點(diǎn)空間，自動(dòng)聚合數(shù)據(jù)并適當(dāng)融合高值與低值區(qū)域，其分析結(jié)果對于識(shí)別重要功能分區(qū)具有重要意義[29]。

2.4 基于K-means的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇識(shí)別及生態(tài)功能區(qū)劃

聚類分析通過迭代和相對距離的測算識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相似性，把ESV具有高度相似特征的鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元?jiǎng)澐譃橥环N生態(tài)功能分區(qū)，同類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇具有類似的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給特征，識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇有利于有效制定和實(shí)施生態(tài)系統(tǒng)管理策略。K-means算法是識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的常用算法[16]，如Jaligot等[30]采用K-means聚類算法識(shí)別瑞士生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇特征；Yang等[31]運(yùn)用K-means聚類算法測算京津冀都市圈的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇等。本文采用K-means聚類算法進(jìn)行聚類，將ESV測算結(jié)果歸一化后，對不同分析單元的多種ESV進(jìn)行聚類，并利用python進(jìn)行玫瑰圖制作，以明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的組成結(jié)構(gòu)，分析其內(nèi)在機(jī)制和驅(qū)動(dòng)因素，利用ArcGIS進(jìn)行空間可視化，識(shí)別生態(tài)功能分區(qū)的空間分布。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估結(jié)果

將2018年嘉興市鎮(zhèn)級行政單元各項(xiàng)ESV經(jīng)歸一化后進(jìn)行可視化處理，其空間分布如圖2。根據(jù)測算的ESV總量，嘉興市ESV具備北部高，東南部次之，西南部低的空間分異特征。嘉興中心城區(qū)及其北部的王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)以及嘉善縣北部的姚莊鎮(zhèn)具備高ESV總量，湖泊、濕地以及水庫等重要ESV空間載體占面積較大可能是王江涇鎮(zhèn)和姚莊鎮(zhèn)具備較高ESV總量的關(guān)鍵原因，如王江涇鎮(zhèn)域內(nèi)的市域北部湖蕩群保護(hù)濕地以及姚莊鎮(zhèn)域內(nèi)的嘉善太浦河—長白蕩引用水保護(hù)區(qū)作為重要生態(tài)源地實(shí)現(xiàn)了較高的水文調(diào)節(jié)和凈化環(huán)境的ESV供給，東南部的澉浦鎮(zhèn)、黃灣鎮(zhèn)提供了大量的水土保持服務(wù)價(jià)值，可能由于沿海地區(qū)圍墾帶來的濕地灘涂面積增加提升了當(dāng)?shù)氐乃帘３帜芰Α?/p>

圖2 嘉興市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評估結(jié)果（ESV總量單位：億元）Fig. 2 Results of ecosystem service value assessment in Jiaxing (Unit: billion yuan)

桐鄉(xiāng)市東部的屠甸鎮(zhèn)、嘉善縣南部的大云鎮(zhèn)以及桐鄉(xiāng)市西部的河山鎮(zhèn)ESV供給量較低，可能由于其城鎮(zhèn)建設(shè)用地占比大，自然結(jié)構(gòu)相對脆弱，導(dǎo)致了ESV的低供給。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡分析及熱點(diǎn)分析

對ESV的協(xié)同與權(quán)衡分析對于區(qū)域土地利用景觀格局的優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)作用，有利于最大限度地利用區(qū)域土地資源。使用SPSS的皮爾森雙變量相關(guān)性分析計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的兩兩相關(guān)性，并對其進(jìn)行可視化，可見ESV協(xié)同與權(quán)衡分析結(jié)果如圖3，從中可以看出大部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明嘉興市大部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間具備協(xié)同效益，能夠?qū)崿F(xiàn)互利互惠的協(xié)同增效，可能具備集成多種服務(wù)類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇。其中食物生產(chǎn)與維持養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值、美學(xué)景觀與生物多樣性價(jià)值、凈化環(huán)境與水文調(diào)節(jié)價(jià)值等都具有較高的正相關(guān)性，即服務(wù)間存在強(qiáng)協(xié)同關(guān)系，說明這些服務(wù)有較大可能共存于同一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同管理。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厣锒鄻有苑?wù)價(jià)值與多種類型ESV具備強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)，有針對性地保護(hù)生物多樣性維持服務(wù)供給區(qū)域?qū)ζ渌?wù)供給，如食物生產(chǎn)等，有明顯的提升作用。

圖3 單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)皮爾森相關(guān)性分析Fig. 3 Pearson correlation analysis of individual ecosystem services

但水資源供給服務(wù)與食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分循環(huán)服務(wù)均呈負(fù)相關(guān)，其中與維持養(yǎng)分循環(huán)、食物生產(chǎn)價(jià)值的負(fù)相關(guān)性較高，表明其存在較強(qiáng)的權(quán)衡關(guān)系，是當(dāng)?shù)剌^為明顯具備權(quán)衡沖突的服務(wù)類型，可能導(dǎo)致主導(dǎo)這些服務(wù)的生態(tài)功能區(qū)劃存在空間分異，有必要進(jìn)行針對性地識(shí)別和管控。

為明確各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高低值分布情況，識(shí)別主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間聚集狀態(tài)，各類型ESV的熱點(diǎn)與冷點(diǎn)區(qū)域如圖4，高值集聚的市鎮(zhèn)單元為各項(xiàng)服務(wù)的核心供給空間，可見食物生產(chǎn)、維持養(yǎng)分循環(huán)與氣體調(diào)節(jié)價(jià)值的主要熱點(diǎn)區(qū)域分布在海鹽中心城區(qū)；原料生產(chǎn)與氣候調(diào)節(jié)價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域分布于海寧市東部與海鹽中心城區(qū)；水資源供給價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域位于市域北部，冷點(diǎn)區(qū)域則分散分布于市域中部與東部；凈化環(huán)境與水文調(diào)節(jié)價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域分布于市域中部與北部，冷點(diǎn)區(qū)域則主要位于海寧市中部與桐鄉(xiāng)市東南部；土壤保持價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域集中分布于海寧市東部和海鹽縣南部；生物多樣性與美學(xué)景觀價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)榧闻d市域中部與東南部，冷點(diǎn)區(qū)域則位于海寧市中部。

圖4 各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)冷熱點(diǎn)分析Fig. 4 Analysis of hot and cold spots for each ecosystem service

總體來看，嘉興市中北部以及東南部的多個(gè)市鎮(zhèn)單元成為多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（如水文調(diào)節(jié)、美學(xué)景觀等）的高值聚集區(qū)域，說明這些地區(qū)具備多類服務(wù)高效協(xié)同的空間潛力，該類市鎮(zhèn)單元往往重視藍(lán)綠系統(tǒng)規(guī)劃，濕地、水庫空間相對豐富，需要進(jìn)一步總結(jié)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)策劃模式，為實(shí)現(xiàn)多服務(wù)協(xié)同規(guī)劃發(fā)揮示范性作用。而南部的鹽官鎮(zhèn)、斜橋鎮(zhèn)則成為各項(xiàng)服務(wù)（生物多樣性、凈化環(huán)境、美學(xué)景觀）的冷點(diǎn)區(qū)域，該類空間服務(wù)供給量低，其發(fā)展模式可能存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 生態(tài)功能區(qū)劃及管控策略

采用算法將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇分為5類，每一類的聚類中心玫瑰圖（圖5）表現(xiàn)了該種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的強(qiáng)弱情況，表現(xiàn)了相應(yīng)生態(tài)功能區(qū)劃的主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)特征。根據(jù)聚類結(jié)果將嘉興市劃分為高供給生態(tài)平衡區(qū)、生態(tài)游憩水源區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)儲(chǔ)備區(qū)、城市生態(tài)脆弱區(qū)、生境源地保育區(qū)5個(gè)生態(tài)功能區(qū)，并提出如下管控策略。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇聚類中心玫瑰圖（上）及生態(tài)功能區(qū)劃結(jié)果（下）Fig. 5 Ecosystem service bundles cluster center rose chart (top) and results of ecological function zoning (bottom)

3.3.1 高服務(wù)生態(tài)平衡區(qū)——補(bǔ)足短板，促進(jìn)服務(wù)協(xié)同增益

從圖5聚類中心玫瑰圖可見，高服務(wù)生態(tài)平衡區(qū)實(shí)現(xiàn)了食物生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分等多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高效均衡供給，除水資源供給和土壤保持服務(wù)外基本實(shí)現(xiàn)生態(tài)盈余。該類空間主要分布于嘉興中心城區(qū)、海鹽中心城區(qū)，可見嘉興市城區(qū)規(guī)劃較好考慮了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同供給，在城市發(fā)展過程中仍維持了較高的綠色基礎(chǔ)設(shè)施比例，區(qū)域內(nèi)聯(lián)通的城市公園、郊野河湖濕地和綠地承擔(dān)了較大比例的服務(wù)供給，功能結(jié)構(gòu)相對完善，如嘉興中心城區(qū)的南湖風(fēng)景名勝區(qū)，及其串聯(lián)的公園綠地體系具有豐富的濕地與河湖資源，提供了復(fù)合的生態(tài)效益。從熱點(diǎn)分析也可見嘉興中心城區(qū)、海鹽中心城區(qū)也是多項(xiàng)服務(wù)的高值熱點(diǎn)區(qū)域，再次明確了該類空間具備相對均衡的生態(tài)效益。然而，大面積的公園綠地和耕地可能導(dǎo)致該類空間耗水量大、土壤保持困難，因此該類空間具備極低的水資源供給服務(wù)和相對較低的土壤保持服務(wù)。

對于該類空間應(yīng)當(dāng)實(shí)施以綠色發(fā)展為導(dǎo)向，保證現(xiàn)有綠地系統(tǒng)服務(wù)供給的同時(shí)需要在城區(qū)建設(shè)過程中關(guān)注效益短板，在考慮土地利用性質(zhì)可調(diào)整的前提下適當(dāng)增補(bǔ)林地面積以保證復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高效持續(xù)供給，同時(shí)加強(qiáng)水系的連通性，貫通河道并加強(qiáng)對水系的規(guī)劃管理，形成更加復(fù)合的水綠體系，通過多樣手段實(shí)現(xiàn)水資源供給、水文調(diào)節(jié)以及凈化環(huán)境等ESV的提升。

3.3.2 生態(tài)游憩水源區(qū)——保護(hù)本底，統(tǒng)籌考慮適度開發(fā)

該類區(qū)域具備較高的水資源供給、美學(xué)景觀、凈化環(huán)境及水文調(diào)節(jié)相關(guān)的調(diào)節(jié)和文化服務(wù)，從熱點(diǎn)分析也可發(fā)現(xiàn)，該類單元是此4類服務(wù)的熱點(diǎn)區(qū)域，該聚類結(jié)果具有合理性。該空間主導(dǎo)生態(tài)功能和資源發(fā)展傾向相對明確，供給服務(wù)效益較弱，服務(wù)間具備一定的協(xié)同性，空間上集中分布于嘉興北部的王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)、天凝鎮(zhèn)等市鎮(zhèn)單元。該類空間涵蓋北部濕地群與太浦河—長白蕩水源保護(hù)地，是嘉興市重要的水源地。

基于其高供給的服務(wù)類型及關(guān)聯(lián)特征，該類空間生態(tài)本底條件較優(yōu)，具備一定的生態(tài)潛力，應(yīng)與周邊功能區(qū)劃統(tǒng)籌考慮，在實(shí)施水源地功能結(jié)構(gòu)保護(hù)和完善的基礎(chǔ)上適度開發(fā)生態(tài)旅游相關(guān)項(xiàng)目，保證生活用水、農(nóng)業(yè)用水以及工業(yè)用水供給的同時(shí)加強(qiáng)對水域支流的建設(shè)，通過增加水域的分布密度，加強(qiáng)水域整體的連通性，并在水域周邊適度增加游憩配套，以輕微介入的方式作為中心城區(qū)游憩儲(chǔ)備用地。由于該類空間具備明確的生態(tài)資源本底，其發(fā)展傾向也相對明確，可能無需過度關(guān)注和供給服務(wù)間的權(quán)衡態(tài)勢，仍應(yīng)當(dāng)以保護(hù)本底資源為主要發(fā)展方向。

3.3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)儲(chǔ)備區(qū)——保證供應(yīng)，建立復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

該類空間分布相對分散，位于嘉興中西部及東北部的中心城區(qū)及其周邊。從服務(wù)簇聚類中心可見其供給的服務(wù)以食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)等供給服務(wù)和維持養(yǎng)分、氣體調(diào)節(jié)等服務(wù)為主。由于鄰近城區(qū)，該類空間分布大量耕地，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)儲(chǔ)備區(qū)。另外，該類空間也保留了一定的林草地類比例，主導(dǎo)服務(wù)和其他弱勢服務(wù)間的權(quán)衡并不顯著。從熱點(diǎn)分析也可見，該類空間較少被識(shí)別為冷熱點(diǎn)空間，說明各項(xiàng)服務(wù)在該區(qū)域不存在顯著的高值或低值，該類空間各項(xiàng)服務(wù)呈現(xiàn)相對均衡態(tài)勢。

在進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)管控時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮該類空間糧食供給的功能特性，將供給服務(wù)視為主導(dǎo)服務(wù)，并將生態(tài)防護(hù)與轉(zhuǎn)換種植結(jié)構(gòu)并重。一方面，重視糧食供給的基本農(nóng)田底線，保持其主導(dǎo)功能可持續(xù)性；另一方面，在生態(tài)管控調(diào)節(jié)方面，可在建設(shè)用地周邊建立物質(zhì)與能量流通的生態(tài)廊道，建立復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步協(xié)調(diào)服務(wù)間的權(quán)衡；調(diào)整耕地、林地的種植結(jié)構(gòu)，建立多樣性更為豐富的植物群落，促進(jìn)物質(zhì)與能量的生態(tài)循環(huán)，在保證食物供應(yīng)等供給充足的基礎(chǔ)上，發(fā)揮維持養(yǎng)分循環(huán)與氣體調(diào)節(jié)的復(fù)合效益。

3.3.4 城市生態(tài)脆弱區(qū)——恢復(fù)增補(bǔ)，調(diào)整結(jié)構(gòu)降低干擾

該類生態(tài)功能區(qū)在嘉興市分布面積最廣，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇代表了31個(gè)市鎮(zhèn)單元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給特征，其空間單元在格局上相對連續(xù)，除水資源供給服務(wù)外其他服務(wù)均為低值，其生態(tài)功能構(gòu)成相對單一，生態(tài)結(jié)構(gòu)相對脆弱，如多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的冷點(diǎn)區(qū)域高橋鎮(zhèn)、斜橋鎮(zhèn)等均被劃為該類空間。分析可知，該類區(qū)劃普遍城鎮(zhèn)化程度低，分散的低矮民居缺乏規(guī)劃，導(dǎo)致建設(shè)用地比例較大，一定程度擠占了綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)空間，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給效率低。此外該聚類中水資源供給服務(wù)和其余服務(wù)的權(quán)衡效應(yīng)顯著，一定程度上也印證了皮爾森相關(guān)性分析的結(jié)論。

該區(qū)域在積極響應(yīng)浙江省“五水共治”工作、增強(qiáng)區(qū)域雨水調(diào)蓄能力與水質(zhì)凈化能力、穩(wěn)固水資源供給服務(wù)能力的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)提升區(qū)域ESV產(chǎn)出效率，在充分發(fā)揮現(xiàn)有本底資源生態(tài)效用的基礎(chǔ)上合理增補(bǔ)綠色基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建保護(hù)地或生態(tài)廊道，強(qiáng)化生態(tài)結(jié)構(gòu)連通性以實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)，適當(dāng)減輕人為干擾，引導(dǎo)該類空間向高供給、多服務(wù)協(xié)同的趨勢演進(jìn)。

3.3.5 生境源地保育區(qū)——加強(qiáng)保育，嚴(yán)格管控限制開發(fā)

該類服務(wù)簇中水土保持、氣體調(diào)節(jié)、生物多樣性維持、水資源供給、原料生產(chǎn)服務(wù)都處于高值，空間上聚集在嘉興南部的澉浦鎮(zhèn)和黃灣鎮(zhèn)，聚類結(jié)果和熱點(diǎn)分析結(jié)果具有一致性。該類空間位于錢塘江與杭州灣的交匯之處，區(qū)域內(nèi)分布有嘉興市的主要山體及風(fēng)景名勝區(qū)，林地面積廣，而近年來土地利用變化較大，大量沿海濕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，其用地成分較為復(fù)雜。

作為嘉興市主要山體林地分布的關(guān)鍵區(qū)域，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)山體與林地的保育，基于其較好的生境質(zhì)量特征，建議將黃灣鎮(zhèn)山體納入自然保護(hù)區(qū)建設(shè)，對于南北湖及沿海濕地劃定自然保育范圍，創(chuàng)造復(fù)合多元的棲息地生境以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同供應(yīng)；同時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格限制破壞性建設(shè)活動(dòng)，禁止在重要林地、山體空間開發(fā)建設(shè)，必要時(shí)需要對周圍被侵占的自然用地采取退耕還林、還濕等措施。

4 結(jié)論與討論

本研究以浙江省嘉興市為研究對象，測算了研究區(qū)4種用地類型的11種ESV，采用相關(guān)性分析和冷熱點(diǎn)分析探究研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，識(shí)別了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，以此為依據(jù)進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃，并提出各類生態(tài)功能區(qū)劃管理建議。

研究發(fā)現(xiàn)，2018年嘉興市ESV總量具備北部高，東南部次之，西南部低的空間分異特征。嘉興市中北部（嘉興市區(qū)及嘉善區(qū)）以及東南部（海鹽縣）成為多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（如水文調(diào)節(jié)、美學(xué)景觀等）的高值聚集區(qū)域，而南部的鹽官鎮(zhèn)、斜橋鎮(zhèn)（位于海寧市內(nèi)）則成為各項(xiàng)服務(wù)（生物多樣性、凈化環(huán)境、美學(xué)景觀）的冷點(diǎn)區(qū)域，發(fā)展模式可能存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。該結(jié)論與虎陳霞等[32]采用相同方法測算的2015年嘉興市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值情況存在一定差異，其測算結(jié)果表明嘉善區(qū)ESV較低。一方面可能由于2015年至2018年間政府采取的生態(tài)管控措施導(dǎo)致嘉善區(qū)ESV顯著提升，2017年7月，嘉善政府基于《嘉善縣環(huán)境功能區(qū)劃（2016）》，以“面積不減少、完整性、連通性、科學(xué)性和可操作性”為原則，調(diào)整并實(shí)施了《嘉善縣生態(tài)保護(hù)紅線劃定》方案，可能促進(jìn)了當(dāng)?shù)谽SV提升。另一方面，可能動(dòng)態(tài)修正測算方法和當(dāng)量價(jià)值系數(shù)差異導(dǎo)致測算結(jié)果不同，這也從側(cè)面表明了當(dāng)量因子法進(jìn)行ESV核算的方法可能存在一定主觀性，后續(xù)研究亟待采用更科學(xué)的ES測算模型對進(jìn)行檢驗(yàn)和校核。

權(quán)衡分析發(fā)現(xiàn)嘉興市大部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間呈現(xiàn)出顯著協(xié)同效益，但水資源供給服務(wù)與食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分循環(huán)服務(wù)均呈較顯著權(quán)衡關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇聚類中心的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布情況再次證明了水資源供給服務(wù)和其他的權(quán)衡關(guān)系，如高供給生態(tài)平衡區(qū)和城市生態(tài)脆弱區(qū)的表現(xiàn)最為明顯。倪澤睿等[33]對長三角地區(qū)的評估得到了相似的結(jié)果，長三角多個(gè)城市水資源供給服務(wù)和多項(xiàng)服務(wù)存在權(quán)衡關(guān)系?？赡苡捎诩闻d市水網(wǎng)密布，原有水資源供給服務(wù)本底較高，但人類建設(shè)開發(fā)活動(dòng)將導(dǎo)致原承擔(dān)較高水資源供給服務(wù)的水系、濕地被建設(shè)用地或農(nóng)田侵占，造成生態(tài)結(jié)構(gòu)變動(dòng)，導(dǎo)致水資源供給和其他服務(wù)的權(quán)衡顯著。

研究基于K-means算法將嘉興市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇分為5種類型，并分別對應(yīng)到5種生態(tài)功能分區(qū)，提出針對性的管控策略，在此之前已有研究嘗試基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的生態(tài)功能區(qū)劃，結(jié)果表明基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的分區(qū)方法能夠較好識(shí)別區(qū)域生態(tài)功能，具有可行性和應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合相關(guān)性分析和冷熱點(diǎn)分析可以深入理解研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間聚集特征及其權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，為生態(tài)功能區(qū)劃的分區(qū)管控提供了更全面的建議和新的決策思路。

綜上，本研究提出的方法能夠較好識(shí)別區(qū)域生態(tài)功能，具有可行性和應(yīng)用價(jià)值，并為探索協(xié)同多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)分區(qū)管控策略提供了新的思路。