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2025 , Vol. 45 >Issue 10: 1851 - 1865

DOI: https://doi.org/10.13284/j.cnki.rddl.20250032

土地利用与城市生态

生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系及其影响因素识别——以广东省为例

  • 徐茜 , 1 ,
  • 许莹杰 1 ,
  • 卢芷欣 1 ,
  • 林子晴 1 ,
  • 杨忍 , 2
展开
  • 1. 广东财经大学 公共管理学院，广州 510320
  • 2. 中山大学 地理科学与规划学院，广州 510006
杨忍（1984—），贵州毕节人，教授，博士生导师，从事农业农村发展与土地利用研究，（E-mail）。

徐茜、杨忍：研究思路及框架的设计，论文的撰写及修改；

许莹杰：数据及图件的处理，论文初稿的撰写；

卢芷欣、林子晴：数据的收集和预处理。

徐茜（1984—），女，江苏沭阳人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事土地利用生态效应及土地资源管理研究，（E-mail）；

收稿日期: 2025-01-12

  修回日期: 2025-02-13

  网络出版日期: 2025-10-31

基金资助

广东省哲学社会科学规划项目(GD24CGL28)

广东省自然科学基金(2023A1515012373)

收起

Coupling Coordination Relationship between Ecosystem Services and Human Well-Being and the Identification of Its Influencing Factors: A Case Study of Guangdong Province

  • Qian Xu , 1 ,
  • Yingjie Xu 1 ,
  • Zhixin Lu 1 ,
  • Ziqing Lin 1 ,
  • Ren Yang , 2
Expand
  • 1. School of Public Administration, Guangdong University of Finance & Economics, Guangzhou 510320, China
  • 2. School of Geography and Planning, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510006, China

Received date: 2025-01-12

  Revised date: 2025-02-13

  Online published: 2025-10-31

Fold

摘要

在经济高质量发展转型期，生态保护与人类福祉的协同优化成为人地系统耦合研究的关键命题。文章以广东省为典型区域，综合运用InVEST模型、修正通用水土流失方程（RUSLE）和光能利用率模型（CASA）量化生态系统服务，构建人类福祉指标体系，结合耦合协调度模型与地理探测器，揭示2000—2020年生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系。结果表明：1）广东省生态系统服务呈整体下降趋势，固碳服务衰退显著，平均固碳量下降了11.31%；空间异质性呈现“北高南低”格局，珠三角城市群生态退化与粤北生态屏障形成鲜明对比，而人类福祉受创新驱动持续提升；2）耦合协调度由勉强协调转向良好协调，但广佛地区核心城区仍呈“经济-生态”失衡特征，粤北山区经济发展过程中呈现人地系统的良性共振发展特点；3）生态系统服务与人类福祉耦合协调关系的影响因子呈现阶段性演进特征：快速城市化阶段主要受产业结构与城市化发展的影响，高质量发展阶段则转向土地集约利用与公共服务供给的影响，且影响因子间为交互非线性增强的复杂关系。研究为经济发达地区破解人地系统冲突，优化国土空间治理提供理论依据。

关键词： 生态系统服务; 人类福祉; 人地系统; 耦合协调; 广东省

本文引用格式

徐茜 , 许莹杰 , 卢芷欣 , 林子晴 , 杨忍 . 生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系及其影响因素识别——以广东省为例[J]. 热带地理, 2025 , 45(10) : 1851 -1865 . DOI: 10.13284/j.cnki.rddl.20250032

Abstract

The contradiction between natural ecological environment protection and the diversification of human needs is increasing daily in the transition period from high-speed to high-quality development. Coordination of the benign and balanced development of ecosystem services and human well-being, with a view to deconstructing the complex interactions of human-land composite systems, is of great scientific and practical significance. To date, studies have mainly focused on the impact of ecosystem services on human well-being and the feedback of human well-being to ecosystems and have paid little attention to the deep coupling relationship between ecosystem services and human well-being. Therefore, it is necessary to clarify the complex coupling and coordination relationships between ecosystem services and human well-being to provide a scientific basis for achieving sustainable development. This study takes Guangdong Province, which has a developed economy, large population, and prominent human-land conflicts, as a typical example. This study comprehensively applied the InVEST model, the Revised Universal Soil Erosion Equation, and the Carnegie-Ames-Stanford Approach to quantify the four main ecosystem services; constructed an indicator system for human well-being; and combined the coupled coordination degree model with a geodetector to analyze the temporal and spatial characteristics of ecosystem services and human well-being and reveal the coupled and coordinated relationship between ecosystem services and human well-being during 2000–2020. The results showed that: (1) From 2000 to 2020, the ecosystem services in Guangdong Province showed an overall downward trend, with a significant decline in carbon sequestration service, with average carbon sequestration decreasing by 11.31%; the spatial heterogeneity showed a pattern of "high in the north and low in the south" with the green ecological barrier in the mountainous areas of northern Guangdong highlighted, and the ecosystem services of the Pearl River Delta urban agglomerations significantly degraded; the level of human well-being significantly improved, and innovation vitality and open environment promoted the high-quality development of the region; (2) from 2000 to 2020, the degree of coupling coordination has shifted from barely coordinated to well-coordinated; however, the core urban areas of the Guangzhou-Foshan region remain characterized by an "economic-ecological" imbalance; the ecosystem services level of the mountainous areas in northern Guangdong is high, and the human-land system shows the characteristics of benign resonance development in the process of economic development; (3) the influencing factors of the coupling and coordination relationship between ecosystem services and human well-being show a stage-by-stage evolutionary feature: during rapid urbanization, the development of urbanization level and the adjustment of industrial structure determine the relationship between the two; in the high-quality development period, the main influence shifted to land intensive use and public social services; none of the influencing factors are independent, and there is an enhanced effect of multi-factor interaction among the influencing factors, showing a complex relationship of nonlinear enhancement. This study provides a theoretical basis for solving the human-land system conflict and optimizing the spatial governance of land in economically developed regions.

Key words： ecosystem services; human well-being; human-land system; coupling coordination; Guangdong Province

生态系统是人类生存和发展的基础，为人类提供了多种产品和服务，包括食物供给、碳固存、气候和水文调节、土壤保持及文化娱乐服务等（谢高地 等，2015）。人类福祉是一个多方面的概念，指人们对其当前生活方式、生活状态和生活追求的满意度（Reid et al., 2005; Wu, 2013）。丰富的生态系统产品和服务造福了人类，推动人类福祉日益增进；但随着工业化和城市化进程的加快，频繁剧烈的人类活动导致对生态系统服务的过度消费，生态系统服务退化与人类福祉需求日益增长之间的矛盾愈发激烈（Liu et al., 2017；邱坚坚 等，2023）。因而，解析生态系统服务与人类福祉间的耦合协调关系，探究多因子交互作用下对两者耦合关系的影响，对于破解人地关系的平衡问题及促进区域可持续发展和高质量发展具有重要意义。
联合国发布了《千年生态系统评估报告》（Millennium Ecosystem Assessment, MA）（Reid et al., 2005），开创性地提出生态系统服务与人类福祉之间相互关系的分析框架后，大量研究重点关注于生态系统服务对人类福祉的影响，以及人类福祉对生态系统服务的反馈。生态系统服务的多样性和供给性是维持和改善人类福祉的基础，不同时空尺度下的生态系统服务类型、数量及强度有所差异，不同服务间的相互作用又影响到区域生态系统服务供给能力，进而影响人类不同层次福祉的感受，形成了“生态系统类型、结构、过程、服务、人类福祉”的基本研究范式（Potschin-Young et al., 2018），更加关注生态系统服务与人类福祉间的交互关系。人类持续不断地消费各类生态系统服务，以提升自身福祉，且随着经济的发展和居民消费与需求的升级，人类福祉需求也朝着多层次化、多维化、分异化等方向发展。在生态学领域中，将人类福祉划分为基本物质条件、健康、安全、良好的社会关系和选择的自由5个维度，在不同的时空尺度对不同维度的需求不同，如对于贫困地区保证温饱就能提高福祉水平，但对于富裕地区还要求有充足的旅游时间、良好的社会关系等更高层次的需求，因而人类福祉很难用统一的标准定量化测评，学者尝试从经济、生态、社会等方面构建指标体系对福祉进行定量化测评（程宪波 等，2021；Yang et al., 2022），并探究生态系统服务对人类福祉的贡献程度（徐建英 等，2018；Yang et al., 2021），解析不同类型的供需错配对人类福祉的影响等（Wei et al., 2018）。城市化是社会经济发展时期的必然趋势，经济的发展显然提高了人类福祉，但也带来了土地覆被的剧烈变化，自然资源的大量消耗，废水、废气、废物的肆意排放等，导致生态系统的严重退化和供给能力的降低。当然，福祉对生态的反馈作用既有负面影响，也有正面影响。在经济高速发展向高质量发展转型的当下，生态文明建设工作被提到重要高度，学者从主观幸福感对生态系统服务的反馈效应与响应差异（Robinson et al., 2019; Cabana et al., 2024）、居民感知的主观意愿与反馈（Aguado et al., 2018; Tibesigwa et al., 2020）、区域生态管控与决策等方面（余丽 等，2024）进行探讨。
生态系统服务与人类福祉之间具有双向互馈的复杂关系（Xu et al., 2019），随着人地系统耦合研究的不断深入，两者间的耦合性逐渐成为研究焦点（邱坚坚 等，2023），已有研究从要素流动角度分析了生态系统服务的供给和人类需求关系联系起来的空间流动途径（Sitotaw et al., 2024; Su et al., 2024）。生态系统不同服务类型间表现出权衡与协同的利益博弈关系，而人类活动的参与很大程度上影响这种权衡关系，进而影响不同受益者之间的福祉权衡，反映生态系统服务与人类福祉的多重非线性交互作用差异（Cruz-Garcia et al., 2017; Cord et al., 2017）。但现有研究大多局限于生态系统服务对人类福祉的影响，以及人类福祉对生态系统的反馈，较少考虑生态系统服务与人类福祉深层次的耦合关系。改善和维护人类福祉是可持续发展的最终目标，生态系统服务和人类福祉间的平衡发展是人与自然和谐共生的最好体现（邱坚坚 等，2021；Hammedi et al., 2024）。因此，本研究选取经济发达、人口众多、人地矛盾问题突出的广东省为研究区域，以粮食生产、产水服务、土壤保持和固碳服务4种主要服务类型表征生态系统服务的演化特征，并从人民基本需要和高质量发展需要2个维度构建人类福祉综合评价指标体系，系统分析2000—2020年生态系统服务与人类福祉之间的耦合关系，进而识别耦合关系的驱动机制，以期为广东省高质量发展、生态文明建设和可持续发展提供科学依据。

1 研究区概况与方法

1.1　研究区概况

广东省位于20°12′—25°31′ N，109°45′—117°20′ E，地处中国大陆最南部，居南岭以南、南海之滨，东邻福建，北接江西、湖南，西连广西，总面积约为17.97万km2（广东省国土厅，1999）。全省地势北高南低，地貌类型复杂，北部、东北部和西部都有较高山脉，中部和南部沿海地区多为低丘、台地或平原；气候属于热带或亚热带气候区，雨热同季，降水主要集中在5―9月，全省年均温为21.9℃，年均降水量为1 790 mm；境内江河纵横交错，水系发达，年平均水资源总量达1 830亿m³。优越的自然条件，复杂多样的生境，孕育了动植物的分布、种类及群落类型和结构的多样性特征。自改革开放以来，广东省先试先行，一直是中国的经济强省。全省下辖21个地级市，其中广州是国家中心性城市，深圳、珠海、汕头是中国经济特区。2020年末，全省实现地区生产总值110 760.94亿元，比上年增长2.3%，常住人口为12 601.25万人，城镇化率为74.15%，粮食产量为1 267.6万t，比上年增长2.2%（广东省统计局 等，2021）。然而，广东省经济发展和生态环境具有明显的区域差异，珠三角地区为全省主要的经济堡垒，地区生产总值占全省8成以上；粤北地区位于南岭山区，是华南地区重要的生态屏障；粤东和粤西地区主要为沿海地区。
图1 广东省区位

注：该图基于广东省标准地图服务网站下载的审图号为粤S（2022）341的标准地图制作，底图无修改。

Fig.1 Location of Guangdong Province

1.2　研究方法

1.2.1　生态系统服务测评

生态系统服务类型多样，很难全面准确地衡量，故选取产水服务、粮食生产、土壤保持和固碳服务4种研究区最主要的服务类型进行测算，以表征广东省生态系统服务的时空演化特征。1）产水服务：采用InVEST模型中的产水模块计算区域产水服务供给量（Sharp et al., 2018）；2）粮食生产：NDVI与粮食产量之间存在显著的线性关系（Romano et al., 2025），故根据NDVI数据将粮食生产量分配到每个耕地像元（Zhang et al., 2021）；3）土壤保持：选取通用水土流失方程（USLE）进行广东省土壤侵蚀量测算（Deng et al., 2019）；4）固碳服务：利用改进CASA光能利用率模型测算净第一性生产力NPP，再根据光合作用反应方程式，每生产1 kg干物质能固定1.63 kg的CO2（Potter et al., 1993；朱文泉 等，2006），测评得到固碳量。

1.2.2　人类福祉综合测评

生态系统服务作为自然生态系统的供给端，人类福祉则是人类社会经济系统的需求端。根据可持续发展民生建设中“增强人民群众的获得感、幸福感、安全感”理念，以及党的十八届五中全会提出贯彻实施“创新、协调、绿色、开放、共享”五大新发展理念（中华人民共和国中央人民政府，2021），结合已有研究（广州市统计局课题组 等，2018；欧进锋 等，2020；崔丹 等，2021；谢薇薇 等，2024）和研究区发展状况，从人民基本需求和高质量发展需要2个维度构建广东省人类福祉综合指标体系（表1），对当前的福祉现状和变化进行评估，包括8个一级指标和16个二级指标，其中高质量发展需要的5个一级指标分别与五大新发展理念对应，并运用极差法和熵值法（崔丹 等，2021）对指标进行标准化处理和权重赋值，从而确定广东省人类福祉综合水平。
表1 广东省人类福祉综合指标体系

Table 1 Comprehensive index system of human well-being in Guangdong Province

维度 一级指标 二级指标 计算方法 指标性质 权重 参考文献

人

民

基

本

需

求

医疗

健康

 万人拥有病床数/床 年末床位数/年末常住人口数 + 0.025 （李瑾 等，2023）
万人拥有医生数/人 年末医师数/年末常住人口数 + 0.015 （李瑾 等，2023）

文化与

教育

 中学及以上在校学生数/人 普通中学及以上在校学生人数/年末常住人口数 + 0.085 （侯彩霞 等，2025）
每万人拥有文化、文化机构数/个 文化机构数/年末常住人口数×10 000 + 0.016 （李瑾 等，2023）

生活

水平

 人均GDP/元 GDP/总人口 + 0.046 （谢薇薇 等，2024）
人均社会消费品零售总额/元 社会消费品零售总额/常住人口 + 0.043 （侯彩霞 等，2025）

高

质

量

发

展

需

要

创新

活力

 人均专利拥有量/个 专利数/总人口 + 0.102 （邱坚坚 等，2023）
科学技术支出/万元 科学技术总支出 + 0.198 （谢薇薇 等，2024）

城乡

协调

 泰尔指数/% Theil index方法 - 0.008 （谢薇薇 等，2024）
城乡人均可支配收入比/% 城镇人均可支配收入/农村人均可支配收入 - 0.008 （谢薇薇 等，2024）

绿色

生活

 碳排放强度/（t·万元-1） 碳排放量/GDP - 0.003 （谢薇薇 等，2024）
建成区绿化覆盖率/% 建成区绿化覆盖面积/建成区面积×100% + 0.007 （欧进锋 等，2020）

开放

环境

 实际利用外商投资金额/万美元 实际利用外商投资总金额 + 0.189 （谢薇薇 等，2024）
进出口贸易总额/亿美元 进出口贸易总额 + 0.147 （蒋淑雯，2023）

共享

服务

 每万人拥有公共汽运车数量/辆 公共汽运车数量/年末常住人口数 + 0.091 （崔丹 等，2021）
在岗职工工资总额占GDP占比/% 在岗职工工资总额/GDP×100% + 0.017

（广州市统计局

课题组 等，2018）

1.2.3　耦合协调度模型

耦合协调是来自物理学的概念，指不同系统在自身和外界的作用下产生的相互作用，用以评估生态系统服务与人类福祉的耦合关系（邱坚坚 等，2023），公式为：
C = 2 E × W ( E + W ) 2
T = α E + β W
R = C × T
式中：C为耦合度；E为生态系统服务综合指数，即4种生态系统服务归一化处理后等权叠加值；W为人类福祉综合指数；R为耦合协调度；T为系统综合协调指数； α、 β分别代表2个子系统的贡献份额，本研究认为生态系统服务与人类福祉的作用同等重要，故均设定为0.5。耦合度C描述了系统间相互作用和影响的程度，但无法反映2个系统的整体发展水平；耦合协调度R能更全面地评价2个系统的协调状况和发展水平（王成 等，2018）。基于已有研究（田云 等，2022）和广东省实际情况，将“生态系统服务-人类福祉”的耦合协调关系等级划分为3类和5个等级（表2）。
表2 生态系统服务与人类福祉耦合协调关系等级划分

Table 2 Divisions of ES-HWB coupling coordination degrees

耦合协调类型 耦合协调度 耦合协调等级
失调衰退型 0 ≤ R < 0.2 严重失调
0.2 ≤ R < 0.4 轻度失调
协调过渡型 0.4 ≤ R < 0.6 勉强协调
协调提升型 0.6 ≤ R < 0.8 良好协调
0.8 ≤ R ≤ 1.0 优质协调

1.2.4　地理探测器模型

运用地理探测器模型（王劲峰 等，2017），探析研究区生态系统服务与人类福祉耦合协调度空间分异的驱动因子及其交互作用。其中，因子探测器用于检测自变量X因子在多大程度上解释了因变量Y的空间分异性，q值可用于检测各影响因子对因变量空间异质性的解释力，公式为：
q = 1 - ∑ h = 1 L N h σ h 2 N σ h 2 = 1 - S S W S S T
式中：q表示因子的解释力，其值域在0~1，值越大解释力越大；h为解释变量或被解释变量的分层；Nh 和N为层h和全区的单元数； σ h 2和 σ 2分别代表层h和全区Y值的方差；SSW和SST分别为层内方差之和和全区总方差。交互探测器能识别不同风险因子之间的交互作用，即计算两因子共同作用后的q值，并与单因子的q值相比，可判断两因子是否具有交互作用和作用的强弱等。

1.3　数据来源

本文使用的土地利用数据源于中国科学院资源环境科学数据中心 1；归一化植被指数MODIS13Q1的NDVI旬数据下载于美国国家航空航天局（NASA）数据中心 2，该数据已经过大气校正、辐射校正、几何校正等预处理，空间分辨率为250 m，时间分辨率为16 d；DEM数据源自地球系统科学数据中心（GEBCO） 3；逐月降雨量栅格数据源自国家青藏高原科学数据中心 4，月平均气温数据和年降水量数据源自国家气象信息中心 5；二氧化碳排放量源自中国碳核算数据库（CEADs） 6；专利获得情况源自中国创新专利研究数据库（CIRD） 7，其他社会经济数据来源于各类统计年鉴及政府公报、水资源公报等。

2 结果与分析

2.1　生态系统服务的时空格局特征

广东省自然本底条件较好，整体生态系统服务水平较高，但2000—2020年生态系统服务呈整体下降趋势，且其空间分异特征明显（图2）。具体地：广东省粮食生产能力呈先下降后上升趋势，平均粮食生产量由4.29 t/hm2减少到3.88 t/hm2，下降了9.47%。其中，2000—2005年粮食生产量显著下降，降幅高达21.72%，快速城市化过程带来的显著特征为农地非农化，全省耕地共减少了17.51×104 hm2，极大地影响了粮食生产能力；2005—2010年下降速度明显趋缓，减缓至8.96%，2010年为近20年来粮食产量最低，主要是受到自然灾害的影响，百年一遇的暴雨 8使全省农业均受到严重影响。2010年以后平均粮食生产量又逐渐上升，从3.06 t/hm2增至2020年的3.88 t/hm2，上升了27.02%。从空间分布看，全省粮食生产量总体呈现“北高南低，由北向南递减”的格局特征，低值区主要位于珠三角地区，以及东部潮汕平原地区，这与区域经济发展水平和人类活动强度的空间分布格局相吻合，珠三角地区与潮汕平原地区相较其他地区而言，经济发展水平较高，主要以第二、三产业为主，第一产业以及从事第一产业的人口较少。
图2 2000—2020年广东省生态系统服务的空间分布

注：该图基于广东省标准地图服务网站下载的审图号为粤S（2022）312的标准地图制作，底图无修改；图4、5同。

Fig.2 Spatial distribution of ecosystem services in Guangdong Province from 2000 to 2020

产水服务的时空差异性特征主要受降水量的影响，2000—2020年呈现先上升后下降趋势，其中2010年平均产水量为最高，达到1 062.07 mm，也是受到暴雨的影响；2015年平均产水量为最低（843.62 mm），降水偏少。空间分布的差异性明显，常年处于高值区区域主要沿珠江口岸，如珠海、深圳、江门、东莞和阳江（图3），其余城市波动较大，这主要是受到气候因素的影响。广东省土壤保持服务呈先上升后下降趋势，其中2000年平均土壤保持量为最低，值为17.08 t/hm2；最高为2010年，达到43.96 t/hm2。空间上，2000年土壤保持量的高值区主要分布在梅州东部、潮州南部、揭阳西部以及河源西北部，但2005年后，高值区转移到茂名东北部、阳江西部、梅州南部以及云浮，主要在山地丘陵分布广泛的区域，尤其是地势崎岖、受人类活动影响较小的山脉。2000—2020年，广东省固碳服务呈总体下降趋势，平均固碳量由627.90 gC/m2减少至556.92 gC/m2，下降了11.31%。其中，2000—2005年平均固碳量略有上升，上涨了2.45%，但2005—2020年呈持续下降趋势，从643.32 gC/m2下降至556.92 gC/m2，下降了13.43%。可见，全省整体碳汇在缩减，生态系统的碳吸收能力在削弱。空间上主要呈现“北高南低，由北向南递减”特征，高值区呈北向南扩大趋势，主要分布在东部莲花山脉和九连山脉、北部的滑石山脉，以及西部的天露山脉附近，这些区域保有较大面积的森林，区域固碳量较高，粤北山区的绿色生态屏障作用突出。
图3 2000—2020年广东省各市生态系统服务变化特征

Fig.3 Variation characteristics of ecosystem services in cities of Guangdong Province from 2000 to 2020

2.2　人类福祉的时空格局特征

2000—2020年广东省人类福祉指数呈持续上升趋势（图4），由0.05上升到0.23，广东省经济、教育、医疗等各项事业的发展促进了人类福祉。从人民基本需要和高质量发展需要2个维度的8个指标看，增幅最大的是创新活力，未来的城市发展主要依靠科技的创新，以此推动高质量的发展和人民福祉的提升；其次明显增加的是开放环境，这也是促进创新的有利保障。在人民基本需要维度上，生活水平的提高明显快于医疗健康和文化教育的发展，社会城市化明显滞后于经济城市化，而健康的体魄和教育水平的提升是高质量发展的重要保障，未来应引起广东省发展的重视。
图4 2000—2020年广东省人类福祉的空间分布

Fig.4 Spatial distribution of human well-being in Guangdong Province from 2000 to 2020

采用自然断点法将人类福祉分为高水平区、较高水平区、中等水平区、较低水平区和低水平区5个等级，2000—2020年广东省人类福祉水平呈现明显的空间异质性，变异系数由0.61增加至0.87，变异系数增大说明离散程度变大，区域差异更为明显，珠三角地区的人类福祉指数明显高于粤东西北地区。人类福祉指数高值区主要分布在广州、深圳、珠海和佛山等经济发达城市，这些城市经济基础、科技创新、教育设施、医疗卫生等均为全国领先水平，居民生活水平高，除了能满足基本生活需要之外，更多的是高质量发展需要的满足感，上述4个城市在创新科技和高水平对外开放方面发展迅猛，居民幸福感明显升高；人类福祉指数低值区呈粤西地区向粤北地区转移的趋势，但茂名、云浮、清远、汕尾、揭阳和潮州始终处于福祉低值区，也是全省相对贫穷落后地区。从各市的人类福祉指数看，东莞增幅最大，由2000年0.035增至2020年0.311，增幅为798.92%，良好的生活水平和高水平的对外开放环境是东莞人类福祉水平迅速上升的关键；韶关人类福祉指数增幅最小，粤北地区城市福祉水平相对较低。

2.3　生态系统服务与人类福祉间的耦合协调特征

由于生态系统服务是栅格数据，而人类福祉指数是以地市为单元的统计数据，为更好地体现生态系统服务与人类福祉之间耦合协调关系特征，数据处理中将各市人类福祉指数点状数据内插后，再做耦合协调测评。2000—2020年，广东省生态系统服务与人类福祉之间的耦合协调关系整体向好方向发展（图5），耦合协调度（R）持续增加，由0.420增至0.626，耦合协调关系由勉强协调逐渐转为良好协调，由此可见，广东省经济发展进入“稳增长、调结构”时期，由高速发展向高质量发展转型，生态文明建设工作被提到重要议程，从而促进生态系统服务与人类福祉之间的良性发展关系，进入协调提升型阶段，但协调程度仍不高，仍需积极协调两者间的共赢关系。从四大区看，2000年粤西地区生态与福祉间为轻度失调关系，粤北地区相对较好，R值为四大区最高（0.429）；2020年四大区均进入良好协调阶段，生态系统服务和人类福祉发展较为均衡，彼此存在一定协调状态和促进作用。但在整体向好的同时，经济发达的珠三角地区为明显的低值区，尤其2个一线城市R值在全省排名明显下降，20年间深圳由第一下降至第五位，广州由第九下降至第十六位，广州、佛山、中山的部分城区始终为全省R值低值区，2020年全省整体进入良好协调关系阶段，但珠三角地区的佛山禅城区、广州荔湾区和海珠区R值为全省最低，均低于0.5，生态与福祉间为勉强协调关系，经济发展与生态系统服务的发展趋于失调，生态保护没有紧跟经济发展的脚步，处于明显的滞后状态，而随着福祉水平的升高，人类对生态的需求将更加迫切，但生态系统服务变化具有自然客观性，两者之间的供需矛盾日益突出，这种失衡状态尤其表现在经济发达地区；而粤北的韶关、清远、河源和梅州为明显的高值区，生态系统服务水平较高，且随着经济的发展，人类福祉水平也在发展，两者之间表现出较好的协调关系，彼此促进人地系统的良性共振发展。
图5 2000—2020年广东省生态系统服务与人类福祉耦合协调度特征

Fig.5 Variation characteristics of Coupling degree of ES-HWB in cities of Guangdong Province from2000 to 2020

从多维分异的角度看（图6），人民基本需求与粮食生产、固碳服务的耦合协调度R值＞0.5，与产水服务的R值为0.460，均为勉强协调阶段，但与土壤保持服务为轻度失调关系，R值为0.251。人民基本需求主要从生活水平、医疗健康和文化教育方面表征，粮食生产及固碳服务高值区反映人们能吃饱穿暖，优良的生态环境也在一定程度上保障了人民的健康水平，故与人民基本需求福祉间为正向促进作用，有相对较好的协调关系；而土壤保持高值区往往为海拔高、植被覆盖率高的山区，如粤北山区，但山区的经济条件、人民生活水平相对较差，故人民基本需求福祉与土壤保持服务之间的耦合协调性也相对较差，同时土壤保持服务与高质量发展需要福祉之间也为轻度失调关系，且与高质量发展需要福祉5个子维度中的绿色生活、城乡协调、共享服务之间为严重失调关系，山区生态环境良好但经济发展落后，而珠三角经济发达地区的碳排放强度较高，经济与生态之间空间错配，这种明显的区域差异性造成生态系统服务与人类福祉之间耦合关系的无序失调。值得注意的是，高质量发展需要中其绿色生活指标主要反映绿色低碳发展，而其与产水服务、粮食生产、土壤保持、固碳服务之间均表现出严重失调或轻度失调关系。自改革开放以来，广东省作为经济强省随着经济的飞速发展也产生大量的碳排放，而现今正处于高速发展向高质量发展的重要转型期，政府积极推行发展低碳经济、打造绿色工厂和绿色园区、积极发展清洁能源等政策措施，如何提升绿色生活与生态系统服务之间的协调关系，这也对广东省绿色低碳发展经济体系提出了更高要求。
图6 2020年广东省多维分异下生态系统服务与人类福祉的耦合协调度

Fig.6 The coupling coordination degree of ES-HWB under multidimensional differentiation in Guangdong Province in 2020

2.4　生态系统服务与人类福祉耦合协调的驱动机制分析

生态系统服务与人类福祉之间的耦合协调关系表现为1个复杂巨系统中2个核心要素紧密交互作用所形成的非线性关系，研究中不应从生态系统服务或人类福祉单方面来进行耦合协调关系的驱动机制分析（邱坚坚 等，2023），故本研究从自然、社会、经济和土地4方面综合考虑其对生态系统服务与人类福祉耦合协调关系的影响，选取7个影响因子，包括：年降水量（X 1）、植被覆盖度（X 2）、城镇化率（X 3）、人均耕地面积（X 4）、人均公共财政支出（X 5）、第三产业占GDP比重（X 6）、土地利用强度（X 7）。基于地理探测器模型进行生态系统服务与人类福祉耦合协调关系空间异质性的影响因素分析，得到各影响因子的解释力q值（图7）。
图7 2000—2020年广东省生态系统服务与人类福祉耦合协调度驱动因子探测结果

Fig.7 The detection results of coupling coordination driving factors of ES-HWB in Guangdong Province from 2000 to 2020

生态与福祉间耦合协调关系的主要影响因素具有时序差异性，2000年第三产业占GDP比重、城镇化率及年降水量为主要影响因素，q值分别为0.355、0.234、0.216，均通过了1%显著性检验。q值表示因子X解释了100×q%的Y，故这3个影响因子的累积贡献值高达80.5%，尤其第三产业占GDP比重的单因子贡献超过1/3，说明产业结构是促进生态与福祉间耦合协调关系的重要因素，第三产业占GDP比重越高说明区域越发达，科技水平也往往较高，人类福祉水平也较高，而若这些地方的自然条件较好，生态环境优良，则生态与福祉间的协调关系自然向着良性方向发展。2000—2020年，生态与福祉间耦合协调关系的主要影响因素发生明显变化，除年降水量仍为重要的影响因子，且影响力在持续升高，第三产业占GDP比重和城镇化率的影响力明显下降，而土地利用强度和人均公共财政支出成为新的主要影响因子，2020年q值分别为0.232和0.215，说明当发达地区的城市化水平已较高时，城市化发展和经济发展的脚步逐渐放慢，对生态与福祉间耦合协调关系的影响力也逐渐减小，土地利用强度反映土地资源利用的效率，土地利用趋于成熟，土地集约节约程度提升，广东省作为人口大省和经济大省，珠三角地区整体土地资源集约节约利用水平较高，用地效益较好，而粤东西北地区相对较低，全省具有明显区域差异，而人均公共财政支出反映公共服务水平，因而土地利用强度和人均公共财政支出成为经济发达时期影响生态与福祉间耦合协调关系的主要影响因素。
为更好地分析生态系统服务与人类福祉耦合协调关系的驱动因子交互作用，评估某两种因子共同作用时是否会对Y的解释力增强或削弱，利用地理探测器的交互作用探测分析模块进行测评（图8）。研究发现，所有双指标交互结果均呈现增强趋势，其中年降水量与人均公共财政支出、年降水量与土地利用强度、植被覆盖度与土地利用强度、人均公共财政支出与第三产业占GDP比重的交互作用结果为双因子增强效应，其他双因子交互结果均为非线性增强效应，且交互作用影响力q值＞0.45的大多表现为自然因子和社会经济因子交互的结果，自然条件优良的区域生态系统服务自然趋好，而社会经济条件较好的区域人类福祉也较高，故两者的交互作用促进了生态系统服务与人类福祉之间协调关系的良性发展。
图8 2000—2020年广东省生态系统服务与人类福祉耦合协调驱动因子交互探测结果

Fig.8 Interaction detection results of coupling coordination driving factors of ES-HWB in Guangdong Province from 2000 to 2020

3 讨论与结论

3.1　讨论

经济的发展和人民生活水平的提高得益于生态系统的惠益，但频繁剧烈的人类活动又对自然生态环境带来巨大影响和扰动，甚至是不可逆转的破坏，经济发达地区的人地矛盾尤为突出（赵文武 等，2020）。如何摆脱这种困境，首先要厘清人地复合巨系统内部的作用关系，并以科学合理的指标体系进行评价，再根据研究结果创新制度设计并推动治理模式的根本转型。本文发现自然系统中的生态系统服务和社会经济系统中的人类福祉并不是简单的单要素、单向线性关系的级联影响，而是趋于非线性的耦合作用。本文的创新点在于探究生态系统服务与人类福祉之间的交互胁迫机制，以厘清生态系统和人类福祉之间的双向激励作用。对于人类福祉的测评，本文除了考虑人民基本需求，还综合国家提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”五大新发展理念，考虑了高质量发展需要，反映不同需求类型的多元化要素。然而，生态系统服务与人类福祉都具有多样性和复杂性，很难全面测评，本文仅根据区域特点选择主要的测评指标，而精神层面的需求对于不同独立个体具有显著差异，但目前的技术水平很难精细刻画，未来可引入多源大数据及公众参与GIS（PPGIS）等技术方法，充分利用遥感影像、无人机、社交媒体数据、手机信令等地理空间大数据和人类活动大数据，更精细、实时动态刻画生态系统结构与人类活动强度，将人类主观感受空间化和显性化。
地理空间自然、经济和社会条件的异质性决定了生态系统服务供给和需求之间存在时空错位，也就出现了生态系统服务的流动，如珠三角地区的生态系统服务明显滞后于人类福祉需求，这需要粤东西北地区的生态系统服务流动至珠三角地区以满足人们的生态系统服务需求。这种多要素间的物质传输、能量流动等的交互作用起到联合促进作用，即为耦合协调关系（方创琳 等，2019）。在生态与福祉耦合关系的交互影响分析方面，本文明晰了非独立因素的影响，发现在生态系统服务与人类福祉耦合的复杂系统中表现为交互双因子增强或是非线性增强的影响，本文与生态系统服务、人类福祉评价等相关研究（邱坚坚 等，2023；Wang et al.,2024；廖祥 等，2025）结论一致，本文的方法和体系具有较好的合理性和科学性。然而，生态系统服务与人类福祉之间交互作用的非线性网络关系，不同空间尺度的交互作用差异，以及多维度的反馈机制等仍很难准确刻画，仍需进一步深入研究。
在生态文明建设中，广东省将“绿水青山就是金山银山”的科学理念切实落地推行，进而提出发展绿色低碳循环经济体系，强化资源节约集约利用；优化国土空间开发保护体系，构建生态安全格局；统筹山水林田湖草保护修复，提升生态系统质量和稳定性等具体措施并具体落实到位（广东省人民政府，2021），广东省积极探索区域经济发展和生态文明建设协调发展的科学路径，全省整体生态系统服务与人类福祉之间的关系也向着良性方向发展，逐渐步入轻度协调阶段。然而，珠三角地区与粤东西北地区之间，经济发展与生态保护之间存在显著的空间错配，导致区域生态系统服务与人类福祉之间耦合协调关系的失衡。鉴于此，有必要持续积极践行生态保护工作，探寻区域经济与生态环境的平衡关系。
未来，应重点分析影响生态系统服务与人类福祉关系的多重因素，整合多个变量，构建自然系统与社会经济系统之间的反馈路径，系统解析生态系统服务与人类福祉之间的多重反馈效应，定量化分析两者之间错综复杂的内在联系，为可持续发展提供科学支撑。

3.2　结论

1）广东省自然本底优良，整体生态系统服务水平较高，其中粮食生产能力受到土地非农化的影响有所下降，总体呈现“北高南低，由北向南递减”的空间分布格局；产水服务主要受降水量的影响，珠江口沿岸为常年高值区；土壤保持服务高值区主要分布于地势崎岖、人口稀少的山区；固碳服务呈总体下降的趋势，粤北山区的绿色生态屏障作用突出。2000—2020年广东省人类福祉指数呈持续上升趋势，由0.05上升到0.23，其中创新活力和开放环境得到明显提升，但医疗健康和文化教育的发展尚显不足；人类福祉水平呈现明显的空间异质性，珠三角地区明显高于粤东西北地区，且其低值区由粤西向粤北地区转移。
2）广东省生态系统服务与人类福祉之间的耦合协调关系呈向好方向发展，由勉强协调逐渐转为良好协调，呈现经济由高速发展向高质量发展转型的重要时期，但协调程度仍不高。经济发达的珠三角地区为明显的耦合协调低值区，2020年全省整体进入良好协调关系阶段，但广州和佛山的部分主城区表现为勉强协调关系，生态系统服务明显滞后于人类福祉水平，生态与经济趋于失衡状态。
3）生态系统服务与人类福祉之间耦合协调关系的主要影响因素具有明显的时序差异性，2000年第三产业占GDP比重、城镇化率及年降水量为主要影响因素，而2020年转为年降水量、土地利用强度和人均公共财政支出，说明经济水平较低时城市化发展和产业结构直接影响福祉水平，进而影响两者间协调关系，但经济发达地区对福祉的理解有了变化，故土地的集约节约和公共社会服务水平成为新的主要影响力因素，且所有影响因子都不是独立作用的，而是在双因子增强或非线性增强的复杂交互影响下的结果。

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8 根据《广东省水资源公报2010》（http://slt.gd.gov.cn/szygb2010/），2010年有6个热带气旋直接登陆或严重影响广东省，全省平均年降水量1 927.1 mm，折合年降水总量3 422.2亿m3，较上年增22.1%，较常年多8.8%。

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