基于供需关系的生态系统服务空间流动研究进展

生态系统服务研究越来越强调服务与人类福利的关系。生态系统服务空间流动研究试图在生态系统服务供给与使用之间构建因果联系,探索服务供给时空动态与人类福利变化的关系。综述了20世纪90年代以来国内外生态系统服务研究的进展,梳理了生态系统服务空间流动研究发展的脉络及其出现的必要性,提出了未来生态系统服务空间流动发展的重要方向是分布式空间模拟,但这受到数据可获得性和专业知识的限制。未来可以通过利用已有地理资源数据库和派生数据库增加数据来源,组建由不同学科人员组成的研究团队来弥补专业知识不足造成的影响。通过生态系统服务空间流动研究,可以在生态系统服务供给和需求之间建立反馈关系,为制定科学合理的管理政策提供科学依据。     

湟水流域生态系统服务供需匹配关系

生态系统服务供需可以反映出区域生态经济发展协调水平,在空间上量化生态系统服务的供给和需求,识别生态系统服务的供需匹配关系,对区域生态系统可持续管理具有重要意义。湟水流域是西北生态屏障建设的重要组成部分,其生态系统服务供需平衡直接关系到青海东部地区的生态安全,为了识别流域生态系统服务供需匹配状况,综合集成多源数据,运用多种生物物理模型定量评估湟水流域食物生产、产水、土壤保持和碳固定服务,刻画流域内生态系统服务供需格局的空间特征,揭示各项生态系统服务供需的空间聚集模式,生成具有高度连通性的区域,为生态优先保护区划分提供参考。研究表明：（1）湟水流域生态系统服务供给和需求在空间分布上具有高度异质性,除去产水服务,其他三项生态系统服务整体上能够满足流域内部需求,但局部区域仍然呈现明显的赤字特征;（2）不同生态系统服务的供需比差异明显,由高到低依次为是碳固存（0.188）、食物生产（0.114）、土壤保持（0.026）和产水服务（-0.021）,各项服务的供需比都具有显著的空间差异;（3）流域内生态系统服务供需的空间错配现象突出,除产水服务外,各项生态系统服务都有"高供给低需求"地区和"低供给高需求"地区,"高供给低需求"区主要分布在流域上游生态基底条件好的区域,"低供给高需求"区集中在流域中下游的河湟谷地;（4）土地利用类型影响生态系统服务供需平衡,流域实现供需平衡需要适度增加林草地比例,控制耕地和城市用地的扩张。研究系统分析了湟水流域生态系统服务供需盈亏状况,可为流域生态系统可持续管理与土地资源配置决策提供科学支撑。     

青藏高原生态系统服务供需变化及其驱动因素

准确识别生态系统服务供给与需求的空间特征和空间匹配,确定影响供需关系的因素,对指导区域生态系统管理和恢复具有重要意义。采用修正通用土壤流失方程（RUSLE）、生态系统服务和权衡综合评估模型（InVEST）和卡内基-艾姆斯-斯坦福模型（CASA）等多种模型方法探讨青藏高原土壤保持、产水和碳固定服务的供给与需求的时空特征,并结合冗余分析,进一步识别青藏高原生态系统服务供给、需求与供需比的影响因素。结果表明：（1）2000-2018年青藏高原土壤保持、产水和碳固定服务的供给量,以及产水和碳固定服务的需求量均呈现增加趋势,供给量分别增加30.57t、63.61×10⁴m³、33.81t,需求量分别增加153.42m³和5.09t,而土壤保持服务需求量呈减少趋势,减少16.39t。（2）青藏高原各项生态系统服务供需匹配状况不同,碳固定服务供需比呈下降趋势,产水服务供需比呈上升趋势,土壤保持服务供需比波动变化,总体呈上升趋势,局部呈下降趋势。（3）各项生态系统服务供需关系均以低低型空间匹配为主。（4）降水和坡度是影响生态系统服务供给的主要因素,生态系统服务需求主要受人口密度和国内生产总值的影响,降水和温度是影响生态系统服务供需比的关键因素。研究评估青藏高原生态系统服务供给与需求之间的关系,以及明确供需关系的空间显性驱动力,为区域的生态系统综合管理提供依据。     

山地多中心城市公园绿地生态系统文化服务供需匹配特征

城市公园绿地为居民提供了重要的生态系统文化服务,在促进居民身心健康和提高社会福祉方面发挥着关键作用。以典型山地城市重庆中心城区为例,构建供需匹配评估体系,利用多源数据量化供给与需求,识别供需平衡与协调发展关系。结果表明:①重庆市中心城区城市公园绿地生态系统文化服务供需具有显著空间异质性,供给呈北高南低、分散布局的格局,需求呈中心高、外围低的格局;②生态系统文化服务供需失衡特征显著,其中52.38%的组团文化服务供给滞后,33.33%的组团属于供给超前状态;供需耦合协调指数平均值为0.50,协调发展程度空间分布呈"中心高、外围低"格局;③综合分析供需均衡与耦合协调结果发现,由于供给超前导致了外围城市组团的失调发展,而城市中心区域组团在供给滞后状态下维持了中等水平协调发展程度。总体来看,重庆市中心城区各组团存在不同程度的公园绿地生态系统文化服务供需错配,基于评估提出针对性的城市公园绿地优化策略,可为公园绿地的合理配置与规划提供重要支持。     

基于主体功能区划的湖南省生态系统服务供需关系演变

生态系统服务供需关系研究是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据,基于主体功能区划视角的研究对构建生态安全格局、促进区域经济可持续发展具有重要意义。以湖南省各县域为研究单元构建湖南省生态系统服务供需评估指数,运用ESSD系数、局部空间自相关等方法,将湖南省主体功能区划实施前（2006-2011年）和实施后（2012-2017年）两个时间段作对比,分析生态系统服务供需关系的时空变化及空间相关性特征。研究结果表明：（1）主体功能区划政策对湖南省有效保护生态系统,稳定供需关系产生积极导向作用。（2）湖南省生态系统服务供需系数存在显著的空间异质性,始终呈现西高东低的空间分布特征。各类功能区的生态系统服务供需关系存在较大差异,重要开发区主要表现为供不应求,重要生态功能区主要表现为供过于求,农产品主产区主要表现为供需均衡。（3）湖南省生态系统服务供需关系空间负相关性增强,生态系统服务供需空间平衡性差异加剧。     

基于CiteSpace的生态系统服务供需关系研究进展与热点分析

生态系统服务供需关系影响生态系统的可持续发展,探究生态系统服务供需关系对保障生态系统安全、提升人类福祉具有重要意义。利用CiteSpace知识图谱分析工具,以CNKI数据库中的284篇中文文献和Web of Science数据库中的907篇外文文献为数据源,从发文量、作者、关键词共现等角度进行可视化分析,梳理国内外生态系统服务供需相关研究进展与热点。研究结果表明:(1)国内外生态系统服务供需研究都在2017年左右开始激增。(2)国外研究作者之间的合作呈现“大集聚,小分散”的特征,国内相关作者之间的合作则呈现“小集聚,大分散”的特征,国内作者之间的合作交流有待进一步加强。(3)“生态系统服务”和“供需关系”是贯穿整个生态系统服务供需研究阶段的关键词,“空间流动”“生态足迹”“生态系统服务需求”和“生态系统服务文化”等关键词体现了生态系统服务供需领域研究的前沿和热点。     

基于旗舰物种的生态系统文化服务供需及流研究——以大熊猫国家公园为例

旗舰物种的象征意义体现了环境与文化之间的联系,有利于增强地区文化认同。探讨旗舰物种文化服务的供需空间关系对特殊生态系统保护、文化景观规划和可持续发展具有重要意义。本文以大熊猫为对象,选取大熊猫的网络关注度和企业使用量(命名或作为标识)作为测度其文化服务潜在需求和已实现需求的代用指标,识别并分析了大熊猫文化服务的供给区和需求区及其分布特征;并基于主成分分析法探究了文化服务流的影响因素和形成机制。结果表明：大熊猫文化服务供给区为大熊猫国家公园,分布集中仅占全国面积的0.3%,四川为主要供给区,受种群数量和交通可达性限制,供给区的供给能力较低;大熊猫文化服务需求区及服务流路径均具空间异质性,分布在四川以东地区,潜在服务流路径比已实现服务流路径多,公众对大熊猫的网络关注多于使用标识;大熊猫文化服务供需在空间分布上极不匹配,主要受人口分布与迁移、经济发展和政策条件的影响。     

生态系统服务流研究进展

生态系统服务流是实现生态系统服务供给与人类需求耦合的重要桥梁,是当前生态系统服务研究的热点与前沿。科学理解生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,明确区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于实现区域可持续发展与提高人类福祉具有重要意义。在综合分析国内外相关研究的基础上,阐述了生态系统服务流的概念内涵,归纳总结了生态系统服务流的定量研究方法,并系统梳理了国内外生态系统服务流研究在理论探索与应用案例方面的研究进展;探讨了当前生态系统服务流研究中存在的问题和不足,包括:生态系统服务从供给区传递至需求区的空间转移规律尚不明晰、定量评估生态系统服务流的方法不成熟、面向应用的生态系统服务流的研究较为缺乏,以及人与自然耦合系统中生态系统服务流研究框架有待进一步完善。未来的研究需要重点关注复杂系统中生态系统服务流跨尺度、跨区域的传递过程,加强生态系统服务的空间流动过程与传递路径的定量分析与模拟,重视生态系统服务流的应用性研究,尤其是在生态恢复、生态补偿、城市规划等方面的应用,并完善人与自然耦合系统中生态系统服务流的研究框架,以期促进生态系统服务流研究的发展。     

生态系统服务流研究进展

随着社会经济的发展,人类对生态系统的干扰导致多种生态服务退化或消失.生态系统服务流对生态系统服务的输送、转化和维持有重要作用,并成为相关研究的新兴方向之一.本文在对生态系统服务流进行分类的基础上,分析了生态系统服务传递的载体,初步探讨生态系统服务流的形成机制,包括服务流的形成、属性、尺度特征、定量化及其制图等.同时,对生态系统服务流的成本效应,如输送成本、转化成本、使用成本和成本相对性等进行尝试性分析,旨在分析生态系统服务流传递过程中的成本耗散.生态系统服务流研究一定程度上解决了生态系统服务价值评估的“双重核算”问题,使人类准确识别生态系统服务供给和消费热点区域,有利于生态系统服务在传递过程中达到效益最大化,对提出科学合理的生态补偿有重要意义.     

基于土地利用与土地覆被的长三角生态系统服务供需空间格局及热点区变化

快速城市化与土地利用变化导致区域生态系统服务供需失衡,进而使得生态环境恶化已成为共识。开展生态系统服务供需关系及其空间量化研究,有助于识别出区域中存在的主要生态环境问题及其关键驱动。以长江三角洲为研究区,基于土地利用与土地覆被和生态系统服务供给和需求评价矩阵的方法对1985—2015年长三角生态系统服务供需盈亏格局及热点变化进行分析,结果表明:1)长三角地区生态系统服务供给减少,需求增多,生态系统服务盈余区从1985年的40.9%下降至2015年的38.5%,生态系统服务赤字区面积占比从1985年的1.3%增长到2015年的10.6%,总体呈现供不应求的趋势; 2)沪宁杭城市发展梯度带上生态系统服务供需盈亏呈"V"型分布,且30年内城市中心及其附近的生态系统服务供需值下降更为明显; 3) 30年内长三角生态系统服务供需盈余热点区整体变化不大,30年内面积减少了0.1%;而赤字热点区则呈现出快速扩张趋势,面积占比30年内增加了14.9%。说明随着城市化进程的加快,长三角生态系统服务供需亏损状况更严重; 4)生态系统服务供需评价矩阵可以比较简便、全面的反映出生态系统服务供需盈亏状况,研究结果可对快速城市化地区生态环境与土地利用规划与管理提供有益参考。     

喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡

以喀斯特地区耕地生态承载力供需关系作为切入点,采用GIS软件和耕地生态足迹模型,在修正耕地产量因子的基础上构建喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡指数,对以喀斯特地貌为主的毕节市2014年耕地生态足迹供需平衡现状进行分析评价。结果显示:(1)毕节市耕地生态足迹供需在空间分布上呈现北部盈余而南部超载的态势;(2)国内生产总值与耕地生态足迹供需平衡指数之间存在负相关关系;(3)耕地生态承载力供需平衡指数与潜在石漠化、轻度石漠化及中度石漠化面积占比之间存在负相关关系,与强度石漠化面积占比存在正相关关系;(4)全市8县(区)中,4个县(区)耕地生态盈余,2个县耕地生态平衡,2个县耕地生态赤字,全市约75.28%的人口生活在耕地生态盈余区和平衡区,24.72%的人口生活在耕地生态赤字区。可为毕节市农业产业结构调整、生态安全预警、区域经济发展及土地利用总体规划编制提供决策依据。     

延河流域水供给服务供需平衡与服务流研究

水供给服务的供需定量评估与空间制图是当前研究的核心与前沿议题,然而耦合人类需求与自然过程进行供需时空关联分析和服务流模拟仍需进一步加强。以延河流域为研究区,基于GIS手段和SWAT模型,融合多源数据构建了水供给服务供需平衡与空间流动模型,从子流域尺度探究了延河流域水供给服务的供需空间匹配特征与流动规律,明确流域供给区和受益区的空间范围与流量。研究结果表明:1)2005—2015年延河流域水供给量先增多后减少,水需求量则逐年增多,供需平衡状况在逐年恶化。到2015年,流域的水资源安全指数(Freshwater Security Index,FSI)仅为0.095。2)延河流域水供给服务的供给与需求在空间分布上呈现显著的不匹配特征,尤其是位于延河中游的延安市区及周边地区,水资源供需矛盾突出。3)在水供给服务流研究的框架下,本文明确了流域内4个主要受益区的空间范围及其接受的相应上游子流域(供给区)提供的服务流量,分别为安塞城区、延安市区、青化砭镇、延长县城区及其附近城镇。本评估模型与研究结果不仅可以为实现延河流域水资源的合理配置和保障流域用水安全提供科学依据,也可以为其他流域的水资源管理提供...     

我国东北生态系统服务供需匹配关系——基于水-能源-粮食纽带视角

水、能源和粮食是人类生存发展的必要基础物资,其供给均主要源于生态系统。随着全球气候变化和人类社会经济快速发展,基础资源需求量激增,生态系统服务供需关系趋于紧张。厘清生态系统服务供需匹配关系、优化基础资源配置对生态系统可持续、协调发展具有重要意义。当前生态系统供需关系研究已较为广泛,但基于水-能源-粮食纽带的生态系统服务研究还相对较为缺乏。因此,以东北地区为例,基于水-能源-粮食关系视角,首先,借助InVEST模型、供需指数(SDI)、Spearman相关性分析等方法分析了产水(WY)、固碳(CS)和粮食(FP)供需服务时空格局、相关性和空间匹配模式;其次,基于省级、市级、县级、流域、格网5种不同空间尺度,进一步探究了各服务的空间尺度效应,并确定资源管理的最优空间尺度;最后依据“分区控制-分类策略-分级治理”理念提出了一种水-能源-粮食集成管理方案和政策建议。研究结果表明:(1)2000-2020年,东北地区的供给服务中WY和FP为上升态势、CS为下降态势,就空间分布来看,WY和CS大致为“东高西低”,FP则是“西南、东北高,西北、东南低”;需求服务中WY、CS和FP均为上升态势,空间上大致呈“中间高四周低”分布。(2) WY和FP的SDI上升,CS则相反;不同尺度下的SDI具有空间异质性,县域尺度最为显著。(3) FP为主要功能分区,重点管控为主要分类,亟待全面提升生态系统服务供给能力。本研究对区域基础资源合理配置和可持续的生态系统管理具有重要科学参考价值和现实意义,同时对东北地区生态系统供需服务匹配以及水-能源-粮食纽带协同发展具有重要意义。     

生态系统服务供给与需求的理论与管理方法

生态系统服务是当前可持续科学研究的热点之一。随着环境保护与管理需求的不断增加,政策制定者希望将生态系统服务信息更多地融入管理实践中。由于理论的不确定性和研究方法的局限性,如何准确地评价生态系统服务、如何考虑不同利益相关者的需求,提取重要的生态系统服务信息给决策者参考,仍然是当前该领域研究的难点。基于生态系统服务的产生、传递和消耗过程,区分生态系统服务的潜在供给、实际供给和人类需求;引入生态系统服务供需比和供给率两个指标,为区域间自然资源资产的比较提供一种方法;以白洋淀流域为案例,采用生态系统服务矩阵法,结合GIS空间模拟技术,揭示生态系统服务供给与需求的空间特征。白洋淀流域2010年生态系统服务的供给率和供需比分别是:0.4966和0.1131,说明流域生态系统服务供给状态较好,且处于盈余状态。对流域内供给率较高且供给处于盈余的区域,应作为生态保护与补偿的主要区域;对生态系统服务需求较大的区域应进行必要的生态建设与修复。研究结果为区域生态环境管理和政策制定提供了实际的科学依据。     

河流景观生态服务供给与需求/消费的互馈机制

河流景观系统孕育了人类文明,为人类社会提供类型多样的生态系统服务。其本身是一个自然景观过程和社会经济过程高度耦合的社会-生态系统,具有极高的空间异质性、时间动态和鲜明的组织尺度等级结构。当前,对河流景观系统这种特点所决定的生态系统服务供给与需求/消费互馈的机制研究不够深入,普遍缺乏从过程角度刻画生态服务供给与需求/消费互馈关系及其时空异质性和尺度特征。生态服务供给、需求和消费产生于社会-生态系统,是社会-生态耦合的纽带。阐述了河流景观生态服务供给和需求/消费的时空异质性,阐释了它们时空耦合机制和尺度特征,梳理了当前对生态服务供给、需求/消费互馈机理研究的不足。认为未来需要在社会-生态系统的框架下,从景观结构和生态过程出发,融合景观生态过程和社会过程来深入认识河流景观系统的生态服务供给与区内人类对生态服务的需求/消费之间的互馈机制。未来应重点关注：（1）河流景观结构和过程决定的生态服务供给和消费的空间分异及驱动机制;（2）河流生态服务传输的自然和人文载体及其耦合格局;（3）将生态服务需求/消费通过景观结构和生态过程对生态服务供给的反馈融入生态服务评估的方法框架,研发基于生态服务供给和需求/消费的社会-生态互馈过程模型。     

生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

桂西北典型喀斯特区生态系统服务价值对景观格局变化的响应

基于3S技术,对1985、1990、2000和2005年桂西北典型喀斯特区生态系统服务价值（ESVs）对景观格局的响应进行了探讨.结果表明：研究区ESVs与景观面积、破碎度、斑块形状复杂程度、关键类型面积、连通性以及丰富度紧密相关;景观面积与ESVs呈线性正相关,最大斑块指数、蔓延度指数、聚集度指数、有效网络面积和类相邻百分比与ESVs呈曲线正相关,随着关键景观类型比例的增加和连通性的增强,生态系统服务价值有所增加;分离度指数、分割度指数、斑块丰富度与ESVs呈曲线负相关,随着斑块的破碎与分离的加大以及关键类型比例的降低,生态系统服务价值有所减少.今后应加强对研究区林地、灌木和草地等关键景观类型的保护,加大其面积比例,保证其较大的蔓延度与有效网络面积和连通性,并减少干扰以免破碎度增加,增强生态系统服务价值,以更好地支撑桂西北典型喀斯特地区的可持续发展.     

水源供给服务供需流空间不匹配特征识别及优化

如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指数和热点分析构建水源供给服务流模型,揭示水源供给服务供需空间匹配关系,依据水源供给服务流空间属性特征划分供需匹配关系的区域类型,借助地理探测器从自然、社会和生态三个角度讨论影响各区域类型水源供给服务供需匹配关系的影响因素。结果表明:(1) 2000、2010、2020年重庆市流域水源供给量与需水量均先减少后上升,供需比平均值分别为1.17、1.08、0.9,整体供需不匹配的问题逐渐得到缓解,但局部仍有供需不匹配现象。空间上中高度赤字区域集中在主城区内,向外辐射为轻度赤字区域,盈余区域分布在东北和东南方向。(2) 2000、2010、2020年重庆市水源供需比冷、热点范围均在缩小,流域面积分别相对减少了25.34%、9.2%。水源供给服务流空间上整体呈现出自东北、东南方向向西流动的路径,同时冷点区内部呈边缘向中心流动。(3) 汇流区集中在西北部,经流区位于中部,外流区集中在东南和与东北部。影响汇流区供需匹配关系的主导因素是蒸散发,解释力为74.08%;影响经流区的主导因素是第三产业GDP,解释力为51.44%;外流区各影响因子的解释力均较低。不同影响因子之间蒸散发与其它因素的交互作用显著增强。研究可以为重庆市自然资源的管理与流域生态补偿机制的建立提供科学依据。