LA专题 | 岳邦瑞 钱芝弘 | 如何分析生态系统服务间的相互作用关系，其研究在景观规划中的应用途径可能有哪些？
全文刊登于《风景园林》2022年第10期 P20-25
岳邦瑞，钱芝弘.生态系统服务权衡与协同机制及其在景观规划中的应用[J].风景园林，2022，29（10）：20-25.
生态系统服务权衡与协同机制及其在景观规划中的应用
岳邦瑞
男 / 博士 / 西安建筑科技大学建筑学院教授 / 研究方向为地景规划与生态修复
钱芝弘
女 / 西安建筑科技大学建筑学院在读博士研究生 / 研究方向为地景规划与生态修复
作者写作心得
摘要：景观规划师常会面临在特定区域协调多种生态系统服务（ESs）间权衡与协同关系的现实需求，而当前针对ESs间权衡与协同关系及其机制研究如何应用于景观规划的研究仍不足。首先，回顾国内外关于ESs间权衡与协同关系研究进展，从形成基础和变化动因两方面揭示其机制，并梳理机制研究的方法与进展。其次，以3类景观规划为例，分析ESs间权衡与协同关系及机制研究可在其中发挥的作用，并结合研究案例探索将其应用于景观规划的途径。研究ESs间权衡与协同关系及机制，能够在景观规划中为实现ESs降权衡升协同提供重要信息：1）在生态功能区划中，能指导ESs目标的分区分配；2）在生态基础设施规划中，能指导空间网络优化方案的制定；3）在生态修复规划中，能指导关键修复区域识别及修复策略的提出。最后，提出应以规划实践为导向展开研究，加强学科合作交流，完善研究方法，并探索整合多种研究成果的有效途径，更好地将ESs间权衡与协同关系及机制研究应用于景观规划。
关键词：风景园林；景观规划；生态系统服务；权衡与协同；形成机制
1 ESs间权衡与协同关系内涵及其研究现状
1.1 ESs间权衡与协同关系内涵
ESs间的关系包括权衡（trade-offs）、协同（synergies）和兼容（compatible）3类，本研究仅关注ESs间权衡与协同关系。在分析ESs供给间的相关关系时，若呈现出负相关（此消彼长）则为权衡关系，正相关（同增同减）则为协同关系，无显著关系则为兼容。若以ESs间的作用关系区分，有明显的促进作用属于协同，有明显的抑制作用属于权衡，没有明显作用关系则为兼容。ESs供给间的相关关系分析可识别其类型及所在区域，而作用关系研究能明确ESs间关系形成机制，以指导规划策略的提出（图1）。从机制层面展开分析，认知哪些人类活动会对ESs间权衡或协同关系产生怎样的影响，是指导规划决策的关键。
1 生态系统服务间关系研究在景观规划中的作用
1.2 ESs间权衡与协同关系表征方式及分析方法
ESs间权衡与协同关系的识别是展开机制研究的基础，然而不同研究方法的分析结果所反映的内涵和意义有时并不相同。Ndong等发现，对ESs关系的研究可建立在3个标准之上，并在此基础上将识别ESs关系的定量研究方法分为6种。3个标准是：1）“时间变异性”，研究是否明确考虑时间动态；2）“空间离散化”，研究是否考虑ESs间关系的空间维度；3）“驱动因素”，研究是否考虑驱动因素。6种定量研究方法为：静态空间共现分析、静态空间关系分析、历时空间共现分析、历时空间关系分析、历时空间变化共现分析、动态空间变化分析。
ESs间权衡与协同关系分析中的常用方法可归纳为成对或成组分析方法。成对ESs关系分析方法包括：相关性分析、权衡协同度分析、叠加分析及贝叶斯网络（Bayesian belief network, BBN）模型分析等。成组ESs间关系分析方法包括：因子分析、主成分分析和生态系统服务簇分析等。
1.3 ESs间权衡与协同关系研究在空间规划中的作用
已有文献对ESs间权衡与协同关系研究在规划中的应用做了探索。王志芳等提出ESs权衡研究对规划管理目标设定、空间优化、生态补偿、公众参与具有重要意义。欧小杨等、艾昕等基于ESs间权衡与协同关系研究提出城市生态空间分区及生态网络规划方案。邵明等基于ESs间权衡与协同关系及机制研究，提出城市生态空间识别与管控途径。王旸研究休闲游憩和气候调节服务间的权衡关系，以提出公园绿地布局的优化方法。国土空间规划中，ESs间权衡与协同关系研究对生态空间格局构建、规划及分区管控等方面也有重要指导意义。
2 ESs间权衡与协同关系机制研究内容及进展
2.1 ESs间权衡与协同关系机制研究内容
ESs间权衡与协同关系的机制研究可以从2个层面展开，即ESs如何形成与供给、ESs间权衡与协同关系如何形成与转化，前者是其形成基础，后者是其形成动因。
土地覆被变化会同时对多种ESs的形成与供给产生影响。调控土地覆被类型可直接改变ESs供给类型，而其结构与空间特征的变化则会对生态过程产生影响并间接作用于ESs供给（图2）。不同类型ESs对土地覆被类型、结构与空间特征变化的敏感程度不同。若ESs对覆被类型的变化敏感，需分析提供ESs的主要景观的特征是否一致或相近；若对覆被结构与空间特征的变化敏感，需分析ESs供给过程之间是否有明显相互作用。
2 土地覆被变化对 ESs 的影响过程
Bennett等将ESs间权衡与协同关系的形成动因概括为“ESs对同一驱动因素产生响应”及“ESs之间的相互作用”。其研究展示6种情景下ESs间关系的形成动因（图3）：1）对同一驱动因素的响应导致ESs间关系的形成，如情景B；2）ESs间的相互作用导致其关系的形成，如情景C、E；3）共同驱动因素和ESs间相互作用，共同导致ESs间关系的形成，如情景D、F。
3 不同情景中 ESs 间权衡与协同关系的形成动因
“形成基础”可解释为何ESs间普遍存在权衡与协同关系，“形成动因”可反映不同情景下ESs间权衡与协同关系的形成受何驱动，共同反映了ESs间关系的形成机制。
2.2 ESs间权衡与协同关系机制的研究方法
ESs间权衡与协同关系的统计学分析方法，如相关性分析、叠加分析，是通过ESs变化趋势及空间分布一致性，识别关系类型及所在区域，但无法解释其形成、变化的因果性。机制层面的研究则要回到具体情景中，分析可能的驱动因素及其引起的生物物理过程之间的相互作用。
情景分析、对照实验和过程模拟研究，是以量化ESs供给和驱动因素间的联系程度，来反映ESs相互作用情况，即机制研究。3种方法中对照实验最精准，但受尺度及可控变量的限制，研究中很少使用。情景分析和过程模拟的组合应用相对广泛，是规划决策的重要分析工具。
2.3 ESs间权衡与协同关系机制研究进展
对ESs间权衡与协同关系机制的研究通常从驱动因素着手，包括自然环境及人类活动产生的影响（表1）。自然环境的影响包括气候变化及环境梯度的影响，而人类活动则从土地覆被/利用变化、干预方式与强度两方面研究。Ndong等发现，当前研究大多关注土地覆被/利用变化，以反映城市化、农业生产等人类活动对ESs间权衡与协同关系的影响。也有研究将气候视为驱动因素，分析温度或降水产生的影响；以及探讨不同耕作制度及土地使用强度产生的影响。
表1 ESs 间权衡与协同关系机制研究
ESs间权衡与协同关系机制研究尚有较大发展空间，较多关注规划管理驱动因素，而对文化、宗教和技术驱动因素的关注较少。由于研究受数据可得性和分析模型的信度与效度影响，需积累长周期监测数据（如气象、水文数据）和不断完善模型。
3 ESs间权衡与协同关系识别及其机制研究在景观规划中的应用
3.1 生态功能区划
在生态功能区划（ecological function regionalization, EFR）中，以协同聚类与权衡分隔的原则，将各类ESs保护与提升目标分配到不同区域并提出管控策略，可提升ESs间的协同作用并降低权衡，ESs间关系机制研究能为此提供依据。已有研究探索了将ESs间权衡与协同关系识别及机制分析引入城市生态功能区划的具体途径 。具体步骤通常包括：1）对多种ESs评估制图；2）识别ESs间权衡与协同关系及区域；3）结合区域特征，分析其形成机制；4）提出生态功能区划方案及管控策略（图4）。该类研究尚处于探索阶段，主要以ESs间关系量化分析为主，对作用机制研究不足。
4 ESs 间权衡与协同关系及机制研究应用于生态功能区划的途径
3.2 生态基础设施规划
在生态基础设施（ecological infrastructure, EI）规划中，厘清哪些ESs类型在何种情况下呈现权衡或协同状态，可指导优化生态空间网络。EI规划通常涉及多种ESs供给的管理，对ESs间权衡与协同关系的识别及机制研究能够为其提供重要依据。EI规划方案不仅要促进多重服务功能共存，还要降低ESs间的权衡并提升协同，避免在追求某些ESs时严重损害其他ESs。基于Hansen等提出的促进城市EI规划多功能性建议，本研究提出了完善后的EI规划程序，呈现了ESs间关系及机制研究如何应用其中（图5）。国内多个EI规划项目的目标都反映出对多种ESs的诉求，但均未对ESs间关系及机制进行系统研究。
5 ESs 间权衡与协同关系及机制研究应用于生态基础设施规划中的途径
3.3 生态修复规划
在生态修复规划中，分析关键ESs的高权衡区域及形成机制，能够判断出通过哪些修复措施可降低ESs间权衡。国土空间规划背景下的生态修复工作链中，规划是关键环节。Peng等以贵州省为例，提出ESs间权衡与协同关系研究在生态修复规划中的应用途径。分析影响ESs间关系的驱动因素，包括自然因子（温度、坡度、降水等）和人为因子（土地覆被/利用变化、生态治理项目实施等），分析这些变量因子对ESs间关系的影响情况及程度。据此，通过修复措施改变高权衡区域影响因子中关键变量及组合，以降低ESs间权衡作用（图6）。当前，ESs间关系研究已开始被应用于生态修复工作评价中，但在提出规划方案的过程中却鲜少被关注。
综上所述，3类景观规划中关于 ESs间权衡与协同关系及机制研究的空间指向、应用目的及方式均不同（图7）。
6 ESs 间权衡与协同关系及机制研究应用于生态修复规划中的途径
7 ESs 间权衡与协同关系及机制研究应用于 3 类景观规划的空间指向、应用目的及方式
4 研究展望
ESs间权衡与协同关系及机制研究对景观规划的意义不言而喻，但研究方法多样且研究体系尚不成熟，研究成果又具有动态性、地域性等局限。为将研究与实践更好地结合，应重点关注以下4个方面。
1）以规划实践需求为导向，开展ESs间权衡与协同关系及机制研究。该研究可在哪类景观规划的哪个环节发挥什么样的作用，以及适合的研究方法、表征方式有哪些，尚需深入研究。
2）加强学科合作交流，引入生态学、地理学等学科最新研究成果。当前，从自然科学到人文社科的学科都非常注重ESs研究，不断涌现出来的研究方法、技术，是研究ESs间关系及机制的重要资源。如何将新方法、新技术整合进研究中至关重要。
3）完善ESs间权衡与协同关系及机制的研究方法。ESs间关系研究采用的定性、定量方法均有局限性，研究结果也具有动态性、地域性，且深受研究尺度影响。完善研究方法、明确方法适用范围，并将研究结果的不确定性控制在一定范围，是将此研究应用于景观规划实践的重要前提。
4）探索将ESs间权衡与协同关系的相关研究成果整合到景观规划的更优途径。景观规划面临的是复杂现实环境，其目标往往整合了生态、经济、社会等多方面诉求。如何整合来自不同学科、不同范式的研究成果，更好地分析规划区域中ESs间权衡与协同关系及机制，以管理多类ESs，尚待深入研究。
致谢：
感谢兰泽青、王敬儒、潘卫涛、王蓓、费凡、丁禹元、颜雨晗、姚龙杰同学为本文提出宝贵修改意见。
图片来源：
图3改绘自参考文献[26]，图6改绘自参考文献[53]；表1根据参考文献[33]~[36]整理；其余图片均由作者绘制。
为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。
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文章编辑 李清清
微信编辑 刘芝若
微信校对 李清清
审核 曹娟
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