印度尼西亚Gunungsewu热带喀斯特生态系统服务价值（ESV）时空动态及名义增长与生态退化辨析：以中爪哇Giritontro区为例

《Environmental Science: Advances》：Spatio-temporal dynamics of ecosystem service values in the tropical karst of Gunungsewu, Indonesia: a case study of Giritontro District, Central JavaOpen Access

　　

Gunungsewu喀斯特是东南亚独特且具重要生态意义的热带喀斯特景观和生物多样性热点。然而，其脆弱生态系统与低环境承载力使其对可改变生态系统服务价值（ecosystem service values, ESVs）的土地覆被变化高度敏感。本研究分析了印度尼西亚中爪哇Giritontro区2017、2021和2025年土地覆被与ESV变化的时空动态。土地覆被制图利用Sentinel-2A影像，在Google Earth Engine上通过监督分类完成。ESV采用效益转移法（benefit transfer approach）估算，使用覆盖供给、调节、支持和文化四类生态系统服务、共11种生态系统服务功能的当量系数（equivalent coefficients），并按购买力与消费者价格指数（consumer price index, CPI）调整货币价值。最显著的土地覆被变化是林地由2017年的35.70%下降至2025年的20.54%，相当于损失845.59 ha（?42.47%）。相反，水田由37.77%扩张至48.77%（+613.49 ha），并伴随城市土地的温和增加。在所有研究年份，林地提供的调节服务，尤其是气候调节和水调节，构成总ESV的主导份额。尽管总ESV名义上由2017年的IDR 90.31 billion增加至2025年的IDR 106.66 billion（增长18.10%），本研究批判性地表明，这一增加主要是由通货膨胀和食品价格调整驱动的当量系数宏观经济价格上升的假象，而非真实的生态改善。按生态组成评估，林地对总ESV的贡献比例由71.49%急剧下降至53.88%，证实喀斯特生态系统调节能力的结构性退化。交叉敏感性系数（Coefficient of Cross-Sensitivity, CCS）分析进一步揭示，林地损失和旱地扩张是生态破坏性最强的土地覆被转换。这些发现强调，热带喀斯特景观迫切需要林地保护策略，并突显在基于效益转移的评估中区分名义ESV变化与具生态意义的ESV变化的重要性。环境意义：Gunungsewu热带喀斯特是脆弱生态系统，同时也是周边社区的重要生计来源。然而，东南亚热带喀斯特景观的生态系统服务动态研究仍然稀少。本研究表明，持续林地转化削弱了喀斯特生态系统提供调节服务的能力，且ESV的名义增加不一定反映真实生态改善。这些发现有望支持热带喀斯特地区更明智的保护努力和土地利用规划。

论文围绕印度尼西亚Gunungsewu热带喀斯特这一独特且生态脆弱的热带喀斯特景观展开。喀斯特可为社区提供水源并储存水分，同时吸收大气碳，但其环境容量有限、生产力较低，对人类利用和生态干扰高度敏感。Gunungsewu具有洞穴、落水洞和地下排水系统等独特景观，提供水文循环调节、碳储存、生物多样性保护与旅游美学等生态系统服务（ecosystem services, ESs）。然而，森林砍伐、农业扩张和城市化导致的土地覆被变化（land cover change, LCC）已扰动喀斯特生态系统平衡，造成生态功能退化与服务供给质量下降。既有ESV研究多集中于中国温带和亚热带喀斯特，东南亚热带喀斯特的同类研究几乎缺失；同时，基于效益转移法（benefit transfer approach）的ESV评估易受宏观经济价格膨胀影响，名义ESV增加可能被误读为生态改善。因此，研究人员开展Giritontro区2017、2021和2025年多时相研究，以区分真实生态变化与价格系数膨胀，并用交叉敏感性系数（Coefficient of Cross-Sensitivity, CCS）识别最关键的土地覆被转换。

研究显示，林地从2017年35.70%降至2025年20.54%，损失845.59 ha（?42.47%）；水田从37.77%升至48.77%（+613.49 ha）；城市土地温和增加。总ESV名义上从IDR 90.31 billion升至IDR 106.66 billion（18.10%），但主要由当量系数E_a价格上升驱动，而非真实生态改善；林地对总ESV贡献比例从71.49%降至53.88%，表明喀斯特调节能力结构性退化。该研究意义在于为热带喀斯特保护、土地利用规划和生态补偿提供依据，并强调应以生态组成而非名义货币总量监测ESV。

关键技术方法不超过250字：研究区为印度尼西亚中爪哇Wonogiri Regency的Giritontro District。数据来源包括地质图、Sentinel-2影像（Google Earth Engine，2017、2021、2025年旱季）、Google Earth验证、消费者价格指数（consumer price index, CPI）、市场调查商品价格，以及Wonogiri Regency统计局商品面积与产量数据。方法上使用Sentinel-2A 10 m分辨率影像，在Google Earth Engine（GEE）中进行最大似然监督分类；计算LCC百分比变化；采用效益转移当量系数估算11种功能，并按购买力和CPI调整；采用ESV求和公式计算各覆被类型、各功能及总ESV；运用CCS矩阵分析土地覆被转换对ESV的敏感性。

研究结果如下。3.1 土地覆被变化：该区以雨养水田、林地和旱地为主，受喀斯特地貌与地表水不足影响。林地从2017至2025持续锐减，水田在2025显著扩张，城市土地中等增加，旱地先升后降。结论是水田扩张和植被退化构成Giritontro景观最大变化。3.2 生态系统服务变化：2017年最高值为林地调节功能，尤其气候调节（climate regulation, CR）达IDR 21.00 billion。2017—2021年水田食物生产（food production, FP）由IDR 4.87 billion升至5.86 billion，CR由2.04 billion升至2.46 billion；林地水调节（water regulation, WR）由12.40 billion降至12.29 billion，土壤形成与保持（soil formation and retention, SFR）下降。2021—2025年水田FP升至9.74 billion，生物多样性（biodiversity, BD）由0.91 billion升至1.50 billion；林地WR降至11.03 billion，SFR降至5.55 billion。水田水供给（water supply, WS）系数为负，其扩张增加水平衡压力。3.3 总ESV变化：空间上2017年以高至极高ESV为主，2025年转为中等。2017—2021年旱地ESV变化率129.31%，水田20.32%，水体52.52%，城市土地55.58%，林地?0.88%；2021—2025年水田66.04%，水体28.89%，城市14.85%，林地?10.20%，旱地?21.70%。名义总ESV增加18.10%，但E_a由IDR 1701 385.93/ha升至2632 403.80/ha，增幅54.72%，主要由通货膨胀和食品价格调整导致。3.4 ESV交叉敏感性系数矩阵：向林地和水体转换在两期均对ESV产生最大正贡献，主要来自水田、旱地和城市土地；向城市土地、水田尤其旱地转换呈负CCS。向城市土地转换最持续降低ESV，向旱地转换负影响最大。结论是ESV对土地覆被转换方向高度敏感，林地和不可逆土地封闭是保护关键。

讨论部分总结：土地覆被变化并非中性，而是生态功能的不等价替代。林地转为水田和旱地时，损失的是景观中调节能力最高的覆被，取而代之的是供给功能较强但调节功能较弱的类型；在喀斯特环境中，气候调节、水调节和土壤形成等功能形成于长时间尺度，而水田供给增益具有季节性和降雨依赖性。总ESV名义增加若被决策者视为生态健康改善，会导致误判，因为分离价格效应后，18.1%的名义增长掩盖约23.7%的真实生态收缩。水田具有双重作用：提高食物供给，但其负水供给系数会增加水平衡压力。向旱地转换产生最负ESV响应，因为旱地常由高值林地和水田转换而来，是喀斯特土地退化早期信号；向城市土地转换则因土地封闭不可逆而最持续降低ESV。治理启示是优先防止林地转换和不可逆土地封闭，保护剩余林地，社会林业需生态保障，定居增长应避开高值林地和喀斯特补水区，监测应采用生态组成而非名义总ESV，并可通过生态系统服务付费（payment for ecosystem services, PES）或生态补偿支持林地保留。研究限制包括：ESV当量系数来自中国喀斯特，结果为近似值；未量化地下生态系统服务；驱动力分析为描述性；CCS未发展未来情景。

研究结论翻译：该研究表明，2017至2025年间Gunungsewu喀斯特地区显著的土地覆被变化已在空间分布和功能组成上实质性重塑了ESV。林地面积下降42.47%是调节服务减少的主要驱动因素，尤其气候调节和水分保持；水田扩张主要促进供给服务。关键发现是总ESV从2017年IDR 90.31 billion增至2025年IDR 106.66 billion的表观增加，反映当量系数E_a的宏观经济价格上升，而非真实生态改善。按生态组成评估，林地对总ESV贡献比例从71.49%降至53.88%，证实喀斯特生态系统调节能力的结构性退化，尽管名义货币增长。该研究通过提供热带喀斯特景观生态系统服务动态的空间显式评估，为全球ESV研究中代表性不足的生态系统类型提供科学贡献；通过整合遥感分析与经济估值方法，强调喀斯特生态系统服务对土地覆被变化的敏感性。政策上建议：优先保护林地，通过区域空间规划（Rencana Tata Ruang Wilayah, RTRW）和重要生态系统区（Kawasan Ekosistem Esensial, KEE）框架保护剩余林地；扩展社会林业（Perhutanan Sosial）时需防止社区管理林区转为农田；定居增长应远离高值林地和喀斯特水文补给区；监测应采用生态组成而非名义总ESV，并可通过PES或生态补偿支持林地保留。未来研究应纳入初级估值方法、更高分辨率生态数据和社会经济驱动因素，以提高喀斯特环境生态系统服务评估的准确性和综合性。