基于碳汇服务流的陆海统筹生态补偿框架研究：来自某沿海城市的证据

《Environmental Impact Assessment Review》：A Land-Sea integrated ecological compensation framework based on carbon sequestration service flows: Evidence from a Coastal City

　　

•使用差异化方法量化陆地和海洋碳封存。•海洋和沿海山区是重要的陆海耦合碳流源。•揭示了短程高效的碳封存服务流模式。•基于碳流构建陆海统筹的生态补偿框架。•支持公平高效的海岸生态补偿政策设计。

引言

当前，全球正面临由自然资源过度消耗所驱动的可续性危机（Yi等，2023）。在快速城镇化和工业化进程中，如何协调生态环境保护与社会经济发展已成为一项紧迫挑战（Fan等，2023），这一矛盾在发展中国家尤为突出。生态补偿（EC）作为一种基于"受益者付费、保护者受偿"原则的政策工具，不仅为利益相关者在恢复（Wang等，2025）退化环境过程中所承担的成本进行补偿，还通过对保护行为的补偿来激励环境保护（Chen和Pei，2025）。鉴于环境治理的复杂性和系统性，建立科学合理的EC标准已成为平衡区域发展利益、实现环境正义的关键步骤。

沿海地区是经济增长、人口集聚和产业聚集的核心区域，全球超过40%的人口居住在海陆线100公里范围内（Kummu等，2016），该地区经济发展与环境保护之间的矛盾尤为突出。这一挑战在中国沿海地区尤为明显，快速的城市扩张、港口建设和沿海产业集聚在提高经济产出和空间使用效率的同时，通过建成区扩张、岸线改造和沿海生态空间丧失，不断改变陆地和海洋生态系统的结构和功能（Wang等，2025）。同时，产业结构调整、生态修复和海岸带综合管理为经济发展与生态保护之间的更大协同创造了机遇。由于经济效益、生态保护成本和生态系统功能效益通常分布在不同的区域，陆域发展与海洋生态过程在空间上紧密联系（Guo等，2025），而基于行政边界和单一生态系统的传统治理方式难以准确识别生态贡献、外部依赖和保护责任（Feng等，2025）。EC通过基于价值的工具缓解了发展与保护之间的尖锐矛盾，为确保持续提供关键生态功能提供了途径（Wang等，2022）。因此，将陆域和海洋生态功能纳入EC框架对于确保公平补偿和支持区域协调发展至关重要。

在《千年生态系统评估》（MA）中，生态系统服务（ESs）被广泛定义为"人们从生态系统中获得的惠益"（Costanza等，1997）。ESs是连接自然生态系统与人类福祉的桥梁。其可持续供给为区域协调发展提供了支撑，并为识别陆海生态功能及其区域联系提供了重要视角（Zhu等，2025）。其中，碳封存服务（CSs）作为一种抵消二氧化碳排放的调节服务，因其在减缓气候变化中的关键作用而日益受到关注（Ma等，2024）。实现CSs供需平衡被认为是减缓全球变暖的必要条件，《巴黎协定》提出的本世纪下半叶实现温室气体净零排放的全球目标显著提高了人们对解决CSs供需失衡的期望（Long等，2025）。然而，由于区域发展不平衡、人口增长和城市扩张，CSs呈现出空间错配特征，供需区域往往不重叠。这种空间异质性直接产生了CSs的跨区域溢出效应，形成碳封存服务流（CSF）（Zhou等，2024）。在气候变化和人类活动的共同作用下，CSs通过自然过程和人为机制在区域间转移和重新分配（Zhao等，2025）。CSF表征了服务从盈余区域向赤字区域的空间转移（Bagstad等，2013），使得识别区域间生态联系成为可能。基于CSF，可以科学地识别EC的责任主体和补偿金额，确保补偿标准与区域CSs贡献相匹配。因此，将CSF纳入EC政策的制定中，可以促进制定更加精准、公平和可持续的跨区域EC政策（Liu等，2025）。

评估在EC研究中至关重要。传统方法——包括条件价值评估法、机会成本法和生态系统服务价值（ESV）法——均存在固有的局限性。条件价值评估法依赖于问卷调查，主观性强（Venkatachalam，2004）；机会成本法往往低估生态系统的实际价值（Sasa等，2022）；ESV法通常高估服务价值，不适合作为直接的EC标准（Naidoo和Adamowicz，2006）。基于生态系统服务流（ESF）的EC研究日益成为该领域的研究热点。学者们普遍认为，准确刻画ESF的方向、大小和速度，可以有效识别服务供给的关键路径，并提高EC核算的准确性（Du等，2023）。目前，ESF量化方法已应用于多种类型的ESs。例如，ARIES和贝叶斯网络（Villa等，2014）、用于研究水土保持服务流的HYSPLIT模型（Xu等，2021）、用于绘制荷兰瓦登海地区审美服务流分布的MaxEnt模型（Tieskens等，2018）、基于专家知识构建的ESF评估矩阵（Burkhard等，2014），以及基于物种和贸易记录的统计数据分析（Kleemann等，2020）。然而，这些方法受限于数据要求高和主观性强。更重要的是，关于ESF概念的本质已达成基本共识，即ESF代表"实际被利用的生态系统服务流"（Bagstad等，2013）。这一共识表明，在ESF的三大核心要素——方向、大小和速度——中，流的大小构成了ESF定量分析的基础，是衡量ESs实际利用情况的关键指标（Guan等，2023）。总体而言，现有方法虽然强调了ESF的过程，但未能明确界定ESF的空间范围，这严重限制了其在实际应用中的定量分析（Du等，2023）。基于距离衰减原理的引力模型，将ES供需的大小与空间距离相结合，以表征区域间ESF的相互作用范围和相对强度，已成为ESF研究中的重要方法（Han等，2025）。该模型捕捉了区域间ES联系随距离增加而减弱的空间特征，适用于表征由大气介导的径向分布ESF，从而提高了ESF分析的空间合理性（Wang等，2021）。因此，该模型已广泛应用于ESF研究，特别是在全向、大气介导的CSF研究中（Ma等，2024），为构建EC政策和准确量化跨介质碳流及其生态和经济利益提供了科学途径。

海洋作为全球最大的碳库，在碳循环和气候调节中发挥着关键作用（Gruber等，2019）。沿海地区作为陆海耦合的关键过渡带，其碳循环高度开放，陆地输入、大气交换、海洋生物过程和流体输运共同影响区域碳循环；因此，沿海地区的碳治理不能局限于陆地生态系统。早期的碳EC研究主要基于陆地生态系统碳储量或减排效益来确定补偿标准（Vaz等，2026），这些方法适用于陆地系统内部，但无法完全捕捉沿海地区陆海之间的生态联系。随着"蓝碳"概念的提出（Atchison等，2024），红树林、盐沼和海草床等沿海生态系统逐渐被纳入EC研究框架（Liao等，2025），推动从简单的生态损害补偿向生态功能补偿转变，并为陆海生态贡献的综合评估提供了基础（Zhang等，2024）。

综上所述，尽管现有研究在推进ESF量化方面有所进展，并将碳EC从静态价值评估扩展到空间联系分析，但在沿海地区的陆海统筹应用中仍存在重要局限性。现有的CSF和碳EC研究主要使用陆地生态系统作为核算单元，尚未在统一的核算边界内全面识别陆地和海洋CSs供给以及由城市人类活动产生的CSs需求，导致难以揭示CSs盈余和赤字区域之间的跨区域外部依赖关系，以及陆域内部和陆海之间的空间联系。此外，现有ESF研究主要关注服务流的方向、空间范围和大小，对如何将CSF进一步转化为明确的EC付费方、受偿方、补偿金额和实施优先级的关注有限。因此，从服务流识别到补偿责任分配的完整分析链尚未建立。基于这些差距，本研究探讨了一个由沿海城市CSs供需空间错配和陆海生态联系并存所引发的关键问题：如何在统一的分析框架内全面识别陆地和海洋CSs供给以及由城市人类活动产生的CSs需求，如何量化CSs盈余和赤字区域之间的跨区域外部依赖关系，以及如何相应分配EC责任以匹配生态贡献。为回答这一问题，本研究从陆海统筹视角出发，构建了以CSF为核心的分析框架，刻画了陆域内部和陆海之间的CSF，并将CSs盈余贡献和外部依赖转化为识别EC付费方、受偿方和补偿金额的依据，从而将EC从单一陆地系统补偿扩展到陆海协同补偿。

中国沿海地区是经济发展和低碳治理的核心区域。作为中国北部沿海重要的经济中心和国家低碳试点城市，青岛在快速城镇化和密集陆海开发过程中，仍面临陆海生态系统碎片化以及碳汇功能融入EC政策不足等实际挑战。因此，本研究选择青岛作为案例研究区，从陆海统筹视角出发构建了基于CSF的EC分析框架。主要研究目标如下：（1）全面识别陆地和海洋生态系统的CSs供给以及由城市人类活动产生的CSs需求，并揭示其时空演变和空间错配特征；（2）量化陆域内部和陆海之间的CSF，刻画CSs盈余和赤字区域之间的跨区域外部碳封存依赖关系，并识别海洋生态系统对区域CSF的贡献；（3）基于CSF关系识别EC付费方和受偿方，计算EC金额，并确定优先实施区域。本研究旨在阐明跨区域CSF转移过程和EC责任分配，为制定沿海地区公平的EC政策提供科学依据，推动经济、社会和生态协同发展。

片段

研究区

青岛位于中国山东半岛南部（北纬35°35′至37°09′，东经119°30′至121°00′），是一座典型的沿海中心城市，下辖七个市辖区和三个县级市，陆地面积约11,293平方公里，海域面积约12,440平方公里，海岸线总长905.2公里，陆海交织特征显著（图1）。青岛地处温带季风气候区，年平均气温12.7℃，年

碳封存服务供给

图4展示了2004年至2023年青岛陆地碳密度的空间分布和CSs供给的定量特征。空间上，高碳密度区主要集中在崂山、黄岛中部和平度东北部，而低密度区则向城市核心区、城阳和即墨扩张，表明城镇化对自然碳汇具有显著的压缩效应。时间上，2004年至2023年，陆地碳储存在

人类活动对CSs供需的影响

区域碳平衡不仅取决于CSs供给或需求的单独变化，更重要的是取决于两者的匹配程度。人类活动通过能源消耗和生产及日常生活活动改变CSs需求，同时通过土地利用变化影响CSs供给的生态基础，从而不断重塑区域CSs供需格局。

青黛海岸服务供给量下降与需求上升的同步趋势表明，……结论：从陆海一体化管理视角出发，本研究构建了以海岸服务为核心的海岸生态承载力框架，系统识别了陆海海岸服务供给需求格局、跨区域依赖关系以及生态补偿责任。研究结果显示，2004年至2023年间，青岛海岸服务供给与需求之间的不平衡持续加剧，并伴随显著的空间错配现象。海岸服务总量呈现先增后降、随后略有回升的变化趋势，具有……利益冲突声明：作者声明，他们不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。致谢：本研究受国家自然科学基金（批准号：42476246）和山东省自然科学基金（批准号：ZR2025MS550）资助。作者：管青春｜龚通宇｜王一凡｜汤晓雪｜季佩佳｜郭科豪