基于InVEST模型的佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局分析

鐘亮，林媚珍，周汝波

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣州 510006

0 前言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)形成和維持人類(lèi)賴(lài)以生存發(fā)展的環(huán)境條件與效用，是人類(lèi)直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的所有收益[1-2]，通常將其分為支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)和文化服務(wù) 4大類(lèi)[3]。生態(tài)系統(tǒng)可提供糧食、氧氣等直接供人類(lèi)使用的產(chǎn)品，同時(shí)也具有涵養(yǎng)水源、生物多樣性維持、土壤保持等功能，間接地為人類(lèi)的生存提供保障，是人類(lèi)賴(lài)以生存發(fā)展的基礎(chǔ)[4]。但隨著人口數(shù)量的激增及城市化進(jìn)程的加快，人類(lèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境的過(guò)度開(kāi)發(fā)已造成了不可逆的破壞，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)急劇退化[5-6]。作為人與自然關(guān)系研究的重要紐帶，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究已經(jīng)受到了越來(lái)越多學(xué)者的重視，并且在“可持續(xù)發(fā)展”這一人類(lèi)共同準(zhǔn)則的引導(dǎo)之下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究與保護(hù)儼然成為了當(dāng)今世界關(guān)注的前沿和熱點(diǎn)[7-9]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念與內(nèi)涵、分類(lèi)、評(píng)估方法等方面進(jìn)行了深入的研究。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定量評(píng)估是政府進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃與保護(hù)的首要條件，也是公眾和決策管理者最為關(guān)心的內(nèi)容[10]。目前，在評(píng)估方法上主要分為物質(zhì)量評(píng)估法和價(jià)值量評(píng)估法，其中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值量評(píng)估占優(yōu)勢(shì)[11-13]。傳統(tǒng)的價(jià)值量評(píng)估對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估結(jié)果直觀，簡(jiǎn)單實(shí)用，但是仍存在一些不足，例如，單純地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值進(jìn)行估算，則會(huì)忽略其空間異質(zhì)性[14]；無(wú)法對(duì)多種服務(wù)進(jìn)行權(quán)衡研究進(jìn)而使研究意義大打折扣[15]。近年來(lái)隨著3S技術(shù)的發(fā)展，以遙感數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、GIS技術(shù)等為支撐的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型逐步問(wèn)世[16]。評(píng)估模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)及其空間分布制圖中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，能為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的決策管理提供重要的技術(shù)支撐[17]。其中，由斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)和世界自然基金會(huì)合作聯(lián)合開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)的 InVEST模型(Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs)在其空間分析功能、評(píng)估精度、適用性等方面更具優(yōu)勢(shì)，在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用也最為廣泛。如美國(guó)斯坦福大學(xué)的Nelson[18]等人利用模型及其情景預(yù)測(cè)功能，就美國(guó)俄勒岡州西南部威拉米特河流域的土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了深入研究；Goldstein等[19]應(yīng)用 InVEST模型的水質(zhì)凈化模塊對(duì)夏威夷島的水質(zhì)凈化服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)估，并將研究成果應(yīng)用到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的改善上；張斯嶼[20]采用水源涵養(yǎng)模塊、土壤保持模塊和碳存儲(chǔ)模塊對(duì)典型喀斯特地區(qū)晴隆縣進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估并分析了其空間異質(zhì)性；黨虹[21]利用InVEST模型的土壤保持、碳儲(chǔ)存和作物產(chǎn)量模塊對(duì)稱(chēng)鉤河流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和分級(jí)?？梢?jiàn)，InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方面具有很好的應(yīng)用前景，在國(guó)內(nèi)也具有較強(qiáng)的適用性。但是，學(xué)者們往往只聚焦于單個(gè)服務(wù)或服務(wù)蔟的InVEST模型評(píng)估，缺乏了對(duì)多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合的空間保護(hù)研究。而近年來(lái)，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的保護(hù)納入生態(tài)保護(hù)研究中的觀點(diǎn)逐漸成為保護(hù)生態(tài)學(xué)研究的重要議題[22]，為了定量表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力的區(qū)域分異，有學(xué)者率先提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效指標(biāo)的計(jì)算方法[23]，并以此作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護(hù)優(yōu)先性分級(jí)的重要依據(jù)[24]。

佛山地處珠江三角洲腹地和粵港澳大灣區(qū)的核心地帶，是珠三角中部和西部地區(qū)的重要連接樞紐，也是廣佛都市圈的重要組成部分，有著重要的戰(zhàn)略地位[25]。近年來(lái)，隨著粵港澳大灣區(qū)和廣佛一體化建設(shè)進(jìn)程加快，佛山市在大灣區(qū)中的重要性與日俱增[26]。目前佛山市正處于快速城市化進(jìn)程中，已成為全國(guó)工業(yè)化與城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的城鎮(zhèn)密集地區(qū)之一，潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不容忽視[27]。本文將以佛山市為研究區(qū)域，利用InVEST模型(InVEST 3.4.4)對(duì)2017年佛山市的產(chǎn)水量、土壤保持、生物多樣性維持、碳儲(chǔ)存和糧食產(chǎn)量 5項(xiàng)關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行定量評(píng)估，分析其物質(zhì)量的空間格局，進(jìn)一步對(duì)單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)以及服務(wù)的綜合熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效指標(biāo)劃分出佛山市生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)成效高低值區(qū)域，以期能為佛山市的生態(tài)規(guī)劃保護(hù)以及自然—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

佛山市地處廣東省的中南部、珠江三角洲腹地，地理坐標(biāo)范圍為 112°22′E—113°25′E，22°50′N(xiāo)—23°10′N(xiāo)，東倚廣州，西接肇慶，南連珠海，北通清遠(yuǎn)，毗鄰港澳，地理位置優(yōu)越。現(xiàn)轄禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)、三水區(qū)、高明區(qū) 5區(qū)，總面積約3797 km2(圖 1)，其中主城區(qū)位于禪城區(qū)附近，總面積為361.66 km2，常住人口約765.67萬(wàn)人。佛山市位于南回歸線(xiàn)以南，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫 23.2 ℃，年降雨量 1600—2000 mm，雨熱充沛。佛山市屬于典型的三角洲河網(wǎng)地區(qū)，地勢(shì)大致西高東低，除西部北部為丘陵山區(qū)外，其余地區(qū)大部分為西江、北江三角洲平原及其支流形成的河谷沖積平原，主要分布于順德區(qū)、禪城區(qū)、南海區(qū)南部、三水區(qū)東南部及高明區(qū)東北部，約占全市總面積的 2/3，優(yōu)越的氣候和地形條件還催生出珠江三角洲獨(dú)特的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)——基塘系統(tǒng)[28]，歷史形成的?；?、蕉基、蔗基魚(yú)塘使得佛山自古就享有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。

圖1 佛山市概況圖Figure 1 Regional general situation of Foshan City

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

基于數(shù)據(jù)時(shí)效性、可獲得性和可利用性，研究選用2017年10月下旬Landsat 8 OLI_TIRS影像數(shù)據(jù)，結(jié)合ENVI 5.3軟件提取研究區(qū)土地利用信息(圖 2)，空間分辨率為 30 m，解譯精度為 89.1%，數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)，由于基塘系統(tǒng)是一種水陸相互作用的人工生態(tài)系統(tǒng)，兼具淡水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，具有極高的生態(tài)價(jià)值[29]，且在佛山市分布廣泛，故將其單獨(dú)列為一種土地利用類(lèi)型；年降水量、氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)《中國(guó)地面氣候資料年值數(shù)據(jù)集》(http://data.cma.cn/)；土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于 FAO基于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集(1:100萬(wàn))；研究區(qū)矢量數(shù)據(jù)和 NDVI數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.resdc.cn/)；糧食產(chǎn)量等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自于佛山市統(tǒng)計(jì)局2018年統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估

(1)產(chǎn)水量。提供淡水是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之一，模型原理是基于 Budyko水熱耦合平衡假設(shè)[30]，在年均降雨量的基礎(chǔ)上考慮了蒸散發(fā)的影響。計(jì)算公式如下:

圖2 佛山市土地利用類(lèi)型Figure 2 Land use types of Foshan City

式中，Yxi為年產(chǎn)水量，Px為柵格單元x的年均降雨量，AETxi為土地利用類(lèi)型j上柵格單元x的實(shí)際年平均蒸散發(fā)量。

(2)土壤保持。水土保持是重要的支持服務(wù)，模型采用修正通用土壤流失方程USLE對(duì)區(qū)域土壤侵蝕量進(jìn)行估算。計(jì)算公式如下

式中，USLE為實(shí)際土壤流失，RKLS為潛在土壤流失，R為降雨和徑流因子，K為土壤可蝕性因子，LS為坡長(zhǎng)坡度因子，C為植被覆蓋因子，P為水土保持措施因子，SD為土壤保持量。

(3)生物多樣性維持。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，模型中的生境質(zhì)量模塊可以表征生物多樣性，其原理是結(jié)合土地覆被和生物多樣性威脅因素信息共同生成生境質(zhì)量地圖。計(jì)算公式如下:

式中:Hj為土地覆被類(lèi)型j對(duì)應(yīng)的生境類(lèi)型得分；Dxj為土地覆被類(lèi)型j上柵格單元x的生境脅迫水平；z為尺度常量，其值為 2.5；k為半飽和常數(shù)。

(4)碳儲(chǔ)存。土壤和植被具有良好的固碳效應(yīng)，因此可以起到調(diào)節(jié)大氣的作用。模型通過(guò)將四種碳庫(kù)的儲(chǔ)量相加來(lái)評(píng)價(jià)每個(gè)地圖單元和整個(gè)景觀的總碳儲(chǔ)量，相關(guān)參數(shù)設(shè)置參照周汝波[31]等人的研究，計(jì)算公式如下:

式中，Ctot為碳儲(chǔ)存總量；Cabove為地上植被碳儲(chǔ)量；Cbelow為地下植被碳儲(chǔ)量；Csoil為土壤碳儲(chǔ)量；Cdead為死亡有機(jī)物碳儲(chǔ)量。

(5)糧食產(chǎn)量。糧食生產(chǎn)也是重要的供給服務(wù)之一，參考吳平[32]等人的研究，根據(jù)糧食產(chǎn)量與NDVI線(xiàn)性相關(guān)，將糧食總產(chǎn)量按照NDVI值分配給耕地柵格。計(jì)算公式如下:

式中，Gi為耕地柵格i的糧食產(chǎn)量，Gsum為研究區(qū)糧食總產(chǎn)量，NDVIi為耕地柵格i的NDVI值，NDVIsum為研究區(qū)NDVI值之和。

2.2.2 熱點(diǎn)分析法

熱點(diǎn)分析用于探究各項(xiàng)服務(wù)特征值分布聚集度高低程度，熱點(diǎn)區(qū)域要求高值聚集，冷點(diǎn)區(qū)域則要求低值聚集。在空間統(tǒng)計(jì)中，通常采用Getis和Ord提出的系數(shù)，是一種基于距離全矩陣的局部空間自相關(guān)指標(biāo)，以探查各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值或者低值在空間上發(fā)生聚類(lèi)的位置。計(jì)算公式如下:

式中，Wij為斑塊i與斑塊j之間的空間權(quán)重矩陣，xj為斑塊j的屬性值，X為所有屬性值的平均值，n為總的斑塊數(shù)。本研究借助Arcgis10.6軟件，將各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)原始數(shù)據(jù)賦值給格網(wǎng)，格網(wǎng)大小為0.5 km×0.5 km，利用空間統(tǒng)計(jì)中的熱點(diǎn)分析(Getis-Ord Gi*)工具進(jìn)行分析。

2.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效分析

基于鎮(zhèn)或街道級(jí)面域范圍，確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效評(píng)價(jià)方法如下:

式中:SE是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效指標(biāo)，為無(wú)單位正數(shù)；Ep是鎮(zhèn)或街道面域范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總量；E是鎮(zhèn)或街道面域范圍面積；Sp是整個(gè)研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總量；S為研究區(qū)總面積。SE指數(shù)值大于 1說(shuō)明其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效較高，反之則說(shuō)明其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效較差。

3 結(jié)果與分析

3.1 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基本特征

3.1.1 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布

佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖 3和表1。從圖表中可知，2017年佛山市產(chǎn)水量的空間分布存在很大差異，呈現(xiàn)出東高西低的格局(圖3a)，高值區(qū)域出現(xiàn)在順德區(qū)、禪城區(qū)、三水區(qū)和南海區(qū)，單位面積產(chǎn)水量所占比例最高為順德區(qū)(21.71%)，原因是該區(qū)域城市化水平較高，城區(qū)中不透水地面的面積大，改變了水量平衡，使得降水入滲減少，故產(chǎn)水量較高。產(chǎn)水量低的區(qū)域主要是高明區(qū)，單位面積產(chǎn)水量所占比例也較低(16.67%)，主要是由于該區(qū)域植被覆蓋面積較大，不透水面較少；土壤保持量的高值主要集中在高明區(qū)的西南部和三水區(qū)西北部(圖 3b)，其單位面積服務(wù)量所占比例高達(dá)59.54%和26.94%，主要因?yàn)樵摰貐^(qū)的林地、耕地面積較大，植被覆蓋度較高，對(duì)雨水的攔截能力較強(qiáng)，故土壤保持能力強(qiáng)；生物多樣性的高值同樣分布在西北部的高明區(qū)(3 3.3 9%)和三水區(qū)(25.85%)等地區(qū)(圖 3c)，東部由于城市建設(shè)和人類(lèi)活動(dòng)的頻繁，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重，致使生物多樣性較差；碳儲(chǔ)存的空間分布格局呈現(xiàn)出東西部高、中部低的分布狀態(tài)(圖3d)，高值區(qū)主要分布在三水區(qū)北部、南海區(qū)東部、禪城區(qū)大部，順德區(qū)東部和高明區(qū)西部，低值區(qū)主要分布在三水區(qū)中部、南海區(qū)南部、順德區(qū)西部以及高明區(qū)東北部，其中高明區(qū)單位面積碳儲(chǔ)量比例較高，為 24.76%，而順德區(qū)最低，為 16.97%，主要是由于植被覆蓋度較高地區(qū)以及城市區(qū)域的生物量較多，而中部地區(qū)，尤其是沿河道附近的生物量相對(duì)較少所致；糧食產(chǎn)量方面，高明區(qū)和三水區(qū)單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)較高，分別達(dá)到了31.19%和28.69%，高值集中在耕地密集區(qū)域，主要在高明區(qū)東部、三水區(qū)西北部、南海區(qū)中部和順德區(qū)北部，而禪城區(qū)由于城市建設(shè)用地面積較大，糧食產(chǎn)量也相對(duì)較低(圖3e)。

3.1.2 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)

圖3 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果Figure 3 Evaluation results of ecosystem services in Foshan

表1 佛山市各區(qū)域單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所占比例(%)Table 1 Proportion of ecosystem services per unit area in Foshan (%)

基于佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估結(jié)果，以五種土地利用類(lèi)型(耕地、林地、基塘、水域和建設(shè)用地)為基礎(chǔ)，對(duì)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行歸一化統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用 Origin2018軟件對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行可視化展示(圖4)。由圖4可知，建設(shè)用地占產(chǎn)水量的比例最大，約為46%，其次為基塘，約占29%；對(duì)土壤保持貢獻(xiàn)最大的是林地，約占 78%，其余用地類(lèi)型均在 10%以?xún)?nèi)；林地和基塘對(duì)維持生物多樣性的貢獻(xiàn)較大，分別為 37%和 35%；碳儲(chǔ)量以建設(shè)用地為主，約占43%；糧食產(chǎn)量以耕地為主，約占 40%。總的來(lái)說(shuō)，林地、基塘用地和耕地在5類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中起到至關(guān)重要的作用，為主要貢獻(xiàn)者，建設(shè)用地對(duì)產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)存的貢獻(xiàn)較大，而水域?qū)λ猩鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)的綜合貢獻(xiàn)值較低。

3.2 佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)分布

3.2.1 佛山市單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)分布

熱點(diǎn)分布可以表明各項(xiàng)服務(wù)高低值的聚集情況。由圖5和表2可知，產(chǎn)水量熱點(diǎn)區(qū)主要分布在佛山市東部地區(qū)，包括三水區(qū)大部、南海區(qū)東部和南部、禪城區(qū)東部和順德區(qū)大部(圖5a)，熱點(diǎn)區(qū)域以及次熱區(qū)域占比分別為31.19%和30.16%；土壤保持以冷點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹?，占比高達(dá) 77.92%，而熱點(diǎn)區(qū)域主要分布在佛山市北部、西部等植被覆蓋度較高的地區(qū)(圖 5b)；生態(tài)多樣性維持和碳儲(chǔ)存的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)區(qū)均主要分布在西北部的三水區(qū)和高明區(qū)(圖5c、圖5d)，熱點(diǎn)區(qū)域面積占比分別為15.78%和13.17%，不同的是碳儲(chǔ)存的次熱區(qū)主要分布在東部的南海區(qū)和禪城區(qū)，而相反的是，生物多樣性的冷點(diǎn)區(qū)域恰好分布于此；糧食產(chǎn)量以冷點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹鳎潼c(diǎn)區(qū)和次冷區(qū)分別占比41.02%和27.68%，而熱點(diǎn)分布較為分散，主要分布于西北部的高明區(qū)和三水區(qū)(圖5e)?？傮w來(lái)說(shuō)，佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)分布格局呈現(xiàn)出“西多東少”的特點(diǎn)，原因是佛山市東部毗鄰廣州市，城市化較為嚴(yán)重，受人類(lèi)活動(dòng)干擾較強(qiáng)，而西部地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)較少，土地開(kāi)發(fā)程度不高，植被覆蓋較好。植被覆蓋度越高碳含量就越高，土壤有機(jī)質(zhì)也相應(yīng)越高，同時(shí)豐富的植物根系能有效抑制土壤流失，進(jìn)一步促進(jìn)了土壤保持。豐富的植被也能提供適宜生物棲息的場(chǎng)所，生物多樣性也就越高。相反在城市區(qū)域，由于人類(lèi)活動(dòng)頻繁、不透水面增加，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)較低。

圖4 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)比例Figure 4 Itemized statistics of ecosystem services in Foshan

圖5 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)分布Figure 5 Hot spots of ecosystem services in Foshan

表2 佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)類(lèi)型所占比例(%)Table 2 Proportion of ecosystem services hot spots in Foshan (%)

3.2.2 佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合熱點(diǎn)分布

基于各項(xiàng)服務(wù)綜合熱點(diǎn)的空間分析，可以識(shí)別出服務(wù)簇高值區(qū)域的空間組合規(guī)律，從而為定性劃分保護(hù)區(qū)域提供決策依據(jù)[33]。本研究將佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行五級(jí)等分，選取前 20%的高值樣本進(jìn)行疊加，空間粒度大小為 0.5 km×0.5 km。0-4依次表示綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)域重疊的服務(wù)有0-4項(xiàng)，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合熱點(diǎn)個(gè)數(shù)。從圖8中可以看出，各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高值區(qū)重疊比例非常低，具有4-5項(xiàng)高值服務(wù)的柵格僅占0.76%，且未發(fā)現(xiàn)5類(lèi)服務(wù)均為高值的重疊區(qū)域，具有3項(xiàng)高值服務(wù)的柵格占總柵格的13.37%，具有2項(xiàng)高值服務(wù)的柵格所占比例為 8.84%，有 1項(xiàng)高值服務(wù)疊加區(qū)域柵格占總柵格的 38.71%，而不具有高值服務(wù)的柵格占總柵格的38.32%，說(shuō)明佛山市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和調(diào)節(jié)能力較低，各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布有著明顯的空間分異性。

圖7 佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合熱點(diǎn)區(qū)分布Figure 7 Comprehensive hotspot distribution of ecosystem services in Foshan

圖8 佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效分布Figure 8 Efficiency of ecosystem services protection of Foshan

3.3 佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效分布

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效分析，可以識(shí)別出服務(wù)空間保護(hù)成效高低區(qū)域，從而為定量劃分保護(hù)區(qū)域提供決策支撐。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效結(jié)果進(jìn)行克里金插值，采用自然斷點(diǎn)法(Jenks)由低至高共分為五類(lèi)顯示(圖7a)。從圖中可以看出，服務(wù)效率高值區(qū)域出現(xiàn)在佛山市高明區(qū)中西部，占比為 18.96%；效率較高區(qū)域出現(xiàn)在三水區(qū)北部和高明區(qū)東部，占比為 17.25%；效率中值區(qū)域出現(xiàn)在三水區(qū)中部，南海區(qū)西部以及順德區(qū)中部占比為 23.77%；效率較低區(qū)域包括三水區(qū)南部、南海區(qū)東部、禪城區(qū)西部和順德區(qū)大部，占比為25.63%；效率低值區(qū)域出現(xiàn)在南海區(qū)東部，禪城區(qū)東部和順德區(qū)南部，占比為 14.37%。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效在整體上呈現(xiàn)出自西向東逐級(jí)遞減的分布格局。

4 討論

通過(guò)前文分析可以看出，佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)域出現(xiàn)在西部山區(qū)，低值區(qū)域主要出現(xiàn)在東部城區(qū)和順德部分基塘區(qū)，根據(jù)佛山市國(guó)土規(guī)劃局2018年發(fā)布的《佛山市自然生態(tài)文明建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，佛山市正著力筑牢三大生態(tài)屏障區(qū)，即西部山地屏障區(qū)、北部山地屏障區(qū)和南部農(nóng)田濕地屏障區(qū)，規(guī)劃指出南部農(nóng)田濕地屏障區(qū)要構(gòu)建“水系連通成網(wǎng)，基塘比鄰成片”的發(fā)展格局，因此水系和基塘的保護(hù)應(yīng)該受到重視。同時(shí)結(jié)合《佛山市“十三五”城市近期建設(shè)規(guī)劃(2016—2020年)》中對(duì)市域三區(qū)劃定及管制要求，規(guī)劃劃定禁建區(qū)面積 1192.52 km2，占全市總面積的 31.4%，限建區(qū)面積 1057.29 km2，占 27.84%，適建區(qū)面積 1547.91 km2，占 40.76%，與本文生態(tài)保護(hù)成效的高值與較高值區(qū)域(36.21%)、中值區(qū)域(23.77%)、較低和低值區(qū)域(40.02%)基本吻合，禁建區(qū)與限建區(qū)集中在西部高明區(qū)和三水區(qū)，適建區(qū)集中在中南部的高明、禪城和順德區(qū)，與本文分析也基本協(xié)調(diào)，因此本文對(duì)佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間格局分析具有一定的科學(xué)性和合理性，進(jìn)一步驗(yàn)證了InVEST模型在珠三角地區(qū)的適用性。

粵港澳大灣區(qū)是我國(guó)開(kāi)放程度最高、經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)的區(qū)域之一，在國(guó)家發(fā)展大局中具有重要戰(zhàn)略地位，根據(jù)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，佛山將繼續(xù)推進(jìn)廣佛超級(jí)城市建設(shè)，主動(dòng)承接深圳溢出效應(yīng)，借力港澳打造更高水平的開(kāi)放型經(jīng)濟(jì)。因此，城市建設(shè)和生態(tài)保護(hù)并行的發(fā)展方案顯得十分必要，在以禪城區(qū)、順德區(qū)和南海區(qū)為代表的保護(hù)成效低值區(qū)，應(yīng)避免建設(shè)用地盲目擴(kuò)張，合理規(guī)劃生態(tài)系統(tǒng)空間布局，可以采取修建城市綠道、生態(tài)公園等措施，優(yōu)化生態(tài)資源配置；在以三水區(qū)和高明區(qū)為代表的保護(hù)成效高值區(qū)，應(yīng)結(jié)合生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢(shì)，合理利用土地，保障林地、基塘和耕地等生態(tài)系統(tǒng)良好運(yùn)作，才能最大程度為人類(lèi)提供惠益。

本文采用 InVEST模型對(duì)佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間格局進(jìn)行研究，驗(yàn)證了模型評(píng)估的合理性和適用性，為探究佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布格局、確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域提供了參考，對(duì)保障佛山市生態(tài)保護(hù)和維持可持續(xù)發(fā)展提供了一定的科學(xué)依據(jù)。但是同時(shí)也存在著一些不足之處，例如 InVEST模型是基于土地利用類(lèi)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)實(shí)情況中導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生空間異質(zhì)性的驅(qū)動(dòng)因素還很復(fù)雜，且目前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)正向權(quán)衡與協(xié)同效應(yīng)、時(shí)空異質(zhì)性等方向發(fā)展，因此今后應(yīng)加強(qiáng)此方面的研究。

5 結(jié)論

通過(guò) InVEST模型對(duì)佛山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn): (1)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型在空間分布上呈現(xiàn)出差異化規(guī)律，除產(chǎn)水量外的高值區(qū)普遍集中在西、北部地區(qū)；而以禪城區(qū)為代表的中東部區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相對(duì)較低；(2)林地、基塘和耕地在5類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中為主要貢獻(xiàn)者，建設(shè)用地對(duì)產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)存的貢獻(xiàn)較大，而水域?qū)λ猩鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)的綜合貢獻(xiàn)值較低；(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)分布格局呈現(xiàn)出“西多東少”的特點(diǎn)，土壤保持和糧食產(chǎn)量以冷點(diǎn)區(qū)為主；(4)佛山市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高值區(qū)重疊比例非常低，表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的調(diào)節(jié)和供給能力較低，各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布有著明顯的空間分異性；(5)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間保護(hù)成效呈現(xiàn)出“西高東低”的格局，低值區(qū)域出現(xiàn)在南海區(qū)東部，禪城區(qū)東部和順德區(qū)南部，需要重點(diǎn)保護(hù)。