生态系统恢复力理论在甘肃省国土空间生态修复规划编制中的应用.pdf

第3 0卷 第4期2 0 2 3年7月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s(C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g);P e k i n g U n i v e r s i t y)V o l.3 0 N o.4J u l.2 0 2 3h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)收稿日期:2 0 2 2 0 8 0 7;修回日期:2 0 2 2 0 9 1 6基金项目:国家自然科学基金项目(4 1 9 7 1 1 9 5);甘肃省科技计划软科学专项(2 1 C X 6 Z A 0 3 5)作者简介:毛 龙(1 9 8 6),男,硕士研究生,工程师,交通运输与规划专业。E-m a i l:m a o l o n g 2 0 0 4 1 2 6.c o m*通信作者简介:冯永忠(1 9 6 3),男,教授级高级工程师,博士生导师,主要从事自然资源政策、生态修复、规划评估研究工作。E-m a i l:f e n g y o n g z h o n g 6 3 1 6 3.c o mD O I:1 0.1 3 7 4 5/j.e s f.s f.2 0 2 3.2.4 8生态系统恢复力理论在甘肃省国土空间生态修复规划编制中的应用毛 龙1,汪胜兰2,3,邱晓峄1,陶卓琳1,冯永忠1,2,*,黄银洲21.甘肃省自然资源厅,甘肃 兰州 7 3 0 0 0 02.兰州大学 资源环境学院,甘肃 兰州 7 3 0 0 0 03.湖北文理学院 资源环境与旅游学院,湖北 襄阳 4 4 1 0 5 3MA O L o ng1,WA N G S h e ngl a n 2,3,Q I U X i a oyi1,T A O Z h u o l i n1,F E N G Y o ngz h o ng1,2,*,HUA N G Y i n z h o u21.D epa r t m e n t of N a t u r a l R e s o u r c e s of G a n s u P r o v i n c e,L a n z h o u 7 3 0 0 0 0,C h i n a2.C o l l e g e o f E a r t h&E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,L a n z h o u U n i v e r s i t y,L a n z h o u 7 3 0 0 0 0,C h i n a3.C o l l e g e o f R e s o u r c e a n d T o u r i s m,H u b e i U n i v e r s i t y o f A r t s a n d S c i e n c e,X i a n g y a n g 4 4 1 0 5 3,C h i n aM A O L o n g,WA N G S h e n g l a n,Q I U X i a o y i,e t a l.E v a l u a t i o n o f e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e i n t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m s i n G a n s u,C h i n aa n e m p i r i c a l s t u d y.E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s,2 0 2 3,3 0(4):5 0 4-5 1 3A b s t r a c t:W i t h t h e f u l l i mpl e m e n t a t i o n o f e c o sys t e m r e s t o r a t i o n pr ogr a m i n C h i n a,t h e e v a l u a t i o n o f e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e h a s b e c o m e a n i n t egr a l pa r t o f t h e r egi o n a l r e s t o r a t i o n e f f o r t s.D u e t o d i v e r s e t e r r a i n c o n d i t i o n s a t pr o v i n c i a l l e v e l i t i s e x t r e m e ly i mpo r t a n t f o r e a c h pr o v i n c e t o b u i l d r egi o n a l r e s i l i e n c e m o d e l s a n d c h o o s e s u i t a b l e e v a l u a t i o n m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e r e s i l i e n c e m o d e l s.T a k i ng t h e e x a mpl e o f G a n s u P r o v i n c e w h i c h h a s t h e h igh e s t t e r r a i n d i v e r s i ty i n t h e c o u n t ry,b a s e d o n c l i m a t e,v ege t a t i o n a n d l a n d u s e d a t a f o r 8 7 c o u n t i e s,u s i ng F r ags t a t s,A r c G I S a n d G e o d a s o f t w a r e s,t h i s pape r e v a l u a t e s e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e i n G a n s u t e r r e s t r i a l e c o sys t e m s a s a w h o l e a n d i n e c o sys t e m s o f f i v e r egi o n s w i t h d i f f e r e n t t e r r a i n ty pe s,a n d d i s c u s s e s t h e d i f f e r e n c e i n r egi o n a l e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e a n d i t s i n f l u e n c i ng f a c t o r s.G a n s u P r o v i n c e h a s a n a v e r age r e s i l i e n c e i n d e x s c o r e o f 0.4 5 a n d i s r a t e d“a v e r age”i n o v e r a l l e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e,w h e r e r e s i l i e n c e i n d i c a t o r s(e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e i n t e n s i ty/l i m i t,e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e i n d e x)s h o w t r e n d s o f d e c r e a s i ng e c o l ogi c a l r e s i l i e n c e f r o m t h e s o u t h e a s t t o n o r t h w e s t.T h e c a l c u l a t e d v a l u e o f M o r a ns I i s 0.9 5 a n d o b v i o u s spa t i a l c l u s t e r i ng o f h igh-h igh a n d l o w-l o w r e s i l i e n cy a r e a s i s d e t e c t e d;h igh-h igh c l u s t e r s a r e m a i n ly i n t h e s o u t h e a s t a n d l o w-l o w c l u s t e r s m a i n ly i n t h e n o r t h w e s t o f G a n s u.T h e s e r e s u l t s,c o m b i n e d w i t h t h e s ug ge s t i o n s pu t f o r w a r d i n t h i s pape r o n e c o sys t e m r e s t o r a t i o n f o r d i f f e r e n t t e r r a i n ty pe s,pr o v i d e a f r a m e o f r e f e r e n c e f o r d e c i s i o n-m a k i ng i n t h e r egi o n a l t e r r e s t r i a l spa t i a l pl a n n i ng a n d e c o l ogi c a l r e s t o r a t i o n i n G a n s u.K e y w o r d s:e c o sys t e m;r e s i l i e n c e;spa t i a l d i f f e r e n t i a t i o n;e c o l ogi c a l r e s t o r a t i o n;G a n s u摘 要:随着国土空间生态修复在我国全面展开,生态恢复力的评价成为指导地方生态修复措施的重要前提和支撑。省域层面上,由于各省包含的地域类型多样,准确构建评价模型、合理选择评价方法极其重要。以地域类型最丰富的甘肃省为例,基于甘肃省8 7个县域生态系统指标数据,综合运用F r a g s t a t s、A r c G I S及毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)5 0 5 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)G e o d a软件,对甘肃省全域及不同区域单元生态系统恢复力水平进行评价与分析,并对其空间分异特征及影响因素进行了深入探讨。结果表明:甘肃省生态恢复力指数均值为0.4 5,生态恢复力水平总体处于“一般”等级,地理分布上呈现出自东南向西北逐步降低的空间特征;甘肃省生态恢复力莫兰指数(M o r a ns I)为0.9 5,反映甘肃省生态恢复力有非常显著的空间正相关性,且呈现明显的高 高集聚与低 低集聚两极分化的空间集聚特征,高 高集聚主要出现在甘肃东南部,而低 低集聚主要出现在甘肃西北部区域。研究揭示了甘肃省当前生态系统恢复力水平及区域空间差异,并针对不同生态区域单位分别提出生态修复建议,以期为区域国土空间规划及生态修复相关工作开展提供决策参考。关键词:生态系统;恢复力;空间分异;生态修复;甘肃中图分类号:X 1 7 1.4;P 9 6 2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 5 0 4-0 0 1 00 引言随着我国经济发展的转型,生态保护近年来逐渐提升到前所未有的高度,全面开展生态建设成为我国近期和未来很长一段时间的战略重任1-2。生态保护的高效开展需要依托科学的生态系统评估,其中恢复力作为指示生态系统特性的重要指标,得到前所未有的重视3-4。2 0 2 1年5月,自然资源部颁布的 省级国土空间生态修复规划编制技术规程(试行)5中,就明确要求“针对不同类型生态系统特点,坚持定性与定量相结合,探索评估不同区域生态系统恢复力水平,作为人工参与生态修复程度的重要基础”。恢复力(R e s i l i e n c e)在生态学上用来表征生态系统在受到外界因素扰动之后进行自我调节、自我修复以及抵抗外界干扰,并保持其组织结构和生产力的能力6-1 0。该术语因暗含了生态系统的自我修复能力而在确定生态修复方案中被广泛使用,大量研究亦将其应用于乡村、城市、生态经济区以及特殊地域类型区的评价之中1 1-1 5。然而,省域尺度上由于地域广袤,包含的生态系统类型多样,且省内不同区域的自然特性和人类干扰差异较大,目前应用很少。也就是说,目前恢复力理论的应用在省域国土空间层面的指导存在缺失。基于以上情况,本文以地域类型最丰富的甘肃省为例,采用F r a g s t a t s和A r c G I S软件的栅格移动窗口法,构建由强度与限度加权叠加的综合恢复力指数模型,然后采用莫兰指数(M o r a ns I),评价了甘肃省的生态恢复力空间分异特征与格局,并在考虑甘肃省不同生态单元自然环境、生态本底的多样性与复杂性基础上提出了对应的生态修复建议。该研究为甘肃省的国土空间生态分区修复提供了科学依据,有助于进一步探讨生态系统恢复力这一指标在大空间尺度下的实际应用并促进宏观区域生态修复政策的制定。1 区域概况甘肃省位于我国西北地区,黄河中上游区域。地理位置在北纬3 2 1 1 至4 2 5 7、东经9 2 1 3 至1 0 8 4 6 之间,总面积4 2.5 8万k m2,地处黄土高原、青藏高原和内蒙古高原3大高原的交汇地带。省域轮廓似哑铃形,整体呈西北 东南走向,东西延伸达1 6 5 5 k m,南北宽5 3 0 k m,并有几个近南北向狭窄的蜂腰地带。境内地形复杂,山脉纵横交错,海拔相差悬殊,高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等兼而有之,是山地型高原地貌。气候呈现出自东南温暖多雨区向西北内陆干旱少雨区过渡特征,省内气候的地区差异十分显著1 6。1.1 土地利用现状如图1,甘肃省土地总面积4 2.5 8万k m2,其中农用地占比为4 3.5 5%,建设用地占2.1 4%,城镇村及工矿用地占1.8 8%,交通运输用地占0.2 1%,水域及水利设施用地占0.0 9%。全省土地利用率为4 5.4 9%,未 利 用 的 土 地 占 全 省 总 土 地 面 积 的5 4.3 1%,包括沙漠、裸地、冰川及永久积雪、盐碱地、沼泽等,呈现出土地广袤、类型多样、未利用土地占比高的特点1 7。1.2 生态环境现状经过多年的生态修复与治理,甘肃省生态已有了较大的改观,但生态安全仍面临森林生态系统质量不高、水土流失较为严重、土地沙漠化和土壤盐碱化造成的土地退化严峻、生物多样性保护压力大、水环境总体达标但仍需要进行整体提升、城乡人居环境较为脆弱且人地矛盾尤为突出以及生态保护修复机制尚不完善等多重考验。5 0 6 毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图1 2 0 2 0年甘肃省土地利用类型现状图(数据来源:G l o b e L a n d 3 0数据库)F i g.1 L a n d u s e t y p e s i n G a n s u i n 2 0 2 0(f r o m G l o b e l L a n d 3 0 d a t a b a s e)2 研究方法与数据来源考虑到省域尺度下生态系统类型与特征复杂多样,生态恢复力评价既要体现横向可比性,又要兼顾数据客观可靠性,本研究引入由强度与限度加权叠加的综合恢复力指数模型。该模型可有效解决已有生态恢复力研究中单一指标评价(强度或限度)、评价单元局限于行政区域以及主成分分析等方法的模糊性问题,从而突出景观多样性、植被覆盖率、土地利用类型等关键指标的重要性。2.1 生态恢复力评价模型参考国内学者刘晓平等1 8的生态系统弹性力研究模型,对生态系统恢复力指数进行测度,方法如下:生态系统恢复力指数E的计算公式1 9为E=E C Or e s(1)式中:为调节系数(一般取值0.0 11 0);为生态系统恢复强度系数;E C Or e s为生态系统恢复限度。生态系统恢复强度系数 的计算公式为=HVc1c2(2)式中:H为景观多样性指数;V为归一化植被指数;c1为年气温变化率;c2为年降水变化率。生态系统恢复限度(E C Or e s)的计算公式为E C Or e s=Hmi=1Si(3)式中:m为该区域土地利用类型数量;Si为土地利用类型i的恢复力分值。2.1.1 景观多样性指数H景观多样性是指一定时空范围内景观生态系统类型的丰富性及景观要素在空间结构、功能机制和时间动态等方面的多样化和复杂性。本研究中景观多样性指数计算主要依赖于像元大小、地貌尺度、土地利用分类等。运用G I S将土地利用现状图栅格处理,再通过F r a g s t a t s软件计算,公式2 0-2 2为H=-ni=1Pil n Pi(4)式中:Pi为景观类型所占比例;n为研究区域内景观类型数目。2.1.2 植被指数V植被指数是根据植被的光谱特性,将卫星可见光和近红外波段进行组合而形成,可以反映地表植被覆盖程度与生长活力。植被指数V通常使用N D V I(归一化植被指数)来表示,N D V I是衡量健康植被的标准化方法。计算公式2 3为N D V I=N I R-R e dN I R+R e d(5)毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)5 0 7 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)式中:N I R为近红外波段;R e d为可见光的红光波段;N D V I值取-1 1,0以下为非植被覆盖区。2.1.3 年气温变率c1与年降水变率c2年气温变率(相对变率)是指气温的年际变化,反映研究区域气温变化速度,计算公式为c1=1nni=1Ti-TT 1 0 0%(i=1,2,3,n)(6)式中:c1为研究区域多年气温平均相对变率;Ti为研究区域第i年日均气温;T为该区域多年平均气温值。年降水变率指降水量的年际变化,反映研究区域降水变化速度,计算公式为c2=1nni=1Ri-RR 1 0 0%(i=1,2,3,n)(7)式中:c2为研究区域多年降雨平均相对变率;Ri为研究区域第i年平均降水量;R为该区域多年平均降水量值。2.1.4 土地利用类型弹性分值根据甘肃省不同土地类型对生态系统恢复能力影响程度不同,参考相关学者和专家的研究2 3,并结合研究区生态环境的基本特征,对不同地类赋予不同的弹性分值(表1)。表1 不同土地利用类型的弹性分值T a b l e 1 E l a s t i c s c o r e s f o r d i f f e r e n t l a n d u s e t y p e s序号土地利用类型分值生态价值说明1林地0.9对维持生态的稳定性和保持生态系统的调节能力方面有极其重要的作用2水域0.8水域是决定生态系统健康与发展的重要因素,对生态恢复起重要作用3草地0.7草地、耕地对区域生态可以起到增湿和改善微生物循环的作用4耕地0.6耕地需要人类的灌溉维持,故所赋分值相对较低5灌木地0.5对维持生态系统稳定性有重要作用6湿地0.4对维持生态系统稳定性有重要作用,但利用不好则容易退化从而导致生态弹性度下降,对这类地应谨慎利用7建筑用地0.3对区域生态系统维护作用较小8荒漠0.1对区域生态系统维护作用极小9永久积雪、冰川0.1对区域生态系统维护作用极小2.1.5 生态恢复力评价等级根据上述模型计算的生态恢复力指数大小,按照自然截断法,将生态恢复力水平分为5个等级。一级为生态恢复力水平最低等级,反映其在受到外界干扰后进行自我维持、自我调节及抵抗外界各种压力和扰动从而实现自我恢复的能力最弱;五级为生态恢复力最高等级,反映其自我恢复能力最强。如表2所示。表2 生态恢复力等级表T a b l e 2 E v a l u a t i o n g r a d e s f o r e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e序号生态恢复力等级生态恢复力指数特征1一级0 0.2生态恢复能力弱2二级 0.2 0.4生态恢复能力较弱3三级 0.4 0.6生态恢复能力一般4四级 0.6 0.8生态恢复能力较强5五级 0.8 1生态恢复能力强2.2 生态恢复力空间分异分析本研究选用莫兰指数(M o r a ns I)进行甘肃省生态恢复力空间自相关分析,该指数常用来进行区域内特定属性值空间自相关分析,可反映区域内特定属性值空间分布是否存在相关情况以及空间相关是否显著,即是否存在集聚、离散特征2 4。莫兰指数(M o r a ns I)分为全局莫兰指数(G l o b a l M o r a ns I)和局部莫兰指数(A n s e l i n L o c a l M o r a ns I),其数值范围为-1,1。当M o r a ns I(0,1 时,表示生态恢复力呈现空间正相关,其值越大表示空间相关性越明显;M o r a ns I-1,0)时,表示生态恢复力呈现空间负相关,其值越小表示空间差异越大;M o r a ns I为0时,空间呈随机性。G l o b a l M o r a ns I=ni=1nj=1wi j(xi-x)(xj-x)s2ni=1nj=1wi j(8)A n s e l i n L o c a l M o r a ns I=(xi-x)s2nj=1wi j(xj-x)(9)式中:n为区域样本数量;xi、xj分别为区域i、j的属性值;x为所有区域属性值的均值;s2为属性值方差;wi j为空间权重矩阵。2.3 数据来源本研究使用数据主要包括气候数据、植被数据5 0 8 毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)和土地利用数据3类。其中,气候数据来自对中国气象站点1 9 9 62 0 1 8年气候数据所做的整理,通过将气象站点各气候数据的日数据(缺失数据补全)汇总为年数据,再将气候站点的数据运用A r c G i s软件空间插值、分区,从中截取甘肃省8 7个县(区)的年度气候数据;植被数据是将中国科学院资源环境科学与数据中心公布的中国植被指数(N D V I)数据(h t t p s:/w w w.r e s d c.c n/;空间分辨率为1 0 0 m,采集时间为2 0 2 0年6月份)用G I S的掩膜工具截取的甘肃省植被指数N D V I栅格数据;土地利用数据来源于国家基础地理信息中心发布的G l o b e L a n d 3 0土地利用数据(h t t p:/w w w.g l o b a l l a n d c o v e r.c o m/),该数据共包括1 0个土地利用类型,分别是耕地、林地、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪,通过掩膜提取出的甘肃省2 0 2 0年土地利用分布栅格数据的空间分辨率为3 0 m。图2 甘肃省生态恢复力强度空间分布图F i g.2 D i s t r i b u t i o n m a p o f e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e i n t e n s i t y i n d e x e s i n G a n s u3 甘肃省生态系统恢复力总体评价结果与分析3.1 生态系统恢复力强度与限度分析3.1.1 生态系统恢复力强度分析生态恢复力强度系数用来表征生态恢复强度的大小,强度大小取决于系统自身状态2 5。地貌、气候、土壤、水分供求转化以及植被状况基本决定了生态系统的性质,因而决定了生态系统的恢复力强度大小。结果表明,甘肃省生态系统恢复力强度系数自东南向西北递减(图2)。3.1.2 生态系统恢复力限度分析生态恢复力限度指生态系统恢复能力的波动范围,用来反映生态系统自我调节与缓冲和恢复能力的大小。与恢复力强度相比,区域生态系统恢复力限度具有更强的可塑性,且主要受到土地利用类型与植被类型的影响。如图3所示,甘肃省生态恢复力限度在人类活动集中区域均表现出了较高的水平。甘肃省生态恢复力强度与限度值空间分布规律存在较强的相关性,主要是由于其省内土地利用类型与该区域自然本底如地形地貌等高度相关。3.2 生态系统恢复力评价结果3.2.1 生态系统恢复力指数分析评价结果显示:甘肃省生态恢复力指数均值为0.4 5,处于恢复力第三等级,甘肃省整体生态恢复力水平一般。其中,处于恢复力水平较强的县域共2 2个,占比2 5.3%,主要集中在陇东南部及陇南大部分区域;处于恢复力水平一般的县域共3 3个,占比3 7.9%,主要分布在甘南东部、陇西等地;处于恢复力水平较弱的县域共2 2个,占比2 5.3%,主要分布在河西走廊南部区域、陇中大部分区域及甘南西毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)5 0 9 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图3 甘肃省生态恢复力限度空间分布图F i g.3 D i s t r i b u t i o n m a p o f e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e l i m i t i n d e x e s i n G a n s u部;处 于 恢 复 力 水 平 弱 的 县 域 共1 0个,占 比1 1.5%,全部集中在河西走廊北部和西部区域。恢复力指数处于最高区的县区为灵台县(0.7 0)、康县(0.7 0)和武都区(0.6 9),恢复力处于第四等级,生态恢复力水平较强;而恢复力指数处于最低区的县区为金塔(0.0 9)、瓜州(0.0 7)和敦煌(0.0 6),恢复力处于第一等级,生态恢复力水平弱。3.2.2 生态系统恢复力指数空间分布研究利用A r c G I S软件中的R a s t e r c a l c u l a t o r进行计算,再使用R e c l a s s i f y工具进行重新分类,最终得到甘肃省生态恢复力分布图(图4)。结果如图所示,甘肃省生态恢复力指数在空间上呈现出东南高、西北低的空间特点,且有从东南向西北逐步降低的趋势。这与甘肃省内地域环境特征有紧密关联。3.2.3 生态系统恢复力指数空间自相关分析为更好地反映甘肃省生态恢复力空间关系,本研究运用A r c G I S和G e o d a软件对生态恢复力水平进行空间自相关分析(M o r a ns I)。(1)M o r a n 散点分析。研究结果显示,甘肃省生态恢复力M o r a ns I=0.9 5,如图5所示,散点集中在第一、三象限,反映甘肃省生态恢复力有非常显著的空间正相关性,表示具有相似生态恢复能力的区域聚集在一起。P0.0 5也验证了计算结果的有效性。(2)L I S A聚类分析。结合M o r a ns I散点图与L I S A聚类分析图(图6),甘肃省生态恢复力呈现明显的高 高集聚与低 低集聚两极分化的空间集聚特征。高 高集聚主要出现在甘肃省东南部的庆阳东南、平凉、天水、陇南、甘南东部以及定西南部区域,祁连山脚下有零星高 高集聚出现。而低 低集聚主要出现在甘肃西北部酒泉、嘉峪关以及武威民勤一带。其他区域空间集聚特征不显著。3.2.4 甘肃省生态恢复力水平分区域评价为便于进一步深入分析甘肃省内不同区域的生态恢复力情况,本研究在尽可能突出自然地理和生态系统的完整性、连通性的基础上,结合甘肃省生态安全分区及地方行政区划特征,将甘肃省生态恢复力评价划分为以下5个生态区域单元,结果如表3所示。(1)河西祁连山内陆河区。该区生态恢复力水平处于全省最低水平,总体呈现西低东高、北低南高特征。其中北部荒漠区生态恢复力等级为一级,耕地、草地、建筑用地叠合区域的生态恢复力水平总体略高于周边荒漠地区;区内疏勒河、弱水 黑河、石羊河流域河道及其周边耕地范围内恢复力水平相对5 1 0 毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图4 甘肃省生态恢复力指数空间分布图F i g.4 D i s t r i b u t i o n m a p o f e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e i n d e x e s i n G a n s u图5 甘肃省生态恢复力M o r a ns I散点图F i g.5 M o r a ns I s c a t t e r p l o t f o r e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e i n G a n s u毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)5 1 1 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图6 甘肃省生态恢复力L I S A聚类图F i g.6 L I S A c l u s t e r m a p o f e c o l o g i c a l r e s i l i e n c e i n d e x e s i n G a n s u表3 甘肃省生态恢复力分区域评价表T a b l e 3 E c o l o g i c a l r e s i l i e n c e e v a l u a t i o n r e s u l t s f o r 8 7 c o u n t i e s l i s t e d u n d e r f i v e t e r r a i n t y p e s i n G a n s u序号生态恢复力评价单元恢复力等级生态区域单元恢复力指数域内县(区)1河西祁连山内陆河区二级0.2 2嘉峪关市、金川区、永昌县、凉州区、民勤县、古浪县、天祝县、甘州区、民乐县、临泽县、高台县、山丹县、肃州区、金塔县、瓜州县、阿克塞县、玉门市、敦煌市、肃北县、肃南县2中部沿黄河地区二级0.3 6城关区、七里河区、西固区、安宁区、红古区、永登县、皋兰县、榆中县、白银区、平川区、靖远县、景泰县、永靖县3陇东陇中黄土高原区三级0.5 4会宁县、崆峒区、泾川县、灵台县、崇信县、庄浪县、静宁县、华亭市、西峰区、庆城县、环县、华池县、合水县、正宁县、宁县、镇原县、安定区、通渭县、陇西县、渭源县、临洮县、漳县、岷县4甘南高原地区三级0.5 0临夏市、临夏县、康乐县、广河县、和政县、东乡县、积石山县、合作市、临潭县、卓尼县、玛曲县、碌曲县、夏河县5南部山地地区四级0.6 1秦州区、麦积区、清水县、秦安县、甘谷县、武山县、张家川县、武都区、成县、文县、宕昌县、康县、西和县、礼县、徽县、两当县、舟曲县、迭部县较高,等级居于二、三级之间,呈现较为明显的带状分布特征,主要原因是该干旱区恢复力水平受水资源分布影响更大;南部祁连山 阿尔金山地区生态恢复力水平总体较高,生态恢复力等级跨越大,表现为西部向东部递增。(2)中部沿黄河地区。该区恢复力总体处于二级水平,恢复力指数呈现出由北向南逐渐提升特点,该区域城镇空间分布广泛,生态恢复能力较弱。黄河沿岸有明显的生态恢复力带状分布高值区,榆中南部及永登西部地区出现该区域的生态恢复力高值集中地。而靖远、景泰、平川、永登县南部与红古交接带周边出现恢复力指数低值集中地。(3)陇东陇中黄土高原区。该区生态恢复力位于第三等级,为全省较高水平。其中,陇东地区恢复力空间分布遵循由西北向东南逐步升高的趋势,陇中地区呈现由北向南提升的趋势。区内灵台、崇信、泾川、宁县、正宁以及合水、岷县、漳县和华池大部分区域生态恢复力处于较高水平。而会5 1 2 毛 龙,汪胜兰,邱晓峄,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)宁、安定、临洮、陇西、通渭、静宁、庄浪、环县等地区生态恢复力水平较低。(4)甘南高原地区。该区生态恢复力处于第三等级,比陇东陇中黄土高原区略低,其空间分异特征较为明显,自西向东逐步提升。西部的夏河、碌曲、玛曲及合作北部大部分区域恢复力水平较低,处于第二等级,主要原因是该区域土地利用类型过于单一,大面积的草地类型导致景观及生物多样性偏低,对外界干扰的抵御能力低;东部太子山自然保护区、莲花山自然保护区及郭札沟自然保护区等为该区域恢复力水平高值区,介于四、五级之间,尤其是草地、林地、耕地过渡地带的恢复力水平处于区域高值,显示出较高的抵御外界环境干扰能力。(5)南部山地地区。该区生态系统恢复力处于第四等级,为全省最高水平,主要得益于该区域内较为稳定的气候特征、较高的植被覆盖以及类型多样的景观格局。区内西和中部及礼县东北部区域出现较为集中的恢复力低值区,主要原因是该区域集中连片的耕地种植使得景观多样性下降且人工开发程度较深。4 结论与建议本研究以提升省域层面生态修复效率为出发点,选取自然本底特征明显、生态系统类型多样的甘肃省为例,基于其8 7个县域生态系统指标数据,构建兼顾恢复力限度与强度分析的甘肃省生态系统恢复力评价模型,综合运用F r a g s t a t s和A r c G I S软件对甘肃省全域及不同区域单元生态系统恢复力水平进行评价与分析,主要结论如下。(1)甘肃省生态恢复力指数处于第三等级,总体生态恢复力水平一般,未来有较大改善空间。其中,恢复力指数处于最高区的县区为灵台县、康县、武