人地共生视角下生态系统服务与民生福祉耦合关系及模拟预测研究以桂西南喀斯特—北部湾为例

谢薇薇, 胡宝清, 张礼黎

谢薇薇,胡宝清,张礼黎.人地共生视角下生态系统服务与民生福祉耦合关系及模拟预测研究:以桂西南喀斯特—北部湾为例[J].环境工程技术学报,2024,14(2):583-591. DOI: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230408
引用本文: 谢薇薇,胡宝清,张礼黎.人地共生视角下生态系统服务与民生福祉耦合关系及模拟预测研究:以桂西南喀斯特—北部湾为例[J].环境工程技术学报,2024,14(2):583-591. DOI: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230408
XIE W W,HU B Q,ZHANG L L.Coupling relation between ecosystem services and people's well-being from the perspective of human-land symbiosis and simulation prediction: a case study of southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(2):583-591. DOI: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230408
Citation: XIE W W,HU B Q,ZHANG L L.Coupling relation between ecosystem services and people's well-being from the perspective of human-land symbiosis and simulation prediction: a case study of southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(2):583-591. DOI: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230408

人地共生视角下生态系统服务与民生福祉耦合关系及模拟预测研究—以桂西南喀斯特—北部湾为例

基金项目: 国家自然科学基金项目 (42071135,41930537)
详细信息
    作者简介:

    谢薇薇(2000—),女,硕士研究生,研究方向为土地利用与区域发展,1449162534@qq.com

    通讯作者:

    胡宝清(1966—),男,教授,博士,研究方向为脆弱环境演变与整治,hbq1230@gxtc.edu.cn

  • 中图分类号: X24;X171.1

Coupling relation between ecosystem services and people's well-being from the perspective of human-land symbiosis and simulation prediction: a case study of southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf

  • 摘要:

    生态系统服务与民生福祉耦合协调发展是区域生态系统管理与可持续发展的关键。以桂西南喀斯特—北部湾为例,基于修正模型、综合评价模型及耦合协调度模型,分析生态系统服务价值(ESV)与民生福祉水平及二者的耦合关系。结果表明: 2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV降低,呈现西北高、东南低的空间特征;民生福祉达到高水平;ESV与民生福祉的耦合协调性增强,空间分布与ESV 西北高、东南低的特征一致;2025—2035年ESV呈降低趋势,民生福祉、二者耦合协调性均增强,但需采取措施应对ESV降低的风险。提出了落实建设用地与生态用地的占补调整,加强沿海防护林建设和引导资本将生态价值充分转化为经济、文化价值等建议,以实现生态可持续与人民收入的稳定增长。

    Abstract:

    The coupling and coordinated development of ecosystem services and people's well-being is crucial for the management and sustainable development of regional ecosystems. Taking the Karst-Beibu Gulf in southwestern Guangxi as an example, based on the modified model, comprehensive evaluation model and coupling coordination model, the coupling relationship between ecosystem services value (ESV) and the level of people's well-being was analyzed. The results showed that from 2005 to 2020, the ESV of the Karst-Beibu Gulf in southwestern Guangxi decreased, showing a spatial characteristic of "higher in the northwest and lower in the southeast", achieving a high level of people's well-being. The coupling and coordination between ecosystem services value and people's well-being had been enhanced, and the spatial distribution was consistent with the characteristic of ESV "high in the northwest and low in the southeast". From 2025 to 2035, the ESV shows a decreasing trend, while people's well-being and the coupling of the two will increase. However, measures should be taken to address the risk of ecosystem service value reduction. The research results have enriched the analytical perspective of people's well-being, proposing suggestions for implementing the adjustment of the occupation and compensation of construction land and ecological land, strengthening the construction of coastal protective forests, and guiding capital to fully convert the ecological value into economic and cultural value, to achieve ecological sustainability and stable growth of people's income.

  • 生态系统服务是实现综合管理的重要理论依据,民生福祉水平是衡量区域高质量发展新的着眼点,研究二者的耦合关系是当前热点与重要科学问题[1-3]。我国的生态系统服务与民生福祉仍是矛盾体。一方面,全球气候变化、生态系统退化、生物多样性下降等削弱了生态系统服务功能,进而威胁民生福祉;另一方面,社会经济系统因民生发展需求直接或间接地影响物质循环和能量流动等生态过程,作用于生态系统的结构类型与服务价值。因此,站在人与自然和谐共生的角度谋求民生福祉水平的提升,实现生态系统服务价值(ESV)与民生福祉的科学协调,成为可持续发展的时代主题,需要个体与社会的长期努力与实践,也是我国政府工作的重要内容。

    目前,国内外对ESV与民生福祉关系展开了深度研究,全球[4]、国家[5]、省域[6-7]、流域[8]、典型地区[9-10]等不同空间尺度均有涉及。研究方法上,ESV的测算主要包括价值量法[11-13]和物质量法[14];民生福祉通过构建主观、客观指标进行综合评价,包括教育、医疗、收入、环境等方面指标,研究热点内容围绕生活质量、民众幸福感、幸福感与国家政策的关系等进行讨论[9,15-18];二者的耦合协调研究以耦合协调度、系统动力学模型、结构方程模型等方法为主流[19]。总体上,现有研究更为关注生态系统服务价值对民生福祉的贡献,较少考虑二者的相互耦合关系,尤其缺乏预测未来二者变化趋势的模拟研究。笔者依据生态系统与社会经济系统的共生纽带关系,基于人地共生视角厘清生态系统服务价值与民生福祉的动态耦合协调关系,对实现区域生态系统的管理与可持续发展具有促进作用。

    桂西南喀斯特—北部湾具有独特脆弱的生态环境,是流域、喀斯特地区与沿海地区相结合典型区域,民生福祉水平依赖于当地生态系统的持续供给,对该区域的生态系统服务价值与民生福祉耦合关系研究较少,凸显了其对生态系统服务功能提升和维持的迫切性和重要性。因此,本文基于人地共生视角,从食物生产、原料生产、气体调节等方面刻画生态系统服务价值,从人民基础需要和社会和谐发展需要维度测算民生福祉水平,采用灰色预测模型GM(1,1)模拟ESV与民生福祉的发展关系,以期为桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值优化、民生福祉提升提供参考。

    桂西南喀斯特—北部湾位于广西西南部,由百色市、崇左市、南宁市、北海市、钦州市和防城港市6个地级市组成,总面积96 386 km2图1),地势由西北沿云贵高原山麓向东南北部湾海岸带逐渐降低。森林资源丰富、河流密集,独特的地域条件造就了桂西南喀斯特—北部湾重要的生态资源,是广西重要的水源涵养功能区与岩溶山地生物多样性保护区。2020年末,该地区人口共2 060.44万人,人均GDP为 52 141.17元,人口文化素质显著提升,卫生医疗与住房保障条件稳定增强,人民生活水平持续改善。随着人类活动强度增大及社会经济快速发展,桂西南喀斯特—北部湾地区土地利用类型转换剧烈,天然林破坏严重,面临水源涵养、水土保持等生态服务功能下降问题,人地关系面临考验。

    图  1  桂西南喀斯特—北部湾位置示意
    注: 地图底图为GS(2019)3333号。全文同。
    Figure  1.  Geographical location of southwest Guangxi Karst-Beibu Gulf zone

    人地共生视角下生态系统服务与民生福祉的协调性,是依据自然生态系统与人类社会经济系统的共生纽带关系,持续优化2个系统的共生环境来实现物质、能量和信息的流动。2个系统的相互作用是提升生态系统服务与民生福祉的内生动力,其共生纽带关系既能实现生态系统服务供给的安全稳定,又保障人类社会经济系统民生福祉的提质增效。其机理阐述为:桂西南喀斯特—北部湾社会经济系统中人民对于健康、住房、粮食、安全等发展需求的变化,通过开发利用自然资源、调整用地结构等措施与政策作用于生态系统以适应自身需求,从而导致促进或胁迫生态系统服务及其功能;而基于生态系统服务功能的变化,影响人民安全、住房等需求供给进而对民生福祉产生影响,当供给与需求不一致时,促使通过分配与消费过程采取调整措施,缓解社会经济系统对自然生态系统的压力,生态系统再次通过生产循环过程作用于社会经济系统,2个系统相互作用与反馈,实现桂西南喀斯特—北部湾人与自然的和谐共生(图2)。

    图  2  人地共生视角下生态系统服务与民生福祉协调机理
    Figure  2.  Coordination mechanism between ecosystem services and people's well-being from the perspective of human-land symbiosis

    对应可持续发展民生建设中“增强人民群众的获得感、幸福感、安全感”理念与人民对美好生活的发展需求背景,结合人地共生视角下生态系统服务与民生福祉协调机理,依据桂西南喀斯特—北部湾地区医疗、教育资源总量、社会养老服务不足不均,粮食产量、生态服务功能下降等现状,从2个维度构建民生福祉综合指标体系:1)人民基础需要,选择与桂西南喀斯特—北部湾地区人民生活直接相关的居住、就业、教育、医疗等要素来测算民生综合水平,作为福祉测算的依据,包括医疗健康、教育公平、粮食安全、住房保障、生活水平5个方面,其中恩格尔系数为负向指标,其余均为正向指标;2)社会和谐发展需要,维持生态系统稳定与增强民生福祉需要体现社会的公平正义、生态良好、开放创新等品质,选择城乡协调、绿色生活、生态城市、创新活力、开放环境、社会可依6个方面进行衡量,城乡协调、绿色生活方面所选指标均为负向指标。分别利用熵权法和AHP方法计算各指标权重系数,再求其平均值作为综合权重,以此形成桂西南喀斯特—北部湾地区民生福祉综合指标体系(表1)。

    表  1  桂西南喀斯特—北部湾民生福祉综合指标体系
    Table  1.  Multi-dimension index system of people's well-being in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone
    维度 一级指标 二级指标 计算方法 指标性质 熵值法 AHP法 综合权重
    人民
    基础
    需要
    医疗健康万人有病床数/张年末床位数/年末常住人口数×10000+0.0380.0270.032
    万人有医生数/人年末医师数/年末常住人口数×10000+0.0320.0270.030
    教育公平高中及高中以上人口占比/%高中及高中以上人口/总人口+0.0230.0330.028
    生均教育事业费/(元/人)教育事业总支出/在校生总人数+0.0440.0350.039
    粮食安全人均耕地面积/(m2/人)耕地面积/年末常住人口+0.0560.0860.071
    人均粮食产量/(kg/人)粮食总产量/总人口+0.0180.0580.038
    住房保障农村人均住房建筑面积/(m2/人)农村住宅用地总面积/农村人口+0.0500.0940.072
    城镇人均住房建筑面积/(m2/人)城镇区域住宅总面积/城镇人口+0.0220.0940.058
    生活水平人均GDP/(元/人)GDP总量/总人口+0.0520.1330.092
    城镇居民恩格尔系数/%城镇居民食品烟酒支出/
    城镇居民总支出
    0.0320.0470.039
    农村居民恩格尔系数/%农村居民食品烟酒支出/
    农村居民总支出
    0.0150.0470.031
    社会
    和谐
    发展
    需要
    城乡协调泰尔指数/%Theil index方法0.0080.0410.025
    城乡人均可支配收入比/%城镇人均可支配收入/
    农村人均可支配收入
    0.0060.0410.023
    绿色生活碳排放强度/(t/万元)碳排放量/GDP0.0170.0130.015
    空气质量综合指数/(μg/m3Isum方法0.0080.0340.021
    生态城市人均公园绿地面积/(m2/人)公园绿地总面积/年末常住人口0.0090.0230.016
    森林覆盖率/%森林面积/土地总面积×100+0.0170.0290.023
    污水处理率/%污水处理量/污水排放总量+0.0350.0320.033
    创新活力高等教育学历人口占比/%高等教育学历人口/总人口+0.0460.0340.040
    科学技术支出/万元科学技术总支出+0.1700.0200.095
    开放环境实际利用外商投资金额/万美元实际利用外商投资总金额+0.1210.0100.065
    接待入境游客数/万人次外国入境旅游总人数+0.1140.0070.060
    社会可依人均社会保障和就业支出/(元/人)社会保障和就业支出/总人口+0.0660.0380.052
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    以桂西南喀斯特—北部湾6个地级市进行研究,数据基期为2005年、2010年、2015年、2020年4期。社会经济统计数据来源于公开发表的统计资料,包括《广西统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》以及广西人口普查公报、广西环境状况公报、各行政区统计局发布的国民经济与社会发展公报等。土地利用/覆被数据来源于中国多时期土地利用土地覆被遥感监测数据集(https://www.resdc.cn/DOI/doi.aspx?DOIid=54),空间分辨率为30 m,参照GB/T 21010—2015《土地利用现状分类标准》将用地类型归并为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地6类;DEM数据来自地理空间数据云平台(https://www.gscloud.cn)。

    基于谢高地等[12,20]2015年提出的改进中国不同陆地生态系统单位面积ESV,以桂西南喀斯特—北部湾的社会经济发展状况为基础,结合研究区的生物量因子(取值为0.98),对研究区单位面积农田生态系统创造的经济价值进行修正。2005—2020年桂西南—北部湾海岸带平均粮食单产4 380.97 kg/hm2,全国粮食平均收购价格为2.07元/kg,计算得出研究区1个ESV当量因子为1 295.05元/hm2,由此确定桂西南喀斯特—北部湾生态系统单位面积ESV系数(表2)。结合土地利用/土地覆盖变化数据确定研究区耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6种土地利用类型的面积,再通过式(1)和式(2)计算研究区各年度ESV。

    表  2  桂西南喀斯特—北部湾不同生态系统服务价值系数
    Table  2.  Correction coefficients of different ecosystem services value in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone 元/hm2 
    生态因子耕地林地草地水域未利用地建设用地
    生产服务1 402.41304.60482.281015.326.350.00
    原料服务310.94691.69710.72291.9019.040.00
    水资源供给−1 656.24355.36393.4410 521.2612.690.00
    气体调节1 129.542 100.452 500.23977.2582.490.00
    气候调节590.166 809.006 612.282 906.3663.460.00
    净化环境171.342 036.992 182.947 043.79260.180.00
    水文调节1 897.385 133.724 848.16129 758.02152.300.00
    土壤保持659.962 773.103 045.961180.3195.190.00
    维持养分循环196.72209.41228.4588.846.350.00
    生物多样性850.332 525.612 766.753 236.3488.840.00
    美学景观95.191 110.511 218.392 398.7038.070.00
    总计5 647.7224 050.4124 989.59159 418.08824.950.00
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    $$ \mathrm{ESV}=\sum {\mathrm{ESV}}_{i} $$ (1)
    $$ {\mathrm{E}\mathrm{S}\mathrm{V}}_{{i}}=\sum {A}_{i}\times {\mathrm{V}\mathrm{C}}_{i} $$ (2)

    式中:ESVi、ESV分别为第i种生态系统服务价值和总的生态系统服务价值,元;Ai为第i种土地利用类型的面积,km2;VCi为第i种生态系统服务的价值系数;i=1,2,···,6,分别代表林地、耕地、草地、水域、建设用地和其他用地6种不同的生态系统类型。

    在构建桂西南喀斯特—北部湾民生福祉综合指标体系基础上,结合AHP法与熵值法确定指标权重,以标准化处理后的指标数据与其权重相乘再累加即为各市的民生福祉发展指数(S[6,21]。将民生福祉划分为4个等级,即低水平、中等水平、高水平、极高水平,取值范围分别为0<S≤0.25、0.25<S≤0.5、0.50<S≤0.75、0.75<S≤1,S的计算公式如下:

    $$ S=\sum _{j=1}^{m}{W}_{j}\times {p}_{ij} $$ (3)

    式中:$ {W}_{j} $为指标权重;$ {p}_{ij} $为指标标准化后的数值;$ m $为指标个数。

    生态系统服务价值与民生福祉之间存在物质、能量、信息的交换,二者相约束、发展、联系和协同[22],借用物理学中的耦合度函数计算二者的耦合协调度,以反映生态服务价值-民生福祉的整体协调发展水平,依据相关研究建立划分标准[15]表3)。

    表  3  生态系统服务价值与民生福祉耦合协调发展类型划分标准
    Table  3.  Classification criteria for coupling coordinated development of ecosystem services value and people's well-being
    等级划分 协调阶段 R
    Ⅰ 级 严重失调 [0,0.20]
    Ⅱ级 中度失调 (0.20,0.40]
    Ⅲ级 拮抗 (0.40,0.50]
    Ⅳ级 磨合 (0.50,0.70]
    Ⅴ级 高度协调 (0.70,1]
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    $$ C=2\sqrt{E\times W}/(E+W) $$ (4)
    $$ T=\alpha E+\beta W $$ (5)
    $$ R=\sqrt{C\times T} $$ (6)

    式中:C为耦合协调度;E为ESV总量的标准化值;W为民生福祉综合水平的标准化值;T为系统综合协调指数;$ \alpha $与$ \beta $分别为生态系统服务与人类福祉的综合协调评价系数,$ \alpha $+$ \beta $=1,本文认为ESV总量、民生福祉的作用同等重要,故取$ \alpha $=$ \beta $=0.5 。

    生态系统服务与民生福祉关系是一个复杂系统,具有模糊性及不确定性,可用灰色系统预测模型GM(1,1)开展研究。依据2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾各类型土地面积和民生情况,计算其ESV及民生福祉综合指数,并以此进行2025—2035年研究区ESV及民生福祉综合指数预测。灰色预测模型是将观测到的数据序列视为随时间变化的灰色过程,通过对离散形式的系统变量建立微分方程对系统的未来做出科学的定量预测,由此对2025—2035年桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值及民生福祉综合指数进行研究[23-24],公式如下:

    $$ \frac{{\mathrm{d}}{x}^{\left(1\right)}}{{\mathrm{d}}t}+{ax}^{\left(1\right)}=u $$ (7)

    式中:$ {x}^{\left(1\right)} $为原始数据序列生成的一次累加数序列;au为待确定的未知参数;t为时间,a。

    表4可见,2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV总量缓慢降低,由2005年的2 046.39亿元降为2020年的2 041.92亿元,降幅为0.22%。其中,防城港市降幅最大(2.29%),主要源于2015—2020年期间各类生态用地不同比例地转为建设用地;钦州市降幅最小(1.12%),其各地类内部转变比例较小。而北海市增幅为1.69%,由水域面积增大所决定,水域面积的扩大提升了北海市水文调节的功能,导致ESV提升;崇左市升幅最小,为0.03%。研究区ESV空间分布表现为多样性和复杂的区域性(图3),总体呈西北高、东南低,说明地势平坦的区域,土地利用开发强度大,生态服务易受人类活动干扰。其中,防城港市ESV均值较低为151.85亿元,但其单位面积生态系统产生的服务价值最大,为254.60×104元/km2,林地与水域是贡献防城港市ESV总量的主要地类;北海市生态系统服务能力偏弱,所提供的价值最低,为66.40亿元。防城港市与百色市的建设用地扩张比例较大,但其单位面积生态系统服务价值均位于前列,说明当地在处理城镇建设用地与生态用地补充、恢复治理的协调关系相匹配。

    表  4  2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务总价值变化
    Table  4.  Change of total ESV in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020 亿元 
    年份 南宁市 北海市 防城港市 钦州市 百色市 崇左市
    2005年 461.57 66.01 153.04 224.58 792.27 348.92
    2010年 460.85 66.66 153.10 224.60 793.68 349.14
    2015年 459.08 65.81 151.74 222.63 796.64 348.72
    2020年 453.25 67.13 149.53 221.73 801.26 349.02
    均值 458.69 66.40 151.85 223.39 795.96 348.95
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    图  3  2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV均值分布
    Figure  3.  Distribution of average ESV in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    民生福祉测算结果(图4)显示,2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾民生福祉水平整体呈上升趋势,均由2005年的低水平向2020年的高水平转变,各市民生福祉指数增幅均达143%以上,这主要源于地区经济发展水平的提升。其中,南宁市增幅最大,由2005年低水平(0.195)发展至2020年高水平(0.655),增幅为234.82%,教育、医疗资源优势是促进南宁市民生福祉位居前列的主要原因;防城港市民生福祉水平增幅最低,为111.77%。每5年周期来看,2005—2010年民生福祉提升较快,增幅为26.28%~103.48%; 2010—2015年提升居中;2015—2020年提升较慢,增幅为1.46%~27.91%。其中,2005—2010年南宁市民生福祉提升最快,增幅达到103.48%,最早于2015年达到高水平,南宁市是广西的首府城市,经济发展水平处于领先地位,良好的经济效益带动民生福祉水平的显著提升。桂西南喀斯特—北部湾民生福祉变化特征明显,主要分为2类:南宁市民生福祉水平呈现低水平—中等水平—高水平—高水平的特点;北海市、防城港市和崇左市等5个城市民生福祉水平变化呈一致性,呈现低水平—中等水平—中等水平—高水平的特点。

    图  4  2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾民生福祉等级变化趋势
    Figure  4.  The change trend of people's well-being in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    耦合协调分析发现(图5),2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV与民生福祉的耦合协调性增强。其中,南宁市、百色市与崇左市生态系统服务价值与民生福祉关系由失调阶段迈向协调阶段,因为 “十五”至“十三五”时期以来,各市统筹生态环境与民生福祉,一方面积极推进生态环境质量持续改善与践行绿色发展,空气质量综合指数提升至64、碳排放强度下降至0.70;另一方面在发展和保护中增进民生福祉,改善人民生活品质,增强教育、医疗、住房、社会保障等福利政策,人均 GDP、农村居民可支配收入分别提升394.4%、501.9%。防城港市与钦州市由失调阶段转向磨合阶段,2市通过加大环境防治力度与提高城镇污水处理率等措施,改善民生的突出生态环境问题,但当地生态环境保护与民生发展需求各有侧重且步调不一致。而北海市虽有提升但仍处于失调阶段,体现在当地对绿色发展理念的贯彻落实不深入与环境治理能力不足,滨海区域局部红树林生态保护问题突出,人类活动频繁干扰海岸带生态系统稳定性, 2020年入河排污超标率达50%,未实现良性耦合协调发展。桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值与民生福祉耦合协调关系呈现西北高、东南低的空间分布特征。从结构特征来看,耦合协调阶段等级较高的区域(南宁市、百色市与崇左市)的ESV总量较高且民生福祉水平提升较显著,说明良好的生态系统对于民生福祉的提升起到了稳定的支撑作用,二者协同促进了整个系统的良性互惠。2005年以来,失调区(北海市)民生福祉水平已逐渐达到高水平,但生态系统所提供的服务价值较低,民生福祉水平的提升对北海市生态系统服务造成胁迫效应。磨合区(防城港市与钦州市)界于耦合协调区与失调区之间,处于系统耦合协调演进转换期,其较强的生态服务功能减弱了民生福祉胁迫带来的系统衰弱风险,可通过增强生态系统的稳定性与开展综合治理措施使其向高度协调方向发展。

    图  5  2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾耦合协调阶段变化趋势
    Figure  5.  Trends in the coupling and coordination stages of southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    基于灰色系统预测模型GM(1,1),利用DPS 9.5软件计算桂西南喀斯特—北部湾2025年、2030年、2035年ESV和民生福祉综合指数,以此分析二者的耦合协调性(表5),预测结果可靠性检验值c均小于0.42,表明模型等级精度较好 [24]。桂西南喀斯特—北部湾ESV由2020年的2 041.92亿元减至2035年的2 032.34亿元,共减少9.57亿元。其中,仅有百色市ESV呈现升高趋势,2035年相较于2020年提升11.52亿元;其他地区呈现下降趋势,其中南宁市ESV受损比例最大,为11.14亿元;ESV的降低主要是生态用地减少、建设用地持续增加所致。若不及时采取生态管控措施,桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务功能将面临威胁。预测结果表明研究区未来民生福祉水平持续提高,这可能与经济、政策等因素带动了人民生活水平、医疗、教育等的福利提升,但人民对绿色、生态的需求会持续增长,保护生态系统的健康稳定仍是永恒课题。耦合协调预测上,南宁市与百色市处于持续高度协调阶段;北海市ESV与民生福祉水平双向提升,发展至拮抗阶段;钦州市仍处于磨合阶段;而防城港市与崇左市出现协调阶段倒退的趋势,主要原因为民生福祉水平与生态系统服务呈反向变化,二者协调性削弱。

    表  5  2025—2035年桂西南喀斯特—北部湾海岸带ESV、民生福祉及耦合协调预测结果
    Table  5.  ESV, people's well-being and coupling coordination prediction results in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf coastal zone in 2025-2035
    预测层 项目 南宁市 北海市 防城港市 钦州市 百色市 崇左市
    ESV预测模型a0.010.780.010.010.000.13
    b467.270.28155.95226.59787.750.02
    c0.300.100.140.200.110.06
    民生福祉综合指数预测模型a−0.22−0.22−0.22−0.31−0.31−0.21
    b0.340.340.250.180.190.28
    c0.230.230.420.160.120.28
    ESV/亿元2025年449.5166.66147.78220.31805.08348.71
    2030年445.8066.85146.05218.89808.92348.63
    2035年442.1267.06144.34217.49812.77348.56
    民生福祉综合指数2025年0.790.640.580.640.660.62
    2030年0.830.670.600.670.690.64
    2035年0.870.710.620.700.720.67
    耦合协调发展阶段2025年高度协调拮抗中度失调磨合高度协调磨合
    2030年高度协调拮抗拮抗磨合高度协调磨合
    2035年高度协调拮抗拮抗磨合高度协调磨合
      注:abc分别表示模型参数中的发展系数、灰色作用量、可靠性检验。影响ESV、民生福祉综合指数预测结果的因素包括土地利用类型、表1中的各项指标,此表仅列出影响各地区预测结果的因素的可靠性检验c这一参数的最大值,可靠性检验c值越小,模型精度越好。
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    当前喀斯特地区生态系统服务研究多从服务价值评估、土地利用变化对ESV的影响等方面开展,广泛应用物质量评估法与价值量评估法等方法 [25]。运用价值量评估法计算研究区ESV,具有数据需求量小、计算便捷等特点。结合研究区农业产业特点及经济发展状况对当量价值进行修正,一定程度上消除了政策和自然灾害等因素的影响,使ESV尽可能接近实际情况。研究表明ESV损失的主要原因是生态用地转为建设用地,从而导致较高价值系数的服务功能减弱,与丘海红等[26]的研究结果一致。桂西南喀斯特—北部湾是由喀斯特山区与北部湾海岸带构成的复杂区域,土地利用类型分布受喀斯特山地的限制与沿海环境的影响,决定其用地空间分布的异质性,从而表现出喀斯特地区ESV高于北部湾地区的空间分异。本文民生福祉测算与其他学者研究的不同点在于从人地共生与人民美好生活需要视角遴选指标,既考虑了居住、就业、教育、医疗等要素,更将人民对社会公平、发展、绿色等需求纳入指标范围,测算结果更全面、更具可比性。下一步研究中可综合主观、客观指标及扩展为县(区)尺度进行研究。二者的耦合协调分析上,采用耦合协调模型能够反映ESV与民生福祉之间相互制约程度的优势,可实现协调发展的动态关联关系研究。研究发现喀斯特地区(南宁市、百色市与崇左市)相较于北部湾地区(北海市、防城港市、钦州市)生态系统服务与民生福祉均较高,二者更趋耦合协调,表明较高的耦合协调性实现需要依赖于较强的生态系统服务,ESV与民生福祉在空间范围及发展阶段的相互作用、关联的反馈关系,验证了二者之间的共生关系,这与杨雪婷等[27]的研究结论一致。系统动力学模型与结构方程模型等方法适用于二者耦合关系和内部复杂的作用机制的定量研究,但存在构建过程及变量关系较为复杂与较难量化的问题,可以进一步考虑运用以上方法定量分析ESV与民生福祉之间错综复杂的耦合关系。本文未能深入探究ESV与民生福祉之间的多重非线性交互耦合效应,未来仍需强化总结耦合系统研究的方法与模型,从多视角量化ESV与民生福祉的耦合关系研究等。灰色预测模型所需信息较少,可以依据有限的历史数据挖掘未来趋势,适用于本文的预测需求,但仍缺乏考虑区域差异性、政策导向等外在因素,这是需要进一步加强的研究方向。

    (1)2005—2020年,建设用地增多及林地减少使桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值减少,呈现“西北高,东南低”的空间特征;水域与林地是区域生态环境的重要支撑体,生态补偿的不平衡导致了生态系统服务降低;民生福祉均由低水平向高水平转变,人民生活福祉稳步提升。

    (2)桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值与民生福祉的耦合协调性增强,与生态系统服务价值 西北高、东南低 的空间特征一致,喀斯特地区(南宁市、百色市与崇左市)的耦合协调性高于北部湾地区(北海市、防城港市、钦州市),二者存在协同互惠、胁迫关联、相互磨合的关系特点。

    (3)预测结果中,建设用地面积不断增加而生态用地(林地、耕地、水域等)面积持续减少导致2025—2035年桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务价值持续下降,民生福祉、二者耦合协调性均提升,需要采取更有力的生态管控措施应对生态系统服务降低的风险。

    为进一步改善生态系统服务价值与民生福祉,提出以下建议:生态系统服务价值较高的区域(百色市、南宁市、崇左市),基于森林覆盖率较高且林地面积较大、喀斯特地区存在石漠化面积扩大的问题,建议加强坡耕地治理,25°以上坡耕地实行退耕还林,落实建设用地与生态用地的占补调整,维护与增强生态系统平衡、服务质量。生态系统服务价值较低的区域(北海市、防城港市与钦州市)存在沿海红树林破坏,围海造地、养殖等问题,应在生态环境保护和资源持续利用基础上合理调整经济社会发展战略,严格限制污染水环境的产业发展并加强沿海防护林的建设,优化提升生态服务功能。民生福祉提升方面,基于政策、市场前景等利好因素引导资本将生态资源的生态价值充分转换为经济、文化等价值,推动生态产业化发展以增强创业就业增长点,让生态经济发展成果惠及全体人民,推动实现生态-经济的循环发展,为提升教育、医疗、住房、绿色生活等民生福祉方面提供坚实物质基础。综合来看,桂西南喀斯特—北部湾应在合理利用和有效保护自然资源下,促进生态系统服务与民生福祉的协调发展,以实现生态可持续与人民的稳定增收。

  • 图  1   桂西南喀斯特—北部湾位置示意

    注: 地图底图为GS(2019)3333号。全文同。

    Figure  1.   Geographical location of southwest Guangxi Karst-Beibu Gulf zone

    图  2   人地共生视角下生态系统服务与民生福祉协调机理

    Figure  2.   Coordination mechanism between ecosystem services and people's well-being from the perspective of human-land symbiosis

    图  3   2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV均值分布

    Figure  3.   Distribution of average ESV in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    图  4   2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾民生福祉等级变化趋势

    Figure  4.   The change trend of people's well-being in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    图  5   2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾耦合协调阶段变化趋势

    Figure  5.   Trends in the coupling and coordination stages of southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020

    表  1   桂西南喀斯特—北部湾民生福祉综合指标体系

    Table  1   Multi-dimension index system of people's well-being in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone

    维度 一级指标 二级指标 计算方法 指标性质 熵值法 AHP法 综合权重
    人民
    基础
    需要
    医疗健康万人有病床数/张年末床位数/年末常住人口数×10000+0.0380.0270.032
    万人有医生数/人年末医师数/年末常住人口数×10000+0.0320.0270.030
    教育公平高中及高中以上人口占比/%高中及高中以上人口/总人口+0.0230.0330.028
    生均教育事业费/(元/人)教育事业总支出/在校生总人数+0.0440.0350.039
    粮食安全人均耕地面积/(m2/人)耕地面积/年末常住人口+0.0560.0860.071
    人均粮食产量/(kg/人)粮食总产量/总人口+0.0180.0580.038
    住房保障农村人均住房建筑面积/(m2/人)农村住宅用地总面积/农村人口+0.0500.0940.072
    城镇人均住房建筑面积/(m2/人)城镇区域住宅总面积/城镇人口+0.0220.0940.058
    生活水平人均GDP/(元/人)GDP总量/总人口+0.0520.1330.092
    城镇居民恩格尔系数/%城镇居民食品烟酒支出/
    城镇居民总支出
    0.0320.0470.039
    农村居民恩格尔系数/%农村居民食品烟酒支出/
    农村居民总支出
    0.0150.0470.031
    社会
    和谐
    发展
    需要
    城乡协调泰尔指数/%Theil index方法0.0080.0410.025
    城乡人均可支配收入比/%城镇人均可支配收入/
    农村人均可支配收入
    0.0060.0410.023
    绿色生活碳排放强度/(t/万元)碳排放量/GDP0.0170.0130.015
    空气质量综合指数/(μg/m3Isum方法0.0080.0340.021
    生态城市人均公园绿地面积/(m2/人)公园绿地总面积/年末常住人口0.0090.0230.016
    森林覆盖率/%森林面积/土地总面积×100+0.0170.0290.023
    污水处理率/%污水处理量/污水排放总量+0.0350.0320.033
    创新活力高等教育学历人口占比/%高等教育学历人口/总人口+0.0460.0340.040
    科学技术支出/万元科学技术总支出+0.1700.0200.095
    开放环境实际利用外商投资金额/万美元实际利用外商投资总金额+0.1210.0100.065
    接待入境游客数/万人次外国入境旅游总人数+0.1140.0070.060
    社会可依人均社会保障和就业支出/(元/人)社会保障和就业支出/总人口+0.0660.0380.052
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    表  2   桂西南喀斯特—北部湾不同生态系统服务价值系数

    Table  2   Correction coefficients of different ecosystem services value in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone 元/hm2 

    生态因子耕地林地草地水域未利用地建设用地
    生产服务1 402.41304.60482.281015.326.350.00
    原料服务310.94691.69710.72291.9019.040.00
    水资源供给−1 656.24355.36393.4410 521.2612.690.00
    气体调节1 129.542 100.452 500.23977.2582.490.00
    气候调节590.166 809.006 612.282 906.3663.460.00
    净化环境171.342 036.992 182.947 043.79260.180.00
    水文调节1 897.385 133.724 848.16129 758.02152.300.00
    土壤保持659.962 773.103 045.961180.3195.190.00
    维持养分循环196.72209.41228.4588.846.350.00
    生物多样性850.332 525.612 766.753 236.3488.840.00
    美学景观95.191 110.511 218.392 398.7038.070.00
    总计5 647.7224 050.4124 989.59159 418.08824.950.00
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    表  3   生态系统服务价值与民生福祉耦合协调发展类型划分标准

    Table  3   Classification criteria for coupling coordinated development of ecosystem services value and people's well-being

    等级划分 协调阶段 R
    Ⅰ 级 严重失调 [0,0.20]
    Ⅱ级 中度失调 (0.20,0.40]
    Ⅲ级 拮抗 (0.40,0.50]
    Ⅳ级 磨合 (0.50,0.70]
    Ⅴ级 高度协调 (0.70,1]
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    表  4   2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾生态系统服务总价值变化

    Table  4   Change of total ESV in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf zone in 2005-2020 亿元 

    年份 南宁市 北海市 防城港市 钦州市 百色市 崇左市
    2005年 461.57 66.01 153.04 224.58 792.27 348.92
    2010年 460.85 66.66 153.10 224.60 793.68 349.14
    2015年 459.08 65.81 151.74 222.63 796.64 348.72
    2020年 453.25 67.13 149.53 221.73 801.26 349.02
    均值 458.69 66.40 151.85 223.39 795.96 348.95
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    表  5   2025—2035年桂西南喀斯特—北部湾海岸带ESV、民生福祉及耦合协调预测结果

    Table  5   ESV, people's well-being and coupling coordination prediction results in southwestern Guangxi Karst-Beibu Gulf coastal zone in 2025-2035

    预测层 项目 南宁市 北海市 防城港市 钦州市 百色市 崇左市
    ESV预测模型a0.010.780.010.010.000.13
    b467.270.28155.95226.59787.750.02
    c0.300.100.140.200.110.06
    民生福祉综合指数预测模型a−0.22−0.22−0.22−0.31−0.31−0.21
    b0.340.340.250.180.190.28
    c0.230.230.420.160.120.28
    ESV/亿元2025年449.5166.66147.78220.31805.08348.71
    2030年445.8066.85146.05218.89808.92348.63
    2035年442.1267.06144.34217.49812.77348.56
    民生福祉综合指数2025年0.790.640.580.640.660.62
    2030年0.830.670.600.670.690.64
    2035年0.870.710.620.700.720.67
    耦合协调发展阶段2025年高度协调拮抗中度失调磨合高度协调磨合
    2030年高度协调拮抗拮抗磨合高度协调磨合
    2035年高度协调拮抗拮抗磨合高度协调磨合
      注:abc分别表示模型参数中的发展系数、灰色作用量、可靠性检验。影响ESV、民生福祉综合指数预测结果的因素包括土地利用类型、表1中的各项指标,此表仅列出影响各地区预测结果的因素的可靠性检验c这一参数的最大值,可靠性检验c值越小,模型精度越好。
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  • 期刊类型引用(1)

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-24
  • 修回日期:  2023-11-27
  • 录用日期:  2023-11-27
  • 网络出版日期:  2024-01-16
  • 刊出日期:  2024-03-24

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