以下文章来源于集思人生 ，作者集思人生
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文章提要
由于经济的快速增长，京津冀城市群（BTH）出现了资源枯竭、环境污染和生态破坏等问题，而生态补偿（EC）恰恰可以作为解决这一问题的有效途径。但在目前的研究中，EC仍存在标准单一、区域限制等问题。鉴于此，该文根据生态系统服务供需将BTH分为生态输入和输出区。引入断裂点公式和场强模型，模拟生态系统服务流（ESF），揭示生态系统服务从输出区向输入区流动的特征。改进了基于生态系统服务价值（ESV）的EC计算方法，构建了EC模型，提高了EC估算的准确性。
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研究背景
目前，关于EC的研究主要侧重于内涵、政策、标准和补偿方法，很难达成一个实用的长期EC机制。ESF可以根据服务供需关系，阐明何时、何地获得ES产生的效益，并为制定EC等政策提供信息。ESF虽然具有区域性，但区域范围尚不明确，严重限制了补偿政策的制定。因此，该文采用断裂点公式和场强模型来研究行政区域的ESF，对区域间横向EC具有重要的参考价值。
此外，城市群普遍面临的生态环境问题需要城市合作解决。当前，经济发展与生态保护的不平衡已成为制约京津冀协同发展的关键问题，EC成为重要解决方案。在此背景下，基于ESF的EC模式为加强城市间合作与沟通，实现区域间生态共建共享提供了新途径。
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研究区域及数据
京津冀位于北纬36°05′–42°40′，东经113°27′–119°50′，包括北京、天津和河北省（图1）。是中国重要的政治、经济、文化中心。地势西北高东南低，地貌类型多样。
图1. 研究区位置
采用的数据如表1所示。遥感数据、气象数据等均在ArcGIS10.2平台（ESRI，USA）上的100m×100m网格层进行处理。
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研究方法
1 ESV的估算
该文选择固碳释氧、水源涵养、土壤保持、防风固沙4种对BTH相对重要的典型生态系统服务（表2）进行研究，以改善BTH现有的生态环境问题。采用建模法和生态经济学的方法进行计算，并利用ArcGIS软件对4种ESV进行加值，得到ESV总量。
2 确定生态输入输出区域的方法
利用生态系统服务供需比（ESDR）和综合生态供需比（CESD）来表示BTH中生态系统服务的供需状况。当ESDR<0时，存在赤字；当ESDR=0时，供需平衡；当ESDR>0时，存在盈余。ESDR盈余的县（区）被视为ESV输出区域，而ESDR赤字的县（区）被视为ESV输入区域。
其中ESDRi是i县（区）的ESDR；Si是i县（区）的生态系统服务供应；Di是i县（区）的生态系统服务需求；CESDi是i县（区）的CESD；β是生态系统服务类型的数量。
3 ESF分析
在空气和水等自然介质的驱动下，ESV会随着生态系统服务的不断流动而变化。此外，4种生态系统服务都表现出明显的全向迁移和随距离衰减的特点。因此，该文引入了断裂点公式和场强模型，对区域间ESF进行定量分析。
从输出区转移到输入区的ESV计算如公式（5）所示
其中Vdp是从输出区域p传输到输入区域d的ESV；k是生态系统服务自然流动的影响因素，范围为0-1。考虑到BTH中水，风，生物和其他介质转移的阻力，k取值为0.6；Sdp是流动区域。
4 构建EC模型
不同地区的自然环境、经济水平和社会发展存在差异，对ESV有一定影响。为了保证更准确地核算EC金额，基于ESV转移，提出ESV转移的调整系数，构建BTH的EC模型。
其中Fdp是输入区域p需要为输出区域d支付的EC金额；Qd是输入面积d的自然差系数；Td是输入面积d的经济水平系数；Kd是输入面积d的社会发展系数。
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研究结果
1 ESV中的时空变化
从2000年到2019年，BTH中的四种ESV类型表现出不同的趋势，BTH中的综合ESV增加，而空间分布变化不大（图2）。BTH综合ESV呈现西北高东南低的特点，高值区分布在西北部的太行山、燕山山脉和坝上高原，低值区集中在河北平原东南部。
图2. 2000年（左）、2010年（中）和2019年（右）BTH中ESV的空间分布：A.固碳释氧价值；B.水源涵养价值；C.土壤保持价值；D.防风固沙价值；E.综合ESV
采用“自然间断点”分类方法，按照“最高”“高”“中”“低”和“最低”五个等级，划分县（区）的ESV总量和单位面积ESV。它们都显示出空间特征的差异。总体来看，单位面积ESV高的县（区）数量远远大于ESV总量高的县（区），分布也不同。
图3. 2000年（左）、2010年（中）和2019年（右）京津冀县级行政区域的ESV：A.ESV总量；B.单位面积ESV
2 ESF分析
（1）ESV输入输出区域的分布
ESF主要发生在BTH的西部和北部地区。ESV输出区分布基本一致，输出区主要分布在太行山、燕山和坝上高原，且数量不断增加。流动半径、流动强度和ESV转移量也呈增加趋势（图4）。
图4. ESV输入输出区在BTH中的分布
（2）ESF的空间特征
由于输入输出区域的ESV以及它们之间的距离不同，因此，存在输出区域的ESV不流入输入区域的情况。因此，本文仅计算每个输出区域的ESV的流动半径（表3）和流量范围（图5）。
图5.ESV流量范围（A）、流量强度（B）、转移（C）以BTH中的每个输出区域为中心
3 BTH中的横向EC量
该文所提出的EC模型计算了2019年京津冀地区生态系统服务的收支情况（图6）。京津冀缴纳的EC比例为1：0.2：2.56，EC金额全部提供给河北省，资金主要流向承德市、张家口市和保定市。
图6. 2019年BTH中的生态系统服务收支情况
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讨论
生态系统服务的供需不匹配现象普遍存在。也正是供需不匹配促进了跨区域ESF的存在，ESF的研究减轻了在分析生态系统服务供需平衡时仅考虑当地供需的缺点。此外，人类始终处于复杂ESF网络的最终节点，并享受ESF的好处。但是人类活动会干扰ESF过程中的载体、方向、流速和流量，最终影响人类福祉。因此，有必要采取相应措施，减少ESF的障碍，增强其积极影响。
此外，本研究还存在一些不足。第一，由于EC的计算更加注重结果，ESF的路径仍需进一步描述。SPANs模型或贝叶斯网络的优化和改进可能会有所帮助。第二，本研究主要考虑距离对ESF的影响，自然条件的影响需要进一步研究。这涉及到自然因子k，它影响场强模型中的ESF，是目前的经验值。随着ESF模型的深入开发，有必要探索其他客观评价方法，以提高建模精度。第三，参考现有研究，本研究以县级ESV总量为分析依据，未考虑人口密度对生态系统服务需求的影响。后续研究将尝试根据该县的人均ESV分析合理性。因此，基于千年生态系统评估（MA）分类，根据原位、定向和全方位服务流划分各类生态系统服务，构建EC核算框架，更准确地确定EC数量，应是进一步研究的目标。
小编思考
生态系统服务流与生态补偿的联系越来越紧密，但在这一方面的研究还比较欠缺。该文利用断点公式和场强模型测量ESV转移，客观准确地反映了BTH中的ESF，有利于提高EC估计的准确性。目前，计算EC主要有三种方法：条件值法（CVM）、机会成本法以及生态系统服务价值（ESV）评估。但这三种方法均存在一定的缺陷，如受利益相关者的认知和教育水平限制、无法考虑到经济和社会效益等问题。该文基于ESF，通过构建EC模型，解决了传统的EC在核算时所存在的问题，进一步阐述了区域间生态补偿与生态系统服务流之间的关系。
该文聚焦于生态系统服务流的应用性研究，将生态补偿作为研究出口，并且在已有的基础上进行了一定的创新。但是，在有关生态系统服务流的研究中，县级尺度相较于栅格尺度而言，研究结果缺乏一定的精准性。因此，在下一步的研究当中，栅格尺度下的生态系统服务流仍然是当前研究的突破点。
原文出处：Du, H. Q., Zhao, L., Zhang, P. T., Li, J. X., Yu, S., 2023. Ecological compensation in the Beijing-Tianjin-Hebei region based one cosystem services flow. Journal of Environmental Management, 331, 117230.
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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