李 鑫， 帥 紅

(湖南師范大學 地理科學學院， 長沙 410081)

在氣候變化和高強度人類活動影響下，全球生態(tài)系統發(fā)生巨變[1]，可持續(xù)發(fā)展逐漸成為時代主題，但這一理論只是對未來的一種理想預設[2]。Holling提出恢復力概念后[3]，推動閾值、關鍵點、多穩(wěn)態(tài)等特征成為生態(tài)系統研究重點[4]，恢復力理論的發(fā)展大概經歷了工程恢復力、生態(tài)恢復力以及社會-生態(tài)系統恢復力3個階段[5]，其理論基礎包括“杯球”模型和適應性循環(huán)模型[6]。社會-生態(tài)系統研究是關于人類社會和自然環(huán)境融合的研究，主要關注環(huán)境中的干擾因素，其面臨的問題又分為干擾和訝異[7]，而其概念框架的核心理論是恢復力[8]，隨著社會-生態(tài)系統恢復力的研究成果不斷涌現[9]，社會-生態(tài)系統的研究顯現出對人地關系時間維度研究的借鑒意義，但是至今恢復力的概念未達成共識，測量方法復雜多樣，恢復力直接測算也具有很大難度[10]。社會-生態(tài)景觀是一個包含社會生態(tài)成分及其相互作用的復雜系統，隨著對空間恢復力的關注，從恢復力最具操作性的量化尺度及景觀尺度出發(fā)，可以有效探究社會-生態(tài)系統發(fā)展，且其重點在于表現恢復力異質性及其時空演變[11-14]。

學者們在洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)研究成果產業(yè)方面探討了農業(yè)經濟[15]、縣域經濟[16]、第三產業(yè)[17]的發(fā)展，生態(tài)方面涵蓋濕地生態(tài)[18]、生態(tài)空間安全[19]、全要素生態(tài)效率[20]等，資源和承載力方面的研究注重人地之間的耦合[21]。而關于社會-生態(tài)景觀恢復力的研究相對匱乏。在長江經濟帶“共抓大保護、不搞大開發(fā)”戰(zhàn)略背景下，洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會經濟、資源環(huán)境和生態(tài)協調發(fā)展問題[22]受到高度關注，同時，受劇烈環(huán)境變化及復雜湖垸、江湖關系影響，景觀格局發(fā)生較大變化，從而影響其社會-生態(tài)系統的穩(wěn)定性?？茖W評價洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀恢復力時空動態(tài)空間特征及其影響因素，對洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)提高恢復力狀態(tài)、實現區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)概況及指標體系構建

1.1 研究區(qū)概況

研究范圍為湖南省域內岳陽市、常德市、益陽市以及長沙市望城區(qū)，共25個縣市區(qū)(圖1)，共計47 286 km2。研究區(qū)位于洞庭湖平原，區(qū)域水系發(fā)達，水資源豐富；地勢由北往南呈馬蹄形，自然稟賦良好。2018年，區(qū)域地方生產總值8 563.59億元，三次產業(yè)結構的比值為10.7∶39.5∶49.8。近年來，受退田還湖工程、三峽水庫蓄水工程運行及城鎮(zhèn)化進程加快影響，建設用地快速增長，耕地和濕地面積不斷縮減，人口不斷集中聚集，生態(tài)景觀發(fā)生較大變化，生態(tài)問題日益增多，而建設洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)是重大國家戰(zhàn)略，保障洞庭湖社會-生態(tài)系統健康也是一項重要的任務。

圖1 洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)地理位置圖

1.2 數據來源

遙感影像數據采用中科院地理空間數據云中Landsat影像；NDVI數據源于NASA官方網站；地形數據來自地理空間數據云SRTM系列的DEM數據和坡度數據；土地利用數據采用清華大學的全球土地利用覆蓋數據或當年ETM和TM遙感影像數據。數據通過監(jiān)督分類和目視解譯，解譯精度達85%以上。社會經濟數據來自2001—2019年《湖南統計年鑒》《湖南省水資源公報》、各地級市及縣區(qū)《國民經濟和社會發(fā)展統計公報》等。

1.3 評價指標體系構建

本文借鑒張行等提出的SELR研究體系[13]，且本著評價指標具備全面性、區(qū)域主導性、動態(tài)變異性及數據可獲得性的原則[23]，從生態(tài)、社會、生產3個子系統選取評價指標，構建指標體系(表1)。同時采用熵權法進行無量綱化處理，并計算權重。

1.4 研究方法

改進TOPSIS方法是基于各指標的正、負理想解建立評價指標，改進原有評價公式，以更逼近與理想排序的決策方法[24]。通過改進TOPSIS模型計算洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀總系統及3個子系統恢復力貼近度。利用自然斷點法[13]將恢復力狀態(tài)劃為I～V級，分別代表弱、較弱、中等、較強、強恢復力狀態(tài)，以進行時空間對照分析。

表1 洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀恢復力評價指標體系

2 社會-生態(tài)系統恢復力結果與分析

2.1 洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)綜合恢復力

圖2 2000—2018年洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)綜合、生態(tài)、社會及生產系統恢復力時間變化

由圖2可知，總體綜合恢復力狀態(tài)有所改善，沅江市、岳陽縣、武陵區(qū)一直保持強恢復力狀態(tài)，云溪區(qū)提升到強恢復力狀態(tài)，弱恢復力狀態(tài)縣區(qū)數量先增加后減少到3個縣區(qū)，分別為南縣、桃江縣和資陽區(qū)。分階段看：2000—2010年，研究區(qū)綜合恢復力狀態(tài)上升后降低。1998年特大洪災后，實施了系列防洪減災維護生態(tài)安全建設工程及水土保持工程，同時該區(qū)社會經濟發(fā)展相對緩慢，對自然資源及生態(tài)環(huán)境影響較小，綜合恢復力小幅提升。而三峽工程運行后，洞庭湖水沙情勢變化，湖泊自凈能力下降，湖區(qū)出現水域面積萎縮、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，恢復力狀態(tài)下降。2011—2018年，研究區(qū)經濟發(fā)展方式發(fā)生改變，產業(yè)結構逐步優(yōu)化，加之濕地保護、修復力度大幅加強，成效明顯，綜合恢復力有所提升。

空間上(圖3)，研究區(qū)綜合恢復力水平呈現“高值集中分布、低值分散”的特征。高值集中分布在生態(tài)資源較好的岳陽縣、沅江市等平原區(qū)或武陵區(qū)、云溪區(qū)等經濟實力強的區(qū)縣，低值的區(qū)縣則因為生態(tài)、社會或者生產條件方面的限制導致恢復力狀態(tài)不穩(wěn)定。2000—2018年，洞庭湖區(qū)縣區(qū)經濟發(fā)展加快，產業(yè)結構優(yōu)化調整，農業(yè)逐漸現代化、規(guī)?；I(yè)形成具有地方特色的加工制造業(yè)體系，旅游業(yè)發(fā)展迅速，增速明顯，赫山區(qū)、云溪區(qū)、岳陽縣等經濟發(fā)展較好區(qū)縣綜合恢復力系統狀態(tài)上升。沅江市、岳陽縣等區(qū)縣得益于生態(tài)資源豐富，綜合恢復力水平狀態(tài)一直處于高值。同時資陽區(qū)、君山區(qū)、武陵區(qū)等區(qū)縣，由于經濟發(fā)展促進人口、企業(yè)集聚，耕地和濕地轉換為其他類用地，影響綜合恢復力值。安化縣等區(qū)縣受到地形因素影響生產條件，生產能力受到限制，綜合恢復力狀態(tài)不強。受多因素影響，各個區(qū)縣綜合恢復力發(fā)展狀態(tài)及空間分布規(guī)律更為復雜。

圖3 2000、2005、2010、2018年洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)綜合、生態(tài)、社會及生產系統恢復力空間變化分布

2.2 生態(tài)系統恢復力評價

由圖2可知，岳陽縣和沅江市一直處于強恢復力狀態(tài)，它們分別位于東洞庭湖和南洞庭湖核心，通過有效生態(tài)修復項目、恢復濕地生態(tài)功能建設，生態(tài)系統恢復力持續(xù)處于較強狀態(tài)。2000年，除湘陰縣、漢壽縣、安化縣、石門縣處于較強恢復力狀態(tài)外，其余19個區(qū)縣均處于中弱恢復力狀態(tài)。2005—2010年，中恢復力狀態(tài)縣區(qū)增加了澧縣、南縣、望城區(qū)，赫山區(qū)、岳陽樓區(qū)上升到較弱狀態(tài)；安化縣、津市市均下降為次一級恢復力狀態(tài)，這一時期社會經濟發(fā)展速度加快，城鎮(zhèn)不斷擴張，景觀破碎化程度加大。2018年，生態(tài)系統恢復力進一步加強，較強恢復力狀態(tài)和中恢復力狀態(tài)的區(qū)縣數目均增加。

空間上(圖3)，研究區(qū)恢復力總體上表現出武陵區(qū)、資陽區(qū)等中心城區(qū)低，沅江市、岳陽縣等地區(qū)高的特征?？傮w而言，沅江市、岳陽縣等洞庭湖核心區(qū)“退田還湖”成效顯著，植被覆蓋增加、濕地面積減少速度減緩，景觀功能不斷改善；同時，農藥化肥減量化行動實施，施用強度大幅下降，保護了水、土生態(tài)安全。而中心城區(qū)經濟快速發(fā)展、人口增長和城鎮(zhèn)擴張，人均水資源量減少，同時景觀破碎度加劇，生態(tài)系統恢復力提升緩慢。石門縣、安化縣等為國家重點生態(tài)功能區(qū)，森林資源豐富，一切以生態(tài)優(yōu)先為準則一定程度上影響到生態(tài)系統恢復力狀態(tài)。

2.3 社會系統恢復力評價

2000—2018年研究區(qū)社會系統恢復力狀態(tài)綜合呈波動上升的態(tài)勢，武陵區(qū)作為常德市主城區(qū)一直保持強恢復力狀態(tài)。2000年，除云溪區(qū)及岳陽樓區(qū)處于較強恢復力狀態(tài)，其余22個縣區(qū)均處于中弱恢復力狀態(tài)，常德市、岳陽市中心城區(qū)經濟實力強，社會系統恢復力程度高。2005年，岳陽樓區(qū)和云溪區(qū)上升為強恢復力狀態(tài)，較強恢復力狀態(tài)增加了10個區(qū)縣。2018年，武陵區(qū)、云溪區(qū)、岳陽樓區(qū)及望城區(qū)社會系統恢復力狀態(tài)維持原狀，處于較強及強恢復力狀態(tài)的區(qū)縣減少。

從三市一區(qū)空間分布來看，社會系統恢復力高值位于各市中心城區(qū)等經濟發(fā)展水平較高的區(qū)縣，益陽市經濟基礎略差，社會系統恢復力水平相對有差距；望城區(qū)由縣設區(qū)后，城鎮(zhèn)化速度加快，注重工業(yè)發(fā)展，產業(yè)結構多樣化，人均地區(qū)生產總值增長迅速。從地級市層面看，高值出現在市區(qū)，周圍縣市為中弱恢復力狀態(tài)。今后應發(fā)揮好增長極的擴散效應，使資金、技術、勞動力等要素流向周圍縣區(qū)，促進各個地區(qū)協同發(fā)展。

2.4 生產系統恢復力評價

2000—2018年，研究區(qū)生產系統恢復力呈倒“U”形，但2018年恢復力值基本高于2000年。2000年，望城區(qū)、武陵區(qū)位于強恢復力狀態(tài)，津市市等4區(qū)縣處于較強恢復力狀態(tài)，其余縣市區(qū)處于中弱恢復力狀態(tài)。2005—2018年，強恢復力狀態(tài)縣區(qū)數量波動增加；較強、中恢復力狀態(tài)區(qū)域則相應變化，安化縣、桃江縣等地處丘崗或山區(qū)，土地開發(fā)程度小于其他區(qū)域，影響生產系統恢復力水平；岳陽樓區(qū)城市化發(fā)展過程中，耕地陸續(xù)轉為其他用地，人均耕地面積減少，第二產業(yè)占比減少，降為弱恢復力狀態(tài)。

空間分布上(圖3)，研究區(qū)的中部、中東部為中強恢復力區(qū)域，西部丘陵地區(qū)為弱恢復力區(qū)。望城區(qū)為長沙市新興城區(qū)，信息便利，技術先進，一直處于較強恢復力狀態(tài)。3個市的中心城區(qū)地處洞庭湖區(qū)，現代農業(yè)發(fā)達，加之“長株潭”城市群的輻射作用，生產系統恢復力可持續(xù)提升。其余區(qū)域因地形起伏影響，信息、技術等資源流動相對慢，基礎設施建設成本相對高，故恢復力處于中弱狀態(tài)。

3 社會-生態(tài)系統恢復力影響機理分析

社會-生態(tài)系統中的某一因子的變動均可能會影響恢復力狀態(tài)，根據其性質、屬性的變化，找到影響區(qū)域恢復力狀態(tài)的因素[25]，探究變化的影響機理，可為提高或保持良好恢復力狀態(tài)提供參考。故本文以標準化后的指標因子為自變量，以各子系統恢復力為因變量構建多元回歸模型。綜合學者的研究成果[1,26-27]，運用SPSS 23.0，選取可決系數R2>0.4且通過顯著性檢驗的因子，對樣本數據進行相關性分析，結果能有效解釋恢復力影響因子，所得的結果均為線性相關，非線性相關因素由于擬合程度不佳或相關系數不大均未選取。

從圖4可知，在生態(tài)因子變量中，社會-生態(tài)景觀恢復力受生態(tài)資源這一關鍵變量影響。模型中濕地面積系數>人均水資源量系數，該值對恢復力狀態(tài)影響顯著，這進一步驗證了岳陽縣和沅江市恢復力高的分析結果。濕地面積和人均水資源量與恢復力呈現出明顯線性正相關關系，濕地面積對系統恢復力貢獻最大，尤其對洞庭湖附近的區(qū)縣系統恢復力而言起關鍵促進作用，因而保護濕地、開展水生態(tài)修復是研究區(qū)生態(tài)保護工作的重中之重。

圖4 洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀恢復力關聯分析

居民生計能力和社會壓力成為社會-生態(tài)景觀恢復力分異的主要推動力。人口密度、城鎮(zhèn)化率、人均GDP與恢復力呈現出線性關系，人口密度與社會系統恢復力呈負相關。區(qū)域人口增長的前提是區(qū)域產業(yè)的快速發(fā)展與基礎設施的大幅改善，這就需要新增大量建設用地予以擴容，從而導致當地生態(tài)資源壓力增大，恢復力狀態(tài)等級下降。城鎮(zhèn)化率、人均GDP與恢復力指數呈正相關關系，其中與人均GDP相關性最強，經濟水平的提高必然促進系統恢復力狀態(tài)發(fā)展向好，同時也能增加政府財政投入，提高系統的應急與風險抵抗能力。

地形條件和生產能力等因子也影響到恢復力，高程、坡度及第二產業(yè)占GDP比重與恢復力呈正相關，但隨著科技水平提高和產業(yè)結構優(yōu)化，不同區(qū)域根據地方實際發(fā)展相關產業(yè)，生產能力也相應提高，從而使生產系統恢復力狀態(tài)等級提高。

由此可知，洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀恢復力生態(tài)子系統影響最大，恢復力是這3個子系統相互作用的結果。從影響性質來說，主要負向影響是人類活動帶來的生態(tài)環(huán)境問題、生態(tài)資源減少等壓力，正向驅動因子人均水資源量、濕地面積、城鎮(zhèn)化率、人均GDP、第二產業(yè)占GDP比重等驅動因子值的增大對恢復力提高有著直接影響，對恢復力的提升起著一定的促進作用。

4 結論

1)2000—2018年洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)社會-生態(tài)景觀恢復力狀態(tài)基本呈現下降再上升趨勢，生態(tài)、生產系統恢復力狀態(tài)不同程度上升，社會系統恢復力波動上升?？臻g分布上，綜合恢復力呈現出“高值集中，低值分散”的空間格局。生態(tài)系統恢復力高值區(qū)主要分布在生態(tài)資源較好的平原區(qū)、山區(qū)，社會系統恢復力高值在經濟基礎好的中心城區(qū)，生產系統恢復力高值出現在中東部。因此，應對沅江市、岳陽縣、武陵區(qū)等綜合恢復力高的縣域注重實施保護性開發(fā)政策，保持或不斷提高綜合恢復力水平；云溪區(qū)、岳陽樓區(qū)、武陵區(qū)、鼎城區(qū)、資陽區(qū)、赫山區(qū)作為區(qū)域的增長極，應持續(xù)推進生態(tài)補償修復措施。

2)恢復力影響因子與恢復力狀態(tài)之間均為線性關系。人均水資源量和濕地面積對生態(tài)恢復力起關鍵作用；人口密度、城鎮(zhèn)化率、人均GDP 對恢復力具有推動作用，人均GDP的相關性最大；高程、坡度、第二產業(yè)占GDP比重等因子影響恢復力狀態(tài)。因此需要采取必要措施實現可持續(xù)發(fā)展，科學布局工農業(yè)生產活動，合理規(guī)劃土地利用類型，持續(xù)進行自然保護區(qū)的保護，保護濕地資源；多措并舉，開源節(jié)流，工業(yè)節(jié)水減排、農業(yè)用水高效利用、推廣使用非常規(guī)水資源利用，促進水資源節(jié)約與保護；轉變經濟發(fā)展模式，引導產業(yè)向產業(yè)價值鏈高端延伸或轉變，減輕生態(tài)系統和生產系統壓力。