生態系統服務權衡與協同的尺度依存和區域差異研究

項目摘要

生態系統服務的權衡與協同已經成為國際前沿研究議題。本申請項目圍繞政策驅動-土地利用和生計方式回響改變-生態系統服務權衡與協同形成這一研究主線，以生態系統服務供需雙方的時空耦合作為研究核心，在模擬和分析糧食生產、農業灌溉、徑流調節、水質淨化、洪水調節、碳貯存、土壤保持及泥沙調節等生態系統服務供給數量、空間分布特徵和需求偏好的基礎上，套用GIS空間疊加分析、生態過程與市場均衡耦合模型和多元回歸模型等途徑，從局地、流域和區域三個尺度研究稻改旱等政策驅動下不同類型生態系統服務之間的動態關係變化、權衡與協同的形成與傳導機制、表現形式及變化趨勢，揭示服務權衡與協同的尺度依存效應及區域分異特徵。該項研究在深化和拓展生態系統服務研究途徑與領域，提升地理學參與該領域研究的水平，服務於區域生態補償政策制定、生態安全格局構建及可持續發展戰略實施等國家目標方面具有十分重要的科學及實踐意義。

結題摘要

本項目在計算主要生態系統服務物質量和價值量的基礎上，圍繞方法探討和案例剖析等開展了生態系統服務時空分布、權衡/協同的尺度特徵及區域差異等方面研究。 1、主要研究內容（1）利用地理加權回歸模型探討了生態系統服務權衡/協同的尺度依存特徵和區域差異；（2）利用自組織特徵映射網路識別出生態系統服務的區域差異和分區特徵；（3）利用整合分析方法計算出區域土地生態系統服務的價值量；（4）利用能值分析明晰了區域生態系統服務的供給與流動特徵；（5）通過實地訪談，利用結構方程模型（SEM）評價了基於河北“退稻還旱”工程的可持續性，並提出了基於生態系統服務的生態補償標準。 2、重要研究成果（1）在生態系統服務與生物多樣性關係的多尺度特徵和區域差異方面取得了新的認識。以京津冀為例，用生境質量指數作為生物多樣性的代用指標，土壤保持、水分涵養和碳貯存的影響具有不同的空間尺度域，分別是60 km、70km和158 km；三種生態系統服務與生物多樣性之間的協同或權衡關係存在著顯著的區域差異。物種多樣性與水分涵養之間在太行山和燕山地區為協同，而在河北平原地區為權衡；物種多樣性與碳貯存之間在燕山、太行山和壩上高原為協同，而在河北平原為弱協同到弱權衡；物種多樣性與土壤保持之間在河北平原地區為權衡，而在其他地區則呈現顯著的空間異質性。（2）明晰了生態系統服務的地理分區和空間流動特徵。京津冀地區生態系統服務分為壩上高原和冀西北山區、燕山和太行山地、冀中南平原區和環渤海濱海區等四個地理分區，各區均有不同的生態系統服務冷熱點和價值構成比例。對於北京市來說，城區是生態系統服務的主要消費區，也是生態系統服務的自然匯。市域的森林生物量、森林土壤水、水域地下水和農田生物量是重要的生態系統服務供給。（3）提出了基於生態系統服務的稻改旱工程多層次的補償標準。從生態系統服務視角出發，基於外部性理論構建生態補償標準的經濟學模型，並以參與稻改旱工程的河北省赤城縣為例，提出了基於生態系統服務的稻改旱工程多層次的補償標準。運用經濟學邊際分析方法，通過對流域生態系統服務供給與需求均衡條件分析，確定了稻改旱工程補償的最低標準、最高標準和參考標準。 3、科學及實踐意義本項目研究深化了對生態系統服務之間非線性關係的認識，並揭示了其尺度依存和區域差異特徵；探索生態系統服務時空異質性特性，對於制定生態補償標準等具有重要政策意義

生態系統服務權衡與協同的尺度依存和區域差異研究

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