文獻導(dǎo)讀：太湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險評價及對長三角一體化發(fā)展的啟示

近幾十年來，太湖流域及環(huán)太湖長三角地區(qū)，城市化、工業(yè)化步伐加快，土地供需矛盾加劇，土地利用模式失當(dāng)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能面臨退化風(fēng)險。筆者在近幾年太湖流域水生態(tài)環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)面源污染治理的實踐中，對此深有體會，感同身受。近日閱讀文獻，偶見《1985-2020年中國太湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險評估》一文，深感共鳴，遂有意作一推薦導(dǎo)讀。

《1985-2020年中國太湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險評估》文章報道的研究成果，由中、美、澳三國科學(xué)家合作完成，并以中科院南京地理及湖泊研究所為通訊作者單位發(fā)表在2016年554-555期的《總體環(huán)境科學(xué)》(Science of the Total Environment，2018 年影響因子5.589)上。利用基于生態(tài)、社會過程的偶合關(guān)系的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ES)風(fēng)險評估及預(yù)測模型，文章對太湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化的現(xiàn)狀、決定因素及近期前景進行了分析、模擬和預(yù)測。本文建立的生態(tài)-社會綜合模型，可用于太湖流域以外的類似地區(qū)。在長三角高質(zhì)量一體化建設(shè)全面展開的今天，這一研究的結(jié)果和提出的應(yīng)對建議，可作為政策制定者、生態(tài)環(huán)境治理從業(yè)者進行生態(tài)環(huán)境管理與治理、工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、國土空間土地利用優(yōu)化、規(guī)劃等方面決策的重要參考。

1 研究背景

“我們這個時代面臨的最大的挑戰(zhàn)之一，就是在維持生態(tài)系統(tǒng)的功能及其多樣性，維系其可持續(xù)供應(yīng)能力的前提下，向人類提供食品、木材、能源、住房及其他的物品及服務(wù)。全世界大約60%的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能面臨退化，或者被以不可持續(xù)的方式利用。2005 年由聯(lián)合國發(fā)起的《千年生態(tài)環(huán)境評估》指出：在21世紀(jì)上半葉，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的退化將進一步加劇。直接、嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要因素主要有5個方面：土地利用、外來物種入侵、過度開發(fā)利用、污染及氣候變化。其中，土地利用是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局和總體供應(yīng)的主要驅(qū)動力量。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受土地利用的影響主要通過兩個途徑：土地利用及管理模式(例如農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)、肥料利用)。鑒于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在的時、空間相互耦合及相互依存關(guān)系，全面分析由于土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化風(fēng)險，具有重要意義。土地利用的變化，是影響地區(qū)、乃至全球的發(fā)展可持續(xù)性的嚴(yán)重障礙?！?譯自原文)

太湖，我國第三大淡水湖泊，自古至今，太湖流域承載了華夏民族太多的夢想。宋代詩人陸游的《常州奔牛閘記》中有“蘇常熟,天下足”之說,言其生產(chǎn)力之高、經(jīng)濟地位之重。作為我國第三大淡水湖，太湖地處長江下游，是典型的沖擊型富營養(yǎng)化大型淺水湖泊。太湖流域是我國人口最為稠密、經(jīng)濟發(fā)展最為集中的地區(qū)之一。太湖流域以占全國0.38%的土地面積，貢獻了占全國11.6%的GDP。根據(jù)2010年人口普查結(jié)果，在截至2010年的25年期間，太湖流域城市建筑面積增長了2.5倍，年均城鎮(zhèn)化速度9.2%， GDP年均增速15.7%。

然而，超出常規(guī)的增長速度和規(guī)模，伴隨的是巨大的生態(tài)、經(jīng)濟代價。城鎮(zhèn)化過程引起的土地利用及土地覆蓋模式劇烈改變，耕地被蠶食，水域、林地面積縮小，水質(zhì)退化，洪澇災(zāi)害加劇、加頻，給本地區(qū)生態(tài)安全及社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。分析、評價土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化風(fēng)險，對促進基于科學(xué)的政策制定，保障該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展，顯得十分重要。

生態(tài)風(fēng)險評估(ERA)是對人類活動以及人類引起的對生態(tài)系統(tǒng)及其要素的脅迫進行估算的過程。一直以來，生態(tài)風(fēng)險評價主要涉及化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的的生態(tài)毒理效應(yīng)和健康風(fēng)險評價。保護生態(tài)實體而不考量與實體功能屬性密切相關(guān)的人類福祉袁難以落實到具體的決策層面上。生態(tài)服務(wù)功能作為聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)過程與人類福祉的重要紐帶，是生態(tài)系統(tǒng)物化價值的直接體現(xiàn)，有關(guān)其退化風(fēng)險的研究，在全世界正受到各學(xué)科領(lǐng)域的重視，因為受外界驅(qū)動因素擾動的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程變化，最終還是體現(xiàn)在對與人類生活質(zhì)量息息相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響和改變。

因而，近年來隨著對人類社會這一生態(tài)-經(jīng)濟-技術(shù)耦合體的再度認(rèn)識，一方面，生態(tài)系統(tǒng)過程與服務(wù)之間的關(guān)系、人類對生態(tài)系統(tǒng)的反饋作用，越來越多地被納入社會、經(jīng)濟管理決策中。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化風(fēng)險評價，不僅為生態(tài)系統(tǒng)保護，更是為社會管理者提供決策支持;另一方面，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險評價也應(yīng)更多地考慮人類活動這一主導(dǎo)效應(yīng)。特別是太湖流域(TLB)這樣城市化程度較高的地區(qū)，土地利用變化所產(chǎn)生的風(fēng)險評價，尤為重要。此外，除了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)某一個方面終端產(chǎn)品的風(fēng)險評價，有必要將生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)作為一個整體進行綜合評價。

對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的整體綜合風(fēng)險評價，有利于揭示在流域、區(qū)域尺度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化的深層次原因及其環(huán)境健康風(fēng)險。生態(tài)風(fēng)險評價面臨的兩大挑戰(zhàn)，一是對生態(tài)過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)終端產(chǎn)品之間復(fù)雜的相互聯(lián)動關(guān)系的理解認(rèn)識尚很膚淺，二是需要引入多專業(yè)視角，才能闡明多個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相互作用、相互依存關(guān)系?；谙冗M的數(shù)字模擬方法，綜合生態(tài)模型與土地利用模型，能夠?qū)ι鷳B(tài)過程與社會經(jīng)濟過程、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與評價終點之間復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)動關(guān)系進行模擬表征，是一個強有力的生態(tài)風(fēng)險評價方法?，F(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是地理信息技術(shù)(GIS)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，為基于模型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險評價帶來了堅實的支撐。

2 研究方法

本文報道的研究，對過去的25年(1985-2010)由于土地利用變化產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化風(fēng)險進行了模擬評價，同時也對太湖流域未來(到2020年)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險的變化進行了預(yù)測。根據(jù)退化風(fēng)險威脅的顯著性，本研究選取與城市、人口、經(jīng)濟有直接關(guān)系的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)項目作為研究對象，尤其重點考慮三個調(diào)節(jié)服務(wù)(水質(zhì)凈化、水量調(diào)節(jié)、碳捕捉)和一個供應(yīng)服務(wù)(糧食生產(chǎn))，建立用于度量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險的四個關(guān)鍵指示因子(氮排放、水量調(diào)節(jié)系數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)凈產(chǎn)出、糧食畝產(chǎn))，通過建立整合生態(tài)模型和經(jīng)濟模型的地理加權(quán)多項式對數(shù)網(wǎng)格自動模型(GWML-CA)，對各項服務(wù)及綜合各項服務(wù)的綜合退化風(fēng)險進行評價。同時對2020年土地利用情景進行了預(yù)測，重點指出了主要風(fēng)險發(fā)生區(qū)域、城市，強調(diào)了今后10年內(nèi)太湖流域乃至長三角地區(qū)保持甚至強化該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，促進可持續(xù)發(fā)展的政策意義。

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編輯：王媛媛