区域社会-生态系统恢复力协调发展时空演变研究
——以陕西省为例

2024-03-20 11:50王佳宇白晓娟
干旱区地理(汉文版) 2024年2期
关键词:恢复力陕南陕北

黄 娇, 陈 海, 王佳宇, 白晓娟

(1.西北大学城市与环境学院,陕西 西安 710127;2.陕西省地表系统与环境承载力重点实验室,陕西 西安 710127)

社会-生态系统是基于社会系统和生态系统之间相互影响、相互作用形成的耦合系统,兼具系统整体性、内部层次性、复杂性与不确定性等特征[1-2]。恢复力作为社会-生态系统的关键属性[3],被定义为系统经受干扰并能够维持自身结构、功能、特性及反馈的能力[4],在快速城镇化、人口增长及气候变化等环境背景下为该领域的研究提供了新的思路。随着恢复力从生态恢复力向社会-生态系统恢复力的演变[5],社会-生态系统恢复力的测度及其协调发展时空演变的探讨已成为研究热点[6-8],这对于提升区域社会-生态系统恢复力和促进其可持续发展意义重大[9]。

国内外学者已就社会-生态系统恢复力的测度与评估开展了广泛研究,涉及国家[10]、省市[11-12]、景观[13]等多个尺度,研究对象主要集中于旅游开发[14]、采矿活动[15]、气候[16]及自然灾害[17]等单一扰动因素的社会-生态系统,目前少有研究以县域为评价单元对多元因素驱动下的区域社会-生态系统恢复力进行分析。在恢复力理论背景下,恢复力的定量评价是进一步理解社会-生态系统恢复力变化机制的关键,当前对社会-生态系统恢复力的评估仍未形成统一的范式,测度方法主要包括模型评估[18-19]和替代性指标体系评价[6],部分研究通过探讨脆弱性与恢复力[20]的关系,仅在脆弱性模型[21]的基础上对系统恢复力进行量化[22],还缺少对应对能力的关注。目前,诸多研究以社会、经济、生态等子系统为测度单元,基于脆弱性与应对能力2 个层面构建指标体系,进而通过综合指数法、集对分析等实现社会-生态系统恢复力的定量评价[10,14]。其中,集对分析作为一门处理不确定性问题的系统理论方法[23],已在脆弱性评价、安全评价、多属性决策等[24-26]领域得以广泛应用,其在具有复杂且不确定性等特征的社会-生态系统恢复力量化方面具有一定的优势[27]。在对社会-生态系统恢复力进行评价的基础上,现有研究主要侧重于运用回归分析[28]、障碍度模型[29]等方法分析社会-生态系统恢复力的影响因素,对社会-生态系统恢复力协调发展的时空演变研究较少,既有的恢复力协调发展研究[7-8]表明耦合系统恢复力强调系统内部之间的协调和融合关系,系统的健康发展需要子系统间的协调演进,探究各子系统恢复力的相互协调关系可更好地反映社会-生态系统的发展状况。

鉴于此,本文以受城镇化发展、资源开发及气候等多因素影响的陕西省社会-生态系统为研究对象,将其划分为社会、经济、生态3 个子系统构建评价指标体系,采用集对分析法,以县域为评价单元对陕西省2000—2020年的社会-生态系统恢复力进行测度,基于恢复力测度结果,运用二元及三元耦合协调度模型分析社会-生态系统的协调发展水平,从区域层面揭示二元(社会-经济、社会-生态、经济-生态)和三元(社会-经济-生态)子系统协调发展度的时空演变特征,并通过灰色关联度及双变量空间自相关模型进一步探讨二元与三元子系统协调发展变化间的数量关联度与空间相关关系,研究可为区域社会-生态系统的可持续性管理与发展策略制定提供理论依据与决策支持。

1 研究区概况

陕西省(31°42′N~39°35′N,105°29′E~111°15′E)位于中国中部,黄河中游地区,土地面积2.056×105km2,地势南北高、中间低,在地理空间上形成陕北黄土高原、关中平原、陕南秦巴山地3个自然区(图1),气温、年平均降水量由南向北逐渐降低。陕北地区地形破碎、千沟万壑,属于半干旱区,生态环境脆弱;关中平原介于陕北黄土高原与秦岭山地之间,地势平坦、气候温和;陕南地区秦岭、巴山及汉江盆地形成“两山夹一川”的地貌结构,为湿润区,年降水量大,滑坡、山洪等地质灾害频发。陕西省下辖10 个地级市,共107个县级行政单元,截至2020年,陕西省常住人口3.955×107人,地区生产总值2.618×1012元。陕北地区能源丰富、能源工业地位突出、经济发展迅速;关中地区人口密集、交通便利、产业多样化发展、经济条件优越;陕南地区经济基础薄弱,产业发展受山地地形及生态保护的限制,工业化程度较低,社会经济效益不高。陕北、关中、陕南三大自然区差异显著的自然地理环境、社会经济发展水平,加之拥有多样的社会-生态系统,为区域社会-生态系统恢复力协调发展的时空演变分析提供了良好的研究区。

图1 研究区示意图Fig.1 Schematic diagram of the study area

2 数据与方法

2.1 数据来源与处理

本研究数据主要来源于:(1)社会经济数据。源自2000、2020 年的《中国县域统计年鉴》《陕西统计年鉴》《陕西区域统计年鉴》、陕西省各地市统计年鉴及相关区县国民经济和社会发展统计公报等公开资料,部分缺失数据由增长率推算或相邻年份代替。(2)土地利用数据。2000、2020年的土地利用数据来源于中国西部环境与生态科学数据中心的陕西省1∶100000土地利用矢量数据集,重采样为30 m的地类栅格,将地类分为耕地、林地、草地、水域、建设用地及未利用地6 类,按照陕西省县级行政区划对其进行提取分析与栅格面积计算。为消除指标的量纲和数量级差异,根据指标影响性质,采用极值法对数据进行标准化处理。在综合指标体系测度中,客观赋权法根据各指标所提供的信息量来决定指标的权重,为避免主观因素带来的偏差,采用熵权法确定指标权重,具体计算步骤见参考文献[30]。

2.2 指标体系构建

恢复力测度指标的选取因区域特性、系统类型、要素选择及研究视角等不同而产生差异,目前关于恢复力评价指标体系的构建尚未形成统一的范式。理论上恢复力测度由社会、经济、生态、政策和文化5 个要素组成,其中政策和文化多通过其他因素的影响而显现[12]。在外部扰动作用下,系统不稳定性和抗性作为恢复力测度的主要因子,可分别通过系统的脆弱性和应对能力来表征[27,29],其中脆弱性反映系统在受到扰动后结构和功能受到损害的程度,是系统所受压力和自身敏感性相互作用的结果[7,31],应对能力是系统通过自身完善和结构调整对干扰的抵抗程度[8]。因此,参考相关研究[7,27,32],从研究尺度、地区基本情况、系统可持续发展等方面出发,选取社会、经济和生态3 个子系统为测度单元,以区域自然地理环境和人类活动驱动作用下引发的各子系统脆弱性因子来衡量系统的不稳定性,选取利于各子系统发展并在一定程度上有助于系统恢复力提升的应对能力因子来衡量系统的抗性,通过相关性分析,遵循系统性、代表性、数据可获得性等原则,共遴选出20项指标因子(表1),对陕西省社会-生态系统恢复力进行测度。

表1 陕西省社会-生态系统恢复力评价指标体系Tab.1 Evaluation index system of social-ecological system resilience in Shaanxi Province

社会子系统主要考虑社会的稳定性、抵御风险的能力和学习能力。人口密度衡量人口特征;粮食产量评价基本物质条件;社会消费品零售总额、地方财政支出表征消费水平和财政支持力度;中小学在校生人数反映教育普及及学习能力;万人拥有医疗卫生机构床位数衡量医疗卫生服务提供能力。

经济子系统映射经济的发展和支撑能力,农林牧渔业总产值、规模以上工业总产值代表生产能力与产业发展规模;金融机构贷款余额反映资金需求程度;产业结构多样化指数采用赫芬达尔指数的倒数计算[33],衡量产业发展的平衡程度;GDP、人均可支配收入和财政收入表示经济实力;全社会固定资产投资反映资本投资额度。生态子系统主要考虑生态本底条件和生态胁迫因素,化肥施用强度和农用塑料薄膜使用强度作为反映生态压力的指标;造林面积比例反映绿化环保力度;生物丰度[34-35]、人均林草地面积反映生态功能及生态平衡状况;土地利用程度[36]用以衡量人类对区域土地利用的广度和深度。

2.3 研究方法

2.3.1 集对分析法基于集对分析进行多属性评价,记为Q={F,D,E,W},其中,评价方案集F={f1,f2,…,fm} ,评价指标集D={d1,d2,…,dn} ,评价对象集E={e1,e2,…,ek} ,评价指标权重集W={w1,w2,…,wn} ,在同一空间内进行对比确定各评价方案中的最优指标构成最优评价集U={}u1,u2,…,un,各评价指标中最劣评价指标构成最劣评价集V={v1,v2,…,vn} ,其中un、vn分别为指标的最优值和最劣值。建立集对{Fm,U} 在[U,V]上的联系度为:

式中:μ为集合的联系度;fm为评价方案;am为同一度;bm为差异度;cm为对立度;i和j分别为差异度和对立度系数;apk和cpk分别为评价指标dpk与集合[vp,up] 的同一度和对立度;wp为第p项指标的权重。

当dpk对评价结果起正向作用时,

当dpk对评价结果起负向作用时,

方案fm与最优方案集U的相对贴近度rm可定义为:

式中:rm反映了被评方案fm与最优方案集U的联系度,rm值越大表示被评价对象越接近最优方案。

2.3.2 耦合协调度模型耦合协调度模型包括耦合度和协调度,可用于描述2 个或多个系统间的相互作用程度及协调发展水平[37-38]。引入耦合协调度模型,借鉴已有研究成果[39]将协调发展度分为10个评价等级(表2),分析社会、经济、生态子系统恢复力间的相互作用关系及协调状态,以进一步反映社会-生态系统协调发展变化程度。

表2 协调发展阶段及程度Tab.2 Coordinated development stage and degree

王淑佳等[40]修正后的耦合度模型加大了耦合度(C)值的区分度且在测量效度上更佳,因此,本文运用耦合度修正模型构建二元及三元子系统耦合协调度模型如下:

当n=2 时,假定maxUi为U2,得到二元子系统耦合协调度模型:

当n=3 时,假定maxUi为U3,得到三元子系统耦合协调度模型:

式中:U1、U2、U3分别为社会、经济、生态子系统恢复力;C、C′为耦合度;T、T′为协调度;D、D′为系统协调发展度;α、β、γ为待定权重。本文认为3 个子系统同等重要,取式(5)中α=β=0.5,取式(6)中α=β=γ=。

2.3.3 双变量空间自相关双变量空间自相关分析能揭示空间变量与邻近空间上其他变量的相关性[41]。本研究借助GeoDa1.18 软件,基于邻接关系建立空间权重矩阵,通过双变量空间自相关对二元与三元子系统协调发展变化的空间相关关系进行探究。

运用双变量全局空间自相关分析整个研究区内两变量的空间关联性[42],利用全局Moran’sI进行表征,公式为:

采用双变量局部空间自相关进一步反映局部区域中两变量的集聚性与分异特征[43],利用局部Moran'sI进行表征,公式为:

式中:I、Ii分别为双变量全局和局部Moran’sI,Moran’sI取值[-1,1],Moran’sI>0 表示存在空间正相关,Moran’sI<0表示存在空间负相关,Moran’sI=0表示不存在空间关联性,即随机分布;Wij为空间单元i和j的空间权重矩阵;xi、yj分别为自变量、因变量在空间单元i、j的值;分别为自变量、因变量的平均值;S2为所有空间单元中变量值的方差;zi、zj为方差标准化的空间单元变量值。根据Ii形成高-高聚集、低-低聚集、高-低聚集和低-高聚集4种聚类模式,在此基础上绘制LISA分布图。

3 结果与分析

3.1 社会-生态系统恢复力测度结果与变化趋势分析

分别计算2000、2020 年各区域恢复力,得到社会-生态系统恢复力的整体变化情况(图2)。

图2 2000—2020年陕西省社会-生态系统恢复力Fig.2 Social-ecological system resilience in Shaanxi Province from 2000 to 2020

3.1.1 子系统恢复力变化趋势分析2000—2020年陕西省社会恢复力由0.323 上升为0.729,陕南、关中、陕北社会恢复力分别从0.296、0.411、0.164 增长至0.706、0.765、0.675,伴随着城镇化的高速发展,各地区财政支持力度增强,基础设施配套日渐完善,教育、医疗、社会保障等社会事业得以快速发展,人民生活环境与生活质量不断提高,地区之间的社会发展差异逐渐缩小,社会恢复力均具增长趋势。陕西省经济恢复力由2000年的0.217大幅上升为2020年的0.847,陕南、关中、陕北经济恢复力分别从0.185、0.267、0.144 增长至0.796、0.877、0.839,陕南积极调整产业结构,经济恢复力上升趋势显著;关中经济增长速率快且竞争力强,经济恢复力始终居于首位;陕北在以石油、煤炭、天然气等为主的能源开采和加工产业的兴起下,经济总量不断升高,经济恢复力增幅最大。2000—2020 年陕西省生态恢复力由0.635 微弱降低至0.622,陕南、关中、陕北生态恢复力分别从0.728、0.552、0.710 变化为0.720、0.542、0.684,陕南森林覆盖率高,生态恢复力始终高于关中和陕北;关中城市集中分布,生态恢复力始终处于末位;陕北随着造林面积的逐渐减少,生态恢复力具有微弱下降的变化态势。

3.1.2 社会-生态系统恢复力变化趋势分析2000—2020 年陕西省社会-生态系统恢复力从0.303 显著上升至0.779。陕南、关中、陕北社会-生态系统恢复力分别从0.299、0.352、0.204 变化为0.759、0.795、0.768。陕南社会、经济恢复力提升显著,社会-生态系统恢复力也随之增长;关中平坦的地势、便利的交通等为社会、经济的发展提供了良好的基础条件,社会-生态系统恢复力水平最高;陕北经济恢复力增幅大且绿化建设下生态恢复力维持在较高水平,社会-生态系统恢复力增长态势显著。

3.2 社会-生态系统协调发展时空变化分析

根据恢复力测度结果,依据公式(5)和(6),分别计算2000、2020 年各评价单元二元、三元子系统的协调发展度,并按前文所述评价等级(表2)得到各区域协调阶段的县域数量占比情况(表3)和时空分异图(图3)。

表3 2000—2020年陕西省社会-生态系统协调阶段占比Tab.3 Proportion of each coordination stage of social-ecological system in Shaanxi Province from 2000 to 2020/%

图3 2000—2020年陕西省社会-生态系统协调发展空间演变Fig.3 Spatial evolution of coordinated development of social-ecological system in Shaanxi Province from 2000 to 2020

3.2.1 社会-经济子系统协调发展时空变化特征2000—2020 年陕西省社会-经济子系统协调发展度由0.422升至0.823,失调衰退、过渡调和阶段占比分别下降45.79%、39.26%,协调发展阶段占比增长至95.33%(表3),整体维持南高北低的分布格局,但空间差异减弱(图3a、e)。陕南、关中、陕北两子系统协调发展度分别由0.405、0.482、0.311 上升至0.815、0.846、0.781,始终是关中>陕南>陕北。陕南社会经济基础较弱,但其在移民搬迁安置工程和循环经济规划的实施、扶贫政策的落实以及关中-天水经济区的辐射带动作用下,城镇化建设加快,经济发展动力增强,经济、社会恢复力共同提升,2020年协调发展阶段占比92.86%,良好协调县域围绕市辖区连片集中分布;关中协调发展阶段占比增长77.78%,2020年达96.30%,良好、优质协调县域集聚特征明显,是因为关中区位优势明显,人口吸纳能力强,交通、公共设施等配套更为完善,且西安市作为“增长极”辐射带动周围地区经济发展,两子系统互促作用加强;陕北2000年失调衰退阶段占比高达84.00%,随着能源化工产业发展创造的巨大经济效益对社会建设的带动作用增强,2020年96.00%的县域处于协调发展阶段,但区域内资源分布不均,人口密度较低,县域经济发展水平差异较大,南低北高的空间分布特征不变。

3.2.2 社会-生态子系统协调发展时空变化特征2000—2020 年陕西省社会-生态子系统协调发展度从0.471 增至0.714,协调发展阶段比例增长57.95%(表3),形成中间低南北高的分布格局(图3b、f)。陕南、关中、陕北两子系统协调发展度分别由0.483、0.515、0.363 升至0.769、0.668、0.751,由关中>陕南>陕北转变为陕南>陕北>关中。陕南是我国中部地区的生态安全屏障及南水北调中线供水工程的主要水源区,生态恢复力高,在社会恢复力的大幅提升下,协调发展阶段占比增至85.71%,以良好协调县域的集中分布为主;关中协调发展阶段比例增长40.74%,但2020 年仍有11.11%的县域处于失调衰退阶段,中心低四周高的分布差异凸显,是由于以西安市为中心的城市规模扩张导致绿地面积缩小、生态功能减弱,两子系统协调作用相对较弱;陕北随着退耕还林等工程的实施及社会发展水平的提升,协调发展阶段占比增至96.00%,处于中级协调的县域连片分布,南低北高的空间分布差异减弱。

3.2.3 经济-生态子系统协调发展时空变化特征2000—2020 年陕西省经济-生态子系统协调发展度从0.394增长到0.727,失调衰退、过渡调和阶段占比分别衰减51.40%、34.58%,2020年90.65%的县域处于协调发展阶段(表3),中部低南北高的空间分布差异显现(图3c、g)。陕南、关中、陕北两子系统协调发展度分别由0.388、0.420、0.346 升至0.790、0.668、0.783,陕南、陕北增幅较大,协调发展度转向陕南>陕北>关中。陕南实施循环经济发展战略,生态环境与经济发展此消彼长的关系减轻,2020年全域处于协调发展阶段,中级、良好协调县域集聚分布;关中协调发展阶段占比由7.41%增至81.48%,空间上形成中部低四周高的分布特征,是由于以西安、咸阳、渭南市为主的部分县域在经济快速发展下,地类的转移及土地利用程度的增强使得生态恢复力较低,相对低等级协调发展县域呈条带状分布于此;陕北在经济跃升的同时生态环保力度大,失调衰退阶段占比大幅下降72.00%,2020年全部县域迈入协调发展阶段,以中级、良好协调为主,呈南高北低的分布格局。

3.2.4 社会-经济-生态子系统协调发展时空变化特征2000、2020 年陕西省社会-经济-生态子系统协调发展度分别为0.424、0.755,增长态势显著,协调发展阶段占比从14.95%上升至92.52%(表3),保持南高北低的空间分布特征(图3d、h)。2000—2020年陕南、关中、陕北三子系统协调发展度分别由0.418、0.468、0.337增至0.789、0.730、0.769,与社会-生态、经济-生态子系统变化一致,关中生态恢复力相对较低,与社会、经济恢复力差距变大,协调发展度逐渐低于陕南、陕北。陕南协调发展阶段占比增长82.15%,改变了区域内部分低水平协调发展度县域连续分布的格局,良好协调县域的集聚效应凸显;关中失调衰退、过渡调和阶段占比均下降33.33%,协调发展阶段占比增至88.89%,形成中心低四周高的空间分布特征,主要是由于以西安市辖区为主的区域人类活动对生态系统的作用较强,较低的生态恢复力导致系统间协调发展度相对较低;陕北社会、经济恢复力大幅增长且绿化建设投资大,协调发展度增长态势显著,2020 年区域内所有县域处于协调发展阶段,南低北高的分布差异减弱。

3.3 二元与三元子系统协调发展变化相关性分析

3.3.1 数量相关性分析基于灰色关联分析分别计算陕西省2000—2020 年社会-经济、社会-生态、经济-生态子系统与社会-经济-生态子系统协调发展度变化值间的关联程度分别为0.770、0.751、0.854。研究期间三类二元子系统与三元子系统恢复力协调发展度变化之间具有较高的关联性,影响程度为经济-生态>社会-经济>社会-生态,这表明各地区对产业的发展、环境的保护及生活质量的改善使得社会、经济及生态子系统间相互作用的程度越来越高,3 个子系统之间互利互补、有序发展,在二元子系统协调发展变化的共同驱动作用下三元子系统向协调发展阶段转变。

3.3.2 全局及局部空间相关性分析分别以2000—2020 年陕西省三元子系统协调发展度变化值作为第一变量,三类二元子系统协调发展度变化值作为第二变量,运用GeoDa1.18 空间分析软件计算三类二元子系统与三元子系统协调发展变化的双变量Moran’sI(表4),以探究两者之间变化的总体空间分布相关性。由表4 可知,社会-经济、社会-生态、经济-生态子系统与社会-经济-生态子系统协调发展度变化值的双变量Moran’sI分别为0.459、0.442、0.478,采用蒙特卡罗模拟方法进行显著性检验,三类二元子系统与三元子系统协调发展度变化值的全局Moran’sI均通过了5%水平上的显著性检验,且|Z|均大于1.96,这表明研究期间二元子系统协调发展度变化与三元子系统协调度变化之间存在显著的空间正向关联特征,两者在空间分布上存在高-高或低-低的聚集现象。

表4 2000—2020年陕西省二元与三元子系统协调发展度变化值的双变量Moran’s I统计值Tab.4 Bivariate Moran’s I of the change value of coordinated development degree of binary and ternary subsystems in Shaanxi Province from 2000 to 2020

全局Moran’sI仅从整体上体现2000—2020 年二元与三元子系统协调发展度变化的空间相关性,未能显示出局部的空间信息,故在此基础上通过双变量局部空间自相关分析进一步反映区域两者间的局部关联性,通过z检验(P<0.05)绘制双变量局部空间自相关LISA聚类图,在空间上显示出正相关的高-高、低-低聚类及负相关的低-高、高-低聚类。总体上,2000—2020 年陕西省社会-经济、社会-生态、经济-生态与社会-经济-生态子系统协调发展度变化存在集聚特征的评价单元主要以正向关联的高-高、低-低类型分布于关中和陕北,陕南两者间的相关性不显著,存在集聚特征的县域零星分布。

陕西省社会-经济子系统与三元子系统协调发展度变化存在集聚特征的评价单元有23 个,陕南、关中、陕北分别占4.35%、52.17%、43.48%(图4a)。陕南中南部县域社会-经济子系统协调发展度基础水平低但提升空间大,存在集聚特征县域的三元子系统协调发展度在其周围地区社会-经济子系统协调发展度变化的影响下表现出高-高类型的正向关联特征;关中西安市及其周围地区在人口密度增加、工业企业发展等因素驱动下,社会-经济子系统协调发展度基数较高且仍具上升趋势,但变化值相对较小,对周围地区三元子系统协调发展度提升的带动作用不大,低-低类型在此分布;陕北北部能源富集区经济竞争力强且基础设施建设快,三元子系统协调发展度受到其相邻县域社会-经济子系统协调发展度的空间溢出作用,高-高类型集中分布,其中三元子系统协调发展度提升值较小的榆阳区被周围社会-经济子系统协调发展度提升显著的县域包围,表现为低-高型的负向关联特征。

图4 2000—2020年陕西省二元与三元子系统协调发展度变化的双变量LISA分布Fig.4 Bivariate LISA distribution of the change value of the coordinated development degree of binary and ternary subsystems in Shaanxi Province from 2000 to 2020

陕西省社会-生态子系统与三元子系统协调发展度变化存在集聚特征的评价单元有34 个,陕南、关中、陕北占比分别为2.94%、52.94%、44.12%(图4b)。陕南东南部安康市辖区生态恢复力因城镇规模扩张存在下降趋势,三元子系统协调发展度提升缓慢,其被周围地区社会-生态子系统协调发展度提升显著的县域围绕表现出低-高型的异质性空间集聚特征;关中平原生态子系统在较强的人类活动扰动下恢复力相对较低,社会-生态子系统协调发展度增幅较小,在此产生空间关联特征的县域三元子系统协调发展变化与其周边相邻县域社会-生态子系统协调发展变化具有一定的趋同性,低-低类型集中分布;陕北南部生态环境较好,其社会资本投资额度及社会消费能力的提升促进了社会、生态子系统的协调发展,社会-生态子系统与三元子系统协调发展度协同提升,高-高类型县域连片分布。

陕西省经济-生态子系统与三元子系统协调发展度变化存在集聚特征的评价单元数量为24个,陕南、关中、陕北分别占4.17%、70.83%、25.00%(图4c)。陕南秦岭南麓区域在上升趋势明显的经济带动作用下,经济-生态子系统间的协调发展度增幅显著,促进其邻近县域三元子系统协调发展度的提升,高-高类型在此分布;关中中部偏东地区生态恢复力的提升受到经济快速发展的制约,经济-生态子系统协调发展作用缓慢,与周边三元子系统协调发展度变化较小的地区产生正向关联特征,形成低-低型空间集聚格局;陕北两者之间主要以高-高类型集聚分布在基础条件差但经济、生态恢复力提升显著的东部边缘地区,该区域在经济-生态子系统协同作用增强的同时促进了其周边地区三元子系统协调发展度的大幅提升,在此形成正向关联的高-高型集聚。

4 讨论

陕西省作为我国“西部大开发”和“一带一路”建设的重点地区,经济发展动力强,社会生活环境和质量不断优化,各区域社会、经济恢复力协同提升显著且差距逐渐缩小。同时,陕西省是我国率先实施“退耕还林”生态建设工程的省份之一,生态建设资金投入力度大,在生态政策影响下生态恢复力较强,但随着能源工业发展、城镇化建设加快及造林面积减少,生态恢复力呈微弱的下降趋势,且省内空间异质性较强,研究期间关中生态恢复力始终低于陕南、陕北,这与丁振民等[44]基于陕西省土地利用转移情况对关中平原建设用地面积不断扩大且主要由耕地转入的分析相契合。

社会-生态系统内部失调和外部失衡可能是系统内任一子系统的滞后引起的,各二元子系统同步协调发展是三元子系统协调发展水平提升的前提[7],陕西省社会、经济恢复力的显著增强有力地推动了各区域二元子系统间的有序发展,三元子系统协调发展度在各二元子系统协调发展程度共同上升的驱动下向协调发展阶段转变,其中经济-生态子系统协调发展度变化与三元子系统协调发展度变化间的数量及空间关联性均高于社会-经济和社会-生态子系统,说明在保持经济恢复力不断向好发展的趋势下,促进各区域生态恢复力的协同提升对社会-生态系统整体协调发展至关重要,如唐晓灵等[45]所述,陕西省在发展过程中要以经济建设为中心,推动区域经济与生态环境协调发展、共同进步。针对生态恢复力在陕西省社会-生态系统协调发展中的重要性,本研究考虑地区不同的生态本底条件提出几点提升各区域生态恢复力协调发展的建议:(1)陕南地区自然生态条件优越但敏感性高,该地区应以生态保护为主,因地制宜发展生态产业;(2)关中地区城镇建设集中,人类活动强度大,应加强生态修复提高区域土地利用效率,扩展城市绿地空间,减轻社会、经济发展对生态环境造成的负面影响;(3)陕北地区能源化工产业突出,经济高速发展,但水土流失严重、生态环境脆弱,该地区应继续做好“退耕还林”成果巩固工作,坚持生态环境建设。

尽管本研究基于恢复力测度结果对陕西省社会-生态系统的协调发展程度进行了多维分析,但依然存在一些不足,复杂社会-生态系统的演变历程需要长时间序列的恢复力测度,本研究只分析了2000—2020 年的社会-生态系统变化格局,时间跨度较小;恢复力测度指标体系构建尚未形成统一的范式,本文结合社会经济统计数据与土地利用数据,综合多层面进行指标的选择,但限于数据的可获得性,还存在指标选取粗放及不全面的问题。在今后的研究中应扩大时间范围,建立更完整的指标体系,进一步探索社会-生态系统恢复力协调发展的阶段性特征及影响机理,为区域建设与适应性管理提供更客观的理论支持。

5 结论

(1)2000—2020 年陕西省社会-生态系统恢复力显著提升,社会、经济子系统恢复力显著增强,生态子系统恢复力呈微弱的下降趋势。

(2)研究期间,陕西省社会-经济、社会-生态、经济-生态及社会-经济-生态子系统协调发展度均呈上升趋势,社会-经济子系统协调阶段提升的空间范围不断扩大,南高北低的空间分布差异减弱;社会-生态、经济-生态子系统逐渐形成中部低南北高的协调发展格局;社会-经济-生态子系统协调发展度整体维持南高北低的空间分布特征。

(3)陕西省二元子系统协调发展变化在数量及空间上与三元子系统协调发展变化有较大的关联且存在较大的时空分异,主要以正向关联的高-高、低-低类型评价单元在省域北部和中部的集中分布为主,南部两者间相关性不显著,存在集聚特征的评价单元零星分布。

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