在可持续发展目标框架下，居民福祉与生态系统服务之间的耦合分析：以中国沿海地区为例

《Ecological Indicators》：Coupling analysis of resident well-being and ecosystem services under sustainable development goals: A case study of China’s coastal regions

本研究以中国11个沿海省份为案例，整合千年生态系统评估、可持续发展目标和人类需求理论，构建多层级居民福祉指标体系，改进等效因子法评估生态系统服务价值，并运用耦合协调度模型分析ES与RWB的相互作用，提出区域可持续发展策略。结果揭示了ES与RWB的空间异质性和动态耦合特征，以及各省份的发展阶段分类。

　　### 解读：中国沿海地区生态系统服务与居民福祉的耦合协调关系

在全球经济快速发展的背景下，人类活动成为全球环境变化的主要驱动力。随着经济和社会的快速发展，生态系统的供需矛盾逐渐显现，特别是在中国沿海地区，这一矛盾尤为突出。该研究旨在探索中国沿海地区生态系统服务（ES）与居民福祉（RWB）之间的耦合协调关系，以支持可持续发展目标的实现。通过分析2000年至2022年间11个沿海省份（不包括香港、澳门和台湾）的ES和RWB变化，研究构建了一个多层次的RWB指标体系，并结合地理空间数据，采用改进的等效因子法评估ES价值（ESV），利用耦合协调度模型（CCD）分析ES与RWB的互动关系，为各沿海省份制定相应的城市规划策略。

#### 研究背景与意义

在21世纪，人类活动对全球生态环境的影响日益显著。尽管全球经济的增长显著提升了人们的生活水平，但同时带来了资源枯竭、环境污染和自然灾害频发等问题。这一现象反映了生态系统服务与居民福祉之间的供需失衡，源于自然与人类系统之间的耦合过程失衡。联合国千年生态系统评估（MA）将居民福祉与生态系统服务的关系纳入研究框架，而《2030年可持续发展议程》（SDGs）和人类需求理论（HNT）也提供了重要的理论支撑。这些理论框架为量化居民福祉和生态系统服务提供了多元化的视角，使研究能够更全面地理解两者之间的相互作用。

中国沿海地区作为国家经济最活跃的区域之一，其生态环境和居民福祉之间的关系具有重要的现实意义。这些地区不仅是重要的经济中心，还处于全球气候变化敏感区和生物多样性热点区域。然而，近年来的快速城市化和产业集聚不断侵蚀生态空间，加剧了生态系统的碎片化，削弱了其生态功能。同时，沿海地区内部经济发展水平、自然禀赋和社会结构的差异，也导致了ES供给与RWB需求之间的不平衡，形成了复杂的区域耦合关系。

#### 方法与数据

本研究采用综合方法，将MA、SDGs和HNT相结合，构建了一个多层级的居民福祉评估指标体系。该体系涵盖了基本需求、健康需求、环境需求和精神需求四个基本层面，并进一步细分为7个标准层面，以对应SDGs中的10个目标。同时，研究引入了地理空间数据，包括人口密度、夜间灯光指数和归一化植被指数（NDVI），以强调区域间的差异性。

为了量化ESV，研究采用改进的等效因子法，根据区域内的净初级生产力（NPP）和国内生产总值（GDP）进行调整。这一方法能够更准确地反映不同生态系统类型对ES的贡献。此外，研究还利用了土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，对不同土地利用类型进行了分类，并通过计算其等效因子来评估ESV。

在分析ES与RWB之间的关系时，研究采用了耦合协调度模型（CCD）。该模型能够衡量系统或指标从无序到有序的发展趋势，反映其整体表现和协同效应。通过CCD，研究将区域发展分为四个阶段：有序发展（I）、ES滞后（II）、RWB滞后（III）和发展滞后（IV）。这种分类方法有助于识别不同地区的协调状态，并提出相应的政策建议。

#### 研究结果

从2000年到2022年，中国沿海地区的居民福祉总体呈上升趋势，但区域间差异显著。上海、浙江、江苏和天津的RWB水平较高，显示出经济发达地区在基本需求和健康水平方面的优势。然而，这些地区在环境质量方面相对较弱。大多数省份的教育满意度下降，而山东和广东在社会关系方面表现较好。这表明，虽然经济发展带来了物质条件的改善，但并未完全解决环境和教育方面的短板。

在生态系统服务方面，森林和农田是沿海地区的主要土地利用类型。从时间序列来看，ESV呈现出先下降后上升的趋势，调节服务仍然是主导类型。空间分布上，ESV呈现出“南高北低”的格局，即南方省份的ESV较高，而北方省份相对较低。这一现象可能与南方地区更为丰富的自然生态系统和较高的生态功能有关。

在耦合协调度分析中，大多数省份处于对抗状态，表明ES与RWB之间存在明显的不平衡。天津、上海和海南的协调度处于中度不平衡状态，而浙江和广东则分别达到了中度协调和高度协调。这说明，虽然浙江和广东在ES和RWB之间取得了较好的平衡，但其他省份仍面临较大的协调挑战。

#### 讨论

研究发现，土地利用变化（LUCC）对ES和RWB的影响是深远的。在沿海地区，LUCC主要表现为森林和农田的减少，以及建设用地的扩张。这些变化不仅影响了ES的供给能力，还对RWB产生了显著影响。例如，快速城市化导致了ES的下降，特别是在那些ES供给能力较弱的地区，这种下降更为明显。此外，建设用地的扩张通过城市热岛效应、污染物排放和栖息地破碎化等途径，对区域ES产生了负面影响。

研究还指出，居民福祉的提升与区域经济发展、产业结构和公共服务设施的完善密切相关。例如，经济发达地区如上海和浙江，由于人均GDP较高、夜间灯光指数强和预期寿命较长，其在基本需求和健康福祉方面表现优异。然而，这些地区的ES供给能力相对较低，表明经济发展并未完全转化为生态效益。相反，南方省份如福建和海南在环境维度上具有明显优势，这可能与较低的PM10浓度和较少的区域环境噪声有关。

此外，教育满意度的下降是沿海地区普遍存在的问题，特别是在经济快速增长的背景下，教育资源的供需矛盾日益突出。虽然教育需求在上升，但供给侧的结构调整滞后，导致了供需失衡。同时，迁移人口在公共资源配置中处于不利地位，缺乏平等的教育机会，这严重影响了他们的生活质量。研究还指出，沿海地区在社会关系方面表现较好，特别是在广东和山东，基本养老金和医疗保险的覆盖率增加，失业率下降，进一步提升了居民的社会福祉。

#### 局限性与未来展望

尽管本研究提供了有价值的见解，但仍存在一些局限性。首先，居民福祉的评估基于省级行政单位，虽然能够宏观上反映居民的客观福祉，但忽略了省内的区域差异，使得对RWB的评估不够精确。未来的研究可以引入更高分辨率的地理空间数据，以更细致地捕捉区域内的异质性，并提高评估的准确性。

其次，CCD模型虽然能够反映RWB与ES之间的动态关系，但其在模拟复杂情景和分析实际机制方面存在一定的不足。因此，后续研究可以结合系统动力学模型或机器学习方法，以模拟不同政策情景下的RWB-ES互动，并揭示其内在机制。

此外，本研究还建议未来应进一步开展实地调查，并将兴趣点（POI）数据类型纳入居民福祉评估框架，以更全面地了解居民的主观福祉。同时，利用更先进的模拟模型，不仅可以揭示当前现象的变化，还可以预测未来的发展趋势，为政策制定提供更科学的依据。最后，由于生态系统服务供给和人类福祉需求之间的尺度差异，未来研究应进一步探讨中国沿海地区RWB与ES关系的多尺度嵌套和多维度反馈机制。

#### 结论

本研究通过整合MA、SDGs和HNT，构建了一个多层次的居民福祉评估指标体系，并采用改进的等效因子法评估ESV，利用CCD模型分析ES与RWB的互动关系。研究结果表明，中国沿海地区的RWB总体呈上升趋势，但区域间差异显著；ESV呈现出“先降后升”的趋势，调节服务仍是主要贡献者；在耦合协调度方面，大多数省份处于对抗状态，只有浙江和广东达到了较好的协调。基于ES-RWB关系的四象限框架，研究将沿海省份分为四类：有序发展（I）、ES滞后（II）、RWB滞后（III）和发展滞后（IV）。

本研究不仅为实现中国沿海地区的可持续发展目标提供了科学依据，也为其他具有相似社会经济和生态背景的地区提供了方法论上的参考。通过系统分析ES与RWB之间的非线性耦合关系，研究揭示了区域发展不平衡和不充分的深层次矛盾，并提出了相应的政策建议，以增强ES的供给能力，优化RWB的需求结构，推动可持续发展。