山江海耦合關鍵帶生態系統服務價值時空變化及其權衡研究

高春蓮,胡寶清,黃思敏,黃麗芳,李彩茶

(1.南寧師范大學北部灣環境演變與資源利用教育部重點實驗室/廣西地表過程與智能模擬重點實驗室,南寧 530001;2.南寧師范大學地理科學與規劃學院,南寧 530001)

地球關鍵帶是美國國家研究委員會(National Research Community)2001年提出的人類與地球聯系最為密切影響最為深刻的關鍵區域,是處于地球巖石圈、水圈、大氣圈、土壤圈和生物圈五大圈層異質交叉地帶的陸地表層系統[1]。地球關鍵帶科學是未來地球科學研究的重點方向,國內外學者對關鍵帶的物理、化學和生物過程進行了全面、系統、持續、深入的跨學科研究[2]。其中“關鍵帶服務(Critical-Zone services)”作為地球關鍵帶研究的未來發展方向之一[3],其生態系統服務對維持陸地生態系統平衡和人類生存發展至關重要。由于關鍵帶是處于異質的地表環境及其要素、結構和過程的復雜性,目前地球關鍵帶生態系統服務研究仍處于起步階段,但也有不少學者進行了相關研究,如有學者通過生態系統服務價值評估構建14個地球關鍵帶生態系統服務指標,評估地球關鍵帶5個重要組成部分的價值量[4],張麗等[5]基于地球關鍵帶創建土壤生態系統服務評價方法,陳琪等[6]針對陸地生態系統構建地球關鍵帶生態系統服務評價方法和指標體系,陳金珂等[7]基于土地利用情景模擬和模型評估方法研究喀斯特關鍵帶生態系統服務特征及權衡關系等?？梢?目前針對地球關鍵帶生態系統服務的研究較多關注以某一種類型的關鍵帶為研究對象構建生態系統服務評價指標體系以及分析某一種類型關鍵帶的生態系統服務特征,較少涉及對地球關鍵帶服務的經濟價值進行量化評估或將多種關鍵帶作為一個連續的整體,研究不同關鍵帶的耦合過程與功能,分析其在空間上呈現不同生態功能與服務等方面的研究。

地球關鍵帶生態系統服務被定義為是由地球關鍵帶特定的、完整的物理系統提供的廣泛人類惠益[8],其生態服務可以分為供給服務、調節服務、支持服務和文化服務,這很大程度上與生態系統服務尤為相似[9],因此,對于地球關鍵帶服務評價,可以從生態系統服務中已經廣泛使用的方法延伸至地球關鍵帶,即“生態系統服務”到“地球關鍵帶服務”[10]。土地利用作為地球關鍵帶中的重要組成部分[11],其對生態系統服務功能及其相互關系轉化具有重大的影響[12],快速的土地利用變化能夠直接改變生態系統結構且在一定程度上影響地域氣候、水文、土壤、生物多樣性以及地球化學循環過程[13]。例如,1999年的退耕還林工程,迫使2.33×105km2的耕地轉為林地,很大程度上影響了區域生態系統服務及其之間的相互關系[14]。當前,許多學者從土地利用類型、時空尺度、地域范圍等不同方面對生態系統服務功能類型、價值評估、權衡/協同效應等開展了大量研究[15],其中謝高地學者的生態系統服務價值當量因子表法在國內廣泛運用[16],該方法主要通過土地利用現狀評估不同土地利用提供的生態系統服務價值,從而確定不同生態系統服務間的關系[17]。

山江海耦合關鍵帶是涵蓋山地、流域、海岸關鍵帶三者的簡稱,是山地丘陵、江河流域、海岸帶3種地貌類型共同耦合的過渡性陸地表層系統,該區域因地形地貌、土地利用與植被覆蓋動態變化等而呈現出不同結構、功能和特征,表現出獨特的時空差異性和演變規律[18]。廣西桂西南喀斯特—北部灣地區是山江海耦合關鍵帶的典型代表,該地區由桂西南喀斯特山區、左右江流域和北部灣海岸3 個典型地帶共同構成,在空間上形成由高山—丘陵—濱海平原組成,江河流域貫穿整個陸地表層系統且由西北向東南傾斜降低的過渡性特殊空間,是人與自然相互作用的過渡性地理空間[19]。多年來,由于該地區受地質地貌、氣候、水文、歷史文化發展等影響以及社會發展,人口數量增多,其生態系統服務受人類活動干擾強度大,生態環境脆弱。因此,為合理充分利用各地區優勢,打通山區、流域、海岸帶發展系統邊界,形成山江海聯動綜合發展的形式,實現山江海過渡性地理空間社會生態系統可持續發展,本文在前人的基礎上,通過將山地、流域、海岸3個關鍵帶耦合作為一個連續的整體進行研究,基于1990—2020年7期土地利用數據及采用修訂后的當量因子表,運用網格法分析桂西南喀斯特—北部灣地區生態系統服務價值的時空變化特征,探討山江海耦合關鍵帶生態系統服務現狀,利用相關性分析和地理加權回歸方法分析不同生態系統服務的相互關系及其空間分異特征,提高對生態系統服務之間相互作用的認識,為地球關鍵帶生態系統服務的研究提供新視角、新思路,對促進區域多種關鍵帶生態系統服務總體效益最大化及經濟可持續發展與生態環境保護實現“雙贏”具有重要意義。

1 研究區概況

廣西桂西南喀斯特—北部灣地區是由喀斯特山區和北部灣海岸帶構成復雜的陸地表層系統,同時被左江、右江河流貫穿其中的異質性國土空間,是典型的山江海過渡地區(圖1)。該區域由百色市、崇左市、南寧市、防城港市、北海市、欽州市、崇左市7個地級市組成,涵蓋50個縣(市、區),土地面積達108 398.524 5 km2,占廣西總面積的45.80%,至2021年底,桂西南喀斯特—北部灣地區共有2 922.05萬人,占廣西總人口的50.97%,經濟總量達13 717.49億元,人均GDP達56 167.14元。該區域沿云貴高原山麓向北部灣沿海地區呈自上而下傾斜的過渡地帶,在空間上呈現出西北—東南地勢逐漸降低的地域分異規律,具有亞熱帶季風氣候和熱帶海洋性季風性氣候兩種,氣溫2.8～40.4℃,平均氣溫23.19℃,雨量充沛,平均降水量達1 377.8 mm,水資源豐富。

圖1 研究區域Fig.1 Study area

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源與處理

本文基于1990 年、1995 年、2000 年、2005 年、2010年、2015年、2020年7期土地利用數據,空間分辨率為30 m,影像數據來源于武漢大學楊杰教授團隊制作的中國土地覆蓋數據集(CLCD)[20],根據其土地利用分類,根據研究區實際情況提取耕地、林地、草地、水域、未利用地、建設用地6 類地類的分類結果。研究區和全國糧食播種面積及產量數據從《廣西統計年鑒》和《國家統計年鑒》中獲取,全國糧食平均出售價格及廣西居民消費價格指數(Consumer Price Index,CPI)分別來源于《全國農產品成本收益資料匯編(1990—2020年)》和《廣西統計年鑒》。

2.2 生態系統服務價值估算

基于謝高地等[21]修訂的當量因子表,結合桂西南喀斯特—北部灣地區實地生產能力,采用糧食修正方法進行修正,當量基準由農田平均糧食產量來測算單位面積食物生產服務的經濟價值。1990—2020年全國單位糧食面積與桂西南喀斯特—北部灣地區平均產量分別為476 678.65 kg/km2,302 180.46 kg/km2,因此研究區糧食平均產量當量因子修訂系數為0.634。從《全國農產品成本收益資料匯編(1990—2020)》中計算研究區平均糧食出售價格為1.6元/kg,在無其他干擾情況下,自然生態系統提供的經濟價值是現有農田單位面積提供食物生產服務經濟價值的1/7[22]。為消除糧食價格物價變動及通貨膨脹影響,提高測算精度,引入CPI對所求得的VC進行修正[23],最后通過計算得出研究區1個當量因子的經濟價值量為445.27元/km2,將耕地、林地、草地、水域、未利用地分別與農田、森林、草地、水體及荒漠5類生態系統相對應,建設用地單位面積生態服務價值單量參考鄧元杰[24]和高振斌[25]等研究確定,最終得到山江海耦合關鍵帶土地利用類型生態系統服務價值系數表(表1)。桂西南喀斯特—北部灣地區生態系統服務價值計算方法為[26]:

表1 山江海耦合關鍵帶土地利用類型生態系統服務價值系數(ESV)Table 1 Landuse type ecosystem service value coefficient(ESV)in the key coupling zone of mountain-river-sea元/km2

式中:ESV 為生態系統服務價值(元);Sk為k類土地利用類型面積(km2);VC′ik為修正后k種地類生態系統服務價值系數(元/km2)。

2.3 生態敏感性分析

生態系統服務價值敏感性指數(Coefficient of Sensitivity,CS)是指由VC變化引起ESV變化[27]。為了確認ESV的計算是否符合研究區,引入生態系統價值敏感性系數進行敏感性指數分析,計算公式為:

式中:CS表示生態系統價值敏感性系數,是指生態價值系數變動1%引起ESV 發生變化;VC 為當量因子;b為調整后的狀態;a為調整前的狀態。VCb和VCal表示第l種初始和調整后(VC±50%)土地利用類型的價值系數。當VC＞1時,表示ESV 對VC 富有彈性;反之,ESV 對VC缺乏彈性,研究結果可信。

2.4 生態系統服務權衡協同關系

基于R.4.2軟件中“corrplot”包利用皮爾遜(pearson)相關性分析確定生態系統服務的相互關系,若計算結果大于0,則兩個生態系統服務之間為協同關系,反之為權衡關系,數值大小表示變量相關性的強弱。此外,為了凸顯不同生態系統服務相互關系的空間分異特征,基于R.4.2軟件中“GWmodel”包的GWR模型對不同生態系統服務進行分析。GWR 是基于傳統的回歸框架對GWR 進行修改,使其能夠測試空間非平穩性[28],由于生態系統服務之間在空間上是非平穩的,受空間異質性的影響,而在本文中,只使用ESV 作為自變量和因變量,分析時不存在多重共線性問題,因此能夠用GWR 結果中的系數來體現不同生態系統服務間的空間交互相關性。公式如下:

式中:(μi,νi)表示點i的空間位置;ρ為獨立變量個數;yi為因變量;χjk為獨立變量;εi為隨機誤差;βο(μi,νi)表示在i的截距;βk(μi,νi)為回歸系數,數值大小表示強度的強弱,正值表示生態系統服務在空間上為協同關系,負值則為權衡關系。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型面積及變化

由表2可知,1990—2020 年來研究區林地面積最廣,占總面積67%以上,其次是耕地,占27%以上,水域、建設用地、草地和未利用地占比較小,其中在研究期間草地面積趨向于縮減,建設用地面積不斷增加。1990—1995年草地、未利用地面積大幅度銳減,減幅分別為38.89%,38.98%,建設用地面積增加,增幅為26.83%;1995—2000年,建設用地面積持續增加,增幅達38.86%,主要是由于耕地和林地面積的轉入;2000—2005年,建設用地、耕地、水域面積增加,耕地面積增幅達6.82%,主要由于林地、草地、未利用地面積的轉入;2005—2010年期間,2008年國家堅守耕地保護紅線,注重生態環境保護,強調退耕還林、還草、還湖,區內耕地面積縮減7.49%,林地、水域等生態用地面積增加,此外,工業等建設用地面積大大增加;2010—2015年,黨的十八大大力推進生態文明建設,國家對石漠化地區生態環境開展實際性治理,桂西南喀斯特地區水土流失等生態環境問題逐漸改善,裸土逐漸變成旱地、林地等用地,林地和水域面積不斷增加,林地在研究期間達到最大面積;2015—2020年,廣西城鎮化和工業化快速發展,區內建設用地面積達到1 488.24 km2,主要由于草地和水域面積的轉入。

表2 1990-2020年山江海耦合關鍵帶土地利用類型面積及占比Table 2 Landuse type area and proportion of the key coupling zone between mountain-river-sea from 1990 to 2020

3.2 生態系統服務價值時空變化

3.2.1 生態系統服務價值時間變化 根據公式(1)求出山江海耦合關鍵帶1990—2020年各土地利用類型生態服務價值和單項生態系統服務價值(表3和表4)。1990—2020年來研究區總ESV 從788.55億元增加到792.30億元,增幅0.48%,表明山江海耦合關鍵帶生態環境趨于改善,但改善的水平較低。31 年來,研究區總ESV 為先增加后減小再增加再減小的變化趨勢,其中1990—2000年和2005—2015年呈持續增加的趨勢,增幅為0.41%,2.97%,2000—2005年和2015—2020 年為減小的趨勢,減幅為1.64%,1.20%。2015年總ESV 最高,為801.90 億元,2005年最低,為778.78億元,主要原因是由林地面積變化所致,2015年林地在研究期間內面積最大,2005年最小,表明研究區應重視退耕還林及喀斯特山區石漠化治理,堅定綠色發展的理念,注重生態文明建設。從各土地類型ESV 總體組成看,1990—2020年期間林地ESV 最大,其次是耕地和水域,平均貢獻率分別為86.11%,7.11%,6.66%,為研究區ESV 最主要的貢獻因子。從ESV 變化看,31年來,研究區ESV 變化主要是建設用地、草地和未利用地ESV 變化所致,建設用地的ESV 變化幅度最大,為259.58%,林地變化幅度最小,為0.18%,表明建設用地ESV 較低,受環境、人類活動干擾等因素的影響變化較大,地方應該科學劃定“三區三線”,確保城鎮和耕地有序發展,擦亮廣西“山清水秀生態美”的金字招牌。

表3 1990-2020年山江海耦合關鍵帶各地類生態系統服務價值及變化Table 3 Value and changes of ecosystem services in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

表4 1990-2020年山江海耦合關鍵帶單項生態系統服務價值及變化Table 4 Value and changes of individual ecosystem services in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

分析山江海耦合關鍵帶單項生態系統服務價值及變化(表4),結果表明單項服務ESV 變化整體上與總ESV變化趨勢一致。研究時期內調節服務功能ESV貢獻率最大,均占總ESV67%以上,其次是支持服務,占22%以上,供給服務占5%左右,最小是文化服務功能,占4%左右,其中氣候調節和水文調節為調節服務ESV的主要貢獻因子,土壤保持和生物多樣性為支持服務ESV的主要貢獻因子,食物生產和原料生產為供給服務ESV的主要貢獻因子。2005年供給服務功能中食物生產ESV增加,原料生產和水資源供給減少,主要是由于2005年耕地面積增加所致,耕地面積增加,農業生產強度加大,所需水量大,從而水資源供給量大大減少,而2005年調節服務功能中的氣體調節、氣候調節、凈化環境功能ESV大大減少,這與林地總ESV變化一致,原因是林地面積的減少。研究區水域面積的變化趨勢為先增加后減少,1990—2010年增加,2010年增加至最高,隨后2010—2020年逐漸減少,水文調節ESV 變化與之一致,說明該研究區內水文調節ESV 變化主要是受水域面積變化所影響。

3.2.2 生態系統服務價值空間變化 為進一步體現山江海耦合關鍵帶1990—2020年ESV 空間變化特征,本文選擇格網作為研究尺度,擬定以5 km×5 km格網將研究區劃分為4 375個基本單元?；贙riging插值方法對格網進行進一步處理,通過自然斷點法將ESV 值劃分為:低、較低、中等、較高和高5個等級[24],得到1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015 年和2020 年7 期山江海耦合關鍵帶ESV 空間分布格局(圖2)。

圖2 1990-2020年山江海耦合關鍵帶生態系統服務價值空間變化Fig.2 Spatial changes in the value of ecosystem services in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

結果表明1990—2020年研究區ESV 空間分布與土地利用類型空間分布格局基本吻合,城鎮等建設用地密集地區ESV 較低,林地、耕地、水域等用地ESV 較高。1990—2020年,山江海耦合關鍵帶ESV空間變化總體上變化不明顯,基本穩定,從空間上看,ESV 呈現從西北向東南降低的趨勢,較高級和高級ESV 分布范圍較廣,主要分布在桂西南喀斯特山區和東南方向的十萬大山、六萬大山等地區,如百色市、崇左市的山區和防城港市,南寧市隆安縣,欽州市欽北區、浦北縣,北海市合浦縣,玉林市容縣等森林覆蓋率高的地區,由于這些地區林地面積廣,植被覆蓋率高,區域內物種豐富,也是眾多江河湖泊的發源地,生態環境優越,具有較高的ESV;中級ESV 主要分布在高級和較高級ESV 周邊丘陵盆地、河流洼地等地區,這些地區地勢平坦,土壤質地比較好,適宜種植農作物和發展漁業,主要以耕地、水域為主,林地較少;低級和較低級ESV 分布較集中,主要分布在人口密集、人類活動頻繁的市縣級地區及沿海地區,如南寧市賓陽縣、橫州市,崇左市江州區、扶綏縣,欽州市欽南、欽北區和靈山縣,北海市合浦縣、玉林市等中心城區,低級和較低級ESV 地區的分布與山江海耦合關鍵帶城鎮化的發展方向一致,由城鎮中心逐漸向四周擴散,這些地區主要以建設用地為主,土地利用開發強度較高,生態環境較差,ESV 相對較低。

3.3 生態系統服務價值敏感性分析

根據公式(2),通過上下調整50%各土地利用類型ESV 系數,計算出山江海耦合關鍵帶ESV 敏感性系數(表5)。結果顯示不同年份不同土地利用類型的ESV 敏感性系數均小于1,表明計算的ESV 符合研究區。研究區內ESV 敏感性系數從大到小依次為林地、耕地、水域、草地和未利用地、建設用地,該結論與陳相標等計算石林喀斯特巖溶區ESV 敏感性指數結論一致[29]。因此,本文采用修訂的當量因子表計算結果符合研究區的實際情況,研究結果可信度高。

表5 1990-2020年山江海耦合關鍵帶生態系統服務價值敏感性分析Table 5 Sensitivity analysis of ecosystem service value in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

3.4 生態系統服務權衡協同關系分析

3.4.1 生態系統服務權衡協同關系時間變化 運用R.4.2 軟件中“corrplot”包對研究區1990 年、2000年、2010年和2020 年生態系統服務進行相關性分析,分析不同生態系統服務間的相互關系及時間變化特征(圖3)。結果表明區內1990—2020年各項生態系統服務之間共形成55組相關關系,其中權衡關系約占14.55%,協同關系占85.45%,體現了研究區31年來各項生態系統服務之間主要為協同關系。各項生態系統服務權衡關系主要體現在食物生產—原料生產、食物生產—水資源供給、食物生產—氣體調節、食物生產—氣候調節、食物生產—凈化環境、食物生產—土壤保持、食物生產—生物多樣性、食物生產—美學景觀之間,其余均為協同關系。1990年、2010年和2020年3個時期中,不同生態系統服務之間權衡/協同關系不發生轉換,僅作用程度發生變化,最強權衡關系均體現在食物生產—水資源供給服務之間,最大協同度均體現在原料生產—氣體調節、凈化環境—生物多樣性、凈化環境—美學景觀之間。2000 年各項生態系統服務之間相互程度和方向均發生改變,權衡關系增至9組,食物生產—氣候調節服務由協同關系轉變為權衡關系,權衡極值減小,最強權衡關系發生改變,體現在食物生產—生物多樣性服務之間,最大協同度比其他時期增加了氣候調節—美學景觀服務,說明山江海耦合關鍵帶食物生產功能ESV 較低,易受人類活動干擾,對其他生態系統服務的影響主要是以權衡關系為主,使生態系統調節能力降低,因此,地方進行食物生產活動時要注重對其他生態系統服務功能進行保護和修復,注重生態文明的建設。

圖3 1990-2020年山江海耦合關鍵帶生態系統服務權衡/協同關系時間變化Fig.3 Time variation of ecosystem service trade-off/synergy relationship in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

3.4.2 生態系統服務權衡協同關系空間分異特征運用R.4.2軟件中“GWmodel”包對不同生態系統服務進行GWR 分析,探討不同生態系統服務相互關系的空間分異特征。結果表明1990—2020年研究區內有10組生態系統服務在空間上主要為權衡關系,其余45組為協同關系,由于協同關系空間分異較為一致,僅協同值高低分布有所差異,因此,本文僅對其中權衡/協同面積占比較大的結果展開討論(圖4)。圖4中權衡關系面積占比較大的生態系統服務為食物生產—原料生產、食物生產—水資源供給、食物生產—氣體調節、食物生產—氣候調節、食物生產—凈化環境、食物生產—水文調節、食物生產—土壤保持、食物生產—維持養分循環、食物生產—生物多樣性、食物生產—美學景觀服務,面積占比分別為70.58%,93.60%,73.05%,73.73%,74.13%,64.90%,74.55%,63.17%,76.22%,74.72%,其中權衡高值區主要分布在山江海耦合關鍵帶中部及南部地區,低值區主要分布在百色市喀斯特山區,權衡值呈現從左江—右江—邕江—南流江等一帶人類活動頻繁及耕地、建設用地集中連片的區域向四周山林較多的區域降低的空間分布特征。協同關系中面積占比較大生態系統服務為凈化環境—美學景觀、土壤保持—生物多樣性、土壤保持—美學景觀、生物多樣性—美學景觀,面積占比分別為73.81%,70.67%,80.42%,77.80%,協同低值區主要分布在人口密集、經濟較發達的市縣城區及沿海地區,如百色市右江區、靖西市,南寧市橫州市、上思縣,欽州市欽南區、浦北縣,北海市海城區、鐵山港區、合浦縣等。

圖4 1990-2020年山江海耦合關鍵帶生態系統服務權衡/協同關系空間分布Fig.4 Spatial distribution of ecosystem service trade offs/synergistic relationships in the key coupling zone of mountain-river-sea from 1990 to 2020

4 討論與結論

4.1 討論

(1)量化和分析山江海耦合關鍵帶生態系統服務價值及時空變化特征,不僅有助于認識區域整體的生態系統服務水平,利于區內生態環境保護與國土空間優化管控,而且有助于促進社會經濟可持續發展,提升人類福祉。在本文研究中,近31年來,桂西南喀斯特—北部灣地區ESV 整體呈上升的趨勢,表明山江海耦合關鍵帶生態環境趨于改善,此結果與其他學者評價廣西地區的生態系統服務價值結論基本一致[30],這主要得益于地方根據當地實情對喀斯特山區開展石漠化治理和注重濱海地區紅樹林生態環境保護、合理利用海洋資源,區內生態環境得到逐漸改善。該地區ESV 主要貢獻因子為林地、耕地、水域,此結果與珠江—西江廣西段生態系統服務價值評價的結果相同[31],由于林地、水域、耕地被侵占轉為建設用地,總體上使關鍵帶服務中原料生產、水資源供給、氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節生態服務ESV大大減少,可見生產、生活用地與生態環境保護存在著一定的沖突。1990—2020年來,該區域建設用地、林地、水域面積分別增加1 074.35 km2,136.34 km2,146.22 km2,對應ESV 增加0.02,1.24,5.99億元,耕地面積減少1 082.72 km2,ESV 減少1.97億元,表明地方應該統籌規劃“三區三線”,堅守生態保護紅線、永久基本農田紅線和城鎮開發邊界,繼續加強喀斯特關鍵帶石漠化綜合治理與修復,提高山地森林覆蓋率,減少水土流失。山江海耦合關鍵帶ESV從空間上呈現從西北向東南降低的變化趨勢,此研究結果與其他學者研究結果相似[32],說明在喀斯特、流域和海岸帶關鍵帶中,流域、海岸關鍵帶海拔較低,地勢平坦,土地利用開發強度大,生態服務易受人類活動干擾。

(2)1990—2020 年,山江海耦合關鍵帶各項生態服務的相互關系主要以協同關系為主,且各項生態服務間相互關系基本穩定,表明該地區各項生態服務整體上為協調狀態且保持動態平衡。權衡高值區主要分布在山江海耦合關鍵帶中部及南部地區,這與人類活動強度有關,尤其是近些年來,廣西在國家戰略的支持下,對北部灣地區施行大開發,導致沿海地區土地利用強度大,人口密集,人類活動對生態環境的影響越來越大,土地鹽漬化、海岸線倒退、海水污染等生態環境問題突出;低值區主要分布在百色市喀斯特山區,這主要由于地方近年來對喀斯特石漠化開展綜合性治理,實行退耕還林、封山育林措施,使林地面積增加,植被覆蓋率增加,從而增強生態系統對外界的干擾能力。此外,區內食物生產功能ESV 較高,但與其他生態服務功能之間主要為權衡關系,說明該地區進行食物生產活動時,人類活動的頻繁干擾會加劇地表水土流失、土地石漠化、化學污染等環境問題,因此,地方應嚴格把控生產活動開發邊界,注重對生產地區的環境保護與修復。本文通過將喀斯特關鍵帶、流域關鍵帶和海岸帶關鍵帶耦合作為一個連續的整體,基于土地利用提供的生態服務價值來評估山江海耦合關鍵帶的生態服務現狀及確定各項生態服務間的相互關系,為合理充分利用各地區優勢,打通山區、流域、海岸帶發展系統邊界提供理論依據,對實現區域全面、協調、可持續發展具有重要意義。但本文對于該區域多種生態系統服務相互影響的驅動機制仍無法進一步探究,后續研究還需要通過其他方法和技術深入研究。此外,當前生態系統服務評價逐漸隨著3S技術發展向模型法靠近[33],在后續研究中,應關注山江海耦合關鍵帶地表、地下、大氣要素整體的生態服務功能,創建一個更加系統全面的生態系統服務評價指標體系和模型,準確評估山江海耦合關鍵帶的生態服務現狀,量化生態產品,為決策者做出更具有針對性的保護措施和科學決策提供參考。

4.2 結論

(1)1990—2020 年山江海耦合關鍵帶地區總ESV 從788.55 億元增加到792.30 億元,增幅0.48%,總ESV 為增加后減小再增加再減小的變化趨勢,其中林地、耕地、水域為總ESV 主要貢獻因子,總ESV 變化與林地面積變化有關。各單項服務ESV 變化整體上與總ESV 變化趨勢一致,其中調節服務ESV 貢獻率最大,均占總ESV67%以上,其次是支持服務,占22%以上。2005年供給服務和調節服務ESV 變化主要與耕地、林地面積變化有關。

(2)1990—2020年山江海耦合關鍵帶地區建設用地ESV 較低,林地、耕地、水域等地類ESV 較高。ESV 在空間上呈現從西北向東南降低的趨勢,其中較高級和高級ESV 主要分布在桂西南喀斯特關鍵帶的山區和東南方向的十萬大山、六萬大山等地區,中級ESV 主要分布在地勢低平的丘陵盆地、河流洼地等流域地區,低級和較低級ESV 主要分布在人口密集、人類活動頻繁、經濟較為發達的市縣級地區以及海岸帶地區。

(3)1990—2020年山江海耦合關鍵帶地區各項生態系統服務相互關系以協同關系為主,約占85.45%,除2000年食物生產與氣候調節服務相互關系由協同關系轉變為權衡關系外,其他時期各項生態系統服務相互保持著動態平衡,不發生轉換,僅作用程度發生變化;權衡關系的高值區主要分布在山江海耦合關鍵帶中部及南部地區,低值區主要分布在百色市喀斯特山區,權衡值呈現從左江—右江—邕江—南流江等一帶向四周降低的空間分布特征;協同關系的低值區主要分布在人口密集、人類活動頻繁、經濟較為發達的市縣級城區及沿海地區。