梁秀琴馮 強(qiáng)段寶玲

(山西財(cái)經(jīng)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,山西 太原030006)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)源于自然生態(tài)系統(tǒng),對(duì)人類福祉的諸多方面存在貢獻(xiàn)[1],提供了社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基石。但人類福祉與生態(tài)系統(tǒng)并非線性發(fā)展[2],人類需求不斷提高對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成難以挽回的損失,致使雙方關(guān)系愈發(fā)緊張,嚴(yán)重影響區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展[3]。因此,生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)在全球范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注[4-6],促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉協(xié)同提升成為既順應(yīng)時(shí)代發(fā)展又緊跟研究前沿的核心議題,也是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的理論基礎(chǔ)。

生態(tài)系統(tǒng)合理的格局和健康的生態(tài)功能是維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)[7],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)是可持續(xù)的人類福祉。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指人類從生態(tài)系統(tǒng)直接或間接獲得的各種惠益[8],福祉被認(rèn)為是一種健康、幸福、良好積極的生活狀態(tài)[9]。自2005年進(jìn)行千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估后,眾多學(xué)者在生態(tài)學(xué)、地理學(xué)或社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)和居民福祉的研究取得了豐碩成果,例如雄鷹等[10]以廣東省樂昌市為例,探討南方丘陵山地農(nóng)戶福祉與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系;Ma等[11]研究秦嶺地區(qū)的生態(tài)意識(shí)對(duì)農(nóng)民福祉的影響,發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量改善提高了農(nóng)民的生活滿意度;楊雪婷等[12]研究表明供給與文化這兩項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)居民福祉影響較大。

多數(shù)研究聚焦于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)居民福祉的作用和從不同尺度探討兩者的時(shí)空變化等[13-14]方面,缺少對(duì)兩者深層次耦合機(jī)制的探討,而街鎮(zhèn)作為居民生存發(fā)展的基本單元,從此視角切入的研究更為少見。

因此,在美麗中國(guó)建設(shè)不斷深入的背景下,研究小尺度空間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉的耦合關(guān)系,不僅能夠定量描繪兩者協(xié)調(diào)性的空間特征,而且能識(shí)別其背后的驅(qū)動(dòng)因子,從而切實(shí)為當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)?？傮w來(lái)說(shuō),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與福祉發(fā)展密不可分,兩者的耦合研究逐漸成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[2]。

三川河流域位于黃土高原中部,是我國(guó)礦產(chǎn)資源密集區(qū),具有生態(tài)脆弱疊加采礦干擾的雙重特征。例如其柳林縣是我國(guó)優(yōu)質(zhì)主焦煤生產(chǎn)地區(qū),煤炭資源質(zhì)優(yōu)量大,因而采礦業(yè)成為其支柱產(chǎn)業(yè),并且相關(guān)產(chǎn)業(yè)也滲透到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和居民生活的諸多方面。由此可見,該流域居民的生存發(fā)展與礦產(chǎn)資源密切相關(guān),但經(jīng)濟(jì)利益提升的同時(shí)居民也飽受采礦所產(chǎn)生的危害。分析該流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和居民福祉的耦合關(guān)系、識(shí)別耦合協(xié)調(diào)度空間分布的主要影響因子對(duì)指導(dǎo)其綠色發(fā)展具有重要意義。

因此,本文通過(guò)當(dāng)量因子法計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,構(gòu)建居民福祉測(cè)量指標(biāo)體系并進(jìn)行問卷調(diào)查,探析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與居民福祉水平,進(jìn)而探討2020年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與居民福祉的空間分異、耦合機(jī)制及其影響空間分異的主導(dǎo)因子。本文研究成果可為資源密集型生態(tài)脆弱區(qū)居民福祉保障和生態(tài)環(huán)境管理的政策制定提供理論支撐和實(shí)踐參考。

1 研究區(qū)概況

三川河是黃河的一級(jí)支流,流經(jīng)山西呂梁中部,流域面積4 164 km2,是晉西的最大流域,包含呂梁離石區(qū)、柳林縣、中陽(yáng)縣和方山縣4縣區(qū)的大多數(shù)地域。呂梁市在《全國(guó)資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》中被確定為資源型城市,其中三川河流域煤礦資源儲(chǔ)量占比較大,僅柳林縣煤礦數(shù)量和產(chǎn)能占到呂梁市的1/3,煤炭資源成為帶動(dòng)該流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的源泉,但同時(shí)也衍生資源枯竭、植被破壞和環(huán)境污染等生態(tài)問題。

另外,該地區(qū)是水土流失比較嚴(yán)重的區(qū)域,流域內(nèi)植被覆蓋度低、土地貧瘠、降水量年度變化大,影響到當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)與生態(tài)安全?？傊?三川河流域由于自然和人為原因?qū)е碌纳鷳B(tài)問題日益突出,當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展仍較為落后且生態(tài)環(huán)境脆弱。雖然近年來(lái)進(jìn)行多次綜合治理,但生態(tài)困境仍制約當(dāng)?shù)鼐用裆姘l(fā)展,因此探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉有助于促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究時(shí)段為2020年,數(shù)據(jù)包括3部分:①生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù):土地利用數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。②福祉數(shù)據(jù):入戶調(diào)查數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)。③其他數(shù)據(jù):高程數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。其中土地利用數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心,高程數(shù)據(jù)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái),并通過(guò)ArcGIS 10.5軟件提取研究區(qū)的范圍。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《呂梁統(tǒng)計(jì)年鑒》《柳林縣統(tǒng)計(jì)年鑒》《中陽(yáng)縣統(tǒng)計(jì)年鑒》《離石區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》《方山縣統(tǒng)計(jì)年鑒》和各區(qū)縣政府網(wǎng)站公布的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》與《中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒2021》,運(yùn)用ArcGIS 10.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,入戶調(diào)查數(shù)據(jù)主要通過(guò)實(shí)地調(diào)查獲得。

調(diào)查問卷內(nèi)容包括3方面:居民的生活基本情況、對(duì)生活及環(huán)境條件的滿意度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)認(rèn)知情況調(diào)查。調(diào)查區(qū)域涉及三川河流域33個(gè)街鎮(zhèn),調(diào)查人數(shù)基本與街鎮(zhèn)居民人口數(shù)量相對(duì)應(yīng),調(diào)查對(duì)象以中年人為主,能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有深層次的感知。其次在調(diào)查過(guò)程中,對(duì)相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型附圖說(shuō)明,問卷內(nèi)容更為通俗易懂。本次調(diào)查時(shí)間為2021年7月,共收集421份有效調(diào)查問卷。

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算

(1)ESV地區(qū)修正。參考朱相君等[15]的研究成果,采用以農(nóng)田為基準(zhǔn)的地區(qū)修正法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行修正,將研究區(qū)農(nóng)田糧食單位面積產(chǎn)量與全國(guó)農(nóng)田糧食單位面積產(chǎn)量的比值0.45作為修訂系數(shù)。

(2)借鑒謝高地等[16]改進(jìn)后的中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表,將單位面積當(dāng)量服務(wù)價(jià)值確定為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要農(nóng)作物單位經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7,計(jì)算公式為:

式中:ESV為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元);Ek為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2);VCk為第k種生態(tài)系統(tǒng)類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元/hm2);i為作物種類;mi為i種作物種植面積(hm2);qi為i種作物的單位面積產(chǎn)量(kg/hm2);pi為i種糧食作物全國(guó)平均價(jià)格(元/kg);M為糧食作物種植總面積(hm2);Qky為k類土地利用類型y類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的當(dāng)量因子;Ak為第k種生態(tài)系統(tǒng)類型的面積(hm2)。本文選擇研究區(qū)主要農(nóng)作物為玉米和谷子,其糧食作物單產(chǎn)分別為4 126.55和1 588.61 kg/hm2,平均市場(chǎng)價(jià)格分別為2.24和3.01元/kg,最終確定標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量為595.33元/hm2。

2.2.2 居民福祉評(píng)估

(1)居民福祉指標(biāo)體系。福祉本質(zhì)指人類需要得到滿足的程度[17],表現(xiàn)出我們所追求的理想生活狀態(tài)。本文的人類福祉指標(biāo)體系以其含義和特征為基礎(chǔ),按照科學(xué)性、多維性和層次性等原則而構(gòu)建,主要涵蓋主、客觀視角,客觀指標(biāo)主要為調(diào)查對(duì)象的基本生存情況,例如收入水平、用水量和交通條件等,通過(guò)實(shí)際調(diào)查了解;主觀指標(biāo)主要從生活滿意度和認(rèn)知情況方面進(jìn)行調(diào)查。另外,指標(biāo)權(quán)重通過(guò)熵值法計(jì)算,客觀賦權(quán)可避免主觀判定法產(chǎn)生的臆斷性問題,表1為熵值法計(jì)算結(jié)果。

表1 居民福祉度量指標(biāo)體系

(2)居民福祉測(cè)算。福祉得分通過(guò)綜合得分法計(jì)算獲得,在福祉指標(biāo)權(quán)重確定之后,進(jìn)行加權(quán)求和,計(jì)算居民綜合福祉得分,計(jì)算公式為:

式中:S表示人類福祉分?jǐn)?shù);n為指標(biāo)個(gè)數(shù);j為人類福祉指標(biāo);Wj為j指標(biāo)權(quán)重;Sj為j指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.3 研究模型

2.3.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

(1)耦合協(xié)調(diào)度是多個(gè)系統(tǒng)或要素間相互影響、彼此和諧一致的程度[18]。本文根據(jù)三川河流域?qū)嶋H情況和前人的研究經(jīng)驗(yàn),建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉耦合度與耦合協(xié)調(diào)度模型且進(jìn)行分類,測(cè)算兩者間的相互作用強(qiáng)度,其計(jì)算公式為:

式中:C為耦合度;f(x)為居民福祉綜合指數(shù);g(y)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合指數(shù);T為綜合指數(shù);a,b為兩系統(tǒng)系數(shù),本文認(rèn)為二者在發(fā)展中一致重要,此處a=b=0.5D為耦合協(xié)調(diào)度。

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉耦合度(C)及耦合協(xié)調(diào)度(D)等級(jí)劃分。C值越大,表示兩個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性越大,相互作用性越好[19]。D的取值范圍為[0,1],該指標(biāo)能更好地反映出兩個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性,數(shù)值越大說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉發(fā)展越協(xié)調(diào),表2為C和D的等級(jí)劃分。

表2 耦合度及耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

2.3.2 相對(duì)發(fā)展模型 相對(duì)發(fā)展模型能夠體現(xiàn)兩系統(tǒng)之間的相對(duì)發(fā)展情況[20],其計(jì)算公式如下:

式中:f(xi),g(yi)分別為i街鎮(zhèn)的居民福祉綜合指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合指數(shù);生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉的相對(duì)發(fā)展類型可以區(qū)分為3類,居民福祉滯后型、同步發(fā)展型以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)滯后型。參考相關(guān)研究,當(dāng)F≤0.9時(shí),則發(fā)展類型為居民福祉滯后型;當(dāng)0.9＜F≤1.2時(shí),居民福祉與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)同步發(fā)展;當(dāng)F＞1.2時(shí),為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)滯后型。

2.3.3 地理探測(cè)器 地理探測(cè)器是探測(cè)空間分異性,以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的工具,可解釋自變量對(duì)因變量的解釋作用強(qiáng)度[21],即探測(cè)影響耦合協(xié)調(diào)度空間異質(zhì)性的主要因子,結(jié)果用q統(tǒng)計(jì)量表示,其計(jì)算公式為:

式中:q為某因子的影響力,值域?yàn)閇0,1],值越大表示自變量對(duì)因變量的影響越大。h=1,…,L為變量Y或因子X的分層;nh,n分別為層h和全區(qū)的樣本數(shù);σ2h,nσ2分別為層h和全區(qū)Y值的離散方差。

考慮數(shù)據(jù)的獲取程度,影響因子包括:人口集聚程度、人均耕地面積、人均用水量、人均年收入、年均降水量、植被覆蓋度、土地利用程度。利用ArcGIS 10.5軟件將X(影響因子)與Y(耦合協(xié)調(diào)度)的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)采用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行分類后,通過(guò)地理探測(cè)器中的“因子探測(cè)”和“交互作用探測(cè)”功能,探析研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉耦合協(xié)調(diào)度空間分異的驅(qū)動(dòng)因子及其交互作用。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布

結(jié)果顯示,2020年該流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“東高西低”的空間格局(圖1),表現(xiàn)出較強(qiáng)的東西差異,這與植被分布的格局相似。高值區(qū)分布在流域東部即方山縣及中陽(yáng)縣南部,形成該流域主要的生態(tài)輸出區(qū),包括信義鎮(zhèn)、吳城鎮(zhèn)、暖泉鎮(zhèn)、馬坊鎮(zhèn)、北武當(dāng)鎮(zhèn)等。這得益于該地區(qū)較高的植被覆蓋度和優(yōu)越的自然條件,同時(shí)處于郊區(qū)或經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū),人口較少,生態(tài)系統(tǒng)狀況較好。例如南部的中陽(yáng)縣2020年森林覆蓋率達(dá)到49.09%,遠(yuǎn)高于同期我國(guó)森林覆蓋率22.96%。低值區(qū)分布在流域中西部的離石區(qū)和柳林縣,包括西屬巴街道、蓮花池街道、城北街道、薛村鎮(zhèn)等,主要受制于城市擴(kuò)張、礦區(qū)資源消耗和自然條件差等方面的相互作用,已有研究[22-23]也表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)空間擴(kuò)張會(huì)不斷擠壓生態(tài)環(huán)境空間,粗放式的城市開發(fā)短期內(nèi)改善福祉,但導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化將影響人類福祉的長(zhǎng)期增長(zhǎng)潛力,城市化快速發(fā)展必然對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大壓力。

圖1 三川河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布

3.2 居民福祉空間分布

通過(guò)Jenks自然斷點(diǎn)法將居民福祉水平分為5個(gè)等級(jí),結(jié)果顯示2020年該流域居民福祉水平總體呈現(xiàn)“中部低、東西高”的空間分異格局(圖2)。

圖2 三川河流域居民福祉空間分布

高值區(qū)主要分布在方山縣、離石區(qū)東部、中陽(yáng)縣東南部和柳林縣中西部,前3個(gè)區(qū)域處于非礦區(qū),存在共同特征即生態(tài)狀況良好,這與該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分布特點(diǎn)相印證;而柳林縣處于礦區(qū),2020年GDP為220.5億元,占據(jù)呂梁市當(dāng)年GDP的14.3%,僅次于孝義市,這成為當(dāng)?shù)夭糠志用窀ｌ磔^高的主要原因。低值區(qū)大致分布在流域中南部街鎮(zhèn),離石區(qū)福祉水平低主要與生態(tài)環(huán)境相關(guān)。該區(qū)域礦業(yè)發(fā)展?jié)M足居民基礎(chǔ)生活資料需要,但這種滿足以犧牲精神需求為代價(jià),而在居民物質(zhì)生活滿足后對(duì)生活質(zhì)量要求較高,故而福祉水平較低;其次中陽(yáng)縣南部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)福祉水平較低主要受生活條件限制。該區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平低,人口少且交通不便利,同時(shí)自然資源轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值的途徑單一,主要依靠農(nóng)業(yè)生存,居民可獲取的社會(huì)和生態(tài)資源有限,嚴(yán)重制約居民的生存與長(zhǎng)期發(fā)展。

3.3 服務(wù)與居民福祉空間耦合協(xié)調(diào)特征

基于耦合協(xié)調(diào)度模型,計(jì)算三川河流域兩系統(tǒng)的耦合度及耦合協(xié)調(diào)度并劃分其協(xié)調(diào)狀態(tài)。結(jié)果顯示其耦合度呈現(xiàn)“南北高,中間低”的特征(圖3),另外流域內(nèi)街鎮(zhèn)大部分屬于磨合耦合與高水平耦合,兩者占比為86.7%,而中西部屬于低水平耦合,主要因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況協(xié)同發(fā)展困難。耦合協(xié)調(diào)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布格局相吻合,空間上呈“東高西低”的格局,存在4種類型:嚴(yán)重失調(diào)、輕度失調(diào)、初級(jí)協(xié)調(diào)和良好協(xié)調(diào)(圖3)。協(xié)調(diào)為該流域主要特征,其中良好協(xié)調(diào)比例58.9%。協(xié)調(diào)區(qū)主要分布在流域東部,這些地區(qū)基本遠(yuǎn)離城市,森林資源豐富,生態(tài)狀況良好,在政策指導(dǎo)和管理水平提升的背景下,管理者不斷推出一系列措施促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民生產(chǎn)生活協(xié)調(diào)發(fā)展。失調(diào)區(qū)分布于中西部,并且中心街道及入河口鄉(xiāng)鎮(zhèn)處于嚴(yán)重失調(diào)。盡管該地區(qū)近年來(lái)不斷實(shí)施減排、“煤改氣”等環(huán)保項(xiàng)目,但經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式不合理、環(huán)境負(fù)擔(dān)過(guò)重成為其處于失調(diào)狀態(tài)的主要原因。生態(tài)文明理念、政府決策和區(qū)位戰(zhàn)略疊加效應(yīng)等對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)和居民福祉的耦合具有一定影響[24],要試圖改變不協(xié)調(diào)狀態(tài),必須改進(jìn)發(fā)展模式,劃定綠化底線,提高居民生態(tài)環(huán)保意識(shí)。該流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉相對(duì)發(fā)展情況處于不同程度的失衡(圖3),街鎮(zhèn)數(shù)量排序從大到小依次為生態(tài)滯后型、福祉滯后型和同步發(fā)展型。生態(tài)滯后區(qū)主要為流域中西部的21個(gè)街鎮(zhèn),經(jīng)濟(jì)發(fā)展依賴工礦業(yè),生態(tài)狀況較差,同時(shí)人口較多對(duì)資源消耗產(chǎn)生較大壓力,生態(tài)高需求與低供給的相互作用導(dǎo)致該區(qū)域處于生態(tài)滯后型發(fā)展;福祉滯后型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有9個(gè),主要分布在流域東部和南部。盡管這些地區(qū)生態(tài)狀況較為良好,森林資源較為豐富,但受地形、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的限制,生態(tài)資源紅利難以持續(xù)釋放,居民福祉狀況落后于生態(tài)需求;同步發(fā)展型城鎮(zhèn)以“點(diǎn)”狀零星分布在流域內(nèi)部,僅有3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)與福祉處于較為匹配的狀態(tài)。

圖3 三川河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)福祉耦合度、耦合協(xié)調(diào)度及相對(duì)發(fā)展度空間分布

3.4 耦合協(xié)調(diào)度驅(qū)動(dòng)因子分析

三川河流域兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度受到多因子的共同影響(表3),各因子根據(jù)q值大小排序依次為:土地利用程度(0.842)＞植被覆蓋度(0.805)＞年均降水量(0.798)＞人口集聚程度(0.693)＞人均年收入(0.329)＞人均耕地面積(0.235)＞人均用水量(0.202)。其中耦合協(xié)調(diào)度受土地利用程度的影響最大,植被覆蓋度與年均降水量次之且兩者差距較小,而人均耕地面積與人均用水量對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的影響最小?？傊?根據(jù)因子指標(biāo)選取和探測(cè)結(jié)果,表現(xiàn)為土地利用程度對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的影響最大,解釋力最強(qiáng),人均用水量對(duì)其影響最小。交互探測(cè)主要表示不同因子聯(lián)合對(duì)因變量的作用程度,地理探測(cè)器能夠判斷因子交互作用的方向及方式[25],這是其優(yōu)越于其他統(tǒng)計(jì)方法所在。結(jié)果表明任意兩因子的交互值均大于單獨(dú)因子的值(表4),因此三川河流域兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度是由眾多驅(qū)動(dòng)因子共同作用的結(jié)果。植被覆蓋度因子與其他任何因子交互后解釋值都高于0.950,其中植被覆蓋度∩人口集聚程度的q值為0.990,說(shuō)明在相同植被覆蓋條件下,人口集聚程度會(huì)對(duì)耦合協(xié)調(diào)度產(chǎn)生較大影響,土地利用程度與人均年收入交互后解釋值也較高(0.992),另外人口集聚程度、人均年收入和年均降水量分別與其他因子的交互解釋值均高于0.8,其余因子交互程度雖然較低但也基本達(dá)到0.7以上。由此可以看出植被覆蓋度、土地利用程度、人口集聚程度、人均年收入和年均降水量對(duì)促進(jìn)該流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉更高程度耦合協(xié)調(diào)具有關(guān)鍵作用,且植被覆蓋度、土地利用程度與其他因子的交互作用對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的影響顯著。

表3 驅(qū)動(dòng)因子探測(cè)結(jié)果

表4 交互作用探測(cè)結(jié)果

4 討論

推動(dòng)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉的協(xié)同發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生態(tài)文明目標(biāo)的關(guān)鍵。本文在測(cè)算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉水平的基礎(chǔ)上,通過(guò)耦合協(xié)調(diào)度模型、地理探測(cè)器探究耦合協(xié)調(diào)度在街鎮(zhèn)尺度下的空間差異及背后的驅(qū)動(dòng)因子,較好地揭示了影響該流域耦合協(xié)調(diào)度的主要因子和因子組合,研究結(jié)果可為類似生態(tài)脆弱區(qū)實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展提供參考。

4.1 耦合協(xié)調(diào)度空間分異

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉的耦合協(xié)調(diào)度在空間范圍內(nèi)存在差異。首先高值主要分布于該流域東部,以森林、草地為主,生態(tài)環(huán)境狀況與福祉狀況高于平均水平,耦合協(xié)調(diào)度較高。但Wang[26]認(rèn)為懷來(lái)山盆地山區(qū)具有較高的調(diào)節(jié)服務(wù)(土壤保持和碳固持服務(wù))、生境質(zhì)量和森林游憩水平,而幸福感較差,與本文研究結(jié)果存在差異。原因?yàn)樵搮^(qū)域的監(jiān)管缺失將影響到調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的可持續(xù)提供,而本文研究區(qū)東部山區(qū)經(jīng)過(guò)合理規(guī)劃、監(jiān)管與保護(hù),相對(duì)而言居民福祉水平并不低。其次,流域中西部耦合協(xié)調(diào)度較低,主要為礦業(yè)發(fā)展區(qū),處于服務(wù)與福祉失調(diào)狀態(tài)。研究表明:生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在協(xié)同與權(quán)衡關(guān)系[27],資源開發(fā)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展短期內(nèi)改善人類福祉,但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降進(jìn)而居民福祉降低?；羧降萚28]認(rèn)為新泰市采煤沉陷區(qū)處于“低服務(wù)高福祉”模式,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)惡化將損害居民福祉。Adams等[29]認(rèn)為過(guò)度開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可能對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦闹饔^福祉產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)上述分析可知,今后流域中西部需秉持開發(fā)與保護(hù)并存原則,積極實(shí)施礦區(qū)生態(tài)修復(fù),滿足居民基礎(chǔ)生活及更高層次的追求,助推經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。另外,該流域相對(duì)發(fā)展?fàn)顩r具有明顯的東西差異,雖然東部居民福祉水平相對(duì)不低,但未與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生強(qiáng)協(xié)同效應(yīng),仍以福祉滯后型為主,因此在維護(hù)生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)上需加強(qiáng)對(duì)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活狀況的關(guān)注,提高其福祉水平。

4.2 耦合協(xié)調(diào)度影響因子

耦合協(xié)調(diào)度空間分異受多種因子的影響,其中土地利用程度和植被覆蓋度位居前列,綠地面積較多的區(qū)域主要分布在東部,而土地利用程度較高區(qū)域集中于中西部,這是地勢(shì)及資源差異所導(dǎo)致的結(jié)果,不同的生態(tài)環(huán)境與城市化進(jìn)程勢(shì)必會(huì)影響耦合協(xié)調(diào)度。另外交互探測(cè)結(jié)果顯示除植被覆蓋度和土地利用程度以外,人口集聚程度和人均年收入與其他因子的交互值也較高,上述結(jié)論與已有的研究結(jié)果具有一致性。例如胡蕾[30]認(rèn)為麗江市人均耕地面積對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民收入耦合協(xié)調(diào)度有顯著的正相關(guān)關(guān)系,生計(jì)資本的存量可能對(duì)耦合協(xié)調(diào)有積極作用。Zhang等[31]認(rèn)為社區(qū)體育公園的可及性對(duì)居民的主觀幸福感有積極的影響。李昂等[32]認(rèn)為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好轉(zhuǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是促使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉協(xié)調(diào)的主要原因。郭力娜等[33]認(rèn)為建成區(qū)面積和收入等是影響遼寧省城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量耦合協(xié)調(diào)度的重要因子,但與本研究結(jié)果也有不同之處,該學(xué)者認(rèn)為人均公園綠地面積和建成區(qū)綠化覆蓋率的影響下降,主要原因?yàn)檫|寧省環(huán)境治理與保護(hù)工作卓有成效。而本研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在空間范圍內(nèi)差異明顯,結(jié)果顯示森林植被等生態(tài)要素是影響耦合協(xié)調(diào)度的主導(dǎo)因子,全域內(nèi)生態(tài)治理與保護(hù)水平仍有待提高。

因此今后該流域應(yīng)在保護(hù)自然資本要素、環(huán)境治理修復(fù)和綠色經(jīng)濟(jì)、社會(huì)服務(wù)水平提升兩方面雙管齊下,特別是通過(guò)鼓勵(lì)生態(tài)投資項(xiàng)目有助于實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)和居民福祉提升之間的協(xié)調(diào)平衡。另外研究區(qū)人均年收入遠(yuǎn)低于同期山西省人均水平,思考如何拓寬收入渠道和推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展也是協(xié)調(diào)發(fā)展的重要方面。

4.3 不確定性分析

本文居民福祉指標(biāo)雖然考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文等方面,但街鎮(zhèn)尺度的數(shù)據(jù)來(lái)源有限,不同學(xué)者所考慮的福祉范圍及指標(biāo)也有所差異,指標(biāo)體系等方面的差異使不同研究之間的可比性較差,統(tǒng)一的人類福祉研究方法還仍需探索。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算未納入建設(shè)用地,同時(shí)不同評(píng)估方法所得結(jié)果也存在差異,根據(jù)研究區(qū)域?qū)ふ腋m合的測(cè)算方式還有待探討。另外本文僅從空間尺度對(duì)兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行劃分,缺少時(shí)間尺度的測(cè)算,所提出的管理建議還尚顯不足。本文通過(guò)地理探測(cè)器識(shí)別耦合協(xié)調(diào)度空間異質(zhì)性的影響因子,探測(cè)結(jié)果可定量表現(xiàn)各驅(qū)動(dòng)因子和因子組合對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間異質(zhì)性的解釋力度,但此方法也有一定缺陷。例如使用過(guò)程中在對(duì)連續(xù)的自變量因子進(jìn)行離散化處理時(shí)沒有明確的分類標(biāo)準(zhǔn),離散化方式的不同會(huì)對(duì)最終的探測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定影響[34]。在今后的研究中,一方面應(yīng)關(guān)注時(shí)間序列的變化,這能夠反映研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的變化,另外對(duì)人類福祉的評(píng)價(jià)應(yīng)更為全面,尋求更為可靠的分析方法對(duì)其相互作用機(jī)制進(jìn)行深層次的剖析,以期提出更科學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展建議。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)三川河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈現(xiàn)“東高西低”的分布格局,高值區(qū)主要為流域東部即方山縣及中陽(yáng)縣南部的部分街鎮(zhèn),低值區(qū)為該流域中西部即柳林縣和離石區(qū)的部分街鎮(zhèn)。

(2)居民福祉水平總體呈現(xiàn)“中部低,東西高”的空間分異格局。高值區(qū)主要分布于方山縣、離石區(qū)東部、中陽(yáng)縣東南部和柳林縣中西部,最高值為圪洞鎮(zhèn),低值區(qū)為流域中部及南部的部分街鎮(zhèn)。

(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和居民福祉的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)在街鎮(zhèn)間分布存在差異,耦合協(xié)調(diào)程度的差異主要受社會(huì)發(fā)展水平及生態(tài)狀況差異的影響。耦合度呈現(xiàn)“南北高,中間低”的特征,耦合協(xié)調(diào)度呈“東高西低”的空間格局,以協(xié)調(diào)狀態(tài)為主,其中良好協(xié)調(diào)比例58.9%;同時(shí)中西部街鎮(zhèn)處于生態(tài)滯后型,東部處于福祉滯后型,同步發(fā)展型城鎮(zhèn)較少。

(4)耦合協(xié)調(diào)度在空間上的差異受到多種因子的共同作用,其中土地利用程度、植被覆蓋度、年均降水量的影響較大,是推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與居民福祉協(xié)調(diào)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該關(guān)注的主要因子;交互探測(cè)結(jié)果顯示植被覆蓋度、土地利用程度與其他因子的交互作用對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的影響顯著。

5.2 建議

(1)科學(xué)規(guī)劃生態(tài)空間,推動(dòng)生態(tài)保護(hù)與城市建設(shè)協(xié)調(diào)并進(jìn)。流域中部需開展生態(tài)空間規(guī)劃整治,提升用地效率,在流域中心發(fā)展快速區(qū)域探索構(gòu)建“城市立體綠化”格局,可有效縮減與東部生態(tài)狀況差距,推動(dòng)生態(tài)保護(hù)與城市建設(shè)協(xié)調(diào)并進(jìn);對(duì)于高服務(wù)價(jià)值區(qū)要持續(xù)保護(hù)此地區(qū)的生態(tài)環(huán)境,另一方面積極推動(dòng)自然資源實(shí)現(xiàn)價(jià)值化,滿足居民生存發(fā)展需求。

(2)加大政策傾斜,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造。生態(tài)系統(tǒng)管理的關(guān)鍵目標(biāo)是在區(qū)域尺度上推進(jìn)人與自然和諧,提高居民對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的幸福感[35-36]。協(xié)調(diào)區(qū)應(yīng)在推進(jìn)目前發(fā)展戰(zhàn)略前提下探索新的發(fā)力點(diǎn),從良好協(xié)調(diào)向高水平協(xié)調(diào)邁進(jìn),如南部地區(qū)利用生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)推進(jìn)木耳、核桃等農(nóng)產(chǎn)品提質(zhì)增效。對(duì)于失調(diào)區(qū)即中西部需重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)質(zhì)量,加大清潔治理、節(jié)能減排和打擊破壞生態(tài)的力度,注重優(yōu)美環(huán)境對(duì)居民福祉的積極作用,同時(shí)引進(jìn)人才、綠色技術(shù)和科技投入并做到合理適配,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí);另外繼續(xù)推進(jìn)教育投資及宣傳等相關(guān)工作,培育生態(tài)文化。

(3)充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì),擴(kuò)大特色種植品牌影響力,提升資源稟賦優(yōu)勢(shì)。交互探測(cè)結(jié)果表明植被覆蓋度、土地利用程度和人均年收入等自然因子和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子是影響耦合協(xié)調(diào)度分布的重要因子,因此提出以下建議:首先提高對(duì)流域中西部植被覆蓋的關(guān)注,提升生態(tài)價(jià)值;其次流域南部山區(qū)人均收入低,可利用本地區(qū)的資源特色,推廣氣候資源旅游或特色種植—生態(tài)旅游—健康經(jīng)濟(jì)相結(jié)合等模式,多途徑、可持續(xù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)資源紅利健康轉(zhuǎn)換;最后規(guī)范山區(qū)管理,整合村鎮(zhèn),不僅能夠提升基礎(chǔ)設(shè)施資源利用率,更易于激發(fā)集體效應(yīng),形成穩(wěn)固的特色產(chǎn)業(yè)鏈。