《Journal of Cleaner Production》：Linking land use structure to ecosystem service enhancement potential: Implications for sustainable land management in the Poyang Lake Basin
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•提出了PPF-SEM-LDI框架，用于量化和映射生态系统服务增强潜力。•土地利用结构与生态系统服务增强潜力的关联最为显著。•在以水净化为主导的区域，农田比例与生态系统服务增强潜力呈正相关，而在以粮食生产为主导的区域则呈负相关。引言生态系统服务是自然为人类提供的直接与间接效益
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提出了PPF-SEM-LDI框架，用于量化和映射生态系统服务增强潜力。
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土地利用结构与生态系统服务增强潜力的关联最为显著。
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在以水净化为主导的区域，农田比例与生态系统服务增强潜力呈正相关，而在以粮食生产为主导的区域则呈负相关。
引言
生态系统服务是自然为人类提供的直接与间接效益（Costanza等，1997），它是连接人类社会系统与地球自然系统的关键纽带（Qiu和Turner，2013；Fu等，2022；Zhang等，2025）。生态系统服务对维持人类福祉具有重要意义（Zhu等，2025）。近年来，关于生态系统服务及其相互关系的研究日益受到关注（Peng等，2023）。多种生态系统服务之间的相互作用常表现为权衡或协同关系（Bennett等，2009；Xie等，2025）。值得注意的是，供给服务与调节服务之间经常存在权衡关系，即提升某一类服务的供给往往会削弱另一类服务，从而阻碍其协同改善（Bennett等，2009；Cord等，2017）。在鄱阳湖流域等大型湖泊流域，该流域作为重要的国家粮食生产基地，粮食生产对保障国家粮食安全具有重大意义（Bao等，2022）。作为长江中下游的连通型湖泊，其水净化能力影响着广大区域的水安全（Qin等，2024）。农田和化肥投入支撑了粮食生产，但可能增加营养物质输出；而森林及其他植被土地通常通过截留养分来增强水净化。在大型湖泊流域中，粮食生产与水净化的权衡尤为突出，因为上游及周边地区的农业活动直接影响下游水质，使其成为一种典型的地水管理冲突（Jiang等，2022；Zhao等，2023；Peng等，2025a，Peng等，2025b）。通过适当的管理策略缓解此类权衡，以实现生态系统服务的协同提升，对区域可持续发展具有重要意义（Wood等，2018）。然而，在土地利用约束下实现多种生态系统服务的协同提升仍是一项重大挑战。
近年来，生态系统服务之间的权衡与协同关系研究已成为重点（Ma和Yang，2025）。生态系统服务价值（Cao等，2021；Fu等，2022）、均方根误差（Zheng等，2022）、生态系统服务束（Qiu等，2021；Wang等，2022）以及生产可能性边界（Blachly等，2024；Yan等，2023）等常用方法已被用于量化生态系统服务之间的相互关系，旨在制定促进多种服务协同提升的管理策略。然而，从生态系统服务优化的角度来看，仅描述权衡关系并不能表明多种服务联合提升还有多少空间。生产可能性边界上的点代表在当前社会-生态约束下生态系统服务的帕累托有效组合，而边界内的点则代表存在改善空间的非有效组合。因此，生态系统服务增强潜力被定义为当前生态系统服务组合到生产可能性边界的标准化最短距离，表示与最近的帕累托有效组合之间的剩余差距。因此，生产可能性边界刻画了生态系统服务之间的权衡边界，而生态系统服务增强潜力则量化了相对于该边界的联合提升机会。生产可能性边界方法已被广泛用于表征权衡与协同关系，并识别非有效组合的改善潜力（Lester等，2013；Cavender-Bares等，2015；Dai等，2024）。例如，Peng等（2024）利用生产可能性边界方法量化了权衡强度与协同潜力。然而，现有的土地利用优化研究很少考虑生态系统服务增强潜力的空间异质性。这一差距凸显了需要将研究目标与实际管理需求更紧密地结合起来。
生态系统服务增强潜力受到广泛的社会-生态因素影响。因此，识别并分析影响生态系统服务增强潜力的驱动力是提升生态系统服务供给能力的关键。以往研究探讨了多种因素。土地利用通常被认为是生态系统服务供给的首要决定因素；相关土地利用特征包括土地利用类型、土地利用强度和土地利用格局（Zheng等，2022；Tolessa等，2017；Fu等，2015；Fan等，2024；Li和Wu，2025）。此外，海拔、降水和土壤等自然因素以及人口密度和夜间灯光强度等社会因素也对生态系统服务供给产生影响（Felipe-Lucia等，2022；Cumming等，2014；Tian等，2022；Wang等，2024a，Wang等，2024b）。许多近期研究将社会-生态系统视角纳入驱动因子分析中，聚焦于不同变量对生态系统服务影响的整体方向（Qiu等，2021）、时空变化（Wang等，2021）或不同变量的相对影响（Hu等，2023a，Hu等，2023b）。少数研究尝试将社会-生态系统整体作为独立变量，考察其对生态系统服务价值（Li等，2022）或生态系统服务权衡强度（Hu等，2023a，Hu等，2023b）的影响。尽管分析生态系统服务驱动因子的理论框架已较为成熟，但社会-生态因素影响生态系统服务的具体路径，以及土地利用与其他变量交互作用从而影响多种生态系统服务供给的机制仍不够清晰。此外，虽然生态系统服务供给能力的驱动因素已被广泛研究，但对影响生态系统服务增强潜力的因素关注远不及前者。
在本研究的研究区——鄱阳湖流域，粮食生产和水净化供给能力的协同提升尤为关键。该流域是中国重要的粮食生产基地，也是全球重要的生态区域。流域内的水净化水平直接影响鄱阳湖及下游长江的水质，近年来其富营养化趋势日益加剧（Li等，2020；Qin等，2024）。本研究将生产可能性边界方法与路径分析相结合，旨在量化流域内粮食生产和水净化的供给水平与增强潜力，并据此提出适当的管理策略以应对所识别的区域性挑战。概念框架连接了三个分析步骤：基于生产可能性边界的生态系统服务增强潜力量化、社会-生态因素与生态系统服务增强潜力关联性的路径分析，以及基于土地利用强度的土地利用结构与生态系统服务增强潜力关系评估。本研究的主要目标是：（1）利用生产可能性边界方法量化粮食生产和水净化的增强潜力；（2）通过路径分析分别探讨水净化主导区和粮食生产主导区各类社会-生态因素与生态系统服务增强潜力之间的直接与间接关联；（3）阐明土地利用与生态系统服务增强潜力相关联的机制。
章节摘要
研究区与数据来源
鄱阳湖流域主要位于长江中下游南岸的江西省，面积约为162,200平方公里。该流域包括鄱阳湖本身及赣江、抚河、信江、饶河、修水五大支流系统。流域属亚热带季风气候，四季分明、降水充沛，地形多样，从流域周边的山地丘陵到中部的平原与水域（Wang
生态系统服务增强潜力
图2展示了流域内粮食生产和水净化的空间分布。高粮食生产值主要集中在鄱阳湖及周边地区，而流域南部、东北部和西北部的粮食生产值较低。高水净化值主要分布在流域南部、西北部和东北部，低值区集中在中部。水净化估算值对参数不确定性具有稳健性：变异系数均值为7.4%，85%的子流域变异系数低于该水平
与生态系统服务增强潜力相关的关键路径
土地利用结构与生态系统服务增强潜力的关联最为显著。该发现与以往强调土地利用对生态系统服务供给重要性的研究一致（Hasan等，2020）。路径分析及土地利用强度指数与生态系统服务增强潜力之间的显著负相关共同表明，土地利用构成不仅与资源存量相关，还与粮食生产和水净化的供给组合方式密切相关（Izquierdo等，2026）。单一土地利用类型主导的子流域通常
结论
不同生态系统服务尤其是供给服务与调节服务的协同提升对区域可持续发展至关重要。本研究基于2022年数据，利用生产可能性边界方法量化了流域各子流域水净化与粮食生产的生态系统服务增强潜力。根据流域自然条件与生态过程的差异，将子流域划分为粮食生产主导组和水净化主导组，并对两组分别进行了路径分析。路径分析表明
作者贡献声明
薛宇铮：初稿撰写、软件、研究方法、形式分析、数据整理、概念构思。郑慧宁：审阅与编辑、研究方法、概念构思。王嘉彬：审阅与编辑、概念构思。彭健：审阅与编辑、指导、研究方法、经费获取、概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的与本研究相关的竞争性经济利益或个人关系，这些利益关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本研究由国家自然科学基金委员会（42430502）资助。本研究还获得了教育部本科生研究训练项目的资金支持。
薛宇铮|郑慧宁|王嘉彬|彭健
