摘要
生态系统服务是人类从自然界中获得的福祉，是指生态系统与生态过程中所形成的维持人类赖以生存的自然环境条件与功能，是自然资源资产的重要组成部分。生态系统服务价值评估是在全球生态系统被不断破坏背景下新兴研究领域，旨在提高人们对生态系统重要性的认识，推动生态系统服务纳入国民经济核算体系和生态补偿体系。在习近平生态文明思想指导下，构建系统全面的评价体系，科学评估土地生态系统服务对于保护生态系统，维护国土空间生态安全，优化国土空间格局具有重要意义。 生态系统服务价值评估提出以来，生态系统服务价值的不确定性导致评估方法和评估结果难以应用到土地资源管理和生态系统保护利用的具体实践。文献分析表明，国内外对土地生态系统服务价值评估的研究仍存在评估结果的概括性有待精准化，评估方法的单一性有待体系化，成果应用的局限性有待具体化等问题。本文以山东省土地生态系统为研究对象，基于1996-2020年土地利用调查数据，融合遥感、全省样点调查、数字高程、社会经济统计等多源数据，运用地理信息系统（GIS）、Python、回归分析、空间自相关分析等方法，构建了“价值量-物质量”兼顾，“数量-质量”并重的山东省土地生态系统服务价值评价体系，揭示全省土地生态系统服务价值数量特征和质量特征，并把评价体系和评估结果运用到单一生态系统（园地）服务价值评估、土地生态系统服务时空演变，生态系统保护类型区分析、城市发展与土地生态系统服务耦合关系评估等具体场景。相比而言，本文提高了土地生态系统服务价值评估数据的空间精度、细化了土地生态系统服务分类精度、突出了区域特色，构建了较为全面的土地生态系统服务价值评价体系，进一步拓宽了土地生态系统服务价值评价的应用领域，取得主要结果如下。 （1）本文核算了全省2020年土地生态系统服务价值单位当量因子的价值量，推算了全省27类土地利用类型及相应11类生态系统服务类型的当量因子表，实现了全省及16个设区市和136个县级单元的土地生态系统服务价值评估。采用全省土地生态系统面积、生态系统服务价值、生态系统服务物质量等指标，对全省土地生态系统的现状特征、时空演变的进行了分析。结果表明，全省土地生态系统受人类活动影响较深，其中耕地面积占比较高，达52.39%。全省生态系统服务价值总量为13977.87×108元，约占全省生产总值的20%。近25年来，全省土地生态系统面积不断减少，从1996年的1332.41×104hm2减少到2020年的1233.36×104hm2。生态系统服务价值从1996年的14210.13×108元/a减少到2020年的13977.87×108元/a。可见土地利用变化对全省生态系统服务价值变化有着较大影响。 （2）土地生态系统服务价值的质量指标更深刻地揭示了近25年来山东省土地生态系统的基本特征和时空演变规律。 从均值特征来看，山东省土地生态系统服务价值的人均水平与地均水平有着较高的一致性，但也有个体的差异。高值区域集中分布在鲁北滨海区、半岛丘陵区、鲁中南山地区，低值区多分布在鲁西南平原区和城市建成区。 从贡献率特征来看，全省土地生态系统服务价值对GDP的贡献率I和对建设用地的贡献率Ⅱ表现出明显的统一性和差异性。如高值区出现在东营市、济宁市、威海市等3市，但是贡献率I的低值区出现在济南市、青岛市等2市，表明这些区域地区生产总值对生态系统服务需求较高；而贡献率Ⅱ低值区出现在聊城市、菏泽市等2市，表明建设用地对当地土地生态系统服务价值压力较大。 从均衡特征来看，全省土地生态系统服务价值均衡度存在较大的差异性，其中土地生态系统服务价值的结构均衡度高值区出现在淄博市、烟台市、日照市等3市，说明这些区域生态系统类型复杂多样，生态系统服务功能均衡；低值区出现在东营市、济宁市以及菏泽市、德州市等4市，说明这些区域生态系统较为单一。空间均衡度高值区出现在聊城市、威海市、日照市等3市，表明这些市生态系统在空间分布上比较均匀，低值区出现在济宁市、青岛市、淄博市等3市，表明这些地区生态系统空间分布趋于集中。 从权衡/协同特征来看，1996-2020年，25年间全省各类土地生态系统服务的价值呈现出明显的协同关系，即生态系统服务价值随着土地生态系统总量的减少而降低。在空间权衡/协同特征来看，在物质量评估中，粮食供给服务与水源涵养服务、土壤保持服务存在着一定程度的权衡关系，表明粮食生产高值区，过渡的耕地开垦容易造成区域水源涵养和土壤保持服务的失衡。 （3）山东省土地生态系统服务价值评估结果应用研究得出以下结论： 从山东省来看，园地生态系统可提供612.73×108元的生态系统服务价值，占全省土地生态系统服务总价值的4%，可见园地是一种重要的生态系统。园地生态系统服务价值在全省的空间分布上极不平衡，主要分布在半岛丘陵区的局部区域和鲁中南山地区的局部区域，在统计学上表现出极其明显的长尾分布和肥尾分布特征。 基于土地生态系统服务价值量和土地生态系统面积量对全省生态系统服务时空演变的分析表明，全省土地生态系统服务价值动态度较高，其中维持养分循环价值、原料生产服务变化最快，而水文调节服务、气候调节服务比较稳定。在空间分布上，全省土地生态系统服务价值在空间上表现出显著的正向空间自相关特征，即高值与高值聚集、低值与低值相邻特征较为明显。1996-2020年山东省土地生态系统服务价值和土地生态系统空间分布的基尼系数随着时间的推进而不断降低，说明全省生态系统服务随着土地生态系统总面积的减少而区域均衡，区域生态特色不断降低。 基于生态系统服务价值的数量指标和质量指标的LISA空间分布特征，本研究把全省划分为重点保护区、中等保护区和一般保护区等三类生态系统服务保护区，并提出了相应的土地生态系统利用和保护的合理建议。 本研究进一步应用土地生态系统服务价值的评价体系和评估成果，探究了全省城市发展与生态系统服务的耦合关系。选取10个指标对全省16个社区城市和78个县级城市的城市发展和土地生态系统服务耦合关系进行分析。结果表明：设区城市中东营市城市发展与土地生态系统服务耦合指数最高，但是在结构均衡度上存在短板；临沂市、烟台市、潍坊市城市发展与土地生态系统服务耦合指数居全省前列；济宁市位居全省第五，但是在空间均衡度上出现短板；菏泽市、淄博市、聊城市、枣庄市等4市城市发展与土地生态系统服务耦合指数较低，人均、地均、净植被初级生产力等是这些城市的短板。可见，根据城市发展与生态系统服务耦合关系可以较为明显的显示出各地生态系统的优势和短板，从而为城市生态保护和高质量发展提供参考。 最后，本文从提高土地生态系统服务价值的科学性，建立系统全面的评价体系，加快政产学研用进程等方面提出了相关建议。并认为深化土地利用与生态系统关系研究，明确生态系统服务价值受益范围，统一标准体系，拓宽应用领域，建设现代化土地生态系统的服务评估系统等方面是下一步研究重点。
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