基于生态系统服务簇时空演变的生态功能分区研究——以安徽省芜湖市为例

 

摘要：科学划定生态功能分区，对生态文明建设和国土空间优化具有重要指导意义。基于生态系统服务簇定量化分析视角，运用长时间序列数据，综合多种模型算法分析快速城市化背景下芜湖市村域尺度生态系统服务簇时空演变特征。依据其演变规律将芜湖市域分为主导生态系统服务稳定供给区和波动供给区2个功能大区，并进一步细分为都市生态修复、长江生态保护、生态农业维护、丘陵生态保育、生态农业建设、都市农业发展和丘陵生态恢复区7个功能区，并提出差异化的生态系统管理建议。研究有助于提升生态功能分区客观性和科学性，为生态系统管理提供依据。

 

生态功能分区是依据生态系统服务的空间分异规律对区域生态功能进行地理分区[1]，其目的在于明确区域主导的生态系统服务，识别对区域生态系统健康起关键作用的重要生态功能区[2]。科学合理划定生态功能分区，可为管理者针对性地提升生态系统的稳定性和服务能力，进而提升人类福祉的决策提供依据，并对区域生态文明建设和国土空间优化具有指导意义[3]。已有的生态功能分区研究多聚焦各类生态系统服务重要性区域集成特征[4-5]，但对生态系统服务间组合规律及其时空依赖特点关注不足，生态系统服务簇的分析方法为生态功能分区提供了新视角。

 

生态系统服务簇(EcosystemServiceBundles，ESB)指共现于某一时空尺度上重复出现的多种类型的生态系统服务组合[6]。其产生于社会-经济-生态因素的综合作用，用以表征相似生态过程、气候变化或人类活动因素下多重生态系统服务的供给特征[7]。ESB通过区分不同类型人地耦合复杂系统，不仅可以识别特定簇类型的主导生态系统服务及其供给关系特征，还可以支撑生态系统管理决策[7-8]，为促进区域生态系统服务提升发挥重要作用。

 

目前，ESB定量化研究方法已被广泛用于生态功能分区[9-10]。然而，已有基于ESB的生态功能分区研究多为静态分析，聚焦单一时间点对ESB进行识别，缺少长时间序列的研究[11-12]。无法反映一段时间内自然资源禀赋和社会经济因素的差异，以及各类生态系统服务具有高度异质性与动态性所导致的ESB时空格局变化[13]。从而缺乏对ESB内在空间分布规律的有效认知，制约生态功能分区的可靠性。此外，既有ESB研究多聚焦于宏观尺度[14-15]，对中微观尺度(如村域)ESB的时空格局及演化关注较少[16]。行政村是政策管理的基本单位，识别村域尺度ESB的时空格局演变特征并划分生态功能分区，对乡村生态系统分区管理政策有效实施具有重要意义。

 

芜湖市作为长三角地区重要节点城市，自21世纪初进入快速城市化阶段以来，经济快速发展的同时生态环境发生显著变化。如何有效管理生态系统，促进芜湖市多重生态系统服务可持续发展，是当前亟须解决的问题。

 

综上，本研究通过刻画并对比20年间ESB村域空间分布及其生态系统服务组合规律，识别芜湖市生态功能分区，并根据各分区主导生态系统服务和自然环境特征提出针对性区域生态系统管理策略，以期为区域国土空间优化决策提供科学依据。

 

 

1.1研究区概况

 

芜湖市地处安徽省东南部，位于皖南山系至江淮平原过渡地区。地势西南高东北低，间有洼地及少数丘陵，整体形态呈双翼状。地貌类型包括丘陵、平原和洼地，境内水系发达，圩田水网特征明显。芜湖市辖镜湖区、弋江区、鸠江区、湾沚区、繁昌区和南陵县，并代管县级无为市，包括807个行政村，市域面积6003.92km2(图1)。

 

1.2数据来源

 

本文所使用的数据如表1所示。