了解生态系统服务（ESs）之间关系的尺度效应以及影响这些关系的因素，对于生态系统服务的可持续管理至关重要。以往的研究较少关注多尺度效应，而且ESs相互作用背后的驱动机制仍不清楚。因此，本研究评估了2020年中国澧水流域水资源产量（WY）、水净化（WP）和土壤保持（SC）在四个空间尺度（3km×3km 网格、5km×5km 网格、子流域和县域尺度）上的空间分布特征，利用生态系统服务与权衡综合评估（InVEST）模型、地理加权回归和Pearson相关分析法探究这些ESs在不同尺度上的权衡与协同作用，并进一步采用地理检测器来分析这些权衡/协同作用与社会生态因素之间的反应和尺度效应。研究结果表明：（1）流域中的ESs存在显著的空间异质性。WY从西部（2511.65mm）向东部（890.06mm）递减，WP值较高的地区集中在东部，SC值较高的地区（8.30×105t/hm2）集中在水体周围的密林和草地地区。林地和耕地是该流域ESs的主要贡献者。（2）在所调查的四个尺度上，随着尺度的增加，相同生态系统之间的权衡或协同作用变得更加明显。值得注意的是，大多数ESs关系在县级尺度上显示出最强的协同作用，某些空间区域显示出相互作用方向的变化。(3) 单因素或双因素相互作用的解释力随着尺度的扩大而增强。研究发现，ESs的相互作用与气候因素以及地形特征（包括坡度和海拔）密切相关，降水的解释力相对较高。自然因素与社会因素的交互作用明显大于双重社会因素的综合交互作用。这表明，社会生态因素，特别是气候和地形，共同影响着生态系统服务的权衡/协同作用的强度和方向。尺度效应产生于尺度转换过程中的 "削峰填谷 "现象。这些见解对于指导区域生态系统的分级管理战略和资源分配决策具有重要价值。
生态系统服务（ES）是直接或间接从生态系统和生态过程中获得的基本环境条件和效用，对于支持人类生存至关重要。然而，在过去的半个世纪里，三分之二的ES功能出现了令人担忧的下降，对人类福祉造成了重大不利影响，迫切需要采取干预措施，以确保自然资源的可持续利用。然而，管理者往往优先考虑单一生态系统的优化，而忽视了不同生态系统之间的相互作用，这可能导致其他生态系统供给能力的显著下降。此外，在单一尺度上分析生态系统服务动态时，往往会忽略生态过程错综复杂的跨尺度相互作用，从而可能导致生态系统服务管理策略与多样化服务供应之间的不匹配。因此，必须采用多尺度视角来研究生态系统服务的权衡与协同作用，确定相关驱动因素，并阐明影响这些动态的尺度效应。这种方法对于指导决策者制定适合当地生态条件的合理管理策略至关重要。
澧水流域是中国长江中游右岸洞庭湖水系的重要支流。作为中型流域的典型代表，该地区面临着一系列具有显著普遍性的发展和生态挑战，如水土流失、水污染、生态环境失衡等。这些问题源于工业和农业活动，以及陡峭的地形和较高的水土流失率。此外，该流域及其周边地区在脆弱生态环境评估方面也有大量研究成果。然而，这些研究并未充分探讨生态系统与空间尺度之间的复杂关系，可能会导致错误的生态环境管理决策。有鉴于此，本文的目标有两个：（1）揭示澧水流域不同尺度上生态系统服务的空间分布和相互关系；（2）阐明这些相互作用关系和驱动因素在不同尺度上的响应机制和尺度效应。
1.3对ESs表现出显著的空间异质性。
2.从多尺度分析多ES的特征和关系。
3.随着尺度的增加，ESs的相互作用逐渐加强。
4.降水是ES之间相互关系的最重要驱动因素。
1 生态系统服务空间分布特征
在澧水流域，SC、WY和WP的提供存在明显的空间异质性（图2）。对LULC（土地利用/土地覆盖）空间分布的分析（图1）表明，LULC对生态系统服务的空间变化起着重要作用。WY服务的分布呈现出明显的模式，北部的WY值较高，南部的WY值较低，从西向东呈下降趋势（图2a）。最高WY值达2511.65毫米。可湿性粉尘服务主要在流域中部和东部地区显示出较高的值，峰值约为6.78kg/hm2（图2b）。在水体周围的密林和草地中，SC值明显较高，而在流域内的水体、城市化地区和耕地中，SC值较低。最高的SC值达到8.30×105t/hm2。
随着尺度由小到大的变化，三种生态系统服务功能的空间分布变化不明显，但随着尺度的增大，生态系统服务功能的高低值聚集区逐渐集中（图3）。在县级尺度上，与其他尺度相比，ES高值或低值聚集区的分化更加明显。具体而言，WY（图3d）和SC（图3h）服务值在盆地东部（晋城市、蠡县和临澧县）较低。
2 生态系统服务之间的关系
如图4所示，在澧水流域的不同尺度上，相同的两种生态系统服务之间的关系保持 一致。随着尺度的增加，这些权衡和协同作用也越来越明显。具体来说，WY-WP和WP-SC相互作用表现出取舍关系，而WY-SC相互作用则表现出协同关系。值得注意的是，在所有三个尺度上，三个ES之间有五对显著相关（P<0.05），且ES之间相关系数的绝对值随尺度的增加而增加。例如，WP-SC交互作用表现出显著的负相关（从-0.38到-0.83，P<0.05）。然而，根据图4，WY-WP的相关性在统计上并不显著，只有WY-SC的相关性在3km×3 km的网格上显著（P<0.05）。
图5显示，生态系统服务的权衡和协同作用在空间上存在显著差异，随着尺度的增加，相互作用逐渐加强。尤其是在县级尺度上，与其他尺度相比，生态系统服务的空间相互作用更为明显，并发生了部分空间转移。WY-WP相互作用的权衡值随着尺度的增加而逐渐增大（图5a-d）。在网格和子流域尺度上，协同/权衡的空间波动明显，空间协同值超过了权衡值。在县级尺度上，权衡值相对较高，表明存在较强的权衡关系。相反，WY-SC相互作用（图5e-h）在不同尺度上表现出主要的协同关系，主要在流域中部和东部地区观察到取舍关系。与其他尺度相比，3米×3千米网格尺度的权衡区域范围更广，而在县一级，所有尺度都显示出协同关系。相反，WP-SC的相互作用（图5i-l）主要表现为空间上的权衡。虽然大多数地区在网格和子流域尺度上表现出微弱的取舍关系，但在北部地区发现了一种协同关系。然而，流域内的所有空间协同关系在县级尺度上都转变为权衡关系。
3 影响生态系统服务之间关系的社会-自然因素
表2列出了单个因素对不同尺度生态系统服务之间关系的影响机制。总体而言，随着尺度的增加，各因子的解释力呈上升趋势，县级尺度的解释力明显高于较小尺度的解释力。自然因素（包括气候和地形）成为影响澧水流域环境系统间关系的主导因素，其中降水的影响尤为突出。具体而言，在网格尺度上，气候因子（PRE、TEM和EVA）、LULC类型比例（耕地和林地）、SG和GDP对ES之间关系的解释力显著，而土壤因子的影响相对较小。此外，子流域尺度上影响WY-WP和WP-SC相互作用的主要因素与网格尺度上观察到的因素基本一致。然而，影响WY与SC交互作用的因素主要包括PAWC、PRE和POP。在县级尺度上，各因子对ES相互作用的解释力相对较高，往往超过0.3。其中，GDP和CLP的解释力最高。
交互作用结果（图6）显示，在所有尺度上，因子间的交互作用主要有两种类型：非线性增强和双因子增强交互作用，后者占主导地位。显然，与单因素相比，任何双因素交互作用对ES的权衡/协同作用都有更明显的影响。在整个澧水流域，随着尺度的扩大，因子相互作用对生态系统服务的权衡/协同作用的影响普遍增大。虽然在不同尺度上，影响相同环境质量对的主要交互因子保持一致，但这些交互因子的q值呈现出不同的增长趋势。在县级尺度上，驱动因子相互作用对WY-WP的贡献率q值明显超过其他尺度，而两个网格尺度之间的差异很小。
在同一尺度上，对不同生态系统之间的权衡/协同作用产生重大影响的因素类型也存在显著差异。在网格尺度上（图6a-f），气候因子（PRE、TEM和EVA）、地形因子（ELE和SD）以及GDP与其他因子的相互作用对WY-WP和WP-SC关系产生了重大影响。在WY-SC关系中，CUL、FLP和PRE与其他因子的q值显著。在子流域尺度上（图6g-i），PRE与其他因子之间的相互作用对WY-WP关系产生了显著影响。此外，WY-SC关系主要受SOC、PAWC及其他因子之间相互作用的影响，而WP-SC关系主要受土壤因子、LULC类型百分比及其他因子之间相互作用的影响。值得注意的是，在县级尺度上（图6j-l），ES之间的相关性受到单因子及其相互作用的显著影响，相互作用的q值大多在0.6-1.0之间。PRE、SAND和其他因子的交互作用对WY-WP的影响最大。同样，SAND、TEM和其他因素之间的相互作用也对WY-SC关系产生了显著影响，而BD、PAWC和其他因素之间的相互作用则对WP-SC关系起到了关键作用。
本研究观察到双因素交互作用对 ES 关系的贡献率高于单因素交互作用，其解释力通常随着尺度的增加而增强。具体而言，自然因素与社会经济因素的交互作用比双重社会经济因素的交互作用表现出更大的影响力，这一趋势与之前的研究结果一致。在澧水流域，虽然自然因素和社会经济因素都对县域尺度的生态系统服务条件产生了重要影响，但与社会经济因素相比，自然因素表现出更大的稳定性。自然要素作为稳定因素，在没有外部干扰和破坏的情况下，会随着时间的推移而保持相对不变。因此，在管理中观尺度地区（如澧水）的生态系统服务时，必须优先考虑主要自然因素（尤其是气候和地形）与社会经济因素的综合影响。
初审：梁笑嫣
审核：徐彩瑶
排版编辑：王朝勇
文献推荐人：王朝勇
参考文献：Zeng S ,Jiang C ,Bai Y , et al. Understanding scale effects and differentiation mechanisms of ecosystem services tradeoffs and synergies relationship: A case study of the Lishui River Basin, China . Ecological Indicators, 2024, 167 112648-112648.
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