耦合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系的生態(tài)安全格局動(dòng)態(tài)分析
——以閩三角城市群為例

黃智洵, 王飛飛,曹文志

廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院, 廈門 361102

生態(tài)安全是指人類在生態(tài)系統(tǒng)中的各種權(quán)益不受威脅的狀態(tài),是一個(gè)多維度共生的復(fù)合系統(tǒng)[1]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于區(qū)域生態(tài)安全的研究從評(píng)價(jià)方法上主要包括綜合指數(shù)法[2- 3]、生態(tài)承載力法[4]、景觀生態(tài)學(xué)法[5- 6]、生態(tài)足跡法[7]等,研究框架上大多采用“狀態(tài)-壓力-響應(yīng)”模型測(cè)算區(qū)域生態(tài)安全[8- 10],但研究體系更多趨于靜態(tài)性特征,無法清晰窺視經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境的作用關(guān)系,指標(biāo)體系缺乏動(dòng)態(tài)性;研究尺度上包括流域[10-11]、省域[2]、城市群[12-13]等,但更多是基于單一尺度的研究,無法從多個(gè)角度對(duì)區(qū)域生態(tài)安全的空間特征進(jìn)行完整性的診斷。根據(jù)生態(tài)安全的系統(tǒng)屬性規(guī)定,其既要包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多個(gè)方面,又需反映各維度間的作用聯(lián)系[1],而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供求關(guān)系恰好可以體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)與自然因素的互相作用機(jī)制,其基本思想[14]與生態(tài)安全的內(nèi)涵和宗旨相契合,因此本研究旨在通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系來表征城市群生態(tài)安全格局,突顯了指標(biāo)體系的內(nèi)部供求變化的動(dòng)態(tài)性特征和優(yōu)勢(shì),改進(jìn)于以往學(xué)者對(duì)生態(tài)安全研究所使用靜態(tài)性的指標(biāo)體系。分別對(duì)城市群縣域、海域等尺度進(jìn)行變換分析,探索閩三角城市群生態(tài)安全格局的空間差異,找尋內(nèi)在規(guī)律與趨勢(shì);并引入環(huán)境庫茲涅茨曲線識(shí)別、評(píng)估和解析閩三角城市群生態(tài)安全格局現(xiàn)狀。旨在為各單元制定差異化的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略并進(jìn)行分區(qū)針對(duì)性管理,以期實(shí)現(xiàn)區(qū)域一體化、生態(tài)一體化、經(jīng)濟(jì)一體化的復(fù)合生態(tài)安全最優(yōu)化發(fā)展目標(biāo)。因此,本研究在閩三角海灣型城市群擴(kuò)張加劇、生態(tài)空間萎縮的條件下,利用區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的空間分異,探討該海灣型城市群的生態(tài)安全格局動(dòng)態(tài)、趨勢(shì)以及調(diào)控策略。

1 研究區(qū)概況

閩三角城市群是由廈門、泉州、漳州所組成的區(qū)域性城市群,毗鄰中國(guó)臺(tái)灣,具有“閩南金三角”之稱。位于116°53′21″—119°01′38″E;23°33′20″—25°56′45″N。屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候,年均降雨量為1000——1200 mm,年均氣溫為21℃。它包含了29個(gè)縣市區(qū),總面積為25314.39 km2,GDP總量超過福建全省的50%;已成為福建乃至中國(guó)東部地區(qū)最具活力的經(jīng)濟(jì)區(qū)域之一,同時(shí)是大陸臺(tái)商投資較密集的區(qū)域,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出,故生態(tài)安全問題研究刻不容緩,如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給是指生態(tài)系統(tǒng)在目標(biāo)時(shí)序結(jié)點(diǎn)和研究單元上所能給予服務(wù)及產(chǎn)品的能力[14-15]。本研究根據(jù)“千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估”[16]中的理論框架將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為供應(yīng)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、調(diào)節(jié)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、文化型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和支持型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。其中本文利用價(jià)值單量法表征前3項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù);支持型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)擇取生境質(zhì)量狀況、景觀格局指數(shù)、生態(tài)恢復(fù)力3個(gè)必選指標(biāo)及海洋環(huán)境狀況1個(gè)可選指標(biāo),如表1。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是指人類所消耗的或是希望取得的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)和產(chǎn)品需要[17],本研究擇取社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中的經(jīng)濟(jì)需求、人口需求、土地需求表征。其中經(jīng)濟(jì)需求反映區(qū)域的經(jīng)濟(jì)實(shí)力,也體現(xiàn)了該地區(qū)所期望獲得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的程度;土地需求表征人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的消耗強(qiáng)度;人口需求影響著區(qū)域?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總需求量大小。各項(xiàng)指標(biāo)選取遵循數(shù)據(jù)的可獲得性和代表性原則并進(jìn)行無量綱化處理,最終通過熵權(quán)法測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的綜合得分。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

*海域自然條件指標(biāo)僅在海域尺度的測(cè)算中加入

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文的研究時(shí)間結(jié)點(diǎn)選取2015年,研究單元為閩三角城市群的28個(gè)縣域。2015年的土地利用數(shù)據(jù)采用Landsat TM遙感影像圖目視解譯獲取,分辨率為30 m×30 m,劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6個(gè)一級(jí)地類,13個(gè)二級(jí)地類,如表2。

區(qū)域生物量數(shù)據(jù)的獲取源自IPCC(世界氣象組織(WMO)及聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)于1988年聯(lián)合建立的政府間氣候變化專門委員會(huì))發(fā)布的2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南。經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)據(jù)來源于福建省、廈門市、漳州市、泉州市及各縣域統(tǒng)計(jì)年鑒。空間矢量數(shù)據(jù)來源于國(guó)家1∶400萬基礎(chǔ)地圖。海洋環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于美國(guó)國(guó)家航天局地球觀測(cè)數(shù)據(jù),山體高程數(shù)據(jù)來源于由美國(guó)太空總署和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局聯(lián)合測(cè)量的STRM數(shù)據(jù)。

表2 閩三角土地利用分類體系

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

本研究使用單量法測(cè)算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,根據(jù)Costanza在《自然》中對(duì)生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)量經(jīng)濟(jì)價(jià)值的核算[18],并由我國(guó)學(xué)者謝高地等[19]基于中國(guó)國(guó)情引入到中國(guó)本土生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的測(cè)算中。進(jìn)一步本文依托福建省的區(qū)域特征、資源特征和生物量存量對(duì)其當(dāng)量進(jìn)行兩次修正,最終得到符合實(shí)情的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值。

2.3.1 一次修正模型

首先本研究基于福建省的區(qū)域特征對(duì)中國(guó)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行一次修正[19]。其中供應(yīng)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),可由各單元單位土地面積的農(nóng)、林、牧、漁產(chǎn)值加以量化,分別修正耕地、林地、草地、水體的價(jià)值當(dāng)量;并通過森林覆蓋率來修正調(diào)節(jié)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù);鑒于旅游可間接反映美學(xué)價(jià)值,故根據(jù)旅游總收入和總?cè)藬?shù)對(duì)文化型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量進(jìn)行修正。

(1)

式中,Ai為全國(guó)均值;ai為福建省均值。

通過測(cè)算,供應(yīng)型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中對(duì)耕地、林地、草地、水體的修正值分別為2.146547、5.414788、1.466251587、7.603175;而調(diào)節(jié)和文化型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的修正值分別為3.049006、4.94061125。因建設(shè)用地和未利用地提供略少的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),故本研究假設(shè)建設(shè)用地和未利用地所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為0。

2.3.2 二次修正模型

本文采用謝高地對(duì)價(jià)值當(dāng)量修正的建議[19],應(yīng)用INVEST模型[20-21]中的固碳和碳封存模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量進(jìn)行二次修正,提升測(cè)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性,如表3。由于數(shù)據(jù)的缺失,本文只研究處于陸地上的生物量,獲取了閩三角城市群與全國(guó)平均水平的生物量比值,繪制其修正系數(shù)的柵格圖像,如圖2。最后通過圖層疊加分析得到修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總當(dāng)量,如圖3。

(2)

式中,pij為二次修正系數(shù);pi為一次修正后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單量,bj為j區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的生物量,B為中國(guó)某一類生態(tài)系統(tǒng)單位面積平均生物量[19]。

表3 閩三角單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二次修正價(jià)值/(元 hm-1 a-1)

因水域河流的生物量數(shù)據(jù)缺失,并水域所占面積相對(duì)較小,故假設(shè)閩三角的水域范圍生物量與全國(guó)的水域范圍生物量相一致,設(shè)比值為1

圖2 閩三角生物量系數(shù) Fig.2 The Biomass coefficient on Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou city cluster

圖3 閩三角生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值 Fig.3 The total value of ecosystem service on Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou city cluster

2.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值區(qū)域測(cè)算

基于此,由下列公式對(duì)閩三角城市群各單元生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值進(jìn)行賦值:

(3)

式中,U為研究區(qū)域總面積,Ui為第i類土地利用的面積,VCi為第i類土地利用的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,ESV 為各單元單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)支撐測(cè)算方法

2.4.1 INVEST模型生境質(zhì)量模塊

生境質(zhì)量是指生態(tài)系統(tǒng)給予生物繁衍存活所需條件的能力[22]。本文通過INVEST模型[20-21]求得區(qū)域生境質(zhì)量,它由多個(gè)因素共同決定,在參數(shù)的設(shè)定時(shí)需確保符合區(qū)域特征,本研究參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)[23-25],尤其是劉智方關(guān)于福建省生境質(zhì)量的測(cè)度文獻(xiàn)頗具代表性[22],最終根據(jù)表4,表5模型參數(shù)設(shè)置模擬出閩三角城市群生境質(zhì)量的分布,如圖4。具體公式如下:

(4)

式中,Qxj表示生境類型j內(nèi)元胞x的生境質(zhì)量;Dxj表示生境類型j內(nèi)元胞x所受的脅迫程度;x表征半飽和常數(shù),一般由模型運(yùn)行一次取得(Dxj最大值的1/2);Hj表示生態(tài)類型j的生境適應(yīng)性,z表示標(biāo)準(zhǔn)化常量。

表4 生態(tài)脅迫因子屬性

表5 福建省不同生境類型對(duì)不同脅迫因子的敏感度

圖4 閩三角生境質(zhì)量水平 Fig.4 Habitat quality level on Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou city cluster

2.4.2 景觀格局指數(shù)分析

景觀格局指數(shù)是表征生態(tài)系統(tǒng)受人類的干預(yù)程度,通過測(cè)度景觀格局的連續(xù)性和破碎性及多樣性,來反映生態(tài)系統(tǒng)的完整性與受干預(yù)程度。本研究遴選了5個(gè)具有代表性的景觀格局因子利用Fragstats 4.2進(jìn)行測(cè)算[26-27],如表6。本文針對(duì)每一個(gè)研究單元逐一測(cè)度,獲取各個(gè)單元景觀格局的得分,賦予其空間屬性,用于綜合和比較。

表6 景觀格局因子解析

2.4.3 生態(tài)韌性模型

生態(tài)韌性體現(xiàn)景觀的恢復(fù)力和生態(tài)彈性度,即遭受危害而恢復(fù)原樣的能力與潛力[8]。根據(jù)Peng關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究中得到的生態(tài)韌性運(yùn)算公式及生態(tài)韌性得分設(shè)定。其中,該研究認(rèn)為未利用地是比較穩(wěn)健的結(jié)構(gòu),不容易被自然災(zāi)害和其他外界因素所影響,且自我恢復(fù)能力強(qiáng),故設(shè)其系數(shù)為1[28],如表7。測(cè)算公式如下:

(5)

式中,R為生態(tài)系統(tǒng)空間單元的生態(tài)韌性;Ai為土地利用類型i的面積;RCi為土地利用類型i的生態(tài)韌性系數(shù)。

2.5 綜合評(píng)價(jià)及象限劃分方法

2.5.1 熵權(quán)法

本研究應(yīng)用熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),熵權(quán)法源自于熱力學(xué)原理,因其具有客觀賦權(quán)、擅長(zhǎng)于解決多指標(biāo)綜合決策問題等特點(diǎn)被較好的應(yīng)用于區(qū)域生態(tài)安全的綜合評(píng)估中[2- 3,29]。具體步驟為:

首先設(shè)定矩陣A=(aij)p×q,其中q為變量數(shù),p為單元數(shù);

(1) 無量綱化處理

為消除變量單位對(duì)結(jié)果的影響,將各指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。

針對(duì)收益性指標(biāo):

(6)

針對(duì)成本性指標(biāo):

(7)

(2) 計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的信息熵:

(8)

(3) 計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重:

(9)

(4) 最終依據(jù)權(quán)重測(cè)算綜合值C:

(10)

2.5.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化象限劃分

將綜合測(cè)算的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求利用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行4個(gè)象限劃分,用于更加直觀和精確的比較,并在分區(qū)管理和精準(zhǔn)劃分上具有一定的優(yōu)勢(shì)。本研究以此分區(qū)作為利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系表征生態(tài)安全格局的標(biāo)準(zhǔn),即依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求象限關(guān)系指導(dǎo)生態(tài)安全分區(qū),由此開展基于區(qū)域生態(tài)安全空間關(guān)系的相關(guān)分析和討論。具體公式為:

(11)

(12)

(13)

式中,x表示標(biāo)準(zhǔn)化之后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求得分,xi表示第i個(gè)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求得分,x′為閩三角城市群平均值,S為城市群標(biāo)準(zhǔn)差,n為研究單元數(shù)。

2.5.3 環(huán)境庫茲涅茨曲線理論

本文借助環(huán)境庫茲涅茨曲線理論[30-32]解釋導(dǎo)致閩三角城市群生態(tài)安全差異化格局產(chǎn)生的原因。透過格網(wǎng)尺度視角,將閩三角城市群按3000 m×3000 m格網(wǎng)劃分后的2774個(gè)研究樣本單元加以剖析。環(huán)境庫茲涅茨曲線理論中指出在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾較大,經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展將導(dǎo)致自然環(huán)境的惡化,兩者處于“兩難階段”;當(dāng)?shù)浇?jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)到達(dá)一個(gè)拐點(diǎn)后,經(jīng)濟(jì)建設(shè)將與環(huán)境保護(hù)協(xié)同發(fā)展,兩者達(dá)到理想的“雙贏階段”。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)域生態(tài)安全空間分析

基于閩三角城市群的縣域尺度上,采用區(qū)域加權(quán)平均的方式將各個(gè)指標(biāo)對(duì)所在縣域進(jìn)行賦值,并通過熵權(quán)法綜合評(píng)價(jià),得到縣域尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求得分。隨后通過ArcGIS的JENKS自然最佳間斷點(diǎn)聚類法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求得分進(jìn)行分級(jí),按其顏色梯度(由紅色向綠色過渡)分為極好、較好、一般、較差、極差5個(gè)區(qū)間,最終可視化表示。

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給

根據(jù)圖5的空間分布情況可知,閩三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的空間差異較大,特別是沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)的差異頗為明顯,形成由沿海向內(nèi)陸遞增的態(tài)勢(shì),數(shù)值波動(dòng)范圍為(-2.0122—1.5962)。出現(xiàn)了以泉州市的德化縣、漳州市的華安縣和南靖縣為代表的內(nèi)陸高值區(qū)。廈門市的湖里區(qū)和泉州市沿海的鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、晉江市和石獅市形成了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的低值組團(tuán)。并呈現(xiàn)出由閩三角城市群西北端向東南側(cè)地區(qū)梯次逐級(jí)銳減的 “圓弧形”環(huán)狀結(jié)構(gòu)。從區(qū)域內(nèi)部來看,廈門市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給不佳,大部分區(qū)域處于供給水平一般及以下;泉州市的區(qū)域分異尤為明顯,展現(xiàn)由內(nèi)陸向沿海梯次遞減的趨勢(shì),兩極化象限較為嚴(yán)重;漳州市供給水平頗為平穩(wěn),區(qū)域差異較小且大多數(shù)地區(qū)處于一般及以上水平,沿海與內(nèi)陸的空間差異不大。

3.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求

通過圖6的可視化結(jié)果可知,閩三角城市群大多數(shù)地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求水平不足,尤其存在11個(gè)縣域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求處于“極差”的水平,且一般及以下水平的縣域占總數(shù)的82.14%,數(shù)值波動(dòng)范圍為(-0.7067—2.9183)。但廈門市島內(nèi)的湖里區(qū)和思明區(qū),與泉州市沿海的鯉城區(qū)、豐澤區(qū)和石獅市呈現(xiàn)出與其他地區(qū)截然相反的態(tài)勢(shì),其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求處于較好及以上的水平。局部來看,廈門市島內(nèi)與島外生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求差異明顯;泉州市只在沿海的石獅市、豐澤區(qū)及鯉城區(qū)呈現(xiàn)出需求的較高水平;漳州市全境皆處于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求一般及以下水平。

3.1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系構(gòu)建與象限劃分

基于上文分析結(jié)果,為進(jìn)一步探究閩三角城市群生態(tài)安全格局,構(gòu)建了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供求關(guān)系圖譜,將其歸納至四級(jí)象限圖中,如圖7所示。大多數(shù)區(qū)域被劃分至第二象限(低供給-高需求)和第四象限(高供給-低需求)中,兩極化空間差異較為明顯,特別的是,閩三角城市群中未有單元被劃分至第一象限(高供給-高需求),而存在1/2的縣域處于第四象限的范圍中,仍有5個(gè)單元屬于第三象限(低供給-低需求)的范疇,面臨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求雙重滯后的窘境。第二象限中主要包含了廈、漳、泉三市的市轄區(qū)和沿海城市,可見沿海地區(qū)和市轄區(qū)的城市擴(kuò)張迅猛,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展頗佳,與周邊經(jīng)濟(jì)相對(duì)滯后的區(qū)域形成鮮明對(duì)比,隨之帶來的是生態(tài)環(huán)境負(fù)荷增加,污染加劇,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給不足。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給空間分異Fig.5 The spatial differentiation of ecosystem services supply

圖6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分異Fig.6 The spatial differentiation of ecosystem services demand

圖7 閩三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系象限劃分Fig.7 The quadrant division of the relationship between ecosystem services supply and demand on Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou city cluster

3.1.4 生態(tài)安全格局分區(qū)管理

因閩三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間差異巨大,亟需實(shí)行分區(qū)管理,應(yīng)對(duì)差異化格局。深入的,通過已構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系表征閩三角城市群生態(tài)安全格局現(xiàn)狀并進(jìn)行合理分區(qū),將其按象限屬性分為:雙維度共贏區(qū)(高供給-高需求)、高需求失衡區(qū)(低供給-高需求)、雙維度失衡區(qū)(低供給-低需求)、高供給失衡區(qū)(高供給-低需求)。由表7中所示,沒有縣域位于雙維度共贏區(qū)中,處于生態(tài)安全高需求失衡區(qū)的單元大多數(shù)屬于廈門市和泉州市的沿海地區(qū)及市轄區(qū),漳州市唯有龍文區(qū)列入其中,而存在超過70%的區(qū)域處于生態(tài)安全高供給失衡區(qū),可見漳州市的區(qū)域特點(diǎn)即是具有良好的生態(tài)本底稟賦,而經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展較為滯后;泉州市的兩級(jí)分化較為嚴(yán)重,3個(gè)分區(qū)均有相當(dāng)數(shù)目的單元入駐,整體空間差異較大;廈門市內(nèi)位于生態(tài)安全高需求失衡區(qū)的單元居多,與其門戶城市的獨(dú)特性質(zhì)和沿海經(jīng)濟(jì)特區(qū)的建設(shè)密不可分。透過圖8可視化分析后得到閩三角城市群生態(tài)安全格局分類空間分布。依托福建省良好的生態(tài)本底,大多內(nèi)陸區(qū)域展示出了較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給水平;而與之相反,呈現(xiàn)東部沿海地區(qū)供給水平較低的特點(diǎn);廈門、泉州、漳州分別存在1—2處生態(tài)安全格局的雙維度失衡區(qū),無論經(jīng)濟(jì)社會(huì)還是生態(tài)環(huán)境保護(hù)均相對(duì)滯后發(fā)展,應(yīng)引起當(dāng)?shù)卣屠嫦嚓P(guān)者的高度重視。因此需發(fā)揮漳州市與泉州市內(nèi)陸地區(qū)富足的農(nóng)業(yè)資源與林地資源特點(diǎn),推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展,開展休閑農(nóng)業(yè)、觀光林業(yè)等經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn),促進(jìn)第一產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展;在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)將其對(duì)環(huán)境的影響降至最低,拉動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求端的凈提升。與此同時(shí)還應(yīng)注意因人類畜禽養(yǎng)殖對(duì)九龍江和晉江兩大水系造成面源污染等環(huán)境威脅。

表7 閩三角城市群生態(tài)安全分區(qū)

3.2 基于庫茲涅茨曲線的生態(tài)安全格局成因解析

本研究進(jìn)一步引入環(huán)境庫茲涅茨曲線理論解釋造成生態(tài)安全差異化格局的原因與發(fā)展規(guī)律。依托生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求關(guān)系的內(nèi)涵,發(fā)現(xiàn)了其遵循著環(huán)境庫茲涅茨曲線理論規(guī)律。故由圖9中所示,曲線拐點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn),但各研究單元大多數(shù)處于曲線拐點(diǎn)的左側(cè),即閩三角城市群中大部分區(qū)域仍處于生態(tài)安全的“兩難階段”,并離拐點(diǎn)較遠(yuǎn),經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保育的矛盾較大。因?yàn)榇嬖谥讼碎L(zhǎng)的關(guān)系,故區(qū)域間兩極化的生態(tài)安全格局產(chǎn)生,大多數(shù)單元分列生態(tài)安全的高供給失衡區(qū)和高需求失衡區(qū),且由內(nèi)陸按梯次均勻向沿海變化的結(jié)論均得到了一定程度的解釋。而為實(shí)現(xiàn)城市群生態(tài)安全一體化發(fā)展的目標(biāo),全域應(yīng)不斷的向“雙贏階段”邁進(jìn),在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),環(huán)境狀況得到了保障,近年來的一些高新技術(shù)和清潔能源的使用可能會(huì)促進(jìn)雙贏格局的實(shí)現(xiàn),同樣如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變將成為今后學(xué)者熱議的話題和研究的重點(diǎn)。

圖8 閩三角城市群生態(tài)安全格局 Fig.8 The ecological security pattern on Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou city cluster

圖9 生態(tài)安全格局庫茲涅茨曲線Fig.9 Kuznets curve of the ecological security pattern

3.3 海域生態(tài)安全格局分析

因閩三角城市群的地理位置特殊,具有海灣型城市群的特點(diǎn),故針對(duì)17個(gè)港口縣域加入海洋環(huán)境狀況變量進(jìn)行生態(tài)安全格局的測(cè)算,首先對(duì)海洋氣候變異程度(相較于常年2000—2010年的變異度)、海洋氣溶膠光學(xué)厚度和海洋氣溶膠粒子半徑3個(gè)海洋環(huán)境因素進(jìn)行插值分析,并通過熵權(quán)法綜合評(píng)價(jià),得出各城市海洋環(huán)境狀況及排名,如圖10—11,表8。

圖10 海域自然條件各指標(biāo)插值Fig.10 The interpolation of natural conditions of sea area

排名Rank海域所屬M(fèi)arine得分Score排名Rank海域所屬M(fèi)arine得分Score1云霄海域0.626510詔安海域0.37782惠安海域0.582311南安海域0.35853泉港海域0.576812思明海域0.34174石獅海域0.548113海滄海域0.31165漳浦海域0.542914翔安海域0.17356龍海海域0.528115湖里海域0.13727豐澤海域0.524116集美海域0.09998晉江海域0.498817同安海域0.05859東山海域0.4792

分析獲知閩三角城市群的海域環(huán)境狀態(tài),從數(shù)據(jù)分析中可直觀得出各縣域所轄海域環(huán)境狀態(tài)空間差異明顯,且廈門市所轄海域的環(huán)境狀態(tài)不容樂觀,廈門各區(qū)均依次列于海域狀況排名的尾列;而云霄海域、惠安海域及泉港海域位列前三。并將海洋環(huán)境狀況指標(biāo)加入到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給側(cè)的指標(biāo)系統(tǒng)中,進(jìn)一步剖析港口城市生態(tài)安全的分區(qū)特點(diǎn)。

介入海域環(huán)境狀況指標(biāo)后,圖12中漳州市的東山縣和泉州市的泉港區(qū)的生態(tài)安全分區(qū)變化較為明顯,已由生態(tài)安全的雙維度失衡區(qū)變換為了高供給失衡區(qū),良好的海域環(huán)境狀況對(duì)于促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給水平的提升做出了一定貢獻(xiàn)。同時(shí)本文認(rèn)為閩三角城市群具備海灣型特征,處理好山海關(guān)系是關(guān)鍵,即解決海岸帶與內(nèi)陸山地之間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需錯(cuò)位的矛盾,尤其亟需加強(qiáng)海岸帶及沿海灘涂、濕地的綜合治理,共促城市群生態(tài)安全的協(xié)同發(fā)展。

圖11 港口城市所轄海域自然條件狀況 Fig.11 The condition of natural conditions in the marine area of the coastal cities

圖12 港口城市生態(tài)安全格局Fig.12 The ecological security pattern of coastal cities

4 結(jié)論與討論

本研究厘清了閩三角城市群生態(tài)安全格局的空間差異特征,并對(duì)于不同發(fā)展階段的地區(qū)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域劃分,為當(dāng)?shù)卣皺C(jī)構(gòu)差異化管理策略的制定進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo),有利于推進(jìn)城市群區(qū)域一體化協(xié)同發(fā)展,縮小空間差異,走向“共贏化”發(fā)展的城市群生態(tài)安全新階段。鑒于較多有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的文獻(xiàn)中對(duì)生態(tài)系統(tǒng)支持服務(wù)的研究不夠深入或較為籠統(tǒng)[33-34],而其服務(wù)本身為整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行和維持起著重要的支撐作用,具有較為深遠(yuǎn)的研究意義,故本研究使用更多的維度和計(jì)算細(xì)致考量了生態(tài)系統(tǒng)支持服務(wù)的內(nèi)容。本文提煉了主要的研究發(fā)現(xiàn):(1)通過分區(qū)探析,閩三角城市群尚有50%的區(qū)域?qū)儆谏鷳B(tài)安全高供給失衡區(qū),其中漳州市所轄縣域占總數(shù)的70%;存在32.14%的區(qū)域處于高需求失衡區(qū)中,大多廈門、泉州的市轄區(qū)和沿海單元組成;但仍存在5個(gè)單元屬于雙維度失衡區(qū);且沒有縣域坐落于雙維度共贏區(qū)中。(2)閩三角城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求整體不佳,存在82.14%的縣域需求水平處于一般及以下程度,尤其包含39.29%的地區(qū)屬于“極差”水平;廈門島內(nèi)和泉州部分沿海部分地區(qū)與其他區(qū)域形成明顯相異的格局。(3)城市群整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給水平較好,但沿海與內(nèi)陸空間差異較大,并呈現(xiàn)出由沿海到內(nèi)陸梯次遞增的“圓弧形”結(jié)構(gòu)特點(diǎn);漳州市內(nèi)縣域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給頗佳,均處于一般及以上水平,且空間差異較小,而廈門市則呈現(xiàn)截然相反的格局;泉州市中內(nèi)陸與沿海單元形成明顯的差異化格局。(4)閩三角城市群較多數(shù)單元處于環(huán)境庫茲涅茨曲線拐點(diǎn)的左側(cè),可判斷整體上區(qū)域仍處于生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相矛盾的“兩難階段”,而這也同時(shí)導(dǎo)致了城市群生態(tài)系統(tǒng)供給與需求的錯(cuò)位和生態(tài)安全格局空間差異的產(chǎn)生。(5)廈門市所轄海域的環(huán)境狀況相對(duì)較差;海洋自然條件因素一定程度上有利于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的提升。

根據(jù)本研究的重要發(fā)現(xiàn),針對(duì)城市群中不同分區(qū)單元提出以下差異化的管理路徑:(1)處于生態(tài)安全高需求失衡區(qū)的單元,可增加區(qū)域的流動(dòng)性,采用產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型策略,依托先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,緩解自身人口和土地壓力;并可投入更多的資金用于環(huán)境治理與生態(tài)保護(hù)中,消除差異化格局。(2)對(duì)于生態(tài)安全高供給失衡區(qū)的單元,可憑借良好的生態(tài)環(huán)境景觀與條件開展系列生態(tài)旅游活動(dòng),賦予新興綠色產(chǎn)業(yè)、綠色能源和綠色都市理念的建設(shè)方針,加大政府間的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的實(shí)行和額度分配,吸納更多優(yōu)質(zhì)勞動(dòng)力和優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行城市需求端的建設(shè)。(3)針對(duì)處于生態(tài)安全雙維度失衡區(qū)的單元,需發(fā)揮城市群中增長(zhǎng)極的帶動(dòng)作用,以廈門島內(nèi)及晉江、石獅二市為代表的經(jīng)濟(jì)社會(huì)增長(zhǎng)極和以安溪、德化等縣為代表的生態(tài)環(huán)境增長(zhǎng)極,加大技術(shù)與人才流通,輻射于處于經(jīng)濟(jì)腹地和生態(tài)腹地的部分單元開展相關(guān)建設(shè)工作,緩和區(qū)域差異化格局。