Investigatingtradeoffsbetweensupply,useanddemandofecosystemservicesandtheireffectivedriversforsustainableenvironmentalmanagement

生态系统通过提供多样化的服务对社会系统产生巨大影响。社会和生态系统的可持续管理需要量化这些生态系统服务的供给、需求和使用之间的空间关系。本文件的主要目的是提供一个框架，处理生态系统和社会系统之间生态系统服务的所有复杂关系。如果不考虑这些复杂的关系，就无法实现可持续管理。为了简化这些复杂性，必须确定管理优先事项。在这项研究中，调查了生态系统服务及其主要驱动因素的供应、使用和需求的空间变化。公共参与地理信息系统被用来绘制伊朗半干旱地区19个生态系统服务的供应、需求和使用情况。还采用多标准决策方法将生态系统服务与社会福利联系起来。生态系统服务的供给、使用和需求之间的权衡的主要驱动因素是使用一般线性方法确定的。结果表明，高原生态系统服务的供给、需求和使用具有协同作用。生态系统服务的赤字区集中在低地。提供服务是社会福祉最重要的服务。本文提出的框架揭示了环境管理在生态系统和社会系统中面临的所有复杂关系。简化生态系统（供应）和社会系统（需求和使用）中的综合关系有助于在环境和社会变化下可持续地管理生态系统。

研究背景与目的

基于GIS的权衡分析是揭示生态系统服务供应、使用和需求之间的空间关系的好方法。只要存在权衡关系，生态系统服务的供应就低于其需求，并可能出现一种明显的双赢局面。然而，通过以协同或双赢的方式管理生态系统，可以避免损失情况。生态系统服务的供应取决于生态系统和社会系统之间的相互作用。确定权衡的主要生物物理和社会驱动因素为缓解生态系统服务供需之间的赤字状况提供了良好的信息。

虽然对供需关系进行了空间研究，但同时缺乏关于生态系统服务的使用和需求的信息。实际使用表明所消耗的服务数量及其对社会福利的贡献。迪纳和塞利格曼将幸福定义为"人们对生活的积极评价包括积极的情感、参与、满足和意义"。需求反映了人们从服务中受益的偏好。供需不匹配表示未来可能发生退化的区域。生态系统服务的丧失给世界各地的社会生态系统带来了越来越大的压力，但几乎没有证据表明生态系统服务数据被用于环境管理。需要确定生态系统服务的赤字领域，并管理它们以实现可持续性。因此，本研究旨在提供一个新的综合测量框架，结合生态系统服务的空间分布及其复杂的关系，可用于将生态系统服务的概念应用于可持续环境管理。本研究的目的是（1）使用PPGIS评估生态系统服务的供应、使用和潜在需求的空间分布：（2）调查生态系统服务的供给、需求和使用之间的空间协同效应和权衡：（3）调查社会福利指数和生态系统服务在社会福利中所分量的重要性：（4）调查生态系统服务供需之间权衡的最重要驱动因素。

数据与方法

2.1.研究地点

该研究区位于伊朗东南部，该地区占地约公里。主要用地为牧场、森林、农用地、荒地和城区，分别占研究面积的62%、28%、7%、2%和1%。该地区南部是低地，平均海拔马斯尔，年降水量毫米，年平均气温30?C。哈马达萨利科尼亚灌木地和阿米格达卢斯斯科帕里亚灌木地是低地的主要植被类型。

图1研究区域的位置图

2.2.数据收集为了更深入地了解生态系统服务的供应、需求和使用，决定审查特定的生态系统服务，而不是其类别（即提供、调节、支助和文化服务）。根据生态系统在半干旱生态系统中的重要性及其与土著福祉的相关性，为这项研究选择了生态系统服务。因此，对19项生态系统服务进行了区分，并使用PPGIS评估了它们的供应、需求和使用情况。

2.2.1.公众参与地理信息系统根据他们对景观管理的影响和对生态系统服务的依赖，有人采用非比例配额抽样选出。两组参与者参加了会议。第一组包括专家（自然资源局和环境部）和研究人员（大学和研究机构）（35人），他们极大地影响了地方和区域景观管理和决策过程。第二组包括不同层次依赖生态系统服务、在决策过程中作用甚微的当地利益攸关方（78个牧民、40个农民和36个城市居民）。研究的目的是向参与者解释。生态系统服务被定义为"来自自然并给它们带来好处的资源。解释过程继续深入描述19个生态系统服务。

PPGIS调查由两个主要部分组成：（1）社会人口问题，如年龄、性别、教育程度、收入、居住期限、居住地、熟悉自然环境、对自然环境的收入依赖，以及（2）绘制地图，以征求他们对生态系统服务的供应、使用和需求的基于地点的偏好。

收集生态系统服务的供求和使用数据，将研究区域图细分为个大小为3×3公里的多边形或像素。选择像素大小至少包括一个或两个村庄（参与者可以更好地排名像素）。地图使用地形图（1：）和正交照片地图向参与者澄清，并提供更多详细信息，如地名标签。三个独立的地图用于生态系统服务的供应、需求和使用。由于研究面积大，像素量大，该区域分为七个细分：北部两个分区，南部三个分区，东部一个细分，西部一个细分。使用了六名当地调解人。每个调解人都是特定于一个区域的。每个细分再次被分成10个较小的细分。最小的有10像素，最大的有25像素。在每一个子节中，当地人都用于排名。排名最多为5人，最少为3人。专家的意见用于评估服务的供应潜力，利益攸关方的意见用于估计服务的使用和需求。人们解释说，需求量实际上表明人们需要每项服务，而使用量是人们利用目前所发生的服务。人们更了解提供和文化服务。从直接和间接地向人民提供的好处来看，描述了监管和支持服务。参与确定提供、文化、监管及配套服务的人士分别占87%、83%、74%及71%。根据19项服务在供应、需求和使用方面的重要性，人们用不同的颜色标记每个子节，其规模为1+10。参与者排名的像素被数字转录，使用ArcMap10.2进行进一步分析。

2.2.2.绘制生态系统服务的供应、使用和需求、类别和生态系统服务总量图19项生态系统服务的供应、使用和需求是根据参与者分配给每个像素的等级平均值绘制的。

然后，将每像素的四个生态系统服务类别（提供、调节、支持和文化服务）的平均排名估计为以下等式：

2.2.3.生态系统服务和社会福祉考虑了五项社会福利指标，包括生活、安全、健康、良好的社会交流以及选择和自由的基本材料。采用多标准决策（MCDM）方法，研究生态系统服务对社会福利的重要性。MCDM强调了使用专家偏好协助决策者的备选方案的重要性。因此，分析网络流程（ANP）用于对社会福利指标进行权重，并用于对每个指标的生态系统服务进行权重。在ANP中，标准和指标与一个网络有关，在该网络中，可以审查备选方案的相互关系。与会者被要求比较两种不同的生态系统服务，以了解它们对福祉的重要性。使用1到9的尺度来衡量这两种服务之间的相对重要性。配对比较定量地表示多少倍更重要，或占主导地位的服务是超过另一个。

2.2.4.供、需和使用权衡地图

根据Cademus等人对总供给、使用和需求的空间分布进行了评估。生态系统服务的总供给、使用和需求数据通过在0到1之间进行扩展来正常化，然后使用Jenks自然断裂方法将供应、使用和需求分类为三个高、中、低水平，分别编码为3、2和1。交互代码（协同或权衡）通过将生态系统服务的个体供给、使用和需求水平合并为三包（IC）来定义使用以下方程：

2.3.数据分析

主要组件分析（PCA）用于揭示在供应、使用和需求方面最重要的生态系统服务。最重要的变量可以根据每个PC轴的最高加载系数选择。相关分析用于定量评估生态系统服务的供应、使用和需求之间的协同效应和权衡。通用线性模型（GLM）用于确定生态系统服务最重要的驱动因素。回归模型已被许多生态学家用于识别生态系统服务驱动因素。剩余分析和Akaike信息标准（AIC）用于评估适合模型的优美性。我们把生物物理和社会属性视为谓词变量（x1，x2,.)以及基于GLM结构（等式（3）的响应变量（y）之间的服务供应、需求使用和权衡。

结果与讨论

3.1.参与者特征牧民是最常见的被调查者（42%），即低收入者（50%）高度依赖生态系统（67%）。农民是中等收入者（50%）对生态系统的轻微依赖（60%）。城市居民大多是低收入者，对生态系统的依赖程度很低（53%）。只有20%的专家是女性和低收入者，对生态系统的依赖性较低（89%）。

3.2.生态系统服务的供应、需求和使用地图19个生态系统服务的供应、需求和使用分布在研究领域。每个服务中最不重要的区域以深绿色显示，最重要的区域以深红色显示。娱乐、精神、美学、蜂蜜和授粉供应最充足，集中在高地。养分循环、土壤形成、水调节、水产量、侵蚀控制和授粉需求最高的集中在低地。初级生产、狩猎、医疗植物、燃料使用量最低，集中在低地。使用19种生态系统服务编制了4类生态系统服务（即提供、调节、支助和文化服务）的供应、需求和使用地图。低地的供应、管制、支助、文化和总服务供应最低。供应服务的供应、需求和使用最多的是北部高地。监管服务的最高需求和使用几乎统一分布在研究区域。文化服务的供应、需求和使用量最高，位于北部和西部高地。编制了生态系统服务总量的供应、使用和需求的最后地图（图2）。北部高地的供应、需求和使用量最高。

图2该区域生态系统总服务的供应、使用和需求的空间分布

图3在数量和地点上匹配19项生态系统服务的供应、需求和使用水平

3.3.在供应、使用、需求和社会福祉方面提供重要的生态系统服务PCA显示，饲料、药用植物、气候调节、生物多样性、土壤形成和娱乐是生态系统服务供应方面最重要的服务（表1）。饲料、狩猎、水产量、疾病调节和娱乐是需求方面最重要的生态系统服务，饲料、燃料、水产量和气候调节是使用方面最重要的生态系统服务。

3.4.生态系统服务与其供应、需求和使用之间的权衡在供应方面，生态系统服务类别之间有显著的正相关关系（plt;0.，表3）。提供生态系统服务的需求与监管服务（p0.0）有很强的相关性，与支持和文化服务（p0.05）没有显著相关性。提供服务的使用与监管服务（p0.）有显著的负相关关系，与支持服务（p=0.05）没有显著相关性。支持和规范生态系统服务的使用呈正相关（plt;0.）。

生态系统服务的供应、需求和使用协同作用和权衡在整个区域分布不同（图4）。这些权衡和协同效应分别存在于42%和48%的地区（表S3）。生态系统服务的供给、使用和需求之间的协同作用最高（IC=）与高地15%的研究区域（图4，表S3）有关。在南部低地，使用和需求占很大比重（IC=，）。供应高于使用和需求，只有3%的研究领域，其中大多位于北部高地（表S3）。

图4该区域生态系统服务的供应、使用和需求的权衡空间分布

3.5.供应、需求和社会多样化的生物物理和社会多样化，供求之间的权衡和协同作用GLM分析显示，土地覆被和土地利用是供应、管制、支持和文化服务的最重要驱动力（表S4）。对于每个参与者群体（农民、牧民、城市居民和专家），使用GLM（表S5）分析社会驱动因素对供应、监管、支持和文化服务需求的影响。社会驱动因素对生态系统服务需求的影响因参与者群体（牧民、农民、专家和城市居民）而异。对于牧民来说，社会驱动因素往往与提供服务的需求有关。对农民来说，社会驱动因素与支助服务需求之间存在着重要关系。社会驱动因素与专家和城市居民的文化和规范服务需求之间存在着重要关系（表S5）。生物物理因素、职业、对生态系统的收入依赖和收入是生态系统服务供给、使用和需求之间协同作用的最重要社会驱动因素（表4）。温度、降水、土地覆盖、无障碍、接近人类社区以及所有社会因素（年龄和性别除外）是生态系统服务供应、需求和使用之间权衡的最重要驱动因素（表4）。

提供一个全面的框架，将生态系统服务的供应与社会系统中生态系统服务的实际和潜在需求联系起来（图5）。该框架由生态系统、社会系统及其相互作用三个部分组成。生态系统部分显示了生态系统提供的重要服务及其与生物物理驱动因素的关系。社会系统部分指出了所使用和要求的重要服务、其权衡和驱动因素。互动部分显示了受社会和生物物理驱动因素影响的不同级别（强、中、弱）的供给、使用和需求之间的权衡和协同效应之间的关系。

图5将生态系统服务的供应与社会系统中生态系统服务的实际和潜在需求联系起来的框架

结论与展望

这项研究表明，调查供应、使用和需求之间的空间权衡，以确定生态系统服务用于环境管理的稳定、赤字和剩余领域的重要性。可以通过确定优先事项和简化生态系统服务与社会系统关系的复杂性来管理赤字领域。权衡驱动因素可以帮助环境管理者推动生态和社会系统走向双赢。本研究提出的综合框架有助于了解生态系统和社会系统之间的相互作用，并可能使环境管理人员能够设计组合战略，加强生态系统服务供求之间的协同作用。

原文出处：

KhosraviMashiziAzam,SharafatmandradMohsen.Investigatingtradeoffsbetweensupply,useanddemandofecosystemservicesandtheireffectivedriversforsustainableenvironmentalmanagement[J].JournalofEnvironmentalManagement,,.（点击“阅读原文”查看相关文献）

本期小编：党辉

本期审核：党辉

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