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三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估研究

2021-03-20 08:13:02夏晶晶
關(guān)鍵詞:環(huán)境容量三峽庫區(qū)水源

夏晶晶

(武漢大學(xué) 中國發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃研究院,武漢430072)

一、引言

流域以水為紐帶,是由水資源、土地資源、生物資源等自然要素與社會、經(jīng)濟(jì)等人文要素組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),既是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、創(chuàng)造物質(zhì)財富的重要單元,又是加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè),提供優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品和功能的重要載體,兼有重要的資源功能、生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)功能[1~2]。健康的流域生態(tài)系統(tǒng)不僅具有抵抗干擾、恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的能力,維持流域生態(tài)系統(tǒng)的完整性和功能穩(wěn)定性,而且可以提供滿足人類生存和發(fā)展需求的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[3]。從流域尺度開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估研究,對于構(gòu)建流域自然-社會協(xié)調(diào)發(fā)展格局,實現(xiàn)流域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[4~5]。

流域內(nèi)森林、草地、農(nóng)田、城鎮(zhèn)等通過河流湖庫水系構(gòu)成一個有機(jī)整體,流域內(nèi)部自然生態(tài)條件和社會經(jīng)濟(jì)特征呈現(xiàn)高度的復(fù)雜性和異質(zhì)性[6~7]。水是流域生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,流域生態(tài)系統(tǒng)的核心價值表現(xiàn)為與水有關(guān)的生態(tài)過程在支撐流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康、保障生態(tài)環(huán)境安全等方面的作用[1][8]。當(dāng)前,流域尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究大多采用全球或區(qū)域尺度的研究方法,主要集中在資源供給和生態(tài)調(diào)節(jié)方面,對流域水環(huán)境作為一種公共資源和公共產(chǎn)品為人類生存和發(fā)展提供的惠益考慮不足,難以全面反映以流域水循環(huán)過程和水生態(tài)調(diào)節(jié)過程為紐帶的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)。此外,區(qū)域尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估方法考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的凈化環(huán)境功能,通常通過生態(tài)系統(tǒng)吸收降解的大氣污染物或水環(huán)境污染物的量來核算,而忽略了環(huán)境資源作為生產(chǎn)要素在支撐流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面提供的服務(wù)。

基于此,本文從生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性和人文因素的雙重角度,構(gòu)建了包含“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)”三個方面的流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)體系,并引入流域水環(huán)境模型充實和完善流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估方法。三峽庫區(qū)是我國典型受到“自然-人工”二元干擾的流域地帶,自然生態(tài)條件和社會經(jīng)濟(jì)特征復(fù)雜,其生態(tài)系統(tǒng)演變過程較好地反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中二者相互影響的耦合關(guān)系。本文以三峽庫區(qū)為研究區(qū)域,開展流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估的研究,明晰三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布規(guī)律,有助于全面認(rèn)識流域生態(tài)系統(tǒng)為人類社會發(fā)展提供的服務(wù),以期對流域尺度的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綜合管理提供相關(guān)借鑒。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來源

(一)評估指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

考慮流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的特征和三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢,選取水資源供給、流域水環(huán)境容量、水土保持和水源涵養(yǎng)作為三峽庫區(qū)主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)。水資源供給評估數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水?dāng)?shù)據(jù);流域水環(huán)境容量評估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括流域水系、數(shù)字高程地圖、土地利用和土壤屬性等地理空間數(shù)據(jù)和氣象、點源等統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù);水土保持服務(wù)評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括數(shù)字高程地圖、土地利用、土壤屬性數(shù)據(jù)以及降雨監(jiān)測數(shù)據(jù);水源涵養(yǎng)服務(wù)評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括降水、蒸散發(fā)的空間數(shù)據(jù)集和生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)類型及來源如表1所示。流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估所需的空間數(shù)據(jù)較多,考慮到數(shù)據(jù)的實效性和可獲取性,本文選取2015年為基準(zhǔn)年開展三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其價值評估研究。值得注意的是,考慮到水情波動的影響,本文在評估流域水環(huán)境容量服務(wù)時,采用的是P=90%最枯月(2010年2月)水文條件。

表1 流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型及來源

(二)評估方法

1.功能量評估

(1)水資源供給。水資源是流域內(nèi)最重要的生產(chǎn)要素之一,為流域內(nèi)居民和各生產(chǎn)部門提供生活和生產(chǎn)用水,是流域生態(tài)系統(tǒng)提供的最直接的服務(wù)功能。根據(jù)用戶特性,流域水資源供給服務(wù)可分為生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水三類,可通過流域內(nèi)各用戶的用水量來評估。

(2)流域水環(huán)境容量。流域水環(huán)境容量與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)及污染物特性有關(guān)?;诹饔蛩h(huán)境功能區(qū)劃和確定的水文設(shè)計條件,將天然河道概化為計算河道,根據(jù)重要的水質(zhì)控制斷面位置將流域水系劃分為計算單元,利用非點源模型估算流域污染負(fù)荷,進(jìn)而計算流域的各計算單元的水環(huán)境容量,計算方法如式(1)所示。

式中:Lx為流域某單元的流域水環(huán)境容量(t);Qn為斷面流量(m3/s);Tm為當(dāng)月天數(shù)(d);C0為斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L);Mn污染物負(fù)荷(t)。

(3)水土保持。水土保持是生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素(如森林、草地等)發(fā)揮其結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)勢,減少水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的功能。采用修正通用水土流失方程(RUSLE),計算流域潛在和實際土壤侵蝕量,以二者的差值作為流域生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能的評估指標(biāo)。計算方法如式(2)~(4)所示。

式中:Ap為潛在最大土壤侵蝕量(t/hm2·a);Ar為實際土壤侵蝕量(t/hm2·a);Ac為水土保持量(t/hm2·a);R 為降雨侵蝕力因子(MJ·mm/hm2·h·a);K 為土壤可蝕性因子(t·hm2·h/hm2·M·mm);LS 為地形因子;C?P 為植被覆蓋與管理-水土保持措施因子。

(4)水源涵養(yǎng)。水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)通過其要素和相關(guān)過程對降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過蒸散發(fā)過程實現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調(diào)控功能。采用水量平衡方程,計算降雨量與蒸散發(fā)量之差來評估流域水源涵養(yǎng)功能量,計算方法如式(5)所示。

式中:TQ 為水源涵養(yǎng)量(m3);Pi為降雨量(mm);Ri為地表徑流量(mm);ETi為蒸散發(fā)量(mm);Ai為第i 類生態(tài)系統(tǒng)的面積;j 為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

2. 價值量評估

三峽庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值包括三個部分:第一部分為提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)而產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)價值;第二部分為間接經(jīng)濟(jì)價值,即利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)而對經(jīng)濟(jì)發(fā)展中工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)等帶來的效益,通過GDP來反映;第三部分為自然生態(tài)系統(tǒng)對于人所具有的“非消費性”價值,反映自然生態(tài)系統(tǒng)對人們在精神、道德、教育、審美等方面形成的價值觀的貢獻(xiàn),通過社會發(fā)展水平和受教育程度來體現(xiàn)。

(1)直接經(jīng)濟(jì)價值。包括水資源供給、流域水環(huán)境容量、水土保持、水源涵養(yǎng)等方面。其中,水資源供給采用市場價值法計算流域水資源供給服務(wù)價值,如式(6)所示。

式中:Vwr為水資源供給服務(wù)價值(元);WPi表示i 種用途的供水水價(元/t);Qi為第i 種用途用水量(t),i 表示水資源用途,分別為生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水。

流域水環(huán)境容量的直接經(jīng)濟(jì)價值為利用了流域水環(huán)境容量而節(jié)省的污水處理費用,采用替代工程法計算,如(7)所示。

式中:Vwec為流域水環(huán)境容量的直接經(jīng)濟(jì)價值(元);Pci表示i 種污染物的單位處理成本(元/t);Mi為i種污染物的流域水環(huán)境容量(t),i 表示污染物的種類,包括COD、NH3-N、TP和TN。

流域生態(tài)系統(tǒng)水土保持服務(wù)的直接經(jīng)濟(jì)價值包括保持土壤養(yǎng)分價值和減少泥沙淤積價值,運用市場價值法和機(jī)會成本法進(jìn)行估算。

保持土壤養(yǎng)分價值估算方法如式(8)所示。

式中:Vac1為保持土壤養(yǎng)分價值(元/a);Ac為土壤保持量(t/a);Ni為土壤氮、磷、鉀的純含量;Pi為化肥(尿素、磷酸氫二銨和氯化鉀)價格(元/t)。

減少泥沙淤積價值估算方法如式(9)所示。

式中:Vac2為減少泥沙淤積的價值(元/a);Ac為土壤保持量(t/a);B 為農(nóng)業(yè)年均收益(元/hm2);d 為土壤厚度(m);ρ 為土壤容重(t/m3)。

采用替代工程法估算水源涵養(yǎng)服務(wù)的直接經(jīng)濟(jì)價值,計算公式如(10)所示。

式中:VTQ為水源涵養(yǎng)服務(wù)價值(元);TQ 為水源涵養(yǎng)量(m3);PR為單位庫容水庫建造成本(元/m3)。

(2)間接經(jīng)濟(jì)價值。流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的間接經(jīng)濟(jì)價值表現(xiàn)為社會擴(kuò)大再生產(chǎn)以及人民生活水平的提高,由GDP來反映。GDP由生產(chǎn)要素如人力、資本、土地、資源環(huán)境、原材料、管理、服務(wù)等來實現(xiàn)。本文中三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的間接經(jīng)濟(jì)價值通過估算水資源和流域水環(huán)境容量在生產(chǎn)要素中的占比得到。

(3)社會文化價值。流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的社會文化價值難以通過有形的物質(zhì)產(chǎn)品來估算,因此采用條件價值法利用社會發(fā)展水平和受教育程度來估算,計算公式如式(11)所示。

式中:Vcul為流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的社會文化價值(元);CR 為城市化率(%);SA 為居民平均的文化層次(年);IC 為家庭年收入(元);b 為估計的誤差擾動項;α1、α2和α3為常數(shù)。

三、評估結(jié)果分析

(一)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

1. 水資源供給

農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)是指農(nóng)村家庭承包的土地通過合法的形式,保留承包權(quán),將經(jīng)營權(quán)轉(zhuǎn)給其他農(nóng)戶或其他經(jīng)濟(jì)組織的行為。一般以土地承包經(jīng)營權(quán)流轉(zhuǎn)、集體建設(shè)用地使用權(quán)流轉(zhuǎn)、宅基地使用權(quán)流轉(zhuǎn)三種形式存在。

以三峽庫區(qū)范圍內(nèi)各區(qū)縣的用水情況及用途分類評估其流域水資源供給服務(wù)。2015年三峽庫區(qū)總用水量為63.73億m3,其中生產(chǎn)用水50.84億m3,生活用水12.12億m3,生態(tài)環(huán)境用水0.77億m3,分別占總用水量的79.77%、19.02%和1.21%。生產(chǎn)用水中,第一產(chǎn)業(yè)用水18.89億m3,第二產(chǎn)業(yè)用水28.47億m3,第三產(chǎn)業(yè)用水3.48億m3,分別占總用水量的29.64%、44.67%和5.46%。

各區(qū)縣用水量范圍在4105~87544萬m3之間,具體如圖1所示。重慶市梁平區(qū)、巫溪縣、巫山縣、渝中區(qū)、大渡口區(qū)、石柱縣和湖北省興山縣、巴東縣總用水量相對較少,在1億m3以下??傆盟孔罡叩膮^(qū)域為重慶市永川區(qū)、綦江區(qū)、長壽區(qū)、萬州區(qū)、涪陵區(qū)、江津區(qū),總用水量均在3億m3以上,且依次遞增,江津區(qū)總用水量最高,為8.75億m3,其次為涪陵區(qū),總用水量為5.03億m3。三峽庫區(qū)總用水量較高的區(qū)域主要分布在庫區(qū)上游重慶市主城區(qū)周邊“一小時經(jīng)濟(jì)圈”區(qū)域和庫區(qū)腹地萬州區(qū)。三峽庫區(qū)各區(qū)縣生產(chǎn)用水占總用水量的主要部分,除渝中區(qū)外,其余區(qū)縣生產(chǎn)用水均超過總用水量的60%。三峽庫區(qū)用水集中于主城區(qū)及其外圍“一小時經(jīng)濟(jì)圈”和以萬州區(qū)為次中心的社會經(jīng)濟(jì)和人口集聚程度較高的區(qū)域,其中都市核心區(qū)用水以生活用水為主,都市核心區(qū)以外以工業(yè)用水為主,庫區(qū)腹地及東部發(fā)展水平較低的區(qū)域以農(nóng)業(yè)用水為主。

圖1 三峽庫區(qū)各區(qū)縣用水組成

2. 流域水環(huán)境容量

采用P=90%最枯月(2010年2月)水文條件代入水環(huán)境容量計算公式,計算三峽庫區(qū)流域水環(huán)境容量。三峽庫區(qū)COD、NH3-N、TP和TN流域水環(huán)境容量分別為19.86萬t/a、9429.36t/a、5514.77t/a、775.43t/a,各區(qū)縣流域水環(huán)境容量如圖2所示(a、b、c、d分別表示COD、NH3-N、TP和TN流域水環(huán)境容量,其中圖像在X軸上方表示水環(huán)境容量剩余,圖像在X軸下方表示水環(huán)境容量已用盡)??傮w上,三峽庫區(qū)仍有剩余水環(huán)境容量,能夠支撐流域的發(fā)展需求,但也有局部區(qū)域水環(huán)境容量為負(fù)值。從水質(zhì)指標(biāo)來看,三峽庫區(qū)COD和NH3-N流域水環(huán)境容量基本還有剩余,尚可滿足城市發(fā)展需求,但在部分支流或區(qū)縣TP和TN的流域水環(huán)境容量明顯小于流域污染物排放量,亟需加強(qiáng)污染物削減控制措施。

圖2 三峽庫區(qū)流域水環(huán)境容量

江津區(qū)、長壽區(qū)、奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣和云陽縣COD的流域水環(huán)境容量相對較多,超過1.5萬t/a;巴東縣、秭歸縣、大渡口區(qū)、南岸區(qū)、渝中區(qū)和石柱縣COD的流域水環(huán)境容量相對較少。江津區(qū)、奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣和云陽縣NH3-N的流域水環(huán)境容量相對較多,超過800t/a;巴東縣、秭歸縣、大渡口區(qū)、南岸區(qū)、渝中區(qū)和石柱縣NH3-N的流域水環(huán)境容量相對較小,低于30t/a。奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣和云陽縣TP的流域水環(huán)境容量相對較多,超過100t/a;巴東縣、秭歸縣、長壽區(qū)、萬州區(qū)、永川區(qū)、墊江縣、豐都縣和璧山區(qū)TP流域水環(huán)境容量為負(fù)值。奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣和云陽縣TN的流域水環(huán)境容量相對較多,超過500t/a;巴東縣、秭歸縣、萬州區(qū)、永川區(qū)、璧山區(qū)TN流域水環(huán)境容量為負(fù)值。

3. 水土保持

三峽庫區(qū)水土保持服務(wù)量為102.54億t,各區(qū)縣水土保持服務(wù)量如表2所示。水土保持服務(wù)較高的區(qū)域主要分布在東部植被覆蓋度較高和受人類活動影響程度較低的區(qū)域,其中庫區(qū)東北部巫溪縣和開州區(qū)水土保持服務(wù)最高,其次為云陽縣、奉節(jié)縣、萬州區(qū)、巫山縣和豐都縣。三峽庫區(qū)重慶市主城區(qū)及其周邊地區(qū)水土保持服務(wù)較低。

表2 三峽庫區(qū)各區(qū)縣水土保持服務(wù)量

4. 水源涵養(yǎng)

2015年三峽庫區(qū)水源涵養(yǎng)服務(wù)量為431.40億m3,各區(qū)縣水源涵養(yǎng)服務(wù)量如表3所示。空間分布上,水源涵養(yǎng)服務(wù)呈現(xiàn)“中間高,兩邊低”的格局,沿庫區(qū)東北向西南方向,水源涵養(yǎng)服務(wù)量先從最低值逐漸增加,至巫溪縣、奉節(jié)縣、開州區(qū),達(dá)到較高值,然后又逐漸降低。水源涵養(yǎng)服務(wù)量高值區(qū)出現(xiàn)于奉節(jié)縣、巫山縣南部;低值區(qū)主要分布在三峽庫區(qū)湖北省宜昌市境內(nèi)北部區(qū)域和重慶市主城區(qū)及其周邊區(qū)域。

表3 三峽庫區(qū)各區(qū)縣水源涵養(yǎng)服務(wù)量

(二)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

2015年三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值為5097.73億元,其中直接經(jīng)濟(jì)價值、間接經(jīng)濟(jì)價值和社會文化價值分別為668.92億元、3217.94億元和1210.87億元,占比分別為13.12%、63.13%和23.75%??梢姡龒{庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益為主,應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提高資源利用率和利用效率,減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展所消耗的水資源和流域水環(huán)境容量。社會文化價值在流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中已經(jīng)占有一定的比例。

各區(qū)縣流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值在45.48億元~409.73億元之間,如圖3所示。其中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高值區(qū)在涪陵區(qū)、九龍坡區(qū)、萬州區(qū)、渝北區(qū)、渝中區(qū),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值在290億元以上,這些地區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值較低,但產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)價值和社會文化價值顯著。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值低值區(qū)在巴東縣、興山縣、秭歸縣、大渡口區(qū)、石柱縣和武隆區(qū),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值低于70億元,這些地區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值相對較高,但由于區(qū)域水土資源組合較差,資源環(huán)境承載能力較弱,生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)價值和社會文化價值較低。

2015年三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的直接經(jīng)濟(jì)價值中,水資源供給服務(wù)為203.19億元,流域水環(huán)境容量服務(wù)為94.94億元、水土保持服務(wù)為122.23億元,水源涵養(yǎng)服務(wù)為248.55億元。各類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比由高到低依次為水源涵養(yǎng)>水資源供給>水土保持>流域水環(huán)境容量,分別為37.16%、30.38%、18.27%和14.19%。各區(qū)縣流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值如圖4所示。三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值低值區(qū)集中于主城區(qū)及其周邊區(qū)域,長江干流西側(cè)的生態(tài)服務(wù)價值明顯低于長江流域東側(cè)。從縣域尺度各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值占比來看,重慶市九大主城區(qū)及其周邊社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的區(qū)域水資源供給服務(wù)占主導(dǎo)類型,其中渝中區(qū)水資源供給服務(wù)占比高達(dá)95%以上;巴東縣、興山縣、秭歸縣、巫山縣、巫溪縣、石柱縣和奉節(jié)縣水土保持和水源涵養(yǎng)服務(wù)為主導(dǎo)類型;長壽區(qū)、江北區(qū)、奉節(jié)縣、巫山縣、巫溪縣、武隆區(qū)和云陽縣流域水環(huán)境容量價值相對較高。

圖3 三峽庫區(qū)各區(qū)縣流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

圖4 三峽庫區(qū)各區(qū)縣流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)直接經(jīng)濟(jì)價值

(三)協(xié)同與權(quán)衡關(guān)系分析

采用相關(guān)性分析法對三峽庫區(qū)各類流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系進(jìn)行分析,結(jié)果如表4所示。當(dāng)兩種服務(wù)的相關(guān)性為顯著正相關(guān)時(R>0,p<0.05),則認(rèn)為服務(wù)間的相互作用關(guān)系為協(xié)同,反之,當(dāng)兩種服務(wù)的相關(guān)性為顯著負(fù)相關(guān)時(R<0,p<0.05),則稱為權(quán)衡;當(dāng)兩種服務(wù)間相關(guān)系數(shù)絕對值小于0.1且未通過顯著性檢驗時(p>0.05),則認(rèn)為服務(wù)間不存在相互作用關(guān)系。對于其中相關(guān)系數(shù)絕對值大于或等于0.1但未通過顯著性檢驗的服務(wù)組合,則認(rèn)為服務(wù)間可能存在一定的相互作用關(guān)系。

表4 三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)性

三峽庫區(qū)水資源供給與流域水環(huán)境容量為正相關(guān)關(guān)系(R=0.229),但不顯著;與水土保持的相關(guān)性為負(fù)相關(guān)(R=-0.114),相關(guān)性也不顯著;與水源涵養(yǎng)之間的相關(guān)性為負(fù)相關(guān),相關(guān)性系數(shù)低(R=-0.009),且不顯著。流域水環(huán)境容量與水土保持和水源涵養(yǎng)之間保持著強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系(R=0.558**、R=0.568**),且在p=0.01水平上顯著相關(guān)。水土保持和水源涵養(yǎng)之間保持著強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系(R=0.963**),且在p=0.01水平上顯著相關(guān)。由此可見,三峽庫區(qū)四種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在著一定的聯(lián)系,雖然水資源供給與其他三種類型的相關(guān)性較低,但也表明了其與其他三種服務(wù)的相互作用形式。水資源供給與流域水環(huán)境容量之間為較弱的協(xié)同關(guān)系,與水土保持為較弱的權(quán)衡關(guān)系,可認(rèn)為三峽庫區(qū)水資源供給服務(wù)與水源涵養(yǎng)之間不存在相互作用關(guān)系。流域水環(huán)境容量、水土保持和水源涵養(yǎng)兩兩之間為協(xié)同關(guān)系。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡和協(xié)同關(guān)系在不同的時空尺度呈現(xiàn)出不同的特征。本文中水資源供給與流域水環(huán)境質(zhì)量為協(xié)同關(guān)系,而與水土保持為較弱的協(xié)同關(guān)系。在不同的氣象條件、環(huán)境條件和社會條件(如人口分布)的影響下,供給服務(wù)呈現(xiàn)出較大的空間異質(zhì)性。區(qū)位優(yōu)勢較好如城市化水平較高和沿江區(qū)域更易集聚人口和經(jīng)濟(jì),對供給服務(wù)的需求量也明顯高于其他區(qū)域[9~11]。土地利用的變化也會影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同和權(quán)衡,城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致建設(shè)用地增加,林地面積下降,主要由林地提供的水土保持和水源涵養(yǎng)功能也會一起下降,而水資源的需求和消耗會增加[12~13]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系在不同的時空尺度表現(xiàn)出不同的特征,在政策和相關(guān)管理措施的制定過程中適當(dāng)考慮空間尺度效應(yīng)可以有效削弱供給服務(wù)和調(diào)節(jié)服務(wù)之間的權(quán)衡效應(yīng),增強(qiáng)調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)之間的協(xié)同效應(yīng)[14]。

四、結(jié)論與討論

(一)結(jié)論

流域是一種特定的自然地理區(qū)域,具有“自然-人工”二元屬性。本文從生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性和人文因素的雙重角度,構(gòu)建了包含“水資源-水環(huán)境-水生態(tài)”三個方面的流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)體系,引入流域水環(huán)境模型充實和完善流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估方法,并在三峽庫區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用研究。本文的主要結(jié)論如下:(1)水資源供給服務(wù)較高的區(qū)域集中在重慶市主城區(qū)及其周邊和以萬州區(qū)為次中心的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的區(qū)域。三峽庫區(qū)水環(huán)境容量有剩余,在一定程度上能夠支撐流域的發(fā)展需求。水土保持服務(wù)較高的區(qū)域主要分布在東部,重慶市主城區(qū)及其周邊以及長壽區(qū)北部和涪陵區(qū)西部水土保持服務(wù)較低。水源涵養(yǎng)服務(wù)呈現(xiàn)“中間高,兩邊低”的空間分布格局。(2)2015年三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值為5097.73億元,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益為主。各類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占比由高到低依次為水源涵養(yǎng)>水資源供給>水土保持>流域水環(huán)境容量。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的區(qū)域水資源供給服務(wù)占主導(dǎo)類型,重點生態(tài)功能區(qū)多以水土保持和水源涵養(yǎng)服務(wù)為主導(dǎo)類型。(3)三峽庫區(qū)四種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間存在著一定的相關(guān)關(guān)系,水資源供給與流域水環(huán)境容量之間為較弱的協(xié)同關(guān)系,與水土保持和水源涵養(yǎng)為較弱的權(quán)衡關(guān)系。流域水環(huán)境容量、水土保持和水源涵養(yǎng)兩兩之間為協(xié)同關(guān)系。

(二)討論

本文彌補(bǔ)了流域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估體系的不足,研究成果可為實現(xiàn)流域生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)提供科學(xué)支撐。但本文在選取流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)時,主要考慮到水循環(huán)過程和水文生態(tài)過程中的主要服務(wù)類型,而未選取與生物相關(guān)的指標(biāo)。此外,本文旨在構(gòu)建適用于流域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的量化評估體系,基于數(shù)據(jù)的可獲得性和實效性,考慮到水情波動的影響,文章在評估流域水環(huán)境容量服務(wù)時,采用的是P=90%最枯月(2010年2月)水文條件,在一定程度上揭示了三峽庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及價值的空間分布規(guī)律,可為三峽庫區(qū)流域生態(tài)環(huán)境綜合管理提供相關(guān)指導(dǎo),但未對其動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行研究。下一步將從完善評估指標(biāo)體系和揭示動態(tài)變化特征兩個方面對三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行深入研究。

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