相恒星 ，張健，王宗明 ，毛德華

1. 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130102；2. 東京大學(xué)農(nóng)學(xué)生命科學(xué)研究科，日本 東京 113-8657；3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4. 國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，北京 100101

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)形成并維持人類(lèi)生存和發(fā)展的環(huán)境條件，其在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益方面對(duì)人類(lèi)福祉做出巨大貢獻(xiàn)（Costanza et al.，2017）。隨著全球氣候變化和人口的急劇增加，以及土地利用的劇烈變化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需動(dòng)態(tài)在很大程度上發(fā)生改變（García-Llorente et al.，2012)。理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需平衡是當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展的基本組成部分，也是闡明人與自然如何聯(lián)系的關(guān)鍵（Baró et al.，2015）。

準(zhǔn)確量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需分布的空間差異已成為多學(xué)科的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前，描述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系的方法主要有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比、Getis-Ord Gi*、雙變量局部Moran’s指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需指數(shù)等。Lorilla et al.（2019）基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比和Getis-Ord Gi*方法描述了愛(ài)奧尼亞群島（希臘西岸沿海的長(zhǎng)列島群）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系。劉立程等（2019）以蘭州市為例，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比和雙變量局部Moran’s指數(shù)定量分析了4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的空間匹配現(xiàn)狀。Zhai et al.（2020）提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需指數(shù)，并結(jié)合了雙變量局部Moran’s指數(shù)對(duì)中國(guó)沿海地區(qū)10個(gè)省進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系探討。徐凌星等（2020）通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需指數(shù)，揭示了青藏高原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系?？傮w而言，當(dāng)前對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需格局空間的簡(jiǎn)易刻畫(huà)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理具有一定意義，但通過(guò)多指標(biāo)和多角度的量化評(píng)估方法仍有待于進(jìn)一步優(yōu)化，全面的評(píng)估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需狀況對(duì)于生態(tài)資源分配更具科學(xué)指導(dǎo)意義。

松嫩平原是我國(guó)東北地區(qū)三大平原之一（三江平原、松嫩平原、遼河平原），是中國(guó)重要的糧食產(chǎn)地之一，也是沼澤濕地的重要分布區(qū)之一，對(duì)于國(guó)家及區(qū)域糧食安全和生態(tài)安全至關(guān)重要。但由于全球氣候變化以及人類(lèi)活動(dòng)干擾，松嫩平原生態(tài)環(huán)境十分脆弱，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需呈現(xiàn)不平衡狀態(tài)（羅玲等，2015）。已有研究?jī)H對(duì)松嫩平原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行了分析（王宗明等，2008），但仍缺乏對(duì)該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配的全面認(rèn)識(shí)。綜上，本文系統(tǒng)研究了2015年松嫩平原3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需情況，首先基于InVEST模型、ArcGIS 10.6和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等評(píng)估該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需分布及供需比，其次利用相關(guān)性分析揭示了3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，最后基于Geoda空間分析軟件，采用K-means聚類(lèi)分析方法對(duì)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比進(jìn)行分類(lèi)，以支持該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)管理策略。本研究對(duì)優(yōu)化自然資源的使用和管理，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

松嫩平原是松花江和嫩江沖擊形成的平原，位于吉林省西部和黑龍江省西南部，與大興安嶺和小興安嶺接壤，介于 42°49′—49°13′N(xiāo)，121°38′—128°19′E之間，總面積為22.4萬(wàn)km2，該區(qū)域包括吉林省的長(zhǎng)春市、四平市、松原市和白城市，黑龍江省的哈爾濱市、大慶市、綏化市、黑河市和齊齊哈爾市共9個(gè)市級(jí)行政區(qū)（圖1A）。該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候（羅玲等，2010），年均降水量為365—807 mm，年均氣溫為?2—7 ℃。該區(qū)域主要生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型包括森林、草地、農(nóng)田和濕地，其中農(nóng)田占主要組成部分，覆蓋率為66.2%。（圖1B）。

圖1 研究區(qū)位置和土地覆被類(lèi)型Fig. 1 Geographic location of the Songnen Plain and spatial pattern of land cover in 2015

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用數(shù)據(jù)年份均為2015年，包括土地覆被數(shù)據(jù)、歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)（NDVI）、氣象數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（表 1）。其中土地覆被數(shù)據(jù)所用影像來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的Landsat OLI影像，所用影像均選取云量小于 10%且處于 8—10月，采用面向?qū)ο蠓指罘椒ㄟM(jìn)行提取，詳細(xì)方法參考Mao et al.（2019），精度為94%。在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需之前，將所有數(shù)據(jù)基于ArcGIS 10.6平臺(tái)空間分析工具進(jìn)行重采樣，使所有數(shù)據(jù)分辨率均為1 km。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估所需數(shù)據(jù)介紹Table 1 Description of the data used for ESs estimation

1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需評(píng)估

1.3.1 產(chǎn)水量服務(wù)供給

本文采用InVEST模型產(chǎn)水量模塊計(jì)算松嫩平原產(chǎn)水量服務(wù)的供給，公式如下（王蓓等，2016）：

式中：

Yx——柵格x的產(chǎn)水量服務(wù)供給量（mm）；

Ex——柵格x的年潛在蒸散量（mm）；

Px——柵格x的年降水量（mm）。具體計(jì)算步驟參照Xiang et al.（2020）研究。

1.3.2 產(chǎn)水量服務(wù)需求

本研究將松嫩平原地區(qū)用水量分為生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水，分別計(jì)算并加總得到松嫩平原產(chǎn)水量服務(wù)需求量，計(jì)算公式如下（劉立程，2020）：

式中：

Yd——需水量（m3）；

ppop——柵格人口密度（person·km?2）；

x——人均生活用水量（m3·person?1）；

Ggdp——柵格GDP密度數(shù)據(jù)（104yuan/km2）；

y——每萬(wàn)元GDP耗水量（m3/104yuan）；

Ac——耕地柵格空間分布數(shù)據(jù)，提取自土地覆被數(shù)據(jù)；

z——耕地平均灌溉用水量（m3·km?2）。其中各省的人均生活需水量、每萬(wàn)元 GDP耗水量和耕地平均灌溉用水量查閱自 2016年黑龍江省、吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.3.3 碳固持服務(wù)供給

本文使用InVEST模型中的Carbon Storage模塊評(píng)估松嫩平原地區(qū)碳固持服務(wù)供給，具體公式如下。

式中：

Cs——碳固持服務(wù)的供給量（t·hm?2）；

Cabove——地上生物碳（t·hm?2）；

Cbelow——地下生物碳（t·hm?2）；

Csoil——土壤有機(jī)碳（t·hm?2）；

Clitterlayer——死亡有機(jī)物碳（t·hm?2）；具體參數(shù)詳見(jiàn)Xiang et al.（2020）的研究。

1.3.4 碳固持服務(wù)需求

本文以松嫩平原地區(qū)人均碳排放量作為碳固持服務(wù)的需求量?；谒赡燮皆茉聪目偭?，乘以碳排放系數(shù)得到松嫩平原地區(qū)碳排放總量，再除以松嫩平原地區(qū)人口總數(shù)得到人均碳排放量，最后結(jié)合柵格化的人口密度數(shù)據(jù)，得到松嫩平原地區(qū)碳固持服務(wù)的需求量，公式如下（劉立程，2019）：

式中：

Cd——碳固持服務(wù)的需求量（t·hm?2）；

ppop——柵格人口密度（person·km?2）；

Dcp——人均碳排放量（t·person?1）；松嫩平原能源消耗總量包括煤炭、石油和天然氣，數(shù)據(jù)來(lái)源于 2016年吉林省和黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒。碳排放系數(shù)參考楊迪等（2018）研究成果。

1.3.5 食物供給服務(wù)供給

本研究參考劉立程等（2019）的研究成果，采用NDVI比值計(jì)算松嫩平原地區(qū)食物供給量，具體公式如下：

式中：

Fs——各類(lèi)糧食供給量（t·km?2）；

Gsum——松嫩平原地區(qū)各類(lèi)糧食、水產(chǎn)品和畜牧產(chǎn)品總量（t）；

Ni——耕地、水域和草地等土地覆被類(lèi)型的柵格的NDVI；

Nsum——松嫩平原NDVI值之和。各類(lèi)糧食、水產(chǎn)品和畜牧產(chǎn)品總量數(shù)據(jù)來(lái)源自 2016年黑龍江省、吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.3.6 食物供給服務(wù)需求

本研究采用以人定需的方法計(jì)算松嫩平原地區(qū)食物供給服務(wù)需求量，計(jì)算公式如下（劉立程等，2019）：

式中：

Fd——食物需求量（t）；

Dfp——人均食物需求量（t）；

ppop——柵格人口密度數(shù)據(jù)（person·km?2），松嫩平原地區(qū)人均食物需求量采用國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展綱要（2014—2020年）（http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-02/10/conten t_8638.htm）。

1.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比

本研究使用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比指標(biāo)來(lái)量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需情況，具體公式如下（Lorilla et al.，2019）：

式中：

IESCD——生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比；

S和D——各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量、需求量；

Smax和Dmax——各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在研究區(qū)供給量最大值、需求量的最大值。若 IESCD正值代表該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供大于求，IESCD等于0表示供需平衡，IESCD負(fù)值表示供不應(yīng)求。

1.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同分析

本文基于SPSS軟件對(duì)松嫩平原各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行Person相關(guān)分析，在研究區(qū)內(nèi)構(gòu)建1848個(gè)漁網(wǎng)（10 km×10 km）提取各網(wǎng)格的點(diǎn)值，用來(lái)分析3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)彼此的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系。如果兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相關(guān)性r為正（P<0.05），則表示兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為協(xié)同關(guān)系。如果兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相關(guān)性r為負(fù)（P<0.05），則表示兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為權(quán)衡關(guān)系（Cui et al.，2019）。否則，種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系不顯著。r的絕對(duì)值可以判斷兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相關(guān)強(qiáng)度，可分為高度相關(guān)（|r|≥0.6）、中度相關(guān)（0.3≤|r|<0.6）和微弱相關(guān)（0<|r|<0.3）。

1.6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聚類(lèi)分析

本文基于Geoda空間分析軟件中K-means聚類(lèi)方法對(duì)松嫩平原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需進(jìn)行聚類(lèi)分析。聚類(lèi)分析的原理是通過(guò)衡量不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相似性和相異性劃分為不同類(lèi)別的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇（祁寧等，2020）。即本研究是把具有相似生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的網(wǎng)格劃分到同一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，便于松嫩平原整體生態(tài)系統(tǒng)管理政策的制定。本文經(jīng)過(guò)測(cè)試，聚類(lèi)數(shù)目為4時(shí)，聚類(lèi)結(jié)果穩(wěn)定，效果最佳。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需分析

總體來(lái)看，松嫩平原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的平均供給量均大于平均需求量，但各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需存在空間異質(zhì)性（表2和圖2）。松嫩平原整體單位面積產(chǎn)水量服務(wù)供給均值為 221.792×103t·km?2，長(zhǎng)春市和四平市相對(duì)最高，最低的市為黑河市，其空間分布主要受降雨分布和生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的影響，高值區(qū)位于研究區(qū)東南部，低值區(qū)位于東北部。松嫩平原整體單位面積產(chǎn)水量服務(wù)需求量均值為148.849×103t·km?2，長(zhǎng)春市、齊齊哈爾市和哈爾濱市產(chǎn)水量需求較高，白城市和黑河市相對(duì)較小，其需水多的地區(qū)主要集中于人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。松嫩平原整體產(chǎn)水量服務(wù)的供需比均值為0.027，其范圍介于?0.72—0.24之間，四平市的產(chǎn)水量服務(wù)供需比最大為0.04，齊齊哈爾市最小為0.016。

表2 松嫩平原各市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需Table 2 Summary of ESs supply and demand in the Songnen Plain

圖2 松嫩平原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間分布Fig. 2 Spatial patterns of ecosystem service supply, demand and supply-demand ratio (ESDR) in the Songnen Plain

松嫩平原整體單位面積碳固持服務(wù)供給均值為8907.067 t·km?2，最高的市為黑河市，最低的市為四平市，其高值主要分布在林區(qū)和濕地區(qū)。松嫩平原整體單位面積碳固持服務(wù)需求均值為 345.748 t·km?2，長(zhǎng)春市和哈爾濱市相對(duì)較高，最低的市為黑河市，其高值主要分布在人口聚集和商業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，其低值區(qū)人口密度相對(duì)稀疏。松嫩平原地區(qū)碳固持服務(wù)供需比均值為0.197，其范圍介于?0.58—0.95之間。碳固持服務(wù)供需比低值區(qū)位于城鎮(zhèn)聚集區(qū)，高值區(qū)多位于森林等生態(tài)環(huán)境較好地區(qū)。從不同市級(jí)行政區(qū)對(duì)比來(lái)看，黑河市最大為 0.348，四平市和長(zhǎng)春市最小為0.139。

松嫩平原整體單位面積食物供給服務(wù)供給均值為383.6 t·km?2，最高的市為齊齊哈爾市，最低的市為黑河市，其供給量主要受生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的影響，農(nóng)田分布集中區(qū)食物供給服務(wù)供給較高。松嫩平原整體單位面積食物供給服務(wù)需求均值為70.405 t·km?2，最高的市為長(zhǎng)春市，最低的市為黑河市，食物需求較高的地區(qū)為人口密度大、工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)。松嫩平原食物供給服務(wù)的供需比為0.43，其范圍介于?1.17—0.8之間，食物供給服務(wù)供需比低值區(qū)位于城區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，高值區(qū)處在耕地較多、人口密度相對(duì)較小地區(qū)。從不同市對(duì)比來(lái)看，齊齊哈爾市最大為0.549，大慶市最小為0.337。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同分析

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求和供需比中各服務(wù)相關(guān)性和強(qiáng)度差異明顯（圖3）。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給側(cè)，3對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性顯著（P<0.01），其中碳固持和產(chǎn)水量、食物供給均呈高度負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為?0.687和?0.809，表示為權(quán)衡關(guān)系。產(chǎn)水量和食物供給呈中度正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.471，表示為協(xié)同關(guān)系；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求側(cè)，3對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性顯著（P<0.01），3對(duì)生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)之間均呈高度正相關(guān)，彼此之間為協(xié)同關(guān)系；供需比這側(cè)，3對(duì)生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性顯著（P<0.01），產(chǎn)水量與碳固持呈微弱正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.207，表示為協(xié)同關(guān)系。食物供給與產(chǎn)水量呈微弱負(fù)相關(guān)，食物供給與碳固持呈中度負(fù)相關(guān)，兩者之間均為權(quán)衡關(guān)系。

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需相關(guān)系數(shù)圖Fig. 3 Correlation coefficients between ES pairs in 2015 in the Songnen Plain

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聚類(lèi)分析

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比是反映供需關(guān)系的直接指標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聚類(lèi)分析為管理策略的發(fā)展提供了關(guān)于多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間關(guān)系的有價(jià)值的信息。本研究將松嫩平原進(jìn)行K-means聚類(lèi)分析，并最終確定出4類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇（圖4）。同一類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇呈現(xiàn)空間聚集趨勢(shì)，不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇有顯著的空間差異。4類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇分別為：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇1廣泛集中在研究區(qū)域的中部，主要被農(nóng)田覆蓋，分布面積占整個(gè)研究區(qū)域的58.4%；在該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集群中，食物供給服務(wù)的供需比處于最高水平，產(chǎn)水量和碳固持服務(wù)需要改善。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇2分布在西部和南部地區(qū)，主要是濕地和草地覆蓋，占整個(gè)研究區(qū)域的30.1%；在該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集群中，產(chǎn)水量服務(wù)供需比最大，碳固持和食物供給服務(wù)也相對(duì)較好。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇3廣泛集中在研究區(qū)域的東部，主要被林地覆蓋，分布面積占整個(gè)研究區(qū)域的10.6%；在該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集群中，碳固持服務(wù)的供需比處于最高水平，盡管該服務(wù)簇具有較高的碳固持服務(wù)供給，但該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集群中產(chǎn)水量服務(wù)和食物供給服務(wù)還需要改善。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇4零散分布在研究區(qū)域內(nèi)，主要為城鎮(zhèn)或裸地，分布面積占整個(gè)研究區(qū)域的0.9%；在該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集群中，產(chǎn)水量、碳固持和食物供給服務(wù)供需比均為負(fù)值，說(shuō)明該區(qū)域供不應(yīng)求，應(yīng)重點(diǎn)改善其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀況。

圖4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇和各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比值Fig. 4 Spatial distributions (A) and supply-demand ratio (ESDR) values (B) of various ESs bundles

3 討論

理解生態(tài)系統(tǒng)的權(quán)衡和協(xié)同可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和景觀管理進(jìn)行科學(xué)決策，以確保區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。松嫩平原碳固持供給與食物供給呈權(quán)衡關(guān)系，這與王川等（2019）在黃土丘陵區(qū)的研究結(jié)果一致，影響碳固持供給高的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型包括森林和濕地，但森林和濕地并沒(méi)有較高的食物供給能力。產(chǎn)水量供給與食物供給為協(xié)同關(guān)系，因?yàn)楫a(chǎn)水量充足有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量；在松嫩平原地區(qū)，人口密集地區(qū)的各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求都處于高水平，而低人口密度地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求處于低水平，因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求之間存在著共同的協(xié)同關(guān)系；松嫩平原產(chǎn)水量服務(wù)與碳固持服務(wù)的供需比之間呈協(xié)同關(guān)系，這與劉立程等（2019）研究結(jié)果相似。食物供給與產(chǎn)水量服務(wù)、碳固持服務(wù)的供需比之間呈權(quán)衡關(guān)系，這些研究結(jié)果與Peng et al.（2019）、Peng et al.（2020）、Xiang et al.（2020）研究結(jié)果相似。食物產(chǎn)量的增加會(huì)加強(qiáng)該區(qū)域人類(lèi)活動(dòng)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)，致使該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，進(jìn)而影響碳固持和產(chǎn)水量等服務(wù)。評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同能夠有效指導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)管理，制定合理政策。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇分析可以將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需相似的區(qū)域聚類(lèi)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理具有重要意義。在松嫩平原地區(qū)，可以通過(guò)城市間空間流動(dòng)來(lái)緩解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需不匹配。同時(shí)應(yīng)該推行國(guó)家政策，例如退耕還濕還草、退耕還林等政策，因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給高的自然生態(tài)系統(tǒng)（如林地、草地、濕地等）被占用和破壞，會(huì)減少生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力。針對(duì)本文的研究結(jié)果，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇1有較高的食物供給能力，為協(xié)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系，應(yīng)加強(qiáng)退耕還濕、還草、還林，提高該區(qū)域固碳能力。而適度協(xié)調(diào)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇2和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇3，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給總體處于高水平，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求處于低水平，因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給充足。應(yīng)持續(xù)保護(hù)該區(qū)域森林、草地和濕地，建設(shè)綠色經(jīng)濟(jì)區(qū)有利于生態(tài)效益的發(fā)揮（劉華妍等，2020）。高度不平衡的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇 4分布在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城區(qū)，城市發(fā)展的區(qū)域格局趨于緊湊，人口的聚集和人工表面的增加導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給較低，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求較高，這是需要政府重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域之一，幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)都供不應(yīng)求。因此，植樹(shù)種草，減少建成區(qū)和耕地面積，對(duì)該區(qū)的生態(tài)恢復(fù)具有重要作用。在將環(huán)境評(píng)估轉(zhuǎn)化為土地使用或管理決定時(shí)，確定環(huán)境評(píng)估供求之間的空間格局是至關(guān)重要的。確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)、社會(huì)需求和人類(lèi)福祉之間的聯(lián)系不僅對(duì)科學(xué)研究很重要，而且對(duì)政策和實(shí)踐也很重要（Alkemade et al.，2014）。我們的研究結(jié)果可以提供有價(jià)值的信息，以協(xié)助政策制定者維持特定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)或改善人類(lèi)福祉。

本研究為生態(tài)系統(tǒng)管理提供了一些線索，但也存在一定的局限性。針對(duì)方法而言，InVEST模型評(píng)估產(chǎn)水量和碳固持所需參數(shù)均參考已發(fā)表文獻(xiàn)和模型使用手冊(cè)，缺少實(shí)際驗(yàn)證。產(chǎn)水量需求中，沒(méi)有考慮生態(tài)需水，后續(xù)研究仍需要完善。并且本研究只考慮了 2015年一期現(xiàn)狀的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)情況，在未來(lái)的研究中，我們會(huì)完善多期多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需研究。松嫩平原作為東北地區(qū)的糧食主產(chǎn)區(qū)也是生態(tài)脆弱區(qū)，未來(lái)如何進(jìn)一步監(jiān)測(cè)及協(xié)調(diào)該區(qū)域的發(fā)展將是我們的研究重點(diǎn)。

4 結(jié)論

本研究基于ArcGIS 10.6軟件、InVEST模型、Geoda空間分析軟件對(duì)松嫩平原3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（產(chǎn)水量、碳固持和食物供給服務(wù)）進(jìn)行供需分析，繪制了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求和供需比的空間分布圖，求取不同市級(jí)行政區(qū)單位面積供需值和供需比，分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的關(guān)系，并探討了4種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇特征。結(jié)果得出，松嫩平原不同市級(jí)行政區(qū)單位面積水供給、碳供給以及食物供給均值均大于單位面積水需求、碳需求和食物需求量均值。不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間差異明顯，但總體供需比均值均大于 0，體現(xiàn)供給大于需求。不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇特征明顯，應(yīng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇1加強(qiáng)退耕還濕、還林力度，繼續(xù)保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇2和3的區(qū)域協(xié)調(diào)性，同時(shí)提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇4的供給能力。評(píng)價(jià)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間分布和供需關(guān)系，對(duì)資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)具有重要意義。