摘要：探究并預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)之間關(guān)系的演變特征對(duì)于推動(dòng)建設(shè)人與自然和諧共生的生態(tài)新格局意義重大。以陜西省黃河流域?yàn)槔ㄟ^(guò)價(jià)值當(dāng)量法、人類活動(dòng)強(qiáng)度模型、PLUS模型和多種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)以及二者之間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行時(shí)空演變特征分析和多情景預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：1980～2020年陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體增加54.33億元，與2020年相比，2030年慣性發(fā)展和經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別減少7.81億元、20.11億元，耕地保護(hù)和生態(tài)保護(hù)模式下分別增加0.27億元、8.24億元。1980～2020年人類活動(dòng)強(qiáng)度呈現(xiàn)出“N”形變化特征，與2020年相比，經(jīng)濟(jì)優(yōu)先和慣性發(fā)展模式下人類活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，耕地保護(hù)和生態(tài)保護(hù)模式下有所減弱。研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者協(xié)調(diào)性較差，2030年生態(tài)保護(hù)模式下二者的負(fù)相關(guān)作用最弱，經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下最強(qiáng)。綜合來(lái)看，未來(lái)經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下的負(fù)面影響最大，陜西省黃河流域應(yīng)優(yōu)先選擇生態(tài)保護(hù)型的發(fā)展模式。

關(guān) 鍵 詞：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；人類活動(dòng)；多情景模擬；協(xié)調(diào)性；黃河流域

中圖法分類號(hào)：X24；F301.2；X171.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.10.014

0 引 言

黃河流域位于中國(guó)北部地區(qū)，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著人口增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，流域地區(qū)城市化水平迅速提升，人類活動(dòng)對(duì)黃河流域本就脆弱的生態(tài)環(huán)境影響頗深，如何平衡流域生態(tài)保護(hù)與人類活動(dòng)一直以來(lái)是有關(guān)黃河流域的核心議題^［1］。習(xí)近平總書記多次對(duì)黃河流域做出重要指示批示，在2019年9月18日黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上強(qiáng)調(diào)“黃河流域是我國(guó)重要的生態(tài)屏障和重要的經(jīng)濟(jì)地帶，是打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要區(qū)域，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位?！保鞔_指出“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，同京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、長(zhǎng)三角一體化發(fā)展一樣，是重大國(guó)家戰(zhàn)略”^［2］。黨中央、國(guó)務(wù)院及流域內(nèi)相關(guān)政府制定并落實(shí)了《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》、省市《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》等政策規(guī)劃，關(guān)鍵目標(biāo)之一是維護(hù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)功能，協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與人類活動(dòng)，改善人民生態(tài)福祉。在此背景下，開展黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的相關(guān)主題研究既符合黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略定位，也符合建設(shè)造福人民幸福河的群眾期盼，同時(shí)對(duì)于推動(dòng)黃河流域可持續(xù)發(fā)展意義重大。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估與人類活動(dòng)管理的研究與實(shí)踐活動(dòng)已在全球范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注，眾多學(xué)者圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)概念內(nèi)涵、量化方法以及時(shí)空特征、權(quán)衡協(xié)同、供需匹配及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制^［3-8］等方面展開了大量討論，并取得了豐碩的研究成果。在此過(guò)程中，通過(guò)耦合人類活動(dòng)以順應(yīng)生態(tài)管理實(shí)踐的研究議題逐漸成為了當(dāng)前人地關(guān)系研究的熱點(diǎn)^［9-10］，但多局限于針對(duì)“過(guò)去時(shí)”狀態(tài)的揭示，而對(duì)“將來(lái)時(shí)”生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)協(xié)調(diào)特征的預(yù)測(cè)研究仍有待豐富。因此，本研究以陜西省黃河流域?yàn)槔?，以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和承載人類活動(dòng)的土地為切入點(diǎn)，結(jié)合價(jià)值當(dāng)量法、人類活動(dòng)強(qiáng)度模型、PLUS模型等方法和多種統(tǒng)計(jì)分析手段，揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度的時(shí)空演變規(guī)律及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并分析和預(yù)測(cè)二者之間的協(xié)調(diào)特征，以期豐富生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)相互作用主題研究的內(nèi)容，為促進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)與人類活動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展提供前瞻性的決策支撐。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

陜西省黃河流域位于黃河流域中部（圖1），覆蓋陜西省77個(gè)縣（市、區(qū)），面積12.9萬(wàn)km²，約占黃河流域總面積的16.3%。陜西省黃河流域海拔介于316～3 742 m之間，大致呈現(xiàn)東南低西北高的特點(diǎn)，屬于半濕潤(rùn)半干旱氣候區(qū)，多年平均降雨量為325～878 mm，表現(xiàn)出自南向北遞減的空間特征。該地區(qū)土地利用類型以耕地、草地和林地為主，土壤類型以黃土為主，土質(zhì)疏松、易被風(fēng)和水侵蝕，是中國(guó)水土流失較為嚴(yán)重的地區(qū)之一^［11］。陜西省黃河流域生態(tài)基礎(chǔ)薄弱，地形、氣候等要素具有明顯的空間異質(zhì)性，長(zhǎng)期以來(lái)存在著干旱缺水、土地退化、水土流失等一系列典型生態(tài)問(wèn)題^［12］。與此同時(shí)，在退耕還林還草工程實(shí)施、城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張等人類活動(dòng)的交叉影響下，該地區(qū)社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化^［11］，有必要對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及人類活動(dòng)進(jìn)行量化和預(yù)測(cè)，并進(jìn)一步揭示兩者協(xié)調(diào)演變規(guī)律，以更好地服務(wù)于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

本研究所需數(shù)據(jù)及其來(lái)源如表1所列。

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量化

基于謝高地等^［5］提出的價(jià)值當(dāng)量法計(jì)算陜西省黃河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。詳細(xì)過(guò)程如下：

（1）單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量經(jīng)濟(jì)價(jià)值的計(jì)算。結(jié)合公式（1）對(duì)陜西省黃河流域單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算。

E=17∑Q×P×S∑S（1）

式中：E為單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；l為糧食作物種類；Q為l類糧食作物單產(chǎn)；P為l類糧食作物單價(jià)；S為l類糧食作物面積。

（2）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的修訂。采用植被凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)進(jìn)行本地化修正^［13］。計(jì)算公式為

VC=E×H×σ（3）

式中：σ為本地化修正系數(shù)；NPP、NPP分別為陜西省黃河流域和全國(guó)的NPP值；VC為i類用地的第f項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)；H為i類用地的第f項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量。

（3）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的量化。采用公式（4）計(jì)算陜西省黃河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

ESV=∑∑S×VC（4）

式中：ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；S為i類用地類型的面積。由于研究區(qū)不同縣域單元面積的差異，為保證生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算結(jié)果在不同縣域間的可比性，結(jié)合不同縣域面積，求取地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，用于相關(guān)分析中。

（4）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值結(jié)果的檢驗(yàn)。以經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的彈性系數(shù)計(jì)算價(jià)值系數(shù)的敏感性，以確定陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)價(jià)值系數(shù)變化調(diào)整的依賴程度，以檢驗(yàn)結(jié)果的合理性。計(jì)算公式如下：

SC=ESV-ESV/ESVVC-VC/VC（5）

式中：SC為敏感性系數(shù)；ESV和ESV代表初始和調(diào)整后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；VC、VC表示i類用地類型的初始和調(diào)整后的價(jià)值系數(shù)。本研究將各用地類型的價(jià)值系數(shù)分別調(diào)整50%，來(lái)衡量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化情況。若SC>1，說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)VC是富有彈性的，即可信度較低；若SC<1，則說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)VC是缺乏彈性的，計(jì)算結(jié)果是可信的^［13］。

經(jīng)計(jì)算，得到陜西省黃河流域不同土地利用類型的敏感性系數(shù)，如表2所列?？梢园l(fā)現(xiàn)，在1980～2020年以及2030年不同情景模式下所有土地利用類型的敏感性系數(shù)均遠(yuǎn)小于1，說(shuō)明本研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算結(jié)果符合研究區(qū)實(shí)際。

2.2 人類活動(dòng)強(qiáng)度量化

人類活動(dòng)通過(guò)改變土地利用類型，改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程，進(jìn)而與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。因此，本研究采用基于土地利用類型的人類活動(dòng)強(qiáng)度模型^［14］來(lái)量化陜西省黃河流域的人類活動(dòng)強(qiáng)度。公式如下：

HAI=∑S×H∑S（6）

式中：HAI為人類活動(dòng)強(qiáng)度；S為i類用地的面積；H為i類用地的人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)，以Delphi法、Lohani清單法和Leopold矩陣法的平均值表示^［15］（表3）。

2.3 不同情景模式模擬

（1）情景模式設(shè)置。本研究結(jié)合陜西省國(guó)土空間總體規(guī)劃成果、生態(tài)恢復(fù)背景以及區(qū)域城市化發(fā)展特征，共設(shè)置了以下4種情景模式，以模擬2030年不同情景模式下的土地利用格局。① 慣性發(fā)展模式：考慮城市化進(jìn)程和現(xiàn)有的土地政策，延續(xù)歷史的土地利用發(fā)展趨勢(shì)，保持各土地利用類型轉(zhuǎn)移概率不變，模擬2030年的土地利用情況。② 經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式：陜西省黃河流域正處于城市化和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和轉(zhuǎn)型階段，該模式強(qiáng)調(diào)以經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)為核心，依據(jù)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張需求，基于慣性發(fā)展模式，通過(guò)限制建設(shè)用地向耕地、水域、林地的轉(zhuǎn)移概率，增加耕地、林地、草地、水域、未利用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)移概率，實(shí)現(xiàn)對(duì)2030年土地利用格局的模擬。③ 耕地保護(hù)模式：耕地是糧食安全的載體，以耕地保護(hù)為首要目的，基于慣性發(fā)展模式，一方面增加未利用地向耕地的轉(zhuǎn)移概率，另一方面嚴(yán)格控制耕地向建設(shè)用地、草地、水域的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對(duì)2030年土地利用格局的模擬。④ 生態(tài)保護(hù)模式：在當(dāng)前的國(guó)土空間規(guī)劃背景下，生態(tài)保護(hù)模式基于慣性發(fā)展模式，以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為首要目的，限制城鎮(zhèn)化發(fā)展，突出嚴(yán)格管控生態(tài)用地的大規(guī)模開發(fā)，通過(guò)嚴(yán)格限制生態(tài)用地的轉(zhuǎn)出概率、增強(qiáng)未利用地向林地和草地的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對(duì)2030年土地利用格局的模擬。

（2）模型模擬。PLUS模型克服了CA-Markov、FLUS等模型在轉(zhuǎn)化規(guī)則挖掘策略和景觀動(dòng)態(tài)變化模擬策略等方面存在的限制，同時(shí)還克服了CLUE-S模型模擬區(qū)域受限、無(wú)法考慮政策驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)作用的問(wèn)題。因此，本研究采用PLUS模型對(duì)陜西省黃河流域2030年的土地利用格局進(jìn)行模擬，模型詳細(xì)介紹見(jiàn)文獻(xiàn)［16］。為更準(zhǔn)確地模擬不同情景模式下陜西省黃河流域的土地利用情況，綜合前人研究^［16-17］與研究區(qū)實(shí)際情況，從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和可達(dá)性3個(gè)角度選取海拔、坡度、年平均降雨、年平均溫度、人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、到居民點(diǎn)距離、到政府距離、到水域距離、到道路距離、到鐵路距離等11個(gè)驅(qū)動(dòng)因子。

（3）模型結(jié)果驗(yàn)證。采用PLUS模型對(duì)陜西省黃河流域2020年土地利用格局進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與2020年實(shí)際土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。經(jīng)計(jì)算，Kappa系數(shù)為0.875，總體精度為0.913，模擬精度較高，結(jié)果可信，說(shuō)明PLUS模型在陜西省黃河流域未來(lái)土地利用預(yù)測(cè)中具有良好的適用性。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

2.4.1 地理集中度

地理集中度可以在綜合考慮區(qū)域面積的前提下，刻畫要素的空間集聚狀態(tài)^［18］。因此，本研究采用地理集中度描述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)強(qiáng)度的空間分布特征。公式為

R=ESV/∑ESVS/∑S（7）

R=HAI/∑HAIS/∑S（8）

式中：R與R分別為縣域j的生態(tài)地理集中度和人類活動(dòng)地理集中度，其值越大說(shuō)明該縣域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值或人類活動(dòng)強(qiáng)度越集中，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值或人類活動(dòng)強(qiáng)度越高；ESV、HAI、S分別為縣域j的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、人類活動(dòng)強(qiáng)度和面積。

2.4.2 相關(guān)性分析

采用Spearman相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)之間的整體相互作用關(guān)系，公式如下：

ρ=1-6×∑kq=1d²k×（k²-1）（9）

式中：ρ為Spearman相關(guān)系數(shù)；d為要素之間同一組樣本的位次差；k為樣本數(shù)量。

2.4.3 空間關(guān)聯(lián)性分析

采用雙變量全局空間自相關(guān)分析揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)在空間上的關(guān)聯(lián)特征，公式如下：

I=∑∑Wx-xy-yS²∑∑W（10）

式中：I為雙變量全局莫蘭指數(shù)，I<1表示空間負(fù)相關(guān)，I>1表示空間正相關(guān)，I=0表示不存在空間相關(guān)性；W為空間權(quán)重矩陣；x、y分別為地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、人類活動(dòng)強(qiáng)度的觀測(cè)值；S²為所有樣本的方差。

2.4.4 協(xié)調(diào)性分析

采用一致性指數(shù)衡量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)之間協(xié)調(diào)性的空間格局，可以用生態(tài)地理集中度與人類活動(dòng)地理集中度的比值來(lái)表示^［18］。公式如下：

CPE=RR（11）

式中：CPE為一致性指數(shù)，其值越接近于1說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度的空間演變趨勢(shì)越一致，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)越協(xié)調(diào)，其值小于1說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變滯后于人類活動(dòng)強(qiáng)度，其值大于1說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變超前于人類活動(dòng)強(qiáng)度。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變特征及預(yù)測(cè)

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)間變化特征

陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值如圖2所示?？梢钥闯?，1980～2020年，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)出倒“N”形變化趨勢(shì)，先由1980年的2 987.64億元減少至1990年的2 983.93億元，隨后持續(xù)增加并于2010年達(dá)到研究期內(nèi)最大值3 053.46億元，最后又減少至2020年的3 041.97億元，研究期內(nèi)總體增加了54.33億元。2030年不同情景模式下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較2020年出現(xiàn)了不同方向的變化，其中慣性發(fā)展模式和經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)減少，較2020年分別減少了7.81億元、20.11億元，而耕地保護(hù)模式和生態(tài)保護(hù)模式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)增加，較2020年分別增加了0.27億元和8.24億元?？傮w來(lái)說(shuō)，生態(tài)保護(hù)模式下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高，經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下的最低。

3.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間變化特征

陜西省黃河流域生態(tài)地理集中度的空間分布如圖3所示。從空間格局的時(shí)間變化上來(lái)說(shuō)，不同年份以及不同情景模式下生態(tài)地理集中度存在著相似的空間分布特征，這很大程度上與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程決定著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給，陜西省黃河流域不同時(shí)期同一縣域的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過(guò)程較為相像，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)地理集中度隨時(shí)間表現(xiàn)出相似的空間格局。從空間分布上來(lái)看，研究期內(nèi)陜西省黃河流域最南部和中部地區(qū)的生態(tài)地理集中度較大，這里地形起伏較大，用地類型以林地和草地為主，生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體較高；相反，在研究區(qū)北部地區(qū)和中南部關(guān)中平原地區(qū)的生態(tài)地理集中度較小，其中北部地區(qū)未利用地分布廣泛，生態(tài)基礎(chǔ)較為薄弱，而關(guān)中平原地區(qū)地勢(shì)平坦，適宜耕種和居住，用地類型以耕地和建設(shè)用地為主，人類活動(dòng)高強(qiáng)度干擾背景下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對(duì)較低。

3.2 人類活動(dòng)強(qiáng)度時(shí)空演變特征及預(yù)測(cè)

3.2.1 人類活動(dòng)強(qiáng)度時(shí)間變化特征

圖4顯示了陜西省黃河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度變化情況。可以看出，1980～2020年，研究區(qū)人類活動(dòng)強(qiáng)度呈現(xiàn)出“N”形變化特征，由1980年的0.324 5持續(xù)增加至2000年的0.327 4，隨后減小至2010年的0.319 5，最后又增加至2020年的0.322 0，以2000年人類活動(dòng)強(qiáng)度最強(qiáng)，2020年人類活動(dòng)強(qiáng)度最弱。在2030年的4種不同情景模式下，以經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式的人類活動(dòng)強(qiáng)度最大（0.325 5），生態(tài)保護(hù)模式下的人類活動(dòng)強(qiáng)度最?。?.321 2）。與2020年相比，經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式和慣性發(fā)展模式下的人類活動(dòng)強(qiáng)度出現(xiàn)增強(qiáng)，而耕地保護(hù)模式和生態(tài)保護(hù)模式下的人類活動(dòng)強(qiáng)度有所減弱。

3.2.2 人類活動(dòng)強(qiáng)度空間變化特征

圖5顯示了陜西省黃河流域人類活動(dòng)地理集中度的空間分布情況。從人類活動(dòng)地理集中度空間格局的時(shí)間變化上來(lái)看，不同年份和不同情景模式下人類活動(dòng)地理集中度在空間上存在著相似的分布特征。在空間分布上，陜西省黃河流域人類活動(dòng)地理集中度的空間格局總體與生態(tài)地理集中度相反。研究區(qū)關(guān)中平原地區(qū)的人類活動(dòng)地理集中度最高，這里人口密集，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人類活動(dòng)強(qiáng)度整體較高；相反，在研究區(qū)北部和中部地區(qū)的人類活動(dòng)地理集中度較低，尤其是榆林市西北部地區(qū)的人類活動(dòng)地理集中度最低，這里氣候干旱、溝壑縱橫，用地類型以未利用地為主，人口分布稀疏，人類活動(dòng)強(qiáng)度最小。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度協(xié)調(diào)性及預(yù)測(cè)

3.3.1 相關(guān)性分析

用Spearman相關(guān)系數(shù)對(duì)地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表4所列。1980～2020年二者之間存在著高度的負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者之間不協(xié)調(diào)性非常明顯，且隨時(shí)間呈現(xiàn)出進(jìn)一步惡化趨勢(shì)。2030年不同情景模式下，耕地保護(hù)模式與生態(tài)保護(hù)模式下二者間的不協(xié)調(diào)性出現(xiàn)改善，而慣性發(fā)展模式和經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下二者間的不協(xié)調(diào)性與2020年相比有所惡化，需進(jìn)一步探討二者之間協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)空特征。

3.3.2 空間關(guān)聯(lián)特征

利用GeoDa軟件得到了陜西省黃河流域1980～2020年以及不同情景模式下地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度的雙變量全局莫蘭指數(shù)，如表4所列。可以發(fā)現(xiàn)，地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類活動(dòng)強(qiáng)度在研究期內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的空間負(fù)關(guān)聯(lián)，且這種空間負(fù)關(guān)聯(lián)在1980～2020年隨時(shí)間呈現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢(shì)。2030年，慣性發(fā)展模式和經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下的空間負(fù)關(guān)聯(lián)較2020年有所增強(qiáng)，而耕地保護(hù)模式與生態(tài)保護(hù)模式下的空間負(fù)關(guān)聯(lián)與2020年相比有所減弱。

3.3.3 協(xié)調(diào)發(fā)展特征

在Spearman相關(guān)性分析和雙變量空間自相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入一致性指數(shù)進(jìn)一步厘清陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)在各縣域內(nèi)部的一致性特征及演變趨勢(shì)，以闡釋研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)的協(xié)調(diào)性（圖6）。1980～2020年，陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)的協(xié)調(diào)性較差，二者地理集中度的一致性指數(shù)在空間分布上多屬于大于1.5或小于0.5的狀態(tài)，說(shuō)明研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)明顯超前或滯后于人類活動(dòng)。從一致性指數(shù)空間格局的時(shí)間變化特征上來(lái)看，一致性指數(shù)在不同年份和不同情景模式下的空間格局較為相似，說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)的關(guān)系在陜西省黃河流域各縣域內(nèi)部隨時(shí)間比較穩(wěn)定。從一致性指數(shù)空間格局上來(lái)說(shuō)，一致性指數(shù)在陜北地區(qū)明顯大于1，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變超前于人類活動(dòng)強(qiáng)度。這里生態(tài)基礎(chǔ)薄弱，是中國(guó)生態(tài)修復(fù)的核心區(qū)域之一，生態(tài)系統(tǒng)積極向好發(fā)展；與此同時(shí)，該地區(qū)屬于溝壑區(qū)，人口分布稀疏，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)水平較低，人類活動(dòng)強(qiáng)度低，進(jìn)而導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變超前于人類活動(dòng)的局面。一致性指數(shù)明顯小于1的縣域主要位于關(guān)中地區(qū)，這里地勢(shì)平坦，人口聚集，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)活躍，人類活動(dòng)強(qiáng)度高而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值低，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)明顯滯后于人類活動(dòng)。

4 討 論

陜西省黃河流域作為全國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，自20世紀(jì)90年代以來(lái)進(jìn)行了一系列生態(tài)建設(shè)活動(dòng)^［19］，這也導(dǎo)致了1990年以后該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值出現(xiàn)明顯提升，特別是2000年以后，隨著退耕還林還草工程在全區(qū)范圍內(nèi)的大規(guī)模實(shí)施，該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)一步提升。但在2010～2020年，該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有所減少，究其原因，盡管該時(shí)段生態(tài)修復(fù)仍在進(jìn)行，但城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度明顯快于生態(tài)空間增加幅度^［20］，生態(tài)修復(fù)所帶來(lái)的生態(tài)效益小于同期城市空間擴(kuò)張帶來(lái)的損失。本研究還發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)之間的權(quán)衡作用，即人類活動(dòng)增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的退化，這與其他研究的結(jié)果一致^{［14-15，21］}。

黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)：“必須牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃發(fā)展。”陜西省黃河流域作為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，近40 a來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，頻繁的人類活動(dòng)所引發(fā)的土地利用結(jié)構(gòu)劇烈變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化等問(wèn)題^{［19，22］}，是本研究發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)強(qiáng)度之間的負(fù)相關(guān)程度隨時(shí)間推移不斷加劇的原因。但是，不同情景模式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)強(qiáng)度以及二者之間時(shí)空關(guān)聯(lián)信息顯示，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則的人類活動(dòng)可緩解二者之間的權(quán)衡強(qiáng)度。因此，結(jié)合研究結(jié)果提出以下建議：① 在人類活動(dòng)規(guī)劃方面，應(yīng)嚴(yán)格防止城市盲目擴(kuò)張侵吞自然生態(tài)空間，合理劃定城市發(fā)展邊界，避免因人類過(guò)度開發(fā)活動(dòng)帶來(lái)的生態(tài)空間破碎，集約節(jié)約利用城市現(xiàn)有建設(shè)空間。② 在協(xié)調(diào)人與自然方面，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變超前于人類活動(dòng)強(qiáng)度的縣域而言，未來(lái)應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)生態(tài)修復(fù)，不斷改善生態(tài)環(huán)境本底，在維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性的同時(shí)，可通過(guò)提升基本公共服務(wù)水平等以增強(qiáng)縣域人口吸引力。而對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值水平明顯滯后于人類活動(dòng)的縣域，人與自然矛盾突出，人類活動(dòng)復(fù)雜且強(qiáng)度高，未來(lái)應(yīng)著重控制人口規(guī)模和不合理人類活動(dòng)，界定人類活動(dòng)影響閾值，大力倡導(dǎo)綠色低碳發(fā)展，同時(shí)可通過(guò)加快城市公園、綠地建設(shè)等以有效改善縣域生態(tài)環(huán)境。

需要指出的是，本研究?jī)H對(duì)陜西省黃河流域進(jìn)行了案例分析，由于黃河流域地域遼闊，流域內(nèi)自然環(huán)境條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等具有巨大的時(shí)空異質(zhì)性，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)黃河流域其他脆弱區(qū)如黃河源區(qū)、黃河三角洲等區(qū)域的相關(guān)研究，以更全面系統(tǒng)地掌握黃河流域的內(nèi)部差異。此外，本研究采用價(jià)值當(dāng)量法，并考慮了研究區(qū)生態(tài)實(shí)際對(duì)其進(jìn)行了修正，但由于修正方法和參數(shù)的差異可能會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量化結(jié)果與實(shí)際存有差異；而且，研究借助的價(jià)值當(dāng)量法中將建設(shè)用地的價(jià)值系數(shù)假定為0，實(shí)際上建設(shè)用地可能會(huì)有負(fù)的價(jià)值系數(shù)^［23］。因此，如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值更為精準(zhǔn)的量化仍有深化空間。最后，本研究尚未深入探討生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)協(xié)調(diào)演變的驅(qū)動(dòng)因素和機(jī)制，未來(lái)可加強(qiáng)背后影響因素的定量分析，以提供更具針對(duì)性和操作性的人與自然協(xié)調(diào)方案。

5 結(jié) 論

（1）1980～2020年陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈倒“N”形變化趨勢(shì)，總體增加54.33億元；空間上研究區(qū)最南部和中部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高，而在研究區(qū)北部地區(qū)和中南部關(guān)中平原地區(qū)的價(jià)值較低；2030年，生態(tài)保護(hù)模式下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高，而經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下最低。

（2）1980～2020年陜西省黃河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度呈“N”形變化特征，2000年人類活動(dòng)強(qiáng)度最強(qiáng)，2020年最弱；空間上關(guān)中平原地區(qū)的人類活動(dòng)最強(qiáng)，而在研究區(qū)北部和中部地區(qū)的人類活動(dòng)較弱，榆林市西北部地區(qū)的人類活動(dòng)最弱；2030年，生態(tài)保護(hù)模式下的人類活動(dòng)最弱，而經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下最強(qiáng)。

（3）1980～2020年陜西省黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類活動(dòng)呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者協(xié)調(diào)性較差；空間上陜北地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值演變超前于人類活動(dòng)強(qiáng)度，而關(guān)中地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)明顯滯后于人類活動(dòng)；2030年，生態(tài)保護(hù)模式下二者的負(fù)相關(guān)作用最弱，而經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式下最強(qiáng)。

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（編輯：黃文晉）

Spatiotemporal evolution and prediction of coordination between ecosystem

service and human activityLIU Tao¹，ZHANG Haipeng²，YANG Menghao³

（1.Henan Institute of Geological Sciences Co.Ltd.，Zhengzhou 450007，China； 2.Key Research Institute of Yellow River Civilization and Sustainable Development & Yellow River Civilization by Provincial and Ministerial Co-construction of Collaborative Innovation Center，Henan University，Kaifeng 475001，China； 3.College of Surveying and Geo-Informatics，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450046，China）

Abstract： Exploring and predicting the evolution characteristics of relationship between ecosystem service and human activity is of great significance for promoting construction for the ecological security pattern of harmonious coexistence between human and nature.Taking the Yellow River Basin in Shaanxi Province as an example，this paper analyzed the spatiotemporal evolution characteristics and multi-scenario prediction of ecosystem services and human activities，as well as their coordination，through value equivalence method，human activity intensity model，PLUS model，and various statistical analysis methods.The results showed that the overall ecosystem service value of the Shaanxi Yellow River Basin increased by 5.433 billion yuan from 1980 to 2020.Compared with the result in 2020，the ecosystem service value under the inertia development mode and economic priority mode would decrease by 781 million yuan and 2.011 billion yuan respectively in 2030.The ecosystem service value under the cultivated land protection mode and ecological protection mode would increase by 27 million yuan and 824 million yuan respectively in 2030.From 1980 to 2020，the human activity intensity showed a "N" shaped change pattern.Compared with 2020，the human activity intensity increased under the economic priority mode and inertia development mode，while weakened under the cultivated land protection mode and ecological protection mode in 2030.In the study area，the negative correlation between ecosystem service and human activity was gradually increasing，and such coordination was poor.In 2030，the negative correlation between ecosystem service and human activity would be the weakest in the ecological protection mode，while the strongest in the economic priority model.Overall，the negative impact of economic priority mode is the greatest in the future，and the Yellow River Basin in Shaanxi Province should give priority to the ecological protection mode.

Key words： ecosystem service；human activity；multi-scenario simulation；coordination；Yellow River Basin