南四湖流域生态系统服务多尺度空间转移及补偿机制研究

At present, the efficiency is the main aspect of payment for ecological conservation (PEC) in China. Scientifically determining subject and object of PEC as well as reasonably calculating payment amount are the essentials to improve the efficiency of PEC. From the perspective of multiple scales, the program uses geographical spatial analysis techniques and Bayesian network method to innovatively build the simulation technology of ecosystem service (ES) flow, and quantifies mechanism of payment for ecological conservation in Nansi Lake Basin. Firstly, the program designs spatial explicit model of ES integrating ecological production functions at grid scale, and uses spatial statistic method, minimum cumulative resistance (MCR) model together with river watershed simulation, in order to identify ES provisioning areas at local scale and ES benefiting areas at management scale. Secondly, the program builds object-oriented Bayesian network (OOBN) model based on theoretical analysis of multi-scale spatial flow, and simulates ES flow from provisioning areas at local scale to benefiting areas at multiple management scales. At last, the program applies ES value methods to calculate the economic value of ES flow, and builds multi-agent negotiation model based on Bayesian network to calculate theoretical value and practical value of payment amount. It is expected that this program provides a new path to quantify ES flow, as well is of great significance for optimizing PEC policy and ecological management at different levels.

我国生态保护补偿正在转向以效率为主的补偿，科学定位补偿主客体与合理制定补偿费用是完善补偿机制的基础。本研究从多尺度的视角出发，以南四湖流域为案例区，综合运用地理空间分析技术和贝叶斯网络方法，创新发展了生态系统服务空间转移模拟技术，并以此研究生态保护补偿机制。首先在栅格尺度上，基于生态生产函数，构建本地化的生态系统服务空间显式模型；通过空间统计法、最小累积阻力模型及流域集水区模拟，定量识别局地尺度的供给区和管理尺度的受益区。继而根据生态系统服务多尺度空间转移的理论分析，构建面向对象的贝叶斯网络模型，模拟服务从局地尺度供给区到多级管理尺度受益区的转移量。在此基础上，通过建立基于贝叶斯网络的多主体协商模型，结合生态系统服务价值化方法，计算补偿的理论值和实际值。本研究将为生态系统服务空间转移的定量模拟提供新思路和新方法，对生态保护补偿机制完善及流域多层级的生态环境管理具有重要意义。

生态系统服务是人类直接或间接从生态系统中获得的利益，往往会随着生态系统中物质和能量的流动而转移，导致服务的供给区和需求区不匹配。随着人类活动的强烈干扰，生态系统服务功能正逐步退化，其空间转移也更具复杂性和不确定性，对人类福祉产生消极影响。理顺生态系统服务从产生到受益的转移关系，并以此建立有效的生态补偿机制是解决社会经济发展和生态环境问题的有效手段。南四湖作为南水北调东线工程重要的输水廊道和调蓄湖泊，具有重要的保护意义。为此，本项目以南四湖流域为研究区，从“服务量化—供需分析—生态补偿”的主线出发，进行了流域生态系统服务空间转移及补偿机制的研究。目前已取得了3个主要方面的研究成果：（1）基于流域水环境管理的视角，重新梳理了流域生态系统服务分类体系，在已有模型基础上，结合研究区历史资料与实验数据分析，构建了水质净化、地表水产量、土壤保持、碳封存等多种服务的空间量化模型，为区域生态系统服务评价和制图研究奠定基础。（2）通过空间统计分析和参与式调查法，结合流域集水区模拟和多种社会经济要素的叠加分析，定量识别了各种服务的供给区与需求区，运用多元地统计方法计算了服务供需区之间的空间相关性；同时基于驱动力筛选和量化分析，构建了面向对象的贝叶斯网络模型，计算了地表水产量和碳封存服务的空间转移概率，为生态系统服务供需及转移的定量模拟提供新思路。（3）系统调研了南四湖流域各利益群体对生态系统服务供需的认知，利用选择实验法研究了微山县农户参与退渔还湖生态工程的受偿意愿和选择偏好，对地区生态补偿机制完善及流域多层级的生态环境管理具有重要的理论和实践意义。