奧 勇， 蔣嶺峰， 白召弟， 楊 瀟， 張樂藝

（1.長安大學土地工程學院，陜西 西安 710054；2.陜西省土地整治重點實驗室，陜西 西安 710054；3.長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710054）

土地是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是由近地表的氣候、地貌、表層的地質(zhì)、水文、土壤、動植物以及過去和現(xiàn)在人類活動的結(jié)果所形成的綜合體，其內(nèi)部要素的不同組合方式對人類生存及可持續(xù)發(fā)展的適宜程度即為土地生態(tài)質(zhì)量［1］。隨著人口增加、社會經(jīng)濟發(fā)展，土地生態(tài)系統(tǒng)破壞日益嚴重，人地矛盾加劇，如何科學評價土地生態(tài)質(zhì)量已成為21 世紀人類社會可持續(xù)利用和發(fā)展土地資源亟需解決的難題［2］。

土地生態(tài)質(zhì)量的研究起源于20世紀40年代Aldo Leopold提出的“土地健康”的概念［3］，早期土地生態(tài)質(zhì)量主要從土壤理化性質(zhì)及污染狀況展開研究。70 年代聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）頒布了關(guān)于土地質(zhì)量變化檢測評估和適宜程度評價的一系列綱要文件，土地生態(tài)質(zhì)量評價逐漸受到關(guān)注。隨著研究不斷深入以及景觀生態(tài)學、區(qū)域經(jīng)濟學等理論的引入，土地生態(tài)質(zhì)量指標體系不斷完善，涉及自然、經(jīng)濟、社會各個方面。目前國內(nèi)外關(guān)于土地生態(tài)質(zhì)量的研究主要側(cè)重于土地生態(tài)質(zhì)量的內(nèi)涵［4］、評價方法［5-6］的探索以及土地生態(tài)適宜性［7］、土地生態(tài)脆弱敏感性［8-9］、土地生態(tài)安全［10-12］、土地生態(tài)系統(tǒng)健康［13］、土地生態(tài)質(zhì)量［14-16］。評價體系主要有3種：（1）基于聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織制定的《可持續(xù)土地利用評價綱要》修改后構(gòu)建的土地生態(tài)質(zhì)量評價體系［17］；（2）基于“壓力-狀態(tài)-響應”（PSR)模型構(gòu)建的土地生態(tài)質(zhì)量評價指標體系［18］；（3）基于“經(jīng)濟-環(huán)境-社會”（EES）模型改進后土地生態(tài)質(zhì)量評價指標體系［19］。以往研究取得了一定的成果，但仍存在以下問題：（1）在土地生態(tài)質(zhì)量的內(nèi)涵以及評價指標體系的選擇上尚未達成共識；（2）指標體系過多依賴統(tǒng)計數(shù)據(jù)使得研究成果受到行政邊界的束縛；（3）在土地生態(tài)質(zhì)量等級劃分方面缺少標準和依據(jù)，需要進一步研究生態(tài)質(zhì)量閾值，增強其等級劃分的實際意義。

以行政區(qū)為評價單元，未充分考慮空間異質(zhì)性，一定程度上割裂了原有的地表自然地理聯(lián)系，不能反映單元內(nèi)部差異，而采用格網(wǎng)作為評價單元可以避免這些缺點。土地生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力、恢復能力、穩(wěn)定性與景觀要素的異質(zhì)性和生態(tài)系統(tǒng)服務功能密切相關(guān)［20］，同時將景觀特征、生態(tài)系統(tǒng)服務功能、生態(tài)本底、經(jīng)濟屬性納入土地生態(tài)質(zhì)量評價體系的研究較少，可進一步探索四者對土地生態(tài)質(zhì)量的綜合影響。黃河流域是我國西北重要的生態(tài)屏障，流域內(nèi)水資源短缺、水環(huán)境問題突出、生態(tài)環(huán)境極其脆弱，所經(jīng)地區(qū)在國家發(fā)展中具有極為重要的戰(zhàn)略地位，2019 年9 月習近平總書記提出黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重大國家戰(zhàn)略［21］，但關(guān)于黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量研究很少。鑒于以上3點，本文以格網(wǎng)為評價單元，從土地生態(tài)系統(tǒng)的景觀特征、生境質(zhì)量抗干擾能力、生態(tài)系統(tǒng)服務功能、社會經(jīng)濟效益4個角度探究了2018年流域內(nèi)土地生態(tài)質(zhì)量的空間分異狀況并提出相應措施，以期為黃河流域土地的可持續(xù)利用與發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

黃河流域（96°～119°E，32°～42°N）自西向東依次流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9 個省份，流域總面積為7.46×105km2。流域西部為河源區(qū)，冰川地貌發(fā)育，70%以上為草地，草地退化、水源涵養(yǎng)功能下降較為嚴重；中部主要為黃土地貌，地形破碎、水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境極其脆弱；東部主要為沖積平原，泥沙淤積嚴重，河道擺動頻繁且普遍高于地面（圖1）。流域內(nèi)為典型的大陸性氣候，西北部為干旱型，中部為半干旱型，東南部為半濕潤型。流域水資源量僅占全國的2%，卻承擔著全國15%的耕地面積和12%的人口。

圖1 黃河流域地形圖Fig.1 Topographic map of the Yellow River Basin

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文涉及到的數(shù)據(jù)有2018 年1 km 土地利用數(shù)據(jù)、1 km 高程數(shù)據(jù)、2018 年1 km 年度歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)、生態(tài)保護區(qū)數(shù)據(jù)（來自資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心，http://www.resdc.cn/）、水系分布數(shù)據(jù)（來自全國地理信息資源目錄服務系統(tǒng)，http://www.webmap.cn/）、2018 年路網(wǎng)數(shù)據(jù)（來自開放街道地圖Open Street Map平臺，https://www.openstreetmap.org/）、2018年黃河流域各市人口經(jīng)濟糧食數(shù)據(jù)（各市統(tǒng)計年鑒）、2018年1 km人口密度數(shù)據(jù)（WorldPop全球人口數(shù)據(jù)產(chǎn)品，https://www.worldpop.org/）。

2.2 指標體系構(gòu)建

土地是自然、社會經(jīng)濟的復合體，具有系統(tǒng)性、復雜性的特點，因此在評價土地生態(tài)質(zhì)量時要以土地生態(tài)系統(tǒng)為對象多維度、科學的選取評價指標［10］。本文基于“經(jīng)濟-環(huán)境-社會”（EES）模型，從土地生態(tài)系統(tǒng)的景觀特征、生境質(zhì)量抗干擾能力、生態(tài)系統(tǒng)服務功能和社會經(jīng)濟效益4 個角度建立指標體系。土地的景觀格局特征影響區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程，反映了土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性［22］。景觀要素在空間上分散或聚集的展布即景觀格局，它是自然、生物和社會要素之間相互作用的結(jié)果。其斑塊的形狀、大小、數(shù)量和空間組合不僅影響著生物物種的分布和運輸，同時對徑流和侵蝕等生態(tài)過程和邊緣效應也有一定的影響。生境質(zhì)量的抗干擾能力是土地生態(tài)安全的基礎(chǔ)，反映了土地生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性［2］。生態(tài)系統(tǒng)服務是指生態(tài)系統(tǒng)的條件和過程提供給人的商品和服務，代表著人類直接和間接地從生態(tài)系統(tǒng)中得到的利益，它是鏈接自然過程與社會過程的橋梁與紐帶，其不依人的存在而存在，只是在人類干擾后而發(fā)生一定的脅迫反應，而服務功能下降，又會影響人類的生存和發(fā)展。因此，生態(tài)系統(tǒng)服務功能是衡量“自然-社會”耦合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要指標依據(jù)［16,23-24］。社會經(jīng)濟效益則是土地生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的動力和支撐，良好的經(jīng)濟發(fā)展水平有助于加大對土地生態(tài)系統(tǒng)建設的投入，增強區(qū)域發(fā)展后勁，實現(xiàn)區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展。

在景觀特征層中依據(jù)景觀生態(tài)學方法從土地利用景觀斑塊面積、斑塊形狀、斑塊空間結(jié)構(gòu)3個方面選取香農(nóng)多樣性指數(shù)（Shannon’s diversity index，SHDI）、最大斑塊指數(shù)（Largest patch index，LPI）、景觀形狀指數(shù)（Landscape shape index，LSI）、景觀蔓延度（Contagion index，CONTAG）4 個指標來高度濃縮景觀格局信息。香農(nóng)多樣性指數(shù)表征景觀類型的豐富度，多樣性越強，景觀異質(zhì)性和生物生境的多樣性越高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好。最大斑塊指數(shù)反映景觀的優(yōu)勢度。景觀形狀指數(shù)可以衡量景觀形狀的規(guī)整程度和破碎度，反映了景觀受人類活動干擾的程度。景觀蔓延度用來反映優(yōu)勢景觀空間上的連通性，其直接影響到物種的繁殖、擴散、遷移和保護［25］。在土地生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力層根據(jù)相關(guān)研究［2,8,26］，選取了自然生態(tài)基礎(chǔ)指標中的高程、坡度、歸一化植被指數(shù)、離水域距離以及人為干擾因素中的離生態(tài)保護區(qū)距離、離道路距離、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性共7 個指標。在生態(tài)系統(tǒng)服務功能角度，選取一級服務類型中的供給服務、調(diào)節(jié)服務、支持服務、文化服務4 項指標。在土地生態(tài)系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益層根據(jù)文獻［2］，選取人均收入水平、經(jīng)濟密度表征土地利用效率和土地資源優(yōu)化配置程度，人均糧食產(chǎn)量反映土地生產(chǎn)的自給能力，人口密度表征人口與土地承載力之間的關(guān)系。具體指標選擇見表1。

表1 黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量綜合評價指標體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system of land ecological quality in the Yellow River Basin

2.3 格網(wǎng)劃分及指標計算

黃河流域平均斑塊面積為14.22 km2，依據(jù)景觀生態(tài)學研究［28］，格網(wǎng)面積應為平均斑塊面積的2～5倍，考慮研究區(qū)地理特征，選取8 km×8 km格網(wǎng)進行評價。利用ArcGIS 10.7創(chuàng)建黃河流域8 km×8 km的格網(wǎng)共13255個。

景觀特征指數(shù)的計算是基于Fragstats 軟件，分別計算出每個格網(wǎng)對應的景觀指數(shù)。

生境質(zhì)量抗干擾能力層各指標主要基于Arc-GIS 10.7的坡度分析及緩沖區(qū)分析得到各指標的空間分布情況。對于無法量化的指標則根據(jù)相應的標準和研究進行分級賦值［8,10,26］，如表2所示，離水域距離為正指標，距離越近，則區(qū)域水資源越豐沛，有利于土地生態(tài)系統(tǒng)良序運轉(zhuǎn)；高程和坡度均為逆向指標，高程和坡度越大，土地資源的利用難度越大；離一級道路的距離為逆向指標，離道路越近其生態(tài)敏感性也越強，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也一定程度上受到削弱；而生態(tài)保護區(qū)是生態(tài)系統(tǒng)、物種及其棲息地保護的核心陣地，可有效緩解社會快速發(fā)展對自然環(huán)境的破壞［2,10］。

表2 生境質(zhì)量抗干擾能力層部分指標分級標準Tab.2 Classification standard of some indices of antiinterference ability of habitat

土地生態(tài)系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益層中，人均收入、經(jīng)濟密度、人均糧食產(chǎn)量是基于市級統(tǒng)計年鑒計算出各市的平均值并進行分區(qū)統(tǒng)計，人口密度采用空間化的柵格數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

生態(tài)系統(tǒng)服務功能方面，因為生態(tài)系統(tǒng)服務功能具有強烈的空間異質(zhì)性，基于全國尺度的當量因子計算黃河流域生態(tài)服務價值會產(chǎn)生較大誤差，因此需要對黃河流域生態(tài)系統(tǒng)服務當量進行修正減小誤差。修正方法詳見參考文獻［29］，得出區(qū)域修正系數(shù)為0.94，得到黃河流域1 個生態(tài)系統(tǒng)服務當量因子為3202.11元·hm-2。結(jié)合黃河流域土地覆蓋特征將研究區(qū)劃分為農(nóng)田、森林、草地、水域、建設用地、濕地和荒漠7類生態(tài)系統(tǒng)類型，根據(jù)當量因子表［27］及修正后的當量因子值，可以計算黃河流域各土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數(shù)（表3），進而計算出黃河流域土地生態(tài)系統(tǒng)服務價值，其中建設用地價值依據(jù)文獻［30］計算得到。

表3 黃河流域各類土地生態(tài)服務價值系數(shù)Tab.3 Ecological service value coefficients of all kinds of land in the Yellow River Basin /元·hm-2

2.4 指標標準化及權(quán)重

2.4.1指標標準化 為了使指標間具有可比性，同時便于加權(quán)求和，對指標進行極差歸一化處理［2］，公式如下：

2.4.2指標權(quán)重 熵權(quán)法可以準確的判斷熵值的離散程度，從而較為客觀和科學的確定指標權(quán)重，但當信息熵（Ej）接近1 時，微小變化會導致權(quán)重變化很大，太過于依賴數(shù)學和統(tǒng)計定量方法，而層次分析法恰好可以彌補其主觀定性分析不足。本文采用熵權(quán)法和層次分析法結(jié)合計算指標權(quán)重，計算公式詳見參考文獻［2］。

2.5 土地生態(tài)質(zhì)量綜合指數(shù)

式中：P為評價對象的綜合評價值；n為評價因子的個數(shù)；Wj為評價因子的組合權(quán)重；Tj為第j個評價因子的標準化得分值。

2.6 空間統(tǒng)計分析

2.6.1空間自相關(guān)及冷熱點分析 空間自相關(guān)是對空間臨近的區(qū)域單元屬性值相似程度和空間關(guān)聯(lián)模式的定量描述，用于揭示相鄰地域間某種地理現(xiàn)象的空間相互作用關(guān)系。分為全局空間自相關(guān)和局部自相關(guān)，本文利用全局自相關(guān)Moran’sI探究整個研究區(qū)土地生態(tài)質(zhì)量的空間相關(guān)性。Moran’sI的值介于-1到1之間，其絕對值大小代表相關(guān)程度，大于0 表示正相關(guān)，反之表示負相關(guān)［9］。冷熱點分析用于探索地理屬性局部空間聚類特征，判斷其是否存在高值或低值聚集，具體計算公式詳見文獻［9］。

2.6.2障礙度診斷 障礙度模型作為土地生態(tài)質(zhì)量障礙因子定量識別的重要方法，可為區(qū)域土地生態(tài)的精確治理管理方案的制定提供科學依據(jù)，障礙度模型由因子貢獻度、指標偏離度和障礙度3 個指標組成［31］，公式如下：

式中：Mj為第j項指標對土地生態(tài)質(zhì)量的障礙度；n為評價因子的個數(shù)；Wj為評價因子的組合權(quán)重；Tj為第j個評價因子的標準化得分值。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地生態(tài)質(zhì)量的空間分析

3.1.1準則層空間特征分析 利用自然斷點法［32］對景觀特征綜合質(zhì)量、生境質(zhì)量抗干擾能力、生態(tài)系統(tǒng)服務價值、土地利用社會經(jīng)濟效益進行分等。如圖2 所示，高等及較高水平景觀特征分布與黃河流域一級水系分布態(tài)勢基本一致，而中低等水平景觀特征主要分布于黃河流域中部的黃土高原區(qū)，該區(qū)域景觀破碎程度高，斑塊形狀不規(guī)整，斑塊小并且同類型景觀連通度較差呈離散狀分布，形成復雜、異質(zhì)、不連續(xù)的鑲嵌體。

圖2 黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量準則層指標綜合評價Fig.2 Comprehensive evaluations of criteria layer indices of land ecological quality in the Yellow River Basin

生境質(zhì)量抗干擾能力高值區(qū)分布于研究區(qū)中部的毛烏素沙地生態(tài)功能保護區(qū)、黃土高原生態(tài)功能保護區(qū)以及西南部的黃河源、若爾蓋-瑪曲生態(tài)功能保護區(qū)；低值區(qū)集中分布于研究區(qū)西北部的青海東南部、甘肅中部及西南部，該區(qū)坡度及海拔較高，植被類型主要為草地、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)較低，自然基礎(chǔ)較差。生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值區(qū)域分布于鄂爾多斯和巴彥淖爾的局部，該區(qū)分布大量的沙地、裸巖、草地導致土地生態(tài)系統(tǒng)服務功能較差，生態(tài)敏感性較高。土地利用社會經(jīng)濟效益綜合指數(shù)呈現(xiàn)東高西低階梯狀分布態(tài)勢，高等及較高效益區(qū)主要分布于山西、陜西北部、鄂爾多斯，該區(qū)有豐富的煤炭、石油、有色金屬等能礦資源，經(jīng)濟密度較高，同時人均糧食產(chǎn)量也穩(wěn)居前列［33］。

3.1.2土地生態(tài)質(zhì)量綜合等級空間特征分析 利用自然斷點法對土地生態(tài)質(zhì)量進行分等，研究區(qū)土地生態(tài)質(zhì)量綜合等級空間分布如圖3所示。黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量總體呈中部及西南部質(zhì)量較高、東北部和東南部中等、西北部較低的態(tài)勢。安全及較安全區(qū)主要分布于研究區(qū)西南部的黃河源、若爾蓋-瑪曲生態(tài)功能保護區(qū)、甘肅東部地區(qū)、鄂爾多斯南部、陜西北部地區(qū)、山西局部。臨界安全區(qū)主要分布于黃河流域東北部和東南部。危險區(qū)域主要分布于黃河流域西北部的青海、甘肅、寧夏境內(nèi)。

圖3 黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量綜合等級Fig.3 Comprehensive grade of land ecological quality in the Yellow River Basin

3.2 土地生態(tài)質(zhì)量的空間統(tǒng)計分析

3.2.1空間自相關(guān)分析 利用Geoda 軟件的空間分析功能計算研究區(qū)土地生態(tài)質(zhì)量在K-鄰近、Rook鄰接、Queen 鄰接3 種空間權(quán)重下的Moran’sI指數(shù)（圖4）。Moran’sI值分別為0.840、0.869、0.843，表明黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量存在較強的正相關(guān)現(xiàn)象，其空間分布存在聚集態(tài)勢，即土地生態(tài)質(zhì)量較高的區(qū)域傾向于與其他土地生態(tài)質(zhì)量較高的區(qū)域毗鄰，而土地生態(tài)質(zhì)量較低的區(qū)域傾向于與其他土地生態(tài)質(zhì)量較低的區(qū)域毗鄰。

圖4 土地生態(tài)質(zhì)量Moran’s I散點圖Fig.4 Moran’s I scatter plot of land ecological quality

3.2.2冷熱點分析 全局空間自相關(guān)分析可以判別區(qū)域整體土地生態(tài)質(zhì)量的空間關(guān)聯(lián)情況，但對于局部相鄰區(qū)域間要素和屬性的關(guān)聯(lián)模式卻無法識別，需要借助冷熱點分析方法探求局部土地生態(tài)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)情況（圖5）。熱點即土地生態(tài)質(zhì)量指數(shù)高值聚集區(qū)，熱點區(qū)域占22.06%共計2925 個柵格，主要分布于鄂爾多斯南部、陜西北部、陜西南部、山西西部以及甘肅東部、四川北部。其中，鄂爾多斯南部、陜西北部、山西西部位于毛烏素沙地、黃土高原生態(tài)功能保護區(qū)，該區(qū)具有較高的生境質(zhì)量抗干擾能力并憑借豐富的能礦資源取得較好的經(jīng)濟效益，因此出現(xiàn)高值聚集。冷點即土地生態(tài)質(zhì)量指數(shù)低值聚集區(qū)，冷點區(qū)域占24.79%共計3286 個柵格，主要分布于青海東南部、甘肅大部、寧夏北部地區(qū)，該區(qū)域為高原溫帶半干旱區(qū)，坡度海拔較高，自然條件較差，經(jīng)濟發(fā)展水平低，因此出現(xiàn)低值聚集。冷熱點分布趨勢不僅反映了自然基礎(chǔ)、資源稟賦的差異，也與治理政策的導向密切相關(guān)。2006年以來不斷加大對黃河流域中游生態(tài)建設和環(huán)境治理力度，但是黃河上游區(qū)治理相對較弱，這是流域中游區(qū)高值聚集西北部冷點聚集格局形成的一個重要因素［34］。

圖5 黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量冷熱點分布Fig.5 Distribution of cold and hot spots of land ecological quality in the Yellow River Basin

3.2.3障礙度診斷及建議 研究區(qū)單指標及準則層障礙度測算結(jié)果如表4 所示，障礙度較高的準則層為生境質(zhì)量抗干擾能力和土地利用社會經(jīng)濟效益，平均障礙度分別為41.935%、43.537%，反映了黃河流域整體自然基礎(chǔ)條件差、經(jīng)濟發(fā)展水平低的現(xiàn)狀。單指標中經(jīng)濟密度、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性、離生態(tài)保護區(qū)距離、離水域距離、人均收入水平5個指標平均障礙度較高，分別為28.459%、13.903%、10.570%、8.599%、8.114%，是限制黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量的主導因素。

表4 黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量各等級區(qū)障礙因素診斷結(jié)果Tab.4 Obstacle level of barrier factors for land ecological quality in the Yellow River Basin

土地生態(tài)質(zhì)量處于安全等級的區(qū)域占比為12.4%，面積為100176.11 km2，主要分布于鄂爾多斯南部、榆林延安局部、山西西部以及陜西南部。其中，鄂爾多斯南部、榆林延安局部、山西西部地區(qū)處于黃土高原區(qū)，主要障礙因子為經(jīng)濟密度、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性、離水域距離，在生態(tài)文明建設的推進下該區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到很大改善，而支撐經(jīng)濟發(fā)展的傳統(tǒng)高消耗、高污染、高排放產(chǎn)業(yè)下滑嚴重，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較低，因此應積極升級改革產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升經(jīng)濟效益［33］，同時繼續(xù)水土保持治理與退耕還林等工作，合理配置人工生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［35］，使區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)“由黃變綠，由綠變穩(wěn)”。

土地生態(tài)質(zhì)量處于較安全等級的區(qū)域占比為28.5%，面積為230622.77 km2，主要分布于黃河流域中部的黃土高原生態(tài)功能保護區(qū)內(nèi)以及流域西南部的黃河源、若爾蓋-瑪曲生態(tài)功能保護區(qū)內(nèi)。主要障礙因子為經(jīng)濟密度、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性、人均收入水平，該區(qū)資源相對匱乏生態(tài)經(jīng)濟失調(diào)較為嚴重［36］，因此甘肅東部及寧夏南部區(qū)域應在加強黃土區(qū)治理的同時發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟，促進生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，位于黃河源區(qū)的研究區(qū)西南部則要以保護為主，發(fā)展生態(tài)畜牧。

土地生態(tài)質(zhì)量處于臨界安全等級的區(qū)域占比為31.4%，面積為253937.66 km2，主要分布于黃河流域東北部和東南部。

土地生態(tài)質(zhì)量處于危險等級區(qū)域占比為27.7%，面積為224202.90 km2，主要分布于研究區(qū)西北部生態(tài)脆弱區(qū)，主要障礙因子為經(jīng)濟密度、離生態(tài)保護區(qū)距離、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性，該區(qū)域應該摒除“先破壞、后治理”的粗放式經(jīng)濟增長模式，創(chuàng)新驅(qū)動新動能，通過水土保持、水污染防治、灘區(qū)綜合治理、生物多樣性保護等措施建設流域美麗生態(tài)帶［34］。

4 討論

本研究從景觀特征、生境質(zhì)量抗干擾能力、生態(tài)系統(tǒng)服務、社會經(jīng)濟效益多視角對土地生態(tài)質(zhì)量進行刻畫，同時結(jié)合主客觀賦權(quán)和格網(wǎng)GIS，豐富了傳統(tǒng)評價方法的內(nèi)涵。郭利剛等［37］以縣為評價單元，研究了汾河流域土地生態(tài)狀況，結(jié)果顯示生態(tài)質(zhì)量高值主要分布于婁煩縣、古交縣、寧武縣，與本研究結(jié)果基本一致，但本研究對縣區(qū)內(nèi)部土地狀況的空間分異進行了精確刻畫，體現(xiàn)格網(wǎng)GIS 在生態(tài)評價方面的優(yōu)越性。

2018 年黃河流域中部及西南部土地生態(tài)質(zhì)量較高，東北部和東南部中等，流域西北部存在低值聚集。究其原因：（1）西北部位于黃河流域上游區(qū)，生態(tài)脆弱面臨生態(tài)保護和經(jīng)濟發(fā)展雙重任務。該區(qū)域較高的海拔坡度、較低的路網(wǎng)密度限制了區(qū)域土地資源的有效規(guī)劃利用；土地利用結(jié)構(gòu)多樣性低，主要為草地，生境質(zhì)量抗干擾能力低；長期受特殊的生態(tài)和地理環(huán)境影響以及諸多地理資本缺陷的制約，經(jīng)濟發(fā)展水平低。（2）相對于中下游區(qū)，西北部生態(tài)保護指數(shù)一直偏低，屬于“生態(tài)塌陷”區(qū)［34］。2006 年以來黃河流域生態(tài)保護重心不斷向中游轉(zhuǎn)移，中游建成了毛烏素、黃土高原、秦嶺等生態(tài)保護區(qū)，而流域上游生態(tài)保護指數(shù)較低。（3）經(jīng)濟發(fā)展水平低，土地生態(tài)質(zhì)量提升動力不足。經(jīng)濟效益是土地生態(tài)質(zhì)量重要組分，同時經(jīng)濟增長能夠進一步推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展及升級，加快實現(xiàn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化與合理化，進而提高地區(qū)的生態(tài)效率，也能減少地區(qū)內(nèi)資源型產(chǎn)品的消耗，有利于保護地區(qū)的生態(tài)環(huán)境［38］。流域西北部在生態(tài)保護建設中做出了巨大的犧牲，缺乏相應的生態(tài)環(huán)境補償，同時產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏低、生態(tài)效率低下，是貧困易發(fā)高發(fā)地區(qū)。

王思遠等［39］的研究發(fā)現(xiàn)1990 年黃河流域生態(tài)狀況上游區(qū)較好，下游區(qū)較差，中游區(qū)尤其是黃土高原東部區(qū)域最差，與本研究對比，黃河流域土地生態(tài)狀況由1990年上游＞下游＞中游轉(zhuǎn)變?yōu)橹杏危鞠掠危旧嫌?，尤其是問題最為嚴重的黃土高原東部和毛烏素沙地等地區(qū)土地生態(tài)狀況得到極大改善，已達安全等級，反映了近30 a的黃河流域治理取得階段性成果。但問題也很突出，全區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟效益不佳、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性較差，流域西北部（上游區(qū)）存在土地生態(tài)質(zhì)量低值聚集。李達等［40］研究表明黃河流域各市均未跨過生態(tài)保護的人均國內(nèi)生產(chǎn)總值拐點（拐點之前，環(huán)境質(zhì)量隨經(jīng)濟增長而下降，當經(jīng)濟增長跨過拐點時，環(huán)境質(zhì)量將隨著經(jīng)濟增長而上升），片面提升經(jīng)濟會導致環(huán)境惡化，環(huán)境質(zhì)量過低也會抑制經(jīng)濟增長。鑒于經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境這種復雜的相互作用機制，以及流域內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟效益、生境質(zhì)量抗干擾能力低下和生態(tài)脆弱的現(xiàn)狀，黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量西北低、中部高、東南東北中等的格局短期內(nèi)很難改變。未來應因地制宜打造綠色產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展經(jīng)濟，合理規(guī)劃土地利用，加強流域生態(tài)保護投入，防止經(jīng)濟發(fā)展帶來的環(huán)境惡化，同時進一步厘清土地生態(tài)質(zhì)量內(nèi)部子系統(tǒng)的相互作用機理，從而制定合理的發(fā)展思路和戰(zhàn)略。

土地生態(tài)質(zhì)量評價是一項復雜系統(tǒng)工程，限于多方面因素影響及數(shù)據(jù)可獲取性的制約，本研究對于土地生態(tài)質(zhì)量在時間與空間復合維度上的演變及驅(qū)動機制未做深入研究，未考慮土壤屬性，選取的指標也可能具有一定局限性。土地生態(tài)質(zhì)量評價是一個長期復雜的學術(shù)課題，目前學術(shù)界對土地生態(tài)評價指標的選擇分歧較大，需要進一步清晰明確的界定土地生態(tài)質(zhì)量的概念從而挖掘可以表征土地生態(tài)質(zhì)量的參量及其對應的地理空間數(shù)據(jù)，同時對土地生態(tài)安全的閾值也要進一步研究［41］。

5 結(jié)論

本文以格網(wǎng)為評價單元，從土地生態(tài)系統(tǒng)的景觀特征、生境質(zhì)量抗干擾能力、生態(tài)系統(tǒng)服務價值、社會經(jīng)濟效益4 個角度構(gòu)建指標體系，借助空間自相關(guān)、冷熱點分析、障礙度診斷等方法探索了黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量的空間分布規(guī)律。得出以下結(jié)論：

（1）黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量空間上呈中部及西南部較高、東南和東北部中等、西北質(zhì)量較低態(tài)勢，土地生態(tài)質(zhì)量總體較低，臨界安全及危險區(qū)域分別占31.4%、27.7%。安全及較安全區(qū)主要分布于研究區(qū)西南的黃河源、若爾蓋-瑪曲生態(tài)功能保護區(qū)、甘肅東部、鄂爾多斯南部、陜西北部、山西局部。臨界安全區(qū)主要分布于流域東北部和東南部。危險區(qū)域主要分布于黃河流域西北部的青海、甘肅、寧夏境內(nèi)。

（2）黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量的空間自相關(guān)程度高，熱點主要分布于治理強度較高的黃土高原、毛烏素沙地生態(tài)保護區(qū)，冷點分布于流域西北部，應適當加強上游區(qū)域土地生態(tài)的治理，消除極端冷點。

（3）黃河流域土地生態(tài)質(zhì)量主要障礙因子為經(jīng)濟密度、土地利用結(jié)構(gòu)多樣性、距生態(tài)保護區(qū)距離、距水域距離，應立足區(qū)域自然基礎(chǔ)和資源稟賦狀況，加快綠色創(chuàng)新驅(qū)動，將豐富的自然資源、生物資源和歷史文化資源轉(zhuǎn)化為市場價值，在生態(tài)修復和改造時，合理配置人工生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，必要時可增設自然保護區(qū)。