于 媛, 韓 玲, 李明玉, 相恒星, 王宗明,3, 張世棟, 楊 桄

(1.延邊大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院, 吉林 延吉 133002;2.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)春 130102; 3.國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心, 北京 100101; 4.空軍航空大學(xué), 長(zhǎng)春130000)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)所形成和維持的人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境條件與效用[1]，也泛指人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中所得到的各種收益[2]。不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在變化過程中存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，主要表現(xiàn)為此消彼長(zhǎng)的權(quán)衡關(guān)系和彼此增益的協(xié)同關(guān)系[3-4]。其中權(quán)衡指的是某些土地覆被類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給，因其他類型的過度使用使其逐漸減少的情形[5-6]；協(xié)同指的是兩種及兩種以上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在發(fā)展的過程中同時(shí)增強(qiáng)的情景[7-8]。當(dāng)今社會(huì)，由于缺乏對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性的認(rèn)知，長(zhǎng)期的環(huán)境破壞導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的日漸退化，同時(shí)也威脅著人類的安全與健康[9]。因此，認(rèn)清生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的變化特征，對(duì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的“共贏”有著深遠(yuǎn)意義[10-11]。

伴隨千年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)定[12]的展開，有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的研究達(dá)到了一個(gè)新的高潮[13-15]。Kragt等[16]引用APSIM模型，解析澳大利亞全國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品供給與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系，進(jìn)一步將研究成果應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；Richards等[17]運(yùn)用帕累托曲線分析了熱帶沿海地區(qū)的生境質(zhì)量與各生態(tài)指標(biāo)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系。饒勝等[18]應(yīng)用極值法探討草原生態(tài)系統(tǒng)中畜牧產(chǎn)品與防風(fēng)固沙間的權(quán)衡關(guān)系，從中得到了適用于該地區(qū)的最優(yōu)生物量分配方案；葛菁等[19]研究了多種不同土地覆被情景下雅礱江二灘水利樞紐區(qū)降低面源污染、水庫(kù)泥沙淤積等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的響應(yīng)機(jī)理。盡管關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同研究愈加受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，并發(fā)表了大量研究成果，但關(guān)于其內(nèi)部復(fù)雜性及區(qū)域異質(zhì)性研究還很薄弱。

哈長(zhǎng)城市群作為二級(jí)城市群之首，是我國(guó)北方重要的林、糧、牧的產(chǎn)出基地，也是我國(guó)首要的生態(tài)功能保護(hù)區(qū)，具有人類過度干擾、土地開發(fā)程度高、生態(tài)環(huán)境脆弱和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后等特征。目前為止，還未有專家學(xué)者針對(duì)哈長(zhǎng)城市群的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系展開研究，因此，本研究基于遙感、土壤、氣象、數(shù)字高程模型(DEM)等多源數(shù)據(jù)，以哈長(zhǎng)城市群為例，基于InVEST模型定量測(cè)算研究區(qū)2000年、2010年、2015年土壤保持、生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量以及產(chǎn)水量3種關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，采用相關(guān)系數(shù)法，探究研究區(qū)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，通過建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度模型(ESTD)用以表征相互作用程度和方向，并引入堆積柱狀圖對(duì)比不同土地覆被類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化特征，以期為后續(xù)研究提供一定的參照作用，并為實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的“雙贏”提供參考建議。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

哈長(zhǎng)城市群處于東北地區(qū)腹地，位于122°24′—131°18′E，42°00′—48°55′N。橫跨黑龍江、吉林二省，包括10個(gè)地級(jí)市，1個(gè)自治州，面積約32.22萬km2，2015年末全區(qū)總?cè)丝诩s4 768萬人，GDP生產(chǎn)總值約24 836億元(2015年)。氣候?yàn)闇貛Ъ撅L(fēng)氣候，氣溫年較差較大，植被類型以溫帶落葉闊葉林為主。主要地形有山地和平原，東西高程差異較大。山地主要分布在東南地區(qū)，以長(zhǎng)白山為主，土地覆被類型主要為林地、草地；平原主要分布在中西部，以松嫩平原為主，土地覆被類型以耕地、人工表面為主。哈長(zhǎng)城市群作為新興城市群，其快速的城鎮(zhèn)化進(jìn)程及高強(qiáng)度的耕地?cái)U(kuò)張對(duì)哈長(zhǎng)城市群的土地覆被類型改變強(qiáng)度增大，使原本脆弱的生態(tài)環(huán)境變得更加脆弱，區(qū)域內(nèi)部的生態(tài)服務(wù)功能明顯下降，已嚴(yán)重威脅到了哈長(zhǎng)城市群一體化的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以Landsat TM/OLI影像(http:∥glovis.usgs.gov)為基準(zhǔn)提取哈長(zhǎng)城市群2000年、2010年、2015年3期土地覆被數(shù)據(jù)。輔助數(shù)據(jù)涵蓋：(1) 30 m分辨率的DEM，源于國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)；(2) 氣溫降水?dāng)?shù)據(jù)，源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的“中國(guó)地面氣候資料月值數(shù)據(jù)集”，獲取研究區(qū)各氣象站點(diǎn)歷年的平均氣溫及年降水量等數(shù)據(jù)。(3) 土壤數(shù)據(jù)源于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心的吉林省和黑龍江省土壤數(shù)據(jù)集；(4) 碳密度數(shù)據(jù)參考李慧穎等[20]的研究。

2 研究方法

2.1 分類方法及精度評(píng)價(jià)

根據(jù)哈長(zhǎng)城市群土地覆被的分布特征，參考Wang等[21]的分類方法，形成適用于哈長(zhǎng)城市群的分類體系。共分為建設(shè)用地、林地、草地、耕地、濕地、裸地6個(gè)一級(jí)類。應(yīng)用eCognition軟件進(jìn)行面向?qū)ο蟮亩喑叨确指?；基于?shù)字高程模型(DEM)和大量的野外驗(yàn)證點(diǎn)，以監(jiān)督分類、決策樹分類、目視解譯3種方法相結(jié)合開展不同土地覆被信息的提取，以獲取研究區(qū)不同時(shí)期土地覆被的空間分布數(shù)據(jù)[22]。經(jīng)過大量野外驗(yàn)證點(diǎn)和高空間分辨率遙感影像的反復(fù)驗(yàn)證，3期土地覆被的分類精度均高于90.5%，滿足本研究需求。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定量評(píng)估方法

2.2.1 土壤保持量估算 InVEST模型中的泥沙輸移模塊(SDR)是以像元尺度的通用土壤流失方程(USLE)方法[23]為基礎(chǔ)，以柵格為基礎(chǔ)單元估算土壤流失量，用以表示哈長(zhǎng)城市群的泥沙流失量。其計(jì)算公式為：

SD=RKLS-ULSE

RKLS=R×K×LS

ULSE=R×K×LS×C×P

式中:SD為土壤保持量；RKLS為潛在土壤侵蝕量；ULSE為實(shí)際土壤侵蝕量；R為降雨侵蝕因子[24]；K為土壤可蝕性因子[25]；LS為坡長(zhǎng)坡度因子[26]；C為植被覆蓋與作物管理因子[27]；P為水土保持措施因子[28]。該評(píng)價(jià)方法已成功應(yīng)用于遼寧省[20]，并取得了良好的評(píng)估結(jié)果。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算 陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳存儲(chǔ)，一般分為以下4種基本碳庫(kù)：地上部分碳、地下部分碳、死亡有機(jī)碳及土壤碳[29]。以各土地覆被類型作為評(píng)估單元，應(yīng)用InVEST模型中的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量模塊將4種基本碳庫(kù)的平均碳密度乘上各評(píng)估單元面積來估算哈長(zhǎng)城市群的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，計(jì)算公式如下[29]:

Ci=Ci(above)+Ci(below)+Ci(dead)+Ci(soil)

式中:i為某一種生態(tài)系統(tǒng)類型；Ci為第i種生態(tài)系統(tǒng)類型的碳密度(t/hm2)；Ci(above)，Ci(below)，Ci(dead)，Ci(soil)分別為第i種類型的地上部分生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量,地下部分生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量,死亡有機(jī)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和土壤生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量(t/hm2)[30]。該評(píng)價(jià)方法已成功應(yīng)用于嫩江流域[30]，并取得了良好的評(píng)估結(jié)果。

2.2.3 產(chǎn)水量估算 InVEST模型中的產(chǎn)水模塊是水量均衡原理為基準(zhǔn)，同時(shí)關(guān)注氣候、植被、土壤等影響因素，以柵格為基礎(chǔ)單元來評(píng)定研究區(qū)不同景觀類型的產(chǎn)水能力。計(jì)算公式如下[26,31]：

式中:AETi為柵格單i的實(shí)際蒸散量；Pi為柵格單元i的年降水量[32]。

PETi=Ki×ETi

式中：PETi為年潛在蒸散量；wi為自然氣候表示土壤性質(zhì)的非物理參數(shù)[33]；AWCi為植被可利用的體積含水量(mm)；Z為Zhang系數(shù)[34](無量綱),本研究取值3.2；Ki為植被的蒸散系數(shù)[35]；ETi為第i個(gè)柵格單元的潛在蒸散量。

ETi=0.0013×0.408×TA×(TC+17)×(TD-0.0123P)0.76

式中：TA為大氣頂層輻射(MJ/mm/d)；TC為日均最高與最低溫度的平均值(℃)；TD為日均最高與最低溫度的差值(℃)；P為月均降水量(mm)。

AWCi=min(maxsoildepth,rootdepth)×PA

PA=54.509-0.132sand-0.003(sand)2-

0.055(silt)2-0.738clay+0.007(clay)2-

2.688MN+0.501(MN)2

式中：max soil depth為土壤最大深度；root depth為植被根系深度；PA為植被可利用水；sand為砂粒的百分比含量；silt為粉粒的百分比含量；clay為黏粒的百分比含量；MN為有機(jī)質(zhì)的百分比含量。該評(píng)價(jià)方法已成功應(yīng)用于長(zhǎng)白山地區(qū)[36]，并取得了良好的評(píng)估結(jié)果。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同度指數(shù)(ESTD)

為了更好地評(píng)估研究區(qū)內(nèi)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，在參考李鴻健等[37]的研究基礎(chǔ)上，本研究引用了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度(ESTD)模型進(jìn)行相關(guān)評(píng)估。用以表示研究區(qū)內(nèi)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相互作用和變化機(jī)理，公式如下：

式中:ESTDmn為第m,n種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度；ESmb為b時(shí)段第m種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化量；ESma為a時(shí)段第m種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化量；ESnb，ESna與此相同。ESTD表征某兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化量相互作用的程度和方向；ESTD為負(fù)時(shí)，表示第m與n種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為權(quán)衡關(guān)系；ESTD為正時(shí)，表示二者間為協(xié)同關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群土地覆被變化

對(duì)哈長(zhǎng)城市群2000—2015年3個(gè)時(shí)期遙感影像進(jìn)行處理，將土地覆被類型劃分為建設(shè)用地、林地、草地、耕地、濕地和裸地(圖1)。

圖1 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群土地覆被類型

研究區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地面積在15 a間持續(xù)增加，共增加1 462 km2，總體趨勢(shì)表現(xiàn)為先快后慢。15 a間林地面積增加了1 527 km2，總體趨勢(shì)持續(xù)增加，2010—2015年增加幅度大于2000—2010年。草地面積先增后減，共減少661 km2。2015年哈長(zhǎng)城市群耕地面積占總面積的50.46%，15 a間耕地面積持續(xù)減少，共減少1 611 km2。濕地面積在2000—2015年先減后增，2000—2010年減少54 km2，2010—2015年有所恢復(fù)，增加117 km2，15 a間共增加63 km2。裸地包括采礦場(chǎng)、裸土、沙漠等，其面積在2000—2010年減少1 031 km2，2010—2015年增加了251 km2。

表1 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群土地覆被類型變化

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空格局

哈長(zhǎng)城市群2000—2015年土壤保持量空間分布格局見圖2，具體而言，哈長(zhǎng)城市群土壤保持量的多年平均值為21 107.53 t/km2，最低值在2015年(19 844.65 t/km2)，最高值在2000年(21 934.19 t/km2)。從空間分布來看，哈長(zhǎng)城市群的土壤保持能力呈東高西低態(tài)勢(shì)，高值地區(qū)多分布在東南部；2000—2010年土壤保持能力有所降低，降低的區(qū)域主要分布在黑龍江省的牡丹江市和哈爾濱市部分地區(qū)；2000—2010年土壤保持能力增加的區(qū)域主要分布在吉林省的吉林市、長(zhǎng)春市和遼源市部分地區(qū)。2010—2015年土壤保持能力有所降低，降低的區(qū)域主要分布在東南部的延邊朝鮮族自治州、吉林市和長(zhǎng)春市等。

哈長(zhǎng)城市群2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量空間分布格局見圖3，具體而言，生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量多年平均值為11 866.53 t/km2，最低值在2010年(11 837.88 t/km2)，最高值在2000年(11 888.90 t/km2)。從空間分布來看，哈長(zhǎng)城市群生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量呈東部高西部低的態(tài)勢(shì)，但15 a來其空間分布無明顯差異，其高值地區(qū)多分布在西北部和東南部分地區(qū)；2000—2010年區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量有所降低，降低到區(qū)域主要為大慶市和松原市。2010—2015年區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量有所增加，增加區(qū)域主要分布在黑龍江省西部的大部分地區(qū)；吉林省各區(qū)域有所增加，但不明顯。

哈長(zhǎng)城市群2000—2015年產(chǎn)水量空間分布格局見圖4，具體而言，產(chǎn)水量多年平均值為118 055.46 m3/km2，最低值在2000年(92 952.47 m3/km2)，最高值在2010年(133 045.84 m3/km2)。從空間分布來看，哈長(zhǎng)城市群的產(chǎn)水量從東南部向西北部逐漸降低，高值區(qū)多分布在吉林省的東中部，黑龍江省的產(chǎn)水量相對(duì)于吉林省較低。由圖4可知，2000—2010年的產(chǎn)水量呈增加趨勢(shì)，增加的區(qū)域主要為吉林省大部分地區(qū)。2010—2015年的產(chǎn)水量略有降低，降低的區(qū)域主要為吉林省大部分地區(qū)，且降幅較明顯；2010—2015年增加的區(qū)域主要為黑龍江省大部分地區(qū)。

圖2 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群土壤保持能力空間分布

圖3 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量空間分布

圖4 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群產(chǎn)水量空間分布

3.3 不同土地覆被類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的差異

土地覆被對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生的影響，主要表現(xiàn)為同種土地覆被類型中不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的差異和同一生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中不同土地覆被類型間的差異。本研究結(jié)合土地覆被數(shù)據(jù)，將哈長(zhǎng)城市群3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的均值提取至各土地覆被類型，得出不同土地覆被類型下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(圖5)。不同的土地覆被類型間，林地提供的土壤保持力最高，產(chǎn)水量最低；草地和濕地提供的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量最高，土壤保持力最低；耕地提供的產(chǎn)水量最高，生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量最低；建設(shè)用地提供的土壤保持力最高，生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量最低；裸地提供的產(chǎn)水量最高，土壤保持力最低。不同土地覆被類型提供的土壤保持能力從高至低依次為:林地>耕地>建設(shè)用地>濕地>草地>裸地；生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量:濕地>林地>草地>耕地>裸地>建設(shè)用地；產(chǎn)水量:濕地>耕地>林地>裸地>草地>建設(shè)用地。

圖5 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群不同土地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系

3.4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)聯(lián)關(guān)系 以30 m分辨率的柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)哈長(zhǎng)城市群土壤保持、生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行樣點(diǎn)采集，在研究區(qū)內(nèi)獲取均勻分布的點(diǎn)共29 205個(gè)，在SPSS軟件支持下，對(duì)研究區(qū)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)做出相關(guān)性分析(表2)。其中哈長(zhǎng)城市群的土壤保持與生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及土壤保持與產(chǎn)水量的相關(guān)系數(shù)均大于0，表征土壤保持與二者間均是協(xié)同關(guān)系；生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量與產(chǎn)水量的相關(guān)系數(shù)小于0，表明這組服務(wù)間呈現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系。15 a來，隨著哈長(zhǎng)城市群植被覆蓋度的增多，使土壤的抗沖蝕能力顯著增強(qiáng)，即土壤保持能力顯著提高；植被覆蓋度的增多同時(shí)促使其蒸騰耗水的需求不斷提高，使得降水日漸成為主導(dǎo)土壤保持能力和產(chǎn)水量的首要因子。

表2 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)系數(shù)

3.4.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同度 在行政區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置采樣間隔點(diǎn)的距離為5 km，在研究區(qū)各市域內(nèi)共獲取77 412個(gè)均勻分布的點(diǎn)，基于哈長(zhǎng)城市群的行政區(qū)劃圖，對(duì)哈長(zhǎng)城市群2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化量的柵格圖進(jìn)行樣點(diǎn)采集，以估算3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同度(圖6)。協(xié)同作用是哈長(zhǎng)城市群3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的主導(dǎo)關(guān)系，其中土壤保持—生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量間的協(xié)同程度最高。南部吉林省境內(nèi)的遼源市、吉林市、四平市在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)聯(lián)關(guān)系中，土壤保持—生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的協(xié)同度最為明顯，分別為9.12，8.21，7.10，遼源市的土壤保持—產(chǎn)水量的協(xié)同度高于其他各市，協(xié)同度為3.76，其他服務(wù)間的協(xié)同程度較低，主要是南部地區(qū)以林地為主，隨著地表植被狀況的改善，土壤保持量與生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量顯著提高。北部黑龍江省境內(nèi)各市多以權(quán)衡為主，協(xié)同程度較低，其中齊齊哈爾市、牡丹江市、哈爾濱市土壤保持—生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的權(quán)衡度分別為2.60，1.89，1.75，主要原因是隨著城市化進(jìn)程的加快及重工業(yè)的快速發(fā)展，地表植被遭到破壞，再加上降水相對(duì)較少，導(dǎo)致對(duì)土壤保持量和生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的急劇下降。

圖6 2000-2015年哈長(zhǎng)城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡協(xié)同度分布

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

本研究從土地覆被角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)哈長(zhǎng)城市群的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其權(quán)衡協(xié)同關(guān)系與土地覆被類型空間分布有著緊密關(guān)系，林地和濕地面積的增加都會(huì)對(duì)土壤保持、碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量產(chǎn)生促進(jìn)作用，而建設(shè)用地的增加會(huì)致使3種服務(wù)的減少。因此，農(nóng)業(yè)活動(dòng)、退耕還林還水等可以在不同程度上增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量，而城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展不利于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。

潘竟虎等[38]在干旱內(nèi)陸河流域的研究表明碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量間呈現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用，但本研究的結(jié)果顯示哈長(zhǎng)城市群的碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量為權(quán)衡關(guān)系;Wang等[39]在黃土高原的研究結(jié)果表明，植樹造林過程不僅沒有提升降雨量，同時(shí)還造成大量水資源浪費(fèi)，以上表明了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡與協(xié)同具有一定的地理位置及時(shí)空差異性。

生態(tài)系統(tǒng)中存在多種多樣的服務(wù)機(jī)制，本研究?jī)H選取了其中3種進(jìn)行解析，關(guān)于哈長(zhǎng)城市群區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系研究還不夠完善。在未來的研究過程中更應(yīng)從數(shù)據(jù)來源、尺度方面、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)多樣性等方面進(jìn)行多元化研究，以期為后續(xù)學(xué)者在進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)提供一定幫助，為哈長(zhǎng)城市群地區(qū)制定更為全面具體的區(qū)域發(fā)展和生態(tài)保護(hù)策略提供參考意見。

4.2 結(jié) 論

本研究以處于東北腹地的哈長(zhǎng)城市群作為研究區(qū)，計(jì)算了各年份間土地覆被類型的面積變化，利用相關(guān)模型定量測(cè)算了2000—2015年的土壤保持、生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空分布格局及不同土地覆被類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的差異，并利用權(quán)衡協(xié)同度模型分析了哈長(zhǎng)城市群3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系，旨為實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的“共贏”提供參考依據(jù)。主要結(jié)論如下：

(1) 2000—2015年哈長(zhǎng)城市群林地、濕地、建設(shè)用地面積增加，耕地、草地、裸地面積相對(duì)減少，其中，建設(shè)用地增長(zhǎng)率最高，裸地減少率最高。

(2) 土壤保持價(jià)值量呈東高西低的空間格局，高值區(qū)多分布于東南部；生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量呈東高西低的格局分布，整體上與土地覆被類型分布較一致；產(chǎn)水量呈東南部向西北部逐漸降低的空間格局，高值地區(qū)多分布在吉林省的東中部。

(3) 不同土地覆被類型間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)比結(jié)果顯示，林地、草地等6種土地覆被類型的3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)都呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的變化方式。

(4) 從相關(guān)性方面看，土壤保持與生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量、土壤保持與產(chǎn)水量間呈正相關(guān)關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量與產(chǎn)水量間呈負(fù)相關(guān)現(xiàn)象；通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同度分析可以看出，哈長(zhǎng)城市群南部土壤保持—生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量協(xié)同度較為顯著，土壤保持—產(chǎn)水量次之，北部的土壤保持—生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量多以權(quán)衡為主。