閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估及權(quán)衡協(xié)同關(guān)系

蘭紫橙,賈 嵐,程 煜,*

1 福建師范大學(xué)地理研究所,福州 350007 2 福建師范大學(xué)濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點實驗室,福州 350007

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指通過生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能直接或間接得到的生命支持產(chǎn)品和服務(wù)[1]。聯(lián)合國千年評估認為,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來源于自然生態(tài)系統(tǒng)以及人類改造的生態(tài)系統(tǒng)[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)供給與經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展相輔相成[3]。全球范圍內(nèi)近百年來的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)出現(xiàn)明顯退化的比例高達60%[4],其主要原因是對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值認識不足,繼而導(dǎo)致的盲目開發(fā)[5]。開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估及權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的研究,是生態(tài)系統(tǒng)保護和管理的根本[6],對于明確各類生態(tài)系統(tǒng)的重要性、合理劃定生態(tài)功能區(qū)、完善生態(tài)建設(shè)規(guī)劃等具有重要意義。

1997年,Daily主編的《Nature′s services：societal dependence on natural ecosystems》的出版,在全球范圍內(nèi)引起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究者的廣泛關(guān)注[7]。國內(nèi)外學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)功能監(jiān)測、價值化評估及土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響等方面開展了大量的研究[8],其中,伴隨著社會經(jīng)濟變化革新的驅(qū)動[9],土地利用方式正在發(fā)生快速轉(zhuǎn)變[10- 12],土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量化評價研究受到熱捧[13],成為全球變化研究的時代命題。國外諸多學(xué)者認為,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估是考察自然資源的關(guān)鍵方法[14]。Costanza在全球范圍內(nèi)開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究,運用不同方法計算得出全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的平均年度價值相當于全球國民生產(chǎn)總值的1.8 倍[15]。2003 年聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估項目開展的“生態(tài)系統(tǒng)與人類福祉”的研究,建立了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能從學(xué)術(shù)研究向?qū)嵺`應(yīng)用轉(zhuǎn)變的橋梁,迄今為止,該項目在相關(guān)評估工作中規(guī)模最大[16]。在國內(nèi),相關(guān)研究起步晚,但近年來發(fā)展速度較快[17]。謝高地等借鑒前人的研究成果,構(gòu)建了符合中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值表,并將其應(yīng)用在青藏高原等地的研究中[18]。同時,他還歸納出針對我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)服務(wù)價值量表,認為自然生態(tài)過程和包括種植業(yè)活動過程在內(nèi)的人為過程對我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的協(xié)同作用存在影響[19]。歐陽志云等對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究趨勢以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的評估方法等方面進行了系統(tǒng)地分析梳理,并開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其與可持續(xù)發(fā)展研究的關(guān)系的探討[20]。在流域區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)方面,開展多維度研究為生態(tài)評價指標體系建立及對流域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)補償機制構(gòu)建提供了參考依據(jù)[21]。

在以往的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究進展過程中,對各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系研究重視不足,實際上,各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間相互影響,往往表現(xiàn)為此消彼長的權(quán)衡關(guān)系和相互增益的協(xié)同關(guān)系[22]。目前,探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的潛在聯(lián)系,已經(jīng)成為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的熱點,國內(nèi)外學(xué)者對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系成果涉及時空尺度效應(yīng)、研究方法、驅(qū)動機制等[23-30]。李雙成分別在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的共時性、驅(qū)動機制以及生態(tài)規(guī)劃等方面的識別和分辨給出指導(dǎo)意見[31]；Hong Liu從生境質(zhì)量與各生態(tài)指標之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系入手,探究了熱帶城市沿海地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與未來城市發(fā)展之間的權(quán)衡關(guān)系[32]；戴爾阜等對未來生態(tài)系統(tǒng)權(quán)衡與協(xié)同的發(fā)展趨勢及研究內(nèi)容進行了前瞻性展望[33]；傅伯杰和于丹丹通過對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡及區(qū)域集成方法的研究,提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的消長和權(quán)衡具有尺度依賴性[34]。盡管目前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同研究成果頗豐,但問題和局限仍然存在,權(quán)衡與協(xié)同研究多基于統(tǒng)計關(guān)系的數(shù)量分析,對于生態(tài)服務(wù)相關(guān)關(guān)系的動態(tài)趨勢變化分析等方面依舊匱乏,區(qū)域內(nèi)部空間的差異表達仍有待補充[35]。

綜上,迄今關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究主要集中于森林、草地等陸地生態(tài)系統(tǒng),流域區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究成果相對較少[36],并且多聚焦于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估,對同一區(qū)域內(nèi)不同區(qū)間的權(quán)衡協(xié)同相對不足。同時,當前流域生態(tài)系統(tǒng)價值的研究成果主要集中于長江、珠江等知名江河流域,對閩江流域的研究尚少。閩江流域是福建省最大的河流,約占福建省面積的一半,其自然資源與生態(tài)安全牽動著福建省的國民經(jīng)濟和社會經(jīng)濟發(fā)展。為充分反映流域生態(tài)系統(tǒng)伴隨土地利用方式變化,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效益的轉(zhuǎn)化及人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用的轉(zhuǎn)變情況[37],本文以閩江流域為例,開展流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估,為優(yōu)化土地利用提供依據(jù),兼顧合理開發(fā)土地與提高生態(tài)效益兩項任務(wù),為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供助力,并為福建省流域區(qū)域生態(tài)補償?shù)认嚓P(guān)政策提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)準備

1.1 研究區(qū)概況

閩江位于東經(jīng)116°23′—119°35′,北緯25°23′—28°16′,是福建省第一大江,發(fā)源于建寧縣均口鎮(zhèn),流經(jīng)福州、三明、永安、邵武、南平、莆田、建寧等33個縣、市,橫貫福建東西,全長2959 km,干流全長577 km；流域土地總面積為609160萬hm2,占福建省土地總面積的50.1%[31](圖1)。閩江流域上中游地區(qū)多屬于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),包括三明、南平等部分縣市,下游的福州市則經(jīng)濟較為發(fā)達。閩江下游地區(qū)包括福州的永泰、福清、閩清、閩侯、長樂、連江以及泉州德化),閩江中游包括南平的光澤、順昌、松溪、政和、建陽、建甌、浦城、邵武、武夷山以及寧德屏南、古田,閩江上游地區(qū)包括三明的建寧、寧化、清流、明溪、沙縣、泰寧、將樂。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Research area location

1.2 數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

以閩江流域2006、2011、2016年3期陸地衛(wèi)星 (Landsat)同一時相遙感影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在遙感軟件ENVI 5.2 支持下配準,進行遙感影像預(yù)處理、輻射糾正等。在GIS的支持下,以柵格影像為背景,提取專題數(shù)據(jù),并參考全國土地利用分類方法,將閩江流域用地類型分為6類,分別是耕地、森林、草地、水體、不透水地表及裸地。應(yīng)用ArcGIS 10.2 軟件屬性表的空間計算功能,統(tǒng)計閩江流域 6類土地利用類型的面積,得到閩江流域2006、2011、2016 年土地利用分類,折合閩江流域上中下游地區(qū)出各用地類型的面積,在此基礎(chǔ)上進行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估。

2 研究方法

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算

2.1.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類

采用千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MA)的方法對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行分類,包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4大類,進一步細分二級分類,包括食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)、水資源供給、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、水文調(diào)節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)、維持生物多樣性和提供美學(xué)景觀等11種服務(wù)功能。其中,本研究根據(jù)閩江流域研究區(qū)實際情況,選取其中9類服務(wù)功能,即食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、保持土壤、維持生物多樣性、提供美學(xué)景觀9項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行評估分析。

2.1.2單位面積生態(tài)服務(wù)價值表

參考謝高地團隊的生態(tài)系統(tǒng)分級標準的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要將土地利用數(shù)據(jù)分類進行調(diào)整。為了表述的準確性,本文將生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)田、森林、草地、水體和荒漠依次對應(yīng)于土地利用類型中的耕地、森林、草地、水體和裸地,并在此基礎(chǔ)上加上不透水地表(圖2、圖3、圖4)。分別計算不同土地利用類型所占面積(表1)。結(jié)合研究區(qū)實際情況,參考鄧雨薇[38]構(gòu)建的不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表,最終得到閩江流域不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表[18,38](表2)。

圖2 2006年閩江流域土地利用分類圖Fig.2 Land use classification map of Min River Basin in 2006

圖3 2011年閩江流域土地利用分類圖Fig.3 Land use classification map of Min River Basin in 2011

圖4 2016年閩江流域土地利用分類圖Fig.4 Land use classification map of Min River Basin in 2016

表1 閩江流域不同土地利用類型面積統(tǒng)計/hm2

2.1.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算模型

以閩江流域不同土地利用類型單位面積為主要數(shù)據(jù)源,結(jié)合表2閩江流域不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表,計算得到閩江流域不同年份生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價值量。估算模型如公式[39]：

表2 閩江流域不同生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值/(元/hm2)

(1)

式中,ESV表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量；Si表示研究區(qū)第i類土地利用類型面積(hm2),Vi表示第i類土地利用類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(元/hm2)；i表示土地利用類型。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度

為對研究區(qū)進行權(quán)衡協(xié)同情況分析,對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化量間的相互作用進行評價,從方向及程度兩方面反映各服務(wù)功能間相互作用,運用以數(shù)據(jù)線性擬合為基礎(chǔ)建立的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度(ESTD),公式如下[40]：

(2)

式中,ESTDij表示第ij種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度；ESCib表示b時刻第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化量；ESCia表示a時刻第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化量。ESTDij代表某兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化量相互作用的程度和方向。為負值時,表示第i與j種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為權(quán)衡關(guān)系；為正值時,表示兩者之間為協(xié)同關(guān)系。絕對值代表相較于第j種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化,第i種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的程度。

3 結(jié)果與分析

3.1 閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

3.1.1單項生態(tài)服務(wù)功能價值及其變化

2006、2011、2016年3個時期生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)價值所占比例如圖5。從生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)價值3個時期的整體結(jié)構(gòu)看,土壤保持功能占17.12%,凈化環(huán)境功能占15.03%,氣體調(diào)節(jié)功能、維持生物多樣性功能分別占14.33%,四者所占比例最高,之和超過了總價值的 60.81%。其次,氣候調(diào)節(jié)功能占11.12%、水文調(diào)節(jié)功能占12.45%,二者服務(wù)價值也占很大比例,均超過了10.00%。

圖5 單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比 Fig.5 Percentage of the value of individual ecosystem services in 2006—2016

2006、2011、2016年3個時期中,生態(tài)系統(tǒng)單項服務(wù)價值年際變化情況如圖6。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值結(jié)構(gòu)不同時期單項服務(wù)價值情況來看,2006年到2016年,原料生產(chǎn)功能、氣體調(diào)節(jié)功能、氣候調(diào)節(jié)功能、土壤保持功能均呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢；在凈化功能服務(wù)價值中,2011年呈現(xiàn)出峰值,為17.26×109元；提供美學(xué)景觀功能價值基本持平,維持在5.56×109元；而水文調(diào)節(jié)功能與食物生產(chǎn)功能服務(wù)價值變化較大,分別從2006年的17.26×109元和4.44×109元下降至2016年的8.66×109元和1.60×109元。

圖6 單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化Fig.6 Changes in the value of individual ecosystem services

如表3,供給服務(wù)中,食物生產(chǎn)功能服務(wù)價值呈現(xiàn)由2006年至2016年逐漸呈現(xiàn)降低的趨勢,且平均變化率絕對值高達66.71%,原料生產(chǎn)功能服務(wù)價值卻呈現(xiàn)出略微上升形式,其中食物供給功能以及原材料生產(chǎn)功能與農(nóng)業(yè)用地面積、林業(yè)用地面積的變動存在聯(lián)系。

表3 閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值/(×109元/hm2)

調(diào)節(jié)服務(wù)中,服務(wù)價值總體呈現(xiàn)上升趨勢,其中部分功能服務(wù)價值呈現(xiàn)下降趨勢。氣候調(diào)節(jié)功能服務(wù)價值與氣體調(diào)節(jié)功能服務(wù)價值的平均變化率均呈現(xiàn)出先較迅速增長,后緩慢增長趨勢,這與林業(yè)用地的變化存在一定關(guān)聯(lián),森林在氣體氣候調(diào)節(jié)中占據(jù)主導(dǎo)地位。調(diào)節(jié)水文功能服務(wù)價值在兩個時期內(nèi)均呈現(xiàn)出下降趨勢,這與水體資源的減少密切相關(guān)。凈化調(diào)節(jié)功能服務(wù)價值在第一時期內(nèi)上升,第二時期內(nèi)下降,與林業(yè)用地的面積的變動息息相關(guān)。閩江流域下游地處東南沿海地區(qū),而上游地區(qū)地處內(nèi)陸,因而自身水氣調(diào)節(jié)功能存在上下游差異。

支持服務(wù)中,對比觀察發(fā)現(xiàn),三年中其變化較為平緩,土壤保持功能和維持生物多樣性功能的價值量變化不大,維持生物多樣性功能服務(wù)價值呈現(xiàn)第一時期增長,第二時期下降的形式,這與區(qū)域內(nèi)部景觀破碎度加大、破壞生物多樣性行為密不可分。

文化服務(wù)中,提供美學(xué)景觀功能服務(wù)價值的變化在第一時期內(nèi)上升,第二時期內(nèi)下降,但其變化率很小,提供美學(xué)景觀功能服務(wù)價值變化不大,三個時期內(nèi)基本保持一致。

2006年、2011年以及2016年,閩江流域GDP值分別為260.83×109元、598.11×109元、974.72×109元,而同期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值分別為101.12×109元、103.12×109元、99.54×109元。GDP值分別為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值的2.6、5.8、9.8倍。是由于閩江流域經(jīng)濟較為發(fā)達,第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,有限的國土面積導(dǎo)致所提供的產(chǎn)品和服務(wù)是不足。GDP呈現(xiàn)上升趨勢的同時,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總值卻呈現(xiàn)略微下降,由此看出,GDP發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值之間未呈現(xiàn)良好的協(xié)同發(fā)展勢態(tài)。

3.1.2上中下游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其變化

為了研究在城市化進程中,伴隨土地利用變化對閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間相互關(guān)系的影響,本文將閩江流域分區(qū)為上游、中游、下游3個部分,分別評估3個分區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值?？梢园l(fā)現(xiàn),以空間視角看,三年平均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈現(xiàn)上游>中游>下游現(xiàn)象,從縱向角度出發(fā),對比各分區(qū)間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,上游流域與中游流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值逐年増加,與其農(nóng)業(yè)用地以及林業(yè)用地廣布存在緊密聯(lián)系；下游流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值先出現(xiàn)上升情況后又呈現(xiàn)下降趨勢。其中,供給服務(wù)中,食物生產(chǎn)功能服務(wù)價值在三個分區(qū)內(nèi)均高于中游、下游地區(qū),下游區(qū)域食物生產(chǎn)功能服務(wù)價值一直處于較低的情況；原料生產(chǎn)功能服務(wù)價值中,上游區(qū)域仍為占主導(dǎo)地位,且其價值均為下游地區(qū)的2倍以上。調(diào)節(jié)服務(wù)中,氣候調(diào)節(jié)功能服務(wù)價值、氣候調(diào)節(jié)功能服務(wù)價值水文調(diào)節(jié)均以上游、中游區(qū)域提供為主。支持服務(wù)中,土壤保持功能服務(wù)價值在2006年、2011年、2016年間,在上游、中游地區(qū)逐年上升,在下游區(qū)域2006年到2011年間略微上升,2011年到2016年間下降,2016年價值量略低于2006年；維持生物多樣性功能服務(wù)價值的變化情況與土壤保持功能服務(wù)價值變化情況基本一致。文化服務(wù)中,提供美學(xué)景觀功能服務(wù)價值變化在上游地區(qū)表現(xiàn)不明顯,基本維持不變,其變化在中游、下游區(qū)域表現(xiàn)明顯,中游區(qū)域提供美學(xué)功能服務(wù)價值變化較大,2016年價值量約為2006年價值量的1.78倍,下游區(qū)域內(nèi),2006年的價值量與2016年的價值量基本持平,但在2011年上升較多。多由于自然用地功能轉(zhuǎn)換,帶來的面積縮小引起。主要是由于下游地區(qū)多處于經(jīng)濟發(fā)達區(qū),林業(yè)農(nóng)業(yè)用地相對于其他兩個區(qū)域較少,建設(shè)用地面積大,因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值低 (表4)。

表4 各分區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值/(×109元/hm2)

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同

3.2.1單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間權(quán)衡協(xié)同關(guān)系

為進一步探究不同時間段生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間相互作用的程度和方向,對閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的關(guān)系進行數(shù)量化評估,本研究應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同度模型(ESTD)。

由表5可知,2006—2011年,閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系中各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間組成72組值,其中包括10組為負值,62組為正值,協(xié)同關(guān)系占86.11%,表明在閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間,協(xié)同關(guān)系是主導(dǎo)關(guān)系。權(quán)衡關(guān)系主要表現(xiàn)在氣體調(diào)節(jié)功能和各服務(wù)功能之間,表明氣體調(diào)節(jié)功能與各服務(wù)功能之間存在“此消彼長”的情況。在協(xié)同關(guān)系中,水文調(diào)節(jié)功能與土壤保持功能(-21.30)的權(quán)衡度最高。協(xié)同度呈現(xiàn)出比較平穩(wěn)的趨勢,其中,食物生產(chǎn)功能與提供美學(xué)景觀功能(0.26)協(xié)同度最低,凈化環(huán)境功能與美學(xué)環(huán)境功能(1.40)協(xié)同度最高。

表5 各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系

2011—2016年,閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系中各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間組成72組值,其中2組為負值,70組為正值,協(xié)同關(guān)系占97.22%,表明閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的主導(dǎo)關(guān)系仍舊為協(xié)同關(guān)系。權(quán)衡關(guān)系與2006—2011年間情況相比,從10組降低至2組,表現(xiàn)在原料生產(chǎn)功能與凈化環(huán)境功能(-0.43)之間,這兩者呈現(xiàn)出此消彼長的狀態(tài)。其余服務(wù)功能之間均呈現(xiàn)協(xié)同關(guān)系,且協(xié)同程度均呈現(xiàn)出一種平穩(wěn)態(tài)勢,最小值為氣候調(diào)節(jié)功能與凈化環(huán)境功能(0.29)氣體調(diào)節(jié)功能與維持生物多樣性功能(0.29)之間,協(xié)同程度不明顯。最大值存在于水文調(diào)節(jié)功能與氣體調(diào)節(jié)功能(11.13)之間。

對比兩期數(shù)據(jù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系可以發(fā)現(xiàn),土地利用類型雖有所轉(zhuǎn)變,但各服務(wù)之間的主導(dǎo)關(guān)系仍屬于協(xié)同關(guān)系,并且協(xié)同關(guān)系所占比例顯著提升,然而協(xié)同度的最大值呈現(xiàn)減小趨勢,表明在該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能一直處于相互促進、同増同減關(guān)系,但此種相關(guān)關(guān)系程度有所減弱。

3.2.2上游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值權(quán)衡協(xié)同關(guān)系

如表6,2006—2011年,閩江流域上游流域分區(qū)中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系中各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間組成72組值,其中10組為負值,62組為正值,協(xié)同關(guān)系占86.11%,協(xié)同關(guān)系占上游分區(qū)主導(dǎo)地位。協(xié)同關(guān)系主要集中在土壤保持功能和水文調(diào)節(jié)功能之間。在供給服務(wù)中,食物生產(chǎn)功能與原料生產(chǎn)功能之間呈現(xiàn)協(xié)同關(guān)系(0.75),且食物生產(chǎn)功能以及原料生產(chǎn)功能與其余服務(wù)功能之間均呈現(xiàn)一定的協(xié)同關(guān)系。其中,原料生產(chǎn)功能與凈化環(huán)境功能(34.83)呈現(xiàn)極大的協(xié)同度。調(diào)節(jié)服務(wù)中,凈化環(huán)境功能與氣體調(diào)節(jié)功能(-0.38)以及凈化環(huán)境功能與氣候調(diào)節(jié)功能(-2.35)之間呈現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系,其余服務(wù)功能間均呈現(xiàn)協(xié)同關(guān)系,其中,水文調(diào)節(jié)功能與氣體調(diào)節(jié)功能(3.02)協(xié)同度最大。在調(diào)節(jié)服務(wù)功能與其余功能中,水文調(diào)節(jié)功能與土壤保持功能(-30.42)出現(xiàn)較大的權(quán)衡度。文化服務(wù)中,提供美學(xué)景觀功能與其他服務(wù)功能均為相互増益的協(xié)同關(guān)系。其中,與凈化環(huán)境功能、水土保持功能之間的協(xié)同關(guān)系略高于其余服務(wù)功能。

表6 上游區(qū)域權(quán)衡協(xié)同關(guān)系

2011—2016年,閩江流域上游流域分區(qū)中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系中各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間組成72組值,其中0組為負值,72組為正值,協(xié)同關(guān)系占100.00%,協(xié)同關(guān)系顯著。各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能協(xié)同度差異不大,協(xié)同度指標均在0.63—1.18之間,其中,食物生產(chǎn)功能與凈化環(huán)境功能(1.18)協(xié)同度相對最大,原料生產(chǎn)功能與土壤保持功能(0.63)協(xié)同度相對較小。由數(shù)據(jù)可知,2011年到2016年間,所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間均為相互増益的協(xié)同關(guān)系。

對比兩期上游區(qū)域的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系由協(xié)同關(guān)系為主,權(quán)衡關(guān)系為輔轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同關(guān)系主導(dǎo),協(xié)同度雖未增加,但協(xié)同關(guān)系比例明顯上升。表明在閩江流域上游地區(qū),如三明的建寧、寧化、清流、明溪、沙縣、泰寧、將樂等地區(qū),雖然經(jīng)濟發(fā)展情況隨不如中下游地區(qū),但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的關(guān)系呈現(xiàn)往協(xié)同方向發(fā)展趨勢,有利于區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)2006—2016年閩江流域土地利用類型變化明顯,閩江流域主要土地類型為耕地、林地及草地。土地利用變化總體趨勢為森林面積、耕地面積增多,增多量達255202.51hm2,變化率為28.21%；而草地面積、水體面積、裸地面積減少,水體面積減少量最大,為269802.05 hm2,變化率為-78.98%；不透水地表面積保持基本略微上升態(tài)勢。

(2)閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值由2006年的101.12×109元減少到2016年的 99.54×109元,閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值呈下降趨勢。草地、水體、裸地向耕地、森林、不透水地表轉(zhuǎn)化,水體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高,其面積減少最大,遠超過森林面積以及耕地面積的增加量,因而整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減少。

(3)2006—2011年,閩江流域內(nèi)單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間以協(xié)同關(guān)系為主導(dǎo),協(xié)同關(guān)系占86.11%；2011—2016年,單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間的關(guān)系仍為協(xié)同狀態(tài),并且協(xié)同關(guān)系占比上升至97.22%,說明閩江流域內(nèi)各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在土地利用變化、人為干擾等外部因素的影響下,兩種甚至更多的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)同步增強或是減弱。土地利用方式對土地覆被狀況產(chǎn)生直接影響,不同土地利用類型帶來不同的權(quán)衡協(xié)同情況。

(4)2006—2016年,閩江流域上、中、下游的協(xié)同關(guān)系一直處于主導(dǎo)地位,并且協(xié)同關(guān)系占比上升,由86.11%上升至100.00%。上游的權(quán)衡協(xié)同情況與整個閩江流域的權(quán)衡協(xié)同情況相似,可認為閩江上游區(qū)域作為城市化進程的“衍射區(qū)域”,可有效地作為調(diào)整閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作用關(guān)系的關(guān)鍵區(qū)域。

(5)伴隨閩江流域經(jīng)濟發(fā)展,城市化建設(shè)的推進,導(dǎo)致流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的整體下降。因此要著重調(diào)和社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾。

4.2 討論

本研究中,閩江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值整體隨年際變化而減少,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對土地利用變化表現(xiàn)出了較強的敏感性。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估具有相當大的復(fù)雜性[41- 42]。一方面,必須明確評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不是給閩江流域一個絕對準確的價格標簽,重要的是探究土地利用演變過程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化[43]。 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估結(jié)果和價值邊際變化映射的土地利用格局演化同等重要。另一方面,閩江流域承擔(dān)著為閩江流域內(nèi)上中下游各縣市乃至全省提供生態(tài)產(chǎn)品的艱巨重任,如若其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化和喪失將直影響土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置[44]和人類福祉。因此,在土地資源利用本地化模式時,明確“生態(tài)優(yōu)先”發(fā)展定位的主攻方向,找準經(jīng)濟發(fā)展與林地、耕地、草地等生態(tài)資產(chǎn)保護的契合點,配套建立并發(fā)揮生態(tài)補貼政策的聯(lián)動效能,是謀求閩江流域可持續(xù)發(fā)展的根本路徑[45]。在對閩江流域權(quán)衡協(xié)同情況分析中,土地利用方式的改變直接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)差異及不同的權(quán)衡協(xié)同情況。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)域(上游)、次高值區(qū)域(中游)及低值區(qū)域(下游)采取不同對策：閩江流域上游,發(fā)揮著重要的生態(tài)服務(wù)功能,后續(xù)管理中,應(yīng)繼續(xù)將其作為生態(tài)功能區(qū)重點保護區(qū)域,禁止隨意開發(fā)；閩江流域中游,同樣限制過度建設(shè)開發(fā)；閩江流域下游,受到人類活動擾動較大,土地利用管理不能“一刀切”,兼顧生態(tài)效益,根據(jù)下游區(qū)域不同區(qū)塊的實際情況推進農(nóng)林改造,提高耕地和經(jīng)濟林地的生產(chǎn)效率,杜絕低水平擴張,避免水土流失加劇導(dǎo)致生態(tài)效益降低。本文選取閩江流域上游中游下游三個自然區(qū)劃中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量最高的上游區(qū)域中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行了權(quán)衡協(xié)同分析,與閩江流域整體權(quán)衡協(xié)同情況進行對比,并未對中游、下游區(qū)域進行權(quán)衡協(xié)同研究以及未對三個區(qū)劃之間的權(quán)衡協(xié)同情況做進一步研究。在接下來的研究中有必要基三個分區(qū)間探討生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的動態(tài)變化及影響因素,從而提出更加精準的土地管理政策,為優(yōu)化配置生態(tài)服務(wù)之間的關(guān)系,協(xié)調(diào)人口、生態(tài)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。本研究中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的選取主要是參考國內(nèi)外的研究成果并充分考閩江流域的基本情況,其合理性與適用性仍有待更加深入的探究。對于如何優(yōu)化完善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的技術(shù)和方法,是未來迫切需要解決的問題。