中国黄土高原生态系统服务供需关系的空间尺度依赖性及调控机制研究

本研究针对黄土高原生态系统服务(ESs)供需失衡问题，通过多尺度(1 km网格至流域尺度)量化碳固存(CS)、产水量(WY)、食物供给(FS)和土壤保持(SC)四项关键服务，揭示了尺度扩展使供需匹配度提升66.78%(CS)和57.85%(WY)，发现网格尺度以协同效应为主而流域尺度出现权衡，识别出人口与GDP是CS/WY/FS的主导因子而SC受自然因素调控，为区域生态分级管理提供了科学依据。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，生态系统服务(ESs)的供需矛盾日益突出。黄土高原作为世界上水土流失最严重的区域之一，其脆弱的生态环境与密集的人类活动形成了鲜明对比。尽管经过70年生态治理取得显著成效，但农民生计转型和城镇化进程改变了ESs消费格局，导致供需空间错配加剧。现有研究多聚焦单一尺度分析，难以揭示复杂尺度效应下的交互机制，制约了精准化生态管理的实施。

中国科学院生态环境研究中心的研究团队在《Geography and Sustainability》发表论文，创新性地采用六种空间尺度(1 km像素、10 km、50 km网格及县、市、流域尺度)，整合CASA模型、InVEST模型和RUSLE模型等方法，系统量化了2020年黄土高原CS、WY、FS和SC的供需关系。研究通过ESDR指数(生态系统服务供需比)评估匹配状态，运用Spearman相关分析识别服务间权衡/协同效应，并采用典型相关分析(CCA)解析多尺度驱动机制。

3.1 生态系统服务供需空间格局
空间异质性分析显示：CS、WY和FS供给呈东南高西北低格局，SC高值区集中在沟壑区和石质山区；需求端则呈现人口经济密集区(东南河谷平原)的高值聚集现象，其中SC供需分布相似性最高。

3.2 多尺度供需匹配特征
尺度扩展显著改善匹配平衡：从像素到流域尺度，CS平衡区比例从8.31%增至75.09%，WY从15.31%升至73.16%；FS平衡区在县域尺度达峰值(48.18%)；SC则始终以盈余为主。表明宏观尺度能有效平滑局部异质性。

3.3 服务间权衡/协同关系
CS-WY在所有尺度均保持高度协同(|r|=0.99)；CS/WY与FS的协同性随尺度扩大而减弱，在流域尺度转为微弱权衡；SC与CS/WY在行政尺度出现中度权衡，与FS则呈现尺度增强型协同。揭示管理单元扩大可能引发服务间冲突。

3.4 多尺度驱动机制
主导因子呈现尺度分化：GDP和人口密度对CS/WY/FS的影响系数在流域尺度达0.8664(LD和HAI超0.8)，而SC主要受降水(PRE)、NDVI和坡度等自然因子调控。证实人类活动强度是引致供需错配的核心变量。

该研究突破性地构建了"微观识别-中观调控-宏观统筹"的分级管理框架：1)网格尺度精准定位供需缺口，2)县域尺度实施产业布局优化等可操作政策，3)流域尺度协调跨区域服务流动。特别指出县域作为政策实施的最佳尺度，既能规避网格尺度的操作局限，又可缓解大尺度的服务权衡效应。研究为生态恢复工程的空间配置提供了量化依据，其多尺度分析方法对全球脆弱生态区管理具有范式意义。未来研究需结合ESs流(ESFs)传输机制，探索更动态的供需平衡阈值体系。