李成，趙潔

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇師范大學(xué) “一帶一路”研究院，江蘇 徐州 221009；3.江蘇師范大學(xué) 地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生重構(gòu)，進(jìn)而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響日益加劇[1-3]。2019年，《全球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估報(bào)告》指出，迄今為止全球75%的陸地環(huán)境受人類活動(dòng)影響而發(fā)生嚴(yán)重改變，絕大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能迅速下降[4]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給與需求共同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)從自然生態(tài)系統(tǒng)流向人類社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程[5]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系是有效反映區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與自然生態(tài)本底是否能夠協(xié)調(diào)發(fā)展的重要表征[6]。隨著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國(guó)土空間的高強(qiáng)度開發(fā)，生態(tài)本底不斷遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給大幅縮減，而人們對(duì)于良好人居環(huán)境的需求與日俱增，從而導(dǎo)致供需關(guān)系愈發(fā)緊張，嚴(yán)重影響區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展與人類福祉[7]。如果僅從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的角度進(jìn)行管理和優(yōu)化，而忽視社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求，將難以實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展[8]。對(duì)城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系以及影響因素進(jìn)行研究，有助于明晰城市群內(nèi)部各區(qū)域之間自然生態(tài)本底與人居環(huán)境需求之間的關(guān)聯(lián)，可為城市群制定生態(tài)系統(tǒng)管理策略，為國(guó)土空間規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告（MEA）提出以來(lái)[9]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需方面開展了大量的研究，集中關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求的量化、不同時(shí)空尺度下供需匹配關(guān)系和供需關(guān)系的演變過程等方面，且多以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量估算[7,10]、專家經(jīng)驗(yàn)判別[11-12]、模型模擬[13-15]等方法為支撐，開展支持、調(diào)節(jié)、供給和文化等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需數(shù)量和空間特征分析，并利用供需比、供給率、供需協(xié)調(diào)度等相關(guān)指標(biāo)評(píng)估供需關(guān) 系[16-18]?？傮w來(lái)看，以往研究在理論、方法及實(shí)踐方面進(jìn)行了大量的探索，取得了豐碩的成果，但仍存在一些不足之處，以往研究多側(cè)重于某種具體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究，涉及綜合服務(wù)研究較為不足[19]，且聚焦某一時(shí)間點(diǎn)的供需關(guān)系研究較多，在供需關(guān)系時(shí)空演變方面的研究較少。另外，當(dāng)前研究多注重對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與多種驅(qū)動(dòng)因素作用關(guān)系的定性分析[20-21]，雖有部分研究利用定量分析方法探究不同因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，但多從供給側(cè)視角出發(fā)[22-24]，缺乏供需視角下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與多種因素內(nèi)在聯(lián)系的定量研究，難以明晰供需關(guān)系在多因素作用下的動(dòng)態(tài)演變過程與內(nèi)在機(jī)理。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，長(zhǎng)三角城市群城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，人地矛盾日益突出，出現(xiàn)了水土流失、大氣污染、水體污染等一系列的生態(tài)環(huán)境問題，其根本原因是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需雙方嚴(yán)重失衡。以高質(zhì)量發(fā)展推進(jìn)長(zhǎng)三角城市群建設(shè)，迫切需要探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系及其影響機(jī)理?；诖?，本研究以長(zhǎng)三角城市群為研究區(qū)，探究2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配狀況，明晰供需關(guān)系的時(shí)空演變特征，揭示氣候條件、地形地貌、土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等自然與人類活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系演變的影響，為進(jìn)一步優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局，提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)能力，促進(jìn)人類福祉提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

依據(jù)國(guó)務(wù)院批復(fù)的《長(zhǎng)江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》，長(zhǎng)三角城市群范圍包括上海市、南京市、杭州市、合肥市等26個(gè)城市（圖1），土地面積約為21.17 km2，占國(guó)土總面積的2.2%。長(zhǎng)三角城市群以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎孛差愋捅辈恳云皆瓰橹?，南部以丘陵為主?020年，長(zhǎng)三角城市群26個(gè)城市GDP總額達(dá)到205 106億元，占全國(guó)GDP的20.19%。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矛盾日益顯著，嚴(yán)重制約長(zhǎng)三角城市群的協(xié)調(diào)發(fā)展。如何扭轉(zhuǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需失衡，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)系統(tǒng)和諧共生發(fā)展是當(dāng)前長(zhǎng)三角城市群面臨的難題和挑戰(zhàn)。

本文所采用的數(shù)據(jù)包括：①土地利用數(shù)據(jù)（2000年和2015年），來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn），空間分辨率為30 m。②地形數(shù)據(jù)，采用數(shù)字高程模型（DEM），來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/），空間分辨率為30 m。③氣象數(shù)據(jù)，來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http://data.cma.cn/）所提供的逐年年平均氣溫、年降水量空間插值數(shù)據(jù)集，空間分辨率為1 km。④長(zhǎng)三角城市群社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，來(lái)源于2001年和2016年的《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》以及長(zhǎng)三角城市群26市的統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求測(cè)算

針對(duì)長(zhǎng)三角城市群的自然生態(tài)本底與社會(huì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性，采用Burkhard等[11]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需評(píng)價(jià)矩陣法，從供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)三個(gè)方面對(duì)長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量和需求量進(jìn)行測(cè)算。

在原始供需測(cè)算矩陣的基礎(chǔ)上，本研究邀請(qǐng)了對(duì)研究區(qū)的自然及社會(huì)環(huán)境非常了解，并且具有景觀生態(tài)學(xué)和地理學(xué)學(xué)科背景的6位專家，針對(duì)6類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需水平進(jìn)行評(píng)分，對(duì)原始供需矩陣進(jìn)行調(diào)整。供需水平分值在0～5之間，0分表示無(wú)供給或無(wú)需求，5分表示最大供給量或最大需求量，分值越大，供給能力/需求水平越高。在此基礎(chǔ)上形成針對(duì)研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給矩陣和需求矩陣。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給矩陣確定了不同土地利用類型所提供的特定服務(wù)的能力（表1），而需求矩陣反映了特定土地利用類型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求（表2）。依據(jù)供給和需求矩陣對(duì)長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和需求進(jìn)行測(cè)度。

表1 長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給評(píng)價(jià)矩陣

表2 長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求評(píng)價(jià)矩陣

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系分析

本文通過構(gòu)建供需匹配度（SDI）刻畫生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需匹配狀況，具體計(jì)算公式如下：

式中：SDI為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度；ESs為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量；ESD為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量。SDI＞0表示供給大于需求，即盈余狀態(tài)；SDI=0表示供給等于需求，即供需平衡狀態(tài)；SDI＜0表示供給小于需求，即赤字狀態(tài)。

在供需匹配度測(cè)算的基礎(chǔ)上，本文利用Moran’s I指數(shù)分析供需匹配度全局自相關(guān)性，從而從全局層面衡量空間關(guān)聯(lián)性和變異性。Moran’s I指數(shù)的取值范圍為[-1,1]，Moran’s I＞0表示空間正相關(guān)性，其值越大，空間相關(guān)性越顯著；Moran’s I＜0表示空間負(fù)相關(guān)性，其值越小，空間差異越大；Moran’s I=0，表明空間呈隨機(jī)性分布。

局部空間自相關(guān)分析可反映空間上某一研究單元的屬性值同其鄰接單元上同一屬性值的相關(guān)和空間聚集程度[25]。本文借助局部自相關(guān)指數(shù)（LISA）識(shí)別具有統(tǒng)計(jì)顯著性的高—高聚集區(qū)、低—低聚集區(qū)、高—低聚集區(qū)、低—高聚集區(qū)的空間聚類模式，揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度的空間集聚分布格局演化趨勢(shì)。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系影響因素分析

綜合考慮長(zhǎng)三角城市群的自然現(xiàn)狀、發(fā)展特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)的可獲取性，結(jié)合自然和人類活動(dòng)影響，在縣域尺度上，選取8個(gè)潛在影響因子，分別為坡度、年降雨量、年均氣溫、林地比例、耕地比例、建設(shè)用地比例、單位面積GDP、人口密度。為避免影響因子的多重共線性和冗余問題，本研究采用普通最小二乘法（OLS）回歸模型，通過選取方差膨脹因子（VIF）和顯著性P值來(lái)篩選關(guān)鍵影響因素。

在關(guān)鍵影響因素篩選的基礎(chǔ)上，本文利用地理加權(quán)回歸（GWR）模型分析不同因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度作用關(guān)系的空間分布情況。不同于傳統(tǒng)的回歸模型，GWR模型將空間位置融入模型中，考慮了不同空間位置指標(biāo)對(duì)回歸結(jié)果的影響，能夠充分展現(xiàn)自變量與因變量之間的作用關(guān)系在不同空間地理位置的分布特征，從而有效解決了傳統(tǒng)回歸模型無(wú)法揭示回歸系數(shù)空間異質(zhì)性的問題[26]，公式為：

式中：yi是空間位置i上的因變量（生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度）；(μi,νi)是空間位置i的坐標(biāo)；xik是第k個(gè)解釋變量在空間位置i上的值；β0(μi,νi)為空間位置i處的空間截距；βk(μi,νi)是第k個(gè)解釋變量在空間位置i上的回歸系數(shù)，采用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行局部估算；εi是殘差。應(yīng)用GWR模型首先要確定空間權(quán)重矩陣和帶寬，在本研究中空間權(quán)重矩陣通過高斯函數(shù)確定，而最優(yōu)帶寬則依據(jù)赤池信息準(zhǔn)則（AIC）法獲得，當(dāng)AIC值最小時(shí)帶寬最優(yōu)。本文利用ArcGIS10.5空間統(tǒng)計(jì)工具中的GWR模塊進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求特征

利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值專家評(píng)估矩陣法對(duì)長(zhǎng)三角城市群供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)的供給和需求進(jìn)行估算。2000年和2015年，長(zhǎng)三角城市群供給、調(diào)節(jié)和文化服務(wù)的總供給均大于總需求（表3）?；贏rcGIS空間分析模塊，以縣域?yàn)榛究臻g，對(duì)估算結(jié)果單元進(jìn)行輸出，得到長(zhǎng)三角城市群供給和需求的時(shí)空分布格局。

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給

總體來(lái)看，長(zhǎng)三角城市群供給服務(wù)的總供給量呈現(xiàn)持續(xù)減少趨勢(shì)，由2000年的1.067×108減少到2015年的0.995×108。研究區(qū)中的最大平均供給量位于蘇州市的吳中區(qū)，供給量由2000年的8.204減少到2015年的7.687。而研究單元中的最小平均供給量位于上海市區(qū)，其供給量由2000年的0.588減少到2015年的0.584。長(zhǎng)三角城市群供給服務(wù)供給量的空間格局具有較明顯的區(qū)域分異性，總體上呈現(xiàn)南低北高的趨勢(shì)。其中，供給高值區(qū)主要分布于農(nóng)田較為集中的長(zhǎng)三角城市群北部地區(qū)，而低值區(qū)主要分布在長(zhǎng)三角城市群南部地區(qū)。2000—2015年，供給服務(wù)供給量增加的區(qū)域主要集中在大豐市、東臺(tái)市、射陽(yáng)縣和岱山縣，其中，大豐市所增加的平均供給量最大，為0.118。大部分地區(qū)的供給服務(wù)供給量則呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，蘇州市區(qū)供給服務(wù)的平均供給量減少最為明顯，為2.487（圖2）。

表3 2000—2015年長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總供給與總需求

長(zhǎng)三角城市群調(diào)節(jié)服務(wù)的總供給量表現(xiàn)為降低趨勢(shì)，由2000年的2.401×108降低至2015年的2.311×108。由于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，長(zhǎng)三角城市群建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致生態(tài)用地面積不斷縮減，從而減弱了區(qū)域調(diào)節(jié)服務(wù)功能。圖2表明各縣域調(diào)節(jié)服務(wù)供給量差異顯著，呈現(xiàn)出南高北低的分布格局。調(diào)節(jié)服務(wù)供給量較高的區(qū)域主要集中在長(zhǎng)三角南部林地資源較為集中的區(qū)域，其中杭州市臨安區(qū)調(diào)節(jié)服務(wù)的平均供給量在2000年和2015年均為最高，分別是21.368和21.235，而供給量的低值區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群的北部地區(qū)，其中上海市區(qū)的供給量最低，分別為0.531和0.529。2000—2015年，調(diào)節(jié)服務(wù)供給量增加的地區(qū)為池州市石臺(tái)縣，其中，蘇州市區(qū)的調(diào)節(jié)服務(wù)供給量減少最為顯著，為2.517。

圖2 2000—2015年長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給空間分布

文化服務(wù)的總供給量由2000年的4.470×108減少至2015年的4.279×108。如圖2所示，長(zhǎng)三角城市群文化服務(wù)供給量具有較明顯的分異性，總體呈現(xiàn)南高北低的分布格局。其中，文化服務(wù)供給量高值區(qū)主要分布在長(zhǎng)三角城市群南部山區(qū)，最高值位于淳安縣，2000年和2015年淳安縣文化服務(wù)平均供給量分別為9.159和9.106。文化服務(wù)供給量低值區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如常州市區(qū)和上海市區(qū)，常州市區(qū)2000年和2005年文化服務(wù)供給量平均值分別為0.788和0.273。南部山區(qū)林地與水體覆蓋率高，因此具有較高的文化服務(wù)功能，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)以城市用地為主，林地和水體較少，文化服務(wù)功能較低。2000—2005年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，文化服務(wù)平均供給量小于2的縣域由17個(gè)增加至29個(gè)，主要集中在長(zhǎng)三角城市群北部地區(qū)。

3.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求

總體來(lái)看，長(zhǎng)三角城市群供給服務(wù)的總需求量由2000年的0.567×108增加到2015年的0.701×108。如圖3所示，長(zhǎng)三角城市群供給服務(wù)需求空間格局基本穩(wěn)定，單位面積供給服務(wù)需求量呈現(xiàn)北高南低的格局，長(zhǎng)三角城市群北部為主要的供給服務(wù)需求區(qū)，2000年和2015年最高值分別為14.116和14.123，位于上海市區(qū)，最低值分別為0.249和0.297，位于淳安縣。長(zhǎng)三角城市群的上海、蘇州、常州、南京等區(qū)域的供給服務(wù)需求量較高。從時(shí)間變化上看，蘇州、上海、南通、常州、無(wú)錫、合肥等長(zhǎng)三角中部地區(qū)的供給服務(wù)需求量增加最為顯著，其中蘇州市區(qū)的單位面積需求增加量最大，為4.219。

2000—2015年，長(zhǎng)三角城市群調(diào)節(jié)服務(wù)需求分布格局與供給服務(wù)需求基本一致，但需求總量呈上升趨勢(shì)，由2000年的1.403×108上升到2015年的1.584×108。長(zhǎng)三角城市群內(nèi)部調(diào)節(jié)服務(wù)需求的空間差異較為顯著。長(zhǎng)三角城市群中部為調(diào)節(jié)服務(wù)需求量的高值區(qū)，其中，2000年和2015年單位面積需求最高值分別位于上海市區(qū)和常州市區(qū)，而單位面積需求最低值位于淳安縣。

長(zhǎng)三角城市群文化服務(wù)需求總量呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)，由2000年的0.568×108增加至2015年的2.899×108。上海、常州、揚(yáng)州等地區(qū)是主要的文化服務(wù)需求區(qū)（圖3），而需求低值區(qū)主要集中在淳安、石臺(tái)、磐安等地區(qū)。從時(shí)間變化上看，各縣域的文化服務(wù)需求量均有所增加。但不同區(qū)域增加程度不同，增加最快的地區(qū)為蘇州市區(qū)和上海浦東新區(qū)，單位面積需求量分別增加了1.536和1.345。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系分析

圖3 長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分布

如圖4所示，長(zhǎng)三角城市群內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需分配具有一定的不均衡性，供大于求和供不應(yīng)求的狀況同時(shí)存在。從供需匹配度的空間分布可見，綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度在長(zhǎng)三角城市群內(nèi)呈現(xiàn)北低南高的特點(diǎn)。長(zhǎng)三角城市群北部多個(gè)地區(qū)供需匹配度均在0以下，表明該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需存在不匹配狀況。供需匹配度小于-0.5的供需嚴(yán)重不匹配區(qū)域呈逐年擴(kuò)張趨勢(shì)，數(shù)量由2000年的9個(gè)增加至2015年的25個(gè)，且主要集中在上海、蘇南、杭州灣等社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平較高的區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需平衡面臨著緊張失調(diào)的風(fēng)險(xiǎn)。一方面，這類地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，且人口增長(zhǎng)和城市擴(kuò)張較為顯著，農(nóng)田和生態(tài)用地在城市快速擴(kuò)張進(jìn)程中被大量占用，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給量相應(yīng)縮??；另一方面，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)于良好人居環(huán)境的需求導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求量不斷上升，造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的嚴(yán)重不匹配。

供需匹配度大于2.0的地區(qū)集中在皖南、浙西、浙南地區(qū)，該地區(qū)生態(tài)資源豐富，是長(zhǎng)三角地區(qū)重要的綠色生態(tài)屏障，并且設(shè)有較大規(guī)模的生態(tài)保護(hù)區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量較為充足。2000—2015年，各個(gè)地區(qū)的供需匹配度均呈下降趨勢(shì)，供需匹配狀況趨于惡化。其中淳安和磐安的供需匹配度減少最為顯著，分別為4.494和3.216。盡管處于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給盈余地區(qū)，但是該類地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求不斷增加，而生態(tài)本底在快速發(fā)展過程中受到擾動(dòng)較大，從而導(dǎo)致供需匹配度發(fā)生了顯著降低。

基于供需匹配度，利用Moran’s I指數(shù)和LISA進(jìn)行長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配的全局和局部自相關(guān)分析。2000年和2015年Moran’s I指數(shù)分別為0.565和0.551。全局自相關(guān)分析結(jié)果表明，研究區(qū)15年間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度存在顯著的空間正向關(guān)系，空間集聚顯著。從時(shí)間變化上看，2015年Moran’s I指數(shù)有所降低，說明長(zhǎng)三角城市群供需匹配關(guān)系的空間集聚性有所減弱。

如圖5所示，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度的LISA分析結(jié)果將長(zhǎng)三角城市群在空間上劃分為了高—高集聚、低—低集聚、低—高集聚和不顯著四種類型區(qū)域，高—高集聚區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群南部，該地區(qū)生態(tài)本底較好，生態(tài)功能完善，人口分布稀疏，受自然環(huán)境限制較大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)緩慢。低—低集聚區(qū)主要集中在上海、蘇南、杭州灣等地，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度較低。2015年的LISA分析結(jié)果將金華市區(qū)劃分為了低—高集聚區(qū)，該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量也面臨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城市用地和人口等方面的壓力，供需關(guān)系較為緊張。與此同時(shí)，在金華市區(qū)周邊則多為供需匹配度較高的區(qū)域。從時(shí)間變化上看，2000—2015年，低—低集聚區(qū)的數(shù)量由27個(gè)增加至45個(gè)，而高—高集聚區(qū)的數(shù)量則從27個(gè)減少至17個(gè)，數(shù)量上的變化說明長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系區(qū)域惡化，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在不斷加大。

圖4 長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配狀況

圖5 長(zhǎng)三角城市群供需匹配度局部自相關(guān)圖

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配影響因素分析

為減少自變量存在共線性引起的GWR結(jié)果產(chǎn)生誤差，需對(duì)自變量進(jìn)行共線性診斷，并剔除存在共線性的自變量。本文利用方差膨脹系數(shù)（VIF）與顯著性P檢驗(yàn)來(lái)判定各自變量之間是否存在共線性，結(jié)果如表4所示。通過判斷，將VIF大于7.5的因素（坡度、林地比例）排除在外，最終確定平均氣溫、降雨量、建設(shè)用地比例、耕地比例、單位面積GDP和人口密度作為GWR模型中的解釋變量進(jìn)行影響因子分析。

通過全局和局部自相關(guān)分析，長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系呈顯著的空間自相關(guān)特征，表明以普通的線性回歸最小二乘法對(duì)供需匹配關(guān)系的影響因素進(jìn)行分析可能會(huì)產(chǎn)生偏差。為了驗(yàn)證該假設(shè)，本研究分別利用OLS模型和GWR模型探究供需匹配關(guān)系空間分布的影響效應(yīng)。通過對(duì)比兩種模型的運(yùn)行結(jié)果，GWR模型調(diào)整后的擬合優(yōu)度（R2）相較OLS模型均有顯著提高，AIC值有明顯降低，表明GWR模型表現(xiàn)優(yōu)于OLS模型，能夠更好地解釋各因子對(duì)供需匹配關(guān)系空間分布的影響。相較于影響因子的全局作用分析，揭示關(guān)鍵影響因素及其作用的空間異質(zhì)性對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)管理與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展更具有顯著指導(dǎo)意義。為此，本研究借助GWR模型深入剖析長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系影響機(jī)制。不同影響因子回歸系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表5）表明，影響因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度的作用關(guān)系具有空間非平穩(wěn)性，可以此來(lái)揭示各因子在不同空間位置上對(duì)供需關(guān)系影響程度的差異性。

如圖6所示，各影響因子的空間分布具有局部性和非均勻性，表明同一因子對(duì)不同空間位置處的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系的影響程度不同，存在顯著的空間非平穩(wěn)性。通過年平均氣溫地理加權(quán)回歸系數(shù)分析結(jié)果（圖6）可見，氣溫對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系的影響存在顯著的空間異質(zhì)性，從影響分析來(lái)看（表5），其2000年的回歸系數(shù)介于-11.219～5.612之間，2015年的回歸系數(shù)介于-9.717～6.523之間，表明氣溫對(duì)供需匹配度的正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)同時(shí)存在?？臻g分布上，蘇中、皖南和浙江大部分區(qū)域的供需匹配度與平均氣溫呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，表明氣溫的上升會(huì)使供需關(guān)系趨于緊張，而在蘇南地區(qū)，平均氣溫與供需匹配度呈正相關(guān)，該地區(qū)平均氣溫的升高會(huì)緩解供需關(guān)系緊張局面。

表4 影響因素顯著性P檢驗(yàn)與方差膨脹系數(shù)

表5 地理加權(quán)回歸（GWR）模型結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖6 影響因子地理加權(quán)回歸系數(shù)空間分布圖

如表5所示，降雨量的回歸系數(shù)均大于0，表明降雨量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配具有正效應(yīng)，降雨量的增加會(huì)提升供需匹配度，改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需緊張的局面。空間分布上，回歸系數(shù)高值區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群西部，總體上自西到東逐漸降低，表明降雨對(duì)長(zhǎng)三角城市群西部地區(qū)影響較強(qiáng)，對(duì)東部地區(qū)影響較弱。時(shí)間變化上，回歸系數(shù)較大區(qū)域在逐步縮小，降雨量對(duì)供需匹配關(guān)系的作用力在逐步減弱。

通過對(duì)建設(shè)用地比例回歸結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系整體均為負(fù)效應(yīng)，建設(shè)用地比例越高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度越低。GWR分析結(jié)果表明，建設(shè)用地比例回歸系數(shù)絕對(duì)值由南到北遞減，具有顯著的梯度效應(yīng)，即建設(shè)用地比例對(duì)供需匹配度的影響具有空間異質(zhì)性。建設(shè)用地比例的增加對(duì)皖南、浙南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系影響最大，對(duì)江蘇、皖中地區(qū)影響較弱。從時(shí)間變化上看，回歸系數(shù)在-5.0以上的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而在-20.0以下的區(qū)域不斷縮小，表明建設(shè)用地對(duì)供需匹配度的影響程度在逐漸減弱。

耕地比例的回歸系數(shù)空間分布格局表明，耕地比例對(duì)供需匹配度的作用關(guān)系具有顯著的空間異質(zhì)性，在長(zhǎng)三角城市群的大部分地區(qū)，耕地比例對(duì)匹配度具有負(fù)效應(yīng)，耕地的增加雖然會(huì)提高糧食產(chǎn)量，但是以占用生態(tài)用地為代價(jià)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)服務(wù)供給能力下降，從而使供需匹配度降低。耕地比例對(duì)供需匹配度的正效應(yīng)主要集中在上海和蘇南地區(qū)，在2015年，正效應(yīng)范圍擴(kuò)展至蘇中和皖中地區(qū)，該類地區(qū)的城鎮(zhèn)化速度較快，城市用地?cái)U(kuò)展顯著，占用大量的耕地，導(dǎo)致供給服務(wù)功能的下降，從而引發(fā)供需關(guān)系的失衡。

從分析結(jié)果可見，對(duì)比GDP、人口密度和建設(shè)用地比例的回歸系數(shù)分布格局，可發(fā)現(xiàn)這3種影響因子對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系的影響是相似的，且隨著時(shí)間的推移，回歸系數(shù)的分布格局保持穩(wěn)定。作為衡量經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的指標(biāo)，單位面積GDP和人口密度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度均呈現(xiàn)出負(fù)效應(yīng)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會(huì)造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量的激增，另外，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)不斷施加壓力，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能持續(xù)退化，也會(huì)引起供需關(guān)系惡化?？臻g分布上，長(zhǎng)三角城市群南部GDP、人口密度和建設(shè)用地比例影響因子的回歸系數(shù)絕對(duì)值大于北部地區(qū)。長(zhǎng)三角南部山區(qū)是重要的綠色生態(tài)屏障區(qū)，植被覆蓋率高，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展會(huì)占用生態(tài)用地，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的擾動(dòng)要大于北部以耕地占用為主的發(fā)展方式，因此，相較于北方，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)南部供需匹配度的影響力更顯著。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文以長(zhǎng)三角城市群為研究區(qū)，采用2000年和2015年的多源數(shù)據(jù)，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矩陣和ArcGIS軟件定量測(cè)度供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)三類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給、需求及其供需匹配度，在OLS模型支持下篩選出影響長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系的主要影響因素，采用GWR模型揭示其在時(shí)空尺度上對(duì)供需匹配關(guān)系的影響程度與作用機(jī)制，主要結(jié)論如下：

（1）2000—2015年，長(zhǎng)三角城市群的供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)在總量上均表現(xiàn)出供大于求的狀態(tài)。在空間分布上，長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求存在較顯著的區(qū)域分異性。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總供給量呈現(xiàn)持續(xù)減少趨勢(shì)，而總需求量在不斷上升。

（2）基于縣域尺度的供需匹配度指數(shù)分析結(jié)果表明，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配度在長(zhǎng)三角城市群內(nèi)呈現(xiàn)北低南高的特點(diǎn)，供需赤字區(qū)域主要集中在上海、蘇南、杭州灣等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高地區(qū)，且在2000—2015年，供需赤字區(qū)域呈擴(kuò)展趨勢(shì)。供需盈余地區(qū)主要集中在皖南、浙西和浙南等生態(tài)資源豐富地區(qū)。

（3）2000年和2015年的Moran’s I指數(shù)分別為0.565和0.551，長(zhǎng)三角城市群供需匹配關(guān)系空間集聚性有所減弱，供需匹配度的空間集聚類型主要有兩種，分別為高—高集聚和低—低集聚。高—高集聚區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群南部，低—低集聚區(qū)主要集中在上海、蘇南、杭州灣等地，2000—2015年，低—低集聚區(qū)范圍呈現(xiàn)不斷擴(kuò)張趨勢(shì)，而高—高集聚區(qū)則表現(xiàn)為縮小趨勢(shì)。

（4）長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系關(guān)鍵影響因子為平均氣溫、年降雨量、建設(shè)用地比例、農(nóng)田比例、單位面積GDP和人口密度。降雨量呈現(xiàn)較明顯的正相關(guān)作用特征，建設(shè)用地比例、單位面積GDP和人口密度表現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)作用特征，年平均氣溫和耕地比例對(duì)供需匹配關(guān)系的正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)同時(shí)存在。在驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度特征中，各影響因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系的影響在空間上的表現(xiàn)存在顯著差異，降雨量作用強(qiáng)度自西向東逐漸減弱，建設(shè)用地比例、單位面積GDP和人口密度對(duì)長(zhǎng)三角城市群南部供需匹配度的影響力更為顯著。

4.2 討論

由于人類活動(dòng)不斷加劇，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需矛盾日益突出，已成為影響人類福祉的重要因素[6,19]，本研究可為城市群的生態(tài)系統(tǒng)管理與國(guó)土空間規(guī)劃提供參考依據(jù)。長(zhǎng)三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系與京津冀以及珠三角城市群類似[27-28]。一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高、人口密度大、城市中心建設(shè)用地需求增加導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求增加；另一方面，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給能力在不斷削弱，城市群外圍生態(tài)屏障和生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域是整個(gè)城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的核心區(qū)域，但其需求相對(duì)較低，因此，表現(xiàn)為供需盈余狀態(tài)。相關(guān)研究表明，自然環(huán)境與人類活動(dòng)等多因素在不同程度上共同影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和需求[29]。本文通過GWR模型，揭示相關(guān)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系的作用關(guān)系，結(jié)果表明各主要驅(qū)動(dòng)因素在不同區(qū)域的作用方向和程度呈現(xiàn)異質(zhì)性特征，可為區(qū)域差異化生態(tài)管理策略的制定與實(shí)施提供重要的決策依據(jù)[30-31]。

長(zhǎng)三角城市群中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)赤字區(qū)域具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高且城市擴(kuò)張迅速等特點(diǎn)，區(qū)域自然生態(tài)本底提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)嚴(yán)重不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與當(dāng)?shù)鼐用裥枨?，同時(shí)，在該地區(qū)快速發(fā)展的背景下，供需矛盾不斷激化。針對(duì)該類型的地區(qū)，一方面，在發(fā)展過程中要按照生態(tài)紅線對(duì)現(xiàn)有生態(tài)空間存量進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)，合理開展生態(tài)空間的規(guī)劃與修復(fù)；在城市內(nèi)部，可通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升城市內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給水平。另一方面，推進(jìn)土地集約利用，采用向“土地存量”要“發(fā)展增量”的發(fā)展策略，從而降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求水平，緩解供需緊張的局面。長(zhǎng)三角城市群中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)盈余地區(qū)主要集中在長(zhǎng)三角城市群南部山區(qū)，該地區(qū)是長(zhǎng)三角城市群主要生態(tài)屏障，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，供給水平較高，但社會(huì)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展水平較低。在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，依托自然保護(hù)區(qū)合理劃定生態(tài)紅線，適當(dāng)引入綠色產(chǎn)業(yè)，建立健全生態(tài)安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制，嚴(yán)格把控城市發(fā)展規(guī)模，降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)本底的侵?jǐn)_。針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需基本匹配的地區(qū)，在發(fā)展過程中應(yīng)保持良好的自然生態(tài)本底，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀毁Y源承載力和國(guó)土空間開發(fā)適宜性，合理劃定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，通過合理的發(fā)展空間與生態(tài)保護(hù)布局規(guī)劃使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系水平保持穩(wěn)定。

目前本研究仍存在一定的局限性，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可以在不同的時(shí)空尺度上產(chǎn)生[32]，而不同尺度生態(tài)本底及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的差異則會(huì)造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求的類型、能力水平、空間特征等多方面的差異性，本文從縣域尺度出發(fā)研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系，在后續(xù)研究中可針對(duì)多重尺度開展供需關(guān)系的研究，揭示其尺度效應(yīng)與尺度異質(zhì)性，有助于制定出更有針對(duì)性和可實(shí)施性的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理策略。