【文献分享】长江经济带生态系统服务与城市化的时空相互作用：稀缺效应的新视角

城市化的快速发展对自然环境的配置和功能产生了深远的影响。鉴于不同地区自然资本的丰富性及其对生态系统服务的不可或缺性，在制定决策时必须仔细考虑城市化与生态系统服务稀缺价值（ESSV）之间的关系。本研究以长江经济带（YREB）为研究对象，结合市场供需因素的动态变化对生态系统服务稀缺价值进行量化，通过四种情景讨论和分析供需变化对 ESSV 的影响；随后，建立多维度的城市化综合评价指标体系，探索 ESSV 与城市化之间的时空互动响应模式。研究结果表明，从 1990 年到 2020 年，YREB的 ESSV 显著增加，2000 年到 2010 年尤为突出。此外，同期公共产品服务的增长超过了私人产品服务的增长。需求驱动的稀缺性已成为 ESSV 的首要决定因素。从 1990 年到 2020 年，城市化水平逐步提高，整个区域的 ESSV 和城市化水平均匀分布。YREB的城市化水平整体上表现出明显的空间异质性，下游地区明显超过中上游地区，下游长三角城市群和中游成渝城市群明显超过周边地区。在研究期间，YREB的 ESSV 与城市化之间的耦合协调度（CCD）朝着和谐的方向发展，同时存在明显的空间差异。非均衡发展的面积逐渐减少，ESSV 与城市化协调发展类型的面积比例持续增加。总体而言，本研究阐明了YREB区域ESSV 与城市化之间相互关系的区域差异，从而揭示了区域城市化与生态系统之间的不协调程度，有助于确定生态可持续性与城市化和谐交汇的关键点，从而为在 YREB 实现全面、高水平和同步发展提供新的见解。

《2030年可持续发展议程》强调，在实现可持续发展目标的过程中，必须全面解决经济、社会和环境问题。可持续发展目标旨在培育包容、安全、有弹性和可持续的城市中心和人类栖息地，从而促进城市化与生态环境的和谐融合。然而，这种扩张在多大程度上与人类和自然世界的协调发展相一致，仍未得到探索。可持续发展目标致力于保护、恢复和倡导陆地生态系统的可持续利用。在快速城市化进程中，生态系统内在价值的降低是人类社会发展需求逐步升级的必然结果，标志着生态系统功能服务功能的退化。生态系统服务、人类繁荣和可持续发展之间的相互作用已成为可持续发展科学领域的一个基本焦点。

虽然人类活动通过对生态系统的集约化开发创造了可观的财富，但生态环境恶化所造成的效益损失难以弥补。环境保护与人类福利之间的权衡阻碍了可持续发展目标的实现。因此，在不同层面上平衡可持续能源的供给和需求与当前福利和公平之间的关系是一项至关重要的努力。联合国提出的可持续发展目标和41个具体发展目标已被确定与16个可持续发展目标密切相关。提供食物和水、固碳以及保护栖息地和生物多样性等关键服务对于实现可持续发展目标的14项以上具体目标至关重要。对于可持续发展目标6（清洁水和卫生设施）、可持续发展目标7（负担得起的清洁能源）、可持续发展目标13（气候行动）和可持续发展目标14（水下生命）来说尤其如此。不同类型的可持续发展环境在不同程度上有助于实现可持续发展目标。单一的可持续发展目标可能为多个可持续发展目标带来好处。例如，土壤保护与确保人人享有水和卫生设施并对其进行可持续管理（可持续发展目标6）、采取紧急行动应对气候变化及其影响（可持续发展目标13）以及保护、恢复和促进陆地生态系统的可持续利用（可持续发展目标15）密切相关。这表明科学的生态系统服务（ESs）定量评价对可持续目标的实现起着至关重要的作用。

生态系统提供人类社会所需的许多资源和服务，如食物、水、气候调节、土壤保持和自然景观。生态系统服务稀缺性价值（ESSV）是将生态系统服务的内在价值与市场供需动态的复杂相互作用相结合来评估的。ESSV反映了为人类提供的服务的稀缺性。它是将社会市场对各种服务功能的实际需求与生态系统的实际供给相结合来衡量的，可以直接反映各种ESs面临的生态风险程度。如果市场对某一生态服务功能的需求持续上升，但供过于求，则该类型生态服务功能的稀缺性将迅速增加，枯竭风险也会增加。值得注意的是，ESSV升高的ESs需要加强保护，或者至少需要一个全面的发展战略，以维持其持续供应和人类利用之间的和谐平衡。Zank等人提出ESs作为消费品的稀缺性程度取决于其自身供给和社会需求。为了阐明每种ES类型对人类社会的实际重要性，本研究引入了经济学中的稀缺理论。因此，从经济角度来看，生态系统服务价值与供需动态波动一起评估，这是生态系统服务评估的进一步延伸。Zhou等利用稀缺性价值模型分析了长三角城市群土地利用变化背景下供需变化对ESSV的影响。Li等比较了中国典型干旱半干旱区和宁夏回族自治区不同稀缺因子对生态系统稀缺值的影响。Kang等通过调整价值系数和稀缺性值的相对变化，分析了成都市ES值的变化趋势。此外，ESSV还受收入弹性的影响。许多供应ESs被归类为私人物品，如未加工的材料和消费品，它们在当地的有限可用性可以通过利用替代投入来缓解。例如，食物可以通过市场与粮食种植不足的城市中心交换。相反，具有诸如生物多样性等公共利益的ESs不能以类似的方式替代。因此，ESs的稀缺性，特别是在稀缺和高需求的条件下，可能非常重要。综上所述，ESSV是一种将生态学与经济学相结合的新视角;然而，目前的研究大多集中在稀缺性原理上，只关注生态系统的有形供给价值。因此，考虑到市场供给和社会需求的双重影响，本研究量化了长江经济带的ESSV，厘清了稀缺资源的空间分布。通过评估生态系统提供的各种稀缺资源和服务，可以量化生态系统对人类社会的贡献程度，从而提高对生态系统重要性的认识，并为实现可持续发展目标做出贡献。

当前，世界正处于快速城市化和工业化时期，城市化在促进社会进步和经济繁荣方面发挥着重要作用。在城市化进程中，由于人口集聚现象的迅速发展以及城市用地和经济发展的扩张，森林、牧区和农业生态系统以前所未有的规模和速度转变为人为主导的生态系统，这不可避免地干扰了原始生态系统的组成和功能，同时加剧了周边非城市化地区的潜在生态风险。在城市化过程中，由于人类对自然资源的需求增加，ESSV增加，自然ESs的物理供应减少。每种服务类型的供需动态波动取决于可公开访问或仅限于私人访问的属性，这可能严重影响稀缺性估计结果。因此，虽然人类的欲望可以通过产品的消费得到满足，但由于资源的有限性，这导致了ESs的稀缺性。ESs的稀缺性体现在资源供给有限，社会需求无限。此外，城市化背景下社会发展的影响往往导致对ESSV的忽视，导致人地关系失衡。Li等人得出结论，城市化总体上与ESSV呈正相关。Yu 等指出，发达地区的ESSV与其经济地位正相关，城市化对ESSV空间影响的变化主要受区域发展政策驱动。Yuan认为，ESs稀缺指数与其价值损失发生冲突的主要原因是经济发展对城市建设用地面积的高度依赖。迄今为止，许多关于城市化和生态系统的研究都集中在评估城市化对自然生态系统提供生态系统的物理能力的影响。量化ESSV与城市化相互作用分析的研究更是罕见。因此，本研究将生态系统服务价值与稀缺性指标相结合，从经济角度反映供需变化对生态系统可持续发展的影响。其次，引入耦合协调度模型，进一步探索ESSV与城市化的时空耦合响应关系，以反映生态系统在城市化过程中对人类社会的相对重要性，而不仅仅是评价生态系统的历史物质供给价值。为应对可持续发展目标，减少城市化带来的生态风险、对自然生态系统的压力以及城市发展与生态保护之间的不平衡和矛盾关系已成为可持续发展框架下的当务之急，引起了城市规划部门的强烈关注。

本研究探讨了长江经济带中小城市发展与城市发展的时空互动关系，有助于进一步了解中小城市发展在快速城市化中的应用，为中小城市发展与城市化的协调发展提供科学参考，并为中小城市发展与城市化关系的研究提供新的视角。为区域发展规划提供科学依据和理论支撑，帮助政府及相关部门更好地平衡城市化与生态保护的关系。然而，也必须考虑到本研究的以下局限性。首先，考虑经济学中的稀缺性理论，将价格属性赋予社会价值，是评价社会价值的关键部分；然而，并不是每一种ES都可以在市场上交易，包括一些ES的自然属性，不能准确地获得其供需的价格弹性。首先，原始ESSV相关评价指标数据的分辨率可能会在一定程度上影响最终的评价结果和分析质量。例如，为了保证分辨率的一致性，本研究选取的30m分辨率的DEM数据在1km后进行了重采样；因此，在评价系统中选择精度较高的数据，可以在时空维度上提供更详细的结果。二是本文构建的多维城镇化指标体系排除了气候变化因素；因此，在探索城市化与ESSV的时空双向耦合响应时，应纳入考虑气候变化的综合模型进行分析和评价。此外，本研究构建的综合评价体系可以从多个方面进行综合评价和分析。在全球化背景下，ESSV和CUL都与土地利用密切相关；因此，未来的研究可以基于更详细的土地利用分辨率数据进行。进一步，可以引入新兴的人工智能和遥感技术，建立更准确的评估模型，预测不同程度城市化对生态系统的影响，探索快速城市化背景下生态系统供需平衡。区域差异影响ESSV的异质性；也就是说，ESSV的差异也可能受到其他驱动因素的影响，如气候变化和自然资源的使用和管理；此外，这些因素之间的空间相互作用也可能存在。虽然本研究存在一定的局限性，但计算结果与国内同类研究结果一致，说明本研究具有一定的普适性，可以在今后进一步探索。