华中师范大学张雪松教授团队在江汉平原耕地生态系统服务研究上取得进展

Part1文章摘要

探索耕地生态系统服务和生产-生活-生态的空间格局及其驱动因素对于实施空间分区管理和优化至关重要，特别是在粮食主产区。本研究首先构建了江汉平原农业生态系统服务生产-生活-生态评价体系，然后评价各种生态系统服务和生产-生活-生态综合指数空间分布特征，采用具有动态约束的聚类和划分算法（REDCAP）划定农业功能区，最后，使用冗余分析（RDA）揭示每个功能区的驱动因素。结果表明：（1）2020年高生境质量、土壤保持性和碳存储服务具有一定的空间同质性，呈现出西高东低的空间格局。水源涵养服务具有相反的空间分布格局。此外，高价值文化娱乐服务集中在北部，高粮食生产服务集中在南部。总体上，生产-生活-生态指数（PLEI）呈南北空间分布，北高南低。（2）基于江汉平原耕地生态系统服务生产-生活-生态空间分布和属性特征，划定了六个功能区，包括生产型耕地、生态型耕地、生态与生活型耕地、生产与生态型耕地、生产与生活型耕地和生产-生活-生态型耕地。（3）人口密度、夜间光和蒸发量主要影响江汉平原的PLEI和各项生态系统服务，而在耕地生态系统的每个功能区中，生产功能与其他功能以及PLEI之间存在权衡。研究成果对粮食主产区的可持续发展具有重要意义。

Part2研究框架

论文从生产-生活-生态协调发展的角度出发，构建了耕地生态系统服务评价框架（见图1），用来分析耕地生态系统服务的空间格局与划定功能区，在此基础上进一步揭示主导驱动因素，以此促进耕地空间规划以实现可持续发展目标（SDGs）。耕地生态系统是由自然要素（气候、地形、水文和土壤等）、经济要素（市场、产业和经济结构）和社会要素（人口、教育和政策管理）所构成复杂的人地系统综合体。耕地生态系统不仅是农产品生产区和人类生存与发展的栖息地，而且是积极调节自然环境的生态空间。一般来说，耕地生态系统包含生产、生活和生态属性的空间，对应着供给、文化和调节服务。当前中国已把“人与自然和谐共生”纳入中国式现代化的重要内涵之一，强调国土空间优化布局和生产-生活-生态统筹发展。因此，本文基于江汉平原的耕地生产要素、社会经济条件和自然生态环境，将耕地生态系统服务划分为生产、生活和生态三种功能。

图1  基于生产-生活-生态协调发展视角下耕地生态系统服务的评价体系

如图2所示，论文通过以下四个步骤阐述上述框架中元素的底层逻辑和内在联系，旨在推动实现SDGs。首个步骤包括建立指标体系分析江汉平原各种耕地生态系统服务和PLEI空间分布。在这一步骤中，我们考虑到粮食主产区的特殊性，选用粮食生产、文娱娱乐、生境质量、水源涵养、土壤保持和碳存储服务。第二步包括了生产-生活-生态功能的分区，利用REDCAP的空间聚类方法将研究区域划分为若干子区域，并对其进行耕地功能区划分。第三步利用RDA识别驱动因素，揭示不同耕地功能区的主导因素。最后一步为生产-生活-生态空间格局的优化，结合不同功能区的耕地生态系统服务和的功能定位提出相应空间分区管理和优化建议，从而促进生产-生活-生态的协调发展。最后通过保障生态安全和粮食安全以及提升高质量生活的路径，为实现SDGs的17个目标提供保障。

图2 技术框架流程图

上述研究以“Spatial pattern and driving factors of cropland ecosystem services in a major grain-producing region: A production-living-ecology perspective”为题发表在环境科学与生态学领域刊物Ecological Indicators，华中师范大学博士研究生彭宏杰为该论文第一作者，华中师范大学张雪松教授为通信作者。该研究得到湖北省国土整治中心2022年专项科研课题的资助。

转自：“生态遥感前沿”微信公众号

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