乡村景观多功能权衡–协同关系时空格局研究——以上海市青浦区为例

景观多功能定量化及其权衡–协同关系研究是景观生态学研究的热点。研究针对景观功能相互表征的科学性和景观多功能间关系定量化问题,以上海市青浦区为例,采用"生产–生活–生态"功能框架构建6种乡村景观功能,利用1980–2018年的基础数据,采用Spearman秩相关系数分析和双变量空间自相关相结合的方法,对该区域184个行政村的乡村景观多功能间权衡–协同关系变化特征进行研究,得到以下结果:(1)都市郊区的农业生产功能不能取代经济发展功能,青浦区经济发展功能已成为主导的功能形态。(2)青浦区乡村景观多功能间权衡–协同关系时空差异显著,表现为:农业生产功能与经济发展功能、经济发展功能与生态调节功能、经济发展功能与环境维衡功能始终呈现为权衡关系,为该区不可回避的矛盾,该结果表明该区经济发展是以牺牲生态环境为代价实现的;经济发展功能与景观美学功能间权衡关系显著,且二者关系格局呈东部权衡、西部协同,权衡区的数量递增;经济发展功能与空间承载功能间关系格局呈现东部权衡和西部协同格局,且协同关系区呈增长趋势;景观美学功能与生态调节功能/环境维衡功能间权衡区集中在青东区域,协同区分布于青西区域,且权衡区数量先增后减,协同区先减后增。(3)时空结合的分析方法能准确全面地反映乡村景观多功能间权衡–协同关系演变特征。     

2005~2015年耕地多功能时空演变及其协同与权衡研究——以重庆市沙坪坝区为例

基于2005~2015年近10 a面板数据,在测算重庆市沙坪坝区耕地多功能基础上,探究其时空演变规律、多功能间协同与权衡关系,据此构建耕地空间组织经营模式。结果表明：耕地生产功能、景观游憩功能、社会保障功能及建设空间储备功能时空演变特征差异显著。耕地“生产-景观游憩-社会保障”功能间存在两两协同关系,且协同度均值 “生产-景观游憩”>“社会保障-景观游憩”>“生产-社会保障”;耕地建设空间储备功能与其他3项功能间存在此消彼长的权衡关系。据此构建了“一带两区”即山地休闲农业带、郊野农业游憩区、传统农业提升区的耕地空间组织经营模式。     

基于多源数据的乡村功能空间特征及其权衡协同关系度量

本研究基于土地利用、兴趣点、社会经济统计等数据,从乡镇尺度揭示了北京生态涵养区经济发展、农产品生产、社会保障、生态服务、旅游休闲以及综合功能的空间特征,并运用Spearman秩相关分析、生产可能性边界（PPF）、权衡强度指数等定量探讨了多功能间的权衡-协同关系及其权衡程度。结果表明：① 经济发展、社会保障和休闲旅游功能的空间格局相似;生态服务功能与经济发展、社会保障和农产品生产功能的空间格局基本相逆。② 经济发展与农产品生产/社会保障功能为显著协同关系;经济发展/农产品生产/社会保障与生态服务功能为显著权衡关系。③ 按照“‘权衡强度越小,功能间共生发展’‘权衡强度越大,最多发展一种功能’”的思路,以追求乡村功能组合的综合效益最大化为目标,将生态涵养区划分为I（4种功能共生）、II（3种功能共生）、III（2种功能共生）和IV（单一功能发展）4种类型区。研究结果将为区域乡村振兴规划编制提供参考,为乡村功能协同发展路径设计提供技术支撑。     

长三角快速城市化地区景观多功能性演变——以苏州市为例

评估快速城市化地区的景观多功能性演变特征对于理解城乡发展转型下的资源配置与优化、制定合理的区域土地管理与规划政策至关重要。论文以长三角经济区中城市化进程最为突出的代表性城市——苏州市为研究区,选取居住承载、粮食供给、生境维持、水源涵养、气候调节与土壤保持6种景观功能指标,通过空间分析、SOFM网络模型等方法,基于1 km景观单元对区域景观多功能性的热点演变规律、权衡协同演化关系等进行分析。研究表明：① 受城市扩张影响,2000—2015年间苏州市景观多功能以居住承载功能的扩散态势为主,其他景观功能均呈现差异化缩减趋势,其中粮食供给与生境维持的功能弱化最为显著,且3种调节功能的空间分布特征存在一致性。② 随时间推移,苏州市景观多功能性逐渐增强,其高值区(>2)范围集中分布在林草地与耕地景观。在社会经济发展影响下,区域景观多功能性时空演变特征由强到弱并逐渐趋于稳定,演变热点区主要分布在乡村地区与城乡结合部,冷点区则以生态空间集聚为主。③ 景观多功能之间权衡与协同关系在研究期内的特征规律并未因时间序列演进表现出差异性,但权衡与协同程度存在波动性变化趋势。结合多功能权衡特征与多功能性热点变化规律,可在景观单元与乡镇行政单元上将苏州市划分出8类主导景观功能与4类城乡发展分区。整体而言,长三角快速城市化地区的景观多功能性优势呈“城市→近郊区→远郊区→乡村”的圈层式空间迁移过程,但多功能性映射出的土地利用多样化势必会导致更多的土地利用冲突问题,决策者应在多尺度时空耦合视角综合考虑景观管理或土地利用政策的设计与实施。     

珠三角城市群地区都市农业功能演变及其协同-权衡关系

以珠三角城市群地区的县（区）为研究单元,从生产供给、经济发展、社会保障和生态保育四个维度构建都市农业功能评价指标体系,利用熵值法、时空差异诊断模型、Spearman秩相关系数法和双变量局部空间自相关模型等对2005年、2012年和2019年珠三角地区都市农业多维功能演变及协同-权衡关系进行测度。结果表明：① 2005—2019年,珠三角地区都市农业的生产供给、经济发展和社会保障功能均值先下降后上升而生态保育功能反之;生产供给和生态保育功能总体呈现稳定的外部较强而中心偏弱的空间格局,经济发展和社会保障功能的空间分布格局变化较大。② 时间上,2005年珠三角都市农业经济发展功能较其他功能相对独立发展,2012年功能之间权衡关系显现,2019年各功能之间以协同关系为主;空间上,珠三角地区都市农业生态保育功能与其他三项功能的协同-权衡关系较为稳定,社会保障功能与生产供给、经济发展功能的协同-权衡关系较为稳定。③ 都市农业功能演变及协同-权衡关系发展具有阶段性特征,大致呈现“相互独立/低位协同-相互权衡-高位协同”的演化规律。     

基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位

乡村景观功能具有明显的时空异质性。随着中国城镇化、工业化和农业现代化的快速推进,乡村景观功能分异化和多样化不断增强,景观多功能发展趋势明显,对其科学定位成为新的学术热点。以上海市城郊青浦区为例,利用2004-2014年的基础数据,采用多维评价模型、灰色关联分析和逼近理想解的排序法,以“乡村景观多功能性定位—主副功能定位—障碍功能定位”的景观多功能综合定位方式,实现对该区乡村景观多功能科学定位。结果表明：① 乡村景观多功能定位作为区域功能确定的有限方案多目标最优决策,应遵循最优决策法则;② 景观多功能综合定位方法能对该区乡村景观多功能科学定位,适用性较好;③ 该区乡村景观多功能复合显著,乡村景观多功能性东西差异明显、极值区域凸显且呈现集聚状态,主副功能和主副障碍功能空间异质性强且功能间依存度高;其中,乡村景观多功能性最大值区域为赵巷镇和朱家角镇,其值分别为3.44和3.02,低值区域为金泽镇和徐泾镇,其值分别为1.48和1.45;11个乡镇的主导功能和副功能均差为0.007,主副障碍功能均差为0.005。该研究以期为将来开展乡村景观规划与景观管理研究提供科学依据。     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。     

基于粒子群算法的大城市近郊区景观格局优化研究--以成都市龙泉驿区为例

景观格局优化是实现区域生态安全的重要途径。以成都市龙泉驿为研究区,在景观适宜性评价、景观数量优化基础上,构建PSO景观格局空间优化模型与求解算法,对经济发展、生态保护、统筹兼顾情景景观空间布局进行优化。结果表明:基于PSO的景观格局空间优化模型与算法能利用粒子位置模拟景观分布进行空间格局优化,实现了数量与空间优化的有机耦合,是景观格局优化的有效方法。目标年,经济发展情景优势景观为城乡人居及工矿、果园,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、农田为主,东部山区以果园为主的分布特征;生态保护情景优势景观为森林、城乡人居及工矿,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、果园、农田为主,东部山区以森林为主的分布特征;统筹兼顾情景优势景观为森林、城乡人居及工矿和果园,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、农田为主,东部山区以森林、果园为主的分布特征。统筹兼顾情景方案未来潜在可能性最大,其经济、生态、综合效益均得以优化提升,是目标年研究区最佳景观格局空间布局方案。     

村域尺度的城郊乡村多功能演化与发展路径——以徐州市铜山区为例

城郊地域是乡村多功能发展典型区域,文章选取典型的城郊乡村地域——徐州市铜山区的319个行政村为研究对象,构建乡村地域多功能评价指标体系,揭示2009—2019年研究区乡村经济发展、农业生产、生态保育和生活保障等4类功能的时空演化特征,利用Spearman相关系数分析功能间交互变化,总结功能演化类型,探究城郊乡村发展路径,以期为推进城乡融合发展提供科学依据。结果表明：(1)从村域层面看,城郊乡村地域多功能演化的数量结构分异性与空间格局的集聚性并存;(2)根据乡村地域功能间的相关性与交互性演化过程,功能间交互演化的总体关系与局部关系存在一致性,也存在一定差异性,可将其归纳为5种功能演化类型;(3)乡村地域功能演化的路径具有动态性和复杂性特征,可划分为功能融合发展、主导功能引领发展、双功能协调推进发展和多功能综合发展等4种路径。     

农业多功能的地域类型与优化策略——以吉林省为例

中国农业的发展正面临可持续发展、消费者需求变化、全球化的挑战。农业供给侧改革和乡村振兴背景下,应深入研究农业多种功能的空间格局、地域类型和优化策略。论文首先简要探讨了多功能农业的发展过程和农业功能时空差异的理论基础,然后以吉林省为例,构建了农业多功能的评价指标体系,采用聚类分析等方法,对农业多功能的地域类型及优化策略进行了实证研究。研究表明：① 农业多功能具有联合生产和外部性特征,经济社会发展阶段、农业资源禀赋以及两者的组合作用,是导致农业多功能时空分异的关键因素;② 吉林省县域农业各功能的空间分异具有不同特征,农产品供给功能高值县域主要分布在中西部松辽平原,经济发展功能高值县域主要为大农业发达的县域,社会保障功能高值县域主要为东部城镇化水平高且劳均农业产值高的县域,生态服务功能高值县域主要为林地、草地、水域面积占比高的东部和西部县域;③ 吉林省县域农业多功能的地域类型可分为4类,即农产品供给优势区、多种功能并重区、非生态功能弱势区和生态服务优势区;④ 不同农业多功能的地域类型具有不同的功能组合特征和区域发展背景因素的结构性差异,应有针对性地采取差异化的发展策略。     

鄱阳湖环湖区生态系统服务价值时空变化及权衡协同关系

基于修订的当量因子表,结合1988—2020年7期土地利用数据,运用GIS数据处理和空间分析等方法探究了鄱阳湖环湖区生态系统服务价值的时空演变特征,同时引入生态系统服务权衡协同度模型对食物生产、水文调节、土壤保持等7项生态服务功能进行权衡与协同分析。结果表明：① 1988—2020年鄱阳湖环湖区生态系统服务价值从577.95亿元增至592.50亿元,呈先增后减再增的波动变化特征。② 生态系统服务价值的空间分布表现为明显的不均衡性,ESV显著减少的区域为南昌市区、九江市区以及其它各区县的城镇建成区,生态系统服务价值增加的区域均匀分布在研究区东北和西北地区以及靠近研究区外侧的东南和西南地区。③ 协同关系为生态系统服务之间的主导关系,权衡关系较少且主要存在于食物生产与其他服务之间。     

基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析

以人类福祉为导向的自然资源利用方式决定着景观及其功能的变化方向,进而加剧或缓解生态风险。科学量化景观功能及其与人类福祉之间的因果关系、异质过程和驱动机制,将为实现区域发展和生态保护双赢提供科学依据,也是当前制约相关研究从理论走向管理实践的难点。本文在查阅景观功能与生态风险相关文献的基础上,辨析景观变化、景观功能、人类福祉、生态风险间的反馈机制,构建基于景观功能的生态风险评价框架,梳理关键科学问题与研究难点。人类对景观功能的偏好和权衡是区域生态风险形成的重要原因,但对其时空权衡关系认识不足,景观功能的类型识别与综合评价缺乏系统规范方法。景观功能、人类福祉、生态风险三者之间的耦合关系是生态风险评价的重要科学问题。探索综合集成自然、人文两个过程的生态风险管理与方法体系,是未来研究的必然趋势。将景观结构、功能、过程等耦合到生态风险评价,并注重与人类福祉、多功能权衡决策和风险管控政策设计的结合,是亟待研究的重要方向。     

基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析（英文）

以人类福祉为导向的自然资源利用方式决定着景观及其功能的变化方向,进而加剧或缓解生态风险。科学量化景观功能及其与人类福祉之间的因果关系、异质过程和驱动机制,将为实现区域发展和生态保护双赢提供科学依据,也是当前制约相关研究从理论走向管理实践的难点。本文在查阅景观功能与生态风险相关文献的基础上,辨析景观变化、景观功能、人类福祉、生态风险间的反馈机制,构建基于景观功能的生态风险评价框架,梳理关键科学问题与研究难点。人类对景观功能的偏好和权衡是区域生态风险形成的重要原因,但对其时空权衡关系认识不足,景观功能的类型识别与综合评价缺乏系统规范方法。景观功能、人类福祉、生态风险三者之间的耦合关系是生态风险评价的重要科学问题。探索综合集成自然、人文两个过程的生态风险管理与方法体系,是未来研究的必然趋势。将景观结构、功能、过程等耦合到生态风险评价,并注重与人类福祉、多功能权衡决策和风险管控政策设计的结合,是亟待研究的重要方向。     

胶州湾北岸滨海地区4个时期生态系统服务价值和生态功能区划分研究

生态功能分区是生态系统管理的重要环节,与生态系统服务权衡/协同密切相关,对小尺度区域进行生态功能分区,有助于实现精细化资源管理。以位于胶州湾北岸的青岛市城阳区和胶州市为研究区,采用当量因子法,计算研究区的生态系统服务价值;采用相关分析和双变量局部自相关分析方法,揭示1990年、2000年、2010年和2017年研究区生态系统服务价值的空间集聚特征,分析生态系统各种服务价值间权衡与协同关系;采用K-means聚类分析方法,识别生态系统服务簇,划分生态功能区。研究结果表明,1990～2017年期间,随着时间的推移,1990年、2000年、2010年和2017年胶州湾北岸滨海地区生态系统服务总价值在波动减少,其中,水域、盐田、其它用地和居住用地的生态系统服务价值在波动增加,滩涂、养殖池、耕地、工矿仓储用地和商服用地的生态系统服务价值在波动减少;生态系统服务的集聚区都为沿海滩涂区域,但是,生态系统服务价值的冷点区域不断向东北部和西南部扩张;研究区生态系统服务间的主导关系为协同关系;食物生产与水资源供给、食物生产与土壤保持、食物生产与提供美学景观的关系为权衡关系;胶州湾北岸滨海地区可以划分为生态保护区、旅游发展区、渔业养殖区和混合发展区4个功能区。     

典型山地生态系统服务权衡与协同关系的时空分异研究

山地占中国国土面积比重高,是我国破解区域发展不平衡矛盾的焦点区域,也是生态系统服务重要供给区,长期面临着经济发展和生态保护的双重压力与挑战。研究选取我国石漠化山地、新构造运动活跃区山地和北方土石山区的典型区域黔桂岩溶山地、横断山地和太行山地为案例,以支持服务中NPP(Net Primary Productivity)、调节类服务水源涵养和供给类服务农产品供给三类生态系统服务为代表,采用线性回归、相关分析等方法探讨了1990–2015年三大山地生态系统服务权衡与协同关系的时空特征。主要结论如下:(1)三大山地农产品供给服务相对下降,NPP和水文调节等支持和调节服务提升更为显著;(2)三大山地NPP与水文调节服务存在彼此增益的协同关系,黔桂岩溶山地协同关系增强,而横断山地和太行山地变弱,且前者变弱的程度更大;三大山地NPP、水文调节服务与农产品供给服务存在此消彼长的权衡关系,其中黔桂岩溶山地NPP与农产品供给服务权衡关系变弱,而横断山地和太行山地权衡关系增强,且后者变强的程度更大;(3)三大山地生态系统服务权衡与协同关系存在显著的空间分异。     

典型山地生态系统服务权衡与协同关系的时空分异研究（英文）

山地占中国国土面积比重高,是我国破解区域发展不平衡矛盾的焦点区域,也是生态系统服务重要供给区,长期面临着经济发展和生态保护的双重压力与挑战。研究选取我国石漠化山地、新构造运动活跃区山地和北方土石山区的典型区域黔桂岩溶山地、横断山地和太行山地为案例,以支持服务中NPP (Net Primary Productivity)、调节类服务水源涵养和供给类服务农产品供给三类生态系统服务为代表,采用线性回归、相关分析等方法探讨了1990–2015年三大山地生态系统服务权衡与协同关系的时空特征。主要结论如下:(1)三大山地农产品供给服务相对下降,NPP和水文调节等支持和调节服务提升更为显著;(2)三大山地NPP与水文调节服务存在彼此增益的协同关系,黔桂岩溶山地协同关系增强,而横断山地和太行山地变弱,且前者变弱的程度更大;三大山地NPP、水文调节服务与农产品供给服务存在此消彼长的权衡关系,其中黔桂岩溶山地NPP与农产品供给服务权衡关系变弱,而横断山地和太行山地权衡关系增强,且后者变强的程度更大;(3)三大山地生态系统服务权衡与协同关系存在显著的空间分异。     

厦漳泉地区生态系统服务权衡与协同关系分析

将地理探测器引入生态系统服务权衡/协同关系的研究,并结合生态服务价值动态度、生态系统服务权衡协同度(ESTD),阐释2006—2016年厦漳泉地区生态系统服务变化特征和权衡/协同关系及其时空格局。结果表明:(1)地区生态服务价值总体增长16.51%,其中林地、湿地、水域的生态服务价值增长明显;(2)食物生产、原料生产、土壤保持服务价值低于地区总体ESV动态度;(3)生态系统服务间作用强度会随对象的转换出现差异性,根据各类服务间作用的紧密程度划分核心和次核心"组团";(4)地区生态系统服务间关系以协同为主,但食物生产与其他服务呈现明显的此消彼长,不同生态系统服务间权衡/协同性质及其程度均呈显著的空间分异。     

国家屏障区生态系统服务权衡与协同

对不同服务间存在的此消彼长的权衡关系和相互增益的协同关系的正确认知,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提。2018年国家重点专项“典型脆弱生态修复与保护研究”中明确指出要优化“两屏三带”生态系统服务格局,而服务的优化离不开对权衡与协同关系的准确认知。因此,在国家尺度上开展国家屏障区生态系统服务权衡与协同研究具有重要性和迫切性。本文采用RUSLE模型、CASA模型和InVEST产水模型分别评估国家屏障区2000—2015年土壤保持、固碳和产水服务的空间分布格局,并分析三种服务的变化趋势,采用相关分析法和均方根偏差法量化不同服务在各子屏障带整体和空间上的权衡与协同关系。结论如下：① 国家屏障区的三项服务在空间上均呈现由东南向西北减少的格局, 而在时间上,土壤保持与产水显著增加(p<0.05),增加量分别为 20.64 t/(km ²·a)和4.13mm/a,而固碳呈现微弱的上升趋势(p=0.96),服务的提升有利于保障国家生态安全。② 在各子屏障带整体上,土壤保持、固碳及产水间相关系数基本大于0（p<0.05）,表明三者以协同为主;而在空间上,两两服务间的权衡与协同关系存在着极强的空间异质性,如东北森林带固碳与产水、固碳与土壤保持的权衡关系像元比例分别达49%和27%,且均集中在北部。因此,在进行生态环境建设时,需要同时考虑到整体与局部空间的服务权衡与协同关系的不同,以制定更为合理的生态保护政策。     

陕西河谷盆地生态系统服务协同与权衡时空差异分析

陕西河谷盆地是区域主要粮食基地和社会经济中心,人口增长、城镇化和工业化的加快发展,使得该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,生态环境面临着潜在的巨大危机,严重影响社会经济的可持续发展。本文选取西北地区经济中心—关中盆地和陕西省生态保护指定区—汉中盆地进行对比研究,以1990-2010年的生态系统服务数据（NPP、保水服务、食物供给）分析生态服务时空差异,通过相关分析、线性和幂函数回归等方法分析了生态系统服务协同与权衡的时空差异。结果表明：NPP与保水是协同关系,NPP与食物供给、保水与食物供给是权衡关系;21年中,两大盆地的协同关系均呈减弱趋势,权衡关系为加强趋势,且关中盆地的变化速度要高于汉中盆地;NPP与保水的协同程度,在关中盆地东部的耕地区域以及汉中盆地的宁强县与略阳县西部最强,以关中的铜川市和汉中的西乡县最弱;NPP与食物供给的权衡程度,在关中盆地的铜川市和西安市境内的秦岭区域以及汉中盆地的西乡县南部制约关系更为突出,以关中的宝鸡市及汉中的略阳县最弱。     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。