Spatial and temporal differentiation and coupling analysis of land use change and ecosystem service value in Jiangsu Province
深入探讨城市土地利用变化（LUC）与生态系统服务价值（ESV）之间的关系，对于促进城市经济高质量增长和土地资源可持续管理至关重要。本研究以江苏省为研究对象，采用增强和改进的ESV评估模型，对2000年至2020年该地区土地利用和ESV的时空变化进行动态研究。此外，通过构建耦合协调模型，研究土地利用强度和ESV之间复杂的耦合协调动力学。主要发现包括：（1）江苏省近20年来经历了显著的土地利用转变，其中最突出的变化是耕地面积显著减少和建筑用地大幅扩大。（2）江苏省的ESV在过去20年中呈现波动趋势，水体和农用地是该省ESV的基石。ESV高值区主要分布在长江流域、海岸线、湖泊周边，并以这些水域为中心向外辐射。（3）江苏省LUC与ESV耦合总体呈上升趋势，但各城市间差异明显，且呈现出东部高、西部低、北部高、南部低的空间格局。研究结果为江苏省加强土地利用规划、优化土地利用结构、促进土地利用与生态系统服务功能协同发展提供了有益的启示和政策建议。
图2.技术路线图
图3.江苏省研究区域土地利用类型的空间分布
图4 2000—2020年江苏省ESV变化及空间分布
4讨论
江苏省目前正处于快速城镇化阶段，政府的重点目标是建设人与自然和谐相处的现代化社会。本文分析了江苏省土地利用变化与生态价值的相互影响，为制定政策建议奠定基础，以促进江苏省实现可持续发展，整合经济增长、国土空间组织和生态保护。
4.1.LUC 的驱动因素
人类活动与自然界之间的复杂关系引发了生态系统服务功能的变化，而土地利用模式、管理实践和政策决策在很大程度上影响着生态系统服务功能的变化)。2000-2020 年，江苏省土地利用发生了显著变化，农业用地减少 7.420%，城镇面积增加 8.171%，生态系统组成和功能发生了变化。在经济增长、城镇发展和人口增长的推动下，全省 GDP 从 8553.69 亿元飙升至 102807.68 亿元，20 年间增长了 12 倍多。同期人口从 7327.2 万人增长到 8477.3 万人(https://www.jiangsu.gov.cn/)。 2020年，江苏城镇化水平达到73.44%，高出全国平均水平约10个百分点，明显高于2000年的42.30%。城镇化和工业扩张势头强劲，人类活动增多，城市发展空间需求增大。继续以增长为中心的经济发展方式引发了一系列生态和环境问题，如生物多样性丧失、气候调节能力下降、生态安全风险等)。因此，在未来的土地利用规划和治理中，优先考虑可持续性和生态保护，是协调经济目标和环境保护的关键。
4.2ESV的演化模式
城镇化是社会经济发展的重要催化剂(Zhou et al., 2015)，但同时也改变了区域土地利用模式)。在评估期内，江苏的ESV呈现先增加后减少的趋势。农田和水体成为全省ESV的关键影响因素。空间分析显示，ESV分布存在显著差异，较高的值集中在西湖、高邮湖、洪泽湖、骆马湖、石臼湖和长江沿岸等水生环境周围，这些区域都是从这些焦点发出的。ESV系数是衡量生态系统对土地利用变化的敏感性及其对价值系数变化的反应性的重要指标。ESV系数升高的土地类型的变化会显著影响其提供的生态系统服务。因此，江苏各城市在土地利用规划和生态保护工作中必须优先考虑流域和农田等ESV系数较高的土地类型，以防止对生态服务价值产生不利影响。
4.3.LUC与ES的耦合
观测期内，江苏省各城市土地利用变化与生态服务功能相互作用协调性呈现明显差异，总体呈现耦合协调不断提升的趋势，空间分布呈现东部和北部高于西部和南部，且苏北地区耦合协调度明显高于中部和南部。这种空间差异与全省经济发展不平衡相吻合，苏南地区经济活力强，土地利用变化改造力度大)；苏北自然资源丰富，生态系统服务供给能力强，但经济发展水平尚需提升；以常州、无锡等城市为代表的苏中地区经济增长和人口密度处于中等水平。
2000—2010年江苏省城市土地利用变化与环境服务能力耦合协调性提升速度快于2010—2020年的10年)。这一提升与省内城镇化率密切相关。前10年，江苏快速推进乡镇撤并、行政区划调整和城镇化建设，特大城市由5个增加到7个，大城市由6个增加到9个，中等城市由15个增加到17个(https://jsszfhcxjst.jiangsu.gov.cn/)。这一时期，城镇化发展战略导致城镇规模快速扩张，城镇空间布局和城镇结构发生显著变化。 2010年至2020年，江苏南部、中部和北部地区的城镇化率分别从2010年的70.3%、56.0%和51.5%提高到2020年的82.3%、70.0%和64.1%。这一时期，全区城镇化水平快速提升，区域差异进一步缩小)。这一时期，江苏高度重视城市规划和生态文明建设，注重提高土地利用效率，促进生态环境与经济发展和谐共生)。
4.4政策建议
4.4.1.ES与土地利用决策的整合
面对土地利用与生态系统失衡问题，中国采取了一系列政策措施，推动生态保护、改善环境质量、实现可持续发展。2007年，中国提出“生态文明”建设理念，强调要在实现经济社会可持续发展的同时，在发展过程中推动生态环境保护与修复)。2011年，中国政府首次提出生态保护红线概念，并于2015年纳入《环境保护法》和《国家安全法》)。2020年，中国政府要求在全国范围内实行最严格的耕地保护制度，实现土地资源的合理利用和保护(周文胜等，2021)。因此，在中央高度重视生态系统服务功能的背景下，江苏省政府应加快将生态系统服务评估纳入城乡发展规划和国土空间规划，采取基于生态系统服务评估的土地管理策略，提高土地利用效率，缓解生态环境压力)。同时，政府应推动区域合作，建立跨部门政策整合机制，统一江苏农业、水利、城建、环保等部门的目标和行动，有利于统一土地利用规划，平衡生态保护与经济发展)。此外，企业、高校、非政府组织等多部门组织需要加快跨学科研究，整合生态学、经济学、社会学、城市规划等多学科知识，形成土地资源管理和生态保护的综合战略。最后，政府部门应加快建立和完善相应的政策和法律框架，明确生态系统服务的保护和修复优先顺序，要求在环境影响评估和土地利用规划中考虑生态系统服务。
4.4.2土地利用类型与生态系统服务功能耦合协调的个性化政策
推进城市可持续发展符合联合国可持续发展目标，是未来城镇化的重要途径)。21世纪以来，江苏省城镇化进程加快，大面积生态用地被占用为建设用地，严重威胁区域生态安全)。分析表明，研究期内江苏各城市土地利用变化与生态服务价值的耦合协调呈现正向趋势。尽管呈上升趋势，但仍有很大的协调质量提升空间。研究发现，区域政策和经济动态是影响土地利用结果的关键因素)。为促进江苏土地利用与生态系统服务的协同发展，应根据土地利用变化与生态系统服务功能协调发展的特点，制定差异化土地利用政策，缩小区域发展差距)。在盐城、淮安等耦合协调性较好的地区，政府应鼓励维护和优化现有土地利用方式。
相反，在耦合协调性较弱的南京、镇江等地区，可能需要重新评估土地利用结构或加强生态修复举措。此外，政府部门必须完善国土空间规划体系，努力建立功能分工明确、互利共赢、开发标准优越的新型土地开发和保护模式，为安全和可持续增长奠定坚实基础。必须对具有生态功能的土地(如农田、森林和水体)进行严格的管理和监管，包括严格执行生态保护红线。对于生态价值高的生态敏感区，严格的土地使用控制和系统治理是必不可少的。最后，政府必须利用科技进步来提高土地利用效率和生态系统服务功能的质量，例如建立基于遥感技术的生态环境动态监测系统，全面提高生态产品的供给和安全；使用精准农业技术提高农业产量同时减少环境影响，或使用生态工程技术恢复和改善退化的生态系统。通过上述多维度策略，实现土地利用与生态系统服务功能的有效耦合与协调，实现国土空间规划与生态系统保护的协调发展。
5.结论
江苏省城镇化进程加快，土地利用格局发生重大变化，对生态系统安全产生重大影响。本研究利用土地利用变化数据和先进等效因子法，分析了2000—2020年江苏省土地利用变化与生态系统服务价值的时空变化，并利用CCD模型探讨了江苏省土地利用强度与生态系统服务价值的动态关系。研究的主要结论如下：
(1)研究期内江苏省土地利用净变化率为0.409%，总土地利用转换面积为12744.311平方公里，占全省国土面积的12.498%。2000年至2020年土地利用类型变化趋势显示，农业用地和林地减少，而建设用地增加。这一趋势反映了江苏省近20年来快速发展、城镇化和工业化，其中农业用地减少最为明显，而建设用地增加最为明显。
(2)江苏省生态文明建设价值呈现先升后降的趋势，从2000年的3595.291亿元，到2005年达到3766.800亿元的高点，随后逐渐下降到2020年的3420.705亿元。在各类土地利用类型中，水体的生态文明建设价值最高，其次是耕地和林地，草地和未利用地的生态文明建设价值较低。空间分析显示，生态文明建设价值高值区主要分布在与水有关的区域，以长江、海岸线、湖泊等水域为中心向外辐射。江苏省各土地利用类型的生态文明建设价值敏感度系数均在1.000以下，表明生态文明建设价值系数计算科学合理，研究结果可信。
(3)研究期内江苏省土地利用变化与环境服务功能耦合协调性总体呈上升趋势，由轻度失调向初级协调演变。江苏各市耦合协调度空间差异明显，盐城市耦合协调度最高，平均值为0.704，处于中级协调阶段；南京市耦合协调度最低，平均值为0.365，处于轻度失调阶段。2000—2010年各市耦合协调度提升尤为明显，2010—2020年提升速度减缓。
