基于生態系統服務供需對喀斯特山區生態風險分析

賀 祥,姚 堯

(1.貴州財經大學 管理科學與工程學院,貴陽 550025;2.貴州財經大學 公共管理學院,貴陽 550025)

自生態系統服務概念與理論的[1-2]提出，其評價方法等得到快速發展與完善[3-5]。生態系統服務作為連接自然生態系統和社會經濟系統的橋梁[6]，學者們非常重視人類從自然中獲得惠益的生態系統服務需求及其供給能力。自然生態系統因人類活動的干擾和破壞，極易造成其自我調節和恢復能力承受更加巨大壓力和生態風險[7]。生態系統承受風險壓力與風險程度的加劇演變，必然對生態系統服務供給及人類從生態系統中獲得產品與服務造成顯著影響。

在對生態系統服務供給分類[8]、評價模型[9]及權衡與協調等[10-12]展開大量研究基礎上，學者們對生態系統服務需求理論內涵、評價指標與模型方法也展開大量研究。Burkhard等[13]提出生態系統服務需求是在給定時間段內、在特定區域消費所有生態系統產品和服務的總和;張彪等[14]從人類需求角度建立生態系統服務需求分類體系，并對生態系統服務需求量初步探索;Kroll等[15]采用城市梯度法，基于能源、食品和水資源服務的供需，對德國東部生態系統服務供需比進行定量研究;王文美等[16]從物質文化、生態安全和環境質量3個層次構建人類需求指標體系。生態系統服務供給不僅受限于自然資源與環境系統，其供給能力還受區域開發、土地利用及污染物排放等因素的顯著影響。人類對生態系統服務需求具有高度社會性特征，構建與生態系統服務供給相對應的需求評價指標體系，還處于不斷深入研究與完善的過程。其中，部分學者研究中主要采用土地利用程度、人均GDP等總體指標對生態系統服務需求進行分析:武愛彬等[17]基于土地覆被數據，采用生態系統服務評分矩陣方法，對生態系統服務供需格局時空演變特征進行分析;王萌輝等[18]依據生態系統服務供需匹配類型對土地整治分區進行研究;Wang等[19]采用生態系統服務供給指數和土地開發指數代表供需狀況，對中國生態系統服務的空間失衡與供求變化進行研究。也有學者們從城市社會經濟、結構及土地利用變化等對生態系統服務供需影響等方面展開研究:人類社會生產活動是生態系統服務需求的重要渠道、場所和過程[20-21],Larondelle等[22]利用環境、城市結構和社會經濟數據對德國柏林的城市生態系統服務需求和供應進行分析;Bryan等[23]從供需動態稀缺性效應，分析廣州—佛山城市帶土地利用變化對生態系統服務價值的影響。人類以城市為中心的社會經濟活動與土地利用方式改變，是導致生態系統服務供需失衡的重要形式[24]，生態系統服務需求與生態供給之間不均衡，可能導致一系列生態環境問題，并可能誘發生態系統風險程度加劇，最終威脅到區域生態安全。李俊翰等[25]運用灰色綜合關聯度法對生態系統服務價值與生態風險時空演變及其關聯性進行研究，認為生態系統服務價值和生態風險指數具有較強的正向等級相關性;陳丹等[26]研究認為土地利用變化會對生態服務價值產生重要影響，進而對沱江流域的生態風險產生影響。陳峰等[27]將生態系統服務納入生態風險評價體系，運用生態風險分析模型給出了基于生態系統服務的中國陸地生態風險格局的定量描述和空間分布。因而，將生態系統服務納入生態風險評價框架[28]，基于生態系統服務對生態風險評估[29-30]等方面的研究，逐漸成為當前對生態安全研究的熱點問題。

貴州位于長江和珠江兩大水系上游交錯地帶，是“兩江”上游和西南地區的重要生態屏障，還是重要的水土保持和石漠化防治區。隨著貴州省喀斯特山區人類活動程度更深、更廣，其生態系統也受到人類干擾日益嚴重，對其生態系統服務供給能力也造成顯著影響。貴州省各地市社會經濟的快速發展與城市化規模擴大，對生態系統服務需求也快速增加，如果其生態系統服務供給與需求在價值總量、結構與空間等存在不均衡，極易導致區域嚴重生態風險與生態安全問題。因此，在構建生態系統服務供需評價指標基礎上，運用生態風險指數等模型方法，對貴州省各地市生態系統服務供需均衡度、生態系統風險度及供需格局等方面展開分析與探討，以期為生態系統風險管控，提高生態系統服務效益等方面提供一定理論與方法的支撐。

1 研究區概況

貴州省地處云貴高原東北部，界于24°37′—29°13′N,103°36′—109°35′E。國土面積17.62萬km2，共轄9個地級市和自治州。境內山地和丘陵廣布，地形崎嶇、陡峭，山地面積達92.5%;喀斯特地貌發育程度高，形態類型齊全，分布廣泛。境內長江和珠江兩大水系上游及支流交錯分布，是長江與珠江的重要生態屏障區。至2018年末，常住人口約3 600萬，人均地區生產總值41 244元，農村貧困問題嚴重。森林覆蓋率達55%左右，石漠化生態問題突出，是我國集中連片貧困分布區與生態環境極度脆弱區之一。

2 研究方法

2.1 數據來源

貴州省2010年土地利用數據來源于國家基礎地理信息中心(DOI:10.117 69/GlobeLand30.2010.db),2015年土地利用類型來源于清華大學(http:∥data.ess.tsinghua.edu.cn/fromglc2015_v1.html)，數據分辨率為30 m。2010年與2015年各地級市主要糧食作物產量、糧食價格、人口與社會經濟生產、污染物排放量、水土流失面積和旅游收入等數據來源于2011年、2016年貴州省統計年鑒、各地級市統計年鑒，以及2010年、2015年貴州省和各地級市國民經濟與社會發展統計公報、環境公報、水土流失公告和水土保持公告等。

2.2 生態系統服務價值供給核算

依據Costanza[2]、謝高地[31]等對生態系統服務功能分類及其核算方法的研究成果，將生態系統服務劃分為原料生產、食物生產等11類服務功能，對各土地利用類型單位面積生態系統功能服務價值進行核算，其計算過程如下:

(1)

ESVj=∑Ea×eij×Mi

(2)

式中:Ea是單位面積農田生態系統提供食物生產服務功能的經濟價值(元/hm2);i是作物種類;Pi是研究區i種糧食作物平均價格(元/kg);Gi是i種糧食作物總產量(kg);A是糧食作物種植面積(hm2)。通常認為在無人力投入自然生態系統的經濟價值約為單位面積農田提供糧食作物生產服務經濟價值的1/7；ESVj是生態系統第j項服務功能的總價值(元/a);eij是第i土地利用類型生態系統的第j項服務功能相對于農田生態系統提供生態服務單位的當量系數;Mi是第i類土地利用類型的面積(hm2/a)。通對不同生態系統的各項生態系統服務功能價值求和，可得到研究區生態系統服務的總價值。

公式(2)中，當量系數(eij)是謝高地等[8]采用全國參數計算得到，在對研究區進行分析時，需對其當量系數進行修正。農、林、牧和漁業生產反映區域生態系統的原材料生產與食物產品供給等服務功能價值，森林生態系統是生態系統調節服務和支持服務功能的基礎，旅游活動反映生態系統文化服務功能價值;建設用地和未利用地的生態系統服務供給功能價值較低，可不對其進行修正。因此，以研究區與全國單位面積農、林、牧、漁產值的比值，分別修正耕地、林地、草地和水域的供給服務當量系數，以森林覆蓋率比值對區域調節服務和支持服務的當量系數進行修正，以旅游總收入比值修正生態系統文化服務的當量系數。

對2010年、2015年全國與貴州省以上數據計算得到:2010年耕地、林地、草地、水域的生態系統供給服務修正系數分別為0.98,0.88,0.94,0.16;調節、支持和文化服務的修正系數分別為2.04,2.04,3.68;2015年耕地、林地、草地、水域的生態系統供給服務修正系數分別為1.01,1.21,0.8,0.22;調節、支持和文化服務的修正系數分別為2.31,2.31,5.6。分析可知，2010年貴州省耕地、林地的供給服務能力均略低于全國平均值;2015年耕地、林地的供給服務能力略高于全國平均水平，草地與水域生態系統服務供給能力均低于全國平均水平。貴州省林地面積較大，生態系統服務的調節、支持能力以及美學景觀服務價值高于全國平均水平;境內坡度陡坡，草地與水域面積小且產值低。通過對2010年、2015年貴州省水稻、小麥、玉米和豆類等糧食作物的價格進行平均，得到其糧食作物平均價格為2.51元/kg,4.06元/kg。同時，為了消除貨幣貶值對價格波動的影響，以2010—2015年的貨幣年貶值率為6%，計算得到2010年糧食作物平均價格為3.35元/kg。將修正系數代入，計算得到貴州省2010年、2015年不同土地利用類型單位面積生態系統服務的當量系數(表1)。

表1 2010與2015年貴州省單位面積生態系統服務價值當量 元/(hm2·a)

2.3 生態系統服務需求指標構建與核算

生態系統服務是自然系統和人類系統的共同生產者，不僅受到生態系統構成的影響，還受到社會經濟系統的影響[32]。人口、經濟、政府政策、文化活動和治理措施等均對生態系統服務需求產生影響[33]。因而，自然環境與資源狀況、政府政策、人口動態、經濟因素、文化需求等均顯著影響人類對生態系統服務的需求。因此，生態系統服務需求評價指標的構建，須考慮生態系統服務供給類型，并結合人類社會經濟活動及土地利用等方面。因此，以糧食消費量對應食物供給服務需求，以林牧漁消費量對應原料供給服務需求，以工業、農業、城鎮、生態及生活等水費對應水資源供給服務需求;以廢氣中二氧化硫排放量治理費表征氣體凈化調節服務需求;氣候調節具有空間范圍不確定性，故選擇生態系統氣候調節服務值;以工業污染設施投入與老工業治理費、生活廢棄物處理費代表對凈化環境服務需求;以工業污水處理費與生活污水處理費表征水文調節服務需求;以每年水土保護投入費代表土壤保持支持服務需求;以水土流失造成土壤N,P,K營養元素流失損失代表維持養分循環支持服務需求;以旅游總收入表征對自然保護區、動植物園及旅游景區等美學景觀的文化服務需求(表2)。

表2 貴州省2010與2015年各地市生態系統服務需求量 億元

2.4 生態系統服務供需格局

通過研究生態系統服務供給量與需求量在空間上盈虧格局關系，可探討各地市生態系統服務供需在結構與空間格局的時空分異。由于各指標具有數值具有顯著變異率，采用對數法消除指標波動性，獲得生態系統服務需求的綜合指數。具體公式如下:

SDI=lgF×lgT×lgW×lgS×lgC×lgL×lgI×lgP×lgN×lgTa

(3)

式中:SDI代表生態系統服務需求綜合指數;F代表糧食消費量;T代表林牧漁消費量;W代表水消費總費用;S代表二氧化硫廢氣排放量處理費;C代表氣候調節;L代表污染設施與生活廢棄物處理;I代表工業與生活污水處理費;P代表污染設施與生活廢棄物處理;N代表水土流失造成土壤營養元素損失;Ta代表旅游總收入。

運用z-score標準化方法對貴州省各地市生態系統服務供給量與需求量綜合指數進行標準化，得到各地市生態系統服務供給量與需求量的標準化數值。以標準化值代表X,Y軸，劃分4個象限進行生態系統服務供給與需求的空間格局分析。其中，劃分出的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ象限依次代表高供給高需求、低供給高需求、低供給低需求和高供給低需求4種供需格局類型。具體方法:

(4)

(5)

(6)

式中:x為評價單元標準化后的生態系統服務供給量、需求量;xi為第i個評價單元的生態系統服務供給量、需求量；xi為全省平均值;s為全省標準差;n為評價單元的總數。

2.5 供需平衡度與生態風險分析

2.5.1 供需平衡度分析 生態系統服務供需均衡或盈余，是生態系統持續發展與區域生態安全的基礎。因而，量化分析與評價生態系統服務供需赤字或盈余狀態，對生態系統管理、區域生態安全與人類社會經濟可持續發展等具有重要理論與現實意義。依據供需比率對貴州省各地市生態系統服務供需平衡度進行計算分析:

(7)

r=R-100%

(8)

式中:R表示總供需比率;r表示總供需差率;S表示生態系統供給的所有服務價值;D表示生態系統服務需求價值。當R>1，即r>0時，生態系統服務處于供給大于需求(S>D)，生態系統服務處于供給盈余狀態;當R=1，即r=0時，生態系統服務處于供需處于平衡態(S=D);當R<1，即r<0時，市場處于生態系統服務供給小于需求狀態(S

2.5.2 生態風險分析 生態風險分析是對生態系統不確定性風險及其可能遭受損失的定量化分析，是評估區域生態安全程度的重要指標[30]。當人類在生產與生活中，消耗生態服務產品超過生態系統供給服務產品閾值時，生態系統服務供給無法滿足需求量時，生態系統即暴露于風險之中。

宋科等[34]在金融風險分析VAR方法[35-36]的基礎上建立生態風險分析EVR模型。對各類生態系統服務供給與需求，進行定量計算與分析，可研究生態系統服務需求量大于供給量時，區域生態系統面臨的生態風險程度。其計算公式為:

Er=D-S(Er>0)

(9)

式中:Er是生態風險值，即無法從生態系統中獲得供給而暴露于風險的這部分生態系統服務產品;D與S與公式(7)相同。當Er>0時，其值越大，表明人類和社會經濟活動對生態系統需求價值量越大，生態系統服務供給無法滿足于需求部分越大，生態系統風險越高。運用生態風險指數，以評價生態系統所承受生態風險壓力。其計算公式為:

(10)

式中:I為生態風險指數;Er為生態風險值;S為生態系統供給所有服務價值。當Er>0時，生態風險指數(I)值越大，表明生態系統承受風險壓力越大，生態系統風險程度越高。

3 結果與分析

3.1 貴州省土地利用面積變化

依據研究需要，將水田、旱地合并為耕地，將有林地、疏林地、灌木林地和其他林地合并為林地，將高覆蓋度、中覆蓋度和低覆蓋度草地合并為草地，將河渠、湖泊、水庫坑塘和灘地合并為水域，將城鎮用地、農村居民點和其他建設用地合并為建設用地，將裸土地、裸巖石質地合并為未利用地，最后計算得到貴州省2010年與2015年這6類土地類型面積及動態變化(圖1)。

圖1 貴州省土地利用類型分布

分析可知，從2010—2015年，貴州省建設用地面積增加幅度最大，增加94 195 hm2，增加率150.92%;其次是水域面積，增加3 702 hm2，增加率8.44%;裸地等未利用地變化量較小，農田、林地、草地的變化均呈減少變化;耕地減少了53 109 hm2，林地減少了33 525 hm2，草地減少了11 263 hm2。全省各地市建設用地面積增加幅度均較大，其中畢節市與銅仁市的城鎮建設用地面積增加約385%,271.31%，而黔東南州與貴陽市城鎮建設用地面積增加幅度相對最小;黔南州林地面積減少較多，耕地面積、水域及建設用地面積均呈增加變化。

3.2 生態系統服務供給價值量時空演變

將貴州省各地市土地利用類型面積及單位面積土地利用類型生態系統服務的當量系數代入公式(2)，計算得到貴州省各地市2010年與2015年各類生態系統服務功能的價值量及其分布圖(圖2)。

分析可知，2010年貴州省生態系統服務總價值11 375.783 7億元，2015年生態系統服務總價值13 816.262 1億元，生態系統服務總價值增加了21.45%，年均增長率3.96%。從各地市土地利用類型面積變化可知，雖然部分生態系統服務價值貢獻較大的耕地、林地和草地等土地利用類型，向生態系統服務價值較低的建設用地和水域轉變，但貴州省生態系統服務總價值量仍然呈增長變化，表明長期石漠化生態治理恢復對生態系統服務價值影響顯著;雖然貴州省屬濕潤季風氣候區，但各地市水資源供給服務均為負值，且增加最少(僅0.97%)，這與貴州省屬于高海拔山區，坡度陡峭、土層淺薄、山地耕地面積比率大，以及喀斯特地貌獨特地表與地下二元空間水文特征，導致地表蓄水保水能力非常弱，水資源快速流失匯入深切河谷，與其農業生產中頻繁出現水資源不足現實相吻合。2010年畢節市水資源供給服務價值全省最低(-16.84億元),2015年則是黔南州水資源供給服務價值最低(-16.549億元)，畢節市次之(-16.18億元);水資源供給最高的貴陽市(2015年—2.708億元)與黔西南州(2015年—2.121億元)。所有生態系統服務價值中，美學景觀為服務價值增加幅度最大(57.57%)，其次是原料生產，增加幅度為29.83%;雖然貴州省耕地總面積略微降低，但其食物生產供給服務價值增加較顯著(20.73%);黔南州生態系統服務價值增加幅度最低(7.11%)，這與其林地面積減少較多、耕地面積增加大密切相關;其余地市增加幅度較大(22.13%～24.49%)。

貴州省生態系統調節服務的4種亞類服務功能價值平均增加18.09%;支持服務的3種亞類服務功能價值平均增加18.22%;調節功能服務價值占總價值比重最高(66.78%,64.93%)，其次是支持功能服務價值(占比22.86%,22.14%)，結果表明貴州省生態系統服務價值以支持服務和調節服務等為主，這與貴州省屬于長江與珠江上游山區，多年石漠化生態治理與恢復，有效改善生態環境，使其生態系統支持與調節功能服務價值較高，也表明貴州省是長江與珠江流域的重要生態屏障區。

3.3 生態系統服務需求時空演變

結合表2，運用ArcGIS采用克里金法獲得各地市2010年與2015年生態系統服務需求量空間分布趨勢圖(圖3)。分析表明，從2010—2015年，貴州省生態系統服務總需求價值從5 237.32億元，增至8 491.48億元，增長62.13%，年均增長率10.15%;生態系統服務需求中，糧食消費需求量(2010年，6.52%;2015年，5.92%)、林牧漁消費需求量(2010年，8.01%;2015年，6.83%)及生物多樣支持服務與文化服務需求量(2010年、20.86%;2015年，41.68%)的占比較大，氣候調節服務需求量(2010年，57.84%;2015年，41.77%)占比最大。其中，2010—2015年，生物多樣支持服務與文化服務需求增長223.89%，糧食消費需求量增長47.39%，林牧漁消費需求量增長了38.16%，水文調節需求增長了44.14%。

從空間分析可知(圖3)，2010—2015年，各地市糧食消費需求量、林牧漁消費需求量、水文調節需求量，以及對生物多樣性與文化服務的需求量，均呈顯著增長變化;對氣體調節、土壤保持及維持養分循環的服務需求量呈降低變化。安順市、銅仁市、黔東南州和黔南州對水資源需求量呈增加變化，其余地市需求量略微減少;貴陽市與黔南州對氣體調節服務需求量呈增長變化，其余城市呈降低變化;貴陽市、六盤水市及黔東南州對凈化環境服務需求呈增長變化，其余城市呈降低變化;除黔南州與六盤水市對水文調節服務需求降低，其余城市對水文調節服務需求均呈增加變化。同時，遵義市生態系統服務總需求量最高，其次是畢節市、黔東南州、貴陽市與黔南州，六盤水市的生態系統服務總需求量最少。

結果表明，由于貴州省各地市的地形地貌、自然資源分布、生態系統組成及人口數量、城市化程度與規模、經濟發展程度等方面分異，導致各地市間對生態系統服務需求量的時空分異。

3.4 生態系統服務供需格局空間特征

將貴州省各地市生態系統服務供給量與需求量代入公式(3)，獲得2010年和2015年貴州省各地市生態系統服務需求量的綜合評價指數，將生態系統服務供給量與需求量綜合指數運用公式(4)，(5)，(6) 進行標準化，依據計算結果繪制各地市生態系統服務供需空間格局圖譜(圖4)。分析可知，2010年，貴州省各地市生態系統服務供需格局中，遵義市與畢節市均屬高供給高需求，貴陽市與六盤水市屬低供給高需求，安順市、黔西南州與銅仁市低供給低需求，黔西南州與黔東南州屬高供給低需求;2015年，六盤水市由低生態供給高生態需求演變為低供給低需求格局，其他城市生態系統服務供需格局沒有發生顯著變化。貴陽市是貴州省的行政、經濟、文化中心，具有城市規模大、高密度人口和高經濟發展水平，是全省生態系統服務需求量最高區域，但其生態系統服務供給能力受國土面積小、林地與耕地面積少等生態系統構成因素影響，其供給量最低。六盤水市屬礦產資源型開發城市，隨著礦產資源的匱乏，近年逐漸轉變產業結構，生態建設與保護得到快速發展，因而其生態系統服務需求量呈現降低演變。遵義市與黔東南州是貴州省石漠化面積最少的地區，林地面積廣大，森林覆蓋率高，故其生態系統相對較好，生態系統服務供給能力最高，其次是畢節市與黔南州;遵義市與畢節市的人口密度高，經濟發展度高，因而其生態系統服務需求量較高。安順市、銅仁市與黔西南州的國土面積小，森林覆蓋率、人口密度及經濟發展度均較低，其生態系統服務供給與需求量均較低。研究表明，自然資源、人口、土地利用、生態保護與修復及經濟發展等對生態系統服務供需格局特征及其演變具有顯著影響。

圖4 貴州省生態系統服務供需格局

3.5 生態系統服務供需均衡度及生態風險分析

3.5.1 供需均衡度時空分異 從貴州省生態系統服務供給價值與需求價值核算結果可知，2010年與2015年生態系統服務總需求量低于生態系統服務總供給量(供需比2.17,1.63)，供需盈余顯著。由于貴州省各地市人口分布、城市化水平及社會經濟活動的差異，各類生態系統服務的供給與需求存在結構與空間分異。因此，將2010年與2015年生態系統服務供給價值量與需求價值量代入公式(7)，(8) ，得到各地市生態系統服務總供需比率與總供需差率。

分析可知，2010年貴州省各地市生態系統服務的食物供給、原料供給與水資源供給的總供需比率小于1，且總供需差率小于0，表明各地市以上3類生態系統服務供給小于需求，供給赤字嚴重;食物生產、原料供給與水資源供給總供需比率均值分別為0.54,0.37和-0.48(水資源供給為負)、總供需差率為-0.46,-0.63,0.52，與供需均衡偏離度較高，表明各地市對食物生產、原料供給和水資源供給遠不能夠滿足對其需求，其中水資源供給赤字最為突出，供需不均衡最為突出。貴陽市與安順市的生物多樣性與文化服務總供需比率為0.21,0.93，表明它們對自然保護區、動植物園區等的生物多樣性與景觀美學服務需求，已經超其生態系統服務供給能力。其中，貴陽市對其生態系統服務需求大于供給能力，供需不均衡度最為顯著。各地市的氣體調節、氣候調節、環境凈化、水文調節、土壤支持及維持養分循環等支持與調節功能服務的供給價值均大于對其需求，生態系統服務供需處于盈余狀態。

至2015年，貴州省各地市生態系統服務的食物生產供給、原料供給與水資源，其總供需比率分別為0.45,0.34和-0.47，總供需差率為-0.55,-0.66,0.53，其供需均衡偏離度較2010年更顯著，表明這3類生態系統服務需求量赤字加劇，生態系統服務的供需不平衡程度更加嚴重。生物多樣性與文化服務的總供需比率小于1的城市由貴陽市、安順市擴展到貴陽市(0.12)、遵義市(0.94)、安順市(0.38)和黔南州(0.88)，表明它們對生物多樣性與文化服務的需求超過生態系統服務的供給，并可能威脅其生態系統的生態安全。

3.5.2 生態風險分析 對貴州省各類生態系統服務的供給與需求進行定量計算，當生態系統服務需求大于生態系統服務供給時，生態系統面臨嚴重生態風險。將2010年與2015年各地市生態系統服務供給價值與需求價值代入公式(9)、(10)，得到全省及各地市生態系統的生態風險價值與生態風險指數。

分析可知，2010年貴州省各地市生態系統的食物生產供給服務、原料供給服務與水資源供給服務的平均生態風險值為18.28,29.27,23.59，以及貴陽市、安順市的生物多樣性與景觀美學服務的生態風險值還分別為376.50,54.64，表明對其生態系統產品與服務需求高于供給價值越多，其生態系統風險程度高;其余生態系統服務類型，在全省各地市承受風險壓力較小，其生態系統面臨生態風險程度較低。2015年，食物生產供給服、原料供給服務與水資源供給服務的生態風險值分別為32.18,41.88,22.68，其中食物生產供給服務、原料供給服務比2010年增加76.04%和43.10%，表明各地市這2類生態系統服務生態風險程度呈加劇變化趨勢;水資源供給服務的生態風險價值比2010年降低3.88%，表明至2015年水資源供給能力增強，這是由于貴州省長期開展石漠化生態治理與恢復，增強水土保持能力，增加生態系統水資源供給服務能力。生物多樣性與景觀美學服務的生態風險值大于0的地區，由貴陽市、安順市擴展為全省所有地市，并且其值也增加1倍以上，表明以旅游開發活動為主的文化服務需求，在各地市增長迅速，并造成對文化服務需求顯著高于服務供給，生態系統在全省范圍內均承受高風險壓力。

對各地市生態系統服務存在生態風險的食物生產供給、原料供給、水資源供給及生物多樣性與景觀美學服務進行生態風險指數分析，運用ArcGIS軟件獲得其空間變化趨勢圖(圖5)。分析可知，從2010—2015年，以上4類生態系統服務風險指數均大于0，生態系統存在顯著生態風險壓力，生態風險程度較高;其中，生物多樣性與景觀美學服務、食物生產供給服務與原料供給服務的生態風險指數分別增加了419.42%,50.24%和11.87%，生態風險壓力增加顯著、生態風險程度加劇;水資源供給服務生態風險指數降低11.34%，表明生態治理與恢復有助于水資源供給能力提升，從而降低區域生態系統服務的生態風險壓力與程度。各地市氣體調節、氣候調節、環境凈化、水文調節、土壤支持及維持養分循環等支持與調節服務功能，承受生態風險壓力較低，這與貴州省開展多年的生態治理與保護，植被覆蓋率逐漸增高、生態環境逐漸轉好的基本情況相吻合。

圖5 貴州省生態系統生態風險度空間分布

從空間分析可知，2010年，遵義市食物供給服務生態風險指數最大(1.617);2015年，遵義市(2.203)、六盤水市(1.889)和畢節市(1.974)和黔西南州(1.406)的生態風險指數顯著增加，生態風險程度在空間與數值上均顯著加劇。2010年，貴陽市(3.014)、安順市(2.586)、畢節市(2.291)和銅仁市(2.429)等地區原料供給服務生態風險指數較大;2015年，安順市(3.022)、六盤水市(2.686)、黔西南州(2.087)和畢節市(2.550)增加非常明顯，生態系統風險程度加劇;各地市水資源生態風險指數變化不大，生態風險程度略微降低。

4 結論與討論

通過構建生態系統服務供需測評指標，運用供需均衡度、生態風險指數等模型方法，探討貴州省各地市生態系統風險狀況。研究表明，全省生態系統服務功能總供給價值量與需求量增速均較快，生態系統服務供給總體盈余;生態系統服務供需格局中貴陽市屬低供給高需求、遵義市與畢節市屬高供給高需求，供需結構性存在明顯分異;各地市生態系統生態風險也存在結構性與空間分異，其中食物、原料與水資源等生態系統服務供需嚴重赤字，生態系統風險度較高;遵義市、六盤水市和畢節市和黔西南州、銅仁市的生態風險程度顯著加劇。生態系統服務供需與生態風險的結構性差異與空間不均衡，極易誘發生態風險與安全問題。

(1) 2010—2015年，貴州省各地市建設用地面積呈增加趨勢，林地與耕地面積略微減少;生態系統服務供給總價值量增加21.45%，年均增長率3.96%;生態系統供給服務總價值增加，表明長期石漠化生態治理對提高生態系統供給服務價值影響顯著。各地市水資源供給均為負值，表明在喀斯特山區獨特地表與地下二元空間水文特征、陡峭山地、淺薄土層、山地耕地面積比率大等因素影響下，地表蓄水保水能力低，導致其農業生產出現水資源供給嚴重不足等現象。全省各地市調節服務與支持服務的價值量約占總價值量85%，結果與貴州省多年石漠化生態治理與恢復、森林覆蓋率提升，促使生態環境有效改善結果相吻合。

(2) 對生態系統糧食、原料、水資源和文化等供給服務的消費，以及對大氣、水體、土壤及水土保持等生態環境凈化與維持等方面構建服務需求量指標，較好地表征對生態系統產品和服務的消費需求。2010—2015年，全省生態系統服務總需求價值量低于生態系統服務總供給量，生態系統服務供給盈余;各地社會經濟發展迅速，對生態系統服務需求量增加較快，年均增長率10.15%，其中對生物多樣支持服務與文化服務、糧食消費、林牧漁消費和水文調節的需求量增速較高。

(3) 2010年，遵義市與畢節市生態系統服務均屬高供給高需求格局，貴陽市與六盤水市屬低供給高需求格局，安順市、黔西南州與銅仁市低供給低需求格局，黔西南州與黔東南州屬高供給低需求格局;至2015年，僅六盤水市由低生態供給高生態需求演變為低供給低需求格局。結果較好地體現了貴州省各地市在資源分布、土地利用類型、社會經濟發展及人口密度等方面差異，導致對生態系統服務供給能力與需求量的分異。

(4) 貴州省生態系統服務供需存在結構差異與空間不均衡，極易對區域生態安全與可持續發展造成危害。貴州省各地市食物供給、原料供給與水資源供給的供需與均衡度偏離較高，且呈加劇演變趨勢，供需服務出現嚴重赤字;生物多樣性與文化服務的供需與均衡度偏離較高的城市，由貴陽市、安順市擴展到遵義市和黔南州。生物多樣性與文化服務、食物供給服務和原料供給服務的生態風險指數均顯著增加，其生態系統風險壓力大、風險程度高，且呈加劇趨勢演化;其中遵義市、六盤水市和畢節市和黔西南州、銅仁市的生態風險程度顯著加劇;支持與調節服務功能承受生態風險壓力較低，這與貴州省石漠化生態問題得到初步遏制情況相吻合。

從生態系統服務供需價值結構性與空間均衡的角度，探討貴州省各地市生態系統的風險程度，研究結論對喀斯特山區生態系統風險管控研究、探究生態服務供需均衡方法等方面具有較好理論支持作用。同時，生態系統服務需求測評指標與社會經濟、生產生活密切相關，還需要進一步探究與完善;生態系統服務供給與需求在結構與空間上的相互綜合作用機制，也還需要深入研究;喀斯特山區生態環境極為脆弱，生態系統服務功能價值對自然環境演變與人類活動影響反饋極為敏感，極易誘發嚴重生態風險與生態安全問題，因而準確評價其生態風險與安全較為困難，還需要不斷探究。