基于不同主体的生态系统服务流时空特征及影响因素研究——以苹果供给服务为例.pdf
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1、西北大学学报(自然科学版)2024年4月,第54卷第2 期,Apr.,2024,Vol.54,No.2Journal of Northwest University(Natural Science Edition)JNWU地理研究基于不同主体的生态系统服务流时空特征及影响因素研究一以苹果供给服务为例陈文婷,陈海,贾哲”,耿甜伟(1.西北大学城市与环境学院/陕西省地表系统与环境承载力重点实验室,陕西西安7 10 12 7;2.西安科技大学马克思主义学院,陕西西安7 10 0 54;3.太原师范学院地理科学学院,山西晋中0 30 6 19)摘要揭示食物供给服务流的时空特征及影响因素是保证粮食安全、
2、确保该服务持续供给的必要前提和重要依据。以苹果供给服务为例,首先构建了研究理论框架,随后采用空间自相关、地理探测器等方法分析了客商、企业、电商3类主体作用下苹果供给服务流(a p p l e p r o v i s i o n s e r v i c e f l o w,A PEF)的时空特征及影响因素。结果表明:APEF时间上呈季节式变化,秋季流量最高,夏季最少,受节假日影响“波峰”型态势明显,不同主体差异较大;空间上呈“喇叭”状多核心分布,主要流向为华东、华南、西南地区,其中客商呈“南一北”走向的放射状,企业呈“三核三线”状,电商呈“多核心串珠状”;APEF的主要影响因素包括苹果产量、经济
3、发展和消费水平。研究结论可为解决生态系统服务供需时空错配及科学管理提供理论参考。关键词生态系统服务流;主体;时空变化;影响因素中图分类号:K901D0I:10.16152/ki.xdxbzr.2024-02-011Spatiotemporal characteristics and influencing factors of ecosystemservices flow based on different entities:A casestudy of apple provisioning servicesCHEN Wenting,CHEN Hai,JIA Zhe,GENG Tianwei
4、?.3(1.College of Urban and Environmental Science,Shanxi Key Laboratory of Earth Surface System andEnvironmental Carrying Capacity,Northwest University,Xi an 710127,China;2.School of Marxism,Xi an University of Science and Technology,Xi an 710054,China;3.Institute of Geographical Science,Taiyuan Norm
5、al University,Jinzhong 030619,China)Abstract Revealing the spatiotemporal characteristics and influencing factors of food supply service flow is anecessary prerequisite and important basis for ensuring food security and sustainable supply of this service.Taking Apples supply services as an example,a
6、 research theoretical framework was first constructed.Then,methods such as spatial autocorrelation and geographic detectors were used to analyze the spatiotemporal char-acteristics and influencing factors of Apple Provision Service Flow(APEF)under the influence of three mainentities:merchants,enterp
7、rises,and e-commerce.The results show that the APEF time shows a seasonal收稿日期:2 0 2 3-0 9-10基金项目:国家自然科学基金(4197 12 7 1,418 7 118 5);山西省基础研究计划(2 0 2 2 0 30 2 12 2 2 2 43)。第一作者:陈文婷,女,博士研究生,从事生态系统服务研究,2 0 2 0 10 2 2 3 。通信作者:陈海,男,教授,博士生导师,从事土地利用及可持续发展研究,。252variation,with the highest flow in autumn and t
8、he lowest in summer.The peak trend is significantly affect-ed by holidays,and there are significant differences among different subjects.In t e r ms o f s p a c e,i t i s d i s-tributed in a trumpet shape with multiple cores,mainly flowing towards the eastern,southern,and south-western regions of Ch
9、ina.Among them,customers are in a radial shape with a south-north direction,enter-prises are in a three core and three line shape,and e-commerce is in a multi-core bead string shape.?The main influencing factors of APEF include apple production,economic development,and consumption lev-el.The researc
10、h conclusion can provide theoretical reference for solving the spatiotemporal mismatch betweensupply and demand of ecosystem services and scientific management.Keywords ecosystem service flow;entities;spatiotemporal variations;influencing factors作为未来地球(Future Earth)、地球观测生物多样性观测网络(CEO-BON)、生物多样性和生态系统
11、服务政府间平台(The Intergovernmental Sci-ence-Policy Platform on Biodiversity and EcosystemServices,IPBES)等计划的核心研究内容之_ 12 ,,如何从生态和社会的综合视角来理解生态系统服务(ecosystem services,ES)从生态系统到人类社会的流动过程已逐渐受到学术界的关注 34。其中,探讨不同主体对生态系统服务流时空传输的影响,揭示ESF(ecosystem services flow,ESF)的流动特征与影响因素已经成为当前ESF研究的热点内容 5-6 。研究对于揭示生态系统服务流的流动机
12、制 7 ,探讨不同主体对ESF的差异化影响,实现ES在供给区与受益区间的合理流动,促进ES的持续发展与科学管理具有重要的理论和现实意义 8-9生态系统服务流实质上是要建立供给区与需求区之间的时空关联 10 ,从供需关系揭示ESF时空特征已经逐渐得到学界广泛应用,并在近年来成为ESF研究的主流。学者早期多关注ESF研究理论框架的提出,如Liu和Villamagna等从ESF流动过程到涉及主体人手,建立ES 的因果反馈联系,提出了人与自然耦合系统中远程生态系统服务流传递过程框架 12-13,也有学者从供需关联及ESF传递过程构建了生态系统服务的流动框架 14 1,在框架讨论的基础上揭示ES 供给区
13、与受益区的空间关系,并开始尝试绘制ESF成为当前研究的重点 15。特别是近年来有学者通过供需比或供需差的方式模拟流量 16 ,基于服务属性模拟流向的方式,实现了对ESF流向与流量的计算与绘图。目前分析单一服务流已经成为揭示ESF特征的主要途径 17-18 ,如水源涵养服务、碳固持服务、防风固沙服务 19-3。已有研究成功探索了ESF的研究内容并建立了ESF 的研究范式,为西北大学学报(自然科学版)ESF研究提供了重要参考。但目前研究主要聚焦于基于单一服务尤其是基于自然属性流动的ES,对于传递过程或传递载体依托人力完成ESF的研究还不多见,缺乏不同主体对ESF的差异性影响的研究。如其中最典型的供
14、给服务,包括粮食、果蔬等,与其他服务相比,该类服务往往存在较为明显的供需时空错配问题 6 ,为了实现供需平衡,在人力等主体作用下,该服务从供给区向受益区流动 6.2 4,特别是在不同主体影响下,其流动路径与过程差异显著 2 5。与农业生态系统中的作物产品相关的ESF被描述为复杂的人类-环境系统,该系统从农业领域的作物生产到最终消费者 7 。作为典型的供给服务,苹果供给服务的流动实际上是将自然资源(来自大自然的营养素、水和能量)和人类投入(化肥、种子、能源和劳动力)有机结合 2 6 2 8 ,而后从自然生态中向人类社会中流通,它的流量、流向、流速等均受人类活动影响,但目前有关苹果供给服务流动的研
15、究报道较少。本研究以中国唯一符合苹果生产气候指标要求的优生区一一洛川苹果为例,在分析不同主体影响下(apple provisionserviceflow,A PEF)的空间聚类及时间变化特征的基础上,探讨了影响APEF的驱动因子及因子间的交互作用。研究结果可从理论上揭示不同主体对APEF的时空特征差异化影响,也为在实践中制定合理的产业发展政策提供参考。1石研究区概况及研究基础1.1研究区概况洛川县地处渭北黄土高原沟壑地带,暖温湿润干旱大陆季风气候,平均海拔110 0 m,土层厚达8 0200m,年平均气温9.2,年降雨量6 2 2 mm,无霜期17 0 d,日照2.552 h,昼夜温差15.7
16、 2 9。洛第54卷第2 期陈文婷,等:基于不同主体的生态系统服务流时空特征及影响因素研究一一以苹果供给服务为例川县海拔较高,光照充足,夜温差大,雨热同季,得天独厚的自然资源优势,使洛川成为全国唯一符合苹果生产气候指标要求的优生区。洛川县域面积约为18 0 4km,截止2 0 2 0 年,耕地约4.33104hm,其中苹果种植面积约3.5310 4hm,苹果种植面积占比耕地比重高达8 3%,占县域面积接近2 0%,人均苹果种植面积0.3510 4hm,居全国之首。2 0 2 0 年全县总人口2 2.0 6 万人,其中农业人口16.1万人。全县95%的农民种植苹果,农民收人的95%来源于苹果 3
17、0 。苹果种植已成为洛川县的支柱性产业,并在苹果的仓储、物流、销售方面已经形成了较为完善的产业链,因此以洛川为例,为本研究的开展提供了理想的研究平台。1.2研究框架本研究提出了不同主体影响下的APEF概念框架(见图1),从以下3个层次论述该框架。1)理论基础。生态系统服务通过不同尺度的空间流动(从局地到全球)为人类提供福利,不同载体的生态系统服务受多种因素影响,其流动过程均有不同,生态系统服务流传递到需求区所需时间也有明显差异 31。苹果作为可以全年流通的食物供给产品,不同时间段APEF的流量、流速均有不同。更为重要的是其流动过程受主体影响较大,主体不同,往往流通方式不同,最终会影响流量与流速
18、。2)主体划分。本研究基于已有成果并结合实地走访,特别是对洛川县苹果产业中心年报、周报的文本进行分析,提出3类主体在苹果流动过程中发挥的重要作用,即客商、企业和电商。供给区代办生产者经理人自行收购1 253具体而言,主体(客商)是指外来的专业苹果采购商,由当地的“代办”与农户交易,一部分苹果直通市场(冷链专线运输),一部分存储冷库,根据需求按时按量向市场发货,直达目的地,量大次数多,客商一般都有固定市场档口和销售渠道。主体(企业)是指在本地有自持的苹果基地的公司,由“经理人”与合作农户联系、收购苹果,存储在冷库中。企业在一、二线城市建立专卖店,经营方式包括企业自营、合作经营或授权经营。专卖店销
19、售区域以市内为主,基本可以覆盖各城市主城区。主要由线下店仓一体化实体门店、线上APP、市区内免费配送的物流服务(冷链专线运输)3个部分构成。主体(电商)是指网上自主经营的个体户,随着互联网技术的不断发展,传统的APEF流通模式也发生了改变。一些公司和微商利用互联网有效选择、并自发建立了一些网络信息平台,用来推进苹果流通(快递运输)。3)框架解释。如图1所示,APEF分为4个组成部分:供给区、流通主体、流通方式和受益区。总体而言,APEF流通过程是指不同的主体(客商/企业/电商)通过不同形式(代办/经理人自行购买)采用不同的运输方式(冷链/专线/快递)通过不同的流通过程(线下购买/企业派送/客户
20、自提/线上下单)实现从生产者到消费者流通的全过程。该概念框架的核心在于突出主体作用的差异性,即主体不同,服务的流通方式不同,最终会影响苹果流通的数量与方向。在图中用线条的粗细来表示不同的购买途径或运输方式之间流动强度及数量差异,用线条的颜色表示不同主体产生的流向路径。流通主体流通过程与方式专线运输-鲜果主体1冷库藏主体2选果包装快递运输主体图1APEF在不同主体下的流动路径Fig.1 Flow paths of APEF under different entities受益区线下购买市场1专线运输专线运输STORE自提市场2派送市场自提线上下单消费者2542石研究数据与方法2.1楼数据来源本文
21、数据主要通过实地调研与线上搜索整理获得,其中通过实地走访洛川县2 13家冷库企业,获得每家冷库出人库记录单,得到洛川县客商苹果物流数据。通过实地走访135家营销企业,获得6 3家专卖店苹果流通数据。通过洛川县邮政局获得2 0 19年9月一2 0 2 0 年8 月苹果在线成交交易数据。此外,其余数据如人均可支配收人、居民消费品零售总额等通过查询洛川县统计年鉴获得。2.2石研究方法2.2.1空间自相关可揭示数据的空间依赖和空间异质性,以及探测变量的空间关联性和集聚特征,分为全局空间自相关和局部空间自相关 32 。全局Morans1计算公式为之(4-)(,-)I(d)=Wi式中:1为全局Moran指
22、数,取值范围为-1,1,用以衡量苹果流量的聚集特征;n为市级行政单元的数量;x;和x,分别为市ij的苹果流量,为苹果流量平均值,Moran指数为正,表明苹果流量空间分布呈正相关,且值越大,相关性越显著。由于全局自相关不能明确表示空间集聚或异常的具体位置,因此为探究各市域苹果流量与相邻市的空间关联及差异程度,进一步采用局部空间自相关进行分析,其计算公式为I;=Z.Zw,Z,(i+j)j=1式中:l为正时表示高值被高值包围(高-高),即某市苹果流量较高,其周围城市流量也较高;或低值被低值包围(低-低),即某市苹果流量较低,周围城市流量也较低;l,为负表示低值被高值包围(高-低),即某市苹果流量较高
23、,周围城市流量较低;或高值被低值包围(低-高),即某市苹果流量较低,周围城市流量较高。2.2.2地理探测器地理探测器是探测空间分层异质性及其背后驱动因素的空间统计学方法,地理探测器的因子西北大学学报(自然科学版)探测可以识别影响因子,交互探测可以解释影响因子对因变量的交互作用,是研究复杂地理因素驱动作用机理的有效工具 3。本文运用地理探测器下的因子探测器对苹果服务流的空间分布差异进行探讨,因子探测能够探测某因子X在多大程度上解释了属性Y的空间分异,再进一步使用交互作用探测器,评估影响APEF流动空间分布的两两因子之间的交互作用。某因子X对属性Y的影响程度用q值度量,表达式为(3)q=1No式中
24、:h=1,2,,L,L为变量Y或因子X的分层;N,和N分别为层h和全区的单元数;和分别是层h和全区的Y值的方差。p值为显著性检验,q值为解释力,q值越大表示自变量X对属性Y的解释力越强,反之则越弱。在本文中,某指标的q值越大,表明该指标对流量的解释作用就越强,该指标对流量的影响就越大。本文中将整体数量(Y)、客商(Y)、企业(Y)电商(Y4)4种APEF设为因变量,从生产、人口、经济和交通因素4个维度出发,选取各省苹(1)果产量(X)、常住人口(X2)、人均可支配收人(X,)居民消费品零售总额(X4)、G D P(X,)、空间距离(X)、货运量(X,)、运输网密度(X。)8 个因子为自变量。3
25、APEF的时空分布特征3.1APEF时间变化特征3.1.1年内变化特征洛川县APEF年内流量的时间变化呈波浪型走势(见图2),单样本卡方检验结果显示,APEF流量与季节、月份的p值均小于0.0 0 1,说明(2)APEF流量随季节、月份的变化特征存在统计学意义。本图时间序列基于苹果生长周期制定,9月多为苹果成熟期,故将其设定为研究期初。由图2 可知,研究时段内APEF流量集中于秋季(9一11月),占比高达46%,冬季流量占比为21%,次年1月中下旬流量出现了一定反弹,春季流量占比为2 3%,4、5月有两次小高峰,夏季流量占比为10%,7、8 月份流通量最少。从不同的主体来看,客商秋季流量占全年
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