武陵山區(qū)國土空間開發(fā)對生態(tài)安全影響的時空異質(zhì)性研究

陳勤昌,王兆峰

(湖南師范大學(xué)旅游學(xué)院,長沙 410081)

黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào),要統(tǒng)籌發(fā)展和安全,以新安全格局保障新發(fā)展格局,這為構(gòu)建主體功能明顯、優(yōu)勢互補(bǔ)、高質(zhì)量發(fā)展的國土空間開發(fā)保護(hù)新格局提供了基本遵循。武陵山區(qū)生物多樣性與水土保持生態(tài)功能區(qū)作為國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),通過生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)修復(fù)治理工程,環(huán)境保護(hù)成效日漸顯著,生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性和持續(xù)性穩(wěn)步提升,區(qū)域生態(tài)安全屏障更加牢固;同時,作為西部大開發(fā)戰(zhàn)略最前沿和脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)略主戰(zhàn)場,武陵山區(qū)國土開發(fā)規(guī)模和強(qiáng)度持續(xù)走高,局部荒漠化、石漠化、水土流失等問題加劇,物種及遺傳資源衰減流失,生境敏感性、脆弱性顯化,國土空間開發(fā)系統(tǒng)與生態(tài)安全系統(tǒng)沖突頻仍[1]。21世紀(jì)以來,武陵山區(qū)國土空間開發(fā)對生態(tài)安全格局是否構(gòu)成影響,是否存在空間溢出效應(yīng),區(qū)域內(nèi)部是否存在時空異質(zhì)性? 解答上述問題既是細(xì)化落實(shí)長江經(jīng)濟(jì)帶“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”戰(zhàn)略導(dǎo)向的關(guān)鍵步驟,亦是真切響應(yīng)特殊類型區(qū)振興發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的時代課題。

探析國土空間開發(fā)與生態(tài)安全的內(nèi)在關(guān)系是區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)地理學(xué)的研究重點(diǎn)[2]。國土空間開發(fā)指依托地域空間以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展所需而開展的系列實(shí)踐活動,德國、法國、日本等國家有計(jì)劃地制定國土規(guī)劃或空間發(fā)展計(jì)劃,旨在最大化改善生產(chǎn)力布局[3];國內(nèi)側(cè)重于國土空間的規(guī)劃指向[4]、評估診斷[5]、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警[6]、生態(tài)修復(fù)[7]和系統(tǒng)治理[8]等研究支脈,多聚焦黃河流域[2]、長三角地區(qū)[9]和東北地區(qū)[10]等熱點(diǎn)區(qū)域。生態(tài)安全指一個國家、地區(qū)或人類社會維持生存發(fā)展所需的環(huán)境且少受或不受破壞與威脅的狀態(tài)[11],國外多著墨于評估模型構(gòu)建[12]、生態(tài)安全廊道建設(shè)[13]、生態(tài)功能修復(fù)策略[14]和生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防范[15]等領(lǐng)域;國內(nèi)學(xué)者綴合國情區(qū)況,延伸至生態(tài)安全能力建設(shè)、綜合治理體系構(gòu)建和生態(tài)安全格局優(yōu)化等方面[16],研究對象多為煤炭區(qū)[17]、庫區(qū)[18]、林區(qū)[19]、半干旱區(qū)[20]和濕地[21]等生態(tài)安全控制區(qū)。國土空間開發(fā)對生態(tài)系統(tǒng)影響的研究逐漸增多,趙亞莉等[22]厘清我國省會城市土地開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)環(huán)境的演替關(guān)系,闡明開發(fā)強(qiáng)度合理區(qū)間應(yīng)基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)之需;衛(wèi)思夷等[23]厘清國土空間開發(fā)與資源環(huán)境承載力耦合協(xié)調(diào)度,明確兩者并非必然對立制約關(guān)系;李強(qiáng)等[24]證實(shí)城市蔓延對生態(tài)環(huán)境內(nèi)在機(jī)理及影響效應(yīng),明確兩者滿足環(huán)境庫茲涅茨倒“U”型曲線(EKC),但未能延伸討論至拐點(diǎn)(閾值)以及空間異質(zhì)性特征。綜上所述,聚焦跨省連片交界生態(tài)脆弱地帶及縣域尺度的研究稍顯薄弱,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用機(jī)制尚未推至實(shí)證,其作用機(jī)理、溢出效應(yīng)以及時空分異特征分析相對匱缺。

本文嘗試做出邊際貢獻(xiàn)如下:(1)研究視角上,以國家重點(diǎn)生態(tài)脆弱區(qū)與水土保持關(guān)鍵區(qū)武陵山區(qū)為對象,廓清縣域尺度下國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用機(jī)理和時空異質(zhì)性,為跨省交界區(qū)生態(tài)環(huán)境聯(lián)保共治和生態(tài)文明建設(shè)提供客觀參考。(2)研究內(nèi)容上,構(gòu)建國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全綜合評估框架,采用空間杜賓模型厘清國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的空間溢出效應(yīng),并引入門檻模型檢驗(yàn)兩者的非線性影響,以規(guī)避偽(倒)“U”型關(guān)系的缺陷。因此,聚焦武陵山區(qū)71個縣域單元,明確國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用機(jī)理、空間溢出效應(yīng)和門檻效應(yīng),驗(yàn)證國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的影響程度,以期進(jìn)一步筑牢武陵山區(qū)生態(tài)安全屏障,為生態(tài)脆弱區(qū)打造人與自然和諧共生的美麗中國樣板提供實(shí)證依據(jù)。

1 國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用機(jī)制

黨的“十八大”報(bào)告初次將“優(yōu)化國土空間開發(fā)格局”提升至戰(zhàn)略和全局高度,生態(tài)安全格局作為其中三大戰(zhàn)略格局之一,聯(lián)結(jié)著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類社會永續(xù)發(fā)展。國土空間開發(fā)是經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的動力引擎,生態(tài)安全是國家安全體系的重要基石,兩者相互作用、互為支撐。依循區(qū)域非均衡增長理論和空間生產(chǎn)理論[13],國土空間開發(fā)具有針對性、階段性和持續(xù)性,對生態(tài)安全格局的作用是一個復(fù)雜的動態(tài)博弈過程,即國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的影響存在非線性特征,正向或負(fù)向影響著人地關(guān)系地域系統(tǒng)協(xié)調(diào)演進(jìn)狀態(tài)。

(1)國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的促進(jìn)作用。期初受到地理區(qū)位、交通網(wǎng)絡(luò)和政策支持等驅(qū)動因子影響,物質(zhì)流、信息流、資金流、人才流快速集聚,國土空間開發(fā)規(guī)模、密度和強(qiáng)度日漸增強(qiáng),極大蓄積了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展內(nèi)生“原動力”[16]。隨著國土開發(fā)范圍、開發(fā)能力由區(qū)域性節(jié)點(diǎn)城市逐步向全域滲透輻散,生態(tài)保護(hù)建設(shè)投入力度加大,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的正外部性增強(qiáng),生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)外溢性逐步釋放。此外,鄰近區(qū)域?yàn)楂@得財(cái)力、物力、人力等發(fā)展權(quán)益,通過主動的“學(xué)習(xí)效應(yīng)”和間接的“溢出效應(yīng)”,實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)技術(shù)、清潔環(huán)保方式、先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)等跨區(qū)傳導(dǎo)[14],以合理規(guī)避國土空間開發(fā)對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫影響,促進(jìn)了全域生態(tài)韌性和生態(tài)安全的協(xié)同提升,助益于國土空間開發(fā)保護(hù)格局的整體優(yōu)化。

(2)國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的抑制作用。伴隨國土開發(fā)范圍的擴(kuò)大、資源要素的追加和能源消耗的增加,經(jīng)濟(jì)增長、人口集聚、土地?cái)U(kuò)張和要素投入等維度表征愈加明顯[18],資源約束趨緊、生態(tài)功能受損、環(huán)境承載力下降等環(huán)境脅迫問題顯化,對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和質(zhì)量造成擾動。當(dāng)國土開發(fā)強(qiáng)度超過臨界值(閾值)后,致使企業(yè)集聚化形成“擠出效應(yīng)”,大量資源消耗與污染廢棄物排放,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、正外部性作用斂縮,危及生態(tài)環(huán)境承載力上限,一定程度上抑制生態(tài)安全能力建設(shè)。因此,國土空間開發(fā)需更加注重內(nèi)涵式、包容性和高質(zhì)量增長,變末端生態(tài)環(huán)境治理為前端生態(tài)安全預(yù)警,促使生態(tài)安全格局在新一輪國土空間開發(fā)保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)再平衡。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究區(qū)概況

武陵山區(qū)覆蓋湘西、黔東、鄂西、渝東南4 省區(qū)71縣域(圖1),國土面積為17.18萬m2,人口總量超3 600萬人,是我國面積最大的跨省交界區(qū)和典型的“老少山邊窮”地區(qū)。該區(qū)人均GDP 從2000 年的4 984元躍升至2019年的38 921元,農(nóng)村居民人均可支配收入從不足2 000 元躍升至2019 年的11 544元,鎮(zhèn)化率由不足20%提升至2019年的38.48%,國土開發(fā)規(guī)模、強(qiáng)度和效率協(xié)同提升。境內(nèi)森林覆蓋率超68.60%,擁有酉水、澧水、沅江、資水、烏江等河流,是長江、珠江和洞庭湖等流域重要水源涵養(yǎng)與生態(tài)屏障區(qū),也是具有全球保護(hù)意義的生物多樣性與水土保持關(guān)鍵區(qū),生態(tài)功能、生態(tài)地位和生態(tài)責(zé)任突出。在旅游開發(fā)、脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興進(jìn)程中,局部土地流失嚴(yán)重、景觀破碎化加劇、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化等生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)頻見于報(bào)端,故揭示武陵山區(qū)國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用機(jī)制及影響效應(yīng),推進(jìn)人地關(guān)系地域系統(tǒng)正向演化,將為其他生態(tài)脆弱區(qū)乃至全國生態(tài)文明建設(shè)樹立典型。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Overview of the study area

2.2 研究方法

2.2.1 熵值模型法 為規(guī)避評價(jià)指標(biāo)單位和量綱的差異性,首先采用極值標(biāo)準(zhǔn)化對各單項(xiàng)指標(biāo)展開歸一化處理,繼而利用熵值模型測度國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)與生態(tài)安全指數(shù)的指標(biāo)權(quán)重值,最后利用線性加權(quán)法獲取兩者的綜合指數(shù)。計(jì)算公式如下[10]:

式中:Zij為無量綱處理后的數(shù)值;Wj為j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;m為指標(biāo)項(xiàng)數(shù);n為縣域數(shù),本文取71;Sij為綜合得分,且在[0,1]區(qū)間內(nèi)分布。

2.2.2 空間自相關(guān)分析 空間自相關(guān)分析通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與地圖定位相結(jié)合,反映某一屬性的空間關(guān)系,并對要素的空間集聚特征及與周邊要素的差異進(jìn)行表達(dá)。采用全局自相關(guān)探測生態(tài)安全的空間關(guān)聯(lián)性,以Moran′sI指數(shù)加以衡量。計(jì)算公式如下[25]:

式中:xi,xj為研究縣域單元的空間觀測值;為均值;Wij為空間權(quán)重矩陣,本文選取經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)、反嵌套權(quán)重矩陣(W2);n=71。Moran′sI指數(shù)值域介于[1,1],如Moran′sI＞0,代表研究對象在空間上呈正相關(guān);如Moran′sI＜0,代表負(fù)相關(guān),則具有較為明顯的空間異質(zhì)性特征;如若Moran′sI=0,說明研究對象在空間上呈隨機(jī)分布狀態(tài)。

2.2.3 空間杜賓模型 空間權(quán)重矩陣指處于不同空間橫截面單位的某一經(jīng)濟(jì)或地理屬性值之間的相互依存度,適配的空間權(quán)重矩陣是應(yīng)用空間計(jì)量模型的基礎(chǔ)?？臻g杜賓模型(SDM)可客觀研判地理單元之間錯綜復(fù)雜的空間關(guān)聯(lián)特征,解析被解釋變量與解釋變量的空間關(guān)聯(lián)性以及具體空間溢出效應(yīng)。計(jì)算公式如下[25-26]:

式中:W為空間權(quán)重矩陣;Esit為被解釋變量;Tdiit為解釋變量;Controlit為若干控制變量;ρ為被解釋變量空間回歸系數(shù);β1,β2為解釋變量和控制變量的空間回歸估計(jì)系數(shù);θ1,θ2為解釋變量的回歸估計(jì)系數(shù);μi為空間效應(yīng);δi為時間效應(yīng);εi為隨機(jī)擾動項(xiàng)。

2.2.4 面板門檻模型 “門檻效應(yīng)”指某變量到達(dá)臨界值后,致使其他變量發(fā)展方式發(fā)生轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象。鑒于門檻變量設(shè)計(jì)分段函數(shù)的門檻回歸模型,由門檻效應(yīng)對各分組變量產(chǎn)生的非線性關(guān)系擬合效果最為理想,且易于研判門檻變量對被解釋變量的結(jié)構(gòu)突變點(diǎn)(臨界點(diǎn))。據(jù)此,為驗(yàn)證國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全是否存在約束條件及門檻效應(yīng),本文設(shè)定分段函數(shù)模型如下[26-27]:

式中:Tdiit為縣域單元i第t年的國土開發(fā)強(qiáng)度;I()為示性函數(shù),若括號內(nèi)數(shù)值大小條件滿足時取常數(shù)1,否則取值為0;α0,α1,α2,α3表示彈性系數(shù)值;γ1,γ2,γ3為待估計(jì)門檻值;Xit為一組影響生態(tài)安全的控制變量;φ為Xit對應(yīng)的一組系數(shù)向量;εit為隨機(jī)擾動項(xiàng)。國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全或產(chǎn)生促進(jìn)作用,或造成抑制作用;若正負(fù)效應(yīng)并存,將引起結(jié)構(gòu)性突變,故引入國土開發(fā)強(qiáng)度的門檻值,以檢驗(yàn)其對生態(tài)安全的非線性影響。

2.3 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

2.3.1 指標(biāo)體系

(1)被解釋變量:生態(tài)安全(Es)。作為聯(lián)結(jié)經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境三大系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶,生態(tài)安全映射生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、健康性和可持續(xù)性特征?；谏鷳B(tài)安全的概念內(nèi)涵[11],擬用聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署“壓力(Pressure)-狀態(tài)(State)-響應(yīng)(Response)”模型[20],以社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境有機(jī)統(tǒng)合為主線,考量社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的投入產(chǎn)出與環(huán)境系統(tǒng)的生態(tài)效益。其中,生態(tài)安全壓力反饋人類生產(chǎn)生活實(shí)踐對生態(tài)環(huán)境造成的沖擊與挑戰(zhàn),生態(tài)安全狀態(tài)反映區(qū)域現(xiàn)實(shí)環(huán)境容量和承載能力,生態(tài)安全響應(yīng)折射面對生態(tài)壓力時提升環(huán)境容量所采用的響應(yīng)性舉措[22]。具體指標(biāo)選取詳見表1。

表1 國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Table 1 Evaluation index system and weights of territoria development intensity and ecological security

(2)門檻變量:國土開發(fā)強(qiáng)度(Tdi)。國土空間是自然要素、人文要素及其相互作用形成的空間載體,亦是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的功能載體,以開發(fā)強(qiáng)度具象反映生產(chǎn)生活實(shí)踐對地域系統(tǒng)的利用程度及累積承載密度[24],借鑒張樂勤[9]和陳勤昌[28]等學(xué)者研究思路,遴選經(jīng)濟(jì)開發(fā)強(qiáng)度、人口擴(kuò)張強(qiáng)度、土地利用強(qiáng)度、社會投入強(qiáng)度4個維度,集成表征研究區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)。其中,以經(jīng)濟(jì)密度、產(chǎn)業(yè)非農(nóng)化率表示經(jīng)濟(jì)開發(fā)強(qiáng)度,反映區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化;以地區(qū)人口數(shù)、城鎮(zhèn)人口比重表示人口擴(kuò)張強(qiáng)度,反映區(qū)域人口總量和人口集聚程度;以土地墾殖指數(shù)、建成區(qū)面積所占比重表示土地利用強(qiáng)度,反映區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)變化和城鎮(zhèn)空間擴(kuò)張程度;以全社會用電量、單位面積投資額表示社會投入強(qiáng)度,反映能源要素和資本要素投入狀況。

(3)控制變量:①經(jīng)濟(jì)發(fā)展(Eco)。經(jīng)濟(jì)條件是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ),直接影響生態(tài)安全的維護(hù)成本與產(chǎn)出,是人與自然和諧共生的前提保障,選取人均GDP 表征[13]。②資源稟賦(Res)。自然資源稟賦影響著國土空間發(fā)展?jié)摿蛧量臻g再平衡,是優(yōu)化生態(tài)保育、生態(tài)修復(fù)和生態(tài)屏障等功能的關(guān)鍵要素,選取人均耕地面積[27]表征。③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(Str)。有序推進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化,持續(xù)釋放綠色轉(zhuǎn)型的“結(jié)構(gòu)紅利”和“生態(tài)效益”,驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和服務(wù)功能正向演化,以第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重表征[12]。④環(huán)境規(guī)制(Gov)。環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度反映有為政府宏觀調(diào)控能力和治理效能,直接影響末端環(huán)境治理水平,選取當(dāng)年環(huán)境污染治理投資額占比表征[28]。⑤科技進(jìn)步(Tel)。創(chuàng)新是驅(qū)動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生動力,創(chuàng)新主體通過綠色產(chǎn)業(yè)協(xié)作、綠色技術(shù)擴(kuò)散和知識溢出,促進(jìn)區(qū)域綠色全要素生產(chǎn)率增長,選取科研經(jīng)費(fèi)投入占比表征[9]。⑥開放程度(Open)。對外開放是獲取境外資本、綠色創(chuàng)新技術(shù)、先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)的主要渠道,選取當(dāng)年實(shí)際利用外資額占比表征[10]。

2.3.2 數(shù)據(jù)來源 以2000年“西部大開發(fā)”上升至國家戰(zhàn)略為研究基期,以2020年武陵山區(qū)完成脫貧攻堅(jiān)任務(wù)為報(bào)告期,探析研究區(qū)“九五”末期至“十三五”末期的階段性演化特征。主要數(shù)據(jù)源自《中國縣域統(tǒng)計(jì)年鑒(縣市卷)》(2001—2021 年)、《中國縣城建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2021 年)、《中國人口普查分縣資料》(2001—2020年)等公開披露數(shù)據(jù);建設(shè)用地與耕地指標(biāo)參考中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/)支持的中國土地利用現(xiàn)狀(LUCC)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集,分辨率設(shè)為1 km×1 km;部分?jǐn)?shù)據(jù)從對應(yīng)縣(市、區(qū))官方網(wǎng)站、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)擇取補(bǔ)充。囿于武陵山區(qū)部分縣域數(shù)據(jù)的匱缺,少量年份的數(shù)據(jù)通過線性插值法補(bǔ)足。為規(guī)避異方差的影響,變量數(shù)據(jù)計(jì)算時作對數(shù)化處理,各縣域GDP根據(jù)平減指數(shù)法調(diào)整為2000年不變價(jià)格。變量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果及方差膨脹因子見表2,方差膨脹因子(VIF)遠(yuǎn)低于5,證明解釋變量之間不存在多重共線性。

表2 變量的描述性統(tǒng)計(jì)和相關(guān)系數(shù)Table 2 Descriptive statistics and correlation coefficients of variables

3 結(jié)果與分析

3.1 武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全指數(shù)測度

3.1.1 武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度分異特征 據(jù)圖2可知,武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)均值從2000年的0.195上升至2020年的0.273,整體呈提升發(fā)展態(tài)勢。(1)從研究基期而言,國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)高值區(qū)位于湖南的漣源、安化、新化、隆回、邵陽5縣,以及湖北的恩施、利川2縣級市,但峰值不超過0.3,而國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)低值區(qū)為貴州的沿河、德江、印江、江口、石阡等縣,該階段總體呈簇狀集聚分布。(2)從研究中期而言,以冷水江市(0.349)為峰值的東側(cè)地區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度值較高,而萬山縣(0.178)為谷值的貴州西側(cè)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)偏度,極差高達(dá)0.141,該階段區(qū)域國土開發(fā)強(qiáng)度縣際差異逐漸擴(kuò)大。(3)從報(bào)告期而言,武陵山區(qū)“兩側(cè)高、中間低”的空間分異特征愈加顯著,國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)逾過0.334的縣域超過7個;相對而言,國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)低值區(qū)集中于銅仁市、湘西州、懷化市。利用Jenks最佳自然斷裂點(diǎn)分級法縱向?qū)Ρ瓤芍?21 世紀(jì)以來,西部大開發(fā)、武陵山區(qū)域一體化發(fā)展、脫貧攻堅(jiān)、老區(qū)振興等多輪戰(zhàn)略疊加,武陵山區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)、空間、社會城鎮(zhèn)化進(jìn)程提速,國土空間開發(fā)的規(guī)模、強(qiáng)度和密度增強(qiáng),發(fā)展?jié)摿驮鲩L空間持續(xù)擴(kuò)大,而國土空間開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系亦值得關(guān)注。

圖2 2000-2020年武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)Fig.2 Index of territorial development intensity in Wuling Mountain Area from 2000 to 2020

3.1.2 武陵山區(qū)生態(tài)安全分異特征 據(jù)圖3可知,武陵山區(qū)生態(tài)安全指數(shù)均值從2000年的0.282增至2020年的0.438,2019年達(dá)到峰值水平(0.441),大致呈穩(wěn)健上升發(fā)展態(tài)勢,說明武陵山區(qū)生態(tài)文明建設(shè)有力有效推進(jìn),國土生態(tài)安全屏障根基愈加穩(wěn)定堅(jiān)固。(1)2000年,土地?cái)U(kuò)張低密度、分散化傾向明顯,對生態(tài)安全和環(huán)境質(zhì)量造成沖擊,傳統(tǒng)“粗放式”發(fā)展模式難以為繼,國土空間開發(fā)系統(tǒng)與生態(tài)安全系統(tǒng)交互脅迫效應(yīng)現(xiàn)實(shí)表征明顯。(2)2010年,種植業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)、文旅產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)布局分散、關(guān)聯(lián)性低,單位生產(chǎn)總值的污染物排放與資源消耗量投入較大,抑制了資源承載能力和生態(tài)韌性能力建設(shè),武陵山區(qū)存在“生態(tài)赤字”之憂。(3)2020年,在新型城鎮(zhèn)化、新型工業(yè)化和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)化等進(jìn)程中,逐步建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,推動先進(jìn)治理理念、治污技術(shù)跨區(qū)共享,國土空間生態(tài)修復(fù)由探索區(qū)域自主治理逐步轉(zhuǎn)向全域空間頂層設(shè)計(jì)。此外,2020年雖遭受新冠疫情的全方位沖擊,但生態(tài)安全指數(shù)同比2019年僅下降3個百分點(diǎn),足見研究期間武陵山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能穩(wěn)定性增強(qiáng),自組織、自適應(yīng)、自調(diào)節(jié)能力明顯提升,逐步形成區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)安全協(xié)調(diào)提升的良性互促局面。

圖3 2000-2020年武陵山區(qū)生態(tài)安全指數(shù)Fig.3 Index of ecological security in Wuling Mountain Area from 2000 to 2020

3.2 武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的溢出效應(yīng)

3.2.1 空間相關(guān)性分析 鑒于經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)、反嵌套權(quán)重矩陣(W2)下,國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)與生態(tài)安全指數(shù)的Moran′sI顯著為正,說明武陵山區(qū)存在地理和經(jīng)濟(jì)的綜合空間關(guān)聯(lián)特征。據(jù)表3可知,2000—2020年武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全的全局Moran′sI指數(shù)值處于[0,1],均通過10%的顯著水平檢驗(yàn),證實(shí)兩者均存在正相關(guān)性特征。國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)的全局Moran′sI值大致呈波動上升的態(tài)勢,反映出武陵山區(qū)國土空間開發(fā)持續(xù)擴(kuò)張,區(qū)域內(nèi)部空間關(guān)聯(lián)性和互動性增強(qiáng)。生態(tài)安全指數(shù)的全局Moran′sI值在2000—2011年呈波動上升態(tài)勢,而在2011年后展現(xiàn)動態(tài)下降的趨向,武陵山區(qū)生態(tài)安全的空間依賴性顯著,呈現(xiàn)“先增強(qiáng)、后斂縮”的動態(tài)特征。

表3 武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全的全局Moran's I 值Table 3 Overall Moran values of territorial development intensity and ecological security in Wuling Mountain Area

3.2.2 空間計(jì)量模型選擇及穩(wěn)健性檢驗(yàn) 據(jù)表4可知,在W1,W2兩個矩陣下,通過LM 的各項(xiàng)檢驗(yàn)且不同顯著性水平下檢驗(yàn),說明SDM 模型相較于SEM或SAR 模型更具適配性;采用LR 和Wald檢驗(yàn)診斷SDM 是否降級為SRM 或SEM 模型,結(jié)果均在1%水平下顯著,拒絕原假設(shè),即SDM 模型不可簡化為普通空間計(jì)量模型。Hausman 檢驗(yàn)結(jié)果顯示,在1%水平下顯著,證實(shí)固定效應(yīng)模型更具適用性和解釋力。故選取基于固定效應(yīng)的空間杜賓模型,探析國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的空間溢出效應(yīng)。通過更替空間計(jì)量模型、被解釋變量和調(diào)整控制變量,在W1,W2下,回歸系數(shù)值均為正且至少在5%水平下顯著,證實(shí)計(jì)量模型和分析結(jié)果兼具穩(wěn)健性。

表4 空間計(jì)量模型適用性檢驗(yàn)Table 4 Applicability test of spatial econometric model

3.2.3 空間溢出效應(yīng) 利用Hausman檢驗(yàn)可知,卡方差值為正數(shù)且通過顯著性檢驗(yàn),對數(shù)似然值反饋固定效應(yīng)的空間杜賓模型擬合程度優(yōu)于隨機(jī)效應(yīng)的空間杜賓模型;采用LR 檢驗(yàn)可知,時空雙固定效應(yīng)相較于時間固定效應(yīng)與空間固定效應(yīng)更為理想,故本文遴選時空雙固定效應(yīng)的空間杜賓模型。據(jù)表5可知,在W1和W2空間權(quán)重矩陣下,國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的回歸系數(shù)均為正值且在1%水平下顯著,表明在國土開發(fā)強(qiáng)度增強(qiáng)的過程中,生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和服務(wù)功能獲得提升,武陵山區(qū)生態(tài)安全格局整體呈現(xiàn)正向演化趨勢。鑒于空間面板模型回歸分析涉及信息繁雜,且空間溢出效應(yīng)可能出現(xiàn)估計(jì)偏誤現(xiàn)象,故利用偏微分方法,將國土開發(fā)強(qiáng)度對本縣區(qū)及鄰近縣區(qū)生態(tài)安全的影響程度進(jìn)行空間效應(yīng)分解。

表5 空間面板杜賓模型估計(jì)結(jié)果Table 5 Estimation results of spatial panel Durbin model

3.2.4 空間效應(yīng)分解 (1)國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的提升作用顯著(表6)。①直接效應(yīng)。在經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)下,國土開發(fā)強(qiáng)度直接效應(yīng)的彈性系數(shù)為0.110,在1%水平上通過顯著性檢驗(yàn),即國土開發(fā)強(qiáng)度每提升1個單位,將促進(jìn)本地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)增長11.0%;更替為反嵌套權(quán)重矩陣(W2),國土開發(fā)強(qiáng)度每提升1個單位,將促進(jìn)本地區(qū)生態(tài)安全指數(shù)增長9.6%,W1和W2權(quán)重矩陣下,本地區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度的提升均對自身生態(tài)安全能力建設(shè)產(chǎn)生促進(jìn)作用。② 間接效應(yīng)。在經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)下,國土開發(fā)強(qiáng)度對鄰區(qū)生態(tài)安全的彈性系數(shù)為-0.059,在5%水平上通過顯著性檢驗(yàn),即國土空間開發(fā)強(qiáng)度每提升1個單位,將導(dǎo)致鄰近地區(qū)生態(tài)安全系數(shù)下降5.9%,說明武陵山區(qū)縣域單元增強(qiáng)自身發(fā)展內(nèi)生動力,將對毗鄰縣域生態(tài)安全提升產(chǎn)生抑制作用,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全影響出現(xiàn)“以鄰為壑”效應(yīng);反嵌套權(quán)重矩陣(W2)下,未能通過顯著性檢驗(yàn)。③總效應(yīng)。在W1和W2空間權(quán)重矩陣下,總效應(yīng)的彈性系數(shù)分別為0.051,0.079,且在1%水平上通過顯著性檢驗(yàn),即國土開發(fā)強(qiáng)度每提升1個單位,將促進(jìn)全片區(qū)生態(tài)安全指數(shù)增長5.1%,7.9%。在武陵山區(qū)國土空間開發(fā)過程中,對本縣域單元生態(tài)系統(tǒng)安全趨好,對周邊縣域單元生態(tài)系統(tǒng)有抑制作用,整體而言,益于全域經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù),助力實(shí)現(xiàn)“人與自然和諧共生”。

表6 空間杜賓模型效應(yīng)分解結(jié)果Table 6 Decomposition results of spatial Dubin model effects

(2)控制變量對生態(tài)安全影響的差異性表現(xiàn)。①在經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)下,資源稟賦和對外開發(fā)對生態(tài)安全產(chǎn)生直接和間接彈性系數(shù)為正值,均能通過1%水平上顯著性檢驗(yàn),總效應(yīng)分別為3.8%和3.3%,說明資源條件和開放環(huán)境是強(qiáng)化生態(tài)安全的關(guān)鍵要素,利用本地區(qū)與鄰區(qū)資源要素相似、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同優(yōu)勢,利于挖掘區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展?jié)摿εc對外活力,有效夯實(shí)生態(tài)安全物質(zhì)基礎(chǔ);產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)抑制了本地生態(tài)安全能力建設(shè),直接效應(yīng)彈性系數(shù)為-0.038,間接效應(yīng)和總效應(yīng)彈性系數(shù)未通過顯著性檢驗(yàn);政府治理的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)的彈性系數(shù)均為負(fù)值,但未能通過顯著性檢驗(yàn),證實(shí)政府規(guī)模擴(kuò)張對生態(tài)安全存在促降作用;創(chuàng)新能力對本地縣域單元影響不明顯,對鄰近縣域單元有抑制作用。②在反嵌套權(quán)重矩陣(W2)下,經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源稟賦、對外開發(fā)三者對本地和全域生態(tài)安全狀態(tài)均有直接促進(jìn)作用,但勞動力、資本、土地等市場要素在交易中相對穩(wěn)定,資源稟賦對鄰近縣域單元的資源要素流動有阻隔現(xiàn)象存在;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和政府治理與經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣(W1)下結(jié)果相似,本縣產(chǎn)業(yè)“結(jié)構(gòu)紅利”對鄰近縣域產(chǎn)業(yè)升級未發(fā)揮帶動作用,但兩者總效應(yīng)未通過顯著性檢驗(yàn),對生態(tài)安全能力建設(shè)影響不明顯。

3.3 武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的非線性影響

3.3.1 門檻效應(yīng)檢驗(yàn) 參照童昀[25]、王凱[26]等學(xué)者研究思路,進(jìn)一步明確作用方向、突變點(diǎn)和階段性特征。依循Bootstrap自主抽樣法,重復(fù)抽取樣本500次,門檻特征檢驗(yàn)后獲悉,武陵山區(qū)單一門檻模型與雙重門檻模型的F值依次在1%的水平上通過顯著性檢驗(yàn),而三重門檻模型的F值不顯著,明確武陵山區(qū)門檻估計(jì)值分別為0.158,0.309(表7)。此外,除湖北分片區(qū)為單一門檻模型,門檻值為0.294;湖南分片區(qū)門檻值為0.171,0.303;重慶分片區(qū)門檻值為0.199,0.302;貴州分片區(qū)門檻值為0.213,0.260?？梢?國土開發(fā)強(qiáng)度對全片區(qū)和分片區(qū)的影響程度各存殊異,不應(yīng)等同視之;此外,武陵山區(qū)第一門檻和第二門檻值域范圍較大,全域自然環(huán)境本底和生態(tài)系統(tǒng)承載力表現(xiàn)明顯強(qiáng)于四大分片區(qū)。

表7 門檻效果檢驗(yàn)與門檻值置信區(qū)間Table 7 Results of threshold effect test and confidence interval of threshold value

3.3.2 門檻回歸分析 從武陵山區(qū)全域而言,國土開發(fā)強(qiáng)度的提升對生態(tài)安全存在顯著的區(qū)間效應(yīng)(表8)。(1)若小于門檻值0.158時,提升國土開發(fā)強(qiáng)度將改善生態(tài)安全狀態(tài),在1%水平上未通過顯著性檢驗(yàn),說明國土空間開發(fā)對生態(tài)安全水平存在促進(jìn)作用,但促進(jìn)作用稍顯不足。(2)若門檻值介于[0.158,0.309],生態(tài)系統(tǒng)的自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)功能增強(qiáng),其結(jié)構(gòu)與功能持續(xù)優(yōu)化更新,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全具有顯著的正向作用,但促進(jìn)作用相對第一階段有所減弱。(3)若門檻值高于0.309時,該階段國土開發(fā)強(qiáng)度越過生態(tài)安全警戒線,將威脅生態(tài)系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定性以及對生態(tài)資源的可持續(xù)利用,或誘發(fā)武陵山區(qū)系統(tǒng)性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),波及長江流域生態(tài)安全狀態(tài)。整體而言,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全影響呈“增強(qiáng)—減弱”的倒“U”型曲線關(guān)系,該結(jié)論印證了采用面板門檻回歸分析是合理有效的,深層次折射出國土空間開發(fā)與筑牢生態(tài)安全屏障實(shí)質(zhì)是社會系統(tǒng)與自然系統(tǒng)動態(tài)博弈過程。

表8 基于門檻模型的回歸結(jié)果Table 8 Results of threshold effect test and confidence interval of threshold value

3.3.3 時空異質(zhì)性分析 據(jù)表9可知,在門檻值[0.158,0.309],湖北、湖南、重慶與貴州分片區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全的影響系數(shù)依次為17.4%,7.9%,4.6%,2.4%,基本通過5%的顯著性檢驗(yàn),呈“湖北分片區(qū)＞湖南分片區(qū)＞重慶分片區(qū)＞貴州分片區(qū)”的分異特征。具體而言:(1)21世紀(jì)以來,以恩施州為核心主體的湖北分片區(qū),積極發(fā)揮脫貧攻堅(jiān)目標(biāo)、“兩不愁、三保障”、鄉(xiāng)村振興等政策集成優(yōu)勢,大力發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游、食品深加工等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),加快完善公路、鐵路、航空貫通的立體交通網(wǎng),國土空間開發(fā)產(chǎn)生的生態(tài)修復(fù)能力、生態(tài)福利績效大幅提升。(2)湖南分片區(qū)以國家扶貧攻堅(jiān)為主導(dǎo)、以大湘西板塊開發(fā)為支撐,促進(jìn)生態(tài)安全體系各要素優(yōu)化組合,美麗湖南和生態(tài)文明建設(shè)取得較大成效;但該分片區(qū)縣域單元數(shù)(37個)超全域半數(shù)以上,國土空間修復(fù)工程、水土流失和石漠化綜合治理協(xié)調(diào)難度大,生態(tài)系統(tǒng)的“被動式”修復(fù)亟須向“主動式”演替轉(zhuǎn)變。(3)重慶分片區(qū)屬于典型的欠發(fā)達(dá)地區(qū)和半城鎮(zhèn)化地區(qū),歷史欠賬較多、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)弱、區(qū)位交通差,資金、技術(shù)、勞動力和政策支撐性明顯偏弱,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的正向促進(jìn)作用稍弱。(4)貴州分片區(qū)國土開發(fā)建設(shè)早期缺乏科學(xué)規(guī)劃、管控,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境保護(hù)投入不足,環(huán)境脅迫和約束作用較強(qiáng),后續(xù)應(yīng)強(qiáng)化國土空間開發(fā)能力建設(shè),逐步縮小與武陵山區(qū)全域生態(tài)安全水平的差距。

表9 武陵山區(qū)開發(fā)強(qiáng)度對分片區(qū)生態(tài)安全的影響Table 9 The impact of territorial development intensity on ecological security in Wuling Mountain Area

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

(1)國土空間開發(fā)與生態(tài)安全建設(shè)是一個復(fù)雜的動態(tài)博弈過程,即國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用具有明顯空間依賴性和外溢性,且該作用過程是階段性、非線性、非均衡性的,佐證了趙麗婭等[22]“國土開發(fā)強(qiáng)度變化帶來明顯的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)”“合理控制城市開發(fā)強(qiáng)度”等論點(diǎn)。因此,武陵山區(qū)須明確“抓生態(tài)環(huán)境就是抓生產(chǎn)力”,合理設(shè)置國土開發(fā)強(qiáng)度區(qū)間,增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)生增長動力和生態(tài)系統(tǒng)韌性,協(xié)力打好開發(fā)建設(shè)和生態(tài)保護(hù)攻堅(jiān)戰(zhàn)、持久戰(zhàn),為長江流域高質(zhì)量發(fā)展提供戰(zhàn)略縱深和回旋空間。

(2)通過門檻模型結(jié)果可知,國土空間開發(fā)對生態(tài)安全的作用存在“增強(qiáng)—減弱”的倒“U”型曲線關(guān)系,符合Grossman環(huán)境庫茲涅茨曲線假說。形象地說,國土空間開發(fā)如“射箭”,若國土開發(fā)強(qiáng)度過小(th＜第一門檻值=0.158),則拉力不足,效果(國土空間開發(fā)績效)不佳;若國土開發(fā)強(qiáng)度過大(th＞第二門檻值=0.309),則拉力過大,必傷及弓弩(生態(tài)系統(tǒng)安全狀態(tài));若國土開發(fā)強(qiáng)度介于[0.158,0.309],則國土空間開發(fā)速率將削弱資源環(huán)境脅迫程度,物質(zhì)空間建設(shè)與生態(tài)環(huán)境達(dá)到協(xié)調(diào)共生狀態(tài),對優(yōu)化武陵山區(qū)國土空間開發(fā)保護(hù)新格局大有裨益。研究期間,武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)均值在[0.195,0.273],亦處于雙門檻估計(jì)值范圍,國土空間開發(fā)在生態(tài)安全提升和生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮積極作用。

(3)隨著新一輪國土空間開發(fā)的縱深推進(jìn),如何基于“國土空間安全”與“生態(tài)安全”雙安全視角,探討不同區(qū)域或同一區(qū)域不同空間尺度、不同發(fā)展階段、不同約束條件下國土空間開發(fā)與生態(tài)安全的內(nèi)在關(guān)聯(lián)、作用機(jī)理、互動效應(yīng)和調(diào)控機(jī)制,并構(gòu)建與國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)安全格局相適配的國土開發(fā)方案、空間組織模式和生態(tài)修復(fù)方式,對推進(jìn)人地關(guān)系地域系統(tǒng)整體優(yōu)化,仍具有一定的學(xué)術(shù)研究價(jià)值。

4.2 結(jié)論

(1)武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)均值從2000年的0.195上升至2020年的0.273,生態(tài)安全指數(shù)均值從2000年的0.282升至2020年的0.438,兩者均呈波動穩(wěn)步上升態(tài)勢,并在2019年達(dá)到峰值,國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全水平呈協(xié)同演進(jìn)的良好狀態(tài)。

(2)在經(jīng)濟(jì)距離空間權(quán)重矩陣和反嵌套權(quán)重矩陣下,國土開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)安全均存在正相關(guān)性特征,且直接效應(yīng)明顯強(qiáng)于間接效應(yīng),即國土空間開發(fā)對本縣域單元生態(tài)安全水平提升產(chǎn)生正向空間溢出效應(yīng),對鄰近縣域單元生態(tài)安全水平提升產(chǎn)生負(fù)向抑制作用,整體推進(jìn)武陵山區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)正向演化。

(3)從武陵山區(qū)全域而言,武陵山區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度的提升對生態(tài)安全存在顯著的區(qū)間效應(yīng),整體呈現(xiàn)“增強(qiáng)—減弱”的倒“U”型曲線關(guān)系,若門檻值介于[0.158,0.309],國土空間開發(fā)確能筑牢生態(tài)安全屏障。從四大分片區(qū)而言,湖北、湖南、重慶與貴州分片區(qū)國土開發(fā)強(qiáng)度對生態(tài)安全影響系數(shù)依次為17.4%,7.9%,4.6%,2.4%,呈“湖北分片區(qū)＞湖南分片區(qū)＞重慶分片區(qū)＞貴州分片區(qū)”的空間分異特征。