大型湖盆可持续发展研究:生态系统服务供需匹配的静态 - 动态综合管理框架

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Ecological Indicators 7.0

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  为解决人类活动加剧导致的生态系统服务供需(ESSD)失衡问题,研究人员以洞庭湖盆地为例,分析 6 项生态系统服务(ESs)的时空错配模式,构建静态 - 动态综合管理框架。发现 2000-2020 年多项 ES 供需变化显著,且错配加剧,该框架为其他湖盆可持续治理提供技术指导。

  

洞庭湖盆地生态系统服务供需匹配的可持续管理研究解读


在全球经济快速发展的背景下,人类活动对生态资源的压力与日俱增,生态系统服务供给(ESS)与需求(ESD)的平衡被打破,尤其是在大型湖盆这类水 - 陆交错的敏感生态区域,多尺度可持续管理面临严峻挑战。作为长江经济带的重要生态节点,洞庭湖盆地集生态保护与经济发展于一体,却因城市化扩张、农田侵占等问题,出现了土壤侵蚀、水污染等生态危机,ESS 衰退与 ESD 增长的双重压力使其成为研究生态系统服务供需关系的典型区域。如何协调人地关系、破解供需错配难题,成为全球可持续发展领域的关键议题。

为系统解析大型湖盆的 ESSD 动态关系,国内研究团队以洞庭湖盆地为研究对象,开展了一项基于多维度生态系统服务的时空匹配及管理框架构建研究。研究成果发表于《Ecological Indicators》,为同类区域的生态治理提供了重要参考。

研究方法与数据支撑


研究采用 “盆地 - 子流域 - 网格” 多尺度分析框架,综合运用 InVEST 模型、双变量空间自相关分析、生态系统服务供需比(ESSDR)等方法,对 2000-2020 年期间的 6 项生态系统服务(产水(WY)、粮食生产(FP)、固碳(CS)、保土(SR)、生境质量(HQ)、休闲娱乐(LE))展开分析。数据涵盖土地利用、气象、地形、土壤及社会经济等多源信息,并通过 ArcGIS 技术进行空间数据处理与可视化。

研究结果解析


  1. 生态系统服务时空演变特征

    • 供给变化:2000-2020 年,WY、SR 供给呈上升趋势,FP、CS、HQ、LE 供给下降。其中,产水供给受降水影响显著,高值区从湘江南部转移至西北部;粮食生产供给因耕地质量下降而减少,集中于洞庭湖北部平原。
    • 需求变化:CS、SR、LE、HQ 需求上升,WY、FP 需求下降。固碳需求激增 1750.05%,从湘江流域城市扩散至全盆地;休闲娱乐需求在东部子流域更为突出。

  2. 供需错配模式识别

    • 空间聚类:ESS 与 ESD 的空间关系以高 - 低(H-L)和低 - 高(L-H)错配为主。例如,产水的 H-L 错配区随降水波动向西北迁移,固碳和休闲娱乐的 H-L 错配与生态林区重叠,而生境质量的 L-H 错配集中于城镇化区域。
    • 错配程度:ESSDR 指数显示,洞庭湖区北部和湘江流域城市核心区为严重 deficit 区,而沅江、澧水流域的森林区为 surplus 区,且错配程度随时间加剧。

  3. 静态 - 动态综合管理分区

    • 静态分区:以 ESSDR 均值划分为 ES 盈余区(SI)和 deficit 区(SII)。SI 主要分布于西部、南部森林区,SII 与洞庭湖北部耕地及东部建设用地重叠。
    • 动态演变:可持续区(S)集中于北部子流域,不可持续区(US)主导湘江南部。结合静态与动态特征,划定 6 类管理区,如 SI-S 区(生态盈余且可持续)适合发展生态经济,SII-US 区(生态 deficit 且不可持续)需限制城市化扩张。


结论与意义


研究揭示了洞庭湖盆地生态系统服务供需的时空异质性,证实了 ESSD 错配的加剧趋势,并构建了可推广的静态 - 动态综合管理框架。通过 “现状诊断 - 趋势分析 - 分区施策” 的路径,为不同区域提供了差异化策略:

  • 北部湘江流域(SII-US):严格管控城市扩张,修复滨水生态系统;
  • 环洞庭湖区域(SII-S):推广生态农业与节水技术;
  • 澧水、沅江流域(SI-S):拓展碳汇交易、生态旅游等生态经济项目;
  • 湘南、沅南地区(SI-US):优化土地利用结构,推动绿色产业升级。

该研究突破了传统静态分区的局限,融合动态演变规律,为大型湖盆的生态保护与可持续发展提供了科学的空间治理范式。其多尺度分析框架与 ESD 量化方法,可复制至长江三角洲、鄱阳湖等同类生态敏感区,助力全球可持续发展目标(SDGs)中 “陆地生态系统保护” 与 “可持续城市” 目标的实现。研究强调,协调生态供给与人类需求需强化区域协作,通过生态产品价值实现机制,促进经济优势区与生态优势区的功能互补,为破解人地矛盾提供了新的方法论启示。

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