生态系统服务权衡空间分布模式与驱动机制研究——以潮白河流域为例

Human beings meet their needs and improve their welfare through continuous consumption of ecosystem services, resulting in significant impacts on ecosystems during these processes. Ecosystem services trade-offs are at the center of academic attention, and the uncertainties and complexity of the ecosystem services trade-offs are reflected in the extensive literature on the subject. Academic researches lack of spatial distribution pattern of ecosystem services trade-offs and the driving mechanism of stakeholders’demand, and an understanding of their linkages is important for effective environmental policy and decision-making. In this study, we propose to select the Chaobai River Basin located in Beijing-Tianjin-Hebei Region, as the study area, and obtain data by stakeholder survey, field monitoring and remote sensing data collection. Applying GIS spatial analyzing and root mean square error (RMSE) calculation, this study assesses the ecosystem services such as crops provisioning services, water conservation, and recreational benefits, and analyzes the spatial distribution pattern of ecosystem services trade-offs in different areas of the basin. Finally, we attempt to simulate the stakeholders’demand driving mechanism of ecosystem services trade-offs using the Ecosystem Services Utility Function (ESUF), and puts forward countermeasures of regional optimal regulation of ecosystem services. The findings of this study can provide a case and some evidences for clarifying the linkages among stakeholders’ demand, ecosystem changes, ecosystem services response, and ecosystem services trade-offs, as well as provide academic basis for making appropriate schemes to support ecological protection in the Beijing-Tianjin-Hebei Region.

人类需求导致对生态系统服务的取舍，并主导区域生态环境演变的方向和质量。生态系统服务权衡是学术界研究的热点和前沿，但多数集中在不同生态系统服务之间的简单关系上，而对这种权衡关系的空间差异、以及结合利益主体需求揭示生态系统服务权衡驱动机制方面还亟待深入研究。本项目以地跨京、津、冀三省（市）的潮白河流域为研究区，通过利益相关方调查、实地监测、遥感信息采集等手段获取数据，采用地理信息系统空间分析、均方根误差计算、效用函数模拟等方法，对粮食生产、水源涵养、娱乐休闲三种生态系统服务进行评估，分析流域内不同区域生态系统服务变化及其权衡关系的时空格局，探讨不同利益主体需求对生态系统服务权衡的驱动机制，并提出区域生态系统服务优化调控建议。项目研究成果将为明晰“利益主体需求—生态系统演变—生态系统服务响应—生态系统服务权衡”这一主线关键环节的作用关系提供案例和证据，为制定京津冀地区生态保护政策提供学术依据。

本项目以潮白河流域为研究区，在评估水源涵养、粮食生产及娱乐休闲三种生态系统服务的基础上，结合土地利用变化分析，研究生态系统服务对生态系统演变的响应过程。采用相关性分析、权衡协同度分析、空间自相关分析及均方根偏差法，明晰生态系统服务权衡关系的时空变化特征。基于利益相关者调研，分析不同利益主体需求对生态系统服务权衡的驱动机制，并提出流域生态功能分区方案及优化调控建议。研究结果表明：（1）研究区2000、2005、2010、2015年水源涵养量分别为：29.15mm、42.20mm、 64.20mm、48.06mm，耕地NPP分别为193.07 gC/m2、213.02 gC/m2、220.84 gC/m2、243.54 gC/m2，娱乐休闲服务分别为0.18、0.19、0.2、0.21。娱乐休闲及单位面积粮食生产服务呈逐年增加趋势，水源涵养呈波动增加趋势。（2）林地向其他地类的转化将降低区域水源涵养服务能力；耕地转化为建设用地在丧失粮食生产服务的同时，也将降低区域水源涵养服务。（3）相关性分析表明：粮食生产-水源涵养、水源涵养-娱乐休闲之间存在显著的权衡关系；粮食生产和娱乐休闲之间不存在显著的权衡或协同关系。权衡协同度分析及局部空间自相关分析表明：不同生态系统服务类型间的权衡协同关系空间分布存在显著的空间差异性。均方根偏差分析表明：水源涵养与粮食生产之间的权衡强度最大，娱乐休闲与水源涵养之间的权衡强度次之，粮食生产与娱乐休闲的权衡强度最弱。（4）基于利益相关方调查可知：不同利益相关者生态服务偏好的主要影响因素为居民收入水平和对生态系统服务的认知水平。（5）根据生态系统服务及其相关关系的空间异质性进行区域分区，将潮白河流域划分为农业核心区、生态农业区、水源与生境核心保育区、水源与生境生态发展区等四个生态功能区，并根据各分区社会经济条件和生态环境差异提出了针对性的调控建议。