韓 磊,楊梅麗,劉 釗,趙永華,趙子林,張永鋒

1 長安大學(xué)土地工程學(xué)院,西安 710054 2 陜西省土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710054 3 中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710061 4 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,西安 710054 5 陜西地建土地勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)院,西安 710075

隨著“生態(tài)系統(tǒng)為人類提供‘服務(wù)’”理念[1]的提出及千年生態(tài)系統(tǒng)評估項(xiàng)目(MA)[2]、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺[3]的啟動,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已成為多領(lǐng)域的前沿問題[4]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)所形成的用于維持人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境條件與效用[5],關(guān)乎人類福祉[6]。在一定尺度下,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間非完全獨(dú)立[7],而是以多種復(fù)雜方式相互作用。此消彼長的權(quán)衡、相互增益的協(xié)同是其中的典型[8—9]。正因?yàn)檫@種復(fù)雜的關(guān)系,為獲得更大的某種服務(wù)而改變生態(tài)系統(tǒng)時(shí),勢必會影響其他服務(wù)[10]。近50多年來,劇烈的土地利用變化影響生態(tài)系統(tǒng)格局,驅(qū)使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其關(guān)系的變化[11]。因此,分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空動態(tài)及相互關(guān)系,探討其尺度效應(yīng)、區(qū)域差異和作用機(jī)制等[12],是生態(tài)文明研究領(lǐng)域的緊迫問題,可為土地利用決策和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和自然資本管理提供理論指南[13]。目前,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的關(guān)系已成為生態(tài)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn),國內(nèi)外學(xué)者普遍借助InVEST[14]、SolVES[15]和ARIES[16]等模型,采用空間分析法[17]、統(tǒng)計(jì)分析法[18]及情景模擬法[19]等方法,主要從地區(qū)[20]、流域[21]、山區(qū)[22]、生態(tài)功能區(qū)[23]等不同空間尺度或者對耕地[24]、森林[25]、草地[26]、湖泊[27]等不同系統(tǒng)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的尺度效應(yīng)[22]、空間格局和驅(qū)動機(jī)制[28]等方面進(jìn)行研究。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同研究已取得豐富的成果。

黃土高原生態(tài)脆弱,是我國重要的生態(tài)屏障區(qū),在《全國重要生態(tài)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃(2021—2035年)》中是“三區(qū)四帶”重大工程布局點(diǎn)之一。為改變惡劣的生態(tài)環(huán)境,該區(qū)實(shí)施嚴(yán)格的退耕還林工程。然而也有研究提出退耕還林威脅糧食安全[29],影響水沙關(guān)系[30],造成土壤干層加劇[31—32]。退耕還林對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其相互關(guān)系的影響存在矛盾[13]。因此,正確了解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的特征及其關(guān)系對于評價(jià)退耕還林等生態(tài)修復(fù)工程的生態(tài)效益以及改善生態(tài)修復(fù)治理舉措尤為重要。目前對于黃土高原的研究,在尺度上多集中在黃土高原[33—34]、黃河流域[26]等大中尺度,在縣市的小尺度及多尺度研究較少,對于小區(qū)域的土地利用方案優(yōu)化針對性不夠；類型上主要集中在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的評估及其相關(guān)關(guān)系研究[35],對于物質(zhì)量的評估及其相關(guān)關(guān)系研究較少,而物質(zhì)量評估在區(qū)域、景觀、空間異質(zhì)性研究方面存在優(yōu)勢[36]；內(nèi)容上主要集中在土壤保持、碳固持、水源涵養(yǎng)方面[34—37],不能全面評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。鑒于此,在退耕還林等生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施的大背景下,亟待全面系統(tǒng)開展基于土地利用的黃丘區(qū)多尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系研究。本文以延安市為研究對象,旨在(1)評估退耕還林前后農(nóng)作物生產(chǎn)(Crop Production,CP)、碳儲量(Carbon Storage,CS)、生境質(zhì)量(Habitat Quality,HQ)、土壤保持(Soil Conservation,SC)、產(chǎn)水量(Water Yield,WY)五種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量,分析退耕還林對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響；(2)闡明退耕還林前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空動態(tài)；(3)分析用地類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系；(4)揭示市、縣不同尺度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系的時(shí)間演變規(guī)律和空間格局。本研究可為認(rèn)識和掌握退耕還林對生產(chǎn)和生態(tài)的正負(fù)效應(yīng)提供理論依據(jù),為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和綜合治理提供科學(xué)支撐。

圖1 延安市地形圖Fig.1 Topographic map of Yan ′an City

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

延安市(35°21′N—37°31′N,107°41′E—110°31′E)屬黃土丘陵溝壑區(qū),地勢西北高東南低,平均海拔1200m(圖1)。屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候,年均降雨約500mm,集中在夏季,年均蒸發(fā)量較大。礦產(chǎn)資源豐富,主要有石油、天然氣、煤炭,是國家重要的能源接續(xù)地,擁有堅(jiān)實(shí)的能源化工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)。自1999年實(shí)施大規(guī)模的退耕還林工程以來,累積完成退耕還林面積71.83萬hm2,森林覆蓋率增加19%,植被覆蓋提高35.3%,生態(tài)效益顯著,為探究土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系的演變過程和空間格局特征的影響提供了良好的平臺。

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

本文數(shù)據(jù)主要包括：①行政邊界數(shù)據(jù),源于國家基礎(chǔ)信息中心(http://www.ngcc.cn/ngcc/)。②1988、1998、2008、2018年4期土地利用數(shù)據(jù),經(jīng)Landsat4- 5 TM、Landsat8 OLI 衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)解譯生成,分類精度均大于80%,kappa系數(shù)均在0.8以上。土地利用類型依據(jù)一級分類分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域、未利用地。③社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),源于《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《延安市統(tǒng)計(jì)年鑒》等。④氣象數(shù)據(jù),延安市內(nèi)及周圍17個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)來源于國家氣象信息中心(http://data.cma.cn/)的中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3.0)。⑤土壤數(shù)據(jù),來自聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和維也納國際應(yīng)用系統(tǒng)研究所(IIASA)所構(gòu)建的世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)(http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/)。⑥D(zhuǎn)EM數(shù)據(jù),為ASTER GDEM數(shù)據(jù),源于地理空間數(shù)據(jù)云。

1.3 研究方法

1.3.1農(nóng)作物生產(chǎn)模型

參考InVEST模型中農(nóng)作物生產(chǎn)模塊的計(jì)算原理[38],通過對延安統(tǒng)計(jì)年鑒中縣級單元的各種農(nóng)作物產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)求和,用單位面積的農(nóng)作物產(chǎn)量來估計(jì)CP,計(jì)算公式如下：

式中,F(x)代表x縣的農(nóng)作物生產(chǎn)服務(wù)(t/hm2)；CYi表示第i種農(nóng)作物的產(chǎn)量(t)；S(x)表示第x縣的作物播種面積(hm2)；n表示共有n種農(nóng)作物。

1.3.2碳儲量模型

碳儲量代表陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力,本研究采用InVEST模型進(jìn)行估算,計(jì)算公式如下：

Ctotal=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

式中,Ctotal表示碳總量(t)；Cabove、Cbelow、Csoil、Cdead分別表示地上、地下、土壤和死亡生物碳儲量。

1.3.3生境質(zhì)量模型

InVEST生境質(zhì)量模型根據(jù)生境類型敏感性和外界因素威脅計(jì)算生境質(zhì)量指數(shù),并根據(jù)生境質(zhì)量指數(shù)評估生境質(zhì)量。生境質(zhì)量指數(shù)數(shù)值范圍0—1,越接近1,生境質(zhì)量越好。計(jì)算公式如下：

1.3.4土壤保持量模型

本文采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)來估算土壤保持量[39],計(jì)算公式如下：

SC=R×K×LS×(1-C×P)

式中,SC為土壤保持量(t hm-2a-1),R為降雨侵蝕力(MJ mm hm-2h-1a-1)；K為土壤可蝕性(t hm2h hm-2MJ-1mm-1)；C為植被覆蓋因子,P是水土保持措施因子；R、K因子計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[26]；C、P因子參考文獻(xiàn)[26,40]。以上因子詳細(xì)計(jì)算公式參考文獻(xiàn)[40]。LS為坡長坡度因子,由InVEST模型自動計(jì)算。流域通過SWAT模型提取。

1.3.5產(chǎn)水量模型

InVEST產(chǎn)水量評估模塊是評估產(chǎn)水量的常用模型,基于Budyko水熱耦合平衡假設(shè),考慮了多種自然因素(包括氣候、地形、植被、土壤等),確定每個(gè)柵格單元x的年產(chǎn)水量[14]。水量估值等于降水量與蒸散量的差值,因此在降水量一定的情況下,蒸散量越大,產(chǎn)水量越低。計(jì)算公式如下：

式中,Y(x)為柵格單元x的年產(chǎn)水量(mm),P(x)表示柵格單元x的年降水量(mm),AET(x)表示柵格單元x的年實(shí)際蒸散量。

1.3.6生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系分析

本研究采用偏相關(guān)性分析法,探討5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系。為保證運(yùn)算中5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的一致性,將其統(tǒng)一到縣級進(jìn)行分析。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間不僅受彼此的相互影響,也受其他自然條件影響,尤其是年降水量[41]。因此首先消除年降水量的影響,然后計(jì)算偏相關(guān)系數(shù)。具體計(jì)算公式如下[42]：

(1)簡單相關(guān)系數(shù)：

(2)一級偏相關(guān)系數(shù)：

式中,ES1、ES2分別代表兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；r為兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相關(guān)系數(shù)；i、j代表像元的行列號；r12(ij)代表未消除降水量的影響時(shí),ES1、ES2的相關(guān)系數(shù)；r12·3(ij)代表年降水量不變時(shí),ES1、ES2間的偏相關(guān)系數(shù)。在計(jì)算偏相關(guān)系數(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合t檢驗(yàn)方法判斷相關(guān)性的顯著性,并根據(jù)偏相關(guān)系數(shù)(r)及其顯著性(P),劃分顯著性等級[42](表1),定量描述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間相關(guān)關(guān)系的空間差異。

表1 權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系顯著性分類等級

2 結(jié)果分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空分布格局分析

2.1.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間變化

1988—2018年,延安市5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化趨勢存在差異(圖2)。CP低值(0—3t/hm2)的面積占比在1988—1998年間減少,退耕還林后于1998—2008年間先增加,2008—2018年又大幅下降,總體波動降低了46.34%；中(3.0—6.0t/hm2)、高值范圍(6.0—9.0t/hm2)的面積占比變化趨勢則與低值相反,呈波動增加趨勢,分別增加26.12%和20.31%；1988—2018年整體呈波動增加趨勢。CS低值(0—3.88t)變化不明顯,中值(3.88—7.76t)逐漸降低,而高值(7.76—11.64)則呈明顯增加的趨勢。HQ低值(0.00—0.25)面積占比在降低,總體降低41.05%,中(0.25—0.55)、高值(0.55—0.85)面積占比提高,存在一定的波動,但不明顯。SC低值(0—400t hm-2a-1)面積占比在退耕還林前十年呈增加趨勢,在退耕還林后第一個(gè)十年增加,第二個(gè)十年減少,呈波動減少；中(400—1500t hm-2a-1)、高值(1500—14000t hm-2a-1)則與低值變化趨勢剛好相反,在退耕還林后波動增加。WY低值(0—25mm)面積占比呈一直上升的趨勢,中(25—75mm)、高值范圍(75—395mm)占比均呈逐漸降低的趨勢,總體上WY降低趨勢穩(wěn)定。

2.1.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間變化

圖3 延安市不同時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布Fig.3 Spatial distribution of ecosystem services in different periods in Yan ′an city

1988—2018年,延安市5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布格局如圖3所示。CP的空間格局為南高北低,西高東低。高值主要分布在南部縣區(qū)。低值主要分布在北部及中東部縣區(qū)。1988—2018年0—3t/hm2的區(qū)域減少,變化區(qū)域主要分布在北部,而大于4.5t/hm2的區(qū)域明顯增加,增加區(qū)域分布在南部。CS和HQ的空間分布規(guī)律相似,呈南高北低,東南、西南兩邊的林地為高值的集中區(qū),并且高值區(qū)域不斷向北部擴(kuò)大規(guī)模。SC空間分布格局整體呈現(xiàn)中南部低兩邊高的特征,低值(0—400t hm-2a-1)大致分布在河流及河谷周圍,大于1500t hm-2a-1的范圍先減少,后增加。WY空間分布格局呈現(xiàn)為南中部為高值區(qū)(75—395mm),北部及中東部為中值區(qū)(25—75mm),東南部及西南部為低值區(qū)(0—25mm)；高值主要分布在水域、部分耕地、建設(shè)用地,中值主要分布在草地,低值分布在林地。用地類型不同,其降雨侵蝕力、冠層截留及徑流阻攔的作用不同,蒸散量也不同,進(jìn)而影響WY,林地大多具有多層垂直結(jié)構(gòu),因而能夠有效阻擋雨滴擊濺和攔截地表徑流,因此林地WY最小。

2.2 不同用地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)動態(tài)變化

同一種用地類型,不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量的分布存在明顯差異。同一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),在不同用地類型上也具有不同的特點(diǎn)。本文利用4期土地利用數(shù)據(jù)對CS、HQ、SC、WY進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計(jì)。得到各用地類型上每種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的均值。對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,消除量綱的影響,并通過玫瑰圖表示不同用地類型上4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多年變化情況(圖4)。

圖4 延安市不同地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)玫瑰圖Fig.4 Rose map of ecosystem services in different land use types in Yan′an city

在耕、草地中,CS、HQ是主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),HQ次之,最后是WY。林地中,CS及HQ最突出,然后為SC,WY最后。建設(shè)用地和未利用地中,WY最突出,SC次之,無CS和HQ。水域中,WY最突出,HQ次之,SC和CS最少。

1988—2018年各用地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均值變化規(guī)律存在一定差別,耕地的CS基本保持穩(wěn)定,HQ和WY波動增長,SC呈減少趨勢。林地中CS基本保持穩(wěn)定,HQ呈增長趨勢,SC和WY呈波動減少的趨勢。草地上CS基本保持穩(wěn)定,HQ呈逐漸增長趨勢,SC和WY呈波動減少的趨勢。建設(shè)用地上,SC呈減少趨勢,WY呈增加趨勢。水域中,HQ逐漸增強(qiáng),SC呈明顯減少趨勢,WY呈不斷增加趨勢。未利用地中,SC呈增加趨勢,WY呈下降趨勢。

不同用地類型中在各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)貢獻(xiàn)大小不同,CS表現(xiàn)為：林地>草地>耕地>水體>建設(shè)用地>未利用地；HQ呈現(xiàn)為：林地>水體>草地>耕地>建設(shè)用地>未利用地；SC表現(xiàn)為：林地>草地>耕地>建設(shè)用地>水體>未利用地；WY表現(xiàn)為：水體>建設(shè)用地>未利用地>耕地>草地>林地。這表明林地在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)展中最關(guān)鍵。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系分析

2.3.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系的時(shí)間變化分析

對1988—2018年五種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行偏相關(guān)性分析,得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間相關(guān)關(guān)系表(表2)。CP和CS、HQ間r>0(P<0.05)呈顯著的協(xié)同關(guān)系,且r值逐漸上升,協(xié)同關(guān)系密切。CP和SC、WY間|r|<0.2,相關(guān)性在協(xié)同和強(qiáng)權(quán)衡之間波動,總體上呈不密切的權(quán)衡關(guān)系。CS和HQ間r>0.5且變化幅度較小,呈顯著、非常密切且穩(wěn)定的協(xié)同關(guān)系,CS和SC多年間r值均小于0.11,呈顯著但不密切的協(xié)同關(guān)系,存在波動但幅度很小,說明CS和SC協(xié)同關(guān)系較為穩(wěn)定。1988—2018年,CS和WY間r值均分布在-0.6附近,呈顯著、非常密切且較穩(wěn)定的權(quán)衡關(guān)系；HQ與SC間由弱權(quán)衡向弱協(xié)同轉(zhuǎn)變,且r接近于0,表明兩者之間的相關(guān)關(guān)系不穩(wěn)定且不密切。HQ與WY間r值分布在0.4附近,呈顯著且密切的權(quán)衡關(guān)系。1988—2018年,SC與WY間r值均分布在-0.1附近,表明SC和WY間保持著穩(wěn)定的但不密切的權(quán)衡關(guān)系。

表2 延安市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間相關(guān)關(guān)系

2.3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系的空間變化分析

延安市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間相關(guān)關(guān)系的主體是協(xié)同關(guān)系(圖5)。CP和CS間僅在東南部(黃龍、洛川縣)表現(xiàn)為弱權(quán)衡關(guān)系,其余地區(qū)均為協(xié)同關(guān)系。CP和HQ協(xié)同關(guān)系分布廣泛,呈北部協(xié)同,南部權(quán)衡的分布格局。CP與SC大部分區(qū)域?yàn)槿鯀f(xié)同關(guān)系,僅北部子長縣,西北吳起縣及東南黃龍、洛川縣為弱權(quán)衡關(guān)系。CP和WY在中北部均為權(quán)衡關(guān)系,僅南部小部分區(qū)域?yàn)閰f(xié)同關(guān)系。CS和HQ大部分區(qū)域?yàn)閰f(xié)同關(guān)系,主要分布在中北部及東南部的黃龍縣。CS和SC間僅在北部的子長縣和西北的吳起縣為權(quán)衡關(guān)系。CS、HQ、SC三者和WY之間幾乎全域表現(xiàn)為權(quán)衡關(guān)系,僅在一兩個(gè)區(qū)縣表現(xiàn)為協(xié)同關(guān)系。HQ和SC間呈東部協(xié)同,西部權(quán)衡的分布格局,其中協(xié)同關(guān)系分布在東南部的黃龍縣，東北部的安塞區(qū)、寶塔區(qū)、延長縣和延川縣。其他區(qū)縣則為權(quán)衡關(guān)系。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同F(xiàn)ig.5 Tradeoffs and synergies of ecosystem services

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究區(qū),CP和CS,HQ之間存在協(xié)同關(guān)系,此結(jié)果與王修文[43]分析基本一致,表明通過提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平,增加農(nóng)作物單產(chǎn)可以填補(bǔ)退耕還林所引起的耕地及糧食減少問題。與楊強(qiáng)強(qiáng)[21]在分析青弋江流域食物生產(chǎn)與其他服務(wù)之間為權(quán)衡關(guān)系存在差異,究其原因,可能是研究尺度或者糧食生產(chǎn)政策和技術(shù)不同。因此退耕還林的實(shí)施配合高效適宜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施有利于促進(jìn)糧食安全和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。CS和HQ、SC之間呈協(xié)同關(guān)系,在林地分布區(qū),植被覆蓋度、生物多樣性較高,截流雨水和保護(hù)坡地作用、土壤保持功能增強(qiáng)。楊潔[26]在對黃河流域的研究中有一致的結(jié)論。然而Egoh[44]在南非的研究表明CS和SC間為權(quán)衡關(guān)系,可能是不同地區(qū)環(huán)境差異導(dǎo)致。WY與其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在權(quán)衡關(guān)系,這是由于林地增加,需水量增大以及截留降水增強(qiáng),產(chǎn)水量降低。但在不同地區(qū)WY與SC之間的關(guān)系不同,如張文靜等[18]對南四湖的分析表明二者存在協(xié)同關(guān)系,汪曉珍[34]在黃土高原區(qū)得出二者之間在干旱氣候區(qū)和高原氣候區(qū)為協(xié)同關(guān)系,在半干旱氣候區(qū)和半濕潤氣候區(qū)為權(quán)衡關(guān)系,劉華妍等[45]對北京市的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者為權(quán)衡關(guān)系。其原因可能是氣候,土壤以及人為影響程度等存在差異。市、縣域尺度上,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)系的差異主要表現(xiàn)在HQ和SC之間。市域尺度上二者表現(xiàn)為協(xié)同關(guān)系,而縣域尺度上二者則主要為權(quán)衡關(guān)系?？赡苁浅叨仍叫?區(qū)域內(nèi)的地形、氣候、土壤的差異會細(xì)化和凸顯,由此導(dǎo)致不同尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的差異。余玉洋[22]基于多尺度的秦巴山區(qū)分析得出大尺度上二者呈協(xié)同關(guān)系,部分分區(qū)及小尺度樣區(qū)呈權(quán)衡關(guān)系,且尺度越大,協(xié)同關(guān)系越強(qiáng),與本研究結(jié)果基本一致。

雖然退耕還林會帶來一定的負(fù)面影響,但從長遠(yuǎn)角度看,尤其是在科技迅猛發(fā)展的背景下,退耕還林有利于促進(jìn)生態(tài)文明發(fā)展以及增加人類福祉。退耕還林的實(shí)施使得延安市生態(tài)環(huán)境好轉(zhuǎn),但水土流失、植被退化、水資源不足仍然是該地區(qū)主要生態(tài)問題。建議延安北部低植被覆蓋區(qū),以生態(tài)建設(shè)為重點(diǎn),在符合當(dāng)?shù)赝寥?、氣候和水分等條件下,優(yōu)化用地布局,增加植被,控制水土流失；延安南部應(yīng)保持好生態(tài)基礎(chǔ)條件,鞏固退耕還林成果,重點(diǎn)調(diào)整林分結(jié)構(gòu),保持生態(tài)穩(wěn)定。

本研究存在一定的不足。如農(nóng)作物播種面積難以收集到縣級以下數(shù)據(jù),難以體現(xiàn)更小區(qū)域空間分布差異。氣象站點(diǎn)數(shù)量少且分布不均勻,導(dǎo)致降水量、蒸散發(fā)插值結(jié)果精度不高,影響產(chǎn)水量、土壤保持結(jié)果精度,因此更均勻密集的氣象數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)精度提高的保證。此外,本文研究四期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的協(xié)同與權(quán)衡關(guān)系,對連續(xù)時(shí)序下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的動態(tài)變化及驅(qū)動機(jī)制研究不足。下一步有必要探討連續(xù)時(shí)序下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的動態(tài)變化,深入探究生態(tài)系統(tǒng)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系轉(zhuǎn)變的原因,加強(qiáng)內(nèi)在機(jī)理和驅(qū)動機(jī)制研究,為促進(jìn)資源、人口、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境間的多贏、優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提出更加靈活的土地管理戰(zhàn)略和生態(tài)修復(fù)措施。

3.2 結(jié)論

(1)退耕還林前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在差異。SC在退耕還林前呈減少的趨勢,退耕還林后呈波動增加趨勢。退耕還林后CP波動增加,CS和HQ逐漸增加,WY逐漸減弱。

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高、低值區(qū)與土地利用格局具有密切聯(lián)系。研究區(qū)南部林地分布廣泛,植被多,生物多樣性高,是CS、HQ的高值區(qū)。建設(shè)用地、未利用地及水域植被覆蓋小,徑流截流弱,下滲量少,是產(chǎn)水量的高值區(qū),林地則為低值區(qū)。

(3)林地是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)展中最關(guān)鍵的用地類型。其對于CS、HQ、SC的增加以及WY的減少的貢獻(xiàn)最大。

(4)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系除CP與SC、WY間隨時(shí)間變化波動較大,其他服務(wù)間關(guān)系較穩(wěn)定。市級尺度上CP與CS、HQ之間以及HQ和SC之間為弱協(xié)同關(guān)系；CS和HQ、SC之間呈較為明顯的協(xié)同關(guān)系；WY和CP、SC間為弱權(quán)衡關(guān)系,WY與CS、HQ呈明顯的權(quán)衡關(guān)系。從縣級尺度上,各區(qū)縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的關(guān)系存在明顯差異。WY和其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間在大部分區(qū)縣中呈權(quán)衡關(guān)系,而其他四種服務(wù)之間均在大部分區(qū)縣中呈協(xié)同關(guān)系。