周新宇,孟士婷,2,黃慶旭,2,*,張 瀚 ,楊夢(mèng)露 ,焦晨泰

1 北京師范大學(xué)地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人與環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)研究中心, 北京 100875 2 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部自然資源學(xué)院土地資源與區(qū)域發(fā)展研究中心, 北京 100875

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類(lèi)從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的效果與利益[1],其供需關(guān)系的匹配程度反映了環(huán)境承載能力和社會(huì)發(fā)展需要之間的關(guān)系。人類(lèi)福祉是人們?cè)谏钪兴硎艿木哂幸饬x的整體感受,達(dá)到這一感受的過(guò)程中要滿足人們物質(zhì)和精神上的需求[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人類(lèi)福祉的和諧關(guān)系是區(qū)域規(guī)劃的基石[3]。在快速城市化流域,城市化帶來(lái)的自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化可能加劇生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矛盾[4—5],影響流域居民的福祉[6—7]。因此,流域的區(qū)域規(guī)劃策略需要同時(shí)考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需匹配情況和居民福祉特征。

現(xiàn)有研究已經(jīng)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入?yún)^(qū)域發(fā)展規(guī)劃[8—9]。常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式有3種。第1種是以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值為標(biāo)準(zhǔn),建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制[10—12]或是通過(guò)情景分析選擇適宜的發(fā)展策略[13—14]。第2種是從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給角度出發(fā),分析各類(lèi)服務(wù)的空間分布特征和權(quán)衡關(guān)系[15—17]。第3種是在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的基礎(chǔ)上結(jié)合專(zhuān)家建議進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃[18—20]。但是,現(xiàn)有區(qū)域規(guī)劃案例大多僅考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和需求,或單單考慮了居民福祉,較少同時(shí)考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需以及區(qū)域居民的福祉,無(wú)法保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人類(lèi)福祉的和諧關(guān)系和多種利益相關(guān)者的福祉。

結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉評(píng)估可以有效識(shí)別區(qū)域規(guī)劃的挑戰(zhàn),為區(qū)域發(fā)展制定針對(duì)性的措施。通過(guò)評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系可以掌握其空間異質(zhì)性程度并反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響,從而識(shí)別出需要優(yōu)先關(guān)注的地區(qū)[21—23]。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合對(duì)人類(lèi)福祉的評(píng)估則可以在完善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的同時(shí),提升各地區(qū)居民的生活滿意度,緩解人地矛盾[24]并提出利于區(qū)域規(guī)劃且更有針對(duì)性的政策建議。

本文以官?gòu)d水庫(kù)流域?yàn)檠芯繀^(qū),對(duì)該區(qū)域城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉進(jìn)行評(píng)估,以期為流域未來(lái)規(guī)劃實(shí)踐提供參考。首先,量化流域內(nèi)食物供給服務(wù)、碳固持服務(wù)和文化服務(wù)的供需并分析其匹配關(guān)系。然后,采用問(wèn)卷調(diào)查的方法,評(píng)估流域內(nèi)人類(lèi)福祉水平。最后,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉的結(jié)果,將流域劃分為四類(lèi)區(qū)域,并針對(duì)每個(gè)區(qū)域的發(fā)展情況提出建議。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)

官?gòu)d水庫(kù)流域位于我國(guó)京冀晉境內(nèi),總面積46790 km2,由桑干河、洋河和永定河3個(gè)子流域組成(圖1)。位于流域下游的官?gòu)d水庫(kù)地處張家口市懷來(lái)縣和北京市延慶區(qū)境內(nèi),是北京市重要的供水水源地之一[25]。流域在區(qū)劃范圍內(nèi)包含北京、張家口、大同、朔州和烏蘭察布下轄的26個(gè)區(qū)縣。該區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年均氣溫6—8℃,年均降雨量約為400 mm,濕地資源十分豐富[26]。

官?gòu)d水庫(kù)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型多樣。位于洋河子流域的張家口市自然景觀多樣,并有著深厚的歷史文化底蘊(yùn),境內(nèi)有12處4A級(jí)旅游景點(diǎn)和43處全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。永定河上游的懷來(lái)縣被歸入國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),有著“中國(guó)葡萄之鄉(xiāng)”的美譽(yù)[27—28]。另外,流域內(nèi)張家口市多地屬于環(huán)京津貧困帶,貧困人口比例較高,人類(lèi)福祉普遍偏低[29]。因此,從結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉的角度出發(fā),以官?gòu)d水庫(kù)為研究區(qū),進(jìn)行城市化流域的區(qū)域規(guī)劃研究具有一定的代表性。

1.2 數(shù)據(jù)

本文中所使用的數(shù)據(jù)可分為五大類(lèi)(表1),分別是問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)、社交媒體評(píng)論數(shù)據(jù)、環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)、人口分布數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表1 研究所用數(shù)據(jù)

2 方法

本文的主要方法分為3個(gè)步驟,技術(shù)路線圖如下(圖2)。首先利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分別量化了3種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給與需求。然后,通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查得到流域居民福祉特征。最后,結(jié)合服務(wù)供需關(guān)系和人類(lèi)福祉展開(kāi)聚類(lèi)分析,并綜合各分區(qū)特征提出改善福祉的政策建議。

圖2 技術(shù)路線圖

2.1 量化流域典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需關(guān)系

本文選擇食物供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)作為流域的典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),并分析其供需關(guān)系。首先,它們分別對(duì)應(yīng)了三類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),即供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)。其次,已有研究發(fā)現(xiàn),區(qū)域碳固持服務(wù)由于跟地表植被類(lèi)型關(guān)系緊密,跟多種調(diào)節(jié)服務(wù)呈現(xiàn)顯著相關(guān)(見(jiàn)2.1.2)。所以,調(diào)節(jié)服務(wù)僅考慮了碳固持服務(wù)。第三,官?gòu)d水庫(kù)流域內(nèi)有豐富的自然景觀和文化遺產(chǎn),所以選擇了3種文化服務(wù)(見(jiàn)2.1.3)。最后,由于數(shù)據(jù)限制等原因[30—31],本文沒(méi)有考慮水質(zhì)凈化等調(diào)節(jié)服務(wù)。

2.1.1食物供給

食物供給服務(wù)供需的空間化參考劉立程等的研究[32],根據(jù)農(nóng)作物和畜產(chǎn)品產(chǎn)量與NDVI的線性關(guān)系[33—34]。量化所需3種地類(lèi)的服務(wù)供給量和流域總供給量的計(jì)算公式如下：

Sfood=Scrop+Sgrass+Swater

(1)

(2)

式中,Sfood、Scrop、Sgrass和Swater分別表示流域內(nèi)柵格i的食物供給總量、耕地、草地和水體的食物供給量；Si表示某地類(lèi)中柵格i的食物供給量；Ssum表示地類(lèi)對(duì)應(yīng)的作物總產(chǎn)量；NDVIi和NDVIsum分別表示柵格i的NDVI值以及所屬地類(lèi)的NDVI值總和。

量化食物供給服務(wù)需求的公式如下：

(3)

2.1.2調(diào)節(jié)服務(wù)

由于碳固持服務(wù)與區(qū)域多種調(diào)節(jié)服務(wù)的相關(guān)性較大[35—37],故調(diào)節(jié)服務(wù)中僅考慮了碳固持服務(wù)。本文利用改進(jìn)后的CASA模型和IPCC清單法分別對(duì)流域范圍內(nèi)碳固持服務(wù)的供給和需求進(jìn)行量化[38]。首先,利用朱文泉等在CASA模型基礎(chǔ)上發(fā)展的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)遙感估算模型進(jìn)行計(jì)算[39]。

NPP(i,t)=APAR(i,t)×ε(i,t)

(4)

APAR(i,t)=SOL(i,t)×FPAR(i,t)×0.5

(5)

ε(i,t)=Tε1×Tε2×Wε×εmax

(6)

(7)

式中,APAR(i,t)、ε(i,t)和SOL(i,t)分別表示像元i在t月吸收的光合有效輻射、實(shí)際光能利用率和太陽(yáng)輻射總量；FPAR(i,t)表示植物對(duì)光合有效輻射的吸收占比；0.5表示光合有效輻射在太陽(yáng)輻射總量中的占比；Tε1和Tε2是溫度脅迫因子,分別反映高、低溫對(duì)光能利用率的影響；Wε是水分脅迫因子,反映土壤水分條件對(duì)光能利用率的影響；εmax表示植物的最大光能利用率；NDVIx,max和NDVIx,min分別表示第x種植被類(lèi)型對(duì)應(yīng)NDVI的最大值和最小值。

其次,采用改進(jìn)后的IPCC清單法量化對(duì)流域碳固持服務(wù)的需求,即計(jì)算人為碳排放。具體計(jì)算公式如下：

E=(vurban+vrural+vindustry+vcrop)×0.273

(8)

式中,E表示流域的碳固持服務(wù)需求量；vurban、vrural、vindustry和vcrop分別表示城市、農(nóng)村居民、工業(yè)交通以及農(nóng)耕用地的碳排放量；0.273是CO2中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其中,城市用地、農(nóng)村居民用地以及工業(yè)交通用地的碳排放量根據(jù)各行業(yè)與土地利用類(lèi)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系,由化石燃料的消耗量與其對(duì)應(yīng)排放因子[40]的乘積加所得,數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)[27]。

2.1.3文化服務(wù)

結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)和社交媒體評(píng)論數(shù)據(jù),對(duì)官?gòu)d水庫(kù)流域內(nèi)3種文化服務(wù),即美學(xué)服務(wù)、歷史文化服務(wù)和娛樂(lè)康養(yǎng)服務(wù)的供需關(guān)系進(jìn)行量化[4]?；陬A(yù)調(diào)研結(jié)果和當(dāng)?shù)卣囊?guī)劃政策,對(duì)SolVES模型可量化的12種文化服務(wù)進(jìn)行篩選合并后選用上述3種服務(wù)。

利用問(wèn)卷調(diào)查量化流域生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)的供給。根據(jù)已有研究[41],采用隨機(jī)抽樣方法,計(jì)劃發(fā)放問(wèn)卷750份,最終回收有效問(wèn)卷623份,回收率為83.1%。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù),利用SolVES模型對(duì)文化服務(wù)的供給進(jìn)行空間制圖[42]。首先,通過(guò)核密度函數(shù)和平均最近鄰工具將標(biāo)記點(diǎn)空間化[43]。其次,通過(guò)最大熵模型將環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)代入運(yùn)算中,以經(jīng)歸一化處理的錢(qián)數(shù)分配為權(quán)重,得到分值區(qū)間為0—10的文化服務(wù)供給數(shù)據(jù)。

利用核密度方法空間化社交媒體評(píng)論數(shù)據(jù),量化文化需求[44]。我們通過(guò)抓取大眾點(diǎn)評(píng)網(wǎng)的本地游客評(píng)論量化3種文化服務(wù)的需求。為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,首先在篩選數(shù)據(jù)過(guò)程中剔除內(nèi)容不符、相似度高且體驗(yàn)經(jīng)歷較少的評(píng)論以及去除與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境關(guān)聯(lián)性低的場(chǎng)館。并通過(guò)參考Hale等[45]的方法,以評(píng)論中含有的關(guān)鍵詞或短句為依據(jù),將其歸為對(duì)應(yīng)文化服務(wù)的提供方。經(jīng)篩選發(fā)現(xiàn),流域內(nèi)多個(gè)地點(diǎn)能同時(shí)滿足居民對(duì)不同類(lèi)型文化服務(wù)的需求,符合條件的商戶數(shù)量共376家,其中能滿足美學(xué)、歷史文化和娛樂(lè)康養(yǎng)服務(wù)需求的分別有156個(gè)、137個(gè)和194個(gè),有效評(píng)論數(shù)共40493條。最后,根據(jù)評(píng)論中的星級(jí)打分均值為各點(diǎn)服務(wù)需求程度賦值,因此文化服務(wù)的需求與評(píng)論數(shù)量無(wú)關(guān)。在此基礎(chǔ)上,輸入各點(diǎn)的位置信息,利用核密度分析工具對(duì)評(píng)論數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化處理[33],經(jīng)過(guò)加和、求均值得到分值區(qū)間為0—10的文化服務(wù)需求數(shù)據(jù)。

2.1.4量化3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需關(guān)系

食物供給、碳固持和文化服務(wù)供需關(guān)系參考Zhao和Sander的方法[46],以區(qū)縣為統(tǒng)計(jì)單元,用供需比來(lái)表示供需關(guān)系。

R=S/D

(9)

式中,R、S和D分別為上述3種服務(wù)的供需比、供應(yīng)量和需求量。當(dāng)R等于1時(shí),服務(wù)供需平衡,R大于1則供大于求,R小于1表示供不應(yīng)求,供需關(guān)系需要改善。

2.2 評(píng)估主觀人類(lèi)福祉

本文結(jié)合聯(lián)合國(guó)《千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估》的人類(lèi)福祉概念框架[1]與Wei等在瑪納斯河流域的研究[47],將收入、生活基本需求、健康和安全四類(lèi)福祉要素細(xì)分為11個(gè)指標(biāo),通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查方式進(jìn)行量化。

對(duì)上述各類(lèi)福祉要素的測(cè)算需要綜合指標(biāo)的重要性和滿意度,其中指標(biāo)重要性以打分形式量化,分值區(qū)間為1—10分,得分作為各指標(biāo)權(quán)重[2]。指標(biāo)滿意度的量化選用李克特量表,分值與滿意度成正比,區(qū)間為1—5分。流域整體福祉分值取四類(lèi)福祉要素的平均值,公式如下：

(10)

(11)

2.3 聚類(lèi)分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需與人類(lèi)福祉的特征

運(yùn)用層次聚類(lèi)的方法,以區(qū)縣為單元,將3種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需比、整體福祉分值以及四類(lèi)福祉要素歸一化(式12),分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類(lèi)福祉的不同組合特征[9]。其中聚類(lèi)分析的樣本間距離選擇歐氏距離,輸出樹(shù)狀圖并對(duì)分區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系和福祉特征進(jìn)行討論。

(12)

式中,x′表示歸一化后的值,x表示某類(lèi)服務(wù)的供需比或某項(xiàng)福祉分值,xmin表示該類(lèi)數(shù)據(jù)的最小值,xmax表示該類(lèi)數(shù)據(jù)的最大值。

3 結(jié)果與分析

3.1 食物供給服務(wù)的供需關(guān)系

官?gòu)d水庫(kù)流域整體及其3個(gè)子流域的食物供給服務(wù)均呈現(xiàn)供大于求的特征,大多區(qū)縣的服務(wù)供需比在100—200% 之間,流域整體水平為135.6%。從空間分布上來(lái)看,流域北部地區(qū)服務(wù)供需比較高(圖3)。具體地,桑干河子流域的食物供給服務(wù)供需比為144%,在流域內(nèi)供需關(guān)系最好。洋河子流域和永定河子流域的服務(wù)供需比分別低于平均水平5.2%和28.2%(表2),其中,位于這兩個(gè)流域內(nèi)的張家口市和門(mén)頭溝區(qū)服務(wù)供需比未達(dá)30%。

圖3 流域食物供給服務(wù)的供需關(guān)系(自然斷點(diǎn)法分級(jí))

表2 流域內(nèi)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需關(guān)系

3.2 碳固持服務(wù)的供需關(guān)系

官?gòu)d水庫(kù)流域整體及其3個(gè)子流域的碳固持服務(wù)均呈現(xiàn)供不應(yīng)求的特征,其中流域整體供需比為27.8%。空間分布上,服務(wù)供需比從周邊城市逐漸向大同市、陽(yáng)高縣和張家口地區(qū)降低(圖4)。

圖4 流域碳固持服務(wù)的供需關(guān)系(自然斷點(diǎn)法分級(jí))

在3個(gè)子流域中,洋河子流域和桑干河子流域的服務(wù)供需比均低于整體水平,分別為27.2%和26.9%(表2)。前者各地區(qū)間的服務(wù)供需缺口差異性較大,占流域供需缺口的40.3%。后者的服務(wù)供需關(guān)系最為緊張。只有永定河子流域的服務(wù)供需比高于流域整體水平,為42.9%。

3.3 文化服務(wù)的供需關(guān)系

官?gòu)d水庫(kù)流域的文化服務(wù)供大于求,流域整體的服務(wù)供需比為193.5%?？臻g分布上,流域東部的服務(wù)供需比低于流域中部和西部(圖5)。3個(gè)子流域中,桑干河子流域的服務(wù)供需關(guān)系最好,供需比為220.2%,其中12個(gè)區(qū)縣的文化服務(wù)供大于求,整體呈現(xiàn)高供給-低需求的特征(表2)。永定河子流域和洋河子流域的服務(wù)供需比分別為58.4%和192.0%,整體均呈現(xiàn)低供給-高需求的特征,兩個(gè)子流域內(nèi)的延慶區(qū)、門(mén)頭溝區(qū)和張家口崇禮區(qū)的文化服務(wù)供不應(yīng)求。

圖5 流域文化服務(wù)的供需關(guān)系(采用自然斷點(diǎn)法分級(jí))

3.4 官?gòu)d水庫(kù)流域人類(lèi)福祉特征

流域整體的福祉分值為3.44,屬于中等水平(圖6)。從四類(lèi)福祉要素得分情況可以看出,居民的基本物質(zhì)需求能得到滿足且滿意度分值最高,為3.64,收入情況滿意度最低且明顯低于流域整體水平,為3.00。流域所有指標(biāo)得分與其重要性的相關(guān)系數(shù)為-0.17,呈弱負(fù)相關(guān)。這也在一定程度上說(shuō)明,居民認(rèn)為的重要福祉要素仍需進(jìn)一步改善。

圖6 人類(lèi)福祉要素分值

通過(guò)分析居民對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的滿意度可以發(fā)現(xiàn),通訊情況、身體和精神健康3個(gè)指標(biāo)的得分較高,分別為3.77、3.75和3.68,各高于流域整體分值0.24、0.22和0.15(圖7)。這與流域內(nèi)食物供給服務(wù)供大于求以及城市化基礎(chǔ)設(shè)施完善有一定聯(lián)系。而醫(yī)療條件和收入指標(biāo)得分較低,分別為3.12和3.00,各低于流域整體分值0.41和0.53。結(jié)合滿意度和重要性選取供水、醫(yī)療條件和收入3個(gè)指標(biāo)計(jì)算相關(guān)性,結(jié)果為-0.88,呈顯著負(fù)相關(guān),表示居民對(duì)于這幾個(gè)福祉指標(biāo)仍有較大的提升需求。

圖7 人類(lèi)福祉各指標(biāo)得分

3.5 不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需類(lèi)型下的福祉特征

根據(jù)流域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和居民福祉關(guān)系類(lèi)型將區(qū)域劃分為城市發(fā)展區(qū)、城郊休閑區(qū)、生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)和文化建設(shè)區(qū)。此外,受到人類(lèi)福祉調(diào)研采樣點(diǎn)的限制,聚類(lèi)結(jié)果中出現(xiàn)多處無(wú)數(shù)據(jù)區(qū)(圖8)。

圖8 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉的聚類(lèi)結(jié)果

城市發(fā)展區(qū)的文化服務(wù)供大于求,食物供給服務(wù)和碳固持服務(wù)的供需比較低。此區(qū)域中,食物供給服務(wù)和碳固持服務(wù)的供需比分別低于整體水平33.7%和6.8%(表3)。這表明該區(qū)域的城市化水平較高,人口密度大,城市公園和娛樂(lè)場(chǎng)所較多。該區(qū)域的福祉分值為3.46,比流域整體水平高0.02。其中,高質(zhì)量生活基本需求、收入和健康三類(lèi)要素分值均高于整體水平。居民的收入較高,日常生活基本需求得到滿足,有固定的游憩場(chǎng)所,且醫(yī)療條件和個(gè)人健康狀況優(yōu)于其它地區(qū)。流域內(nèi)屬于城市發(fā)展區(qū)的區(qū)縣共6個(gè),為大同市區(qū)、張家口市區(qū)、朔州市區(qū)、朔州山陰縣、大同渾源縣和大同云州區(qū)。

城郊休閑區(qū)的文化服務(wù)供不應(yīng)求,食物供給服務(wù)和碳固持服務(wù)的供需比處于中等水平。其中碳固持服務(wù)供需比高于流域整體水平,文化服務(wù)和食物供給服務(wù)分別低于整體水平124.5%和33.6%(表3)。這表明該區(qū)域現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)資源和娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)豐富適于開(kāi)展休閑活動(dòng),但文化服務(wù)的供給不足難以完全滿足人們的需求。此外,城郊休閑區(qū)的福祉水平與流域整體相似,福祉分值為3.44,其中高質(zhì)量生活的基本需求和安全要素高于整體水平。相比之下,當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療條件和福利待遇還有待提高。流域內(nèi)的城郊休閑區(qū)以懷來(lái)縣為代表,臨近北京和張家口,是城市居民到水庫(kù)周邊休閑娛樂(lè)的首選之處。

表3 流域各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需與人類(lèi)福祉要素分值

生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的文化服務(wù)供需比較低,碳固持服務(wù)和食物供給服務(wù)供大于求。與城市發(fā)展區(qū)不同的是該區(qū)域除文化服務(wù)供需比低于流域整體水平,剩余兩類(lèi)服務(wù)的供需比均高于整體水平(表3)。生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的福祉分值為3.53,是流域整體水平的1.03倍且在四類(lèi)區(qū)域中最高。各福祉要素中,除收入要素外,其余三類(lèi)要素分值均高于整體水平,這意味著良好的生活環(huán)境使人們的生活需求得到基本滿足,但對(duì)于收入的滿意度還有待提高。從空間分布上看,該區(qū)域包括北京延慶區(qū)和張家口崇禮區(qū),這兩個(gè)地區(qū)既是首都的生態(tài)安全屏障地區(qū),也是2022年冬奧會(huì)的舉辦地。

文化建設(shè)區(qū)的文化服務(wù)和食物供給服務(wù)供大于求,碳固持服務(wù)供不應(yīng)求。從供需比來(lái)看,文化服務(wù)、食物供給服務(wù)和碳固持服務(wù)的供需比分別高于流域平均水平10.4%、108.2%和1.2%(表3)。但該區(qū)域的福祉分值為3.42,在四類(lèi)區(qū)域中最低,和四類(lèi)福祉要素分值均低于流域整體水平。該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在流域內(nèi)相對(duì)落后,其豐富的歷史文化資源還有充足的發(fā)展空間可以被用來(lái)提升人類(lèi)福祉、改善居民生活質(zhì)量。流域的文化建設(shè)區(qū)包括張家口蔚縣和朔州應(yīng)縣,兩地位于桑干河子流域,歷史文化悠久,旅游資源豐富。

4 討論

4.1 結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和福祉特征制定針對(duì)性策略

建議根據(jù)流域內(nèi)四類(lèi)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需與福祉的關(guān)系,有針對(duì)性地采取措施以改善人類(lèi)福祉,優(yōu)化關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需關(guān)系,促進(jìn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展(表4)。

表4 流域內(nèi)各區(qū)域類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需、福祉水平及優(yōu)化措施

城市發(fā)展區(qū)整體情況較好但應(yīng)注重優(yōu)化碳固持服務(wù)的供需關(guān)系,以建造可持續(xù)發(fā)展的宜居城市。為應(yīng)對(duì)城市人口激增等問(wèn)題,該區(qū)域內(nèi)大量植被區(qū)域被建設(shè)用地取代,致使碳固持服務(wù)供需比顯著降低?？紤]到城市綠化能改善居住環(huán)境并提升居民福祉[48],建議通過(guò)加強(qiáng)城市綠地建設(shè)和濕地保護(hù),充分發(fā)揮植物和濕地的固碳作用,填補(bǔ)供需缺口。例如,綜合區(qū)域地理位置和氣候特點(diǎn)選取固碳釋氧能力強(qiáng)的植被類(lèi)型用于綠化[49],以及在主要河流濱水帶設(shè)立濕地保護(hù)公園。針對(duì)服務(wù)需求應(yīng)注重煤炭產(chǎn)業(yè)的減排行動(dòng)。對(duì)處于轉(zhuǎn)型階段的資源型城市,調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)占比的具體措施可以借鑒魯爾工業(yè)區(qū)的改造方式。例如,建設(shè)生態(tài)工業(yè)園區(qū)推動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展[50],以及通過(guò)清潔燃料替代、能源循環(huán)利用等方式進(jìn)行碳減排工作。

城郊休閑區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)城市發(fā)展區(qū)較為落后,具有收入低和文化服務(wù)供給不足等特點(diǎn)。建議通過(guò)改善水庫(kù)空間規(guī)劃以及利用區(qū)域民族多樣的特點(diǎn)開(kāi)展民俗活動(dòng),縮小供需缺口。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)[51],農(nóng)村居民認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)更重要。所以,基于《懷來(lái)縣首都水源涵養(yǎng)功能區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)建設(shè)規(guī)劃(2019—2035年)》的背景,倡導(dǎo)憑借當(dāng)?shù)刎S富的耕地資源推動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展,增加居民收入,從而形成濕地保育、水果種植和文旅康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的發(fā)展模式[52]。以維持生態(tài)平衡和保障水庫(kù)水質(zhì)為前提,減少周邊地區(qū)發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響,盡可能降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的人地矛盾。

生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)居民福祉的增進(jìn)與其優(yōu)良的自然條件緊密相關(guān),故在打造特色產(chǎn)業(yè)和實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制以提高居民收入的同時(shí)還需維持生態(tài)現(xiàn)狀。北京延慶區(qū)和張家口崇禮區(qū)作為冬奧會(huì)的項(xiàng)目承辦地,可開(kāi)展冰雪主題的特色產(chǎn)業(yè)來(lái)帶動(dòng)旅游業(yè)發(fā)展。例如,在科技館等場(chǎng)所開(kāi)展冰雪主題活動(dòng)或是像延慶區(qū)借助“冰雪歡樂(lè)節(jié)”推出文旅和體育結(jié)合的模式[53]提高文化服務(wù)供給。同時(shí)在“綠色冬奧”的理念下,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),評(píng)估冰雪活動(dòng)造成的能源消耗、噪音污染等[54]并劃分保護(hù)區(qū)。為促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展,可在政府主導(dǎo)下建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制并以結(jié)合居民意愿為前提在北京和張家口地區(qū)展開(kāi)實(shí)踐。具體實(shí)施過(guò)程可以以張家界武陵源景區(qū)為范例,參照其規(guī)劃理念進(jìn)一步保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

文化建設(shè)區(qū)的經(jīng)濟(jì)起步較晚,發(fā)展模式也略顯保守,導(dǎo)致居民福祉處于較低水平。因此,未來(lái)可以通過(guò)接收周邊發(fā)展轉(zhuǎn)型城市的企業(yè)來(lái)發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)。同時(shí)利用獨(dú)特的自然條件發(fā)展特色農(nóng)業(yè)種植以提高區(qū)域食物供給,以及增進(jìn)城市群間聯(lián)系來(lái)加大旅游宣傳力度。近年也有多個(gè)城市旅游業(yè)依靠日益便利的交通和網(wǎng)絡(luò)而興起,像蘭州在寶蘭高鐵開(kāi)通后國(guó)內(nèi)外游客同比增長(zhǎng)23.7%,成為國(guó)內(nèi)的十大網(wǎng)紅城市[55]。此外,還可以發(fā)展民俗手工產(chǎn)業(yè)增加居民收入,防止返貧。

4.2 創(chuàng)新與不足

本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于結(jié)合多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需和人類(lèi)福祉提出區(qū)域優(yōu)化策略。量化3種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),體現(xiàn)流域糧食安全、生態(tài)環(huán)境承載和文化服務(wù)的空間格局分布情況。綜合人類(lèi)福祉要素分值,從主觀和客觀兩方面對(duì)流域進(jìn)行聚類(lèi)劃區(qū)。相較而言,僅考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的區(qū)域規(guī)劃更加關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的分區(qū)優(yōu)化[56—58],有可能忽略了人們?cè)谏钪械恼w感受,遺漏部分經(jīng)濟(jì)水平仍然較低的區(qū)縣。例如,北京市延慶區(qū)、張家口市崇禮區(qū)和懷來(lái)縣的食物供給和碳固持服務(wù)供需關(guān)系良好,但文化服務(wù)供不應(yīng)求、收入低(表4)。而僅考慮了人類(lèi)福祉的區(qū)域規(guī)劃只關(guān)注了居民主觀福祉的進(jìn)步和退化[59—60],而忽略了區(qū)域自身的生態(tài)系統(tǒng)功能。綜上而言,本文提出的方法既保障了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人類(lèi)福祉的和諧關(guān)系，又保障了多種利益相關(guān)者的福祉,特別是考慮到貧困人口的訴求。

然而,本文還存在以下三方面的不足。一是對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需動(dòng)態(tài)關(guān)系研究,還有待完善像涉水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的水源涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化和區(qū)域間服務(wù)流動(dòng)。雖然涉水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和碳固持服務(wù)有較好的相關(guān)性,但由于數(shù)據(jù)缺失忽視了水質(zhì)凈化等服務(wù)也可能造成服務(wù)的權(quán)衡。二是受數(shù)據(jù)分辨率限制計(jì)算結(jié)果的精確度仍有待提高。三是對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類(lèi)福祉關(guān)系的復(fù)雜聯(lián)系沒(méi)有展開(kāi)進(jìn)一步的分析探究,只是關(guān)注了二者的組合特征。

5 結(jié)論

官?gòu)d水庫(kù)流域內(nèi)3種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需呈現(xiàn)不匹配狀況。食物供給和文化服務(wù)呈現(xiàn)供大于求的情況,供需比分別為135.6%和193.5%。碳固持呈現(xiàn)供不應(yīng)求的情況,供需比為27.8%。同時(shí),流域福祉位于中等水平,福祉得分為3.44。其中,居民的基本物質(zhì)需求分值最高,收入分值明顯低于流域整體水平。

結(jié)合區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需與人類(lèi)福祉特征,流域可以分為四種類(lèi)型。城市發(fā)展區(qū)的文化服務(wù)供大于求,剩余兩種服務(wù)的供需比較低,福祉分值較高。城郊休閑區(qū)的文化服務(wù)供不應(yīng)求,剩余兩種服務(wù)供需比處中等水平,福祉分值與流域整體相似。生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的碳固持服務(wù)供大于求,但文化服務(wù)供需比低,福祉分值最高。文化建設(shè)區(qū)的文化服務(wù)供大于求,碳固持服務(wù)供不應(yīng)求,福祉分值最低。綜上,可通過(guò)增大植被覆蓋面、開(kāi)展文旅產(chǎn)業(yè)和推動(dòng)冰雪項(xiàng)目等形式,因地制宜地在不同地區(qū)提高居民生活質(zhì)量和維持區(qū)域可持續(xù)性。