生态系统服务权衡与协同研究：发展历程与研究特征

冯漪，曹银贵，2*，李胜鹏，王舒菲，刘施含，白中科，2

（1.中国地质大学（北京）土地科学技术学院，北京 100083；2.自然资源部土地整治重点实验室，北京 100035）

生态系统服务是指生态系统所形成的用于维持人类赖以生存和发展的自然环境条件与效用[1]，是人类直接或间接从生态系统中得到的各种惠益[2]。联合国千年生态系统评估（Millennium ecosystem assessment，MA）提出生态系统服务包括供给、调节、支持、文化服务，但自然条件和人类需求使得生态系统服务之间形成了此消彼长的权衡关系或相互增益的协同关系。由于经济的快速发展和城镇化、工业化的持续推进，区域发展与生态环境之间产生了一定的矛盾，《千年生态系统评估报告》指出，全球人口的快速增长和经济的快速发展已导致世界60%的生态系统服务退化[3]。生态系统服务单一化会导致各项服务能力持续减弱，并且各类服务之间的权衡关系也会在很大程度上影响人类福祉[4]，再加上人类对生态系统服务之间的关系认知有限，不利于最大限度地发挥生态系统服务功能，从而对生态环境造成负面影响，导致资源浪费。

无论是个人生存还是社会发展都遵循“马斯洛需求理论”，这使得人们在选择生态系统服务时倾向于能带来直接经济价值的供给服务，忽视了其他能为社会发展带来长期效益的调节、支持等服务，激化了社会经济发展与生态环境保护之间的矛盾[5]。在世界人口经济快速增长和资源日益紧缺的背景下，生态系统服务权衡与协同研究不仅对应对全球气候变化和遏制区域生态环境恶化有重要意义，而且能够为合理开发利用自然资源提供理论依据，从而实现生态保护与社会发展的双赢[6]。近年来生态系统服务权衡与协同已经成为生态学、地理学、管理学、经济学等学科的热点研究领域[7]，国内外大量学者围绕生态系统服务关系及其时空演变开展了多项研究。通过长时间序列的权衡协同关系变化分析，可以解析生态系统服务关系的演变规律，从而对未来生态系统服务关系的变化趋势进行预判，并且有利于认识当地政策及区域自然因素对各服务关系的影响。在空间格局上对生态系统服务权衡与协同关系进行分析，能够探索区域空间一致性与局部差异性，进行合理的功能分区，优化空间布局。目前亟需对相关研究成果进行系统梳理和总结，因此，本文综述了生态系统服务权衡与协同的概念类型、理论基础、国内外研究历程及研究特征，指出了当前研究存在的不足与未来的发展方向，以期推动生态系统服务权衡与协同领域的理论发展并为理论成果的转化提供依据。

1 生态系统服务权衡与协同的概念

20 世纪70 年代初，生态系统服务的概念被正式提出，在HOLDREN 等[8]和EHRLICH 等[9]的研究与推动下，逐渐被人们熟知并应用[10]。它作为连接自然环境与人类社会的桥梁，生态系统服务已经成为地理学、生态学等相关学科的热点话题。国内外学者在20世纪90年代掀起了量化评估生态系统服务价值的热潮，之后随着研究的深入，逐渐转向生态系统服务对人类福祉的影响，因而探寻生态系统各项服务背后复杂的相互作用关系成为当前研究的重要领域。生态系统服务间存在复杂的非线性关系，包括权衡、协同和兼容关系（无相互关系）等。权衡是经济学中的一个基本概念，在经济学背景下，权衡通常表示为机会成本，即进行经济决策时的首要选择，由于资源的稀缺性，当获取某种更多的稀缺资源时意味着个体或集体需放弃一定数量的另一种稀缺商品。在生态系统服务方面，权衡的定义来自于千年生态系统评估，它将权衡定义为有意改变生态系统提供的服务的管理选择[11]。之后，不同的学者对生态系统服务权衡的概念进行了阐述（表1），其中RODRÍGUEZ 等[12]2006年提出的“当一种生态系统服务的提供由于另一种生态系统服务的使用增加而减少时，或者当某一利益相关者以其他利益相关者的损失为代价获得更多特定的生态系统服务时，就会发生权衡”，以及BENNETT等[14]2009年提出的“权衡是以失去一种生态系统服务换取另一种服务”的概念被广为引用。生态系统服务权衡概念主要有“一对一”“一对多”“多对多”等类型，即生态系统服务间的关系具有非线性特征，通常是多种生态系统服务间相互影响。生态系统服务权衡来源于人类的管理选择，并且在权衡关系的研究中以一种服务与其他服务的关系研究居多，因此笔者认为生态系统服务权衡是指某种类型生态系统服务的供给增加造成其他类型生态系统服务减少的情形，即此消彼长的关系。

表1 生态系统服务权衡与协同概念对比Table 1 Comparison of concepts of trade-offs and synergies among ecosystem service

协同作为权衡的对立面，概念较为统一。BENNETT 等[14]将协同定义为两种服务要么同时增加要么同时减少的情况。RAUDSEPP-HEARNE 等[21]和QIN等[16]认为当多种服务同时增强时，就会产生生态系统服务的协同效应。李双成等[22]认为协同是指两种或多种生态系统服务同时增强的情形。张健[23]将生态系统服务协同分为两类：一类是两种生态系统服务共同提高，实现双赢；另一类是两种生态系统服务均减损，出现双输的局面。曹祺文等[24]认为生态系统服务协同是指两种或多种生态系统服务同时增强或同时减少的情形。综上所述，协同是指两种或者多种生态系统服务同时增加或者减少的情况[17]，即彼此趋势相同[25]。

生态系统服务权衡产生于人们对于生态系统服务的需求偏好[20]，在选择某一种或者某几种生态系统服务的同时，有意无意地削减了其他类型生态系统服务的供给，从而产生了生态系统服务的权衡与协同问题。从生态系统服务相互作用的关系来看，某些情况下生态系统服务间的影响是单向性的，有时又是双向性的，即彼此间相互影响。积极的单向影响形成服务间的协同作用，消极的单向影响产生服务间的权衡作用[14]。当生态系统服务间出现权衡，即此消彼长的情况时，需要对生态系统服务间的关系进行分析，达到减少冲突增加协同的目的，协同是实现生态系统服务利益最大化的内在途径，也是人类社会发展的最终目标[17]。

2 生态系统服务权衡与协同的研究历程

国内外文献数量分别以CNKI 和Web of Science核心数据库为研究载体，中文以“生态系统服务权衡协同”或“生态系统服务权衡”或“生态系统服务协同”为主题词检索时文献数量最多，因此以主题词的方式进行高级检索，时间跨度为研究起始年份至2020 年，即2010—2020 年；英文以“Ecosystem service tradeoffs synergies”或者“Ecosystem service trade-offs”或者“Ecosystem service synergies”为主题词进行检索，时间跨度为1996—2020 年，通过以上方式检索到国内文献760 篇、国外文献2 459 篇。根据检索结果分析国内外1996—2020 年文献数量的变化过程（图1）。从变化趋势上看，国内外文献数量都呈不断增长的趋势，2010—2020 年国外增长速度大于国内；文献数量方面，国外文献数量始终高于国内，2010—2017年，国内与国外发文量的差距逐渐增大，但由于国内近几年相关研究的快速发展，在2018 年出现了转折，国内与国外的发文量差距呈现减少的趋势。

图1 国内外生态系统服务权衡与协同文献数量对比Figure 1 Comparison of literature quantity on trade-offs and synergies of domestic and foreign ecosystem service

为了进一步分析国内外不同阶段生态系统服务权衡与协同的研究主题变化，运用CiteSpace 软件对检索出的文献进行关键词共现分析，得到国内外生态系统服务权衡与协同关键词时序图谱（图2、图3），并在此基础上对国内外生态系统服务权衡与协同的发展阶段进行对比（图4）。时序图谱可以反映出不同时期某研究领域的新兴主题，每个节点所处的位置代表关键词首次出现的年份，如果以后该关键词继续出现，出现频次都会累积到首次出现的年份上，使该关键词的节点变大，但不会出现新的节点，连线及粗细代表该关键词在后续年份出现的频次及其与其他关键词的共现关系[26]。如图2 所示，国际生态系统服务权衡与协同的发展可以划分为四个阶段：第一阶段（1996—1999）为研究起步期，这一阶段主要关键词为Biodiversity、Conservation 等，主要涉及生物多样性保护，说明国际上对生态系统服务权衡与协同的研究最早在1996 年以关注生物多样性开始。第二阶段（1999—2014）为快速发展期，以2000 年为时间节点，出现了众多高频共现关键词，如Ecosystem service、Benefit、Management、Climate change、Trade-off、Agriculture、Resilience、Sustainability、Framework、Payment 等，20 世纪90 年代末DAILY[1]和COSTANZA等[2]从不同角度对生态系统服务进行定义分类，为生态系统服务的系统化研究提供了基础，并且在国际上掀起了生态系统服务价值研究的热潮[27]。联合国2005 年发布的《千年生态系统评估报告》中指出生态系统供给服务上升的同时可能导致调节服务下降[28]，使研究者们进一步关注到生态系统服务之间此消彼长的权衡关系与相互增益的协同关系。因此在该时间段内生态系统服务权衡与协同进入了快速发展阶段，研究主题也更加多样化，涵盖农业、可持续性、恢复力、框架、气候变化、利益报酬、支付成本等。这也说明生态系统服务权衡与协同的研究得到了学者们的广泛关注，研究的深度和广度逐渐加大，重点关注农业生态系统[29-31]、气候变化下的生态系统服务关系[32-33]，并从生态系统可持续[34-35]、生态系统恢复力[36]、生态系统效益[37-40]、环境服务支付（Payment for environmental services）[41-42]的角度研究权衡与协同，同时生态系统服务权衡与协同研究框架的构建仍然是学者们探究的方向之一[43-45]。第三阶段（2014—2020）为稳步发展期，此时关键词有Stakeholder、Demand 等，说明从利益相关者对生态系统服务偏好的角度以及生态系统服务供需的角度来进行权衡与协同的分析成为该阶段研究的主要方向[46-49]，同时关键词Loess plateau 的出现也说明国内有关生态系统服务权衡与协同的研究在国际上开始占有一席之地。

图2 国际生态系统服务权衡与协同关键词时序图谱Figure 2 The keyword timing map of trade-offs and synergies of international ecosystem service

图3 国内生态系统服务权衡与协同关键词时序图谱Figure 3 The keyword timing map of trade-offs and synergies of domestic ecosystem service

图4 国内外生态系统服务权衡与协同发展阶段对比Figure 4 Comparison of development stages of trade-offs and synergies of domestic and foreign ecosystem service

如图3 所示，国内生态系统服务权衡与协同的发展大概分为三个阶段：第一阶段（2010—2014）是初步探索期[28]，主要关键词有“生态系统服务”“权衡与协同”“时空变化”“价值评估”等，说明国内研究最早侧重于生态系统服务价值评估、权衡与协同关系分析及其时空动态变化研究，图3中2011—2014年没有出现任何关键词，是由于没有新的研究主题出现，并不是研究的空白期。第二阶段（2014—2018）是研究扩展期，此时出现了许多新的相关热点话题，如土地利用变化、情景模拟、生态系统服务簇等，说明在此阶段开始关注土地利用变化下权衡协同关系的转变，以及采用情景模拟的方式预测未来权衡协同关系的变化趋势，为生态系统管理提供基础决策。生态系统服务簇是指在特定区域时间或空间上反复共同出现的生态系统服务组合[4]，通过识别生态系统服务簇，帮助区域进行功能分区，以区域特点为基础实现可持续发展。第三阶段（2018—2020）为研究聚焦期，研究主题主要包括生态恢复、高质量发展等，主要研究地区包括黄土高原、三峡库区、东北地区、京津冀、长江经济带，说明国内近两年注重经济发展和生态建设对生态系统服务关系的影响，通过权衡协同关系的分析，致力于实现生态与经济的协调发展，并且随着社会经济的快速发展，该研究热点可能会受到持续关注[27]。综上所述，我国虽发展起步较晚，但是自2010 年以来，生态系统服务权衡与协同一直受到广泛关注，众多学者开展了不同区域的生态系统服务关系研究，使得该研究主题在国内的发文量快速增加，这也说明国内对区域可持续发展的重视以及生态与经济双赢目标的追求。

3 生态系统服务权衡与协同的特征研究

3.1 生态系统服务权衡与协同类型的划分

国内外学者广泛地探讨了权衡与协同的理论基础，从单一的马斯洛需求层次理论[13]、生产要素投入与产量关系的生产理论逐步发展到地理学[50]、生态学视角的理论体系[51-52]，最终必然是一项多学科理论参与的综合性研究[24]。众多学者都认为生态系统服务之间的关系会发生转变。一般而言，权衡与协同是生态系统服务关系的普遍形式[15]。不同的研究者从不同的角度对生态系统服务权衡类型进行了划分（表2），依据不同分析尺度与是否可逆，MA 将生态系统服务权衡分为3 种类型：空间上的权衡、时间上的权衡以及可逆性权衡[53]。空间上的权衡是区域间生态系统服务的相互影响，例如本地选择某种有利服务对周边或者其他地区产生不利影响；时间上的权衡是指生态系统服务当前产生的收益与未来收益的权衡，这是由于不同的生态系统服务产生的周期不同；可逆性权衡是指当干扰停止时生态系统服务恢复到原始状态的可能性[54]。之后，生态系统服务与生物多样性经济学（The economics of ecosystems and biodiversity，TEEB）和MOUCHET 等[55]又分别从权衡内容与供给需求角度进行了深入划分。张碧天等[56]结合以上代表性分类进行了归纳总结，提出生态系统服务权衡与协同分为两类，一类是客观权衡规律，一类是管理权衡决策。客观权衡规律即为供给-需求角度的类型划分，而管理权衡决策则针对生态系统服务类型、服务空间尺度大小、服务时间尺度长短、需求得到满足的受益者类型。除此以外，根据两两生态系统服务相互作用的曲线特征，可将权衡关系可归纳为6 种：即无相互作用的服务、直接权衡、凸权衡、凹权衡、非单调凹权衡、倒S 型权衡[18]。基于以上权衡曲线模型，可以从经济学角度估算两种生态系统服务的总体效益和价值变化，但是在现实中往往是多种生态系统服务间的相互作用，因此该权衡模型仍具有一定的局限性[57]。

表2 生态系统服务权衡类型划分Table 2 Classification of types of trade-offs between ecosystem service

目前在生态系统服务权衡的研究中，最常见的有时空尺度权衡、供给需求权衡以及利益主体权衡。严格来说，生态系统服务时空权衡贯穿整个生态系统服务权衡的各个方面，因为生态系统服务本身具有时空效应，通过进行时间、空间上的权衡分析，可以确定不同时间段、不同空间尺度可持续发展的平衡点。供给需求权衡是从主体角度出发进行生态系统服务需求评价，将生态系统服务需求与供给情况相匹配，识别需要保护的生态系统服务类型及区域，确定重点保护规划区域。利益主体权衡需首先明确受益主体（社会群体或生物群落）并考虑各个利益相关方的需求，通过考虑利益相关方的意见实现公众参与，在博弈权衡中选择最优方案[58]。根据不同研究目标可以选取不同的权衡划分方案，为区域发展规划及管理决策提供建议。

3.2 生态系统服务权衡与协同的研究方法对比

国内外学者对生态系统服务权衡与协同关系的转换特征开展了大量的研究，并且采用了空间自相关和主成分分析法[59]、多情景模拟法[60]、逐像元偏相关分析的时空统计法[61]等多种方法进行了权衡协同关系的分析。目前已经开发了较多有助于识别生态系统服务间关系的模型，如InVEST、ARIES、ESValue、EcoAIM、EcoMetrix、NAIS、SolVES等模型[62-65]。戴尔阜等[7]系统梳理与总结了模型的主要类型、适用的空间尺度、结果形式、适用地区和功能。在进行时空转换的研究中，通常先采用InVEST模型、RUSLE模型、SWAT模型和CASA 模型[66]等进行特定生态系统服务的测算，利用统计分析法（相关性分析、回归分析、均方根误差分析等）、空间分析方法、情景模拟方法（表3）等分析权衡与协同关系，通过GIS 制图进行时空对比。生态系统服务制图通过GIS 平台的空间叠加、地图代数等方法对生态系统服务类型进行空间制图和空间重合度比较，可以更有效地展示生态系统服务权衡与协同的空间分异特征，并且通常会进一步结合空间自相关、冷热点分析、玫瑰图等来刻画特定时空尺度上生态系统服务的空间格局及权衡与协同关系[24]。

表3 生态系统服务权衡与协同分析方法及优缺点Table 3 Analysis methods and their advantages and disadvantages of trade-offs and synergies among ecosystem services

3.3 生态系统服务权衡与协同的时空研究特征

3.3.1 空间尺度

生态系统服务权衡与协同具有时空尺度依赖性，全域尺度下生态系统服务权衡协同关系不能代表更加微观尺度上的生态系统服务关系[67]。在不同的空间尺度下，生态系统服务权衡与协同关系可能发生变化。目前空间尺度上生态系统服务关系的研究主要针对多尺度对比研究、单一尺度研究以及原始状态区与人为干预区的对比研究。

在多尺度研究方面，张静静等[68]对伏牛山地区森林生态系统服务权衡协同效应进行了分析，发现伏牛山地区南北坡尺度上以及垂直带尺度上生态系统服务间的关系均存在差异：南北坡尺度上，南坡服务之间的协同关系优于北坡；垂直带尺度上，南坡中山落叶阔叶林带服务之间协同关系最好，北坡低山落叶阔叶林带协同关系最差。高艳丽等[69]发现整个汉江流域的权衡与协同关系与市域范围内不同。杨洁等[70]将黄河流域及其8 个子流域的生态系统服务权衡与协同关系进行对比，发现生态系统服务整体表现出明显的二级流域差异和地域规律性，这可能是区域自然资源禀赋与人类活动干扰程度的差异造成的，同时也说明生态系统服务的权衡与协同关系存在尺度依赖性。因此，在不同尺度生态系统服务关系存在差异的情况下，需要因地制宜地采取科学管理措施，尽可能地降低权衡、增加协同，当在空间尺度上发生冲突时，管理者需根据服务需求进行选择，实现生态系统服务效益的最大化。

在单尺度研究方面，不同学者在区域、流域、国家、全球等尺度上开展了众多研究。在区域尺度上，XIE等[71]、聂名萱等[72]、胡其玉等[73]、于媛等[74]分别分析了京津冀地区、苏锡常地区、厦漳泉地区、哈长城市群的生态系统服务关系的空间格局，揭示了快速人口增长和经济发展背景下生态系统服务关系的空间异质性，为制定区域土地利用管理政策及生态保护措施等提供了理论基础。在流域尺度上，VALLET 等[75]采用多种方法对哥斯达黎加Reventazón 流域生态系统服务关系进行了时空分析，认为生态系统服务关系的性质和强度取决于所使用的分析方法。钱彩云等[76]和李冬花等[77]采用双变量空间自相关分析分别展示了白龙江流域、新安江流域生态系统服务权衡与协同关系的空间集聚特征。张世栋等[78]和NIU 等[79]分别探究了辽河流域、松花江流域生态系统服务间的权衡与协同关系的空间格局，并且进一步分析了生态系统服务相关关系的空间动态变化。以流域为生态系统服务管理单元，不仅能够降低生态调节措施风险，而且可以为流域生态补偿、生态文明建设、区域生态安全格局构建及绿色高质量发展提供决策参考[77]。在国家尺度上，JIANG 等[80]绘制了英国乡村70年来生态系统服务和生物多样性变化图，2000 年的地图显示了碳储量、供给服务和生物多样性热点的空间分离，表明与20 世纪30 年代相比，现代密集的土地利用在提供多种服务和生物多样性方面产生了权衡。在全球尺度上，LARSEN 等[81]对全球3 500 个区域的受威胁物种、碳储存和淡水供应的空间数据进行了权衡分析，认为有望实现生物多样性保护优先与碳储存和淡水供应相协调，即有可能增加生态系统服务的提供，同时仍然保持较高的生物多样性保护目标。在进行单一尺度的研究时，可以根据研究目的进行研究尺度的选择，因为不同尺度涉及的主要生态系统服务不同。例如粮食生产及供应主要服务于区域尺度，而生物多样性与温室气体排放问题则涉及到全球尺度，因而在研究过程中需考虑研究区生态系统服务关系的空间异质性，在此基础上根据权衡协同关系进行分区域、分类型管理，以明确不同区域的主导功能，有效配置环境资源。

在人为干预对比方面，众多学者分析了土地利用/覆盖变化、生态恢复措施[82]、矿区开采沉陷[83]、退耕还林[84]、生态补偿[85]（图5）等引起的生态系统服务权衡与协同关系的空间变化。研究表明，生态恢复措施、退耕还林政策以及生态补偿制度等生态举措都能够为实现区域的生态系统服务协同提供帮助。因此，采取积极的人为干预措施，在保证社会经济可持续发展的同时，可以有效地提升人类福祉。

图5 生态系统服务权衡与协同时空研究特征Figure 5 Spatio-temporal research characteristics of trade-offs and synergies of ecosystem service

3.3.2 时间尺度

生态系统服务之间的关系随着时间变化表现出一定的演变规律，呈现出一定的阶段性与差异性、明显的滞后性及阈值效应[86-88]。当外界的扰动强度超过生态系统的阈值时，生态系统服务会发生剧烈变化，导致生态系统服务相互关系发生转变。目前针对生态系统服务权衡与协同时间尺度的研究（表4）多选择有一定时间间隔的年份，对于连续时间序列的研究比较少[96]，而王鹏涛等[61]认为开展连续时间序列研究能够提高结果的可信度。张一达等[97]在以权衡与协同分析为基础的耕地利用转型研究中发现，耕地多功能在2005—2016年连续12年间经历了权衡协同关系持平到以权衡关系为主导再到权衡协同关系持平的过程，转型期复杂的权衡关系及三阶段主导功能的变化证明耕地功能层面实现了转型。刘海等[98]以5年为时间间隔分析了丹江口水源区1990—2015 年不同时期的生态系统服务权衡协同关系及变化原因，结果表明协同关系主要存在于调节服务、支持服务与其他类型生态系统服务的关系之中，权衡关系主要与供给服务有关。这与众多学者的研究结果一致[69，89，91，99-100]，即生态系统服务权衡通常发生在供给服务与其他服务中，而调节服务、文化服务、支持服务之间的协同作用较为常见，其主要原因是不同土地利用类型提供的主要生态系统服务类型不同，在耕地中食物供给服务能力较强，而对生态系统的调节能力较低；而林草地对增加碳储存、调节气候方面有积极作用，并且能够降低土壤侵蚀，起到水土保持的作用[91]。

表4 国内外部分地区生态系统服务权衡与协同关系时空演变研究Table 4 Research on the spatio-temporal evolution of trade-offs and synergies among ecosystem service in some regions at home and abroad

时间尺度效应要求在注重当前发展的同时，还应当关注对后代发展的影响。SCHRODER 等[101]发现美国国家森林火险管理（伐木）与猫头鹰栖息地保护、水质调节服务存在短期权衡、长期协同的关系。通过时间尺度分析，注重短期效益与长期效益、当前效益与未来效益的结合，在获取当前尽可能多的生态系统服务时，不以损失未来大部分生态系统服务为代价，降低代际差异，实现持续发展。同时也应注意生态系统服务权衡与协同关系对决策的反馈机制，通过反馈作用明晰政策带来的正负面影响，为决策优化提供保障。

生态系统功能源于景观格局与生态过程间的相互作用及作用的尺度约束，即生态系统服务功能具有空间异质性与尺度效应，这就决定了生态系统服务功能间的相互作用关系也具有尺度效应[102]。生态系统服务权衡与协同时间、空间尺度的差异不是割裂开的，两者共同驱动权衡协同关系的动态变化，将两方面结合来研究时空差异，能更为全面地了解生态系统服务权衡与协同的尺度效应。

3.4 生态系统服务权衡与协同变化的驱动因素

生态系统服务权衡与协同变化的驱动因素包括人为因素和自然因素，这两者往往是密不可分的，这是由于人类利用和管理自然资本最直接有效的方式是改变土地利用与覆被方式，但不同区域自然因素和人为因素有强弱和先后之分[54]。生态系统服务关系的转换一般受到气候、植被类型、地形、地貌特征、土地利用方式及管理措施、城市化、生态工程等多方面影响（图6）。一般来说，在大中尺度上，气候、植被类型、地形、地貌特征、城市化及生态工程是生态系统服务间关系变化的主要驱动因素，在小尺度上主要驱动因素为土地利用方式及管理措施的差异。目前生态系统服务关系变化的关键驱动因素包括气候变化、生态工程、城市化[6]。全球气候变暖对59%的生态系统服务有负面影响，是造成生态系统服务关系变化的重要驱动因素之一，气候变化增加了极端天气灾害的风险，并且在一定程度上降低生态系统供给、调节、支持服务，加剧生态系统服务间的权衡。随着人口经济的迅速增长、城市化进程不断加速，城镇、建设用地扩张占用大量农田、森林、湿地等，造成土地利用格局的剧烈改变以及城市生态环境的恶化，虽然有研究表明城市化会对文化生态系统服务做出积极贡献[103]，但是城市化过程中土地利用类型的改变以及不合理的人类活动会降低部分生态系统服务，并且可能会造成生态系统供给与支持、调节服务间的权衡。在气候变暖、城市化过程加速的背景下，生态恢复措施为缓解权衡、增加协同提供了有效手段，生态工程的开展能够改善区域生态环境，提升生态系统服务，因此生态保护修复是实现生态系统服务协同的有效路径之一。

图6 生态系统服务权衡与协同时空变化研究过程Figure 6 Research process of spatio-temporal changes of trade-offs and synergies among ecosystem service

驱动因素的分析方法主要有对应分析法、多重对应分析法、回归分析法、机器学习法等。其中，最常用的方法是回归分析法[56]。国内外学者从不同的学科角度出发，对生态系统服务权衡/协同的驱动机制进行了探讨。从经济学角度看，生态系统服务权衡/协同追求生态系统服务经济价值最大，人类社会对生态系统服务价值的认知水平和不同类型生态系统服务参与市场机制的程度成为生态系统服务权衡的重要驱动因素[51]。在土地利用管理层面，多数研究探讨人工造林、保护现有林地或实施某土地规划政策措施等人为因素影响下生态系统服务权衡与协同的变化情况[57]。国外对生态系统服务权衡与协同驱动因素的研究朝着综合化管理土地利用的方向发展[104-105]。国内的研究多针对生态恢复这一驱动因素下生态服务间关系的变化情况，并以此作为评价生态工程的整体性效益[106-107]。

4 存在不足及研究展望

4.1 不足

针对生态系统服务权衡与协同，国内外从基础理论、时空特征、驱动机制、对策措施方面开展了大量的研究工作。从目前的研究成果来看，主要存在以下几方面不足：

（1）生态系统服务权衡与协同关系转换的时空特征的定量分析及形成机理的研究还有待加强。目前针对权衡与协同关系转变的时空变化已有部分定量研究，但是还未形成成熟的研究体系，国内对于生态系统服务权衡与协同研究框架的构建以及权衡协同关系研究方法、模型的创新还需进一步提升。因此国内框架构建和模型探索需要加强创新性，构建完善的时空转变机制研究体系，探索时空转变的内在机理，为区域发展提供理论基础。

（2）长时间连续序列的时空关系特征的揭示、整体尺度和分区尺度的空间特征对比、关系转换的过程效应、时空转换的驱动体系构建、驱动响应的敏感性及阈值还需进一步研究。在权衡协同关系时空转变的过程中，除了存在权衡协同关系减弱或增强以外，还会有从协同转向权衡或者从权衡转向协同的情况，但是目前对于两者之间转变的阈值还无法确定，不利于生态系统管理政策的制定，因此针对生态系统服务之间关系的阈值效应还需进一步探索。

4.2 展望

未来生态系统服务权衡与协同还有很大的发展空间，针对以上存在的不足，对生态系统服务权衡与协同的发展方向提出以下建议：

（1）加强供需角度研究，注重服务空间流动。针对生态系统服务供给与需求的生态系统服务间权衡关系已经受到了学者们的广泛关注，但是目前在生态系统服务权衡与协同时空变化的研究中主要针对生态系统服务供给进行核算与制图，对于需求侧的生态系统服务制图研究还需进一步深入。在空间上识别出供给单元、需求单元及空间流动的路径速率方向等，在时间上关注不同利益相关者的利益需求变化及生态系统服务供给能力变化的动态特征。

（2）探索变化内在机理，准确识别驱动因子。进一步揭示生态系统服务关系变化的驱动因素及形成机理，准确识别生态系统服务变化的驱动因素并量化其影响程度，从而更深入地认识生态系统服务权衡协同的时空分异特征。重点关注退耕还林、城市化扩张、农业生产等人为干扰对生态系统服务关系的影响，为生态系统服务权衡管理提供决策基础。

（3）延续单一地类研究，推进复杂地类组合分析。研究表明同一区域不同土地利用类型以及不同地类之间组合效应对生态系统服务关系有不同的影响。不同地类组合下生态系统服务关系的差异性是下一步研究的重要内容。目前研究多关注土地利用类型转变对生态系统服务关系的影响，对于不同地类组合的影响研究较少。未来可以多关注不同土地利用类型组合对生态系统服务权衡与协同关系的影响，并且可以与单一地类进行对比，为国土空间规划以及当地政策制定提供依据。