该文于2024年8月31日正式刊登于Landscape Ecology杂志。文章第一作者为团队研究生陈沛媛，通讯作者为黄庆旭教授。论文合作人还包括团队研究生周昱辰、白岩松、周轶晗、布尔诺孟德尔大学Luis Inostroza教授、中国农业科学院孙晓副研究员、河海大学刘卢萌博士以及团队本科生吴芃欣和柳柽。
研究方法
研究区
官厅水库流域位于中国华北地区，地跨北京市、河北省、山西省、内蒙古自治区，流域面积约46744 km2。流域部分地区属于燕山-太行山区集中连片特困区，其经济水平相对较为薄弱。近30年间官厅水库流域经历了快速城市化过程，流域内的主要城市经历着多种生态系统服务的损失（Zhang et al., 2017）。在这些快速城市化的地区，生态系统的退化可能对贫困人口不利，甚至成为贫困的主要因素（Yin et al., 2022 年）。
本文技术路线图如下图所示（图2）。首先，从基于生物物理模型测量的角度对研究区域的生态系统服务进行定量测量，得出生态系统服务测量结果值。与此同时，通过问卷调研方式获取研究区居民对当地生态系统服务的感知情况，识别不同类型人群的感知情况。最后，基于缓冲区和调查点均值，使用Wilcoxon符号秩检验分析生态系统服务模型测量值和感知值的差异。
现有的流域研究按照千年生态系统评估（MEA）框架对多种生态系统服务进行了研究，我们根据MEA框架中的生态系统服务分类（即供给服务、调节服务、支持服务和文化服务），共纳入了九种生态系统服务，以全面研究两种视角之间的差异。
主要使用InVEST和其它生物物理模型，计算了官厅水库流域2种供给服务（食物供给和淡水供给）、3种调节服务（土壤保持、防风固沙和洪水调节）、2种支持服务（固碳和生境质量）、2种文化服务（美学欣赏和休闲游憩）的测量值。
采用问卷调研的方式收集流域居民的生态系统服务感知值，在张家口市、大同市、朔州市和乌兰察布市这四个行政辖区内共选择23个采样点（图1），这些采样点包含了市区、县城和村镇地区。在人口密度较高的市区和县城内，设置了多个发放问卷的地点。
问卷中将居民感知到所获得的生态系统服务程度进行1-5分的赋值，不同地点居民生态系统服务感知值计算方法如下：
首先，对于模型测量值，使用缓冲区方法获取一定半径内的生态系统服务均值，用以表征区域生态系统服务。居民每日出行距离平均在5-10公里，因此根据居民的日常活动范围，本文以调查问卷发放地5km为半径作缓冲区统计生态系统服务。其次，为了消除不同量纲的影响，对两种路径计算得到的生态系统服务进行最大-最小值标准化处理，标准化后的数值处于0-1之间。
由于模型测量值和感知值是两组成对数据，数据不呈正态分布且彼此独立，因此选用统计学中配对样本的非参数检验——Wilcoxon符号秩检验来检验模型测量值和感知值是否存在显著差异。
计算Z值后对照标准正态分布表来决定是否接受或拒绝原假设。当|Z|≥1.96时，显著性检验p＜0.05。
官厅水库流域生态系统服务的空间分布异质性较高（图3）。供给服务方面，食物供给服务的空间分布较为均匀，高值区主要连续集中在流域中部地区，最高为9.27t/ha。淡水供给服务高值区位于东北部和西南部地区，其中单位栅格面积最高产水量为368.04mm。调节服务方面，土壤保持服务高值区位于流域的南部和东南部，最高达到298.78t/ha。流域防风固沙服务能力整体较薄弱，南部和中部存在一些服务能力高值区。洪水风险调节服务低值地区主要位于流域北部以及靠近北京地区的永定河子流域。
支持服务方面，固碳服务空间分布格局呈现东北和南部高，中部低的特征，固碳值最高为190.95t/ha。生境质量空间分布格局与固碳服务类似，高值区多集中在流域的北部、东部和中部地区。文化服务方面，美学欣赏服务的高值区多集中在流域的西南和东北地区。高值区多分布在流域的市级行政辖区附近，如朔州、大同、张家口以及北京的延庆、门头沟地区。
从流域整体来看，居民对淡水供给服务的感知值最大，为3.86。美学欣赏服务的感知值最小，为3.09。居民对淡水供给服务感知的一致性最高，其标准差为0.95，对洪水风险调节服务感知的一致性最低，其标准差为1.22。
城镇地区居民对生态系统服务的感知值多数高于农村地区居民。在土壤保持服务和防风固沙服务上，农村居民的感知值高于城镇地区居民。另外，不同性别、年龄、收入和教育水平群体的生态系统服务感知水平也存在明显差异。例如，男性群体对食物和淡水两种供给服务、美学欣赏、固碳、生境质量和休闲游憩服务的感知值均高于女性的感知值；洪水风险调节、生境质量、美学欣赏和休闲游憩服务的感知值最高的群体为小于等于19岁人群。
比较9种生态系统服务感知值和模型测量值，约有一半生态系统服务在大多数人群中存在显著差异，而其余服务在大多数人群中没有差异。当考虑到人群家庭居住地点和社会经济条件的异质性，感知值和测量值之间将表现出差异。
城镇地区，生态系统服务感知值和模型测量值之间的显著差异体现在防风固沙，固碳和生境质量上，三者的Z值分别为-2.80（p≤0.01），-2.94（p≤0.01）和-2.94（p≤0.01）。淡水供给，土壤保持和休闲游憩这三种服务存在统计学差异，Z值分别为-2.31（p≤0.05），-2.40（p≤0.05）和-2.58（p≤0.05）。
农村地区，防风固沙、固碳和生境质量服务未表现出显著差异，而淡水供给和休闲游憩服务的感知值和测量值分别为-2.90（p≤0.01）和-2.82（p≤0.01）。食物供给和土壤保持服务存在统计学差异，Z值分别为-2.40（p≤0.05）和-2.12（p≤0.05）。另外，农村居民对食物供给服务的感知值低于测量值，而城市居民则没有出现这种情况（图 6a）。
不同年龄段的人群感知与测量值存在显著差异，例如19岁以下人群对食物供给，淡水供给，土壤保持和防风固沙和固碳的感知值与测量值存在差异。检验结果的Z值分别为-3.04（p≤0.01），-2.75（p≤0.01），-2.91（p≤0.01），-2.74（p≤0.01）和-2.42（p≤0.05）。在20-39岁人群中，食物供给、淡水供给，土壤保持，洪水风险调节，固碳和休闲游憩服务的感知值与其测量值间有明显差异。其Z值为-2.26（p≤0.01），-2.60（p≤0.01），-3.75（p≤0.01），-3.41（p≤0.01），-2.56（p≤0.01）和-3.62（p≤0.01）。
不同收入群体的感知与测量值的差异也不同。在月收入低于2000元的人群中，食物供给，淡水供给，土壤保持，防风固沙，固碳和休闲游憩服务的感知值与测量值之间存在显著差异。其Z值分别为-2.78（p≤0.01），-3.44（p≤0.01），-3.73（p≤0.01），-3.03（p≤0.01），-3.19（p≤0.01）和-3.20（p≤0.01）。月收入8000元以上的人群对淡水供给，土壤保持和固碳服务的感知值与测量值存在显著差异，其Z值分别为-3.05（p≤0.01），-3.11（p≤0.01）和-3.86（p≤0.01）。
在不同教育水平的人群中，小学及以下学历的人群对淡水供给，土壤保持，固碳和休闲游憩服务的感知值与其测量值存在显著差异，其Z值分别为-3.27（p≤0.01），-3.20（p≤0.01），-2.24（p≤0.05）和-2.88（p≤0.01）。在高中学历的人群中，淡水供给，土壤保持，防风固沙，洪水风险调节，固碳和休闲游憩服务的感知值与测量值之间表现显著差异。其Z值分别为-2.96（p≤0.01），-3.34（p≤0.01），-2.50（p≤0.05），-3.51（p≤0.01），-4.12（p≤0.01）和-3.60（p≤0.01）。对于大学及以上学历的人群，二者差异存在于淡水供给，土壤保持，固碳和休闲游憩服务中。其Z值分别为-3.46（p≤0.01），-3.10（p≤0.01），-2.11（p≤0.05）和-2.83（p≤0.01）。
本文从模型测量和个体感知两个视角量化和对比了官厅水库流域的生态系统服务。测量值与感知值之间的比较表明，在九项生态系统服务中，约有一半服务存在显著差异，而且这种差异与住户的居住地和社会经济条件有关。具体而言，在所有类型的人群中，土壤保持的感知值和测量值之间都存在显著差异，其次是淡水供应和碳固存。相比之下，美学欣赏服务的感知值和测量值在不同地区和人群中并无显著差异，其次是生境质量和洪水风险调节服务。
生态系统服务感知值与测量值的比较对于学术探索和政策制定都有意义。一方面，对于在大多数人群中未显示出显著差异的生态系统服务（如文化服务、生境质量和洪水调节），模型计算结果在个体层面具备一定的可靠性。另一方面，部分生态系统服务（土壤保持、淡水供给和固碳）在多种类型人群中表现出显著差异表明，在进行评价和管理时，需要考虑不同利益群体的收益情况以更好地满足不同群体的需求和利益。此外，在流域的规划实践中，应重视加强农村地区的基础设施建设，以提高当地居民对生态系统服务服务的可及性。
摘要
Context
文章引用：Chen, P., Zhou, Y., Bai, Y. et al. Perceived ecosystem services differ substantially from calculated services using biophysical models. Landsc Ecol 39, 170 (2024). https://doi.org/10.1007/s10980-024-01967-0
景观可持续科学与地理设计团队
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