翟天林,王 靜,*,金志豐,祁 元

1 武漢大學資源與環(huán)境科學學院, 武漢 430079 2 中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所, 蘭州 730000

近百年來,世界經濟高速發(fā)展,隨著人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響日益加劇,全球范圍內60%以上的生態(tài)系統(tǒng)服務功能出現(xiàn)退化,其主要原因之一是對生態(tài)系統(tǒng)服務功能缺乏有效管理[1]。如何實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)科學管理,維持生物圈良好結構、功能和經濟社會可持續(xù)發(fā)展,已成為當前國際上科學研究的熱點和前沿[2- 4]。

生態(tài)系統(tǒng)服務是生態(tài)系統(tǒng)管理研究的重要內容[5]。目前,有關生態(tài)系統(tǒng)服務研究已在生態(tài)系統(tǒng)服務類型分類、生態(tài)系統(tǒng)服務形成與影響機制、生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估、生態(tài)系統(tǒng)服務空間制圖與尺度轉換、生態(tài)系統(tǒng)服務與人類社會福利的關系,以及生態(tài)系統(tǒng)服務與生物多樣性相互作用關系等方面取得了諸多重要研究成果[6- 8]?，F(xiàn)階段生態(tài)系統(tǒng)服務的研究更加強調以人類為中心的思想,重視生態(tài)系統(tǒng)服務對于人類福祉的影響。離開人類受益者,生態(tài)系統(tǒng)的結構和過程無法形成生態(tài)系統(tǒng)服務。TEEB報告指出,利益主體的經濟活動對生態(tài)系統(tǒng)服務產生了巨大的需求,并導致生態(tài)系統(tǒng)服務狀態(tài)發(fā)生改變[9]。如果僅考慮生態(tài)系統(tǒng)服務的供給,忽視人類對生態(tài)系統(tǒng)服務的需求,將無法實現(xiàn)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)管理。生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求關系研究已經成為生態(tài)系統(tǒng)服務研究的一個重要方向[10]。生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求關系的研究方法多采用模型計算法[11-12]、問卷調查法[13]、專家經驗法[14]、生態(tài)足跡法[15]等；生態(tài)系統(tǒng)服務供需研究主要針對單項功能的需求進行研究[11,16-17]；并且研究的空間尺度多為中小尺度,如城市[18]、流域[19]等,大尺度研究相對偏少；研究的時間尺度多靜態(tài)的快照式研究[12],忽視了生態(tài)系統(tǒng)服務供需的復雜性、動態(tài)性以及非線性相關性,對生態(tài)系統(tǒng)服務供需在地理位置上的分布規(guī)律、關聯(lián)度和聚集性的研究相對較少,難以揭示生態(tài)系統(tǒng)服務供需的空間特征。生態(tài)系統(tǒng)服務供需的研究內容主要集中于對自然資源的消耗[14],對生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求的空間耦合研究還較少。上述研究所使用數(shù)據(jù)多采用遙感解譯數(shù)據(jù)[14],較少研究使用翔實的土地調查數(shù)據(jù)。上述研究為生態(tài)系統(tǒng)服務供需研究提供了扎實基礎,但生態(tài)系統(tǒng)服務受自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)中多種非線性因素的影響,生態(tài)系統(tǒng)服務供需變化研究仍是生態(tài)系統(tǒng)管理領域亟待解決的熱點和難點。

長江經濟帶作為新時期國家區(qū)域發(fā)展三大戰(zhàn)略之一,受到中央和地方政府的高度重視。長江經濟帶的生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理,對長江經濟帶“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”戰(zhàn)略目標實現(xiàn)意義重大。近些年來長江經濟帶生態(tài)環(huán)境正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)[20],隨著城市化進程不斷加塊,沿線城市過度追求經濟指標的快速增長,忽視了生態(tài)容量的有限性和環(huán)境承載力的脆弱性,出現(xiàn)了水質惡化、生物多樣性減少、鄉(xiāng)村衰退、土地利用多功能性受損、河湖面積萎縮等一系列不可忽視的問題。并且,全國八大生態(tài)脆弱區(qū)中半數(shù)分布在長江經濟帶范圍內。綜合考慮長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供給與人類需求,定量測度生態(tài)系統(tǒng)服務的供給和需求,開展長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局時空變化及供需關聯(lián)性定量分析,為長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)管理和政策制定提供參考,納入長江經濟帶自然資源管理實踐,對長江經濟帶生態(tài)文明戰(zhàn)略實施尤為緊迫。

本文在借鑒已有研究成果的基礎上,嘗試以生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系為切入點,構建生態(tài)系統(tǒng)服務供需指數(shù),定量測度生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求耦合關系。并以長江經濟帶為例,利用全國土地調查數(shù)據(jù),從縣域尺度開展生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局時空變化及關聯(lián)性定量分析,為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理、資源的合理有效配置和政策制定提供科學依據(jù)和決策支持,也可為生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area

長江經濟帶地跨中國中、東、西三大區(qū)域,包括上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州等11省市,總面積約面積約205萬km2,是世界上人口最多、產業(yè)規(guī)模最大、城市體系最為完整的流域經濟帶,也是中國國土空間開發(fā)最重要的東西軸線,位置如圖1所示。該區(qū)域包含1個世界級城市群(長三角城市群)、2個國家級城市群(長江中游城市群和成渝城市群)和3個地區(qū)性城市群(江淮城市群、滇中城市群和黔中城市群)[21]。截至2017年,長江經濟帶11省市經濟總量占全國總量的43.7%,人口占全國總人口的42.86%,是中國經濟重心所在、活力所在。

2 研究材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

長江經濟帶土地利用數(shù)據(jù)來源于原國土資源部2000年、2005年、2015年全國土地利用年度變更數(shù)據(jù),2009年來源于全國土地利用現(xiàn)狀調查。該數(shù)據(jù)是以縣級行政單位搜集整理的,能夠比遙感影像解譯提供更詳盡、更權威的信息。其中,建設用地指的包括居民點、交通用地及工礦用地。生態(tài)系統(tǒng)服務供給計算所需數(shù)據(jù)包括氣候、地形等6大類,降水、溫度、高程、土壤類型等16小類數(shù)據(jù),此處不具體列出,具體可見參考文獻[22]。生態(tài)系統(tǒng)服務需求計算所需的GDP和人口等數(shù)據(jù)來源于全國縣市統(tǒng)計年鑒。此外,縣級行政單位是我國行政管理的完整基層單位,縣級行政單位的土地資源可持續(xù)利用與生態(tài)系統(tǒng)管理對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展至關重要?？紤]到數(shù)據(jù)的完整性和可獲取性,本研究選擇縣級行政單位作為長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需分析的基本空間單元。同時,對因行政區(qū)劃調整所涉區(qū)域進行歸并處理,保持研究數(shù)據(jù)時序完整性。

2.2 研究方法

2.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務供給計算

王靜等[23]選擇當前最具影響的MA生態(tài)系統(tǒng)服務分類體系作為主體,基于文獻分析和案例研究,選取中國不同生態(tài)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務的主導類型和與生態(tài)系統(tǒng)服務影響相關的評價因子,利用綜合指數(shù),通過量化中國不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務,建立生態(tài)系統(tǒng)服務供給指數(shù)(Ecosystem services provision index,ESPI)。ESPI是根據(jù)自然地理條件和土地利用類別的分布,與生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)產品和服務相結合而建立的。通過綜合供給服務、調節(jié)服務、支持服務3大類別和食品生產、原料生產、基因資源、氧氣生產等13個子類別生態(tài)系統(tǒng)服務的氣候因子、地形因子 、土壤因子、水文水資源、生物因子、社會經濟因子等6大類16小項評估因子,計算單位面積的ESPI。本研究利用2009年土地利用類型分布和ESPI分布情況,對長江經濟帶各縣土地利用類型單位面積ESPI進行計算分析?；诖?計算2000、2005和2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供給。

2.2.2生態(tài)系統(tǒng)服務需求計算

目前,國內外學者對生態(tài)系統(tǒng)服務需求理解各不相同[14,24-26]。在參考相關研究的基礎上,本文生態(tài)系統(tǒng)服務需求被定義為人類對生態(tài)系統(tǒng)商品和服務的生產和消費的需求量和偏好。它實際上代表了土地開發(fā)的強度或人類活動的干擾程度。這里借鑒彭建等[27]人的研究成果,利用建設用地比例、經濟密度、人口密度來表征生態(tài)系統(tǒng)服務需求,構建土地開發(fā)指數(shù)(Land development index, LDI)。建設用地比例越高,說明人類對某地區(qū)土地開發(fā)強度越大,人類對于生態(tài)系統(tǒng)服務需求也越高。人口密度越大,相應的對生態(tài)系統(tǒng)服務的需求也越大。經濟密度反映了某地區(qū)富裕程度,根據(jù)馬斯洛需求層次論,生產力越發(fā)展,社會越發(fā)達,對生態(tài)系統(tǒng)服務需求越多。長江經濟帶東部和西部地區(qū)人口密度和經濟密度差異顯著,在不影響整體分布趨勢的前提下,采用取對數(shù)方法,消除指標波動。

LDI=Di×lg (Pi)×lg (Ei)

式中,LDI代表土地開發(fā)指數(shù),Di代表建設用地比例,Pi代表人口密度,Ei代表經濟密度。

2.2.3生態(tài)系統(tǒng)服務供需指數(shù)構建

基于上述研究,引入生態(tài)系統(tǒng)服務供需指數(shù)(Ecosystem Services Supply and Demand Index,ESSDI)來衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)供需狀況。ESSDI是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務供給和生態(tài)系統(tǒng)服務需求之間的比值,實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求耦合。

利用《2016年中國環(huán)境狀況公報》中全國縣域生態(tài)環(huán)境質量分布示意圖,同時以國家生態(tài)文明建設示范市縣、國家園林縣城(表1)結果作為補充,將長江經濟帶中國家園林縣城、國家生態(tài)文明建設示范市縣作為生態(tài)供需狀況好的地區(qū)樣本,將《2016年中國環(huán)境狀況公報》中生態(tài)環(huán)境質量差的區(qū)域作為生態(tài)供需狀況差的地區(qū)樣本。通過統(tǒng)計分析,得到樣本ESSDI均值,利用環(huán)保部《生態(tài)保護紅線劃定技術指南》中分位數(shù)(Quantile)劃分方法結果,結合專家意見,將ESSDI分為5級,建立ESSDI分級標準,見表2。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務供需關聯(lián)性分析

本研究利用最常用的皮爾遜相關系數(shù)和一元線性回歸分析來研究生態(tài)系統(tǒng)服務供需的關聯(lián)性。相關性分析能夠揭示生態(tài)系統(tǒng)服務供需之間是否存在相關關系,確定相關關系的表現(xiàn)形式以及現(xiàn)象變量間相關關系的密切程度和方向。通過回歸分析,能夠確定生態(tài)系統(tǒng)服務供給和生態(tài)系統(tǒng)服務需求間相互依賴的定量關系。

3 結果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求空間分異

根據(jù)研究方法分別求得研究區(qū)ESPI和LDI的結果。生態(tài)系統(tǒng)服務供給結果與謝高地等[28]的成果相近,研究區(qū)ESPI高值區(qū)主要集中在貴州、湖北西部、云南南部、江西西部、湖南西部等地,低值區(qū)主要集中在四川盆地、長三角、長江中下游平原等地,如圖2所示。LDI高值區(qū)主要集中在四川盆地、長三角、長江中下游平原等地,LDI低值區(qū)主要集中在研究區(qū)中西部,如圖3所示。分析其原因,各地區(qū)的人口、氣候、經濟發(fā)展水平等原因是造成ESPI和LDI空間分布不平衡的主要因素。ESPI高值區(qū)人口較少,經濟水平相對較低,人類活動對生態(tài)環(huán)境破壞較少,同時氣候多為亞熱帶季風氣候,降水充足,植被覆蓋度較高,能夠提供較多的生態(tài)系統(tǒng)服務。LDI高值區(qū)人口密度大,經濟發(fā)達,人類活動頻繁,對生態(tài)系統(tǒng)服務需求較高。

表1 長江經濟帶選取的縣市

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務供需指數(shù)(ESSDI)分級標準

圖2 長江經濟帶2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供給 Fig.2 Ecosystem service supply in the Yangtze River Economic Belt in 2015

圖3 長江經濟帶2015年生態(tài)系統(tǒng)服務需求 Fig.3 Ecosystem services demand in the Yangtze River Economic Belt in 2015

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局及變化分析

分析2015年長江經濟帶的生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局,結果表明區(qū)域差異明顯,總體上呈現(xiàn)西部盈余東部超載的供需格局,如圖4所示。其中,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好的地區(qū)主要位于橫斷山脈,云貴高原西部和南部、神農架林區(qū)、武陵山脈、大巴山脈、天目山脈等地,面積占長江經濟帶總面積36.96%。這些地區(qū)地形多為山地地形,是長江經濟帶重要的生態(tài)屏障,人口密度很低,受人類活動影響小,對生態(tài)系統(tǒng)服務的需求也少。同時氣候多為亞熱帶季風氣候,雨熱同期,有利于各類植物的生長,能夠提供更多的生態(tài)系統(tǒng)服務。這些地區(qū)今后應注重維護已有自然生態(tài)系統(tǒng)的完整性,嚴格控制人類經濟活動,加強對天然草地,濕地水源和生物多樣性集中區(qū)的保護,制止導致生態(tài)功能持續(xù)惡化的一切人為破壞活動。

生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況較好的地區(qū)分布在云貴高原東部和東南丘陵等地,面積占長江經濟帶總面積32.49%。這些地區(qū)四季分明,降水充沛,植被覆蓋度水平處在比較高的水平。但該地區(qū)人口密度比生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好的地區(qū)大,同時丘陵地區(qū)種植業(yè)發(fā)達,人類活動影響相對較大,引起水土流失等生態(tài)問題,在一定程度上影響了生態(tài)系統(tǒng)服務的供給。

生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況一般的地區(qū)主要位于四川盆地和長江中下游各省份,面積占長江經濟帶總面積的23.58%,同時擁有5類狀況中最多的GDP和人口。這些地區(qū)農業(yè)發(fā)達,其中的四川盆地是是中國最大的水稻、油菜籽產區(qū),長江中下游平原是中國重要的糧、油、棉生產基地,人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響較大,造成了一系列的生態(tài)環(huán)境問題,如水體污染、土壤侵蝕、湖泊萎縮等,嚴重影響生態(tài)系統(tǒng)服務供給。這些地區(qū)今后應重視耕地資源的生態(tài)屬性管理,改變粗放的生產經營方式,控制農藥和化肥的使用,停止不合理的人類活動。

生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況較差和差的地區(qū)主要集中在成渝城市群、長江中游城市群和長江三角洲城市群。三大城市群經濟發(fā)達,人類活動最為頻繁,生態(tài)系統(tǒng)服務需求也最大。由于該地區(qū)林地、草地等生態(tài)用地類型面積很少,提供的生態(tài)系統(tǒng)服務較其他地區(qū)偏少,呈現(xiàn)明顯的生態(tài)超載現(xiàn)象。通過統(tǒng)計分析,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況較差和差土地面積的僅占長江經濟帶7%,卻承載著該地區(qū)55.36%的GDP,31.41%的人口(表3)。長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局空間失衡現(xiàn)象較為突出。這些地區(qū)多處在較發(fā)達的地區(qū),隨著經濟的發(fā)展,勢必會有更多的人口遷入其中,導致生態(tài)環(huán)境狀況進一步惡化,嚴重阻礙城市所具有的社會、經濟和環(huán)境功能的正常發(fā)揮。城市是人類文明的產物,生態(tài)系統(tǒng)的好壞決定著人類福祉。因此,在進行決策時,一定要妥善協(xié)調好生態(tài)環(huán)境保護與城市發(fā)展之間的關系,加強城市環(huán)境綜合治理,合理利用土地,構建城市綠色基礎設施網絡,嚴格控制建設用地增量,并有必要將生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況作為決策制定和實施的重要依據(jù)。

圖4 長江經濟帶2000、2005、2009、2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局Fig.4 Supply-demand pattern of ecosystem services in the Yangtze River Economic Belt in 2000, 2005, 2009 and 2015

生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況Situation of ecosystem services supply and demand人口 Population/%GDPGDP/%面積Area/%差Worst13.7628.861.49較差Worse17.6526.505.49一般Medium37.0329.0023.58較好Better23.9112.3932.49好Best7.653.2536.96

研究中同時對2000,2005,2009年的ESSDI進行了計算,并分析不同年份生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況變化,結果見圖4。從圖4中可以看出,2000—2015年間,生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局沒有大的變化,依然呈現(xiàn)西部好,東部差的格局。作為長江經濟帶重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地,四川在上世紀末率先啟動天然林資源保護工程和退耕還林工程,并先后開展了自然保護區(qū)及森林公園、防沙治沙、濕地保護恢復、川西藏區(qū)生態(tài)保護與建設等重點生態(tài)工程建設,森林覆蓋率由1998年的24.23%上升到2018年的38.03%,每年流入長江的泥沙量減少3億噸,較1998年以前減少了近八成,自然生態(tài)環(huán)境得到有效保護[29-30]。重慶市通過實施長江防護林體系建設工程、長江上游水土保持、“綠化長江”等多項生態(tài)修復工程,三峽庫區(qū)NPP總體呈上升趨,各項工程取得了較好效果[31]。長江中游的湖北、湖南、江西等省不斷加強天然林保護、退耕還林和湖泊濕地恢復與保護的力度,以岸線綠化為重點,構建綠色生態(tài)廊道。同時實施平原綠化、華中林業(yè)生態(tài)屏障、三峽庫區(qū)和丹江口庫區(qū)森林生態(tài)、沿江防護林、碳匯林業(yè)示范等重點工程建設,生態(tài)環(huán)境狀況逐漸好轉。從圖4中可以明顯看出,隨著時間的推移,四川盆地、長江中游地區(qū)呈現(xiàn)明顯的好轉,四川盆地中的南中、德陽、內江、資陽、自貢、眉山等市,長江中游的荊州、孝感、仙桃、岳陽等市的生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況由差和較差轉變?yōu)橐话?。長江下游的安徽、浙江、江蘇等省通過完善生態(tài)防護林體系,實施水環(huán)境綜合治理工程,加大自然濕地保護力度,開展礦山地質環(huán)境治理與礦山復綠工作,實施陸生野生動植物保護工程,生態(tài)退化趨勢得到遏制。皖北、蘇北、長三角生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況也大幅度好轉,淮安、鹽城、合肥、蕪湖、阜陽、連云港等城市差和較差的縣域數(shù)目明顯減少。

圖5 2000—2015年長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局縣域個數(shù)變化Fig.5 Changes in the number of counties in the supply-demand pattern of ecosystem services in the Yangtze River Economic Belt from 2000 to 2015

但研究同時發(fā)現(xiàn),2009—2015年間,云南西部、江西南部、湖南南部等地均有多地生態(tài)供需格局出現(xiàn)一些負面變化,由好轉為較好,這與中國退耕還林計劃停滯有關[32]。為保障國家糧食安全,中國暫停了大規(guī)模的退耕還林計劃,導致這些地區(qū)的植被恢復和生態(tài)環(huán)境改善受到一定的負面影響。加之2009年全球金融危機爆發(fā),中國“四萬億刺激計劃”投資資金主要流向房地產、設備制造、鋼鐵、有色金屬、水泥等飽和行業(yè)。在保障經濟高速增長同時,造成了過剩的產能和大量的投資浪費,透支了增長因素和環(huán)境的承載力[33]。從圖4中可以看出,長三角和蘇北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況差和較差的縣域個數(shù)又有所增加,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況又有所惡化。但從整體上看,長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況還是朝趨向變好的,根據(jù)統(tǒng)計,2000—2015年間,長江經濟帶11省市林地增加了約500萬hm2,灘涂沼澤增加約13萬hm2,河流湖泊面積增加約3.5萬hm2,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好和差的縣域數(shù)目分別增加和減少了43個和58個(圖5)。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務供給及需求關聯(lián)性分析

由于長江經濟帶各省市自然本底和社經濟特征差異較大,為了更好的研究各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求的關聯(lián)性,本研究將長江經濟帶劃為上游、中游、下游三部分。其中上游包括云南、四川、貴州、重慶四省市；中游包括湖南、湖北、江西三?。幌掠伟ńK、浙江、上海、安徽四省市[34]。

相關分析目的是通過分析變量之間變化趨勢的互動關系,推斷一個變量對另一個變量的影響程度,相關分析結果利用相關系數(shù)和顯著性程度表示[35]。本文采用相關分析中最常用的皮爾遜相關系數(shù)來分析2000和2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供給對生態(tài)系統(tǒng)服務需求的影響程度。從表4中能夠看出,2000和2015年長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求相關性分析結果均通過相關顯著性檢驗,不同年份的相關性結果均呈現(xiàn)顯著的負相關,這表明隨著生態(tài)系統(tǒng)服務供給增大,而生態(tài)系統(tǒng)服務需求減小,反之亦然。就不同地區(qū)來看,長江經濟帶上游相關性最小,中游和下游相關性更大。這主要是由于長江中下游地區(qū)人口稠密,經濟相對更發(fā)達,但生態(tài)系統(tǒng)服務供給較上游地區(qū)相對偏少,對生態(tài)系統(tǒng)服務的需求更加強烈。從不同時間來看,隨著時間的推移,生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求相關性大大增強。這和中國的經濟快速增長具有很大關系。有多項研究表明,中國不同地區(qū)的不同年份生態(tài)系統(tǒng)服務供給狀況各不相同,但總體呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的狀態(tài)[36-38]。長江經濟帶GDP從2000年的4萬億元增加到2015年的30.5萬億,經濟總量增加7倍。在經濟發(fā)展過程中,不可避免的要消耗生態(tài)系統(tǒng)提供的各類服務。

研究同時利用一元線性回歸來分析不同年份生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求之間相互關系。通過表5可知,所有回歸結果均通過顯著性檢驗。從圖6中可以看出,長江經濟帶不同地區(qū),不同年份,生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求均呈現(xiàn)負相關,高生態(tài)系統(tǒng)服務需求的地區(qū)由于經濟快速發(fā)展,土地集約利用造成地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供給功能降低。這與相關性分析結果一致。同時,研究還發(fā)現(xiàn),生態(tài)系統(tǒng)服務的供需關系存在區(qū)域差異。分析不同地區(qū)擬合直線斜率,長江上游和中游斜率值小于下游地區(qū)。這表明,隨著ESPI的變化,下游的LDI的變化要大于上游和中游。這主要是由于不同地區(qū)的生態(tài)供需本底差異造成的。分析圖6可知長江經濟帶上游、中游多為“供給多-需求少”類型的縣區(qū),長江下游多為“供給少-需求多”類型的縣區(qū)。在發(fā)達地區(qū),人類對生態(tài)系統(tǒng)服務的過度利用和濫用正在導致自然資產的儲量、生態(tài)系統(tǒng)服務的供給能力都在急劇下降,而生態(tài)服務的消費總量卻在急劇攀升。其中,土地開發(fā)是生態(tài)系統(tǒng)服務供給減少的關鍵因素[39]。類似的結果表明,在中國城市化進程中,城市發(fā)展和人類活動的干擾導致了發(fā)達地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)生物生產功能和植被的減少,以及中國不可替代的生態(tài)產品和服務的喪失[40]。2000年到2015年,長江經濟帶生態(tài)狀況有所改善,分析擬合直線能夠觀察到各地區(qū)不同年份的直線截距值均有所上升,斜率均有所增大,其中長江經濟帶上游和中游生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況提升程度較下游地區(qū)更大,這和退耕還林還草工程主要分布在中西部地區(qū)有較大關聯(lián)[41-42]。

表4 長江經濟帶2000和2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求相關性分析

**.在0.01級別(雙尾),相關性顯著

圖6 2000和2015年生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求回歸分析結果Fig.6 Results of regression analysis of ecosystem services supply and demand in 2000 and 2015

4 結論與討論

長江生態(tài)系統(tǒng)保護和環(huán)境治理是長江生態(tài)文明先行示范帶建設的核心,而長江全流域綜合生態(tài)系統(tǒng)實施健康管理,更是推進長江經濟帶發(fā)展的又一關鍵[43]。本研究采用生態(tài)系統(tǒng)服務供給指數(shù)和土地開發(fā)指數(shù),定量測度了生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求,構建了生態(tài)系統(tǒng)服務供需指數(shù)。同時利用全國土地調查數(shù)據(jù),從縣域尺度開展了長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局時空變化及關聯(lián)性定量分析,得出了一些與以往研究不同的結論,這對長江經濟帶實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)管理是有價值的補充。

表5 模型摘要和參數(shù)估算值

研究結果表明：(1)2015年長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局差異明顯,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好的地區(qū)主要分布在植被覆蓋度高、人類活動影響少的地區(qū)；生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況一般的地區(qū)主要集中農業(yè)生產區(qū)；生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況差的地區(qū)與長江經濟帶大城市或城市群分布有很好的吻合性；總體呈現(xiàn)明顯的西部盈余東部超載的供需格局。其中,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好和較好的面積最大,占長江經濟帶總面積的69.45%,其次是一般和差。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況差的地區(qū)以長江經濟帶7%的土地,承載該地區(qū)55.36%的GDP,31.41%的人口,長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供需格局空間失衡現(xiàn)象較為突出。(3)2000—2015年間,長江經濟帶實施了系列生態(tài)保護與修復工程,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況趨向好轉。退耕還林計劃停滯和“四萬億刺激計劃”雖在一定程度上對生態(tài)系統(tǒng)供需狀況有一定的負面影響,但好轉趨勢不變,生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況好的縣域增加了43個,供需狀況差的縣域減少了58個,長江經濟帶上游和中游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況比下游地區(qū)提升幅度大。(4)長江經濟帶生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求整體上呈現(xiàn)負相關,但生態(tài)系統(tǒng)服務的供需關系存在區(qū)域差異。發(fā)達的下游地區(qū),生態(tài)系統(tǒng)服務供需負相關關系斜率較大,隨著ESPI的變化,下游的LDI的變化幅度大于欠發(fā)達的上游和中游地區(qū)。

最后,需要指出本文存在的一些問題：受限于數(shù)據(jù)的可獲取性,本文僅采用人口密度、經濟密度和建設用地比例來表征生態(tài)系統(tǒng)服務需求,選取的指標較少,可能無法全面的衡量生態(tài)系統(tǒng)服務需求；同時生態(tài)系統(tǒng)服務供需狀況受自然地理和社會經濟等多因素影響,不同地區(qū)之間存在較大差異,未來可在小范圍內應采用問卷調查或抽樣調查等方法,提高分析精度。同時,生態(tài)系統(tǒng)服務供需的空間不平衡會在一定程度上導致一系列環(huán)境正義問題,例如東部地區(qū)與西部地區(qū)在獲取資源利益與承擔環(huán)保責任上的不對等,城市污染不斷地向農村轉移的現(xiàn)象等。建議今后的研究把社會和環(huán)境不公平維度納入生態(tài)系統(tǒng)服務供需失衡分析中,探討如何解決好環(huán)境利益與環(huán)境負擔的分配問題。