鄉村地區生態系統服務權衡與協同關系
——以湖州市為例

范逸凡,王 珂,2,黃 璐

1 浙江大學環境與資源學院, 杭州 310058 2 浙江大學新農村發展研究院, 杭州 310058

生態系統服務是生態系統與人類福祉聯系的重要紐帶[1],包括直接作用于人類的供給服務、調節服務、文化服務,以及維持生態系統功能的支持服務。鄉村作為景觀尺度上的空間聚落,是在鄉村山水林田湖草各類生態系統基礎上形成的村鎮有機體及其居業協同體,包含復雜性、綜合性、動態性、開放性等特征[2]。相較于城市,鄉村在人口密度、土地利用方式、生態環境特征、社會經濟狀況、歷史文化傳承等方面存在顯著不同,因而在糧食生產、穩定碳平衡、水源涵養、文化體驗等方面具有重要作用[3]。由于美麗鄉村的持續推進、鄉村振興的全面實施,中國鄉村景觀發生了巨大變化,鄉村生態系統受到不同程度的擾動[4],其生態系統服務也因此發生了改變。由于不同生態系統服務間具有此消彼長的權衡、互相增益的協同等復雜的相關關系[5],厘清鄉村各類生態系統服務間的相關關系,分析其空間異質、特征類型[6],對保障鄉村生態系統服務的持續供給、實現鄉村振興戰略具有重要的現實意義。

目前,生態系統服務的權衡與協同研究已成為可持續性科學、生態學、地理學、環境科學等相關學科和交叉學科的研究前沿與熱點[7—9]。在WOS核心合計數據庫(Web of Science Core Collection)中,自2006年以來,生態系統服務的權衡與協同研究進入快速的發展階段,刊文量和引文量呈持續高速增長的趨勢。在研究內容上,共引頻次較高的文獻聚焦于歸納探討生態系統服務的空間分布和相互作用,如Turner等[10]發現丹麥的生態系統服務具有集群分布特征,Howe等[11]分析指出2000—2013年全球尺度上生態系統服務間的相關關系以權衡關系為主。在權衡與協同關系上,各研究區的關系差異顯著,如研究水源涵養、碳貯存和土壤保持之間的相關關系,祁寧等[12]在東北地區的研究結果為協同關系,而劉華妍等[13]在北京市發現碳貯存與土壤保持之間為協同關系,產水量與碳貯存、土壤保持之間為權衡關系。目前的關系研究以靜態為主,在動態變化分析方面較為薄弱[14]。在研究對象上,目前研究多涉及國家、流域、地區等大尺度[15],對鄉村的關注度不高。在研究方法上,國內外學者運用相關分析法、權衡協同度、貝葉斯網絡等多種方法[16]識別生態系統服務的權衡與協同關系,如劉海等[17]使用相關性分析方法和生態系統服務權衡協同度模型對1990—2015年丹江口水源區10類生態系統服務的權衡協同關系展開研究；Dobbs等[18]利用貝葉斯回歸分析城市植被生態系統服務間的權衡與協同關系,并研究社會、政府與氣候對其影響。

作為中國“美麗鄉村”發源地、“兩山”理念誕生地,湖州自然生態要素齊全,文化景觀類型眾多,擁有“桑基魚塘”全球重要農業文化遺產、“太湖溇港”世界灌溉工程遺產等。近年來,隨著鄉村地區社會經濟蓬勃發展,生態系統服務間的供需矛盾日益突出[19]。生態系統服務間的供需關系作為可持續景觀規劃的基礎[20—21],在面對復雜變化的人地矛盾時,探究不同時期鄉村地區的生態系統服務權衡與協同關系對生態系統服務價值保育及鄉村可持續發展具有重要指導意義。因此,本研究以湖州市鄉村地區為例,選取四項生態系統服務,基于多種模型開展定量評估,分析其時空變化與分布特征,探究服務間的權衡與協同關系,以期揭示鄉村地區生態系統供給、調節、文化服務間的關系,為鄉村的合理規劃和可持續發展提供依據與參考。

1 數據與方法

1.1 研究區概況和數據來源

1.1.1研究區概況

湖州市地處浙江省西北部(119°14′—120°29′E,30°22′—31°11′N),位于江、浙、皖三省交界處,西接天目山,北濱太湖,山水林田湖自然生態要素豐富(圖1)。西南部以山區丘陵為主,東部屬平原水鄉,多樣的地貌類型造就了特色的鄉村景觀。湖州市包含三縣兩區,鄉村面積42.89萬hm2,2018年鄉村常住人口210.22萬,全年實現農林牧漁業總產值216.42億元。

圖1 研究區范圍Fig.1 Location of the study area

1.1.2數據來源

①地理空間數據：2010年、2015年、2018年30m×30m土地利用數據來源于中科院資源環境科學數據中心(https://www.resdc.cn/Datalist1.aspx?FieldTyepID=1,3)；1km×1km土壤質地數據來源于中科院資源環境科學數據中心(https://www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=260),經重采樣得到30m×30m分辨率數據；30m×30m DEM(Digital Elevation Model)數據來源于地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/),并以此提取坡度信息；道路交通、水系、行政區劃等數據來源于Open street map(https://www.openstreetmap.org/)；

②環境數據：2009—2019年1km×1km逐月降水量與平均氣溫數據來源于國家地球系統科學數據中心(http://www.geodata.cn),并以此計算湖州市年平均降水量、氣溫和蒸散量；

③社會經濟數據：統計用區劃和城鄉劃分代碼數據來源于國家統計局(http://www.stats.gov.cn/tjsj/tjbz/tjyqhdmhcxhfdm/)；2010年、2015年、2018年高德電子地圖興趣點(Point of Interest, POI)數據均基于高德地圖平臺開放的應用程序接口(API),以“公司、企業”等關鍵詞抓取工廠POI數據,以“風景名勝”抓取研究區內具有休閑游憩功能的景觀POI數據,以“餐飲、住宿、酒店”等關鍵詞抓取食宿POI數據,抓取結果包含各類數據的空間信息和屬性信息。

1.2 生態系統服務估算

鄉村能夠為人類提供所需的糧食等物質產品,發揮調節水源、改善區域小氣候等調節作用,滿足人們休閑游憩的文化服務需求[22]。湖州素來被譽為魚米之鄉、江南水鄉,不僅糧食充裕、水網密布,森林覆蓋率高,而且是國家歷史文化名城,農業文化遺產豐富。因此,本研究以千年生態系統評估框架為分類基礎,結合區域實際,以糧食供給、碳貯存、水源涵養、文化服務四項生態系統服務為代表展開研究。

1.2.1糧食供給

在一定的區域尺度上,糧食生產潛力受氣候變化、水資源空間分布等影響[23]。本研究利用Thornthwaite Memorial模型和Miami模型相結合計算標準氣候生產潛力[24],并綜合土地自然質量、基礎設施、限制條件等因素量化修正,得到綜合生產潛力以表征糧食供給服務值。

Miami模型公式為：

WT=30000/(1+e1.315-0.119T)

(1)

WR=30000/(1-e-0.000664R)

(2)

Thornthwaite Memorial模型公式為：

Wv=30000/(1-e-0.0009695(v-20))

(3)

V=1.05R/[1+(1.05R/L)2]1/2

(4)

L=300+25T+0.05T3

(5)

W=min(WT,WR,Wv)

(6)

式中,T為年平均氣溫(℃)；R為年降水量(mm)；L為年平均最大蒸散量(mm)；V為年平均實際蒸散量(mm)；WT、WR、WV分別為年平均氣溫、年降水量和蒸散量決定的植被生產潛力(kg/ha·a)；W為研究區域的標準氣候生產潛力。

本研究從土地自然質量、基礎設施、限制條件3個方面選取8個指標構建綜合修訂系數(表1),利用土地利用、DEM、土壤質地、道路、水系、工廠POI等數據,結合前人研究成果[25—26]和層次分析法確定各指標權重(表2),進而修訂標準氣候生產潛力。其公式為：

Yi=Wi×Ki

(7)

式中,Yi為地塊i的綜合生產潛力；Wi為地塊i的標準氣候生產潛力；Ki為地塊i的生產潛力綜合修訂系數。

1.2.2碳貯存

生態系統利用植被和土壤等固定大氣CO2,影響全球碳平衡格局和區域生態環境狀況[27]。本研究利用InVEST模型的Carbon模塊測算區域的碳儲量,各地類的碳密度結合InVEST模型的推薦取值與鄒文濤等[28]研究確定。其公式為：

Ctotal=Cabove+Cunder+Csoil+Cdead

(8)

式中,Ctotal為生態系統碳總量,Cabove為地上部分生物量碳庫,Cunder為地下部分生物量碳庫,Csoil為土壤有機質碳庫,Cdead為死亡有機質碳庫。

表1 綜合生產潛力修訂指標無量綱分值標準

表2 綜合生產潛力修訂指標權重系數

1.2.3水源涵養

生態系統的水源涵養服務表現為徑流調節、降水攔蓄、降雨量影響等[29]。本研究通過水量平衡法計算平均水源涵養量,以此反映區域生態系統的水源涵養服務。其公式為：

Qx=Px-Px×Rx-ETx

(9)

式中,Qx為柵格x水源涵養量,Px為柵格x年均降雨量,Rx為不同生態系統柵格x地表徑流系數,ETx為年均蒸散發量。

1.2.4文化服務

生態系統文化服務是生態系統為人類提供的精神上的享受,指通過精神豐富、認知發展、游憩娛樂和美學享受等方式從生態系統中獲得的非物質效用和價值[30—31]。最大熵模型于2006年由普林斯頓大學的Phillips等構建,早期廣泛應用于物種分布研究[32],近年來應用于其他領域,如Richards[33]、Yoshimura等[34]利用該模型研究生態系統的社會文化價值。本研究基于Maxent3.4.1平臺,從高德地圖API中獲取具有景觀審美、精神享受、文化遺產等多重體驗的“風景名勝”POI數據作為樣本點數據,從自然、人為兩方面選取六項指標作為環境變量數據(表3)[35—36],將樣本點數據與環境變量數據輸入Maxent模型測算得到評價結果。

表3 文化服務的環境變量信息

1.3 權衡與協同關系分析

1.3.1相關性分析

本研究采用Pearson相關系數來評價不同生態系統服務(糧食供給、碳貯存、水源涵養、文化服務)兩兩之間的相關關系,以此來探究四項生態系統服務之間的權衡與協同關系[37]。為了量化不同生態系統服務之間的關系,運用極值法對評價結果進行標準化處理,使結果歸一化,以消除量綱的影響。基于ArcGIS 10.2平臺Create Fishnet工具,綜合考慮數據分辨率和結果可靠性,將不同時間節點上標準化后的各項生態系統服務以1km×1km漁網提取至表,在SPSS 20.0中計算兩兩生態系統服務之間的Pearson相關系數,并對相關系數結果進行顯著性檢驗,以此判定生態系統服務之間的關系。當相關系數通過顯著性檢驗,且相關系數為正時,認為兩者存在協同效應；當相關性系數為負時,認為存在權衡效應[38]。其公式為：

(10)

1.3.2熱點區域識別

基于ArcGIS 10.2平臺,對各年份生態系統服務評價結果進行疊置。熱點區對應超過該年份生態系統服務均值的區域,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類熱點區分別對應超過該年份1、2、3、4項生態系統服務均值的區域,非熱點區對應未超過該年份任一生態系統服務均值的區域[39]。依據劃分原則,獲得不同時期湖州市鄉村地區生態系統服務熱點區空間分布圖。利用重心遷移模型分析不同時期各級熱點區重心的空間轉移特征,其公式為[40]：

(11)

(12)

(13)

式中,Xt、Yt為各級熱點區的重心坐標,Xi、Yi為熱點區i的坐標,Cti為熱點區在單位時間變化的面積,n為熱點區i的地塊數量,D為重心移動距離。

2 結果與分析

2.1 生態系統服務時空演變

2.1.1糧食供給服務

標準氣候生產潛力經多指標修訂后,數值成為相對值,因此采用自然斷點法,將經過修訂并歸一化后的區域土地綜合生產潛力分成三級(圖2)?？臻g分布上,2010—2018年的生產潛力基本保持一致,總體呈現東高西低的分布趨勢。其中一級區生產潛力最高,主要位于東部水網平原與西部河谷平原地區,地類以耕地為主；二級區生產潛力中等,主要分布在西北部、南部和中部的丘陵山區,地類以林地等為主；三級區生產潛力較差,穿插分布在東部水網平原與西部河谷平原,地類以水域、建設用地為主。時間變化上,湖州市2010年、2015年、2018年生產潛力指數均值分別為0.56、0.57、0.53,總體雖有波動但變化幅度小。

圖2 2010—2018年湖州市鄉村地區糧食供給服務空間分布Fig.2 Spatial distribution of food supply service in rural areas of Huzhou, 2010—2018

2.1.2碳貯存服務

基于InVEST模型的Carbon模塊,得到碳貯存的空間分布值,并利用自然斷點法,將區域內固碳值分成三級(圖3)?？臻g分布上,2010—2018年的碳貯存結果基本保持一致,一級區集中在西北部、南部和中部的高山林地,固碳能力最強；二級區位于東部和中北部的水網平原地區,固碳能力一般；三級區零星分布在東部水網平原與西部河谷平原的水系及建設用地上,固碳能力最差。時間變化上,湖州市鄉村地區2010年、2015年、2018年的平均碳儲量分別為204.62 t/hm2、204.38 t/hm2、203.18 t/hm2,約有47.27%、47.21%、46.91%的地區高于均值,分別固定碳總量9.63×107t、9.62×107t、9.56×107t(理論值)。

圖3 2010—2018年湖州市鄉村地區碳貯存服務空間分布Fig.3 Spatial distribution of carbon storage service in rural areas of Huzhou, 2010—2018

2.1.3水源涵養服務

依托ArcGIS 10.2平臺的空間計算功能和水量平衡法公式,得到市域鄉村生態系統的平均水源涵養量,利用自然斷點法,將其分成三級(圖4)?？臻g分布上,2010—2018年的水源涵養結果基本保持一致,一級區位于南部和中部的高山林地,水源涵養能力突出；二級區集中分布在市域西北部的長興縣,但縣域空間分布不均；三級區以東部平原水網為主,水源涵養能力整體一般；水源涵養服務的空間分布特點與碳貯存相似。時間變化上,湖州市鄉村地區2010年、2015年、2018年的平均水源涵養量分別為3.44×105m3km-2a-1、3.76×105m3km-2a-1、3.48×105m3km-2a-1,約有52.75%、52.56%、52.64%地區的涵養量在均值以上。

圖4 2010—2018年湖州市鄉村地區水源涵養服務空間分布Fig.4 Spatial distribution of water conservation service in rural areas of Huzhou, 2010—2018

2.1.4文化服務

本研究采用自然斷點法,將基于Maxent模型得到并歸一化后的文化服務供應能力結果分成三級(圖5)。空間分布上,2010—2018年的文化服務結果存在一定變化,且與土地利用類型關系較弱,與景點分布關系密切。2010年一級區主要集中在德清縣莫干山周圍,其他則零星分布在靠近城鎮的區域；2015年一級區向德清縣莫干山、長興縣顧渚山和安吉縣東南部等區域聚集,其余呈散狀分布；2018年一級區在德清縣莫干山、吳興區西塞山、長興縣顧渚山周圍和安吉縣東南部山地等區域擴張。時間變化上,湖州市2010年、2015年、2018年文化服務供應能力均值分別為0.12、0.13、0.15,總體呈增長趨勢。

圖5 2010—2018年湖州市鄉村地區文化服務空間分布Fig.5 Spatial distribution of culture ecosystem service in rural areas of Huzhou, 2010—2018

2.2 生態系統服務權衡與協同關系分析

2.2.1生態系統服務相關性分析

為消除量綱差異影響,本研究通過極值法對評價結果進行歸一化處理?；赟PSS軟件,對生態系統服務兩兩之間的相關關系進行分析(表4)。2010—2018年,所有生態系統服務之間的相關性分析結果均通過0.01水平的顯著性檢驗。水源涵養與碳貯存、糧食供給之間的相關系數顯著為正,說明這兩對生態系統服務之間存在顯著的協同效應,其中水源涵養-碳貯存之間協同效應保持穩定(2010年：r=0.71；2015年：r=0.70；2018年：r=0.70),水源涵養-糧食供給之間協同效應明顯增強(2010年：r=0.24；2015年：r=0.33；2018年：r=0.40),但總體上水源涵養-碳貯存之間的協同效應遠高于水源涵養-糧食供給的協同效應。糧食供給-碳貯存之間的相關系數由負轉正,說明二者由權衡效應向協同效應轉變(2010年：r=-0.03；2015年：r=0.02；2018年：r=0.09),但總體相關性很弱。文化服務與水源涵養、糧食供給、碳貯存之間的相關系數均顯著為負,說明這三對生態系統服務之間存在顯著的權衡效應,其中文化服務-水源涵養之間權衡效應保持穩定(2010年：r=-0.37；2015年：r=-0.35；2018年：r=-0.36),文化服務-糧食供給之間權衡效應不斷增強(2010年：r=-0.22；2015年：r=-0.30；2018年：r=-0.31),文化服務-碳貯存之間權衡效應波動性減弱(2010年：r=-0.19；2015年：r=-0.11；2018年：r=-0.13),總體上文化服務與水源涵養之間的權衡效應最強、與糧食供給次之、與碳貯存最弱?？傮w而言,研究期內湖州市鄉村地區各生態系統服務之間相關關系以權衡效應為主,協同效應較少,且多數服務間效應呈增強之勢。

表4 湖州市鄉村地區生態系統間的相關系數

2.2.2生態系統服務熱點區域識別

生態系統往往可以提供多種生態服務,如林地既可以提供碳貯存與水源涵養服務,還能提供文化服務。因此,本研究在分析生態系統權衡與協同關系的基礎上,基于熱點區域識別方法,得到2010—2018年湖州市鄉村地區生態系統服務熱點區分布(圖6)?？臻g分布上,Ⅰ類熱點區主要聚集在東部與西部的平原耕地,糧食供給能力較高但其他生態系統服務能力一般；Ⅱ類熱點區集中分布在中部與西部的高山林地,碳貯存與水源涵養能力較高；Ⅲ類熱點區在中、西部的林地與耕地上均有分布,碳貯存與水源涵養能力普遍較高,糧食供給或文化服務能力在部分地區也存在較高值；Ⅳ類熱點區分布較為分散,以山地-平原過渡區為主,四項生態系統服務能力比較均衡；非熱點區零星分布在靠近城鎮的區域,可提供的生態系統服務類型雖多,但數值均較低。時間變化上,Ⅰ類熱點區從2010年的34.43%增至2018年的36.68%；Ⅱ類熱點區面積減少較多,2010年的占比達37.34%,2018年占比僅30.28%,主要向Ⅲ類熱點區轉變；Ⅲ類熱點區在2010—2018年由17.67%增至21.10%,年際增幅明顯；Ⅳ類熱點區和非熱點區面積較小且呈零星分布,其變化受時間影響不大。重心遷移上,2010—2018年Ⅰ類熱點區重心遷移距離最小,在吳興區中南部800m范圍內小幅變化；Ⅱ類熱點區重心在安吉東北部略向西南偏移,總體偏移量在1200m以內；Ⅲ類、Ⅳ類熱點區重心相較于Ⅱ類更靠近安吉縣中部；非熱點區重心偏移幅度最大,由吳興區西南向中部靠攏(圖7)。

圖6 2010—2018年湖州市鄉村地區生態系統服務熱點區空間分布Fig.6 Spatial distribution of hotspots for ecosystem services in rural areas of Huzhou, 2010—2018

圖7 2010—2018年湖州市鄉村地區生態系統服務熱點區重心分布Fig.7 Spatial distribution of the center of gravity in hotspots for ecosystem services in rural areas of Huzhou, 2010—2018

3 討論

3.1 湖州鄉村生態系統服務的空間集聚性與服務多元性

湖州市鄉村地區生態系統服務在2010—2018年整體呈下降趨勢,對土地利用類型的變化表現出一定的敏感度。糧食供給、碳貯存與水源涵養服務不同程度的波動揭示了城市化進程對耕地、林地等自然用地被占用所帶來的消極影響[41]；糧食供給服務在湖州市東部地區交叉分布極高值與極低值,原因在于該區域地勢平坦,有利于農業生產,也同樣適宜城市開發建設,體現城市發展與農業生產之間的用地矛盾；碳貯存服務、水源涵養服務的年際差異與區域耕地、林地、草地等地類的面積變化密切相關；文化服務的空間聚集與價值提升體現了區域充分利用環境優勢,不斷挖掘文旅、養老、文創等產業潛力。水源涵養、碳貯存與糧食供給3項服務之間以協同效應為主,與前人的研究結果有所差異[42—43],這可能是由于在自然要素和社會要素的共同作用下[44],湖州市以?；~塘為代表的循環農業使水源涵養、碳貯存與糧食供給服務間的關系總體呈協同效應而非權衡效應。Ⅱ類熱點區以碳貯存與水源涵養服務為主,三年占比均超56%,這與兩者協同效應的相關性分析結果符合,體現了相關性分析與熱點區識別的關聯。Ⅱ類熱點區在研究時期內主要向Ⅲ類熱點區轉變的現象,體現了生態系統服務類型向多元化方向發展的趨勢,這與研究者在漢江流域非熱點區向Ⅰ類熱點區轉變的研究結果類似[45],差異主要與研究的生態系統服務數量、類型不同有關。

3.2 生態系統服務權衡與協同研究的方法改進

本研究綜合運用Thornthwaite Memorial模型、Miami模型、InVEST模型、水量平衡法、Maxent模型等方法對該區域四項生態系統服務進行時空演變分析?；赥hornthwaite Memorial模型和Miami模型計算標準氣候生產潛力,并利用多重因素進行量化修正,使其理論上更為可靠,但機理支持依據仍較為薄弱[46]；InVEST模型的Carbon模塊利用多源數據進行評價,實現定量化和空間化,但由于不同地區相同土地利用類型的單位碳儲量并不相同,這提高了碳儲量評估的不確定性[47]；利用水量平衡法計算區域平均水源涵養量,綜合了氣候、地形等對水循環的影響,但未考慮地表水以及地下水的影響[48]；Maxent模型作為機器學習算法,具有準確率高、環境變量設置靈活等優點,POI數據具有時效性強、信息量大等優勢,能彌補文化服務難以量化表達的缺陷,但由于模型精度依賴于訓練樣本,受定位精度所限,2010年前后的POI數據精準性一般,但對整體結果影響較小。本研究僅量化了四項具有代表性的生態系統服務,無法全面衡量區域的綜合服務能力；同時生態系統各服務間存在互相影響、互相作用[49—50],如Ⅲ類熱點區存在碳貯存、水源涵養與文化服務均較高的區域,這與相關性分析結果中文化服務與碳貯存、水源涵養呈權衡效應相矛盾,說明不能僅分析兩個服務之間的相關關系。因此,后續研究將基于服務簇進行權衡與協同關系評估[51],探究其影響因素與驅動機理,更好地制定差異化管理方案。

3.3 生態系統服務權衡與協同研究對后續規劃的啟發

土地利用類型對生態系統服務差異、權衡協同關系及熱點區分布有直接作用,其變化將影響當地空間規劃。2020年《湖州“五谷豐登”規劃(2020—2035)》選擇了生態本底良好、適合發展文創經濟的地區(研究區涉及其中“四谷”,即西塞“科學谷”、陽山“時尚谷”、顧渚“畫溪谷”、莫干“論劍谷”)作為未來15年的重點發展區域。本研究中2010—2018年“四谷”范圍內的四項生態系統服務區域均值均達到或超過該年平均水平,尤其是文化服務,“四谷”均值由0.18升至0.23,均值和漲幅均超區域平均水平(圖8)。但本研究發現安吉縣南部生態優美、文化服務能力較強的區域還未被納入五谷范圍,此結果可作為規劃參考。同時,有必要在不同的生態系統服務熱點區采取相對應的措施：Ⅰ類熱點區以糧食供給服務為主,作為農業生產的重要區域,應禁止使用高殘留農藥,防止農業面源污染；Ⅱ類熱點區碳貯存與水源涵養能力較高,能發揮重要的生態功能,后續管理應在局部生態關鍵性區域(納入生態保護紅線范圍的區域)限制人類活動,禁止隨意開發；Ⅲ類、Ⅳ類熱點區綜合服務能力較強,土地利用方式的選擇性更多樣,管理上不能“一刀切”,應兼顧生態效益、社會效益、經濟效益,杜絕低水平開發；非熱點區生態系統服務能力較弱,應根據實際情況循序推進生態建設,不斷提高生態效益。

圖8 湖州市鄉村地區文化服務空間分布與“五谷豐登”區位關系Fig.8 Spatial distribution of culture ecosystem service in rural areas of Huzhou and location relationship of the “Grain harvest”

4 結論

本研究以湖州市鄉村地區為研究區,對2010—2018年糧食供給、碳貯存、水源涵養、文化服務進行定量評估,分析其時空演變特征,利用相關性分析探究生態系統服務間的權衡與協同關系,并識別生態系統服務熱點區,得到以下結論：

(1)研究期內,四項生態系統服務的空間變化迥異。其中糧食供給呈先增后減的波動狀態,一級區以東部水網平原與西部河谷平原的耕地為主；碳貯存均值與總量雖逐年下降,但年際變化小,中部和西部的高山林地碳儲量最高；水源涵養均值呈先增后減的小幅波動,其空間分布特點與碳貯存相似；文化服務呈逐年增強的態勢,一級區向莫干山、西塞山、顧渚山、龍王山等景點區域聚集并擴張。

(2)2010—2018年,區域水源涵養與碳貯存、糧食供給之間存在顯著的協同效應,文化服務與水源涵養、糧食供給、碳貯存之間存在顯著的權衡效應,糧食供給與碳貯存之間由權衡效應向協同效應轉變,各服務間的相關關系總體呈增強之勢且存在空間差異性。

(3)熱點區域識別研究顯示,湖州市鄉村地區Ⅰ類熱點區占比多且略有增強,主要聚集在東、西部的平原耕地,以提供糧食供給服務為主；Ⅱ類熱點區總體呈減少趨勢,以中、西部的林地為主,主要提供碳貯存、水源涵養服務；Ⅲ類熱點區占比較多并不斷擴大,分布在中、西部的林地與耕地上,主要提供碳貯存、水源涵養以及糧食供給或文化服務；Ⅳ類熱點區和非熱點區占比極少,分別位于山地—平原過渡區和靠近城鎮的區域。