今天带领大家来一分钟了解多要素与单要素治理下土地利用系统综合效益的比较。![]()
快速城市化引起了土地利用规模和结构的深刻变化，并影响了各种生态系统服务的供应。中国地面ES价值从1990年的23983.1亿美元变为2010年的23475.6亿美元。2013年，中国提出了“山、水、林、田、湖、草生命共同体”的概念，强调对各种生态要素的统一治理，注重生态系统的完整性和系统性。2016年以来，中国开展了“山、水、林、田、湖、草”生态保护和修复3个试点，共计25个工程等项目，覆盖面积111万平方公里。截至2019年7月，中央政府支持的保障资金共计360亿元。然而，“山、水、林、田、湖、草”一体化生态治理是否比单要素治理更有益或更有效，目前尚不清楚。根据协同理论，在一个复杂系统中，众多子系统相互作用产生整体效应，导致总体功能大于各部分之和。大量研究表明ES之间存在协同效应和权衡效应，表明了多要素治理的必要性。此外，当生态治理项目是单一目标时，可能会发生区域间或要素间的冲突，导致利益损失，并可能造成严重的生态退化。由于多要素系统治理的复杂性，现有的研究主要集中在概念解释和方案设计上，未能构建完整的仿真模型，缺乏对多要素和单要素的生态治理进行比较，也没有对不同类型的多要素治理的有效性进行比较。因此，该研究建立了不同治理情景下土地利用系统综合效益的层次模型，以河北省为研究区，基于土地利用数据，对10种治理情景下的土地利用系统ESV和SEP进行了评价，并对多要素治理和单要素治理进行了比较，解决了以下问题：（1）多元素治理是否优于单元素治理？（2）如果有，应该如何解释？（3）多要素治理的比例应该如何分配才能获得更好的效益？该研究采用系统动力学（SD）模型模拟不同治理情景下的土地利用需求，时间范围是2000-2019年；利用未来土地利用模拟（FLUS）模型，获得了不同情景下的土地利用空间格局，利用人工神经网络（ANN）计算了不同土地利用类型发生的概率，计算了自适应惯性系数和转换成本。通过生态效益指标和综合效益指标对多要素治理和单要素治理进行比较，前者以ESV衡量，后者以GDP和ESV的综合价值衡量。![]()
图1：研究方法与程序
结果表明：城市扩张显著，主要以城市中心为中心，沿中央铁路和高速公路扩张；此外，耕地和草地变化显著。ESV从892亿美元增长到1346亿美元，年均增长2.5%。单要素治理下，水治理的ESV和SEP高于林地和耕地，最高和最低水平的差异分别为41亿美元和372亿美元。多要素治理中，以水为中心的ESV和SEP治理较高。综上所述，多要素生态治理优于单要素治理。以水域和林地为重点的生态治理方案综合效益较高，避免了土地利用结构过度变化带来的风险。表1：系统化的治理场景
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注释：方案1*为实际实施方案。其他方案则是通过改变治理资本投入而设定的假想计划。改变资金投入的方式包括总量（计划1_1-2）、投入速度（计划1_1-4）和要素比例（计划2-10）。表2：不同治理情景下2019年土地利用模拟结果
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以2019年的结果为基线，比较了不同治理情景下的土地利用模拟结果。方案1和1_4下的土地利用数量和结构与实际情况接近，表明模型可靠。计划2、3、6和8中贫瘠土地的负值表明，在这些情况下，建成土地和其他土地严重占用了贫瘠土地。与基线相比，规划2、6和7的耕地面积显著增加，分别达到26.5%、18.1%和18.1%。林地面积显著增加，草地和水域面积显著减少，前者分别达到70.4%、48.1%和48.1%，后者分别达到70.0%、46.9%和50.0%（表2）。在这些情景中，生态治理主要集中在耕地上；然而，过多的耕地可能会减少草原和水域面积。计划3、4和10中耕地、林地、草地和水域面积的变化很小。表3：2019年不同治理情景下的ESV
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图2：2019年不同治理情景下的ESV类型
2019年，ESV包括提供服务166亿美元(12.3%)、监管服务686亿美元(51.0%)、支持服务413亿美元(30.7%)和文化服务81亿美元(6.0%)（图2）。监管和支持服务占ESV的80%以上，是ESV的主要类型。不同治理情景下ESV的结构构成相似，提供和监管服务的比例存在显著差异。与基线情景(计划1)相比，计划2、6和7的提供服务分别提高了1.3、0.9和0.9个百分点，监管服务分别降低了0.8、0.6和0.6个百分点。这三种情景过分关注耕地治理，损害了整体生态系统。此外，在同质要素输入情景（计划5）中，提供和监管服务分别高出0.4个百分点和0.3个百分点。ESV越低，治理效果越差。![]()
图3：不同治理情景下的土地利用变化
引入净变化和总变化等指标，利用土地变化换算矩阵法分析了不同治理情景下综合效益差异的主要原因。以方案1为基准，除方案3外，主要变化为草地向耕地和林地的转变，每种情景中具体要素的投入差异导致转换面积不同（图3）。Xia, Fangzhou, Yujin Huang, and Likuan Dong. Comparison of comprehensive benefits of land-use systems under multi-and single-element governance.Land Use Policy (2024). https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2024.107164
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