閆曉露,李欣媛,劉澄浩,李佳偉,鐘敬秋,4,*

1 教育部人文社科重點研究基地，遼寧師范大學海洋經濟與可持續(xù)發(fā)展研究中心, 大連 116029 2 遼寧省“海洋經濟高質量發(fā)展”高校協(xié)同創(chuàng)新中心，大連 116029 3 大連理工大學電子信息與電氣工程學部,大連 116029 4 中國科學院地理科學與資源研究所 資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室,北京 100101

生態(tài)系統(tǒng)服務作為自然-人文系統(tǒng)耦合的橋梁,對維持人類福祉具有重要意義[1]。然而,在快速城市化背景下,人類對自然資源無節(jié)制利用與破壞使全球超過60%的服務日趨退化,深刻影響“自然-社會經濟”系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[2—3],黨的十九大以來,生態(tài)文明頂層設計日益完善,生態(tài)系統(tǒng)修復與治理已取得階段性成果,但如何促進經濟發(fā)展與多種生態(tài)服務間良性互動,依然是可持續(xù)發(fā)展研究領域最為緊迫的問題之一[4—6]。在既定景觀中,多種生態(tài)系統(tǒng)服務時空共現形成生態(tài)系統(tǒng)服務簇[7—8],簇中不同服務間此消彼長或同增同減的關聯特征即為權衡或協(xié)同關系[9—10],服務簇為表征多種生態(tài)系統(tǒng)服務復雜交互作用提供科學視角,探究其時空分異特征,對多種生態(tài)系統(tǒng)服務優(yōu)化管理有重要意義[11],也是將生態(tài)系統(tǒng)服務概念納入生態(tài)系統(tǒng)管理決策和國土空間規(guī)劃的關鍵步驟。

近年來,國內外學者從服務簇角度對生態(tài)系統(tǒng)服務間交互關系開展了大量研究,其中識別服務簇的方法主要有主成分分析[12]、空間自相關分析[13]、K-means聚類分析[14]與自組織網絡分析[15],如申嘉澍等[16]運用自組織網絡方法探究雄安新區(qū)多種服務間交互關系,發(fā)現四類服務簇的空間分布與土地覆被存在潛在聯系；Chen等[17]通過主成分分析和K-means聚類分析方法識別由不同權衡與協(xié)同關系組成的7種服務簇,認為權衡關系主要發(fā)生在供給服務與其它服務之間。當前,關于服務簇的研究在內容與方法上日臻豐富,為本文深化研究提供基礎,但仍存在以下不足：①以往研究只是簡單分析多種生態(tài)系統(tǒng)服務之間的關系,局限在靜態(tài)視角下探討服務簇的空間分布,由于自然資源稟賦和社會經濟因素的差異,各類生態(tài)系統(tǒng)服務具有高度異質性與動態(tài)性,服務簇的空間格局也會隨時間而變化[18—19],綜合探究其動態(tài)演變可以有效揭示生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間格局與演化特征,對促進生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟的可持續(xù)發(fā)展有重要意義[13]。②目前對服務簇的研究多聚焦于國家[20]、地方[21]、鄉(xiāng)鎮(zhèn)[12]以及流域[5]等較大尺度,雖然這種尺度便于區(qū)域管理,但對基于生態(tài)過程的服務而言,適宜的格網尺度更有利于實現土地精細化管理目標,而目前對格網等精細尺度下服務簇的研究較為缺乏[22]。因此,為解決生態(tài)過程尺度與人類管理尺度不匹配問題,需要對格網尺度下生態(tài)系統(tǒng)服務簇的空間演化進行深入探討,這對生態(tài)環(huán)境有效管理以及社會經濟高質量發(fā)展具有重要意義[23]。

近年來,多種生態(tài)系統(tǒng)服務交互關系的穩(wěn)定性在自然過程和人類活動干擾下發(fā)生復雜變化[24—25]。一些學者從驅動因素著手探討多種生態(tài)系統(tǒng)服務間交互關系的形成機制,如Lamarque等[26]對草地生態(tài)系統(tǒng)服務進行評估,研究發(fā)現氣候和土地利用是影響其交互關系的主要因素；Feng等[27]探究了黃土高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務之間的權衡程度,結果表明植被類型、坡度與土壤性質對于協(xié)調多種服務間權衡關系有重要意義。然而,從現有研究來看,多數學者主要探討自然環(huán)境因素對多種生態(tài)系統(tǒng)服務交互關系的影響,而忽略了人文因素[28—29]。社會經濟因素既是城市發(fā)展的引擎,又是環(huán)境問題的中心。Bennett等[11]提出多種生態(tài)系統(tǒng)服務交互關系存在共同驅動和相互影響兩種方式,探究社會經濟和自然因子對服務簇的復合影響是理解多種生態(tài)系統(tǒng)服務間是否發(fā)生沖突的關鍵[24]。因此,系統(tǒng)探究服務簇與自然-社會經濟系統(tǒng)之間的關系可以確保生態(tài)系統(tǒng)的有效管理。

黨的十九大報告強調,山水林田湖草是生命共同體,要統(tǒng)籌考慮各生態(tài)要素,以保護和系統(tǒng)修復為主線,從而達到維護生態(tài)平衡的目標。沿海地區(qū)在我國社會經濟發(fā)展過程中具有重要戰(zhàn)略意義,改革開放以來,在國家與地方層面共同推動下,沿海開放城市經濟迅速崛起。伴隨著人類對海洋與陸地資源開發(fā)的日益深入,沿海城市在發(fā)展過程中引發(fā)的環(huán)境問題逐漸引起人們的重視。大連是中國最早對外開放的沿海城市之一,海陸兼?zhèn)涞膮^(qū)位優(yōu)勢以及雄厚的工業(yè)基礎,在帶來巨大經濟效益同時,也使區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)生顯著退化,如土壤侵蝕加劇、生物棲息地破碎化、大氣污染與河道淤積等問題接踵而至,陸海協(xié)同保護亟待加強?；诖?本研究根據大連市突出生態(tài)問題,定量測度2005—2015年區(qū)域食物供給、土壤保持、生境質量、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)與景觀美學6種關鍵服務的時空變化特征；運用相關性分析方法定性判別各服務之間權衡與協(xié)同關系；基于自組織網絡方法識別生態(tài)系統(tǒng)服務簇,探究多種生態(tài)系統(tǒng)服務交互作用的時空特征；應用地理探測器分析其空間分異的驅動因素。研究結果有助于大連市政府有的放矢制定生態(tài)保護對策,為沿海城市因地制宜實施生態(tài)修復措施提供科學參考。

1 研究區(qū)與數據來源

1.1 研究區(qū)概況

大連市位于120°98′—123°52′ E,38°73′—40°22′ N之間,地處遼東半島南端(圖1),地勢由中軸向東西兩側黃、渤海域傾斜,山地和丘陵地貌廣泛分布。全市下轄7個區(qū)(市內4區(qū)、旅順口區(qū)、金州區(qū)、普蘭店區(qū))、1個縣(長海縣)、代管2個縣級市(莊河市、瓦房店市),轄區(qū)總面積12574 km2,以旱地、林地和建設用地為主。大連優(yōu)質港灣眾多,海洋產業(yè)及造船業(yè)國內保持領先,是東北亞重要的國際航運中心,也是遼寧省海洋經濟高質量發(fā)展的重要增長極。伴隨著大連市建設步伐加快,大面積的生態(tài)用地被不斷分割,原有生物地球化學循環(huán)過程隨土地覆被變化而消失,直接威脅到區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能正常運行。因此,亟需明晰大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇時空演變特征及其驅動因素,厘清多種生態(tài)服務間沖突關系,從而推動社會經濟高質量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護共贏。

圖1 研究區(qū)位置圖

1.2 數據來源

本文所使用的基礎數據如下：

①土地利用數據：根據對GF-2遙感影像解譯,對植被覆蓋類型進行了分類,經檢驗Kappa指數為0.81,結果可靠,空間分辨率30 m。②MODIS數據：來源于(https://www.nasa.gov/)MODIS13Q1數據集,空間分辨率250 m,經ArcGIS重采樣為30 m。③地形數據：來源于(http://reverb.echo.nasa.gov/),空間分辨率30 m。④土壤數據：來源于(http://westdc.westgis.ac.cn/),經ArcGIS重采樣為30 m。⑤氣象數據：來源于(http://data.cma.cn/),包括降雨、氣溫、輻射、平均溫度與風速等氣象數據。⑥社會統(tǒng)計數據：來源于大連市統(tǒng)計年鑒與中國海洋統(tǒng)計年鑒等。以上所有數據均基于ArcGIS軟件統(tǒng)一為投影坐標系WGS_1984_UTM_Zone_51N。

1.3 影響因子數據

綜合考慮大連地域環(huán)境及數據非共線性,建立影響服務簇空間分異的指標體系(表1)。

表1 大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇影響因子

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務評估

基于模型及軟件測算2005—2015年6種生態(tài)系統(tǒng)服務(表2),并對測算結果進行驗證。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務評估方法及計算公式

2.2 權衡與協(xié)同關系分析

首先對6種生態(tài)系統(tǒng)服務進行極差正規(guī)化處理,然后基于ArcGIS軟件進行樣點采集,最后運用R語言的corrplot包,應用Spearman相關分析方法判別6種生態(tài)系統(tǒng)服務之間的相關關系并實現可視化。

(1)

式中,r為相關系數,值域[-1, 1],若r>0,表示兩個服務之間存在協(xié)同關系；r<0,意味著兩個服務之間存在權衡關系。xij和yij表示不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務數據值。

2.3 自組織映射網絡

Kohonen提出自組織映射網絡(Self-Organizing Map,SOM)[32],不同于傳統(tǒng)數理方法,SOM方法結合了主成分分析和K-means聚類分析方法,通過近鄰關系函數保留輸入空間的拓撲結構并在分析中添加空間信息,運用競爭學習策略,依靠神經元之間互相競爭,逐步優(yōu)化網絡,實現分類處理。本研究利用SOM方法識別生態(tài)系統(tǒng)服務簇,首先綜合考慮研究區(qū)可塑性單元大小和生態(tài)空間特性兩方面,多次對比遴選1 km×1 km網格單元為最優(yōu)尺度,以便更精確的揭示多種生態(tài)系統(tǒng)服務空間交互作用。其次,對6種生態(tài)系統(tǒng)服務數據進行無量綱處理。然后,根據R語言中clusGap函數來確定最優(yōu)聚類數。最后基于Matlab R2019b平臺selforgmap函數對6種生態(tài)系統(tǒng)服務數據進行訓練,經過2000次訓練后,聚類結果實現穩(wěn)定。

2.4 地理探測器

地理探測器由王勁峰等提出[33],通過探究自變量對因變量的解釋程度,揭示因變量空間分布特征背后驅動力。鑒于地理探測器在研究空間異質性和分類變量方面具有顯著優(yōu)勢,故選擇此方法識別生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異主導驅動力,計算公式如下：

(2)

地理探測器還可以探究兩個自變量因子共同作用時對因變量的解釋程度,如表3所示。

表3 交互作用類型

3 結果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務時空動態(tài)分析

本文定量評估2005—2015年大連市6種生態(tài)系統(tǒng)服務(圖2)。結果顯示,2005—2015年食物供給與固碳釋氧量年均值呈增加趨勢,其中食物供給量增幅為2.70%,隨著人們需求量增加、遠洋捕撈技術與規(guī)?；B(yǎng)殖水平的提高,食物供給服務在空間上呈現東西高南北低的空間格局；固碳釋氧量增幅為17.09%,由于氣溫與降水等自然因素變化,導致2015年歸一化植被指數較高,故2015年固碳釋氧量整體增加。另外,受人類活動干擾影響,土壤保持、生境質量、景觀美學及水源涵養(yǎng)服務年均值發(fā)生不同程度減少,其中水源涵養(yǎng)服務退化最為嚴重,減少41.59%。與食物供給服務不同,所有支持、調節(jié)與文化服務空間分布格局具有一定相似性,高值均集中分布在植被郁閉度較高、保水率較好、景觀較完整的山地林區(qū),而低值主要分布在人類活動頻繁的城建區(qū)與東西部地勢較為平緩的農墾區(qū)。

圖2 2005—2015年大連市生態(tài)系統(tǒng)服務空間分布

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務相互作用及動態(tài)演變分析

3.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務相關性分析

根據圖3所示,淺色系表示正相關,深色系表示負相關,橢圓形狀越扁則絕對值越大。2005—2015年所有相關系數均通過0.001顯著性檢驗,權衡關系存在于食物供給服務與其余5種服務之間,其中食物供給與土壤保持權衡關系最強,年均相關系數達-0.45,農田與水產養(yǎng)殖區(qū)域食物供給能力較高,但這些區(qū)域土壤保持、生境質量、景觀美學、水源涵養(yǎng)和固碳釋氧供給能力均低,故呈現此消彼長的權衡關系。除食物供給服務外其他各服務之間均表現出顯著的協(xié)同關系,其中土壤保持與景觀美學間年均相關系數約為0.50,協(xié)同關系最強,由于植被覆蓋率高的區(qū)域生物多樣性豐富,景觀格局完整,固碳能力較高。所以調節(jié)、支持與文化服務之間均呈相互增益的協(xié)同關系?？傮w來看,食物供給與支持、調節(jié)、文化服務往往存在沖突現象,糧食生產與水產養(yǎng)殖是當地農漁民的主要經濟收入來源,但農田與水產養(yǎng)殖用地增加會不斷壓縮生態(tài)用地空間,進而影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全。在未來決策規(guī)劃中應劃定農牧漁區(qū)固定邊界,保護優(yōu)質糧食生產區(qū)域同時加大對低產農田的技術開發(fā),避免對生態(tài)用地的侵占。

圖3 2005—2015年大連市不同生態(tài)系統(tǒng)服務間的相關性關系

3.2.2生態(tài)系統(tǒng)服務簇及其動態(tài)演變

運用自組織網絡方法識別出大連市4種生態(tài)系統(tǒng)服務簇(圖4),基于分類結果進一步探究2005—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務簇軌跡變化(圖5)。根據各服務簇內部供給特征,分別命名為生態(tài)保育簇、水源涵養(yǎng)簇、服務枯竭簇與食物供給簇。生態(tài)保育簇,該類服務簇集中分布在研究區(qū)北部莊河市、普蘭店市林區(qū)及南部旅順口區(qū)森林公園,空間位置未發(fā)生明顯變化。簇中除食物供給服務能力較低外,其余5種服務供給能力較為均衡,由于所處位置海拔較高、人為干擾較少、森林覆蓋率較高,故該區(qū)生態(tài)環(huán)境質量較好,存在廣泛協(xié)同關系。水源涵養(yǎng)簇,該簇在所有服務簇類型中占比最少,集中分布在降水量較豐富的東部莊河市、西部瓦房店市與南部旅順口區(qū),簇中水源涵養(yǎng)服務遠高于其他服務。受自然環(huán)境與人為活動干擾的共同影響,2015年水源涵養(yǎng)功能嚴重退化,南部與西部水源涵養(yǎng)簇也發(fā)生明顯變化,軌跡大多轉至服務枯竭簇,而這些區(qū)域主要位于大連市經濟發(fā)展的核心區(qū),表明城市擴張是引起水源涵養(yǎng)簇變化的主要原因。服務枯竭簇,該類服務簇在所有服務簇類型中占比最多,集中分布在研究區(qū)各區(qū)縣中心城區(qū),這些區(qū)域人類活動頻繁,簇中各項服務供給能力均低,生態(tài)環(huán)境質量較差,且在研究區(qū)所占比例持續(xù)擴大。食物供給簇,該類服務簇集中分布在研究區(qū)東部莊河市與西部瓦房店市海拔較低的平原地帶,由于降水充足、灌溉條件優(yōu)越,該簇中食物供給能力較為突出,其余五項服務與之均存在較大差異,受土地覆被變化影響,瓦房店市西部長興島港區(qū)、中部金州區(qū)普灣港區(qū)與皮口港區(qū)的主導生態(tài)系統(tǒng)服務簇由初始的食物供給簇轉至服務枯竭簇。

圖4 2005—2015年大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分布及模式

圖5 2005—2015年大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇演變軌跡

3.2.3基于地理探測器的自然-社會經濟驅動因素識別

影響生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異的驅動因子及解釋力如表4,可以發(fā)現不同階段各因子變量對生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異的影響具有顯著差異。自然因素中高程與歸一化植被指數對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異的解釋力突出,2005—2015年高程對生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分布解釋力分別為0.413和0.467,歸一化植被指數解釋力分別為0.251和0.307,解釋程度均呈增強態(tài)勢。社會經濟因素中,2005年和2015年土地利用強度指數解釋力分別為0.255和0.233,地均GDP的解釋力分別為0.108和0.175,且在所有影響因子中增幅最大?？傮w來看,自然因素對生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分布及演化具有決定性影響,但社會經濟發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度在逐漸增大,不容忽視。

表4 大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇影響因子探測結果

交互作用探測結果顯示如圖6,2005—2015年45對交互組合中均不存在相互減弱情況,交互作用以雙因子增強類型為主,說明雙因子交互作用會強化對生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異特征的解釋。2005年對服務簇空間分布解釋力最高的五組為：年均降水∩年太陽輻射(0.565)>高程∩年太陽輻射(0.564)>高程∩年平均溫度(0.558)>高程∩年均降水(0.505)>高程∩城市化率(0.466)。2015年對服務簇空間分布解釋力最高的五組為：高程∩年平均溫度(0.611)>高程∩年均降水(0.588)>高程∩地均GDP(0.568)>高程∩年太陽輻射(0.555)>高程∩土地利用強度指數(0.499)。在五種交互組合中,高程與地均GDP交互作用增速最快,表明社會經濟因子與自然因子間的交互作用對服務簇空間格局的演化過程具有顯著影響且勢頭強勁。綜上,高程、溫度以及降水等自然因素是生態(tài)系統(tǒng)服務形成的必要條件,故自然因子間交互作用是影響生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分布的關鍵因素。但是,自然因子與社會經濟因子間的交互作用始終強烈影響區(qū)域服務簇的分布與演化。

圖6 大連市服務簇空間分布影響因子交互作用

4 討論與結論

4.1 討論

4.1.1模型模擬結果驗證

由于生態(tài)系統(tǒng)服務評估結果的可靠性對于后續(xù)研究有直接影響,故本文選取水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、土壤保持與生境質量4種模型模擬結果進行驗證。①水源涵養(yǎng)方面,本研究水源涵養(yǎng)量是基于InVEST模型模擬的產水量進行計算,故對產水量結果進行驗證。根據《2005—2015年遼寧省水資源公報》[34—35],大連市實際水資源總量平均值為25.45×108m3，與本文模型模擬的產水量23.6×108m3比較的相對誤差控制在7.26%，其他學者基于此方法進行驗證也顯示出類似的情況[36],表明大連市產水總量得到較好模擬,研究結果可行。②固碳釋氧方面,本研究運用回歸分析與相關性分析方法,選擇MODIS17A3數據對模型模擬的NPP進行驗證。如圖7所示,2005年和2015年回歸系數分別為0.664和0.726,Spearman相關系數分別為0.733和0.727,NPP和NPP*之間存在顯著相關性,說明模擬結果與實際數據的擬合程度較好,CASA模型在研究區(qū)具有良好適用性。③土壤保持方面,《大連市水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》指出截止2015年底[37],大連市平均土壤侵蝕量為23.60 t/hm2,與本研究基于模型模擬得到的土壤侵蝕量26.49 t/hm2進行對比,相對誤差為12.24%,說明RUSLE模型應用于大連市土壤保持模擬可行。④生境質量方面,根據楊志鵬等[38]基于InVEST模型模擬2005—2015年東北地區(qū)生境質量分布情況,研究顯示大連市北部和南部生境質量指數為0.8—1.0,大連中部為0—0.2,與本研究基于該模型模擬得到的生境質量指數空間分布較為一致,說明模擬結果良好。綜上,雖然CASA模型、RUSLE模型與InVEST模型為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務測度提供了可行方法,但由于模型方法的簡化以及缺乏大量觀測數據,使研究結果的不確定性增加[39]。因此,未來研究應加強野外實驗數據的觀測及采樣,對模型進行參數修正,提高評估結果的可信度和可靠性。

4.1.2基于生態(tài)系統(tǒng)服務簇的土地利用格局優(yōu)化

在不同階段,土地利用強度指數對大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間格局演化均產生強烈影響,綜合探究大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇演變軌跡與土地利用變化的潛在聯系,可以為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學參考。2005—2015年大連市土地利用類型變化顯著(圖8),其中建設用地面積增加最為強烈,其次為水產養(yǎng)殖,而林地、農田、草地與沿海面積明顯減少。城建區(qū)的快速擴張使該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間格局發(fā)生明顯轉變,特別是在南部旅順口區(qū)新城、西部瓦房店市長興島臨港工業(yè)區(qū)、東部莊河市花園口工業(yè)園區(qū)、東南部普蘭店市皮楊中心產業(yè)區(qū)以及中部金普新區(qū)尤為明顯。土地利用類型交互轉換軌跡顯示,大量旱地、林地、海洋與草地面積輸出轉至建設用地,城市擴張導致植被退化,使得南部旅順口區(qū)主導服務簇類型由初始的水源涵養(yǎng)簇轉為服務枯竭簇,中部金州區(qū)沿港主導服務簇類型也由食物供給簇轉為服務枯竭簇。由此說明城市擴張與服務枯竭簇演變具有一致性,這與馮兆等[13]的研究結果較為一致。此外,本研究發(fā)現社會經濟因子與自然因子間的交互驅動對服務簇的演化過程具有重要影響。因此,同時采取生態(tài)保護措施和控制人類活動強度可以保證多種生態(tài)系統(tǒng)服務的持續(xù)供給。

圖8 2005—2015年大連市土地利用類型變化

社會經濟-生態(tài)系統(tǒng)的耦合協(xié)調對于區(qū)域高質量發(fā)展具有重要作用,從生態(tài)系統(tǒng)服務簇演化軌跡來看,多種生態(tài)系統(tǒng)服務間權衡與協(xié)同關系發(fā)生變化的根本原因是人類通過改變土地利用等方式有選擇地使用自然生態(tài)系統(tǒng)服務的結果[15],在生態(tài)保育簇與食物供給簇中供給服務與調節(jié)服務、支持服務以及文化服務之間始終存在著此消彼長的空間權衡關系,此前對生態(tài)系統(tǒng)服務權衡關系的分析也顯示了同樣的結果,這與前人的研究結果相一致[12,16],根據不同服務簇的結構特征因地制宜實施生態(tài)保護與修復措施可以為區(qū)域發(fā)展與生態(tài)建設提供決策支持。鑒于此,本研究提供如下建議：①南北部生態(tài)保育簇：包括瓦房店市、普蘭店市、莊河市北部林區(qū)以及南部旅順口區(qū)老鐵山林區(qū),區(qū)域內自然保護區(qū)、森林公園和水庫廣泛分布,是文化、調節(jié)和支持服務的主要供給地。未來可優(yōu)化生態(tài)保護紅線范圍,重點保護,禁止開發(fā),充分發(fā)揮區(qū)域生態(tài)安全屏障作用。利用區(qū)域內天然山野資源發(fā)展有機食品加工,開發(fā)生態(tài)旅游,形成生態(tài)本底向好與經濟基礎不斷提升的新格局。②東北部水源涵養(yǎng)簇：包括莊河市東北部與長?？h南部,區(qū)域內降水充裕,是重要的水源供給地。未來應加強對莊河市域內碧流河、英納河等河流水源保護,禁止一切破壞生態(tài)平衡以及可能造成水源污染的活動,統(tǒng)籌兼顧農業(yè)、工業(yè)和服務業(yè)用水,合理控制地下水開采,廣泛種植水源涵養(yǎng)林和水土保持林。③中南部服務枯竭簇：區(qū)內植被覆蓋率低,人類活動頻繁。未來應堅持“以生態(tài)保護為主、城鎮(zhèn)發(fā)展為輔”的原則。劃定生態(tài)源地及生態(tài)-經濟廊道,包括城市周邊結構性綠地、水體及少量農田等,實現城市內外藍綠空間連通,做到區(qū)域開發(fā)邊界與生態(tài)保護紅線不交叉不沖突。同時,實施國土空間生態(tài)修復措施,增加城市綠化帶,擴大綠色空間占比,提高區(qū)域生態(tài)功能與服務能力。④東西部食物供給簇：包括研究區(qū)西部瓦房店市和莊河市東部平原地帶,區(qū)域內地勢平坦,水土條件優(yōu)良,農牧漁業(yè)發(fā)達,土地利用類型以農田與水產養(yǎng)殖用地為主。未來應重視生態(tài)環(huán)境保護,推廣生態(tài)農業(yè),減少化肥使用量,增用有機糞肥,提高土壤有機質含量。切實保護基本農田,嚴格執(zhí)行土地利用法規(guī),禁止亂占耕地,控制耕地面積減少趨勢。注重食物產出品質,提高漁牧業(yè)規(guī)模化養(yǎng)殖水平、加強田間管理,進而提升生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力?；巨r田保護區(qū)內耕地可加強農田整治工程、防護林建設工程等環(huán)境建設,并充分發(fā)揮耕地的生態(tài)功能,改善區(qū)域內生態(tài)環(huán)境。

4.2 結論

本文對大連市2005—2015年兩期6種服務功能進行量化,在深入了解多種服務間交互關系時空分異特征基礎上,進一步探究其主導驅動因素,主要結論如下：

(1)2005—2015年間除食物供給與固碳釋氧服務呈增加趨勢外,其它服務均表現出退化趨勢；調節(jié)、支持與文化服務高值區(qū)主要分布在研究區(qū)西南-東北沿線山區(qū),各項服務之間表現出顯著協(xié)同關系。食物供給服務表現出相反空間格局,呈現“東西平原高,西南-東北山地低”的分布態(tài)勢,與調節(jié)、支持、文化服務之間均表現出顯著權衡關系。

(2)大連市6種生態(tài)系統(tǒng)服務在空間上共現形成供給特征迥異的四種服務簇,分別為南北部生態(tài)保育簇、東北部水源涵養(yǎng)簇、中南部服務枯竭簇與東西部食物供給簇。2005—2015年大連市生態(tài)保育簇空間格局較穩(wěn)定,演變軌跡主要發(fā)生在水源涵養(yǎng)簇、食物供給簇與服務枯竭簇之間,服務枯竭簇演變軌跡與城市擴張較一致。

(3)高程及歸一化植被指數是影響生態(tài)系統(tǒng)服務簇的關鍵自然因素,土地利用強度指數與地均GDP是影響生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分異的主要社會經濟因素。交互探測顯示,大連市服務簇空間分異現象由多因子共同作用。自然因子間交互作用與生態(tài)系統(tǒng)服務簇空間分布存在高度關聯性,但限于經濟發(fā)展及政府決策支持,社會經濟因子與自然因子間的交互作用對服務簇空間格局演化具有顯著影響且增幅強勁。

總體而言,探究大連市生態(tài)系統(tǒng)服務簇時空分異特征及其驅動力,有助于理解多種生態(tài)系統(tǒng)之間內在聯系。分析生態(tài)系統(tǒng)服務簇在不同階段的演變軌跡,對明確區(qū)域生態(tài)退化方向、指導生態(tài)文明建設具有重要意義。以此為基礎,采取相應措施對生態(tài)脆弱區(qū)進行修復,可以最大程度提升生態(tài)系統(tǒng)服務供給質量,從而引導生態(tài)保護與區(qū)域經濟耦合互饋、動態(tài)良性發(fā)展。研究結果不僅為大連市生態(tài)保護政策制定提供科學依據,而且對我國沿海地區(qū)生態(tài)退化方向識別、指導生態(tài)恢復和建設也具有重要參考價值。