苗培培, 趙祖軍,2, 趙筱青, 普軍偉, 李思楠, 王 茜, 譚 琨

(1.云南大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 昆明 650000; 2.云南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 昆明 650034)

生態(tài)系統(tǒng)為人類的生存、健康和福祉提供多種服務(wù)[1]，人類的生存和發(fā)展離不開生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)，與人類息息相關(guān)的服務(wù)類型一般可分為供給、調(diào)節(jié)、文化和支持服務(wù)4大類[2-3]。隨著人類不合理的行為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響日益加劇，除部分人類活動(dòng)有利于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提升，更多的則導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受到損害[4]，因此，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已為眾多學(xué)者研究對(duì)象。由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性及空間分布不均衡性的特征，導(dǎo)致不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相互影響，表現(xiàn)為權(quán)衡與協(xié)同作用[5-7]。國內(nèi)外學(xué)者已開展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的大量研究，從研究內(nèi)容來看，主要為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的效應(yīng)和驅(qū)動(dòng)機(jī)理等研究[8-9]。從研究方法來看，主要為空間分析、情景模擬和流動(dòng)性分析等方法[10-11]。盡管研究已取得了一定的成果，但是在內(nèi)容上，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類標(biāo)準(zhǔn)存在重疊和遺漏，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同研究的不確定性[12]，方法上，缺乏研究的定量模型[13]。研究尺度上，雖然分別從宏觀和微觀尺度開展了大量研究，然而研究區(qū)域和尺度的不同導(dǎo)致結(jié)果無法進(jìn)行對(duì)比[14]。

近年來，喀斯特山區(qū)人類不合理的行為使生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧、生境、土壤保持和水源涵養(yǎng)等功能受到嚴(yán)重?fù)p害[15]，加上喀斯特山區(qū)地理環(huán)境的特殊性，水資源較為豐富但利用率較低，嚴(yán)重限制了喀斯特山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，對(duì)喀斯特區(qū)域各生態(tài)服務(wù)功能權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的分析研究，能為喀斯特山區(qū)的生態(tài)安全和生態(tài)恢復(fù)戰(zhàn)略制定提供依據(jù)。目前學(xué)界對(duì)于喀斯特地區(qū)多集中于石漠化、生態(tài)景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估研究等[16]方面，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與石漠化程度關(guān)系研究較少。因此，研究選取位于滇東南典型喀斯特地區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱、全國200個(gè)石漠化重點(diǎn)治理縣之一的廣南縣為研究區(qū)。選取適合喀斯特地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估體系，空間對(duì)比分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與石漠化程度關(guān)系，探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的關(guān)系，從而為喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)保護(hù)及恢復(fù)提出意見和建議。

1 研究區(qū)概況

廣南縣位于云南省東南部地理坐標(biāo)為104°31′—105°34′E，23°29′—24°28′N，屬中亞、南亞熱帶高原季風(fēng)氣候，并隨海拔不同而變化。年均日照1 857.7 h，年平均氣溫為16.7℃，年平均蒸散發(fā)量為1 665.3 mm，年平均降雨量為1 056.5 mm，旱雨季明顯。處于滇南及桂西過渡地帶，在地質(zhì)發(fā)展變化過程中，發(fā)育下泥盤系、二疊系、三疊系及第四系底層。地貌復(fù)雜，包含巖溶、山區(qū)、壩子和河谷等，貫穿全縣的東西向、北西向斷裂嚴(yán)密控制巖性的展布，南部主要為巖溶地貌分布，北部主要為構(gòu)造侵蝕地貌分布。山區(qū)和半山區(qū)面積占94.7%，壩區(qū)占5.3%?？λ固氐孛卜植驾^廣，主要位于在西部、南部和中南部區(qū)域，面積占74%。全縣石漠化較為嚴(yán)重，石漠化區(qū)生態(tài)極為脆弱，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。域內(nèi)主要土壤類型為紅壤、石灰?guī)r土。森林植被類型主要有溫涼性針葉林、暖性針葉林、溫涼性闊葉林、暖性闊葉林和暖熱性闊葉林等，植被種類較為豐富。河流分屬珠江和紅河水系，水資源總量多年平均值為35.43 m2，水資源較為豐富但利用率較低，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活。2018年全縣總?cè)丝?2.26萬人，其中，農(nóng)業(yè)人口占91.29%。2018年廣南縣經(jīng)濟(jì)一、二、三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重為30.22∶30.34∶39.44[17-18]。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

結(jié)合學(xué)術(shù)界研究成果，選取適合喀斯特地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估體系，把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為食物供給、產(chǎn)水量、土壤保持、固碳、生境服務(wù)和文化服務(wù)6種類型進(jìn)行核算。

2.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)核算方法

(1) 食物供給核算。食物供給是重要的供給服務(wù)之一。將農(nóng)業(yè)中糧食產(chǎn)量和畜牧業(yè)的肉奶類產(chǎn)量按照NDVI值分配給耕地、草地柵格上。計(jì)算公式如下[19]：

(1)

式中:Gi為第i個(gè)柵格的糧食產(chǎn)量;Gsum為糧食總產(chǎn)量;NDVIi表示第i個(gè)柵格NDVI值;NDVIsum為耕地和草地的NDVI總值。

(2) 產(chǎn)水量核算。研究基于InVEST模型，利用年平均降雨量和年平均蒸散發(fā)量之差，來評(píng)估年平均產(chǎn)水量[20]，模型公式如下：

(2)

式中:Y(x)為像元x上的產(chǎn)水量(mm)；AET(x)為像元x上的實(shí)際蒸散量(mm)；P(x)為像元x上的年均降雨量(mm)。

(3) 土壤保持核算。采用GIS技術(shù)結(jié)合通用土壤流失方程(RUSLE)模擬土壤保持服務(wù)的物質(zhì)量空間分布[21]。

(4) 固碳價(jià)值量核算。運(yùn)用CASA模型測(cè)算NPP，通過NPP核算出固碳價(jià)值量，模型公式如下[22-23]：

NPP(x,t)=APAR(x,t)×ε(x,t)

(3)

(4)

式中:APAR(x,t)為像元x在t月吸收光合有效輻射量(MJ/m2);ε(x,t)為像元x在t月實(shí)際光能利用率(g C/m2)；Vc為固碳價(jià)值量；NPPi為第i類土地利用類型的凈初級(jí)生產(chǎn)力；Si為第i類土地利用類型的面積；Pc為固定二氧化碳的價(jià)格。

(5) 生境支持核算?；贗nVEST模型生境支持服務(wù)評(píng)估模塊來確定研究區(qū)每個(gè)柵格單元x處土地覆被類型j的生境質(zhì)量，模型基本公式如下[24]：

(5)

式中:Qxj為柵格單元x處土地利用類型j的生境質(zhì)量；Hj為土地利用類型j對(duì)應(yīng)生境類型得分；Dxj為生境脅迫水平；z為尺度常量；K為半飽和常數(shù)。

(6) 文化價(jià)值核算?；谇叭搜芯砍晒鸞25]，本研究選用旅游價(jià)值作為生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)評(píng)估對(duì)象，旅游價(jià)值基于直接使用價(jià)值法，某像元的旅游價(jià)值取決于該像元景點(diǎn)可達(dá)性(距離)和景點(diǎn)的可見度。假定可達(dá)性與可見度所衡量的旅游價(jià)值一樣，即各占一半。任意選擇100，500，1 000，2 000，5 000 m的緩沖間隔，分別占一半年度旅游收入的30%，25%，20%，15%，10%。每個(gè)區(qū)間距景點(diǎn)的距離值表明其旅游價(jià)值。將景點(diǎn)視為觀察點(diǎn)，使用DEM進(jìn)行可視性分析，計(jì)算每個(gè)像元對(duì)觀察點(diǎn)的可見度，可見一個(gè)景點(diǎn)的像元賦值為1，可見兩個(gè)像元的賦值為2，以此類推，將一半年度旅游收入加權(quán)平均到各個(gè)像元，即可見度衡量的旅游價(jià)值。公式如下：

Vt=Vt(a)+Vt(b)

(6)

Vt(a)=∑Ai×Pi

(7)

Vt(b)=∑Bi×Pi

(8)

式中:Vt為文化服務(wù)總值；Vt(a)為景點(diǎn)可達(dá)性價(jià)值；Vt(b)為景點(diǎn)的可見度價(jià)值；Ai為根據(jù)看得見的景點(diǎn)數(shù)量按可見度分組的不同像元；Pi為單位像元的年度旅游收入(元)；Bi為根據(jù)距景區(qū)的距離按可達(dá)性分組的不同像元。

2.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的分析方法 在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同研究方法上，參考前人的做法[26]，在100 m×100 m，30 m×30 m，200 m×200 m的像元中進(jìn)行了試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)100 m×100 m像元得出結(jié)果較為合理。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。在SPSS 20.0軟件中進(jìn)行相關(guān)性分析，用K-S進(jìn)行檢驗(yàn)來判斷原始數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布。結(jié)果顯示：除土壤保持外其余生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均不服從正態(tài)分布，因此用Spearman進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，當(dāng)兩種服務(wù)的相關(guān)性為顯著正相關(guān)時(shí)(p<0.05)，則認(rèn)為服務(wù)間的相互作用關(guān)系為協(xié)同[27]；反之，當(dāng)兩種服務(wù)的相關(guān)性為顯著負(fù)相關(guān)時(shí)則稱為權(quán)衡(p<0.05)[28]。

在熱點(diǎn)區(qū)研究方法上，若6種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的值區(qū)域超過各自所對(duì)應(yīng)平均值區(qū)[29]，為該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)，在ArcGIS軟件中對(duì)6種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的熱點(diǎn)區(qū)進(jìn)行疊加分析，得出1，2，3，4，5，6類服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)。從熱點(diǎn)區(qū)分類來看，6類服務(wù)區(qū)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力最高區(qū)域，0類服務(wù)區(qū)為無熱點(diǎn)區(qū)。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

通過實(shí)地?cái)?shù)據(jù)收集及網(wǎng)上下載，得到研究廣南縣石漠化區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間權(quán)衡與協(xié)同所需數(shù)據(jù)及來源(表1)。

表1 數(shù)據(jù)說明及來源

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與石漠化程度空間分布特征

2000年、2010年和2018年食物供給服務(wù)總體趨勢(shì)為西部、中北部較低，東部較高，而2000年、2010年和2018年石漠化重度區(qū)域主要分布在西部、中南部和東南部，兩者空間分布不一致，說明食物供給服務(wù)與石漠化程度空間分布基本無相關(guān)(圖1—2)。

圖1 不同年份石漠化程度

圖2 不同年份食物供給服務(wù)

2000年、2010年和2018年土壤保持服務(wù)總體趨勢(shì)為西北部、東部和西南部較高，西部、中南部和東南部較低。而2000年、2010年和2018年石漠化重度、中度區(qū)域主要分布在西部、中南部和東南部，說明土壤保持服務(wù)與石漠化程度空間分布大體呈負(fù)相關(guān)(圖3)。

圖3 不同年份土壤保持服務(wù)

2000年、2010年和2018年固碳服務(wù)總體趨勢(shì)為西部、中部、中南部和東南部較低，其他區(qū)域均較高，其服務(wù)較低的區(qū)域均為石漠化程度較高區(qū)域，由此得出固碳服務(wù)與石漠化程度空間分布呈負(fù)相關(guān)(圖4)。

圖4 不同年份固碳服務(wù)

2000年、2010年和2018年產(chǎn)水量總體趨勢(shì)為除西部、中部、中南部和東南部較低其他區(qū)域均為較高區(qū)域，同時(shí)西部、中南部和東南部也是石漠化重度區(qū)域，產(chǎn)水量較少的區(qū)域大多為石漠化程度較重的區(qū)域。但由于產(chǎn)水量受降雨量、年均潛在蒸散發(fā)量影響，產(chǎn)水量較低的中北部區(qū)域?yàn)闊o石漠化區(qū)域，由此得出產(chǎn)水量與石漠化程度空間分布呈負(fù)相關(guān)(圖5)。

圖5 不同年份產(chǎn)水量

2000年、2010年和2018年生境支持服務(wù)總體趨勢(shì)為西部、中部、中南部和東南部較低，其他區(qū)域均為較高區(qū)域。而2000年、2010年和2018年石漠化重度、中度區(qū)域主要分布在西部、中部、中南部和東南部，說明生境支持與石漠化程度空間分布呈負(fù)相關(guān)(圖6)。

圖6 不同年份生境支持服務(wù)

2000年、2010年和2018年文化服務(wù)總體趨勢(shì)為西部和西北部較低，中北部為較高區(qū)域。而2000年、2010年和2018年石漠化重度、中度區(qū)域主要分布在西部、中部、中南部和東南部，兩者空間分布不一致，說明文化服務(wù)與石漠化程度空間分布基本無相關(guān)(圖7)。

圖7 不同年份文化服務(wù)

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系分析

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系分析 2000年、2010年和2018年，研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系為：生境支持—土壤保持、生境支持—固碳、土壤保持—固碳、文化服務(wù)—固碳和產(chǎn)水量—食物供給等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)呈正相關(guān)性，具有一定的協(xié)同性，且各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同系數(shù)總體呈不斷降低趨勢(shì)。其中，生境支持—固碳相關(guān)性系數(shù)分別為0.517，0.462，0.469，為3期中相關(guān)性系數(shù)最高。產(chǎn)水量—食物供給相關(guān)性系數(shù)分別為0.008，0.011，0.005，為3期中相關(guān)性系數(shù)最低；產(chǎn)水量—土壤保持、產(chǎn)水量—固碳、產(chǎn)水量—生境支持、產(chǎn)水量—文化服務(wù)、固碳—食物供給、土壤保持—食物供給、生境支持—食物供給和文化服務(wù)—食物供給等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)呈負(fù)相關(guān)性，具有一定的權(quán)衡性，且各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同系數(shù)總體呈不斷降低趨勢(shì)。其中，食物供給—生境支持相關(guān)性系數(shù)分別為-0.018，-0.021，-0.056，為3期中相關(guān)性系數(shù)最高。產(chǎn)水量—食物供給相關(guān)性系數(shù)分別為-0.375，-0.301，-0.415，為三期中相關(guān)性系數(shù)最低(表2)。

表2 廣南縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)冷熱點(diǎn)分析 研究通過疊加分析法，得出2000年、2010年和2018年2期多重生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)占比表和空間分布圖。

從表3中可以看出，研究區(qū)2000年、2010年和2018年3期熱點(diǎn)區(qū)總體占比大小依次為：“6類”>“5類”>“0類”>“1類”>“2類”>“3類”>“4類”。其中，“0類”和“6類”熱點(diǎn)區(qū)呈不斷減少趨勢(shì)；“1類”和“3類”熱點(diǎn)區(qū)呈先減少后增加趨勢(shì)；“5類”熱點(diǎn)區(qū)呈不斷增加趨勢(shì)；“2類”熱點(diǎn)區(qū)呈先增加后減少趨勢(shì)。

表3 不同年份熱點(diǎn)區(qū)占比 %

根據(jù)圖8熱點(diǎn)分級(jí)圖，從2000年、2010年和2018年中6類服務(wù)區(qū)空間分布來看，0類服務(wù)區(qū)為研究區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)且為無熱點(diǎn)區(qū)，主要分布在研究區(qū)石漠化重度區(qū)域，應(yīng)繼續(xù)采取相應(yīng)的生態(tài)恢復(fù)措施；1類服務(wù)區(qū)為研究區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)，主要分布在研究區(qū)中度區(qū)域，應(yīng)繼續(xù)采取相應(yīng)的生態(tài)恢復(fù)措施；2類和3類服務(wù)區(qū)分布在石漠化輕度及潛在區(qū)域，主要為研究區(qū)西南部、中部和東部；4，5類服務(wù)區(qū)分布在基本為無石漠化區(qū)域，主要為研究區(qū)北部及東部；6類服務(wù)區(qū)為供給能力最高的區(qū)域，但面積占比較少，且主要分布在北部及東北部，這與研究得到的生境支持服務(wù)大體一致，需優(yōu)先保護(hù)。

圖8 不同年份熱點(diǎn)區(qū)分級(jí)

在2000年和2010年中，6類服務(wù)區(qū)占比從29.53%減少到24.47%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)北部地區(qū)，為底圩鄉(xiāng)；5類和4類服務(wù)區(qū)占比從23.55%增加到30.12%，增加區(qū)域主要分布在研究區(qū)北部及東部，為者太鄉(xiāng)、底圩鄉(xiāng)北部和楊柳井鄉(xiāng)東部；3類和2類服務(wù)區(qū)占比從17.51%減少到17.44%，面積變化不大，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)西南部、中部和東部，為那灑鎮(zhèn)、南屏鎮(zhèn)南部和板蚌鄉(xiāng)東部；1類和0服務(wù)區(qū)占比從29.41%減少到27.97%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部、南部和東南部，為珠琳鎮(zhèn)、黑支果鄉(xiāng)南部和八寶鎮(zhèn)東南部。

在2010年和2018年中，6類服務(wù)區(qū)占比從24.47%減少到23.8%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)北部和西北部地區(qū)，為底圩鄉(xiāng)和者太鄉(xiāng)；5類和4類服務(wù)區(qū)占比從30.12%增加到33.77%，增加區(qū)域主要分布在研究區(qū)北部及東部，為底圩鄉(xiāng)北部、者兔鄉(xiāng)和板蚌鄉(xiāng)；3類和2類服務(wù)區(qū)占比從17.44%減少到14.90%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)西南部、中部和東部，為那灑鎮(zhèn)、珠街鎮(zhèn)西南部和南屏鎮(zhèn)南部；1類和0服務(wù)區(qū)占比從27.97%減少到27.85%，面積變化不大，減少主要分布在研究區(qū)西部、南部和東南部，為珠琳鎮(zhèn)、黑支果鄉(xiāng)南部和八寶鎮(zhèn)。

在2000年和2018年，6類服務(wù)區(qū)占比從29.53%減少到23.48%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)北部和西北部地區(qū)，主要為底圩鄉(xiāng)和者太鄉(xiāng)；5類和4類服務(wù)區(qū)占比從23.55%增加到33.77%，增加范圍主要分布在研究區(qū)中部和中北部，為蓮城鎮(zhèn)和者兔鄉(xiāng)；3類和2類服務(wù)區(qū)占比從17.51%減少到14.90%，減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)西南部、中部和東部，為那灑鎮(zhèn)、珠街鎮(zhèn)、南屏鎮(zhèn)和八寶鎮(zhèn)；1類和0服務(wù)區(qū)占比從29.41%減少到27.85%，減少范圍主要分布在研究區(qū)西南部，為篆角鄉(xiāng)(圖8)。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

4.1.1 對(duì)研究方法的討論 從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型分類體系來看，目前在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的分類上仍然存在很大分歧，多數(shù)學(xué)者將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給、調(diào)節(jié)、文化和支持服務(wù)[1-3]。由于研究目的不同，喀斯特區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的分類也是多樣的。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)及喀斯特山區(qū)特征[2]，食物供給、產(chǎn)水量、土壤保持、固碳、生境支持和文化服務(wù)是當(dāng)前研究喀斯特區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)較為關(guān)注的。因此，結(jié)合學(xué)界研究成果及前人研究方法[27-29]，選取符合廣南縣喀斯特山區(qū)實(shí)際的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，以食物供給、產(chǎn)水量、土壤保持、固碳、生境支持和文化服務(wù)6種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為研究對(duì)象，評(píng)估廣南縣喀斯特山區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

根據(jù)案例統(tǒng)計(jì)及研究區(qū)特征[27-29]，目前喀斯特區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法大多選用模型評(píng)估法，模型主要選用InVEST，CASA和RUSLE模型等。其中InVEST模型內(nèi)涵評(píng)估模塊較多，發(fā)展最為完善?？傮w來看，研究采用InVEST模型、CASA模型和RUSLE模型等模型來評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，模型具有導(dǎo)入數(shù)據(jù)少、輸出數(shù)據(jù)量大和復(fù)雜問題簡化處理優(yōu)點(diǎn)。

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同研究方法看，多采用定性分析法和相關(guān)分析法[14-15]。而相關(guān)性分析是較為簡單實(shí)用的方法。因此，本研究參照前人方法[14-15]采用相關(guān)分析法分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，結(jié)果較為合理；從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)研究方法看，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)研究方法主要分為直接分類法和空間統(tǒng)計(jì)分析方法。研究采用直接分類法分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供能力的強(qiáng)弱空間分布，具有簡單直觀的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足研究需求。

4.1.2 對(duì)研究結(jié)果的討論 與前人研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，本研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)核算結(jié)果與其他研究結(jié)果基本處于同一數(shù)量級(jí)，因此，3期食物供給年平均產(chǎn)量分別為1.79，2.62，3.38 t/hm2，參考廣南縣三期統(tǒng)計(jì)年鑒為1.76，2.28，3.36 t/hm2。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，研究結(jié)果與基本情況較為符合；年平均土壤保持量為821.92，764.31，951.59 t/hm2,Lang等[29]在貴州、廣西兩省的喀斯特山區(qū)研究中2000年和2010年平均土壤保持量分別為1 011，1 035 t/hm2，研究結(jié)果雖然為喀斯特區(qū)域，但因與研究區(qū)自然環(huán)境存在差異，總體上結(jié)果與本研究較為符合；年均NPP為781.20，715.01，739.50 g C/(m2·a)。陳峰等[23]的研究中，年均NPP為689.34 g C/(m2·a)，結(jié)果與本研究較為符合；平均產(chǎn)水量763.68，685.94，780.71 mm。Lang等[29]在貴州、廣西兩省的喀斯特山區(qū)研究中2000年和2010年平均產(chǎn)水量為954.52，968.10 mm，因產(chǎn)水量受降雨量和蒸發(fā)量影響因素較大，因此，本研究結(jié)果較為合理；生境支持服務(wù)取值范圍為0～1，空間分布結(jié)果與廣南縣實(shí)際生態(tài)環(huán)境狀況相符，研究結(jié)果較為合理；Chen等[25]在研究中2008年的文化服務(wù)價(jià)值范圍為0～1 585.3元，而本研究2010年0.001～1 790.91元，和本研究結(jié)果較為符合?？傊?，由于研究區(qū)不同，研究結(jié)果會(huì)有差異，但同一緯度帶西南地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)核算結(jié)果相差不大。因此，認(rèn)為模型對(duì)喀斯特地區(qū)廣南縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估是可行的。

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系研究，研究結(jié)果與其他研究者在相似地區(qū)的研究結(jié)果一致，如吳瑞東[26]研究中固碳—土壤保持和固碳—生境支持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)均為協(xié)同關(guān)系，食物供給—生境支持為權(quán)衡關(guān)系，與本研究結(jié)果較為符合；郎焱卿[27]研究中土壤保持—產(chǎn)水量為權(quán)衡關(guān)系，結(jié)果與本研究較為一致，研究結(jié)果較為合理。固碳—土壤保持為協(xié)同關(guān)系、與產(chǎn)水量為權(quán)衡關(guān)系，這是由于植被覆蓋度高的地區(qū)蒸發(fā)量更高、更容易保持土壤，且上述3種關(guān)系在空間上分布差異明顯。以土壤保持量與產(chǎn)水量為例，從約束閾值角度來分析，土壤保持量高的地區(qū)降雨量較高，降雨作為產(chǎn)水量的主要來源，使得土壤保持與產(chǎn)水呈協(xié)同關(guān)系；而土壤保持量高的地區(qū)，通常植被覆蓋較好，在一定程度上對(duì)產(chǎn)水服務(wù)又有所抑制。當(dāng)降雨量超過某一閾值時(shí)，二者間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系將發(fā)生轉(zhuǎn)變，這可以解釋為降雨量對(duì)土壤保持量的閾值效應(yīng)，也是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系在空間分布上出現(xiàn)差異的重要原因，在今后的研究中，需要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系轉(zhuǎn)變的因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行更加深入細(xì)致的研究。由于研究僅僅選取了6個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行研究，一定程度限制其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的研究。因此，在以后的研究中，應(yīng)豐富喀斯特區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究內(nèi)容。

在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)研究上，本研究的熱點(diǎn)區(qū)時(shí)間和空間特征都可以表征2000年、2010年和2018年廣南縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，總體上研究結(jié)果與研究區(qū)基本情況較為符合。但由于熱點(diǎn)劃分時(shí)選取的標(biāo)準(zhǔn)不同，使得不同區(qū)域熱點(diǎn)區(qū)研究結(jié)果無法進(jìn)行橫向和縱向的對(duì)比。因此，熱點(diǎn)區(qū)研究方法和標(biāo)準(zhǔn)的選取問題在現(xiàn)階段不易完全消除，需要在以后的研究中更加關(guān)注。

4.2 結(jié) 論

(1) 2000—2018年，研究區(qū)食物供給服務(wù)和文化服務(wù)與石漠化程度空間分布基本無相關(guān)性，而土壤保持服務(wù)、固碳服務(wù)、產(chǎn)水量和生境支持服務(wù)與石漠化程度空間分布大體呈負(fù)相關(guān)，石漠化程度較高的區(qū)域，土壤保持、固碳、產(chǎn)水量和生境支持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較低，而無石漠化區(qū)域，土壤保持、固碳、產(chǎn)水量和生境支持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較高。

(2) 2000—2018年，研究區(qū)生境支持—土壤保持、生境支持—固碳、土壤保持—固碳、文化服務(wù)—固碳和產(chǎn)水量—食物供給呈協(xié)同關(guān)系，而產(chǎn)水量—土壤保持、產(chǎn)水量—固碳、產(chǎn)水量—生境支持、產(chǎn)水量—文化服務(wù)、固碳—食物供給呈權(quán)衡關(guān)系。

(3) 2000—2018年，研究區(qū)三期熱點(diǎn)區(qū)總體占比大小依次為“6類”>“5類”>“0類”>“1類”>“2類”>“3類”>“4類”，其中，“0類”和“6類”熱點(diǎn)區(qū)呈不斷減少趨勢(shì)，“1類”和“3類”熱點(diǎn)區(qū)呈先減少后增加趨勢(shì)；“5類”熱點(diǎn)區(qū)呈不斷增加趨勢(shì)，“2類”熱點(diǎn)區(qū)呈先增加后減少趨勢(shì)；空間上，“0類”服務(wù)區(qū)為生態(tài)脆弱區(qū)且為無熱點(diǎn)區(qū)，分布在石漠化重度區(qū)域，主要為分布在中部和西南部，應(yīng)繼續(xù)采取相應(yīng)的生態(tài)恢復(fù)措施；“1類”、“2類”和“3類”服務(wù)區(qū)為熱點(diǎn)區(qū)，分布在石漠化輕度及潛在區(qū)域，主要為在西南部、中部和東部；“4類”和“5類”為熱點(diǎn)區(qū)，基本分布在無石漠化區(qū)域，主要為在北部及東部；“6類”服務(wù)區(qū)為熱點(diǎn)區(qū)，該區(qū)域?yàn)楣┙o能力最高的區(qū)域，但面積占比較少，且主要分布在北部及東北部，需優(yōu)先保護(hù)。