探索中国北方生态脆弱地区未来生态系统服务之间的权衡以及其主要驱动因素

《Economics & Human Biology》：Exploring future ecosystem service trade-off and key driving factors in the ecologically fragile region, northern China

景观可持续性评估：以 Mentougou 峡谷洪泛区为例，通过遥感与统计数据揭示其2002-2022年从生产导向向生态导向转型的三阶段特征（内部调整期、转型期、基础设施补充期），发现环境与社会经济系统协调度从严重失衡提升至良好协调，但近年增速放缓。提出基于自然解决方案的"库存更新"替代传统增量发展模式，为同类型洪泛区景观优化与政策制定提供方法论参考。

　　在全球范围内，超过十亿人口居住在山区，其中大多数集中在峡谷洪泛平原地区。这些地区面临着洪水和土地资源稀缺的双重挑战。峡谷洪泛平原的可持续性评估虽然在可持续性科学中是一个重要议题，但目前研究仍然相对不足。本文通过遥感、统计和研究数据，分析了中国门头沟峡谷洪泛平原（MGF）的景观格局变化以及环境与经济社会系统的耦合趋势。过去二十年，MGF的景观整体上从以生产为主的格局向以生态为主的格局转变，这一过程可以分为三个阶段：生产景观的内部调整期、向生态景观过渡期，以及基础设施的补充建设期。环境与经济社会系统的耦合协调关系也从严重的失衡状态逐渐改善，实现了较好的协调。然而，近年来这种协调关系出现了放缓甚至停滞的趋势，对区域景观系统的长期可持续性构成了潜在风险。因此，本文提出应将传统的“增量发展”模式转变为基于自然的解决方案（Nature-based Solutions）的“存量更新”模式。这种方法不仅有助于其他研究的开展，还能为地方政府制定可持续发展政策提供支持。

在人类世时代和气候变化加剧的背景下，评估区域可持续发展变得尤为重要。可持续发展主要关注环境、社会和经济三个维度。学术界对可持续性形成了两个关键的研究方向：“强可持续性”和“地方可操作性”。与“弱可持续性”观点不同，后者认为自然资本和人造资本可以相互替代，而“强可持续性”则强调关键自然资本在提供生态系统服务方面不可替代性。同时，“地方可操作性”意味着可持续性不仅要在全球层面实现，也需要在地方和区域层面进行考量，可持续性科学必须综合考虑这些不同尺度。尽管研究重点有所不同，但学术界的共识是，维持洪泛平原功能和生态效益必须深入了解其历史轨迹和当前趋势。

峡谷洪泛平原由于土地利用的限制，面临着更加复杂和严峻的人与环境矛盾，以及在气候变化背景下的洪水风险和可持续性风险。这使得峡谷洪泛平原在洪泛平原研究中具有特殊和重要的意义。然而，与全球范围内的洪泛平原研究相比，对峡谷洪泛平原的研究相对较少。相关研究主要集中在基于多时期时空数据的景观格局演变和影响因素分析。尽管这些研究反映了洪泛平原研究的主要共识，但很少关注景观尺度上的可持续性评估，特别是从环境和社会经济两个维度构建评估指标和模型，以反映峡谷洪泛平原景观系统的整体可持续性。

为了弥补之前研究的不足，本文选择位于永定河沿岸的门头沟峡谷洪泛平原（MGF）作为研究对象。该区域具有明显的峡谷地貌特征，且人与环境之间的互动关系复杂。我们整合了2002年至2022年间关于景观类型、洪水淹没、政策规划以及各种社会经济数据的信息，同时结合了基于参与式访谈的“一手”数据。通过这些数据，从两个方面评估峡谷洪泛平原景观的可持续性：一是生产、生活与生态空间的景观格局变化（LPC）以及景观类型的变化；二是环境系统与社会经济系统的景观协调发展趋势（LCD）。本文旨在发展一种新的研究类型和尺度，以实现可持续发展的“地方可操作性”，构建一种适合从人与自然互动角度评估峡谷洪泛平原景观可持续性的方法，并提出相应的政策和规划策略。

研究区域位于永定河上游，这条河流形成于大约三百万年前，被誉为“北京的母亲河”。永定河从官厅水库蜿蜒流经北京市门头沟区。由于该地区特殊的“深切割”山地环境，门头沟至三尖甸水库之间的河段被称为“门头沟峡谷段”，全长约90公里，是永定河上最险峻的河段之一。该河段的河床形态保持相对稳定，但受气候变化和人类活动的影响，其生态功能和景观格局发生了显著变化。门头沟峡谷段的地理环境决定了其在可持续性研究中的独特性，同时，该区域的复杂性也使得研究更具挑战性。

在景观变化方面，2002年至2022年间，门头沟峡谷洪泛平原的生态景观面积呈现出上升趋势，而生产景观面积则下降，生活景观面积最初下降，随后有所回升。在生态景观内部，E1类景观的面积增长最为显著，从2002年的22.29%上升到2022年的27.15%。E2类景观虽然在比例上最小，但增长速度很快，从2002年的0.80%增长到2022年的3.46%。在生活景观内部，L1类景观的面积增长最少，从2002年的20.07%上升到2022年的某个数值，这表明生活空间的变化相对缓慢。这些变化反映了人与自然之间的互动关系，也体现了区域景观系统的演变趋势。

在门头沟峡谷洪泛平原的人与自然协调发展的机制方面，可以发现“强可持续性”理念与中国的可持续发展理念高度契合，例如“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”等，这些理念都强调了自然环境的可持续性和人类社会经济发展的需求之间的平衡。同时，这些理念也强调在自然环境的边界内调控社会经济发展，以实现可持续性目标。然而，当面对气候变化、土地资源紧张以及利益冲突等复杂因素时，如何在这些挑战中实现人与自然的协调，仍然是一个亟待解决的问题。因此，本文从多个角度探讨了门头沟峡谷洪泛平原景观协调发展的内在机制，包括政策导向、经济发展模式以及生态环境保护措施之间的相互作用。

在结论部分，可以总结出，峡谷洪泛平原景观的可持续性取决于人与自然之间的协调关系。在气候变化加剧、土地资源稀缺以及利益分歧的背景下，我们应当协调洪水控制、居民的生产与生活以及生态环境保护之间的关系，提出促进区域可持续发展的路径和措施，从景观格局优化的角度出发。这不仅有助于改善当地的生态环境质量，还能为居民提供更加稳定和可持续的生活条件。同时，通过科学合理的政策和规划，可以实现人与自然的和谐共生，推动区域可持续发展。

本文的研究成果为理解峡谷洪泛平原的可持续性提供了新的视角，并为相关政策的制定提供了科学依据。通过整合多源数据，包括遥感数据、社会经济数据以及实地访谈数据，我们能够更全面地评估景观格局变化和环境与社会经济系统的耦合关系。这种研究方法不仅适用于门头沟峡谷洪泛平原，也可以推广到其他类似的区域，为全球范围内的可持续性研究提供借鉴。此外，本文提出的“存量更新”模式，强调通过自然解决方案来实现景观的可持续发展，这与当前全球可持续性发展的趋势相一致，也为未来的生态保护和景观管理提供了新的思路。

研究过程中，我们发现景观格局的变化不仅受到自然因素的影响，也与社会经济活动密切相关。例如，随着生态保护政策的实施，生态景观的面积不断增加，而生产景观的面积则相应减少。这种变化反映了人类对自然资源的利用方式正在发生转变，从以资源开发为主转向以生态保护为核心。同时，生活景观的变化也显示出居民对生态环境的关注度在提高，这与社会经济发展水平的提升密切相关。因此，景观格局的变化可以作为衡量区域可持续性发展水平的重要指标，同时也为政策制定提供了依据。

此外，研究还发现，尽管生态景观的面积在增加，但其增长速度有所放缓，甚至出现停滞的趋势。这表明在实现生态景观的扩展过程中，面临着一定的阻力。这种阻力可能来自于经济发展的需求，也可能来自于政策执行的难度。因此，在制定可持续发展政策时，需要综合考虑生态、经济和社会三方面的因素，以实现更加全面和有效的协调。同时，通过加强政策的科学性和可操作性，可以更好地推动区域可持续性的发展。

本文的研究不仅为门头沟峡谷洪泛平原的可持续性发展提供了理论支持，也为其他类似区域的可持续性研究提供了方法论指导。通过建立一套适用于峡谷洪泛平原的可持续性评估体系，我们能够更准确地衡量区域景观系统的可持续性水平，同时也能为政策制定提供科学依据。这种研究方法的推广和应用，有助于在全球范围内实现更加科学和有效的可持续性发展，特别是在面对气候变化和土地资源稀缺等挑战时，能够为人类社会提供更加稳定和可持续的发展路径。

在实际应用中，本文提出的方法和策略可以为地方政府提供参考，帮助其制定更加科学和合理的可持续发展政策。例如，通过优化景观格局，可以提高生态景观的面积，减少生产景观的扩张，同时提升生活景观的质量。这不仅有助于改善当地的生态环境，还能为居民提供更加宜居的生活环境。此外，通过加强政策的执行力度，可以更好地实现人与自然的协调，提高区域可持续性发展的水平。

总之，门头沟峡谷洪泛平原的可持续性发展是一个复杂而多维的议题，涉及生态、经济和社会等多个方面。本文通过整合多源数据，分析景观格局变化和环境与社会经济系统的耦合关系，提出了一套新的研究方法和策略，以实现可持续性发展的“地方可操作性”。这种研究方法不仅适用于门头沟峡谷洪泛平原，也可以推广到其他类似的区域，为全球范围内的可持续性研究提供借鉴。通过科学合理的政策和规划，可以实现人与自然的和谐共生，推动区域可持续性的发展，为人类社会提供更加稳定和可持续的发展路径。