國(guó)土生態(tài)空間中現(xiàn)存建設(shè)用地與耕地退出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)
——以昆山市為例

陶 芹,吳 業(yè),陶 宇,3,陳公太,歐維新,3,*

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院, 南京 210095

2 中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所, 南京 210008

3 農(nóng)村土地資源利用與整治國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心, 南京 210095

快速城市化進(jìn)程中,人類對(duì)自然資源的不合理利用嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全,生態(tài)用地空間不足、生態(tài)服務(wù)功能衰退等問(wèn)題突出[1—2]。黨十八大以來(lái),生態(tài)文明建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略,生態(tài)保護(hù)及生態(tài)空間受到前所未有的關(guān)注。2019年5月,中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見(jiàn)》,確立了“多規(guī)合一”的國(guó)土空間規(guī)劃體系,旨在綜合各方因素,科學(xué)布局生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間。生態(tài)空間是國(guó)土空間重要組成部分,包括國(guó)家生態(tài)紅線和地方政府自主劃定的生態(tài)管控區(qū)等。生態(tài)空間因要兼顧生態(tài)系統(tǒng)完整性、連續(xù)性和連通性,不可避免會(huì)將部分現(xiàn)存建設(shè)用地和耕地等用地類型劃入其中。因此,在識(shí)別和劃定重要生態(tài)空間的基礎(chǔ)上,是否將其現(xiàn)存建設(shè)用地或耕地退出,退多少、有何影響等問(wèn)題,已成為生態(tài)環(huán)境部門(mén)和自然資源部門(mén)管理上爭(zhēng)論和關(guān)注的焦點(diǎn)[3—5]。國(guó)家生態(tài)環(huán)境部多次強(qiáng)調(diào)生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)不應(yīng)搞“一刀切”,對(duì)于紅線內(nèi)現(xiàn)存建設(shè)用地、耕地等應(yīng)重新評(píng)估進(jìn)而優(yōu)化生態(tài)紅線。因此,在國(guó)土生態(tài)空間重要性識(shí)別基礎(chǔ)上,探討重要生態(tài)空間內(nèi)現(xiàn)存建設(shè)用地與耕地的退出情景并評(píng)估其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng),對(duì)科學(xué)劃定生態(tài)紅線或生態(tài)管控區(qū)、合理規(guī)劃區(qū)域生態(tài)用地,促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)等具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

目前,國(guó)土生態(tài)空間重要性的識(shí)別研究較為成熟,大多基于土地自然屬性[6—7]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性[8—10]、生態(tài)敏感性[11—12]等方面構(gòu)建重要性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系,這些指標(biāo)均偏重于考慮生態(tài)空間斑塊自身的功能評(píng)價(jià),忽略了其斑塊在整個(gè)景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性[13—15],而彭建等結(jié)合景觀連通性,多維度綜合評(píng)估了國(guó)土生態(tài)空間重要性[16—18]。基于生態(tài)空間重要性的識(shí)別結(jié)果如何開(kāi)展科學(xué)合理的土地利用優(yōu)化、生態(tài)紅線劃定等是目前的熱點(diǎn),許多學(xué)者也已開(kāi)展了相關(guān)有益的探討。現(xiàn)有研究大多基于設(shè)置生態(tài)保護(hù)情景模擬優(yōu)化土地利用格局,其核心思想是將重要生態(tài)空間作為限制區(qū),禁止其向其他類型用地轉(zhuǎn)換,在這類研究中并未考慮到重要生態(tài)空間內(nèi)現(xiàn)存建設(shè)與耕地的退出問(wèn)題,而是將其也納入土地利用變化的限制區(qū),土地利用類型不發(fā)生變化[19—21]。目前也有部分研究在劃定重要生態(tài)空間或生態(tài)保護(hù)紅線時(shí),考慮將區(qū)域內(nèi)的建設(shè)用地和耕地退出,但在設(shè)置退出方式時(shí)直接將所有存量用地直接“一刀切”退出[22],何舸則提出識(shí)別生態(tài)安全格局中的障礙點(diǎn)和斷裂點(diǎn)等來(lái)設(shè)置建設(shè)用地的清退[23],這些研究或是未分批分類退出存量用地,或是未分析這些用地退出后的生態(tài)效應(yīng)。在鮮有的分析重要生態(tài)空間中現(xiàn)存建設(shè)用地與耕地等退出的生態(tài)效益的研究中,主要分析了用地退出后區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化[24],而忽略了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系,這種此消彼長(zhǎng)的關(guān)系是未來(lái)土地利用調(diào)控的重要方向。總體來(lái)講,現(xiàn)有這些探索工作未考慮到重要生態(tài)空間內(nèi)現(xiàn)存的建設(shè)用地、耕地去留問(wèn)題的影響及其合理性。鑒于此,本文提出在識(shí)別重要生態(tài)空間基礎(chǔ)上,基于現(xiàn)有政策設(shè)置建設(shè)用地與耕地分批退出的生態(tài)保護(hù)情景模擬土地利用格局,并評(píng)估多情景生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡關(guān)系響應(yīng),進(jìn)而優(yōu)化區(qū)域土地利用格局。

本文以快速城市化地區(qū)昆山市為例,基于“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性-生態(tài)敏感性-景觀連通性”框架識(shí)別重要生態(tài)空間,多情景模擬重要生態(tài)空間中耕地和建設(shè)用地不同退出方式下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)特征,以期為新時(shí)代背景下的國(guó)土生態(tài)空間管控提供可資借鑒的理論方法和思路。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

昆山市位于江蘇省東南部,地處長(zhǎng)三角核心發(fā)展區(qū)域,是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和城鎮(zhèn)擴(kuò)展張發(fā)展速度最快的地區(qū)之一,也是大量具有重要生態(tài)功能或生態(tài)環(huán)境脆弱的土地被快速侵占和破壞的地區(qū)之一,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益凸顯。全市土地總面積931 km2,2006—2016年間,建設(shè)用地增加了148.75 km2,59.10%來(lái)自于生態(tài)占用,生態(tài)用地共流失了132.20 km2。如何優(yōu)化土地利用格局以協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系,已成為影響昆山市可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵問(wèn)題。

1.2 研究數(shù)據(jù)

土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自昆山市自然資源局的2009—2016年土地利用變更數(shù)據(jù),土地利用分類參考劉紀(jì)遠(yuǎn)等在建設(shè)“中國(guó)20世紀(jì)土地利用/覆蓋(LUCC)時(shí)空平臺(tái)”建立的LUCC分類系統(tǒng)[25]；年均降雨量(1 km×1 km)、年均潛在蒸散量(1 km×1 km)、土壤數(shù)據(jù)(1 km×1 km)、空間GDP(1 km×1 km)、空間人口(1 km×1 km)等數(shù)據(jù)來(lái)自中科院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/)；NDVI數(shù)據(jù)(500 m×500 m)來(lái)自來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)；糧食產(chǎn)量來(lái)自昆山市2006—2016年統(tǒng)計(jì)年鑒；數(shù)字高程模型(DEM)(30 m×30 m)、十三五休閑旅游區(qū)規(guī)劃、2016—2020地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃數(shù)據(jù)來(lái)自昆山市自然資源局。所有空間數(shù)據(jù)均統(tǒng)一坐標(biāo)投影后重采樣至30 m。

2 研究方法

2.1 研究框架

基于“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性-生態(tài)敏感性-景觀連通性”識(shí)別國(guó)土重要生態(tài)空間,并分析重要生態(tài)空間中現(xiàn)存建設(shè)用地與耕地的沖突空間分布及其影響因素,結(jié)合現(xiàn)有政策設(shè)置生態(tài)保護(hù)情景,多情景模擬并評(píng)估重要生態(tài)空間中耕地和建設(shè)用地不同退出方式下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)特征,提出研究框架(圖1)。

圖1 研究框架圖

2.2 區(qū)域國(guó)土生態(tài)空間重要性識(shí)別

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉密切相關(guān)[26]。選取6種對(duì)昆山市生態(tài)安全極重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。生物多樣性[27—29]、碳固持、水質(zhì)凈化服務(wù)[30—31]使用InVEST模型估算。糧食生產(chǎn)服務(wù)根據(jù)耕地柵格的歸一化植被指數(shù)(NDVI)對(duì)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)中2006—2016年昆山市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均每公頃谷物作物產(chǎn)量進(jìn)行空間分配,得到柵格化的糧食產(chǎn)量；休閑旅游服務(wù)根據(jù)昆山市旅游十三五規(guī)劃,設(shè)定含有旅游區(qū)域的地區(qū)賦值為1,反之為0；水源涵養(yǎng)服務(wù)基于水量平衡方法,考慮不同土地利用類型下土壤滲透性的空間差異,結(jié)合地形地表粗糙程度對(duì)地表徑流的影響[32—33]。

2.2.2 生態(tài)敏感性

生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)自然和人類活動(dòng)的敏感程度。定義洪澇災(zāi)害敏感性為產(chǎn)水量越高、高程越低、防洪設(shè)施越差,敏感性越高。防洪設(shè)施根據(jù)土地利用類型表征,防洪設(shè)施越差,賦值越高,敏感性越高,城市賦值1,建制鎮(zhèn)為2,交通設(shè)施用地為3,其他土地為4；生境敏感性以生境退化程度表征,退化程度越高越敏感；地質(zhì)災(zāi)害敏感性參考《昆山市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃(2016—2020年)》,對(duì)地面沉降、巖溶塌陷、特殊類巖土(軟土、砂土)三種災(zāi)害發(fā)生的可能性空間制圖,三種災(zāi)害覆蓋區(qū)定義為高敏感區(qū),兩種覆蓋區(qū)為中敏感區(qū),一種的為低敏感區(qū),無(wú)覆蓋為不敏感區(qū)。

2.2.3 景觀連通性

景觀連通性是測(cè)度景觀對(duì)斑塊間生態(tài)過(guò)程的促進(jìn)或者阻礙作用程度,其下降會(huì)導(dǎo)致生態(tài)調(diào)節(jié)能力下降。選取斑塊對(duì)景觀連通性的重要性值(dpc)為景觀連通性的評(píng)價(jià)指標(biāo),以生態(tài)用地為生境斑塊,評(píng)價(jià)區(qū)域景觀連通性。

2.2.4 生態(tài)空間重要性識(shí)別

采用最大最小值歸一化法,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性、生態(tài)敏感性的各項(xiàng)指標(biāo)歸一化處理,以熵權(quán)法與專家打分法確定各指標(biāo)權(quán)重,得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性、生態(tài)敏感性的評(píng)價(jià)結(jié)果。以自然間斷法對(duì)生態(tài)重要性、敏感性、景觀連接度結(jié)果分為高、較高、中、低4個(gè)等級(jí),運(yùn)用矩陣疊加法制定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1),將生態(tài)空間重要性分為極重要、重要、一般重要、不重要、極不重要5個(gè)等級(jí)。

表1 生態(tài)空間重要性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

2.3 生態(tài)空間沖突分析

將極重要、重要生態(tài)空間與土地利用現(xiàn)狀疊加識(shí)別建設(shè)用地、耕地占用生態(tài)空間兩種沖突的空間分布。以發(fā)生沖突斑塊的面積大小來(lái)表征該斑塊的沖突強(qiáng)度,面積越大,沖突強(qiáng)度越大,研究影響沖突強(qiáng)度的主要因素(表2),并將其作為土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子選取的依據(jù)。

表2 生態(tài)空間沖突強(qiáng)度影響因素

2.4 多情景土地利用變化模擬

2.4.1 情景設(shè)置

設(shè)置了3個(gè)目標(biāo),考慮與土地利用現(xiàn)狀沖突中占用生態(tài)空間的建設(shè)用地和耕地退出條件設(shè)置了5種不同的土地利用變化情景(表3)。根據(jù)江蘇省管控國(guó)土重要生態(tài)空間政策,昆山市在根據(jù)國(guó)家生態(tài)紅線劃定指南劃定國(guó)家級(jí)生態(tài)紅線基礎(chǔ)上,增加劃定了江蘇省省級(jí)管控區(qū),并對(duì)這些區(qū)域?qū)嵭猩鷳B(tài)保護(hù),且國(guó)家級(jí)生態(tài)紅線的保護(hù)優(yōu)先級(jí)高于省級(jí)生態(tài)管控區(qū)。因此,將昆山市重要生態(tài)空間分為極重要、重要兩個(gè)等級(jí),并逐步依次進(jìn)行保護(hù),在S2、S3情景中設(shè)置僅保護(hù)極重要生態(tài)空間,S2、S3情景中設(shè)置增加保護(hù)重要生態(tài)空間。其次,耕地出于農(nóng)業(yè)需水要求等往往會(huì)占用水體周邊的生態(tài)空間,但根據(jù)國(guó)家建設(shè)用地減量化和永久基本農(nóng)田制度等耕地保護(hù)政策,且耕地具有一定的生態(tài)功能,因此設(shè)置建設(shè)用地和耕地退出方式時(shí)優(yōu)先考慮僅建設(shè)用地退出,之后再增加設(shè)置建設(shè)用地與耕地同時(shí)退出。

表3 土地利用變化模擬情景設(shè)置

2.4.2 基于Logistic回歸的土地利用變化驅(qū)動(dòng)力分析

根據(jù)土地利用現(xiàn)狀中占用重要生態(tài)空間的主要因素,結(jié)合土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn),采用Logistic回歸模型篩選土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素,根據(jù)接受者操作特征曲線(ROC)曲線下面積的大小分析回歸結(jié)果的擬合優(yōu)度,面積大于0.7時(shí)(面積范圍分布在0.5—1之間)認(rèn)為結(jié)果的解釋力較好[34]。篩選出：到湖泊的距離、到主要河流的距離、到次要河流的距離、到建制鎮(zhèn)距離、到公路的距離、地區(qū)生產(chǎn)總值、高程7個(gè)地利用變化的驅(qū)動(dòng)因子。

2.4.3 CLUE-S模型

CLUE-S模型由非空間土地需求模塊與空間分配模塊兩部分組成[35—36],非空間土地需求模塊是在對(duì)研究區(qū)自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上,模擬目標(biāo)年份研究區(qū)各土地利用類型的需求面積。空間分配模塊是在計(jì)算土地利用類型的轉(zhuǎn)移概率、轉(zhuǎn)換規(guī)則及概率分布的基礎(chǔ)上,對(duì)模擬目標(biāo)年份的土地利用需求面積進(jìn)行空間分配。本文基于2009—2015年的土地利用數(shù)據(jù),利用線性指數(shù)模型預(yù)測(cè)各地類在2030年的土地利用需求,根據(jù)不同情景設(shè)置的要求確定土地利用轉(zhuǎn)變的空間約束等,模擬昆山市2030年土地利用。為了確保模型的準(zhǔn)確性,本研究首先基于2009—2015年土地利用數(shù)據(jù)模擬昆山市2016年土地利用,并與現(xiàn)狀土地利用對(duì)比,計(jì)算Kappa系數(shù)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木?再將通過(guò)檢驗(yàn)的模型及參數(shù)等應(yīng)用到2030年的土地利用模擬中。

3 結(jié)果分析

3.1 重要生態(tài)空間識(shí)別及其沖突分析

昆山市極重要和重要生態(tài)空間占全市面積不足1/4,以水域?yàn)橹?空間上集中分布在南部與北部(圖2—圖5)。生態(tài)空間重要性在空間上呈圈層狀分布,由中心向外圍重要性逐漸變高。極重要生態(tài)空間集中分布在南部的連片湖泊水域,面積約占全域的8%。重要生態(tài)空間主要包括北部的大面積水域以及南部的零散水域,中部吳淞江周邊也有零星分布,土地利用類型主要為湖泊、河流等水域和濕地(坑塘水面)、園林地等,面積約占全域的15.4%。

圖2 昆山市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3 昆山市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

圖4 昆山市景觀連接度評(píng)價(jià)結(jié)果

圖5 昆山市生態(tài)空間重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

極重要、重要生態(tài)空間與土地利用現(xiàn)狀沖突主要分布在水域周邊,距離城市中心較遠(yuǎn)。在兩種沖突類型中,以耕地占用重要生態(tài)空間為主,占所有沖突面積的75.07%。沖突強(qiáng)度與距主要河流距離呈顯著負(fù)相關(guān),越靠近主要河流的生態(tài)空間越容易被占用；建設(shè)占用生態(tài)空間的沖突強(qiáng)度還與距湖泊距離以及距城市距離呈負(fù)相關(guān)；耕地占用生態(tài)空間的沖突強(qiáng)度與到湖泊和主、次河流距離均呈負(fù)相關(guān),即耕地占用多發(fā)生在河流以及湖泊的周圍,這也符合農(nóng)業(yè)種植需水的要求。

3.2 多情景下土地利用模擬結(jié)果分析

為驗(yàn)證CLUE-S模型及其參數(shù)的準(zhǔn)確性,先基于土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子等數(shù)據(jù)模擬了昆山市2016年土地利用,并將模擬后的土地利用與2016年實(shí)際土地利用疊加,利用Kappa系數(shù)進(jìn)行精度檢驗(yàn),計(jì)算Kappa值為0.89,高于0.75,說(shuō)明2016年昆山市土地利用模擬結(jié)果較為符合實(shí)際情況,模型通過(guò)了精度檢驗(yàn)。利用通過(guò)精度檢驗(yàn)的模型,模擬了昆山市2030年不同情景下的土地利用。

由5種情景模擬結(jié)果來(lái)看(圖6、圖7),由于研究區(qū)域面積較小,極重要生態(tài)空間面積也很小, S1與S2情景下的模擬結(jié)果的差異不大,主要表現(xiàn)為耕地、建設(shè)用地略有減少,園林地有所增加。而S3將重要生態(tài)空間也納入到限制區(qū)域中時(shí),模擬結(jié)果發(fā)生了一些變化,其空間差異主要體現(xiàn)在S1中北部一些向湖泊內(nèi)部及城市內(nèi)部河流擴(kuò)張的建設(shè)用地在S3中并未出現(xiàn)。S4、S5情景是在S3的基礎(chǔ)上增加了建設(shè)用地與耕地退出為園林地設(shè)定,與情景S3相比,S4、S5情景中建設(shè)用地與耕地面積少,園林地面積增加,S4情景中園林地主要在昆山市南部、北部區(qū)域增加,S5情景中在S4的基礎(chǔ)上,其東部地區(qū)的園林地也有所增加。隨著S1—S5中受保護(hù)的生態(tài)空間擴(kuò)大,耕地與建設(shè)用地的退出形式增多,不同地類的景觀格局發(fā)生變化。斑塊密度是指景觀中包括全部異質(zhì)景觀要素斑塊的單位面積斑塊數(shù),本研究利用斑塊密度表征景觀格局的破碎化程度,值越大,景觀破碎度越高。結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖8),各個(gè)情景下,除林地外,其他地類的景觀破碎度變化較小,且均表現(xiàn)出建設(shè)用地<濕地<耕地<河流湖泊的特征,林地的景觀破碎度差異較為明顯,尤其是S4、S5情景下,重要湖泊周邊許多建設(shè)用地與耕地退出為林地,林地破碎度顯著增加,這在一定程度上有利于發(fā)揮林地涵養(yǎng)水源、水質(zhì)凈化等功能,保護(hù)水源,且對(duì)于城市化地區(qū),林地的分散化配置也更有利于滿足人類的生態(tài)需求。

圖6 5種不同情景下昆山市2030年土地利用模擬圖

圖7 各情景下土地利用類型面積

圖8 各情景下土地利用類型斑塊密度

3.3 多情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系響應(yīng)及最優(yōu)情景選擇

生態(tài)保護(hù)情景可以有效提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)往往具有明顯的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系,這樣的關(guān)系一般對(duì)應(yīng)著人類需求或社會(huì)-生態(tài)管理目標(biāo)間的沖突與共贏關(guān)系,管理者通過(guò)決策來(lái)調(diào)節(jié)服務(wù)間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系,尤其是緩解服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系,化沖突為共贏,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此,本文探討了國(guó)土生態(tài)空間中現(xiàn)存建設(shè)用地、耕地不同退出情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的響應(yīng)特征,以期遴選出利益最大化的土地利用變化情景。研究發(fā)現(xiàn)(表4)：無(wú)論哪種情景下,昆山市糧食生產(chǎn)與水質(zhì)凈化服務(wù)均具有強(qiáng)烈的權(quán)衡關(guān)系,糧食產(chǎn)量的增多很大程度上影響了水質(zhì)凈化的效益,其他服務(wù)間以協(xié)同關(guān)系為主,說(shuō)明糧食生產(chǎn)與水質(zhì)保護(hù)是目前昆山市土地利用規(guī)劃的主要矛盾之一；S1情景中水質(zhì)凈化服務(wù)與糧食生產(chǎn)具有強(qiáng)烈的權(quán)衡關(guān)系,其負(fù)相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)高于其他生態(tài)保護(hù)情景,說(shuō)明進(jìn)行生態(tài)保護(hù)能夠有效地緩解兩服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系；其次,S2、S4、S5組合和S3、S4、S5組合都是保護(hù)力度逐漸加強(qiáng),而服務(wù)間權(quán)衡系數(shù)越小,說(shuō)明保護(hù)力度越大,服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系越弱；然而S3情景相較于S1情景雖然水質(zhì)凈化服務(wù)與糧食生產(chǎn)權(quán)衡關(guān)系減弱,但仍高于其他情景,且導(dǎo)致水質(zhì)凈化與固碳服務(wù)權(quán)衡關(guān)系增加,表明僅進(jìn)行現(xiàn)有生態(tài)用地保護(hù)的效果不理想,現(xiàn)存的沖突空間需要有所退出；S4相較于S2情景增加了重要生態(tài)空間中建設(shè)用地的退出,但其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)調(diào)關(guān)系改變較小,說(shuō)明“一刀切”的退出并不一定能改善服務(wù)間關(guān)系,是否退出等問(wèn)題需要科學(xué)地評(píng)估而確定。

表4 不同情景下各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)系數(shù)

從多情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的響應(yīng)特征來(lái)看,實(shí)行生態(tài)保護(hù)可以有效緩解服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系,且保護(hù)力度越大,效果越好。但昆山市作為快速城市化發(fā)展的典型地區(qū),其土地利用不僅要具有較好的生態(tài)效益,也應(yīng)滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。考慮到昆山市土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度已經(jīng)很高,未來(lái)的土地利用結(jié)構(gòu)中建設(shè)用地比重應(yīng)符合減量化發(fā)展要求,但短時(shí)間內(nèi)建設(shè)用地、耕地均不會(huì)出現(xiàn)大幅度減少的情況。而S5情景雖然有效地緩解了服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系,但耕地減少了1675 hm2,減少面積較大,不符合耕地保護(hù)政策要求；S2的土地利用空間布局上發(fā)現(xiàn)昆山市北部的大面積湖泊內(nèi)有建設(shè)用地?cái)U(kuò)張,不符合社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí),因此,本文最終遴選了S4情景為昆山市2030年土地利用最優(yōu)情景。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論與啟示

本文基于自然演化、保護(hù)重要生態(tài)空間前提下耕地和建設(shè)用地不同退出方式等5種情景下的土地利用,對(duì)其進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)評(píng)估分析,綜合考慮地方實(shí)際土地利用結(jié)構(gòu)的合理性、不同情景方案下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同關(guān)系,遴選最優(yōu)土地利用情景。

結(jié)果表明：不限制發(fā)展情景(S1)易導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)惡化,服務(wù)間權(quán)衡關(guān)系增強(qiáng),不利于區(qū)域的可持續(xù)性發(fā)展；生態(tài)保護(hù)情景(S2、S3、S4、S5)相較于不限制發(fā)展情景(S1)能夠有效地緩解服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系。但結(jié)果也顯示：過(guò)度生態(tài)保護(hù)并不是最合適的,如S5情景中,除保護(hù)極重要和重要生態(tài)空間中的現(xiàn)有生態(tài)用地外,還對(duì)兩類空間中的現(xiàn)存建設(shè)占用和耕地占用生態(tài)空間全部退出為園林地,其生態(tài)保護(hù)力度最大,但該情形下耕地大面積減少,這顯然與當(dāng)前國(guó)家嚴(yán)格保護(hù)耕地政策是相違背的,也是不現(xiàn)實(shí)的。同樣保護(hù)力度過(guò)小也不行,比如S2情景,僅對(duì)極重要生態(tài)空間的生態(tài)用地進(jìn)行保護(hù)、退出建設(shè)占用生態(tài)空間為園林地,就可能出現(xiàn)其他生態(tài)空間中的生態(tài)用地被再次建設(shè)占用的情形,生態(tài)保護(hù)效果不理想。S3與S4情景在S2情景基礎(chǔ)上增加了對(duì)原有極重要和重要生態(tài)空間中的生態(tài)用地的保護(hù),并逐步增加極重要生態(tài)空間中耕地占用地塊退出和重要生態(tài)空間中建設(shè)占用地塊的退出條件,結(jié)果差異是S4情景下關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系明顯優(yōu)于S3情景,表明S4情景下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力得到了提升和優(yōu)化。

研究也同時(shí)表明,在區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展要求下,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)同發(fā)展,要在生態(tài)保護(hù)中避免“一刀切”做法,須權(quán)衡好國(guó)家既有不同政策之間關(guān)系,不能為了保護(hù)而保護(hù)；同時(shí)也要堅(jiān)持科學(xué)評(píng)估為基礎(chǔ),開(kāi)展生態(tài)空間重要性的分級(jí)分區(qū)評(píng)價(jià),對(duì)不同重要性程度的生態(tài)空間中的現(xiàn)存建設(shè)用地和耕地,要依據(jù)其影響程度分批分類地有序退出。其次,重要生態(tài)空間內(nèi)的現(xiàn)存建設(shè)用地和耕地的退出,會(huì)因所選退出斑塊的面積大小、布局位置以及重要生態(tài)空間本身主導(dǎo)服務(wù)功能等的不同的而呈現(xiàn)出不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)特征；因此,圍繞重要生態(tài)空間現(xiàn)存用地斑塊退出的生態(tài)影響規(guī)律與特征,如退出斑塊面積閾值、退出斑塊的空間配置特征等方面的問(wèn)題,也是需要學(xué)界進(jìn)一步深入探討的課題。

此外,本文的研究框架具有廣泛適應(yīng)性,可應(yīng)用到其他研究區(qū)的研究中,但不同研究區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和結(jié)果可能有所差異。首先,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性、敏感性的評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況選擇指標(biāo),如大區(qū)域應(yīng)該更加全面地考慮整體生態(tài)功能,而小區(qū)域則應(yīng)更具有針對(duì)性。其次,CLUE-S模型更適用于中小尺度的土地利用模擬,在大區(qū)域尺度研究時(shí)應(yīng)選取其他土地利用模型。最后,不同發(fā)展類型的研究區(qū)其重要生態(tài)空間的沖突分布、影響因素可能有所差異,昆山市作為快速城市化且農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū),其沖突主要與距離水體距離相關(guān),糧食發(fā)展與水質(zhì)保護(hù)是目前土地利用規(guī)劃的主要矛盾之一,而以工業(yè)主導(dǎo)區(qū)可能主要的權(quán)衡關(guān)系是碳固持和水質(zhì)凈化等,則其不同情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的響應(yīng)規(guī)律必然與昆山市不同。因此,運(yùn)用本文的研究框架應(yīng)結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況與發(fā)展特點(diǎn)。

4.2 結(jié)論

本文以昆山市為例,識(shí)別國(guó)土重要生態(tài)空間中現(xiàn)存建設(shè)用地與耕地的沖突空間分布及其影響因素,結(jié)合現(xiàn)有政策設(shè)計(jì)生態(tài)保護(hù)情景,多情景模擬并評(píng)估重要生態(tài)空間中耕地和建設(shè)用地不同退出方式下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)特征。主要結(jié)論如下：(1)昆山市生態(tài)空間重要性呈圈層狀分布,由中心向外圍逐漸升高,極重要和重要生態(tài)空間占全市比例不足1/4,以水域?yàn)橹鳌?2)極重要、重要生態(tài)空間與土地利用現(xiàn)狀沖突主要分布在水域周邊,耕地占用重要生態(tài)空間的沖突最為突出,占所有沖突面積的75.07%,沖突強(qiáng)度與距主要河流距離顯著負(fù)相關(guān)。(3)綜合地方實(shí)際土地利用結(jié)構(gòu)的合理性與不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系來(lái)判斷,重要生態(tài)空間中耕地和建設(shè)用地退出方式不同,則其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)響應(yīng)也明顯不同。生態(tài)保護(hù)情景相較于不限制發(fā)展情景能夠有效地緩解服務(wù)間的權(quán)衡關(guān)系；但過(guò)度生態(tài)保護(hù)并不是最合適的。因此,在區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展要求下,國(guó)土空間規(guī)劃必須重視生態(tài)保護(hù),在保護(hù)中要避免“一刀切”問(wèn)題,須權(quán)衡好不同國(guó)家既有政策之間關(guān)系；深入研究重要生態(tài)空間內(nèi)的現(xiàn)存建設(shè)用地和耕地退出特征的響應(yīng)規(guī)律,對(duì)指導(dǎo)國(guó)土空間規(guī)劃管理有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。