黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力時空變化特征與影響因素分析

葉文麗， 楊新軍， 吳孔森， 王 銀

（西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127）

全球氣候變化和人類活動使生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇變，可持續(xù)發(fā)展成為學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題。2002年召開的“可持續(xù)發(fā)展峰會”建議將恢復(fù)力理論加入到《21 世紀(jì)議程》中，因?yàn)榛謴?fù)力理論為在充滿不確定性的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了解決思路［1-6］?；謴?fù)力的概念最早出現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的研究中［7］，隨著社會-生態(tài)系統(tǒng)的引入，恢復(fù)力的概念逐漸完善［8］?；謴?fù)力聯(lián)盟將恢復(fù)力定義為系統(tǒng)應(yīng)對外部干擾或意外事件的恢復(fù)能力，具有閾值效應(yīng)，如果越過閾值，系統(tǒng)將無法恢復(fù)早期的模式［9］，面對未來不斷變化和不可預(yù)測的環(huán)境，有效的社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力管理可以增加可持續(xù)發(fā)展的可能性［10-12］。

從理論研究過渡到實(shí)際應(yīng)用需要對恢復(fù)力進(jìn)行評估，才能進(jìn)一步識別恢復(fù)力的主要影響因素，并揭示其驅(qū)動機(jī)理和變化機(jī)制，從而為社會-生態(tài)系統(tǒng)管理提供決策依據(jù)。Cumming等［13］開始了實(shí)證研究的第一步，基于場景分析的方法評估了恢復(fù)力在未來特定驅(qū)動下的潛在變化；Michael 等［14］和Tilt等［15］基于沿海地區(qū)土地優(yōu)化管理特定研究背景和目的提出分析框架；Bennett等［16］提出了識別恢復(fù)力量化替代因子的4 種基本模型；Perz 等［17］提出了一種通過使用敏感性和不確定性評估生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的方法；Gulay 等［18］和Chaiteera 等［19］從不同角度建立指標(biāo)體系對恢復(fù)力進(jìn)行了量化，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)提供參考。國內(nèi)對恢復(fù)力的研究剛剛起步，研究成果較少，除文獻(xiàn)綜述外［3,20-21］，汪興玉等［22］基于農(nóng)戶尺度對干旱恢復(fù)力進(jìn)行了測度；張行等［23］以生態(tài)脆弱區(qū)為例從景觀的角度對恢復(fù)力進(jìn)行量化研究；王群等［24］和陳亞慧等［25］分別以千島湖和神農(nóng)架林區(qū)為例對社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力進(jìn)行了量化研究；侯彩霞等［26］運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法對草原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力進(jìn)行了評價。梳理國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，理論研究和定性研究成果頗豐，研究框架和分析模型的提出多是基于特定研究背景和目的，目前還沒有一個廣泛應(yīng)用的普適性研究框架。隨著研究的不斷深入，近年來學(xué)者側(cè)重于研究復(fù)雜社會-生態(tài)系統(tǒng)在應(yīng)對擾動時的適應(yīng)性以及系統(tǒng)脆弱性和適應(yīng)性之間的相互影響過程，脆弱性與恢復(fù)力相互緊密關(guān)聯(lián)，二者既可能是正向關(guān)系也可能是負(fù)向關(guān)系，其關(guān)系具有不確定性；有學(xué)者將恢復(fù)力視為脆弱性的反面進(jìn)行研究，雖有一定參考價值，但其科學(xué)性尚存爭議，因?yàn)樵诹炕謴?fù)力時要將系統(tǒng)脆弱性和適應(yīng)能力同時納入考慮范圍。

黃土高原地區(qū)在國家發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要地位，也是國家可持續(xù)能源的重要保障。在黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展的國家戰(zhàn)略背景下，黃土高原作為黃河流域中上游生態(tài)脆弱區(qū)核心，其生態(tài)保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于推進(jìn)國家戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。由于長期以來不合理的經(jīng)濟(jì)活動和資源開發(fā)模式，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，已經(jīng)成為社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要約束。盡管在生態(tài)建設(shè)、環(huán)境治理等方面已取得了階段性進(jìn)展，但居民生活水平不斷提高的訴求將會進(jìn)一步導(dǎo)致人地關(guān)系更加緊張。因此，本文嘗試從恢復(fù)力理論切入構(gòu)建研究框架，從系統(tǒng)脆弱性和適應(yīng)能力兩大要素著手選取替代因子，構(gòu)建社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力測度指標(biāo)體系，刻畫2000—2018年黃土高原恢復(fù)力變化格局并識別其影響因素，以期為黃土高原生態(tài)建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

黃土高原位于我國西北地區(qū)，屬黃河流域中上游。地跨青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西和河南7 個省區(qū)，研究采用中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（www.resdc.cn）定義的黃土高原地區(qū)范圍（圖1）。以2018 年行政區(qū)劃為準(zhǔn)共276 個研究單元（縣、旗、州、市），總面積約6.4×105km2，占全國國土面積的6.7%。研究區(qū)年降水量300～650 mm，平均海拔1500～2000 m［27］。黃土層厚度由南向北遞增，黃土結(jié)構(gòu)松散極易受到風(fēng)雨侵蝕造成嚴(yán)重的水土流失［28］。2000—2018年，黃土高原常住人口從8.9×107人增加至1.1×108人，人均生產(chǎn)總值從4509 元增加至47265元。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Location of the study area

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

研究數(shù)據(jù)來自2 個方面：（1）統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2000、2010、2018 年《中國縣域統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》以及《青海統(tǒng)計年鑒》《甘肅發(fā)展年鑒》《陜西省區(qū)域統(tǒng)計年鑒》《寧夏統(tǒng)計年鑒》《內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒》《山西統(tǒng)計年鑒》《河南統(tǒng)計年鑒》，部分缺失數(shù)據(jù)用相鄰年份替代。（2）2000、2010、2018 年土地利用數(shù)據(jù)、歸一化植被指數(shù)（Normalized difference vegetation index, NDVI）和90 m 數(shù)字高程模型（Digital elevation model,DEM）數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。土地利用數(shù)據(jù)以各期Landsat TM/ETM 遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，共分為6 個一級類型，數(shù)據(jù)精度均為1 km。將土地利用數(shù)據(jù)與NDVI數(shù)據(jù)在ArcGIS中利用提取分析工具按照行政區(qū)劃進(jìn)行提取。為消除原始數(shù)據(jù)量綱不一致問題，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行處理，具體計算過程見參考文獻(xiàn)［29］。

2.2 研究框架

社會-生態(tài)系統(tǒng)主要從復(fù)雜動力學(xué)角度研究系統(tǒng)的恢復(fù)力，為人地關(guān)系和可持續(xù)發(fā)展研究提供了新的視角［1］?；謴?fù)力具有3個典型屬性：（1）系統(tǒng)保持自身結(jié)構(gòu)和功能不變的量；（2）系統(tǒng)的自組織能力；（3）系統(tǒng)的學(xué)習(xí)適應(yīng)能力［7］。一個具有恢復(fù)力的系統(tǒng)可以將危機(jī)轉(zhuǎn)化為進(jìn)入更理想狀態(tài)的機(jī)會［30］，社會-生態(tài)系統(tǒng)是人與自然緊密結(jié)合的開放適應(yīng)系統(tǒng)，易受到外界干擾，具有不可預(yù)期、非線性和多穩(wěn)態(tài)等多種特征［8］。在遭受外部擾動或危機(jī)時，系統(tǒng)將會在某一或多個“狀態(tài)空間”移動［1］，“狀態(tài)空間”是指系統(tǒng)的狀態(tài)變量。趨于穩(wěn)定的系統(tǒng)由以下變量控制：改變系統(tǒng)的難易程度（抗性）、系統(tǒng)距離閾值的距離（脆弱性）及系統(tǒng)所受的外部擾動量。讓系統(tǒng)得以維持穩(wěn)定的是在外部擾動下，脆弱性和抗性相互作用的結(jié)果，二者相互作用并決定著系統(tǒng)的恢復(fù)力，若系統(tǒng)恢復(fù)力較高，且所受的外部擾動量未超越其閾值，系統(tǒng)將維持在原系統(tǒng)中或進(jìn)入一個更高質(zhì)量的系統(tǒng)中，若系統(tǒng)恢復(fù)力較低，且所受的外部擾動量超越其閾值，系統(tǒng)將停滯崩潰或進(jìn)入一個新系統(tǒng)（圖2）。

圖2 黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力研究框架Fig.2 Research framework of social-ecological system resilience in the Loess Plateau

社會-生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化過程往往由一些關(guān)鍵變量控制和決定［31］，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，某一要素發(fā)生變化將引起其他要素變化，從而使系統(tǒng)發(fā)生巨變［32］。直接測度恢復(fù)力是困難的，因?yàn)樾枰獪y定系統(tǒng)不同穩(wěn)態(tài)的閾值［17］。雖然無法進(jìn)行直接測度，但可以通過在系統(tǒng)中選取具有前瞻性且可測量的關(guān)鍵替代因子進(jìn)行測度［2,33］。充滿不確定性的外部擾動通過影響系統(tǒng)要素影響恢復(fù)力，從恢復(fù)力的控制變量來看，可以通過測度恢復(fù)力的主要因子（系統(tǒng)脆弱性和抗性）來測度恢復(fù)力。社會-生態(tài)系統(tǒng)可解構(gòu)為社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3 個維度，黃土高原脆弱性因子主要來源于氣象干旱和破碎的地形地貌，不同的區(qū)域脆弱性程度不同，系統(tǒng)抗性主要通過適應(yīng)能力來表征，這些替代因子以線性或非線性、快速或緩慢、確定或不確定的方式共同作用于系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)狀態(tài)和功能。

2.3 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力指標(biāo)體系構(gòu)建

由于尚未形成廣泛應(yīng)用的測度體系，按照研究框架將社會-生態(tài)系統(tǒng)解構(gòu)為社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3 大子系統(tǒng)，分別從脆弱性和適應(yīng)能力兩大要素構(gòu)建指標(biāo)體系。按照科學(xué)性、系統(tǒng)性和數(shù)據(jù)可獲得性等原則，遴選出控制系統(tǒng)的關(guān)鍵變量。基于實(shí)地調(diào)研和自身對研究區(qū)的認(rèn)識，結(jié)合研究區(qū)具體實(shí)際情況經(jīng)過相關(guān)性分析共遴選出人口密度等18 項(xiàng)指標(biāo)（表1）。

表1 黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評價指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system of social-ecological system resilience in the Loess Plateau

式中：L為土地利用強(qiáng)度；Ai為土地利用強(qiáng)度分級指數(shù)（建設(shè)用地為4、耕地為3、林地為2、草地為2.5、水域?yàn)?、未利用土地為1）；si為第i類土地面積（km2）；s為各類土地總面積（km2）；n為土地利用類型總數(shù)。

2.4 研究方法

2.4.1 指標(biāo)權(quán)重確定方法為避免主客觀賦權(quán)法的隨意性和數(shù)據(jù)本身帶來的偏差，采用主客觀結(jié)合賦權(quán)法確定權(quán)重，分別選擇層次分析（AHP）法和均方差決策分層法［36］。AHP 法是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評價方法提出的一種層次權(quán)重決策分析方法，比較適合于具有分層交錯評價指標(biāo)的目標(biāo)系統(tǒng)，以AHP 法為主體結(jié)合專家打分確定指標(biāo)權(quán)重。均方差決策分層法反映隨機(jī)變量的離散程度，離散程度代表均方差，以各維度層中評價指標(biāo)為隨機(jī)變量，將隨機(jī)變量的均方差進(jìn)行歸一化處理，計算過程如下：

青海共和盆地沙區(qū)是我國荒漠化危害嚴(yán)重的地區(qū)之一，青海省治沙試驗(yàn)站于1959年開始在青海省共和縣沙珠玉地區(qū)進(jìn)行一系列的沙漠化防治工作，總結(jié)出了一些有效的高寒沙區(qū)植被恢復(fù)綜合技術(shù)，并在青海省推廣成功的治理模式和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了積極的帶動和輻射作用。

式中：sij、wij、rij、uij分別為第i個維度層第j個指標(biāo)的方差、權(quán)重、標(biāo)準(zhǔn)化值、平均值；n為研究區(qū)樣本數(shù)。

2.4.2 集對分析法集對分析（SPA）法通過把不確定性與確定性視作一個系統(tǒng)進(jìn)行研究，借助對系統(tǒng)中確定性與不確定性相互依存相互聯(lián)系和在一定條件下相互轉(zhuǎn)化過程的描述、分析、處理，來研究不確定性在具體條件下的取值規(guī)律［37］，已廣泛應(yīng)用于綜合評價、風(fēng)險評估、脆弱性評價等領(lǐng)域［38-42］。社會-生態(tài)系統(tǒng)各指標(biāo)對系統(tǒng)的影響具有不確定性，恢復(fù)力測度的本質(zhì)是確定性指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)與具有不確定性的評價因子及其影響程度相結(jié)合的過程［24］。

運(yùn)用集對分析進(jìn)行多屬性評價，記為M=

式中：μ為集合的聯(lián)系度；qm為評價方案；am為同一度；bm為差異度；cm為對立度；i和j分別為對立度和差異度的系數(shù)；wp為第p項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；apk和cpk分別為評價指標(biāo)tpk與集合{ }vp,up的同一度和對立度。rm值越大越接近最優(yōu)方案。

2.4.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析法運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）法揭示黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的空間分布關(guān)聯(lián)特征，并通過全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)進(jìn)行檢驗(yàn)［44-45］。

（1）全局空間自相關(guān)通過某區(qū)域單元上的某種地理現(xiàn)象的相互關(guān)聯(lián)程度反映空間分布，通過測算全局Moran’sI指數(shù)來分析黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的空間分布特征，公式為：

式中：n為研究區(qū)空間單元的數(shù)量；s0為所有指標(biāo)之和；wij為空間權(quán)重矩陣w的元素；xi和xj分別為第i和第j個空間位置恢復(fù)力指數(shù)；xˉ為各研究區(qū)的恢復(fù)力均值。

式中：Ii為局部自相關(guān)指數(shù)；Zi、Zj分別為地區(qū)i和j恢復(fù)力標(biāo)準(zhǔn)化形式；wij為空間權(quán)重矩陣的元素。若Ii顯著為正且Zj大于0，高恢復(fù)力地區(qū)被高恢復(fù)力地區(qū)包圍為高-高（H-H）集聚；若Ii顯著為正且Zj小于0，低恢復(fù)力地區(qū)被低恢復(fù)力地區(qū)包圍為低-低（L-L）集聚；若Ii顯著為負(fù)且Zj小于0，低恢復(fù)力地區(qū)被高恢復(fù)力地區(qū)包圍為低-高（L-H）集聚；若Ii顯著為負(fù)且Zj大于0，高恢復(fù)力地區(qū)被低恢復(fù)力地區(qū)包圍為高-低（H-L）集聚。Z檢驗(yàn)為：

2.4.4 障礙度模型采用障礙度模型從因子貢獻(xiàn)度（Gij）、指標(biāo)偏離度（Pij）和障礙度（Zij）識別障礙因素，因子貢獻(xiàn)度（Gij）即單個因素對總目標(biāo)的貢獻(xiàn)度，一般用權(quán)重表示；指標(biāo)偏離度（Pij）表示單項(xiàng)指標(biāo)與最優(yōu)值之間的差距，一般設(shè)為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值與100%之差；障礙度（Zij）為單項(xiàng)指標(biāo)對恢復(fù)力的影響程度［46］。計算公式為：

3 結(jié)果與分析

3.1 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力時空變化特征

3.1.1 社會系統(tǒng)恢復(fù)力利用ArcGIS按照自然間斷法將恢復(fù)力計算結(jié)果分為5 級并進(jìn)行可視化表達(dá)（圖3），2000、2010、2018 年社會恢復(fù)力平均值分別為0.548、0.629、0.525，呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢（圖3a1～a3）。2000年社會恢復(fù)力較高地區(qū)主要為各省省會城市和資源型城市，如蘭州、西安、包頭、呼和浩特、銀川、銅川等城市顯著高于其他縣市。2010年，社會恢復(fù)力普遍提升，尤其是以鄂爾多斯為核心的能源富集區(qū)增強(qiáng)最為顯著，截止到2018 年，除個別縣域社會恢復(fù)力降低外，相較于2010年社會恢復(fù)力較高的區(qū)域仍保持在較高水平，關(guān)中平原地區(qū)社會恢復(fù)力顯著提升?；謴?fù)力增加顯著主要是由于西部大開發(fā)等國家政策對西部地區(qū)的扶持，固定資產(chǎn)投資和財政支出顯著增加，社會各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施日漸完善、衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)床位數(shù)顯著上升。隨著社會財政支出增速的放緩，除省會城市、能源富集區(qū)鄂爾多斯、包頭、延安、銅川等以及關(guān)中平原地區(qū)恢復(fù)力仍處于較高水平外，青海、陜北、山西等依賴外部投資的縣域出現(xiàn)降低趨勢。

圖3 2000—2018年黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力Fig.3 Social-ecological system resilience in the Loess Plateau during 2000—2018

3.1.2 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)恢復(fù)力2000、2010、2018年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力平均值分別為0.401、0.486、0.850，呈現(xiàn)持續(xù)增強(qiáng)趨勢且增速逐漸加快（圖3b1～b3）。2000 年除蘭州、西安、太原、大同外其余縣市普遍較低，尤其是青海，2010年甘肅隴東、關(guān)中平原、內(nèi)蒙古大部分地區(qū)恢復(fù)力顯著增強(qiáng)，2018年顯著增強(qiáng)區(qū)域?yàn)楹诵牡闹車貐^(qū)在增長極的輻射作用下普遍增強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力增強(qiáng)主要是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高，人均GDP顯著增加，人均GDP增加越顯著的地區(qū)恢復(fù)力增強(qiáng)越顯著。經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力分布格局與城市群分布基本相吻合，較高地區(qū)西北部主要為鄂爾多斯、包頭等資源富集區(qū)，東南部主要為太原、西安、洛陽及其輻射范圍內(nèi)縣市。經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力嚴(yán)重依賴于人均GDP水平和資本投入，非資源富集區(qū)非城市群地區(qū)一直處于較低水平，提高“雙非”地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平是提高黃土高原整體經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力的關(guān)鍵。

3.1.3 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力2000、2010、2018年生態(tài)恢復(fù)力平均值分別為0.725、0.607、0.734，呈現(xiàn)先減弱后增強(qiáng)態(tài)勢，空間分異特征顯著，恢復(fù)力整體上呈現(xiàn)自西向東、從低到高階梯狀分布格局（圖3c1～c3），內(nèi)蒙古巴彥淖爾及寧夏中衛(wèi)等部分縣市恢復(fù)力相對較低，關(guān)中平原地區(qū)相對較高。2000年前后，國家一系列生態(tài)工程尤其是“退耕還林（還草）”的實(shí)施，以及氣候暖濕趨勢的出現(xiàn)有利于植被生長，植被總初級生產(chǎn)力增強(qiáng)，氣候條件和人類活動使植被覆蓋增加，水土流失和土地沙化問題得到改善，2010 年后為“退耕還林（還草）”鞏固期，造林面積逐漸減少。

3.1.4 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力2000、2010、2018 年社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力平均值分別為0.522、0.561、0.721，呈現(xiàn)持續(xù)增強(qiáng)的態(tài)勢，空間分異顯著（圖3d1～d3）。關(guān)中平原地區(qū)恢復(fù)力始終處于較高水平，西北部青海、內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)始終較低。2000 年，生態(tài)恢復(fù)力＞社會恢復(fù)力＞經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力；2010 年，社會恢復(fù)力＞生態(tài)恢復(fù)力＞經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力；2018 年，經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力＞生態(tài)恢復(fù)力＞社會恢復(fù)力，經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力的增強(qiáng)對社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力具有顯著促進(jìn)作用，經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力較高地區(qū)社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力不一定較高，但社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力較高地區(qū)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力一定較高。除經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與社會-生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢保持協(xié)同外，其余子系統(tǒng)間以及子系統(tǒng)與社會-生態(tài)系統(tǒng)間均不協(xié)同。

3.2 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力空間探索性分析

為揭示黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力空間格局特征，對社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力值進(jìn)行空間自相關(guān)分析（表2、圖4）。2000、2010、2018 年Moran’sI指數(shù)均為正值，分別為0.348、0.518 和0.418，均在5%水平上通過了顯著性檢驗(yàn)。由此可見，社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力具有顯著的空間正相關(guān)性。

表2 全局相關(guān)性分析結(jié)果Tab.2 Global correlation analysis results

2000、2010、2018年黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力局部Moran’sI指數(shù)（圖4），呈現(xiàn)出明顯的空間集聚趨勢，主要集聚類型為H-H類和L-L類。2000年，H-H 類研究單元共39 個，主要分布在南部的寶雞、西安、三門峽、洛陽和東部的陽泉、長治及其下轄縣；L-L 類共34 個，主要分布在西寧、鄂爾多斯、巴彥淖爾、烏海、銀川、石嘴山、吳忠、青銅峽及其下轄縣。2010 年，H-H 類共50 個，主要分布在天水、寶雞、銅川、渭南三門峽等及其下轄縣；L-L 類共26個，主要分布在蘭州、白銀、寧夏大部分縣市以及巴彥淖爾及其下轄縣。2018年，H-H類40個，主要分布在寶雞、西安、渭南、洛陽、濟(jì)源等及其下轄縣；LL類30個，主要分布在白銀、中衛(wèi)、巴彥淖爾及其下轄縣。

圖4 2000—2018年黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力局部空間相關(guān)性Fig.4 Local spatial correlation analysis of social-ecological system resilience in the Loess Plateau during 2000—2018

3.3 社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力影響因素分析

采用障礙度模型識別影響社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力維度層和指標(biāo)層的關(guān)鍵障礙因子及障礙度，可為制定恢復(fù)力提升對策和建議提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)障礙度模型和方法，計算結(jié)果見表3、表4。

表3 2000—2018年社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力各維度障礙度Tab.3 Barrier degree of each dimension of social-ecosystem resilience during 2000—2018 /%

表4 2000—2018年社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力指標(biāo)層障礙度Tab.4 Barrier degree of index layer of social-ecosystem resilience during 2000—2018 /%

2000—2018年，黃土高原維度層障礙度整體呈現(xiàn)生態(tài)維度＞社會維度＞經(jīng)濟(jì)維度，從區(qū)域內(nèi)部來看，陜西、山西、河南呈現(xiàn)社會維度＞生態(tài)維度＞經(jīng)濟(jì)維度，青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古呈現(xiàn)生態(tài)維度＞社會維度＞經(jīng)濟(jì)維度?？梢娗嗪！幭?、內(nèi)蒙古受生態(tài)環(huán)境制約最嚴(yán)重，其次為甘肅、山西、陜西、河南。生態(tài)環(huán)境始終是制約黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的首要因素，但其障礙度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，社會障礙度除青海外，均逐漸降低，經(jīng)濟(jì)障礙度整體上略為增加。

從高到低選取指標(biāo)層障礙度排名前5 的因素（表4）?？梢钥闯觯煌瑫r期首位障礙因素不同，青海主要制約因素為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人均GDP 和降水量；甘肅、陜西主要制約因素為降水量、人均GDP 和財政支出，首位障礙因素始終為人均GDP，且障礙度略增加；寧夏和內(nèi)蒙古主要制約因素為降水量、人均GDP和NDVI，首位障礙因素始終為降水量；山西主要制約因素為地形破碎度、降水量和人均GDP，首位障礙因素從人均GDP轉(zhuǎn)變?yōu)榈匦纹扑槎?；河南主要制約因素為人均GDP、財政支出和人均固定資產(chǎn)投資，首位障礙因素始終為人均GDP。綜上所述，2000—2018年制約黃土高原恢復(fù)力水平的主要因素為：人均GDP、財政支出、降水量、人均固定資產(chǎn)投資和規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)產(chǎn)值。

區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展受氣候、地形地貌、城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及國家政策等多因素的影響。區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間格局是區(qū)域內(nèi)非均衡增長的表現(xiàn)，反映了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間格局和分化狀態(tài)。黃土高原內(nèi)部呈現(xiàn)多中心的空間分布模式，形成了以呼包鄂榆城市群、蘭西城市群、關(guān)中城市群為核心的經(jīng)濟(jì)格局。雖已形成多中心的發(fā)展格局，但未形成具有引領(lǐng)作用的經(jīng)濟(jì)增長極，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系松散，缺乏外部投資和內(nèi)部驅(qū)動力。區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于工業(yè)化中后期，工業(yè)化推動煤炭、石油、天然氣開采以及電力等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，呼和浩特、包頭、鄂爾多斯、榆林等資源型城市迅速崛起。南部關(guān)中地區(qū)擁有優(yōu)越的自然條件和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)，城市人口與產(chǎn)業(yè)集聚成為人均GDP 快速增長的重要動力。其余大部分自然本底和資源稟賦較差的丘陵溝壑區(qū)、土石山區(qū)等地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，城鎮(zhèn)化率低于全國平均水平，農(nóng)業(yè)人口居多，脆弱復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境和自然條件使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件貧瘠、雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展滯后。

4 討論

恢復(fù)力理論為可持續(xù)發(fā)展研究提供了新視角。本研究是從恢復(fù)力視角對黃土高原可持續(xù)性和黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的嘗試和探索，尤其是“退耕還林（還草）”政策以來黃土高原恢復(fù)力變化的分析和研究，對黃土高原下一步生態(tài)建設(shè)以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)和方向的確立具有一定參考價值。

2000年以來，在國家對西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的政策傾斜和扶持下，黃土高原地區(qū)社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力持續(xù)增強(qiáng)，但內(nèi)部異質(zhì)性較強(qiáng)。同樣，生態(tài)政策的實(shí)施使脆弱的生態(tài)環(huán)境得到顯著改善，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力由減弱轉(zhuǎn)變?yōu)樵鰪?qiáng)。正如楊永春等［47］學(xué)者得出的結(jié)論，黃河流域生態(tài)環(huán)境復(fù)雜且脆弱，內(nèi)部經(jīng)濟(jì)發(fā)展松散，外部投資不足，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展必須尋求新發(fā)展模式。盡管研究結(jié)果具有一定的實(shí)踐應(yīng)用價值，但是在測度過程中存在不足之處，望在后續(xù)的研究中加以改進(jìn)和完善。與土地利用相關(guān)的指標(biāo)，由于研究區(qū)的特殊性、數(shù)據(jù)的時序性要求等，將土地利用數(shù)據(jù)分為6類，未進(jìn)行更細(xì)致的分類，應(yīng)在后續(xù)的研究中進(jìn)一步細(xì)分，并從恢復(fù)力視角為研究區(qū)土地利用規(guī)劃管理提供優(yōu)化依據(jù)。引入障礙度模型識別障礙因素，由于涉及研究區(qū)數(shù)量較多，區(qū)域內(nèi)部臨近地域存在高度相似性，以省級行政區(qū)進(jìn)行表達(dá)便于國家政策的制定、實(shí)施與管理。此外，社會-生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)，可能并非包括所有影響因子，且只是對其影響度進(jìn)行排序分析，缺乏對因子內(nèi)部相互作用的分析。此外，黃土高原的生態(tài)環(huán)境脆弱性、內(nèi)部異質(zhì)性以及區(qū)域內(nèi)的不平衡發(fā)展意味著黃土高原或黃河流域高質(zhì)量發(fā)展是個長期性的艱巨任務(wù)，論文只測度了黃土高原2000年以來的恢復(fù)力變化格局，這在歷史發(fā)展過程中只是一個相對短暫的階段，需進(jìn)一步做較長時間段的研究，才可能確定社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的閾值和穩(wěn)態(tài)，或進(jìn)一步與其他地區(qū)進(jìn)行比較研究，以得到更客觀的評價結(jié)果，或利用微觀農(nóng)戶尺度數(shù)據(jù)通過研究恢復(fù)力的尺度交互作用在微觀層面揭示其自下而上的驅(qū)動機(jī)理。

最后提出幾點(diǎn)提升社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的建議：（1）黃土高原干旱的氣候條件和地形地貌環(huán)境制約著社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力，生態(tài)建設(shè)雖已取得顯著成效，但生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展的矛盾將持續(xù)存在，現(xiàn)階段面臨的主要任務(wù)是探索一條生態(tài)保護(hù)與治理下的可持續(xù)發(fā)展之路，即促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展；（2）黃土高原內(nèi)部發(fā)展極不平衡，能源富集區(qū)和關(guān)中平原地區(qū)具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。某種程度上黃土高原可持續(xù)發(fā)展，即資源型城市的轉(zhuǎn)型或行業(yè)企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，同時應(yīng)按照不同地區(qū)自然條件、資源稟賦、社會經(jīng)濟(jì)條件，調(diào)整國家政策傾斜，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，縮小黃土高原內(nèi)部差距，促進(jìn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展；（3）在提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平縮小經(jīng)濟(jì)差距的同時，促進(jìn)基本公共服務(wù)均等化，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升社會福利與保障水平；（4）穩(wěn)步推進(jìn)國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，因地制宜地發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，集約化、規(guī)?；N植，改善農(nóng)村飲水、交通、醫(yī)療衛(wèi)生、教育、人居環(huán)境等條件。

5 結(jié)論

本文將社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)結(jié)合起來，從多層面多要素建立了黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力研究框架，揭示了黃土高原社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力時空演化特征及影響因素，主要結(jié)論如下：

（1）2000 年以來，黃土高原地區(qū)社會恢復(fù)力整體呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的態(tài)勢，社會恢復(fù)力較高地區(qū)主要為蘭州、西安、銅川等省會城市或資源型城市，它的增強(qiáng)與國家政策對西部地區(qū)的扶持力度緊密相關(guān)；經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力呈現(xiàn)持續(xù)增強(qiáng)態(tài)勢，其分布格局與城市群分布基本相吻合；生態(tài)恢復(fù)力呈現(xiàn)先減弱后增強(qiáng)的態(tài)勢，整體呈現(xiàn)自西向東從低到高階梯狀分布格局，生態(tài)恢復(fù)力的增強(qiáng)與“退耕還林（還草）”政策以及氣候暖濕趨勢緊密相關(guān)。

（2）社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力呈現(xiàn)持續(xù)增強(qiáng)的態(tài)勢，空間分異顯著，關(guān)中平原地區(qū)始終高于其他地區(qū)，并且與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)變化趨勢始終保持協(xié)同，其余子系統(tǒng)間以及子系統(tǒng)與社會-生態(tài)系統(tǒng)均不協(xié)同。經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力較高地區(qū)社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力不一定較高，但社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力較高地區(qū)經(jīng)濟(jì)恢復(fù)力一定較高。

（3）社會-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力具有顯著的空間正相關(guān)性，局部呈現(xiàn)出明顯的空間集聚趨勢，低恢復(fù)力地區(qū)集聚在巴彥淖爾、銀川等黃土高原西北部，強(qiáng)恢復(fù)力地區(qū)始終集聚在寶雞、西安為核心關(guān)中平原地區(qū)。

（4）黃土高原維度層障礙度整體呈現(xiàn)生態(tài)維度＞社會維度＞經(jīng)濟(jì)維度，障礙度首位始終是生態(tài)維度，除個別地區(qū)其生態(tài)障礙度略有增強(qiáng)外，大部分地區(qū)在逐漸降低，說明在國家生態(tài)政策影響下生態(tài)環(huán)境保護(hù)雖已取得成效，生態(tài)建設(shè)仍然是提高恢復(fù)力的重要途徑之一。指標(biāo)層影響因子逐漸趨于一致，首位影響因素為人均GDP。