《Ecosystem Services》：Environmental effects of an incentive-based program on deforestation and hydrological ecosystem services in peri-urban Mexico City
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城郊地区作为森林、农业生态系统与城市扩张交汇的社会-生态界面，在塑造惠及人类福祉和领土可持续性的生态系统服务供给方面日益受到重视。为评估激励型保护项目的水文效应，本研究以2019年在墨西哥城保护地实施的Altépetl Bienestar项目为研究对象，整
城郊地区作为森林、农业生态系统与城市扩张交汇的社会-生态界面，在塑造惠及人类福祉和领土可持续性的生态系统服务供给方面日益受到重视。为评估激励型保护项目的水文效应，本研究以2019年在墨西哥城保护地实施的Altépetl Bienestar项目为研究对象，整合了25年土地利用与土地覆被变化分析（1999–2024年）、InVEST模型以及准实验方法——倾向得分匹配（Propensity Score Matching，PSM）和双重差分（Difference-in-Differences，DiD）。研究人员构建了一套涵盖水供给调节、土壤保持、基流和快速流的水生态系统服务指标体系，以此将土地覆被变化与水生态系统服务功能联结起来。结果显示，项目在2019–2024年间显著减缓了森林砍伐速率，但相对于匹配对照区，项目区未呈现统计显著的森林覆盖额外性。然而，项目登记区域表现出水生态系统服务的可检测变化：森林支持区提升了土壤保持和基流功能，而农业支持区则呈现出差异化的水文响应。研究揭示了空间溢出效应，即森林损失在邻近农业地块中持续存在。本研究强调，在城郊社会-生态系统中，激励型保护项目能够产生功能性水文学协同效益，但有必要将其与更广泛的空间规划加以协调，以充分保障生态系统的调节功能。这些发现对城郊环境治理中水生态系统服务的评估和政策设计具有启示意义。
**论文解读**
**一、研究背景与问题提出**
城郊地区作为城市扩张与自然生态系统交汇的社会-生态界面，承载着水源涵养（water conservation）、土壤保持（soil retention）、径流调节（flow regulation）等多重水生态系统服务功能，对保障下游城市的水安全具有不可替代的价值。墨西哥城南部的“保护地”（Conservation Land）即属此类典型的城郊社会-生态系统，面积约占全市领土的59%，以温带森林和农业生态系统为主要覆被类型，承担着地下水补给（groundwater recharge）、洪峰调节和土壤侵蚀防治等关键水文功能，同时面临非正规人居扩张、森林破碎化和传统农业生计衰退等多重压力的叠加。
长期以来，旨在遏制城郊森林损失的公共政策主要依赖管制性工具（如自然保护区和城市增长边界），但在制度执行薄弱和社会不平等突出的拉丁美洲语境中，其成效参差不齐。21世纪初以来，以支付生态系统服务（Payments for Ecosystem Services，PES）为代表的直接经济激励型保护项目在全球南方迅速推广，墨西哥城的Altépetl Bienestar项目即为此类尝试的典型代表。该项目于2019年启动，年预算约11亿墨西哥比索，通过“森林福利”（Bienestar para el Bosque）、“田间福利”（Bienestar para el Campo）和“播种生命”（Sembrando Vida）等组成部分，对森林保护和农业生态实践提供经济激励和技术支持。然而，现有评估多聚焦于行政与操作层面，关于该项目在森林覆盖额外性及水生态系统服务供给方面的环境有效性，始终缺乏基于因果推断的实证证据。正是在这一知识空白下，研究人员开展了此项研究。
**二、研究目的与总体思路**
本研究旨在评估Altépetl Bienestar项目对森林覆盖动态和水生态系统服务指标（包括年产水量、土壤保持量、基流和快速流）的影响。研究人员采用了将长时序遥感分析、生物物理模型与准实验因果推断相结合的研究框架：首先通过1999–2024年土地利用与土地覆被变化分析揭示森林砍伐趋势及其空间驱动因子；继而运用InVEST模型模拟同期水生态系统服务指标的变化；最后以倾向得分匹配和双重差分方法构建反事实对照，分离出项目实施带来的平均处理效应（Average Treatment Effect，ATT）。这一框架使得在空间显式的尺度上将土地覆被变化与水文功能响应建立起因果关系成为可能。
**三、关键技术与方法概要**
本研究使用了三类核心技术方法。第一，基于Google Earth Engine平台的多时相遥感分类与变化检测：以1999年、2019年和2024年为参照年，利用Landsat-5和Sentinel-2影像，结合随机森林（Random Forest）分类器生成土地覆被图，分类精度在87.8%至91.2%之间。第二，基于InVEST v3.14.1模型的水文生态系统服务模拟：研究人员运用年产水量模型（Annual Water Yield）、季节性产水量模型（Seasonal Water Yield）和沉积物输移比模型（Sediment Delivery Ratio）分别推算了三个年份的水产量、土壤保持量、基流和快速流，模型输入数据包括ERA5-Land气候再分析数据、ISRIC土壤水文分组数据、INEGI土壤属性数据和CONAGUA流域边界数据。第三，准实验因果推断方法：研究人员将项目登记区的空间边界与5公顷六边形网格叠加，采用1:1最近邻倾向得分匹配（卡钳值0.25）筛选与项目登记区在土地覆被、海拔、坡度、距道路距离等森林砍伐驱动因子上可比的未登记对照单元，进而以多期双重差分方法（Doubly Robust DiD）估计项目对森林覆盖和水生态系统服务指标的处理效应。
**四、主要研究结果**
**4.1 森林砍伐趋势与驱动因子**
结果表明，1999年至2019年间，研究区年均森林砍伐面积为229.2公顷；Altépetl Bienestar项目启动后的2019–2024年，年均森林砍伐速率下降了48.0%，降至119.33公顷。然而，空间分析同时显示，约24.7%的森林损失发生在项目登记区内部，另有55.6%发生在距项目区100米缓冲区范围内，揭示了森林砍伐压力向毗邻农业地块的空间溢出效应。空间杜宾误差模型（Spatial Durbin Error Model）的估计结果显示，海拔较低、距低社会发育指数街区距离较短以及温度较高的区域，森林损失概率显著更高；同时，距非正规居民点和主要道路距离的滞后变量具有显著的空间溢出效应，意味着道路基础设施和非正规居住扩张是城郊森林砍伐的重要空间催化剂。
**4.2 水生态系统服务指标的时空变化**
1999年至2024年，整个研究区的水产量（water yield）下降37.4%（年均下降10 mm），土壤保持量下降12.8%，基流（baseflow）下降19.3%，而快速流（quickflow）上升18%，反映出土地利用变化和气候变化（降水量减少约14%、温度上升约1.5°C）的叠加效应。空间分布上，高海拔的冷杉林、松林和混交林呈现较高的基流和土壤保持值，而草原、人居用地和旱作农业区则表现为较高的水产量与快速流。在项目执行期（2019–2024年），森林损失速率趋缓，基流和快速流的变化趋势走向平稳，但水产量和土壤保持量仍呈持续下降态势。
**4.3 项目对水生态系统服务指标的处理效应**
基于匹配双差分的反事实分析表明，在森林支持网格中，项目未产生统计显著的森林覆盖额外性，这可能与对照区本身处于保护地的类似保育趋势有关。然而，项目对水生态系统服务指标的影响是可检测的：在森林支持区，土壤保持量和基流在登记后分别上升约5.1%和2.2%，快速流仅小幅上升3.5%，水产量降幅收窄。在农业支持区，项目引发了土壤保持量和基流的增加，同时水产量和快速流亦有较大幅度上升，呈现出功能上的差异化响应。平均处理效应估计显示，项目登记区的年产水量较对照区额外减少35.7 mm/yr（森林支持区）和110 mm/yr（农业支持区），土壤保持量在两类区域均呈额外增加，而快速流和基流的显著下降则进一步确证了保存现有森林对提升干季水流量和土壤保持能力的积极作用。
**五、讨论与结论**
本研究从功能维度验证了激励型保护项目对城郊水生态系统服务的调节作用。尽管项目在避免森林损失方面的反事实效应受制于保护地本身的保育基底而统计不显著，但在水土保持和基流调节方面的改善表明，类似PES的经济激励可以产生超越森林覆盖变化本身的水文协同效益。然而，森林砍伐向周边农业地块的泄漏效应和被增强的农业区快速流同样提醒政策制定者，孤立的经济激励不足以全面应对城郊土地利用变化的系统压力，必须与空间规划、非正规居住治理和道路基础设施管控等措施协同部署。
研究结论部分指出：Altépetl Bienestar项目在运行的前六年使年均森林砍伐率降低了近48%，但森林损失并未被完全遏制，空间溢出效应在毗邻农业区持续存在。空间计量模型进一步证实，森林砍伐与城市化过程、可达性、社会空间不平等及城乡界面的生物物理梯度密切相关。尽管项目登记区与控制区的避免森林砍伐在统计上不可区分，但项目对水生态系统服务产生了可测量的影响：森林支持区提升了土壤保持和基流，农业支持区提升了土壤保持但呈现出差异化的水文响应。这些发现表明，激励型干预措施能够在城郊景观中部分地维持水文调节功能，即使其对森林损失的影响在空间上是不均衡的。研究所产生的空间证据可为更好的政策瞄准、长期监测、与城市规划的协调以及减少溢出效应的补充干预提供信息支撑，从而持续保障城郊生态系统的水文调节服务。
