Spatiotemporal assessment of ecosystem services supply–demand relationships to identify ecological management zoning in coastal city Dalian, China

Abstract

Integrating ecosystem services supply-demand relationships into ecological management zoning is a hot topic. Most studies have focused on the matching relationship between the supply and demand of ecosystem services. However, the extent to which both are coordinated at different matching levels is ignored, that is, whether ecosystem services supply and demand tend to reinforce each other at high levels or constrain each other at low levels. Therefore, taking Dalian as an example, this study constructed a research framework for ecological management zoning by integrating the matching and coupling coordination relationship of ecosystem services supply-demand. We found that the supply of ecosystem services in Dalian decreased by 23.70% and the demand increased by 22.54% from 2005 to 2019. There was an obvious mismatch and disharmony in the supply and demand of ecosystem services, and the matching and coordination often did not exist simultaneously. Overlay analysis was used to divide Dalian into four ecological management zones: eco-conservation, eco-development, eco-improvement, and eco-restoration zones. This study helped in integrating the matching and coupling coordination relationship of ecosystem services supply-demand into the environmental management system, which has practical significance for the sustainable development of ecosystem services.

Ecological city concept: Challenge and future research agenda in urban ecology perspective

“…Wang et al, 2022;Liu et al, 2023;Cai et al, 2021;F. Wang et al, 2022;Xiao and Xiao, 2018;Dee et al, 2017;Yan et al, 2023;Li and Zhou, 2015;Ma et al, 2022;Pan et al, 2022;Singhal et al, 2017;Rosini and Revelli, 2020;Du et al, 2023) dan 17 life cycle assessment (Zarea et al, 2019;Ng et al, 2014;Jirapornvaree et al, 2021;Tang et al, 2023;Ding et al, 2019;Rostami et al, 2019;Adeleke et al, 2021;Avarand et al, 2023;Ibá ñez-Foré s et al, 2021;Yadav and Samadder, 2017;de Sampaio Lopes et al, 2020;Y. Wang et al, 2016;Marzban et al, 2020;Bicer et al, 2017;Liu et al, 2021;Pokhrel et al, 2020;Gheibi et al, 2018).…”

Quantitative assessment of ecological assets in the world heritage karst sites based on remote sensing: with a special reference to South China Karst

“…This may be because heritage sites have received greater attention and support from conservation and management policies, and human factors have caused lesser damage to their ecological assets, resulting in more signi cant improvements in ecological assets. Considering that ecological assets are the foundation of ecological product supply [49], this indirectly re ects the improvement of ecological product supply capacity in karst world heritage sites. This improvement will bring more abundant ecological bene ts to the South China Karst.…”

Ecological conservation and restoration zoning of county-level agricultural spatial ecology coupled with ecological service supply and demand: A case study of Yixing

“…明建设" ；2023 年中央"一号文件"也进一步提出要"发展绿色农业，加强生态环保力 度" 。农业空间生态系统服务在外界环境影响下呈现出空间异质性，科学合理分析生态系 统服务供需空间分异和集聚特征，并据此划分农业生态管理区域，制定针对性的生态保 护修复措施，对农业空间生态系统服务进行有效保护和精细化管理有着重要的意义 [4] 。农 业空间生态保护修复分区综合考虑区域生态要素的关联性、空间尺度的生态异质性以及 保护与修复概念的协同性，是对生态保护修复工作在哪里开展以及为什么开展的回答， 也是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据 [5] 。因此，厘清生态文明建 设背景下农业空间生态系统服务供需现状，据此开展农业空间生态保护修复分区，对协 调人地耦合系统、促进自然-社会生态系统的稳定持续发展具有重要意义。 近年来，围绕农业空间开发与保护的研究日益增多，包括对农业空间流动要素网络 结构探究，据此制定土地利用规划以优化发展布局 [6] 、识别农业空间主要面源污染并开展 针对性防治 [7] 、围绕农业空间内特定植被群落进行多样性恢复和生物栖息地重建 [8] 以及建 立农业空间范围内的耕地利用与保护分区，差异化开展分区管控等 [9] 。其中，对农业空间 的分区管控多从耕地"三位一体"保护 [9] 、粮食安全守护 [10] 、人居环境改善 [11] 、农业农村 低碳发展 [12] 以及三生功能实现 [13] 等视角展开，农业空间的生态功能逐渐引起重视，但现 有文献中基于生态保护修复视角的农业空间分区研究尚不多见。同时，在生态保护修复 分区方面，众多学者基于自己的专业领域和独特视角，针对区域土地利用类型 [14] 、生态 评价指标体系 [15] 、景观安全格局 [16] 、主体功能区划分 [17] 以及生态系统服务供需 [18] 开展了广 泛的研究。随着 InVEST 模型、Circuitscape 电路理论模型等新方法的引入 [19] ，生态保护修 复分区逐渐转向"生态安全格局构建" [20] 、 "生态重要性-生态敏感性"二维关联矩阵 [21] 等视角，为综合生态功能提升和关键生态问题修复提供了理论基础与科学支撑。也有一 些学者通过区域生态系统服务供需平衡分析，构建区域国土生态保护修复的分区框架、 实施路径以及指标体系展开研究 [4,22,23] 类型对各项生态系统服务需求的影响能力 [24] 。其中，对土地利用类型分类主要依据谢高 地等 [26] 制定的生态系统服务价值当量中对土壤形成、水源涵养等服务的价值。在识别人 InVEST 模型 生境质量模块 量化模型简介 根据吴娜等 [27] 文中所列公式，InVEST 模型土壤保持模块克服了通用土壤 流失方程的缺陷，在通用土壤流失方程的基础上，用上坡来沙量和下坡沉 积物持留率之间的乘积来计算其所表示的地块泥沙持留量，用地块潜在侵 蚀量与其实际侵蚀量之间的差额来计算该地块由于受到植被覆盖或水土保 护等措施而增加或减少的土壤侵蚀量 [28] ，二者的差即为土壤保持量 根据张红娟 [29] 文中所列公式，该模型利用宜兴市农业空间生产的各类食物 的热量来反映区域食物供给能力，热量越高代表食物供给服务能力越强。 根据植被覆盖程度将各类食物供给的能量按对应的土地覆盖类型进行平均 分配。具体来说，将主要粮食的能量赋给耕地，蔬菜的能量赋给园地和耕 地，水果的能量赋给林地和园地，水产品的能量赋给陆地水域等。宜兴市 畜牧业主要以家庭饲养为主，整体表现为人工饲养和半天然饲养结合，因 此将畜牧业的能量赋给草地、林地以及居住用地 根据王晓琪等 [30] 文中所列公式，该模型基于四种类型的碳库 (地上生物 碳、地下生物碳、死亡有机碳和土壤碳库) 和土地利用覆被数据来估算不 同生态系统对碳的吸收能力，并计算宜兴市农业空间碳存储总量 采取"InVEST 模型产水量模块 [31] +水源涵养计算公式 [32] "的方式测算宜兴 市农业空间水源涵养服务供给能力，即在产水量计算的基础上，利用地形 指数、土壤饱和导水率以及流速系数对产水量进行修正获得研究区实际水 源涵养服务供给量 根据尚俊等 [33] 文中所列公式，该模型利用"不同生境威胁源敏感性不同"…”