正文
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；狭义的生态补偿主要指前者
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。生态补偿的方法和途径很多, 可根据不同标准进行分类。在西方国家, 生态补偿的探索较早开始, 充分利用市场机制和多渠道融资体系, 初步形成了各种类型的生态补偿框架
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。然而, 中国尚未形成一套得到政府部门和学术界普遍认可的生态补偿标准和实施细则。目前国内实践主要通过国家重点生态工程项目建设(“退耕还林”、“三北”防护林等)、地方政府征收生态补偿费或污染费以及河流流域内不同行政单位之间的市场交易等方式进行
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。近年来, 国内在不同尺度上有一些成功的试点项目和模式, 如2000年浙江义乌和东阳之间的水资源补偿
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, 以及自2019年以来为响应相关部委的“黄河流域全流域横向生态补偿机制建立试点实施方案”, 在黄河上游(四川-甘肃段、甘肃-宁夏段)和下游(河南-山东段)实施的横向省级生态补偿
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。随着相关实践的不断深化, 对生态补偿标准和方法的内容逐渐有了清晰详细的认识, 但仍存在标准不一致、市场化多样化不足、过度依赖政府部门等问题
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, 需要学术界、政府部门和所有相关利益者共同努力, 推动我国各级生态补偿建设。
长三角生态绿色一体化发展示范区(简称“示范区”)成立于2019年, 位于经济发达的长江三角洲城市群内的太湖流域。该地区具有良好的生态基础、高水域覆盖率和典型的平原河网景观
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。在示范区案例中, 快速的经济发展、人口增长和水环境中污染物输入的持续增加导致了对WPS的需求远远超过供应, 对生态系统循环造成了严重破坏
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。尽管已经采取了各种管理措施, 但示范区的水生生态环境仍面临诸多挑战, 且经济和人口的持续增长将进一步增加对WPS的需求。2023年, 中国政府批准了《长三角生态绿色一体化发展示范区总体空间规划(2021—2035)》
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, 提出了2035年的生态绿色发展目标, 本研究致力于为其目标实现提供科学支撑。
本研究将重点关注以下方面：分析示范区水净化生态系统服务的供需现状, 包括量化流域内WPS供需的时空特征, 评估WPS的供需平衡和协调程度, 并探讨供需失衡背后的驱动因素。本研究还将提出示范区WPS流动的生态补偿策略, 明确补偿主体、对象和内容, 基于供需分析设计补偿标准和模式, 并探索生态补偿的实施路径和制度保障。此外, 本研究将提出示范区城乡生态价值协同提升的策略, 基于WPS供需平衡优化“三生空间”格局, 增强城乡在水生态保护与修复中的协同效应, 并提供切实可行的方法和建议, 以促进长江三角洲生态绿色发展示范区和国家“十四五”规划及2035年愿景生态绿色发展目标的实现。通过上述研究, 本研究旨在为示范区WPS的生态补偿和协调发展提供科学依据和实践路径, 这对改善流域水生态环境、优化水资源配置和实现高质量发展目标具有重要意义。
1.1 研究区概况
长三角生态绿色一体化示范区(简称“示范区”)位于太湖流域东南部, 涵盖了多样的湖泊与河流系统, 包括太湖、元荡、淀山湖以及太浦河和京杭大运河(
图 1
)。水域面积占总面积的18.16%, 展现了典型的江南水乡景观。根据规划蓝图, 示范区有望成为“世界级的水岸人居环境典范”。至2035年, 试点启动区将力争实现蓝绿空间比不低于75%, 人均公园绿地面积至少15m
2
, 河湖水面面积约占22%。示范区内的水资源保护与净化生态服务是探索区域协调、高质量发展的关键领域。
然而, 快速城市化给自然环境带来了巨大压力, 导致生态空间碎片化、森林覆盖率低于国家平均水平以及生态系统供需严重失衡。为应对这些挑战, 示范区在空间上被划分为五个城市集群：青浦城区、吴江城区、嘉善城区、盛泽镇区和试点启动区。这些集群在城市功能上互补, 共享服务, 并努力形成互联互通的生态网络。
1.2 技术路线
本研究包括以下关键步骤(
图 2
)：
(1) 数据收集与预处理：系统性收集相关地理数据, 并使用GIS平台(ArcGIS Pro 3.0和QGIS 3.28.6)进行预处理, 以确保数据质量和兼容性。并且在Python 3.10环境中实现SPANS算法, 以量化生态系统服务流。
(2) 水净化生态系统服务(WPS)的定量评估：运用InVEST模型的年度产水量和养分输送比模块, 以30 m空间分辨率评估WPS的供需情况。
(3) GIS驱动的定量分析涉及计算关键参数, 包括需求量、供应量、供需差异及供需比例, 遵循当地相关法规和标准。
(4) 分区统计分析：分析不同行政和生态单元的WPS供需模式, 从而对当前水净化生态系统服务状态形成全面的理解。
(5) 流动动态建模：将栅格数据输入到SPANS算法中, 模拟WPS流动, 并提出针对观察到的流动模式的生态补偿应用与优化措施。
1.3 生态系统服务评估方法
1.3.1 水净化服务的供需量化
InVEST水质净化模型(NDR：养分输送比)基于栅格数据运行, 主要用于模拟表层养分的来源及其在地表径流中的流动过程。该模型建立了基于质量守恒原理的供需关系, 意味着总养分输出等于植物/土壤保留的养分总和以及通过地表或地下水流动转移的养分总和。
每种土地利用类型保留的污染物量作为InVEST水质净化模块的输出, 视为水质净化服务(WPS)的供给量, 表示为Retention, 这代表了流域内植被和土壤保留污染物的能力；而每个栅格单元上的截留量和输出量之和视为示范区的总污染负荷。根据“《地表水环境质量标准GB3838—2002》”
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, 示范区的允许水污染浓度(Ⅲ类水质标准限值)与每个栅格单元上的水资源体积(InVEST年产水模型得到)的乘积, 可视为该栅格单元的可允许污染物排放量。总污染负荷与可允许污染物排放量之间的差异表示需要由示范区内的植被和土壤保留的污染物量, 这被视为WPSs的需求, 表示为
Export
。
分析所采用的空间分辨率为30 m × 30 m, WPS的供需量以吨为单位表示。模型输出的精度保持在五位小数, 即每个30 m × 30 m栅格单元上的结果准确到10
-5
t, 这一精度水平确保了适合细尺度环境评估的详细输出。
1.3.2 水净化服务供需匹配
相关指标计算使用基本公式：
式中,
