于鑠，杜賀秋，張蓬濤,2,3，李金虓

(1河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院，河北 保定 071000；2河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000；3河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)乎人類福祉，是人類生存和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，不同學(xué)者從不同角度賦予豐富的內(nèi)涵[1-3]。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)主要包括各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值2方面[4-6]。城鎮(zhèn)化進(jìn)程深刻影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。在城市發(fā)展過程中，如何合理地推動(dòng)城鎮(zhèn)化發(fā)展并同時(shí)提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，在不突破各項(xiàng)控制指標(biāo)的前提下，使生態(tài)系統(tǒng)在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中扮演的角色和發(fā)揮作用得到充分體現(xiàn)，是各級(jí)政府在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中需解決的難題。

當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)研究。國外學(xué)者主要致力于研究新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，例如Haider Mahmood認(rèn)為城鎮(zhèn)化會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定阻礙[7]；Vernon Henderson從城鎮(zhèn)規(guī)模上分析生態(tài)環(huán)境與城鎮(zhèn)化的關(guān)系[8]。國內(nèi)學(xué)者除了在原有基礎(chǔ)上對(duì)兩者關(guān)系進(jìn)行探究外，還致力于研究城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的耦合問題。從研究方法看，主要通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)、回歸分析模型、模糊物元分析模型等探究城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)水平和耦合關(guān)系[9-11]。有的學(xué)者通過回歸分析法探究哪些因素對(duì)城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，有學(xué)者通過模糊物元分析模型對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行討論。在研究維度上，有學(xué)者從時(shí)序變化發(fā)展的角度對(duì)某些區(qū)域城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的演變特征進(jìn)行研究[12-14]；有學(xué)者從空間格局分布的角度研究二者的演變發(fā)展特征，得出空間分異的規(guī)律普遍存在于我國新型城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境耦合度分布中等結(jié)論[15-17]。

張家口和承德兩市位于北京和天津的上水上風(fēng)方向，張承地區(qū)在很早之前就被明確定位為京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)，兩地先后進(jìn)行了多項(xiàng)生態(tài)工程建設(shè)。如何在保障并持續(xù)提升地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)城鎮(zhèn)化的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)兩者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，是張承地區(qū)亟需解決的重要問題。以往對(duì)張承地區(qū)的研究主要集中在土壤學(xué)、土地利用變化、生態(tài)補(bǔ)償?shù)确矫?，缺乏?duì)該地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系研究的相關(guān)理論，厘清張承地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的空間關(guān)系對(duì)張承地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展尤為重要[18-20]。

以張家口-承德地區(qū)作為研究區(qū)域，利用2010、2015、2018年3年的土地利用數(shù)據(jù)，通過價(jià)值當(dāng)量法計(jì)算張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，并對(duì)張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行分析，然后從人口、經(jīng)濟(jì)、土地、社會(huì)城鎮(zhèn)化4個(gè)方面選取13個(gè)指標(biāo)，通過綜合指數(shù)法對(duì)張承地區(qū)27個(gè)縣級(jí)行政單位的綜合城鎮(zhèn)化水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨后通過彈性系數(shù)分析城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，最后采用空間自相關(guān)分析法對(duì)張承地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布特征進(jìn)行分析研究，再采用排序分析法分析張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)性關(guān)系，分析不同縣區(qū)的排序特征，以期對(duì)張承地區(qū)生態(tài)環(huán)境和城鎮(zhèn)化發(fā)展協(xié)調(diào)問題提供決策參考和技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)既繁榮張承地區(qū)經(jīng)濟(jì)又改善張承地區(qū)生態(tài)問題的雙重目標(biāo)。

1 研究區(qū)概況

張承地區(qū)(E 113°50′—119°15′，N 39°18′—42°37′)位于河北省北部，包括張家口市和承德市，共下轄27個(gè)縣區(qū)，總面積約7.6×104km2。該地區(qū)地形地貌相對(duì)豐富，地勢呈西北高、東南低的態(tài)勢分布，大致可分為壩上高原區(qū)、黃土丘陵區(qū)以及山地地區(qū)3塊區(qū)域。該區(qū)域氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂?，年降水量最低?88 mm，最高為688 mm，年平均氣溫約為4 ℃。截至2018年，張承地區(qū)常住人口為777.16萬人，城鎮(zhèn)人口達(dá)到309.88萬人，城鎮(zhèn)人口城鎮(zhèn)化率為54.66%，地區(qū)生產(chǎn)總值為2 654.78萬元。該區(qū)域在很早之前就被確立為京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)，是京津冀重要的生態(tài)保護(hù)屏障。張承地區(qū)具有獨(dú)特的自然資源條件和特殊區(qū)位特征，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較慢[21-23]。

2 數(shù)據(jù)來源

張承地區(qū)2010年、2015年和2018年3期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，空間分辨率30 m×30 m，并按研究需要?jiǎng)澐譃楦?、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種用地類型；城鎮(zhèn)化相關(guān)數(shù)據(jù)來源于2011、2016、2019年的張家口、承德相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒以及各區(qū)(縣)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)；糧食價(jià)格數(shù)據(jù)來源于2010-2018年《中國農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格調(diào)查年鑒》等統(tǒng)計(jì)資料。

3 研究方法

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算

以謝高地等人提出的“中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表”為基礎(chǔ)，根據(jù)張承地區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)價(jià)值當(dāng)量表進(jìn)行修正，使其符合張承地區(qū)的實(shí)際情況[24-25]。具體步驟為：張承地區(qū)2010-2018年糧食平均單產(chǎn)為3 906.47 kg，為消除農(nóng)作物價(jià)格波動(dòng)對(duì)總價(jià)值量的影響，以2010-2018年全國糧食收購價(jià)格的平均值2.23元/kg為基準(zhǔn)，根據(jù)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子為1 hm2農(nóng)田每年平均糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7[25]，最終得到張承地區(qū)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子為1 244.49元/(hm2·a)，計(jì)算公式如下：

(1)

在公式(1)中，M為張承地區(qū)的糧食總價(jià)(元)；H為張承地區(qū)的耕地面積(hm2)；E為單位面積耕地生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2)，隨后結(jié)合前人研究結(jié)果[26](見表1)，將各土地利用類型與表1各二級(jí)類型相對(duì)應(yīng)，最終得出張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)表(見表2)。由于建設(shè)用地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能相對(duì)較少，本研究不予考慮。

表1 中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表Table 1 Equivalent value perunit area of ecosystem services in China

表2 張承地區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Table 2 Ecosystem service value per unit area in Zhang-Cheng area

根據(jù)表2，利用公式(2)～(4)分別得到2010-2018年張承地區(qū)總ESV、各用地類型ESV和單項(xiàng)ESV。

ESV總=∑ESVj

(2)

ESVi=Aj×VCj

(3)

ESVk=∑Aj×VCkj

(4)

式中，各土地利用類型面積用Aj表示，第j類用地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)用VCj表示，第j種用地類型的第k項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)用VCkj表示，總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量用ESV總表示，第j種用地類型生態(tài)服務(wù)價(jià)值量用ESVj表示，第K項(xiàng)生態(tài)服務(wù)的價(jià)值量用ESVk表示。

3.2 城鎮(zhèn)化水平評(píng)價(jià)

城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系由多種指標(biāo)構(gòu)成，主要包括經(jīng)濟(jì)水平，人口數(shù)量，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施等方面[27-29]。本研究考慮代表性、準(zhǔn)確性、可獲得性、綜合性、可量化性等，結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)[30-33]，構(gòu)建了城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系(見表3)。土地是城鎮(zhèn)化的載體，城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是土地城鎮(zhèn)化的表現(xiàn)之一，是城鎮(zhèn)化在空間上的體現(xiàn)，包括城鎮(zhèn)用地占建設(shè)用地的比值、地均GDP、人均建設(shè)用地面積3項(xiàng)指標(biāo)；人口城鎮(zhèn)化表示的是農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)人口轉(zhuǎn)變的過程，除了人口空間位置的轉(zhuǎn)變，還包括經(jīng)濟(jì)水平的轉(zhuǎn)變，包括城鎮(zhèn)常住人口、城鎮(zhèn)化率、城鎮(zhèn)人口密度、人均可支配收入4項(xiàng)指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化是城鎮(zhèn)化發(fā)展的根本動(dòng)力，是衡量城鎮(zhèn)化水平的重要指標(biāo)之一，主要包括二三產(chǎn)業(yè)占GDP比重、人均GDP、GDP 3項(xiàng)指標(biāo)；社會(huì)城鎮(zhèn)化主要是指社會(huì)公共服務(wù)及基礎(chǔ)設(shè)施的完善，主要包括普通中學(xué)在校學(xué)生數(shù)、萬人擁有衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)、社會(huì)消費(fèi)品零售總額3項(xiàng)指標(biāo)。首先運(yùn)用熵值法確定城鎮(zhèn)化指標(biāo)權(quán)重，之后運(yùn)用綜合指數(shù)法，對(duì)城鎮(zhèn)化綜合水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表3 城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系Table 3 Urbanization indicator system

3.3 空間自相關(guān)分析

通過全局空間自相關(guān)描述張承地區(qū)所有縣區(qū)與其周邊縣區(qū)的平均關(guān)聯(lián)程度及其顯著性，反映張承地區(qū)樣本觀測值空間上的總體相似程度。一般多采用 Moran′s I指數(shù)衡量全局空間自相關(guān)，計(jì)算公式為：

(5)

3.4 PCA排序分析法

排序分析法在生態(tài)學(xué)方面應(yīng)用較為廣泛[34]，它可以把多維空間降為低維空間，并按其相似程度重新排序，從而揭示物種組成和環(huán)境因子之間的響應(yīng)關(guān)系，在排序結(jié)果中得出規(guī)律[35-36]。當(dāng)前應(yīng)用較多的方法為PCA排序分析法。PCA排序分析是通過群落排序，有效評(píng)價(jià)一組變量對(duì)另一組變量的影響，即對(duì)一個(gè)地區(qū)的群落樣地按照相似度排定各樣地的位序，從而分析各樣地之間及其與環(huán)境之間的相互關(guān)系。當(dāng)變量之間存在相關(guān)性，那么變量之間可以使用PCA排序分析。因此，運(yùn)用PCA排序分析法，以張承地區(qū)3期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的均值作為群落樣地變量，張承地區(qū)城鎮(zhèn)化綜合水平均值作為環(huán)境變量，根據(jù)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相互影響程度對(duì)27個(gè)縣域按照相似度排序，并按排定位序的結(jié)果以及排序圖中城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值間的夾角判斷二者間的相關(guān)關(guān)系：當(dāng)兩者的夾角小于90°時(shí)，表明兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系，夾角越小，正相關(guān)性越強(qiáng)；當(dāng)兩者之間的夾角大于90°，表明兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，夾角越大，負(fù)相關(guān)性越強(qiáng)；當(dāng)夾角等于90°時(shí)，表明兩者之間不存在相關(guān)關(guān)系。

3.5 彈性系數(shù)模型

參考相關(guān)文獻(xiàn)，構(gòu)建彈性系數(shù)(elasticity index，簡稱EI)描述張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之間的沖突協(xié)調(diào)關(guān)系[37-38]。

(6)

ESR=(ESVj-ESVi)/ESVi

(7)

ULR=(ULJ-ULi)/ULi

(8)

式中，EI為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與城鎮(zhèn)化水平變化彈性系數(shù)，00.05為協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，-0.1

4 結(jié)果與分析

4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化分析

通過分析得到張承地區(qū)2010-2018各土地用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值見表4。

表4 張承地區(qū)2010-2018各土地用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Table 4 Ecosystem service value of various land use types in Zhang-Cheng area from the year of 2010 to 2018 億元

由表4可知，2010-2018年，耕地、草地、水域、未利用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值均在減少。林地和草地在各土地利用類型產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中，貢獻(xiàn)度最大，2018年林地和草地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分別達(dá)到940.82億元和289.62億元，分別占總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的61.84%和15.42%。而耕地的面積占總面積的33%，但耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值僅占總價(jià)值的15.84%，另外，2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最小的為未利用地，為1.65億元，未利用地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值遠(yuǎn)小于耕地和水域，這是因?yàn)閺埑械貐^(qū)主要被林地和耕地覆蓋，未利用地面積遠(yuǎn)小于其他土地利用類型面積，僅占1.3%。2010-2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈下降趨勢，減少了7.47億元，這與建設(shè)用地面積增加，耕地、草地、水域、未利用地減少所造成的生態(tài)負(fù)影響有關(guān)。

張承地區(qū)2010-2018單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值見表5。

表5 張承地區(qū)2010-2018單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Table 5 Individual ecosystem service value in Zhang-Cheng area from the year of 2010 to 2018 億元

由表5可知，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能來看，調(diào)節(jié)服務(wù)>支持服務(wù)>供給服務(wù)>文化服務(wù)。從各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能來看，土壤保持>維持生物多樣性>水文調(diào)節(jié)>氣候調(diào)節(jié)>氣體調(diào)節(jié)>廢物處理>原材料生產(chǎn)>提供美學(xué)景觀>食物生產(chǎn)，這說明張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)主要在土壤保持、維持生物多樣性、水文調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用?？傮w上，2010-2018年張承地區(qū)各縣市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢，各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也呈下降的趨勢。其中，原材料生產(chǎn)和氣體調(diào)節(jié)有所增加，其余各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有所降低。原材料生產(chǎn)增加最大，氣體調(diào)節(jié)增加次之，原材料生產(chǎn)和氣體調(diào)節(jié)增加是因?yàn)樵牧仙a(chǎn)和氣體調(diào)節(jié)主要是由森林、草地等來提供的，林地面積增加導(dǎo)致這2項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)增加。另外研究時(shí)段內(nèi)，農(nóng)地面積在減少，食物生產(chǎn)主要是由農(nóng)地提供的，因此，食物生產(chǎn)功能是減少的。

通過對(duì)研究期間各縣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算可得出，張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高的縣區(qū)為圍場滿族蒙古族自治縣，該縣區(qū)位于承德市北部，研究期間其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高達(dá)208.99億元，這是由于縣區(qū)內(nèi)林地分布較廣，林地面積占總土地面積的65.4%；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最低的為橋西區(qū)，該區(qū)域位于張家口市中部，城鎮(zhèn)化水平較高，建設(shè)用地分布較廣，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最低為2.29元。

4.2 城鎮(zhèn)化水平測度結(jié)果分析

首先運(yùn)用綜合指數(shù)法算出張承地區(qū)城鎮(zhèn)化綜合水平綜合得分，隨后利用自然斷點(diǎn)法將各縣市城鎮(zhèn)化得分分為5類，如圖1、圖2所示。

圖1 張承地區(qū)2010年城鎮(zhèn)化水平空間分布圖Figure 1 Spatial distribution map of urbanization level in Zhang-Cheng area from the year of 2010

圖2 張承地區(qū)2018城鎮(zhèn)化水平空間分布圖Figure 2 Spatial distribution map of urbanization level in Zhang-Cheng area from the year of 2018

2010-2018年張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平總體不高，城鎮(zhèn)化水平平均值為0.19，各縣域之間的總體差異較大，但呈縮小趨勢，城鎮(zhèn)化綜合水平極差值由2010年的0.78變?yōu)?018年的0.41。城鎮(zhèn)化水平排名較高的是橋西區(qū)和橋東區(qū)，是張家口市主城區(qū)，其經(jīng)濟(jì)、交通、公共基礎(chǔ)設(shè)施等方面都有較強(qiáng)優(yōu)勢，且對(duì)周圍城市的輻射力很強(qiáng)，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平最高；較低的是尚義縣、赤城縣和康?？h，這幾個(gè)區(qū)域因其人文和自然環(huán)境的影響，工業(yè)發(fā)展水平低，生產(chǎn)力水平較落后且發(fā)展不平衡，所以城鎮(zhèn)化起步晚，水平低。

2010-2018年張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平呈上升趨勢，2010年綜合城鎮(zhèn)化水平平均值為0.14，2018年城鎮(zhèn)化綜合水平平均值變?yōu)?.25，2010-2018年城鎮(zhèn)化水平提升最快的為張家口市橋東區(qū)，城鎮(zhèn)化綜合水平提升了0.33，提升最慢的為鷹手營子礦區(qū)，提升了0.05。

4.3 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)調(diào)發(fā)展分析

彈性系數(shù)可以探究張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的沖突和協(xié)同。張承地區(qū)2010-2018年城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)沖突協(xié)同程度見表6，其中EI代表各縣區(qū)的彈性系數(shù)值。

表6 張承地區(qū)2010-2018年城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)沖突協(xié)同程度表Table 6 Conflict and synergy between urbanization and ecosystem services in Zhang-Cheng area from the year of 2010 to 2018

張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值沖突協(xié)調(diào)程度見圖3。

圖3 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值沖突協(xié)調(diào)程度圖Figure 3 Degree of coordination between urbanization level and ecosystem service value in Zhang-Cheng area

由圖3可知，約50%的縣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與城鎮(zhèn)化水平處于極不協(xié)調(diào)狀態(tài)，主要分布在張承東北部地區(qū)，以承德市為主，少部分位于張家口地區(qū)，包括萬全區(qū)和崇禮區(qū)等；城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值處于沖突狀態(tài)的是橋東區(qū)、橋西區(qū)、宣化區(qū)、寬城滿族自治縣和鷹手營子礦區(qū)，造成沖突狀態(tài)的原因是隨著人口的增加，對(duì)建設(shè)用地的需求不斷增加，造成其他提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的土地被占用，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降。另外城市擴(kuò)張、生態(tài)用地的占用會(huì)加劇景觀破碎度，影響生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，從而導(dǎo)致區(qū)域發(fā)展呈現(xiàn)不協(xié)調(diào)和沖突的狀態(tài)。25%的縣區(qū)處于存在潛在威脅的狀態(tài)，主要分布于張家口市北部及南部周圍，1個(gè)縣區(qū)處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，為尚義縣。張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的關(guān)系不但呈顯著的負(fù)相關(guān)，而且以沖突關(guān)系為主。所以在城市化發(fā)展過程中，必須加大對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，密切關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化情況，抑制城鎮(zhèn)化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的負(fù)面影響，加強(qiáng)對(duì)張承地區(qū)林地、草地等主要用地類型的保護(hù)，以提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，結(jié)合國土空間規(guī)劃和治理，加強(qiáng)生態(tài)修護(hù)和保護(hù)工作。

4.4 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間相關(guān)性特征分析

采用全局Moran′s I的最鄰近距離空間權(quán)重評(píng)估2010、2015、2018年張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化水平的空間分布模式，得到張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的莫蘭指數(shù)，如表7所示。

表7 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值莫蘭指數(shù)表Table 7 Moran index table of urbanization level and ecosystem service value in Zhang-Cheng area

結(jié)果顯示，2010年、2015年、2018年張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化綜合水平的雙變量全局Moran′s I指數(shù)均小于0，顯著性檢驗(yàn)P<0.05，表明這3年張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在負(fù)的空間自相關(guān)性。即得出結(jié)論，研究期間內(nèi)，張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值存在空間負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中2018年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化綜合水平莫蘭指數(shù)最大，為-0.171。

為了進(jìn)一步探究張承地區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)性，借助Canoco5.0軟件中WCanoImp工具和Canodraw模塊，引入PCA排序分析法分析兩者相關(guān)性，得到城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值PCA排序圖(圖4)。

圖4 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值PCA排序圖Figure 4 PCA ranking map of urbanization and ecosystem service value in Zhang-Cheng area

由圖4可知，張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的夾角大于90°，這表明二者呈負(fù)相關(guān)，二者夾角較大，接近180°，表明二者負(fù)相關(guān)性較強(qiáng)。由此可知，城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有較大影響，未來應(yīng)合理規(guī)劃，穩(wěn)步推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，平衡城鎮(zhèn)化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二者之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與生態(tài)保護(hù)協(xié)同發(fā)展。

將27個(gè)縣區(qū)樣點(diǎn)分別垂直投影到城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的2條射線上，以投影點(diǎn)到實(shí)心箭頭處的相對(duì)距離為標(biāo)準(zhǔn)，沿著箭頭方向?yàn)樵龃?，反之為減小，其作用是用來說明縣區(qū)中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化水平的多度值大小。本研究通過參考生態(tài)學(xué)及其他學(xué)科中多度值的概念，綜合考慮城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相互作用，劃分不同級(jí)別表征張承地區(qū)各縣區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的排序結(jié)果，排序結(jié)果見表8[40-42]。

表8 張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值多度值排序表Table 8 Ranking table of urbanization level and ecosystem service value abundance in Zhang-Cheng area

由表8可知，橋西區(qū)、鷹手營子礦區(qū)和橋東區(qū)3個(gè)縣區(qū)的城鎮(zhèn)化水平多度值排序分別占第一、第二、第三位，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值多度值排序分別占倒數(shù)第一、第二、第三位，對(duì)此類型的縣區(qū)應(yīng)在發(fā)展城鎮(zhèn)化的同時(shí)，確保重要自然生態(tài)系統(tǒng)、自然遺跡、自然景觀和生物多樣性得到系統(tǒng)性保護(hù)，發(fā)展綠水青山的生態(tài)城鎮(zhèn)化模式，從而實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的協(xié)調(diào)發(fā)展。圍場滿族蒙古族自治縣、豐寧滿族自治縣、隆化縣3個(gè)縣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值多度值排序分別占第一、第二、第三位，城鎮(zhèn)化水平多度值排序分別占倒數(shù)第一、第二、第三位，對(duì)此類型的縣區(qū)應(yīng)以新型城鎮(zhèn)化為契機(jī)，把握政策機(jī)遇，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，積極發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)與城鎮(zhèn)化水平較高地區(qū)的交流與合作，促進(jìn)人口、資源和要素在區(qū)域內(nèi)的自由流動(dòng)，構(gòu)建城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)展協(xié)同機(jī)制。其余縣區(qū)的城鎮(zhèn)化水平多度值排序與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的多度值排序均處在中等水平，這些縣區(qū)應(yīng)在關(guān)注提升城鎮(zhèn)化水平的同時(shí)，充分釋放土地紅利和生態(tài)紅利，最終形成生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展良性互動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展的局面。

5 討論

總體而言，研究期間張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的協(xié)調(diào)程度較差，張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平整體偏低。因此，制定科學(xué)合理的發(fā)展規(guī)劃，從統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、融合的角度出發(fā)，促進(jìn)城鎮(zhèn)空間布局與產(chǎn)業(yè)布局相互協(xié)調(diào)，加強(qiáng)對(duì)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的關(guān)注，推動(dòng)城鎮(zhèn)化與生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展是重中之重。

本研究基于縣級(jí)尺度從宏觀上探討了張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化水平的空間關(guān)系，研究結(jié)果對(duì)于促進(jìn)區(qū)域城鎮(zhèn)化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有一定借鑒意義。但本研究基于張承地區(qū)城鎮(zhèn)化指標(biāo)的可獲得性、綜合性、可量化性選取城鎮(zhèn)化指標(biāo)體系，是否適用于其他地區(qū)，還需要進(jìn)一步研究。另外各縣域內(nèi)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的內(nèi)部關(guān)系還不明晰，需要進(jìn)一步的細(xì)化。

6 結(jié)論

(1)張承地區(qū)在2010-2018年這一研究區(qū)間內(nèi)，土地利用類型以林地和草地為主，土地利用變化不明顯，變化幅度整體較小。2010-2018年，張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少了7.47億元，其變化與地類的變化密切相關(guān)，尤其是林地、草地和耕地面積的縮減。各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，土壤保持、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性這3項(xiàng)服務(wù)在張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中起著重要作用。

(2)2010-2018年張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平總體不高，各縣域之間的差異較大，城鎮(zhèn)化綜合指數(shù)平均值有所提升，從0.14變?yōu)?.25，研究期間內(nèi)城鎮(zhèn)化水平提升最快的為張家口市橋東區(qū)，最慢的為鷹手營子礦區(qū)。

(3)基于彈性系數(shù)分析，縣域城鎮(zhèn)化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)調(diào)關(guān)系以極不協(xié)調(diào)發(fā)展為主，極不協(xié)調(diào)發(fā)展的縣區(qū)占50%。另外，尚義縣處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)；橋東區(qū)、橋西區(qū)、宣化區(qū)、寬城滿族自治縣和鷹手營子礦區(qū)處于沖突狀態(tài)；蔚縣、陽原縣、懷安縣、懷來縣、涿鹿縣、張北縣和康?？h處于潛在威脅狀態(tài)。

(4)雙變量空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示，研究期間張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化水平存在空間負(fù)相關(guān)關(guān)系，排序分析法更好地解釋了張承地區(qū)城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)性關(guān)系，結(jié)果顯示張承地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和城鎮(zhèn)化水平呈負(fù)的相關(guān)性，且負(fù)相關(guān)性較強(qiáng)。

(5)張承地區(qū)各縣區(qū)的多度值排序顯示，橋西區(qū)、鷹手營子礦區(qū)和橋東區(qū)3個(gè)縣區(qū)的城鎮(zhèn)化水平多度值排序名次較高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值多度值排序名次較低；圍場滿族蒙古族自治縣、豐寧滿族自治縣、隆化縣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值多度值排序名次較高，城鎮(zhèn)化水平多度值排序名次較低。不同縣區(qū)的多度值位序排列存在顯著差異，應(yīng)采取不同政策，因地制宜，保障縣區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展。