边境海岛生态系统服务功能时空演变及其影响因素

Spatiotemporal evolution of ecosystem service functions in border islands and their influencing factors

摘要

目的 研究海岛长海县生态服务功能演变趋势，确定其演变影响因素，为边境区域海洋可持续发展提供科学参考。 方法 综合InVEST模型和价值当量法分析了2000—2020年长海县的产水量（WY）、碳固存（CS）、土壤保持（SC）、生境质量（HQ）、景观美学（LA）5种生态系统服务功能的时空演变特征、权衡/协同关系和影响因子的作用强度。 结果 （1） 近20年长海县产水量、碳固存、土壤保持和景观美学在总量上呈减少的趋势，生境质量呈先减少后增加的趋势。其中产水量和土壤保持变化幅度较大，均超过50%。（2） 有人居住海岛的产水量和碳固存的变化表现为增长和亏损交错分布，土壤保持、生境质量和景观美学的变化以亏损为主；而无人岛的产水量和碳固存呈亏损趋势，土壤保持、生境质量和景观美学略有增长。（3） HQ-CS表现出较强的协同作用，相关系数均在0.43以上；而权衡关系以SC-WY最为显著，相关系数均高达-0.78。（4） 影响因子中自然因素占主导，人文因素次之，且因子间交互作用较单一因子更为显著，表明长海县生态系统服务功能演变是自然和人文因素共同作用的结果。 结论 海岛长海县生态系统服务功能总体呈现衰退趋势，主要受自然和人文因素的共同作用，长海县政府应制定合理有效的短期和长期治理措施。

Abstract

Objective This study aims to investigate the evolutionary trend of ecosystem service functions in Changhai County island region， and determine the influencing factors of its evolution， providing scientific references for the sustainable marine development in border regions. Methods This study comprehensively analyzed the spatiotemporal evolution characteristics， trade-off/synergy relationships， and the intensity of influencing factors of five ecosystem service functions， namely water yield （WY）， carbon sequestration （CS）， soil conservation （SC）， habitat quality （HQ）， and landscape aesthetics （LA）， in Changhai County from 2000 to 2020 by integrating the InVEST model and the equivalent factor method. Results （1） In the past 20 years， the total amount of water yield， carbon sequestration， soil conservation， and landscape aesthetics in Changhai County showed a decreasing trend， while the habitat quality showed a trend of first decreasing and then increasing. Among them， the variations in water yield and soil conservation were relatively large， both exceeding 50%. （2） The changes in water yield and carbon sequestration of inhabited islands showed an alternating distribution of growth and loss， while the changes in soil conservation， habitat quality， and landscape aesthetics were mainly characterized by losses. However， the water yield and carbon sequestration of uninhabited islands showed a decreasing trend， while soil conservation， habitat quality， and landscape aesthetics slightly increased. （3） HQ-CS showed a strong synergistic effect， with correlation coefficients all above 0.43. The trade-off relationship was most significant in SC-WY， and the correlation coefficients were all as high as -0.78. （4） Among the influencing factors， natural factors were dominant， followed by human factors. Moreover， the interaction among the factors was more significant than that of a single factor， indicating that the evolution of ecosystem service functions in Changhai County resulted from the combined effects of natural and human factors. Conclusion The ecosystem service functions of Changhai County island region generally show a declining trend， mainly due to the combined effects of natural and human factors. The Changhai County government should formulate reasonable and effective short-term and long-term governance measures.

Graphical abstract

关键词

边境海岛 / 长海县 / 生态系统服务功能 / 时空演变

Key words

border islands / Changhai County / ecosystem service functions / spatiotemporal evolution

根据《中华人民共和国海岛保护法》，海岛是指被海水包围的自然形成的陆地，是一个独立的生态系统，可以分为有人居住的海岛和无人居住的海岛。海岛生态系统是一个重要的生态功能储藏库，为人类提供了食物、原料等物质服务和净化空气、保持水土等非物质服务；同时海岛生态系统也是连接陆地生态系统和海洋生态系统的“桥梁”、人类生存居住的场所、保护和利用海洋资源的支点以及保护国家权益的重要平台^［1］。中国作为世界上拥有海岛数量最多的国家之一，习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上明确指出要重视各类生态系统的保护，发展海洋经济，加快建设海洋强国^［2］。在向海发展的大背景下，维护海岛生态系统的可持续发展已经成为中国未来社会、经济和生态环境发展的核心任务之一^［3］，特别是在“蓝色经济”战略的推动下，海岛生态安全在国家发展中扮演着重要角色。

海岛生态系统兼备海陆的特征、相对封闭的地理位置和有限的面积^［4］，这使得海岛在生物栖息、迁徙和生物多样性等方面为全球的生态系统提供了重要的生态功能，是研究全球复杂生态系统和区域可持续发展的天然实验室^［5］。但这也导致海岛生态系统相较其他陆地生态系统更加脆弱，更容易受到全球气候变化和人类活动的影响，并且难以通过自我调节恢复到受损前^［6］。对此学者们对海岛开展了相关研究，如Stevenson等^［7］运用地理信息系统和生态动力学模型对拉帕努伊岛退化的生态环境进行了研究，弥补了在理解社会和自然生态过程间联系上的重要空白；Oleson等^［8］运用新的范式阐述了生态系统服务评估（ecosystem service value， ESV）在海岛上的应用和发展，提出了海岛生态系统是研究ESV如何指导政策和可持续性的理想系统；Xie等^［9］在现有生态系统服务价值评估的基础上，构建了经生态脆弱性调整后的生态系统服务价值AESV模型，评估了朱家尖岛未来20年生态系统服务价值，并提出了相应的生态保护建议。目前海岛生态的相关研究包括可持续发展^［10］、保护与修复^［11-12］、生态旅游^［13］和脆弱性评价等^［14］多个方面，研究方法多为问卷调查^［15］、模型分析^［16］和遥感监测等^［17］。由于海岛生态系统自身性质的特殊性，较大陆生态系统研究更为困难，所以在海岛生态系统精准定量评估研究上依然薄弱；尽管海岛生态服务功能演变与驱动机制研究逐渐成为热点，但仍缺乏对偏远海岛及边境海岛的研究案例。

边境海岛作为国家领土的前沿和天然屏障，其生态系统的安全与发展较一般海岛更不容忽视。边境海岛不仅是一个国家的“海上长城”，在国防安全中起着堡垒的作用，维护着国家的海洋权益与主权，而且是国家向海发展的宝贵空间资源和展现生态文明建设成果的“海上窗口”，这些都离不开海岛良好的生态系统的支持作用。长海县作为中国唯一的边境海岛县，位于辽宁省大连市，因其丰富的海洋和旅游资源，推动了辽宁省经济结构的转型和多元化发展。同时，长海县也位于黄海航道的重要位置，是连接东北亚和华北地区的重要海上通道，其生态安全在国家的海防和海洋安全中扮演着重要角色，是我国海上重要防御的前沿阵地。但近年来，受全球气候变化和人类活动的影响，长海县出现了湿地面积萎缩、海草床和海滩功能退化等生态系统功能减弱的问题，这将对其可持续发展和国防战略部署造成影响。对此，“十三五”期间，长海县针对未来5年的生态建设和环境保护提出了《长海县生态环境保护“十三五”规划》；2023年，辽宁省提出了“长海县近岸海域生态环境综合治理导向的开发（EOD）项目”，作为辽宁省六大EOD项目推介的重要组成部分，长海县海岛生态系统的安全和可持续发展逐步受到重视。

鉴于此，本文将选取长海县作为研究对象，通过综合InVEST模型和价值当量法，分析长海县产水量、碳固存、土壤保持、生境质量、景观美学五大生态系统服务功能的分布格局和影响因子，从全域海岛生态系统的角度分析生态服务功能完整性和协同/权衡关系变化，有利于解决海岛生态功能的减弱问题，筑牢边境生态安全屏障、维护国家安全；科学辨别生态服务功能演变的驱动因素，从而提出更具针对性的海岛生态可持续发展意见建议。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

长海县隶属于辽宁省大连市，位于黄海北部（东经122°13′—123°17′，北纬38°55′—39°18°26′），是中国唯一的海岛边境县。长海县总面积为119.5 km²，2023年人口总数为6.7万人，辖4个镇、1个乡，分别是大长山岛镇、小长山岛镇、广鹿岛镇、獐子岛镇和海洋岛乡。长海县地貌以丘陵为主，最高峰为大长山岛的南大山，高程为373 m。气候为温带季风气候，年平均气温约为10 ℃，年降水量约为800 mm。由于长海县河流等水资源匮乏，降水成为其重要的水源补给。岛上森林覆盖率高达44%，是国家一级岛屿森林公园，与周边海域藻类等共同吸收、固定二氧化碳，为减缓气候变化做出一定的贡献。长海县具有丰富的生物多样性，不仅是珍稀动植物的繁衍、栖息地，更是重要的生物基因库和生态屏障。2023年长海县GDP为108.5亿元，其经济发展主要依赖海洋和旅游资源的开发。长海县奇特的海蚀地貌吸引大量游客前来游玩，同时也为艺术创作和摄影提供灵感。长海县作为边境岛屿，不仅能够减缓风暴潮等自然灾害对黄海沿岸的侵蚀、为各类濒危生物提供庇护场所，还能促进中朝韩的区域经济交流合作，共同推动黄海区域生态系统的可持续发展。

1.2 数据来源及处理

国内海岛研究起步较晚，“九五”期间开展的大规模、有针对性的海岛数据调查奠定海岛研究基础。海岛生态系统较大陆生态系统更不稳定，短期研究易受灾害波动影响，长期研究能够较好平滑掉灾害所带来的短期波动。

故本文采用2000年、2010年、2020年的土地利用/覆被数据、降水量数据、蒸散发数据、流域边界数据、土壤数据以及其他社会经济数据，数据的来源和处理见表1。其中将降雨量、潜在蒸散发、土壤和根系深度等栅格数据统一重采样至30 m。

2 研究方法

2.1 基本生态系统服务功能评估

生态系统服务功能（ecosystem services， ES）是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用^［19］。本文选取产水量（water yield， WY）、碳固存（carbon sequestration， CS）、土壤保持（soil conservation， SC）和生境质量（habitat quality， HQ）4种功能作为长海县基本的生态系统服务功能，这4项功能维持人类的生存和生态系统的稳定，生态-社会-经济的可持续发展应建立在良好的基本生态系统服务功能上。根据前人文献^［20］，借助InVEST软件中的产水量、碳固存、土壤保持和生境质量4个模块对其进行测算评估。

2.2 特殊生态系统服务功能评估

景观美学（landscape aesthetics， LA）为人类提供美学、研学与旅游休憩的机会。在谢高地等修正的价值当量法的基础上将全国主要粮食平均单产价值量的1/7等效为长海县生态系统服务功能中的景观美学量，其计算公式如下：

\mathrm{E}\mathrm{S}\mathrm{V}=\sum \left(\mathrm{V}\mathrm{C}\times A\right)（1）

\mathrm{V}\mathrm{C}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}\times P\times Q（2）

式中：ESV为景观美学的价值量（元）；A为地类面积（hm²）；VC为景观美学的当量因子价值量（元/hm²）；P为全国平均粮价（元/kg）；Q为全国粮食单产平均值（kg/hm²）。

2.3 生态系统服务功能协同/权衡评估

利用Spearman相关系数法对长海县主要的5种生态系统服务功能间的关系进行两两量化，以分析不同时间下长海县生态系统服务功能间的协同/权衡关系，其计算公式如下：

{{P_X}_{,}}_Y=\frac{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}\left(x_i-\overline{x}\right)\left(y_i-\overline{y}\right)}{\sqrt[]{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{\left(x_i-\overline{x}\right)}_{}^{\mathrm{2}}}\sqrt[]{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{\left({\mathrm{y}}_i-\overline{y}\right)}_{}^{\mathrm{2}}}}（3）

式中：X，Y为生态系统服务功能变量；x_i，y_i 分别为x，y的第i个值；\overline{x}和\overline{y}分别为x，y的平均值；n为样本量。在均通过显著性检验（p<0.01）时，若p>0，表明生态系统服务功能二者间呈现出协同的关系；若p小于0，表明二者间呈现出权衡的关系。p值的范围为［-1，1］，越接近±1，生态系统服务功能的相关性越大。

2.4 地理探测器

地理探测器^［21］是一种定量解释变量空间分异和驱动机制的新型统计方法，其相较于传统的主成分分析或者是线性回归分析更具优势。利用地理探测器的因子探测和交互探测对长海县生态系统服务功能的影响因子的贡献度q进行探究。q值在0~1间，q值越大，其影响力越大。其计算公式如下：

q=\mathrm{1}-({\displaystyle \sum _{h=\mathrm{1}}^L}{N}_h{\sigma }_h^{\mathrm{2}})/N{\sigma }_{}^{\mathrm{2}}（4）

式中：h=1，…，L为变量的分类数；N_h 和N分别是h分类数和研究区单元数；{\sigma }_h^{\mathrm{2}}和{\sigma }_{}^{\mathrm{2}}分别是h分类数和研究区Y值的方差。

3 结果与分析

3.1 生态系统服务功能时空变化特征

2000—2020年长海县各生态系统服务功能时空分异如图1所示。长海县2000—2020年产水量均值呈现出持续降低的趋势，2000—2010年和2010—2020年变化幅度分别为16.5%和42.2%，其中2010—2020年变化最为明显。长海县水域面积狭小，因此产水量几乎来自海洋的丰富降水。同时受地形因素的影响，长海县产水量的高值区主要分布在西部平原地区。长海县产水量低值区则分布在其东部山地地区，以坡度较大、水分保持能力较弱的海洋岛最为显著。2000—2020年长海县碳固存的均值略有降低，2000—2010年和2010—2020年分别减少0.752 t和0.051 t。海洋岛和獐子岛等岛屿森林资源丰富，土地利用类型以林地、草地为主，因此这些岛屿整体的碳固存水平较高，而大、小长山岛等岛屿受城市开发建设等一系列人类活动的影响，岛屿原始生态遭到破坏，使得碳固存的连续性分布逐渐破碎化。2000年、2010年、2020年长海县的土壤保持量分别为17.997，14.074，8.289 t/hm²，呈现出持续下降趋势，其总量减少超过50%。除人类对海岛的开发活动影响外，居民对原始生态遭到外界干扰破坏后的保护治理措施较少也是造成长海县土壤流失高的原因。长海县土壤保持高值区分布在广鹿岛和海洋岛，与林地的分布格局呈现高度一致性，而低值区出现在人类活动比较密集的耕地及城市建设用地。长海县生境质量近20年的均值较稳定，但整体的生境质量并不高，说明其长海县生态保护力度不足，措施仍需要改善。生境质量高值区分布在海洋岛，但随着人类对海洋岛的开发，高值区有开始缩减的趋势。2000—2020年长海县景观美学的均值稍有降低，2000—2010年和2010—2020年总量分别降低14.1%和7.3%。其高值区分布在广鹿岛、大长山岛和海洋岛的中部地区，这与近些年海岛开展旅游、研学等人类活动的发展息息相关。而低值区主要分布在广鹿岛北部、獐子岛和小长山岛地区，这些岛屿未来具有相当的开发潜力。从总体上看，海岛生态系统与大陆生态系统服务功能空间分布存在明显的差异。长海县位于我国海上边境，管理难度较大，同时受限于陆地面积，使得高低值在空间上分布得更为离散、破碎，稳定性较差。因此需要厘清影响其演变的因素，在促进长海县的生态-社会-经济可持续发展的同时不断巩固边境国防安全。

基于ArcGIS软件对长海县有、无人居住的岛屿近20年5种生态系统服务功能演变进行可视化分析，并将变化划分为增长和亏损（图2）。近20年有人类居住的岛屿上，受城市化进程的直接影响，产水量的变化呈现出明显的增长与亏损交错分布的空间格局如大长山岛东部、小长山岛西部以及獐子岛等岛屿，需要注重海岛城市开发过程中水资源的合理利用。与有人居住的岛屿相比，在无人为干扰情况下无人居住的岛屿产水量虽略有亏损，但能够很好地保持原有的生态。在土壤保持方面，有、无人类居住的岛屿在土壤保持变化上呈现出高度的相似性，坡度较大的地区均出现亏损的趋势，存在自然或人为的植被破坏导致土壤抗侵蚀能力下降，而其余地区土壤保持量均有略微的增加。随着建设用地的扩张和碳排放的增加，有人类活动的岛屿碳固存出现亏损趋势如大长山岛、小长山岛北部以及海洋岛的中部，这是岛屿开发必然出现的变化。而在无人岛屿上碳固存有略微亏损，可能与海岛自身发生的自然灾害相关。生境质量与景观美学变化相似，在有人居住的岛屿如海洋岛和大长山岛呈现出明显亏损状况，这与当地海岛资源的开发与管理的不合理有关。此外，空间上愈趋近海洋岛，地理位置也愈临近我国边境线，其国防战略意义愈发凸显。然而，该地区的生态系统却呈现出明显的退化趋势，因此当地政府对该岛生态系统的保护需要更加重视，以保障国防安全与生态安全的协同并进。

3.2 生态系统服务功能协同/权衡分析

从2000—2020年中选取2000年、2010年、2020年3个时间点进行相关性分析，以确定长海县5种主要的生态系统服务功能的协同/权衡关系。具体如图3所示，5种生态系统服务功能共确定10种相互关系，并且大多数通过显著性检验。在2000年、2010年、2020年3个时间点上，一直保持着协同关系的是SC-CS，HQ-WY，HQ-CS，LA-SC这4对生态系统服务功能，以HQ-CS协同关系最高；而一直保持权衡关系的是SC-WY，LA-WY这2对生态系统服务功能，以SC-WY权衡关系最高。其中协同关系以SC-CS，HQ-CS，LA-SC这3对生态系统服务功能最为显著。这是因为在植被种类多样、覆盖度高和抗外界干扰能力强的地区，植被的根系密度和深度也相对较大，能够更好地固定土壤，保持水土，形成健康、更具观赏价值的自然景观。同时在植被的生长发育过程中会吸收二氧化碳并将其中的碳固定在植物体内和土壤中，从而增加碳固存。在权衡关系中以SC-WY，LA-WY这两对生态系统的服务功能最为显著，这是因为在景观价值更高的地区，其土壤保持相较于其他地区更好，有利于当地的景观建设，同时水分更倾向于渗透到地下，从而减少地表的产水量。

图4展示长海县在不同时间段里生态系统服务功能协同/权衡相关系数的变化情况。长海县在过去20年里，CS-WY，HQ-WY，HQ-CS这3对生态系统服务功能相关性呈现出持续增长的趋势；HQ-SC，LA-CS，LA-HQ这3对生态系统服务功能相关性呈现出持续降低的趋势；只有LA-SC这一对生态系统服务功能的相关性保持不变。未来长海县应当注重生态系统功能中的权衡关系以及系数不断降低的功能，采取因地制宜的生态策略以保障生态安全和国防安全。

3.3 生态系统服务功能影响因素分析

3.3.1 影响因素选择与因子探测分析

根据相关海岛文献^［22-23］以及数据的可获取性，将影响因素分离成自然因素和人文因素，探讨它们对长海县的生态系统服务功能的影响。本文选取年降水、年均温、归一化植被指数、海拔和坡度为自然因素；选取土地利用、淡水养殖、夜间灯光、GDP和人口密度为人文因素。

地理探测器因子探测结果如图5所示，在长海县5种生态系统服务功能中，产水量主要受到自然因素中年降水量的影响，海岛绝大多数的产水离不开来自海洋的大气降水。同时产水量也还受到海拔和归一化植被指数的影响，受人文因素影响不大，仅有土地利用对产水量的影响较大；碳固存主要受到土地利用的影响，其q值高达0.64。此外，碳固存还受坡度、夜间灯光和人口密度的影响较大。长海县草地和林地面积占比较大，通过光合作用能够更多地吸收人类经济活动所产生的碳；土壤保持受到坡度、高程和归一化植被指数的影响较为明显，q值分别为0.24，0.25，0.21，植被覆盖率高的地区对土壤保持具有重要作用；生境质量受年均降水量的影响最大，但总体上受到人文因素如土地利用、坡度和人口密度等的影响更大；景观美学整体上受自然因素影响为主，受人文因素影响不大，q值均不超过0.1。长海县土地类型主要以草地和林地为主，建设用地和耕地占比较少，因此其生态系统服务功能整体还是以自然因素影响为主导，同时人文因素也占有一定比例，表明在长海县生态系统服务功能的演变中，城镇化发展和社会经济活动的影响仍不容忽视。

3.3.2 交互探测分析

长海县生态系统服务功能的影响因素交互结果如图6所示。在产水量方面，X₁土地利用和X₆归一化植被指数的交互作用最强，q值为0.26；在碳固存方面，X₁土地利用和X₁₀坡度的交互作用最强，q值高达0.8；在土壤保持方面，X₁₀坡度和X₆归一化植被指数的交互作用最强，q值为0.37；在生境质量方面，X₁土地利用和X₈年均降水量的交互作用最强，q值高达0.75；在景观美学方面，X₇年均气温和X₈年降水量的交互作用最强，q值为0.48。

在各种交互探测结果中，自然因素交互作用的影响明显大于人文因素交互作用的影响。此外，自然与自然因素和人文与人文因素交互作用的影响均没有自然与人文因素交互作用的影响强烈，进一步说明长海县虽然大多数土地仍属于无人类活动的区域，主要的生态系统服务功能还是以自然因素影响为主，但人为因素的影响也在日益凸显，这是因为在有人类活动的海岛上离不开城市扩张、海洋资源和旅游资源等的开发。边境海岛城市的扩张带动基础设施的建设，如交通、住宅、商业和国防设施等，这不仅改变其土地的利用方式，也对生态环境产生一定的影响。

同时，海洋资源的开发，如渔业和海洋矿产的开采，虽然能够促进经济发展，但也可能对海洋生态系统造成压力，影响生物多样性和生态平衡。此外，旅游业的蓬勃发展为当地带来经济收益，但如果管理不妥当，会导致生态环境的破坏。因此，人为因素的影响不容忽视。综上，长海县生态系统服务功能的演变并不是单因子单独作用的结果，而是多因子交互影响的结果，主要表现为非线性增强和双因子增强的关系。

4 讨论与结论

4.1 讨 论

生态系统服务功能具有极高的研究价值，这为合理利用资源、实现可持续发展和人类福祉提供理论基础，是生态评估的核心^［24］。在此之前，学者们对生态系统服务功能的分异特征以及影响因素的研究主要集中在大陆地区，较少集中在海岛地区和边境地区，导致海岛生态系统的研究较大陆更为薄弱。大陆生态系统服务功能时空分布常见的有二元分布^［25］、集聚分布等^［26］稳定的特征，而海岛生态系统不同。由于海岛生态系统在空间尺度上呈狭小、离散分布，没有大陆广阔、连续分布，同时受外界干扰更加显著等原因，造就海岛的生态系统服务功能在时空分布上更为破碎化、稳定性更差的特征，与大陆生态系统形成鲜明对比。而长海县是中国唯一的边境海岛，这样脆弱的生态不利于未来生态-社会-经济的可持续发展，更不利于边境县的基础设施和国防设施等建设，其生态保护应当高度重视。

在影响因素研究中，降雨和植被生长状况是影响产水量和景观美学的重要因素，这与Evans等^［27］学者的研究结论相一致，但由于海岛濒临海洋，产水量受降雨的影响更显著；不同土地利用类型是影响碳固存和生境质量的主要因子，这一结果与诸多大陆研究结果相一致^［28-29］，但由于海岛面积的有限性使得人类活动导致的变化更加显著；植被生长状况是土壤保持的主控因子，这与Dymond等^［30］的结果相符，但却与王培家等^［20］的研究结论相悖，主要与长海县海岛的开发程度远不足大陆生态系统，植被长期以林地和草地为主相关。若长海县不对影响因素加以控制，使生态系统服务功能继续亏损，不仅会给自身带来一定的经济损失，同时可能会影响到边境地区的对外交流合作，甚至会威胁边境地区的国防设施的正常运行，如国防军事站点失去天然屏障、地基不稳受损和对外探测受到干扰等。因此海岛长海县作为研究全球气候变化的前沿阵地、全球复杂生态系统的“微观模型”和边境国防建设的重要区域，研究其生态系统演变以及其影响因素具有重要意义。

未来，长海县应在《加快长海县高质量发展的指导意见》政策、“生态立县”和“两山”理念的基础上，不断坚持生态优先、节约优先和保护优先原则，增强海岛居民生态保护意识、加强对生态脆弱区的保护和发展可持续产业等，推动长海县的产业转型，实现资源节约化、经济绿色化。为成为国际生态示范岛屿，长海县可参考、制定如下措施：（1） 短期内，长海县政府应建立稳定的海岛生态监测与修复体系，并与EOD项目相结合，定期对海岛及其海域进行质量评估，聚焦资源的可持续利用与合理开发，确保海岛生态-社会-经济的平衡；循序渐进“从陆海污染源头治理、近岸生态系统修复、海洋生态保护修复”的陆海统筹计划，不断创新生态修复技术以恢复海岛生态系统；推广绿色旅游模式，增设环境保护相关设施和项目，增强游客的环境保护意识，推进“长海渔家”示范区建设；加强与辽宁省政府和相关部门的合作，如2022年与北方建设投资集团签署的战略合作框架协议，以争取更多的政策和资金支持，保障各类保护措施的顺利实施和新能源的开发。（2） 长期来看，应设立完善的生态保护区网络，加强全域生态保护修复，充分发挥海岛生态系统的碳汇潜力以促进生态岛屿建设；加强现代化渔业技术研发，推动养殖业向深海养殖、生态养殖等可持续养殖的方向发展，构建新型海洋牧场以减少对近海海域的压力；建设完善的生态旅游产业链，确保从住宿到景点各方面都遵循绿色环保原则，从一岛到多岛，带动全域旅游，对标国际知名旅游海岛，实现经济增长和生态保护的双赢；积极参加国内外海洋生态保护交流与合作，参考其他生态示范岛采取的措施，结合自身实际情况打造独具特色的东北生态示范岛。

本研究仅探究长海县近20年来生态系统服务功能的变化及其影响因素，在未来的研究中可以利用系统动力学等模型对未来生态系统服务功能效应强度进行预测和评估。同时本文也存在一定局限性，未来可进一步完善：（1） 文章对长海县海岛进行的研究属于小尺度范围的研究，对数据精度的要求较高，而本文获取的数据精度大多为1 km，重采样可能仍会对结果造成误差等，所以应在此基础之上不断增加精度，提高结论的准确性；（2） 文章所采用的模型参数均参考了学者们过去的文献资料，在不同时间和尺度背景下可能与实际情况存在误差，因此仍需要深入研究，进一步确认海岛生态状况。

4.2 结 论

本文综合运用InVEST模型与价值当量法探究边境海岛长海县生态系统服务功能的演变及其影响因素，能够为辽宁省海陆统筹、东北区域一体化发展和国家海洋经济的可持续发展提供理论支持，也为长海县政府长海县制定生态环境政策、保障边境国防设施安全和维护国家安全提供科学参考。研究表明：

（1） 2000—2020年长海县产水量总量持续降低，2000—2010年和2010—2020年分别减少16.5%和42.2%，产水集中分布在长海县东部地区；碳固存总量略有下降，海洋岛和獐子岛碳固存水平较高，大、小长山岛的连续分布逐渐破碎；土壤保持量从17.997 t/hm²降至8.289 t/hm²，高值区主要集中在林地；生境质量先增加后降低，但整体水平较低，仅有海洋岛质量较高；景观美学逐年下降，2000—2010年和2010—2020年分别均值降低14.1%和7.3%。从整体上看，长海县生态系统呈退化趋势，对边境的可持续发展、国防设施的安全建设构成潜在威胁。

（2） 2000—2020年在有人类活动的岛屿上，产水量和碳固存的变化在空间分布上呈现出增长和亏损交错分布的趋势，无人岛上的产水量和碳固存则呈现亏损的趋势；无论有无人居住的岛屿上，土壤保持的变化均与地形相关，坡度大的地区土壤保持呈现降低的趋势，其他地区则呈现略微增长的趋势；生境质量和景观美学的变化主要在有人类居住的海洋岛呈现亏损的趋势，其余岛屿均呈现略微增长的趋势。

（3） 在2000年、2010年、2020年3个时间点上，5对生态系统服务功能协同/权衡的占比比较均衡。SC-CS，HQ-CS，LA-SC这3对生态系统服务功能始终保持协同关系，相关系数均表现为HQ-CS>LA-SC>SC-CS；SC-WY，LA-WY这2对生态系统服务功能始终保持权衡关系，以SC-WY最为显著，其相关系数超过-0.78。

（4） 长海县生态系统服务功能演变主要受到自然因素的影响，但城市扩张、海洋资源和旅游资源的开发等一系列人类活动的影响也不容忽视。其中各影响因子交互作用结果比单因子作用更显著，因此长海县生态系统服务功能演变是多因子共同作用的结果。

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基金资助

辽宁省属本科高校基本科研业务费专项资金“大连公共设施供给服务空间差异与影响因素分析”(LJ112410165047)