基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇評價的長沙市生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)識別

蔣紅波，覃盟琳，王政強(qiáng)，羅丁丁，吳欣芋

1.廣西大學(xué)林學(xué)院

2.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院

3.廣西大學(xué)人居環(huán)境設(shè)計研究中心

快速的城市化進(jìn)程促使城市土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生巨變[1]，對生態(tài)環(huán)境及景觀格局產(chǎn)生了較大影響[2-3]，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力減弱[4]，進(jìn)而威脅到生態(tài)空間與人類福祉[5-6]。中國城市化水平從改革開放以來的17.92%上升到2020年的63.89%，城市化進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境間的矛盾逐漸激化，而生態(tài)修復(fù)是緩解城市化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力負(fù)面影響的重要途徑[7]?！笆奈濉睍r期，我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時期，在生態(tài)文明建設(shè)新階段，推進(jìn)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工作時，要統(tǒng)籌山水林田湖草一體化保護(hù)和修復(fù)，堅持尊重自然和順應(yīng)自然，堅持全局觀，識別優(yōu)先保護(hù)和重點治理的關(guān)鍵，著力提高生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[8]。

生態(tài)修復(fù)是以受到人類活動或外部負(fù)面影響干擾的區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)為對象，通過工程技術(shù)措施，對生態(tài)系統(tǒng)失衡、生態(tài)功能退化和生態(tài)產(chǎn)品供給能力下降的各尺度區(qū)域進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)整治和生態(tài)重建[9-10]。生態(tài)修復(fù)分區(qū)是實施區(qū)域生態(tài)資源精準(zhǔn)管控的基礎(chǔ)和前提[11]?，F(xiàn)有研究從不同尺度，運(yùn)用不同方法對國土空間生態(tài)修復(fù)展開修復(fù)分區(qū)或技術(shù)性研究。如劉春芳等[12-14]分別從省、市、縣(區(qū))層面，運(yùn)用生態(tài)安全格局研究范式，對國土空間生態(tài)修復(fù)進(jìn)行分區(qū)研究；宮清華等[15-16]分別從人地系統(tǒng)耦合框架和“要素—景觀—系統(tǒng)”框架對研究區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)規(guī)劃策略和格局進(jìn)行探究。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇(ecosystem service bundle)為研究生態(tài)修復(fù)提供了新思路。當(dāng)前從各個角度開展生態(tài)修復(fù)分區(qū)的研究成果已經(jīng)非常豐富，但較少基于城市化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇空間交互關(guān)系對生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)的劃定展開探索和研究。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇最初由Kareiva 等[17]提出，其主要指跨越時空重復(fù)出現(xiàn)在同一范圍內(nèi)的多個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的集合[18]。同一區(qū)域范圍內(nèi)的不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型或呈現(xiàn)此消彼長的權(quán)衡關(guān)系、或呈現(xiàn)相輔相成的協(xié)同關(guān)系[19]，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇可識別區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，提高景觀管理效率[7]。國內(nèi)外學(xué)者從國家[18]、區(qū)域[20]等尺度，對森林[21]、耕地[22]等不同用地類型，運(yùn)用K-means 聚類[23]、自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)[24]等方法對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇進(jìn)行劃分，探討其時空變化軌跡及驅(qū)動因素等[25]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力和類型的變化體現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的變化，作為多個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型集合的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，通過對其時空演變的研究，從城市化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力在同一時空中的增減狀況對區(qū)域內(nèi)生態(tài)修復(fù)進(jìn)行等級劃分，設(shè)定潛在生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，再根據(jù)其總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的變化，可以明確生態(tài)修復(fù)的方向及策略。如岳文澤等[26]根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需平衡方法對固原市進(jìn)行生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究，以加強(qiáng)區(qū)域的生態(tài)管理。

2022年2 月，國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)《長株潭都市圈發(fā)展規(guī)劃》[27]，長沙市作為都市圈的關(guān)鍵極，快速的城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展使生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力。因此，有必要從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇角度對長沙市進(jìn)行生態(tài)修復(fù)探索與研究，識別修復(fù)優(yōu)先級，針對性實施修復(fù)策略，以期為長沙市及長株潭都市圈國土空間規(guī)劃中生態(tài)保護(hù)與修復(fù)方案制定提供新思路和方法。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

以長沙市主城區(qū)為研究區(qū)（112°36′53" E～113°11′37"E，27°55′41" N ～28°33′47"N），包括芙蓉區(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)、開福區(qū)、岳麓區(qū)和望城區(qū)(圖1)，總面積2 146.72 km2，用地類型以耕地、林地和建設(shè)用地為主，地勢西高東低，湘江穿城而過。氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和干燥，四季分明，雨熱同期。2001—2020年，長沙城市化率從44.47% 增至83.16%，建設(shè)用地面積從158.76 km2增至508.79 km2。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Overview of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)2000年和2020年土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/)，分辨率為30 m；2001—2020年，主要糧食播種面積和單位面積平均利潤數(shù)據(jù)來源于相應(yīng)年份的《長沙統(tǒng)計年鑒》和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》。使用ArcMap 10.7 軟件將研究區(qū)劃分為500 m×500 m 網(wǎng)格，作為研究單元，共得到9 036 個網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

2 研究方法

生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)劃分依據(jù)同一時空內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力與城市化強(qiáng)度的增減交互關(guān)系，分3 步進(jìn)行：1）用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值模型計算研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值后進(jìn)行K-means 聚類，識別出研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇并對其綜合服務(wù)能力進(jìn)行量化；2）在ArcGIS 軟件中處理土地利用數(shù)據(jù)，計算得出研究區(qū)城市化強(qiáng)度；3）將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力與城市化強(qiáng)度的變化量運(yùn)用GeoDa 軟件進(jìn)行空間相關(guān)性分析，得到優(yōu)先區(qū)劃分結(jié)果(圖2)。

圖2 技術(shù)路線Fig.2 Technology route

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估

采用謝高地等[28]的當(dāng)量因子法對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估，其中建設(shè)用地的價值當(dāng)量引自李淑娟等[29]的研究，構(gòu)成研究區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表，包括4 個一級類和11 個二級類(表1)。提取各網(wǎng)格不同用地類型面積，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量系數(shù)和長沙市1 個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量得出各網(wǎng)格總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。計算公式為：

表1 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量[28-29]Table 1 Ecosystem service value equivalent per unit area元/hm2

式中：ESVj為各網(wǎng)格中第j類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，元/hm2；Se為各網(wǎng)格中第e種類型生態(tài)系統(tǒng)的面積，hm2；Vej為各網(wǎng)格中第e種類型生態(tài)系統(tǒng)對應(yīng)的第j類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量系數(shù)；D為長沙市1 個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量，元/hm2；Pr、Pw、Pc分別為長沙市稻谷、小麥、玉米播種面積占3 種作物播種總面積的比例，%；Nr、Nw、Nc分別為全國稻谷、小麥、玉米的單位面積平均利潤，元/hm2。其中，式（2）使用的數(shù)據(jù)為2001—2020年的平均數(shù)據(jù)，得到D為2 587.29元/hm2。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇識別

將各網(wǎng)格生態(tài)系統(tǒng)服價值務(wù)評估結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理后，運(yùn)用K-means 聚類識別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，并依據(jù)其組成結(jié)構(gòu)繪制雷達(dá)圖。其中聚類數(shù)K需要人為設(shè)置，為確保試驗的科學(xué)性，使用輪廓系數(shù)法確定K[30]，公式如下：

式中：Si為樣本i被聚類到簇A 的輪廓系數(shù)；ai為樣本i的簇內(nèi)不相似度，即樣本i到同簇其他樣本的平均距離，ai越小，說明樣本i越應(yīng)該聚類到該簇；bi為樣本i與某簇Cj的不相似度，即樣本i到其Cj簇所有樣本的平均距離，樣本i的簇間不相似度bi=min{bi1,bi2,···,bin}(n=k-1)；Sa為所有樣本輪廓系數(shù)的平均值，即為該聚類結(jié)果總的輪廓系數(shù)；n為數(shù)據(jù)樣本個數(shù)。當(dāng)Sa接近1 時，說明樣本i聚類合理；Sa接近-1 時，說明樣本i更應(yīng)該分類到別的簇；Sa近似為0，說明樣本i在2 個簇的邊界上[30]。由圖3 可見，當(dāng)聚類數(shù)為4 時，Sa最接近1，所有樣本聚類結(jié)果最優(yōu)，因此將K取值為4。

圖3 不同聚類數(shù)輪廓系數(shù)Fig.3 Contour coefficient of different bundle numbers

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力和城市化強(qiáng)度量化

將各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行等權(quán)重計算得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力[7]，用ESB 表示；將各網(wǎng)格內(nèi)建設(shè)用地占網(wǎng)格面積之比作為城市化強(qiáng)度(urbanization intensity)，用UI 表示。2000—2020年ESB 和UI 的變化值為ΔESB 和ΔUI。其中城市化強(qiáng)度計算公式為：

式中：UIl為第l個網(wǎng)格城市化強(qiáng)度；CAl為第l個網(wǎng)格的建設(shè)用地面積；TAl為第l個網(wǎng)格的總面積。

2.4 生態(tài)修復(fù)空間優(yōu)先區(qū)識別

在GeoDa 軟件中建立空間權(quán)重矩陣，用雙變量局部莫蘭指數(shù)(bivariate local Moran's I)研究每個500 m 網(wǎng)格2000—2020年ΔESB 與ΔUI 的空間相關(guān)性。計算公式為：

式中：I為莫蘭指數(shù)；Wsq為空間權(quán)重；xs和ys分別為各網(wǎng)格的ΔUI 與ΔESB；和分別為各網(wǎng)格ΔUI 與ΔESB 的均值。結(jié)果輸出不顯著關(guān)系和4 個顯著關(guān)系類型：高-高(H-H)、低-低(L-L)、低-高(L-H)和高-低(H-L)，其中高-高(H-H)型表示2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力和城市化強(qiáng)度均有提高的網(wǎng)格，低-低(L-L)型表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力和城市化強(qiáng)度均有下降的網(wǎng)格，低-高(L-H)型表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力降低而城市化強(qiáng)度提高的網(wǎng)格，高-低(H-L)型表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力提高而城市化強(qiáng)度降低的網(wǎng)格。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇識別及時空動態(tài)變化

K-means 聚類結(jié)果顯示，長沙市主城區(qū)的9 036個網(wǎng)格被聚集成4 個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇，根據(jù)每個簇的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型分布特征，分別命名為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇(APB)、生態(tài)保育簇(ECB)、文化服務(wù)簇(CSB)和水文調(diào)節(jié)簇(HRB)。如圖4 所示，APB 的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型以水文調(diào)節(jié)為主，食物生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)雖然不是主導(dǎo)類型，但占比相近，其中水資源供給服務(wù)為負(fù)，說明該服務(wù)簇既有調(diào)蓄水源功能，又是消耗水資源的類型，這與耕地用地類型的情況相吻合。ECB 主要以氣候調(diào)節(jié)和水文調(diào)節(jié)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型為主，其他各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型分布較均衡。CSB 以土壤保持為主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，水文調(diào)節(jié)出現(xiàn)負(fù)值，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的占比均較低，符合城市建成區(qū)以硬化地表為主的特點，城市內(nèi)地表大量硬化，雖減少了水土流失，但因城市大面積的地表硬化，雨水下滲受阻，地表徑流增多，城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，故水文調(diào)節(jié)能力為負(fù)。HRB 的水文調(diào)節(jié)占絕對主導(dǎo)地位，其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型占比低。

圖4 各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇功能結(jié)構(gòu)Fig.4 Functional structure of each ecosystem service bundle

2000—2020年，長沙市區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的空間分布總體結(jié)構(gòu)變化不大，如圖5 所示。其中，APB 主要分布在望城區(qū)西北部，用地類型主要是耕地；ECB 主要分布在望城區(qū)東北部和西南部、開福區(qū)北部、岳麓區(qū)西部和雨花區(qū)南部，用地類型主要為林地；CSB 主要分布在芙蓉區(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)、開福區(qū)南部、岳麓區(qū)北部和望城區(qū)東南部等城市建設(shè)用地；HRB 主要沿湘江分布，用地類型為水域。

圖5 2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇空間分布Fig.5 Spatial distribution of ecosystem service bundles from 2000 to 2020

從時空序列上來看，研究期內(nèi)，除CSB 的數(shù)量呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢外，其余3 個簇均呈減少趨勢。在ECB、APB、CSB 和HRB 這4 個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中，ECB 和APB 減少幅度大，CSB 增長勢頭強(qiáng)，HRB較為穩(wěn)定。有20.15%的網(wǎng)格在研究期內(nèi)發(fā)生了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇類型的變化，主要為ECB、APB 和HRB 轉(zhuǎn)變?yōu)镃SB；而79.85%的網(wǎng)格保持不變，說明長沙市大部分區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，未發(fā)生明顯的變化。發(fā)生服務(wù)簇類型轉(zhuǎn)變的區(qū)域是研究期內(nèi)長沙城市發(fā)展最快的區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)結(jié)構(gòu)的變化主要來源于區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地的快速擴(kuò)張，侵占了周圍的其他用地類型[31]。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力與城市化強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系

將UI 和ΔUI 設(shè)為自變量，ESB 和ΔESB 設(shè)為因變量，進(jìn)行線性回歸分析。結(jié)果顯示，UI 與ESB、ΔUI 與ΔESB 均存在明顯的相關(guān)關(guān)系(p＜0.001)(圖6)。2000—2020年自變量與因變量之間的系數(shù)為負(fù)，表明城市化強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者間R2在2000年為0.170，2020年為0.382，R2變大，說明城市化強(qiáng)度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力的負(fù)面影響越來越明顯。這主要是城市化進(jìn)程改變了土地利用類型，影響了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給能力，如耕地、林地等轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，使得11 種二級類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，除了水土保持服務(wù)有所提高，其他服務(wù)類型均有所下降或基本保持不變[32]。

圖6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力與城市化強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系Fig.6 Relationship between comprehensive service capacity of ecosystem service bundles and urbanization intensity in Changsha City at various periods

3.3 生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)識別結(jié)果

將2000—2020年的ΔUI 和ΔESB 運(yùn)用空間統(tǒng)計檢驗二者的顯著性，參考已有研究的劃分標(biāo)準(zhǔn)[7]，研究區(qū)被劃分為5 個生態(tài)修復(fù)類型：Ⅰ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)(高-低)、Ⅱ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)(高-高)、Ⅲ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)(低-高)、Ⅳ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)(低-低)和生態(tài)保護(hù)區(qū)(不顯著) (圖7)。其中Ⅰ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占13.53%，分布在長沙市中心城區(qū)周邊，以文化服務(wù)簇為主；這些區(qū)域的土地利用類型最初以耕地和林地為主，在2000—2020年城市擴(kuò)張使其轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。Ⅱ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占0.58%，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力與城市化強(qiáng)度在研究期內(nèi)均提高的區(qū)域。Ⅲ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占12.53%，主要分布在長沙市舊城區(qū)及湘江沿岸的新興城市建設(shè)用地周邊的容易受到人類活動干擾的區(qū)域，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇和文化服務(wù)簇為主。Ⅳ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占2.23%，零星分布于現(xiàn)有建設(shè)用地與非建設(shè)用地交界處。生態(tài)保護(hù)區(qū)占71.13%，主要覆蓋了生態(tài)保育簇和水文調(diào)節(jié)簇，用地類型以林地、灌木、草地和水域為主。

圖7 生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)優(yōu)先區(qū)Fig.7 Priority areas for ecosystem restoration

3.4 生態(tài)修復(fù)與保護(hù)策略

依據(jù)2000—2020年研究區(qū)生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)識別結(jié)果，結(jié)合區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇綜合服務(wù)能力演變與城市化強(qiáng)度變化，分別確立了相應(yīng)的修復(fù)和保護(hù)策略。

Ⅰ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)分布于2000—2020年由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇和生態(tài)保育簇轉(zhuǎn)變?yōu)槲幕?wù)簇的區(qū)域。區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型由氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)和生物多樣性等轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥辣３郑渲兴恼{(diào)節(jié)服務(wù)能力明顯減弱。該區(qū)域在城市建設(shè)過程中要根據(jù)城市水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)等方面綜合考慮城市綠地的比例和布局，在穩(wěn)定土壤保持功能基礎(chǔ)上，適當(dāng)增補(bǔ)綠地面積，合理設(shè)置路面與綠地的高差關(guān)系，加強(qiáng)水系連通性以及對水系的規(guī)劃管理，通過多樣手段實現(xiàn)水文調(diào)節(jié)、生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的提升。

Ⅱ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)主要為生態(tài)保育簇。具有較大的生態(tài)服務(wù)潛力，生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)是保持現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中氣候調(diào)節(jié)、氣體調(diào)節(jié)和生物多樣性等主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型。可適當(dāng)調(diào)整耕地、林地的種植結(jié)構(gòu)，建立多樣性更為豐富的植物群落，增強(qiáng)生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)等功能。

Ⅲ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇和文化服務(wù)簇。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇區(qū)域內(nèi)，可在不減少耕地面積的基礎(chǔ)上提升耕地質(zhì)量，以增強(qiáng)其食物和原料生產(chǎn)功能，同時還應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，增強(qiáng)水文調(diào)節(jié)、維持養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性等功能。文化服務(wù)簇區(qū)域內(nèi)，應(yīng)在現(xiàn)有本底資源生態(tài)效用基礎(chǔ)上，合理增設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)生態(tài)廊道建設(shè)，增強(qiáng)美學(xué)景觀功能。

Ⅳ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)分布于文化服務(wù)簇與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇和生態(tài)保育簇交界處，是城市繼續(xù)擴(kuò)張時有較大可能性發(fā)生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力減弱及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇變化的區(qū)域。要嚴(yán)格控制“三區(qū)三線”，保持其糧食和原料生產(chǎn)、氣體和氣候調(diào)節(jié)等主導(dǎo)功能的可持續(xù)性。

生態(tài)保護(hù)區(qū)以生態(tài)保育簇為主。該區(qū)域受人類活動干擾少，生態(tài)系統(tǒng)完善，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高，具有重要的氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤保持、維持生物多樣性等功能，要構(gòu)建森林資源生態(tài)保育制度，加強(qiáng)山體與林地的保育，嚴(yán)格限制破壞性建設(shè)活動。

4 討論

城市的發(fā)展需要足夠的土地資源，這使得耕地、林地等不斷被侵蝕，威脅生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇作為多個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的集合，理清其內(nèi)部各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型間的權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系，有助于從生態(tài)系統(tǒng)全要素出發(fā)，因地制宜地制定生態(tài)修復(fù)方案。因此以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇演變與城市化影響為切入點進(jìn)行生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)識別是一項可行的技術(shù)方案。

傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)以礦山、森林植被、河流湖泊、土壤污染治理、水土流失治理等單一生境或要素為修復(fù)目標(biāo)取得了豐富的理論與實踐成果，但由于其缺乏對區(qū)域內(nèi)生態(tài)要素關(guān)聯(lián)性和生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)性的考慮，存在局部效果提升而整體收益偏低甚至生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減弱的現(xiàn)象。本文從區(qū)域整體性出發(fā)，立足于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的保持與恢復(fù)，從城市化影響因素入手，劃分了研究區(qū)的生態(tài)修復(fù)優(yōu)先級。該方法可以運(yùn)用于研究城市化進(jìn)程中高強(qiáng)度人類活動干擾對生態(tài)系統(tǒng)的影響，具體表現(xiàn)為能夠快速定位高速城市化與生態(tài)系統(tǒng)受損同時發(fā)生的區(qū)域，并為制定相應(yīng)的修復(fù)策略提供參考，以達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的最大化與城市化影響的最小化。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇和城市化效應(yīng)的時空演變，劃分了生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的識別會受到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的評估方法和尺度的影響[33]，在未來的研究中需要使用不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估方式和尺度，并根據(jù)評估結(jié)果與現(xiàn)實情況的耦合程度來確定最終的評估方式和尺度[34]。同時可將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇和城市化變化的驅(qū)動因素納入研究范圍，明確各階段演變的驅(qū)動機(jī)制，針對各驅(qū)動因素更精準(zhǔn)地制定保護(hù)和修復(fù)策略。

5 結(jié)論

(1)長沙市主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇可以劃分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇、生態(tài)保育簇、文化服務(wù)簇和水文調(diào)節(jié)簇4 個類型，2000—2020年由于城市擴(kuò)張占用其他用地，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局變化，4 個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇中僅文化服務(wù)簇呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢。

(2)線性回歸分析結(jié)果表明，城市化發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇的演變始終起負(fù)面作用，主要是城市化進(jìn)程中，城市建設(shè)大量占用周邊土地，原本豐富的地表類型變?yōu)閱我坏挠不乇恚瑢?dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力減弱，威脅到生態(tài)環(huán)境及景觀格局。

(3)快速的城市發(fā)展對于生態(tài)環(huán)境的負(fù)作用愈加明顯，將2000—2020年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)簇與城市化強(qiáng)度的變化進(jìn)行空間統(tǒng)計，劃分了5 個生態(tài)修復(fù)優(yōu)先級，Ⅰ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占13.53%，Ⅱ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占0.58%，Ⅲ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占12.53%，Ⅳ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)占2.23%，生態(tài)保護(hù)區(qū)占71.13%。

(4)針對各級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)提出修護(hù)及保護(hù)策略：Ⅰ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)應(yīng)著重水文調(diào)節(jié)能力的提升；Ⅱ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)著重保持現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)格局；Ⅲ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)簇區(qū)域內(nèi)應(yīng)著重保持原料和食物生產(chǎn)服務(wù)，文化服務(wù)簇區(qū)域內(nèi)則著重提升美學(xué)景觀功能；Ⅳ級生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)著重保持現(xiàn)有主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型；生態(tài)保護(hù)區(qū)應(yīng)限制開發(fā)活動，加強(qiáng)森林資源保育。