【佳文推荐】基于生态系统服务平衡、簇和流的区域整合的生态视角：以中国济南都市区为例

本文发表于国际期刊Journal of Environmental Management，2022年第305卷，第一作者为丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）的Kai Li，共同通讯作者为中国科学院生态环境研究中心的侯鹰副研究员。

文章指出，区域一体化可以通过将城市群的不同部分作为一个整体来管理，从而促进这些部分的共同利益。然而，目前的区域整合主要集中在社会经济层面而非生态层面。为了解释区域生态整合，本文首先选择了六个典型的生态系统服务（ES）来代表有可能需要通过生态整合来改善的生态效益，然后运用ES平衡、簇和流分别研究了生态整合的潜力、基本分析单元和发生方式。研究结果表明，所有的ES类型都存在着供需错配。同时，在支持生物多样性、土壤保持、水产量、绿地休闲和作物产量方面，发现城镇范围内的ES盈余和赤字并存，这表明它们的供需错配可以通过生态整合得到缓解。此外，所有城镇被划分为五个空间集群，具有明显的ES平衡簇，作为生态整合的基本分析单位。在不同集群之间观察到具有三种流动特征的ES流，所有集群之间都有ES的提供者-受益者关系。本文基于ES方法为理解区域一体化提供了一个生态学视角，这有可能促进区域生态的可持续性。

本文选择山东省济南市为研究区，研究包括与每个目标相对应的三个相互关联的步骤：（1）使用不同的量化方法和多源数据来计算不同的ES 平衡以实现目标 1；(2) 基于ES平衡量化，进一步使用聚类方法识别出不同的ES平衡簇以实现目标2；(3) 文章根据 ES 流量确定了SPA（具有ES 盈余的集群）的受益范围以实现目标3。此外，文章总结了不同集群之间的整体 ES 提供者-受益者关系。

研究使用了不同类型的数据（社会经济数据、遥感数据、土壤数据、气象数据和现有研究中的参数值）来量化和绘制 ESs。选择了生境质量、碳汇、土壤保持、供水量、作物产量和绿地休闲6种ES，并在InVEST模型中量化生境质量和供水量，其余则运用当前研究中广泛使用的公式计算。ES 供应减去ES需求来计算 ES 平衡值。之后，在城镇尺度对ES平衡可视化和簇分析，基于SPSS 25平台，利用K-means聚类将城镇划分为不同的聚类，识别不同的ES簇类型，并根据肘部法和社会生态知识的组合确定群组。文章使用 ES 流来识别不同 ES 包覆盖的空间集群之间的 ES 提供者-受益人关系，假设在满足当地的 ES 需求后，ES 盈余地区(SPA)的不同 ES 流有可能使 ES 赤字地区(SBA)受益。本文确定了三种 ES 流类型，即全向、自然路径主导型和基于人为路径的类型，以定性说明本研究中 ESs 从 SPA 到 SBA 的空间运动。

结果显示，6个ES在研究区的空间分布不均，所有ES类型的ES赤字城镇的存在表明其供需空间不匹配。在城市群尺度上通过生态整合来应对固碳供需不匹配的问题是不可能的。因此，使用除碳固存外的所有 ES 类型来识别 ES 簇以进行生态整合分析。文章识别出了5个具有不同簇类型的空间集群：山地多功能区、土壤保留赤字-最高的盈余水量区、农业集约区、人类生活与农业协同作用区和所有ES赤字区，每个集群由一组具有相似 ES 组成的城镇组成，并使用风玫瑰图来可视化。

本文只选择每个ES类型盈余最高的集群作为典型的SPA来表示与其他集群的对应ES流。其中自然路径-主导流的集群1的海拔最高，通过河流系统流向ES赤字和低海拔地区。全向流的ES包括支持生物多样性，其流向了表现出该服务不足的其他地区，而没有任何物理媒介。基于人为路径的流涉及作物产量和绿地休闲两种ES，通过区域交通网络转移。

文章指出，在本研究分别使用ES平衡、簇和流来确定生态整合的潜力、基本分析单元和发生方式，在分析的6 种 ES 类型中都观察到供需不匹配，其中 5 种 ES 的不匹配可能会通过生态整合得到缓解。根据全向、自然路径主导和基于人为路径的 ES 流分析生态系统提供者-受益者关系，凸显了城市群尺度上生态整合的巨大必要性。

文章同时指出研究存在一定的局限性：本研究虽然采用了可靠的模型来量化不同的ES供应和需求，但评估结果可能存在一些不确定性。文章指出，ES 需求评估在学术界仍然具有挑战性，现有的研究假设，如果一个 ES 的供给高于相应的政策目标，则该 ES 将被识别为盈余状态。此外，在本研究中只使用了 ES流动特性定性地确定研究区不同部分之间的相互联系，需要开发更可靠和实用的模型，以识别ES流的方向、路径和数量。

声明：本推送内容仅代表课题组对文章的理解，不是对原文的翻译，请有兴趣的同学阅读原文。课题组水平有限，难免出现错讹，也请各位专家、同学批评指正。

原文请见：Li K, Hou Y, Andersen P S, et al.  An ecological perspective for understanding regional integration based on ecosystem service budgets, bundles, and flows: A case study of the Jinan metropolitan area in China. Journal of Environmental Management, 2022, 305: 114371.

来源：土地生态课题组

转自：“经管学术联盟”微信公众号

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