基于生態(tài)本底-格局-潛力框架的國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究
——以粵港澳大灣區(qū)為例

張 偉，龍 鬧，李盛港，王 龍

（1.北京工業(yè)大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)部，北京 100124；2.廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣州 510060；3.廣州市資源規(guī)劃和海洋科技協(xié)同創(chuàng)新中心，廣州 510060；4.廣東省城市感知與監(jiān)測預(yù)警企業(yè)重點實驗室，廣州 510060）

指數(shù)級增長的人類活動深刻影響了全球范圍內(nèi)的氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)（Rockstr?m et al., 2009）。人類城市、村莊與工業(yè)區(qū)對森林、河流、濕地等典型生態(tài)系統(tǒng)的威脅與侵占，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能削弱等問題，同時退化的生態(tài)系統(tǒng)進一步限制人類社會的發(fā)展（修晨 等，2020）。據(jù)統(tǒng)計，全球75%的千萬人口規(guī)模城市與超60%的經(jīng)濟總量分布在100 km范圍的海岸帶，沿海人口密度約為世界平均水平的3倍。灣區(qū)具有人口密集、經(jīng)濟發(fā)達、城市化程度高等特點，高強度的人類活動與生態(tài)系統(tǒng)的矛盾凸顯（IPCC Working Group II, 2007）。因此，對粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)開展修復(fù)，恢復(fù)其重要生態(tài)服務(wù)功能，對中國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

生態(tài)修復(fù)已成為全球共識（Suding et al.,2015）。國內(nèi)外經(jīng)過多年的探索實踐，形成針對不同自然要素的生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)。國外總結(jié)了諸如森林（Lamb et al., 2005; Wilson et al., 2015）、河流（Virgilio et al., 2011; Grizzetti et al., 2019）、濕地（Vito et al., 2018; Stephen et al., 2018）等典型生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)案例；中國在河流（董哲仁 等，2009）、礦山（張鴻齡 等，2012）、湖泊（秦伯強，2007）等生態(tài)區(qū)域的專項修復(fù)中積累了豐富的理論與實踐經(jīng)驗。然而，著眼于單要素的局部整治修復(fù)對生態(tài)系統(tǒng)的整體性考慮不足（王軍 等，2020），生態(tài)修復(fù)需立足系統(tǒng)的整體性來深入思考局部與整體的內(nèi)在聯(lián)系。新時代生態(tài)文明建設(shè)提出山水林田湖草“生命共同體”理念，強調(diào)生態(tài)修復(fù)要按照生態(tài)系統(tǒng)的整體性和系統(tǒng)性，從單點、單要素、單過程的修復(fù)轉(zhuǎn)向全域、全要素、全過程的協(xié)同治理（彭建等，2019）。

生態(tài)修復(fù)分區(qū)是科學(xué)開展生態(tài)修復(fù)的前提（田美榮 等，2017），其基于生態(tài)區(qū)劃演化而來，較為完整的生態(tài)區(qū)劃實踐可以追溯到貝利于1976 年（Bailey, 2009）提出的美國生態(tài)區(qū)劃（Ecoregions of the United States）。中國自20 世紀(jì)末以來逐步開展了生態(tài)區(qū)劃（劉國華 等，1998；傅伯杰 等，2001）、生態(tài)功能區(qū)劃（賈良清 等，2005）等研究，并將其拓展到空間規(guī)劃領(lǐng)域（汪勁柏 等，2008）。新時代生態(tài)文明與國土空間規(guī)劃語境下，生態(tài)修復(fù)理應(yīng)擺脫傳統(tǒng)單要素、局部區(qū)域的路徑依賴，以生態(tài)修復(fù)分區(qū)的視角統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各類要素的綜合修復(fù)（馬世發(fā) 等，2021）。國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)的現(xiàn)行技術(shù)方案包括生態(tài)安全格局構(gòu)建（倪慶琳 等，2020）、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需分析（謝余初 等，2020）等，長期以來，修復(fù)分區(qū)研究從風(fēng)險區(qū)識別的角度將自然生態(tài)系統(tǒng)作為本底，人類社會系統(tǒng)被視為本底的脅迫與風(fēng)險。然而，生態(tài)修復(fù)既是一個自然過程，也是一個投入產(chǎn)出的經(jīng)濟過程（Lv, 2011）。區(qū)域經(jīng)濟博弈為生態(tài)修復(fù)帶來又一維度上的發(fā)展?jié)摿?，然而區(qū)域的社會經(jīng)濟屬性在生態(tài)修復(fù)評估框架中仍未被系統(tǒng)性地采用（James et al., 2010; Wortley et al., 2013）。不同地理區(qū)位、自然條件的國土空間，在生態(tài)修復(fù)中存在經(jīng)濟投入、政策支持等差異，社會經(jīng)濟與自然資源的時空匹配成為國土空間生態(tài)修復(fù)布局的核心（王晨旭 等，2021），生態(tài)修復(fù)分區(qū)需將人類社會系統(tǒng)帶來的空間修復(fù)潛力納入既有的理論、技術(shù)架構(gòu)中，并思考自然生態(tài)系統(tǒng)與人類社會系統(tǒng)的沖突、協(xié)調(diào)與融合的問題，在考慮區(qū)域自然稟賦的前提下，結(jié)合經(jīng)濟、政策支持，實現(xiàn)生態(tài)修復(fù)分區(qū)理論完善、技術(shù)方案優(yōu)化，以提升生態(tài)修復(fù)實踐的成效。

粵港澳大灣區(qū)（以下簡稱“大灣區(qū)”）擁有全國超十分之一的經(jīng)濟總量，經(jīng)濟預(yù)期增速位于全球前列。在高速城市化的驅(qū)動下，大灣區(qū)建設(shè)用地不斷擴張，生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展之間矛盾突出。2019年《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》將保護生態(tài)列為發(fā)展的基本原則，要求實施重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)重大工程，構(gòu)建生態(tài)廊道和生物多樣性保護網(wǎng)絡(luò)，提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性（中共中央，國務(wù)院，2019）。為此，本文以大灣區(qū)為例，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價、生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)上，嘗試將生態(tài)恢復(fù)潛力、修復(fù)效率納入研究范疇，建構(gòu)了生態(tài)本底-格局-潛力評估框架進行生態(tài)修復(fù)分區(qū)，通過生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)的識別實現(xiàn)修復(fù)效率的提升。以期為大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)工作提供理論與技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

大灣區(qū)位于廣東省東南部（21o25'-24°30' N、111°12'-115°35' E），總面積約56 000 km2，由廣東省9 市與香港、澳門2 個特別行政區(qū)組成。截至2020 年末，總?cè)丝诔? 600 萬人，GDP 逾11 萬 億元，以約0.6%的國土面積創(chuàng)造了超10%的生產(chǎn)總值（孫殿超 等，2022），是中國人口最密集、經(jīng)濟活力最強的區(qū)域之一，也是繼紐約、舊金山和日本東京灣后的世界第四大灣區(qū)，在國家社會經(jīng)濟發(fā)展大局中占重要地位。誠然，大灣區(qū)經(jīng)濟在過去40多年取得飛速發(fā)展，但也陷入嚴(yán)重的生態(tài)赤字中，生態(tài)壓力日益增大，區(qū)域空間發(fā)展面臨制約，大灣區(qū)比以往任何時候都更需要協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的關(guān)系（謝高地 等，2019）。因此，對其開展生態(tài)修復(fù)研究對維持大灣區(qū)在全球區(qū)域競爭中的優(yōu)勢地位具有重要現(xiàn)實意義。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)涵蓋地理信息數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等（表1）。其中，遙感數(shù)據(jù)包括大灣區(qū)2010、2020 年2 期土地覆蓋數(shù)據(jù)、DEM 數(shù)據(jù)、NDVI數(shù)據(jù)（Yang et al., 2019），根據(jù)DEM數(shù)據(jù)進行水文分析得到流域數(shù)據(jù)；氣象數(shù)據(jù)為年均降雨柵格數(shù)據(jù)，根據(jù)年降雨量計算得到降雨侵蝕力因子；土壤數(shù)據(jù)來自世界土壤數(shù)據(jù)庫，依據(jù)沙含量（SAND）、粉砂含量（SILT）、黏粒含量（CLAY）以及有機碳含量（OC）計算得到土壤可蝕性因子；社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)分為夜間燈光數(shù)據(jù)與市縣經(jīng)濟數(shù)據(jù)，市縣經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要統(tǒng)計市、縣GDP、節(jié)能環(huán)保支出等。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與修復(fù)潛力評價數(shù)據(jù)說明Table 1 Description of ecosystem service and restoration potential evaluation data

2.2 研究方法

建構(gòu)生態(tài)本底、生態(tài)安全格局與生態(tài)修復(fù)潛力3個維度的技術(shù)框架（圖1），以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元劃定國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)。首先，在生態(tài)本底維度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行評估，通過現(xiàn)狀服務(wù)水平與發(fā)展趨勢初判生態(tài)修復(fù)分區(qū)類型；其次，在生態(tài)安全格局維度構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析網(wǎng)絡(luò)特征，修正不同分區(qū)類型的重要性級別；最后，在潛力維度評估各單元的生態(tài)修復(fù)潛力，得到生態(tài)修復(fù)近期應(yīng)重點關(guān)注與考慮的區(qū)域類型。

圖1 生態(tài)修復(fù)分區(qū)劃定技術(shù)框架Fig.1 Technical framework for zoning ecological restoration

2.2.1 生態(tài)本底-生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估 生態(tài)本底指修復(fù)工程實施前的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平均狀況及變化趨勢（邵全琴 等，2016）。已有研究表明，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平與生態(tài)本底狀況呈正相關(guān)（彭建 等，2017a；趙文禎 等，2020），本研究通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合水平表征區(qū)域生態(tài)本底。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是自然生態(tài)系統(tǒng)自循環(huán)或與人類社會系統(tǒng)互動過程中，對人類社會系統(tǒng)直接或間接的貢獻，對人類社會的存在和經(jīng)濟發(fā)展起至關(guān)重要且不可替代的作用。其中，最簡單的包括食物、燃料和材料的供應(yīng)，也包括更基本的如土壤形成、水的控制和凈化，以及無形的舒適感、娛樂和美學(xué)價值（Hester and Harrison, 2010）。本文選取水源涵養(yǎng)、固碳、生境質(zhì)量、土壤保持、游憩5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進行評估（表2），將結(jié)果歸一化后等權(quán)疊加，根據(jù)現(xiàn)狀水平與變化趨勢得到生態(tài)本底評價。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估方法Table 2 Methods for ecosystem services assessment

2.2.2 生態(tài)安全格局-生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析 生態(tài)安全格局的構(gòu)建能提升對區(qū)域生態(tài)過程的調(diào)控能力，進而保障生態(tài)系統(tǒng)運行效率（彭建 等，2017b）。近年來，“源地識別-阻力面構(gòu)建-廊道生成”已成為生態(tài)安全格局構(gòu)建的邏輯范式（Peng et al., 2019）。源地是國土空間生態(tài)安全的核心區(qū)域，本研究將生態(tài)本底評估結(jié)果經(jīng)篩選后作為源地；生態(tài)廊道是自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量流動的連通性通道，這些通道一般選擇遷徙阻力最小的方向，即最小阻力面（MCR）進行擴散、集結(jié)，進而形成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。本研究基于土地覆蓋數(shù)據(jù)，參考相關(guān)文獻（Christopher et al., 2009；王玉瑩 等，2019）對不同地類分別賦以初始阻力值（表3），并采用夜間燈光數(shù)據(jù)對其進行修正，得到綜合阻力面，計算方法為：

表3 土地覆蓋類型的初始阻力值Table 3 Initial resistance value of land cover type

式中：MCRa為柵格a修正后的綜合阻力值；TLIa為柵格a的燈光指數(shù)；TLIA為柵格a對應(yīng)的地類A的平均燈光指數(shù)；Ra為柵格a的初始阻力值（王玉瑩 等，2019）。

基于生態(tài)源地和MCR，經(jīng)過Linkage Mapper計算得到生態(tài)廊道，形成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的維持構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的重要保障。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)魯棒性能反映在遭受外界干擾或破壞時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于破壞的抵御能力與結(jié)構(gòu)的恢復(fù)能力（Yu et al., 2018），其又分別被稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連接魯棒性與恢復(fù)魯棒性（杜巍 等，2010），其中，連接魯棒性是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點受擊后，剩余的節(jié)點間仍能保持連通的能力。通過連接魯棒性可以很好地對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化（于強 等，2018）。連接魯棒性的計算公式為：

式中：R為連接魯棒性；N為初始網(wǎng)絡(luò)節(jié)點規(guī)模；Nr為去除的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量；C為節(jié)點被去除后網(wǎng)絡(luò)中最大連通子圖中的節(jié)點數(shù)量 （于強 等，2018）。

2.2.3 生態(tài)修復(fù)潛力-自然恢復(fù)力與經(jīng)濟政策助力耦合 恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論是國土空間生態(tài)修復(fù)的重要理論基礎(chǔ)之一，其不但強調(diào)通過工程和其他措施進行恢復(fù)（任海 等，2004），更強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的“自恢復(fù)”（曹宇 等，2019）。本研究將流域自然地理單元的自然恢復(fù)力與區(qū)縣行政單元的經(jīng)濟政策助力相結(jié)合，表征生態(tài)修復(fù)潛力。其中，流域作為一個相對獨立、完整的自然地理單元，適用于進行自然恢復(fù)力評價。生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)力通過景觀生態(tài)學(xué)中的景觀格局指標(biāo)表征（王晨旭 等，2021），選取最大斑塊指數(shù)（LPI）、斑塊密度（PD）、連通性指數(shù)（CONNECT）、聚集指數(shù)（AI），以流域為單元進行等權(quán)疊加，并經(jīng)過區(qū)縣行政單元的NDVI修正，表征自然恢復(fù)潛力。計算方法為：

式中：NPi為自然恢復(fù)潛力； LSII為流域單元i的景觀格局指數(shù)；NDVIi為柵格i所在縣域的植被覆蓋度；NDVII為單元i所在流域的植被覆蓋度。

生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的語境下，自然與人類系統(tǒng)的關(guān)系可用熱力學(xué)第二定律解釋，其中人類系統(tǒng)的經(jīng)濟活動被視為一個耗散過程。隨著人類經(jīng)濟社會的發(fā)展，生態(tài)退化速率加速，以增長為導(dǎo)向的全球發(fā)展范式下，自然和人類系統(tǒng)的可持續(xù)性相悖（Rees,2003）。人類系統(tǒng)必須努力與自然系統(tǒng)達成一種穩(wěn)定狀態(tài)，而并非永久增長。這樣的“穩(wěn)定狀態(tài)”意味著數(shù)量上的增長將被質(zhì)量的提升取代（Herman,1991）。中國經(jīng)濟已由增長為導(dǎo)向的高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，而環(huán)境保護、人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)保障（任保平 等，2018）。在此背景下，中央與地方政府在節(jié)能環(huán)保上的財政投入力度不斷加大、支出結(jié)構(gòu)趨于完善（徐順青 等，2018），節(jié)能環(huán)保支出可以表征地方政府對生態(tài)環(huán)境安全的重視程度（王婭 等，2018）。研究表明，地方政府的節(jié)能環(huán)保支出在一定程度上對生態(tài)環(huán)境治理有正向作用（張欣怡，2015）。環(huán)保支出占比更高的地區(qū)，其獲得政策支持的力度更大（丹宇卓等，2020）。因此，本研究核算2020 年縣區(qū)政府的GDP與節(jié)能環(huán)保支出比表征經(jīng)濟政策助力，結(jié)合自然恢復(fù)力評價結(jié)果進行疊加評價，得到生態(tài)修復(fù)潛力分區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)本底

大灣區(qū)2期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間分布格局存在顯著差異，圖2顯示，大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平下降明顯，區(qū)域異質(zhì)化程度漸深，呈現(xiàn)高度集聚的空間形態(tài)。根據(jù)冷熱點空間分布顯示（圖3），冷點代表的低值區(qū)主要位于大灣區(qū)核心地帶，包括廣州南部、佛山、中山以及東莞，且呈退化程度加重、不斷向往擴散的趨勢；熱點高值區(qū)主要位于西北部的肇慶、廣州北部、惠州東部、北部以及江門外圍地區(qū)。

圖2 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)本底分析Fig.2 Ecological background analysis of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

圖3 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)本底聚類分析Fig.3 Ecological background cluster analysis of theGuangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

全局與局部空間自相關(guān)分析結(jié)果（表4）顯示，全局莫蘭指數(shù)（Global Moran'sI） 均為正相關(guān)，2010和2020年2期的指數(shù)分別為0.77和0.63，表明全局仍呈現(xiàn)高度正集聚，但高水平區(qū)聚集態(tài)勢逐漸破碎；2 期生態(tài)本底高-高集聚指數(shù)為24.62%和22.21%，下降2.41%；低-低集聚指數(shù)為37%和41.04%，上升4.04%；反映高值區(qū)集聚區(qū)域面積減少，表現(xiàn)在大灣區(qū)西南部江門市熱點區(qū)域的急劇減少；低值區(qū)集聚程度進一步加劇，表現(xiàn)在冷點區(qū)域自廣佛區(qū)域向中山、珠海蔓延；低-高、高-低異常點位占比下降，表明在低值區(qū)擴張過程中，其鄰近的高值區(qū)區(qū)域被迅速同化，高低值相鄰區(qū)域減少；與此相對應(yīng)的，高值區(qū)中的部分低值區(qū)域得到恢復(fù)。

表4 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聚類分析結(jié)果Table 4 Results of ecosystem services cluster analysis of theGuangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2 生態(tài)安全格局

3.2.1 生態(tài)網(wǎng)絡(luò) 按照“源地識別-阻力面構(gòu)建-廊道生成”的邏輯范式判別生態(tài)廊道。首先，將國家公園等重要生態(tài)區(qū)域納入源地考慮范圍，并將2010和2020年2期生態(tài)本底水平按4級自然斷點法進行等級劃分，選擇穩(wěn)定在第一等級且面積＞500 hm2的區(qū)域識別為源地；其次，通過土地利用覆蓋數(shù)據(jù)與夜間燈光數(shù)據(jù)修正得到綜合阻力面；最后，利用Linkage Mapper判別生態(tài)廊道。

經(jīng)統(tǒng)計，生態(tài)源地共44塊，總面積870 527.07 km2，空間分布特征明顯（圖4）。其中，大灣區(qū)西北部地區(qū)生態(tài)源地大面積連片分布；東部地區(qū)源地呈塊狀分布，個別源地被高度城市化的建成區(qū)所包圍；西南部呈點狀零星分布。識別出生態(tài)廊道共88條，總長度2 324.53 km，平均長度26.42 km。東部與西南部之間的廊道路徑最長，長達117.84 km，其面臨的人類活動影響風(fēng)險較大。從全局上看，源地與廊道分布有明顯的區(qū)域特征，西北部、東北部與西南部3個區(qū)域子網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成大灣區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。各個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的能量流動、廊道寬度遠(yuǎn)大于子網(wǎng)絡(luò)之間；東北部源地與西北部、西南部源地間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系較差，存在一定的割裂風(fēng)險。在區(qū)域內(nèi)部，西北部地區(qū)源地密集，廊道平均長度為14 km，遠(yuǎn)低于區(qū)域平均水平，其之間的物質(zhì)循環(huán)、能量流動頻繁、密切，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；東部源地與南部的零星生態(tài)源地廊道路徑較長，平均為104.16 km，聯(lián)系較為薄弱；西南地區(qū)源地呈環(huán)形分布于江門外圍，廊道主要分布于市域南部。

圖4 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Ecological network of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)連接魯棒性 通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論將源地識別為節(jié)點，廊道判別為邊，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)特征。基于Python 語言模擬隨機和重點風(fēng)險2 種情景，隨機情景下，隨機去除某一節(jié)點的同時移除與其相關(guān)的邊；重點風(fēng)險情景下，按順序移除網(wǎng)絡(luò)中心度最大的點。網(wǎng)絡(luò)模擬打擊可以識別關(guān)鍵節(jié)點與關(guān)鍵邊，并計算得到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)震蕩、崩潰閾值，作為分區(qū)修正的依據(jù)。圖5顯示，隨著攻擊規(guī)模的增加，網(wǎng)絡(luò)的連接能力逐漸下降，重點風(fēng)險情景下網(wǎng)絡(luò)崩潰的閾值更低。當(dāng)節(jié)點受擊數(shù)達到11 和13 時，重點風(fēng)險情景下網(wǎng)絡(luò)的連接魯棒性（R值）出現(xiàn)劇烈震蕩，R值分別為0.73 和0.35；第22 次攻擊后R值低于0.1，此時網(wǎng)絡(luò)連通性極差，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩潰。而隨機情景下，網(wǎng)絡(luò)R值下降速率較重點風(fēng)險情景趨緩，震蕩閾值出現(xiàn)在受擊節(jié)點數(shù)13，直到去除節(jié)點數(shù)為22時，R值仍為0.45。

圖5 連接魯棒性模擬結(jié)果Fig.5 Connection robustness simulation results

3.3 生態(tài)修復(fù)潛力

大灣區(qū)存在“一國兩制、三關(guān)四核”的制度、社會、經(jīng)濟空間異質(zhì)性（張福磊，2019），各市的生態(tài)、經(jīng)濟基礎(chǔ)，城市職能，所面臨的競爭壓力與實施的發(fā)展政策各有差異，因此，對生態(tài)文明建設(shè)的方向各有側(cè)重，對生態(tài)保護的經(jīng)濟支出水平不一。分區(qū)生態(tài)修復(fù)潛力結(jié)果表明（圖6），自然恢復(fù)力高值區(qū)主要位于肇慶，低值區(qū)位于廣州、佛山、中山及東莞；經(jīng)濟政策助力高值區(qū)主要位于香港、廣州市東北部、肇慶及珠海南部，節(jié)能環(huán)保支出占比達到經(jīng)濟總量的3%左右；低值區(qū)位于廣州市中部及南部、惠州市中部，節(jié)能環(huán)保支出占比不足萬分之一?？傮w上，自然恢復(fù)力與生態(tài)保護政策支持區(qū)域存在一定的空間錯配現(xiàn)象。

圖6 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)修復(fù)潛力分區(qū)Fig.6 Zoning of ecological restoration potential in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.4 國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)

3.4.1 生態(tài)修復(fù)分區(qū)初判 基于生態(tài)本底-格局-潛力框架，參考相關(guān)研究（丹宇卓 等，2020；周汝波 等，2023），將大灣區(qū)生態(tài)修復(fù)分區(qū)初判為生態(tài)維持區(qū)、修復(fù)區(qū)、提升區(qū)與保護區(qū)4類（表5）。初判分區(qū)結(jié)果（圖7）顯示，生態(tài)保護區(qū)數(shù)量與面積分別占22.3%和44.5%，主要位于肇慶、廣州北部、惠州東部與北部，少量位于江門南部；生態(tài)維持區(qū)數(shù)量和面積分別占27.1%和7.7%，呈高度集聚狀態(tài)，主要分布在廣深核心城區(qū)范圍，以及佛山、中山、珠海、東莞、惠州城區(qū)；生態(tài)修復(fù)區(qū)數(shù)量和面積分別占37.3%和35.9%，分布于維持區(qū)與保護區(qū)的過度地帶；提升區(qū)數(shù)量和面積分別占13.3%和11.9%，部分提升區(qū)零星分布于維持區(qū)之間，是供給城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)鍵地帶。

圖7 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)修復(fù)分區(qū)初判Fig.7 First judgment on the ecological restoration zone of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

表5 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)修復(fù)分區(qū)初判邏輯Table 5 Initial judgment logic of ecological restoration zoning of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.4.2 生態(tài)修復(fù)分區(qū)修正 根據(jù)生態(tài)安全格局與生態(tài)修復(fù)潛力分析結(jié)果對生態(tài)修復(fù)分區(qū)進行修正。首先，根據(jù)連接魯棒性分析結(jié)果，將生態(tài)保護區(qū)劃分為一級、二級與三級，一級和二級保護區(qū)是在遭受到惡意攻擊、隨機攻擊后，仍能使生態(tài)網(wǎng)絡(luò)維持較好連通功能的生態(tài)保護區(qū)集合，按照惡意打擊情景下生態(tài)網(wǎng)絡(luò)震蕩、崩潰的閾值進行劃分，其余則劃分為三級保護區(qū)。其中，一級保護區(qū)的聯(lián)系廊道所穿越的生態(tài)修復(fù)區(qū)、提升區(qū)，修正為一級生態(tài)修復(fù)區(qū)、提升區(qū)；其他廊道所穿越的修正為二級修復(fù)區(qū)、提升區(qū)；其余為三級。其次，在潛力維度評估各單元的自然恢復(fù)力水平（N），通過量化經(jīng)濟政策助力（E）對自然恢復(fù)力進行修正，得到各單元的生態(tài)修復(fù)潛力評價結(jié)果，以此識別生態(tài)修復(fù)工作的經(jīng)濟投入重點區(qū)域、實施成效性價比較高的區(qū)域。一級生態(tài)修復(fù)區(qū)中，優(yōu)先修復(fù)區(qū)（N 前50%、E 前50%）是生態(tài)本底優(yōu)越，自然恢復(fù)力強并得到政策重視，有較高環(huán)保經(jīng)費投入的區(qū)域；協(xié)同修復(fù)區(qū)（N前50%、E后50%）是自然恢復(fù)力強，生態(tài)修復(fù)項目實施性價比較高，但目前投入經(jīng)費不足的區(qū)域。修正分區(qū)結(jié)果如圖8所示。

圖8 粵港澳大灣區(qū)生態(tài)修復(fù)分區(qū)Fig.8 Ecological Restoration Zone of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

生態(tài)保護區(qū)中，一級區(qū)共58個，主要分布于大灣區(qū)北部，位于肇慶、惠州東部、江門南部與廣州北部，這些區(qū)域是大灣區(qū)生態(tài)安全格局的底線區(qū)域；二級區(qū)共37個；主要分布于大灣區(qū)西北部與東北部，是區(qū)域內(nèi)重要的生態(tài)源地，對維系生態(tài)格局的穩(wěn)定起重要作用；三級區(qū)共51個，散落分布于大灣區(qū)外圍，對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連通性與復(fù)雜性提升作用顯著。

生態(tài)修復(fù)區(qū)中，一級區(qū)共64個，其中優(yōu)先修復(fù)區(qū)28個，協(xié)同修復(fù)區(qū)8個（表6），主要分布于佛山西部、廣州南部與北部，以及惠州、東莞與深圳3市相鄰區(qū)域，這些區(qū)域處在高度城市化區(qū)域外圍，承擔(dān)向城市內(nèi)部供給各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能，其重要性不言而喻；二級區(qū)共38個，主要分布于廣佛莞3市與肇慶、江門、惠州接壤地帶，作為都市圈與自然地區(qū)的過度地帶，承擔(dān)著作為生態(tài)屏障的重要作用；三級區(qū)共161 個，主要分布于廣佛珠莞4市內(nèi)部及其城市核心區(qū)外圍地帶，這些區(qū)域深受人類活動的影響，同時為城市內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定提供大量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，生態(tài)價值較大。

生態(tài)提升區(qū)中，一級區(qū)共26個，主要分布于肇慶、惠州南部，多數(shù)與一級生態(tài)保護區(qū)接壤，生態(tài)本底優(yōu)越、提升潛力大；二級區(qū)共10個，主要分布于肇慶、惠州、深圳市境內(nèi)，這些區(qū)域是生態(tài)保護區(qū)之間能量流動、物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)區(qū)，承擔(dān)大量的生態(tài)流動；三級區(qū)共51個，主要分布于廣佛珠莞4市外圍地帶，少數(shù)位于江門、肇慶市內(nèi)部，這些區(qū)域生態(tài)本底良好，是區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提升的理想備選區(qū)。

4 討論

目前針對大灣區(qū)的生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究中，多以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需視角，抑或是基于生態(tài)安全格局理論進行（馬世發(fā) 等，2021；周汝波 等，2023）。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)多借助InVEST 等模型工具，對供給、調(diào)節(jié)、支持與文化4類服務(wù)進行分析，能比較好地量化生態(tài)系統(tǒng)對人類的貢獻；生態(tài)安全格局構(gòu)建以“源地識別—阻力面構(gòu)建—廊道生成”作為主流邏輯范式，通過特定的景觀斑塊、生態(tài)廊道以及兩者共同構(gòu)成的景觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)局部空間與整體結(jié)構(gòu)的保護。以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、生態(tài)安全格局分析等作為切入點確是行之有效的技術(shù)方案，但這些研究本質(zhì)上是從風(fēng)險區(qū)識別的角度進行分區(qū)劃定，然而，生態(tài)修復(fù)是人類社會的產(chǎn)物，是一個投入產(chǎn)出的經(jīng)濟過程。修復(fù)分區(qū)的研究除了需要精準(zhǔn)識別國土空間中的生態(tài)風(fēng)險區(qū)域外，同樣應(yīng)該考慮如何評價區(qū)域生態(tài)保護政策與經(jīng)濟差異，因地制宜地開展生態(tài)修復(fù)，有針對性地提高環(huán)境保護資金投入效率和生態(tài)保護成效，這也是未來國土空間生態(tài)修復(fù)研究的重點之一。因此，本研究構(gòu)建了基于生態(tài)本底-格局-潛力的技術(shù)框架，在現(xiàn)行技術(shù)范式的基礎(chǔ)上，將社會經(jīng)濟與自然資源的時空匹配納入考慮，通過識別優(yōu)先修復(fù)區(qū)與協(xié)同修復(fù)區(qū)，以期提升生態(tài)修復(fù)政策實施效率，對現(xiàn)有范式進行補充與完善。

針對本研究得到的分區(qū)類型提出差異化的規(guī)劃管制策略。生態(tài)維持區(qū)主要為高度城市化的建成區(qū)，其生態(tài)修復(fù)策略應(yīng)以綜合改善為主，促進經(jīng)濟與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展；生態(tài)保護區(qū)是區(qū)域重要的生態(tài)源地區(qū)域，對維系生態(tài)格局的穩(wěn)定起重要作用，應(yīng)以保護為主，減少人工介入，加大政策管制力度；生態(tài)提升區(qū)是生態(tài)保護區(qū)之間能量流動、物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)區(qū)，承擔(dān)大量的生態(tài)流動，是區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理想備選區(qū)，應(yīng)通過多樣化、持續(xù)的生態(tài)維育措施為主，以強化區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的冗余度；生態(tài)修復(fù)區(qū)分布于深受人類活動的影響的區(qū)域，此中，優(yōu)先修復(fù)區(qū)是擁有較高的自然恢復(fù)力與政策扶持的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)以實施長期、漸進式的修復(fù)工程為主；協(xié)同修復(fù)區(qū)擁有較高的自然恢復(fù)力，但政策支持力度不足，應(yīng)當(dāng)協(xié)同上級政府或區(qū)域聯(lián)合治理，提高對生態(tài)保護、修復(fù)的經(jīng)濟投入；其他低自然恢復(fù)力地區(qū)應(yīng)側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)，采取人工重建的工程措施進行生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

此外，雖然本研究以現(xiàn)行的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)安全格局理論架構(gòu)為基礎(chǔ)，從人地耦合的視角綜合考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)力，以及表征區(qū)域生態(tài)保護政策差異性的環(huán)境保護經(jīng)濟投入，為生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究提供新的角度，但依然存在以下難點：1）以行政區(qū)作為生態(tài)修復(fù)分區(qū)單元雖然便于分區(qū)成果的應(yīng)用與管理，同時能比較準(zhǔn)確地獲得環(huán)境保護經(jīng)濟投入數(shù)據(jù)，但相對于自然地理單元如流域等，其未能很好地反映生態(tài)系統(tǒng)的完整性，在未來應(yīng)因地制宜綜合考慮自然地理單元與行政單元的優(yōu)勢，探究兩者相結(jié)合的分區(qū)模式；2）受限于數(shù)據(jù)的尺度與可獲性，爬取區(qū)縣的節(jié)能環(huán)保大類支出，表征生態(tài)修復(fù)潛力的經(jīng)濟維度，在量化表達生態(tài)保護、修復(fù)的政策助力上仍有不足，未來應(yīng)從更為具體的生態(tài)修復(fù)規(guī)劃、實施項目的經(jīng)濟投入數(shù)據(jù)，生態(tài)補償以及上級政府的財政轉(zhuǎn)移支付數(shù)據(jù)進行修復(fù)潛力的綜合厘定。

5 結(jié)論

本研究基于多源數(shù)據(jù)與相關(guān)生態(tài)評價分析方法，評估大灣區(qū)水源涵養(yǎng)、固碳、生境質(zhì)量、土壤保持與游憩5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平，同時通過生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，并將生態(tài)恢復(fù)潛力、修復(fù)效率納入考慮，劃定大灣區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)，并針對各分區(qū)的自然與經(jīng)濟屬性提出差異化的保護修復(fù)策略，主要結(jié)論如下：

1）受城市化導(dǎo)致的土地利用變化影響，大灣區(qū)2010年與2020年2期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平的空間分布格局存在顯著差異。十年間，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平下降明顯，區(qū)域異質(zhì)化程度漸深，呈現(xiàn)高度集聚的空間形態(tài)。低值區(qū)主要位于大灣區(qū)核心地帶，包括廣州南部、佛山、中山以及東莞，且呈環(huán)狀不斷向往擴散的趨勢，退化程度加重；高值區(qū)主要位于西北部的肇慶、廣州北部、惠州東部、北部以及江門外圍地區(qū)。

2）源地與廊道分布有明顯的區(qū)域特征，西北部、東北部與西南部3個區(qū)域子網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成大灣區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。各個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的能量流動、廊道寬度遠(yuǎn)大于子網(wǎng)絡(luò)之間；東北部源地與西北部、西南部源地間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系較差，存在一定的割裂風(fēng)險。在網(wǎng)絡(luò)魯棒性模擬中，重點風(fēng)險情景下網(wǎng)絡(luò)崩潰的閾值為22次，較隨機情景更低。

3）自然恢復(fù)力良好與保護政策支持強的地區(qū)存在空間錯配。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元進行生態(tài)修復(fù)分區(qū)，生態(tài)維持區(qū)占總面積的7.7%，應(yīng)以綜合改善為主，促進經(jīng)濟與生態(tài)的可持續(xù)；生態(tài)保護區(qū)面積占44.5%，作為生態(tài)安全的底線區(qū)域，應(yīng)以保護為主，加大政策管制力度；生態(tài)提升區(qū)面積占11.9%，應(yīng)通過多樣化、持續(xù)的維育措施為主，以強化區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的冗余度；生態(tài)修復(fù)區(qū)面積占35.9%，此中，優(yōu)先修復(fù)區(qū)是擁有較高的自然恢復(fù)力與政策扶持的地區(qū)，應(yīng)以實施長期、漸進式的修復(fù)工程為主；協(xié)同修復(fù)區(qū)擁有較高的自然恢復(fù)力，但政策支持力度不足，應(yīng)當(dāng)協(xié)同上級政府或區(qū)域聯(lián)合治理，提升區(qū)域整體修復(fù)效率。