安敏 韋雅倩 何偉軍 方雪 黃進

摘要 生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾的反應(yīng)程度。隨著氣候變化和人類活動日益加劇，二者分別以單獨和交互作用的方式影響生態(tài)敏感性，進而暴露出整體或區(qū)域性的人口、資源與環(huán)境問題。因此，厘清氣候變化和人類活動對生態(tài)敏感性的影響程度，并分級進行改善，有利于提升地區(qū)生態(tài)環(huán)境的韌性和可持續(xù)發(fā)展水平。該研究以中國31個省份為研究對象，基于2001—2020年的氣象、遙感和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建氣候變化、人類活動和生態(tài)敏感性指標(biāo)體系，運用主成分分析提取氣候變化和人類活動的影響因子，利用響應(yīng)曲面法（response surface methodology，RSM）分析各地區(qū)氣候變化和人類活動單因子及交互作用對生態(tài)敏感性的影響，并以包含生態(tài)和氣候敏感性的復(fù)合敏感值為依據(jù)，劃分優(yōu)化區(qū)、管控區(qū)和治理區(qū)，探究了敏感值較高的治理區(qū)的改善路徑。結(jié)果表明：①中國生態(tài)敏感值在時間上呈波動下降態(tài)勢，2001—2020年總體下降了2. 2%；空間上呈現(xiàn)出“西高東低、北高南低”的空間布局，與2001年相比，2020年重度敏感及以上的省份數(shù)量減少了7. 1%。②經(jīng)濟發(fā)展、氣候變化、人口規(guī)模對不同省份生態(tài)敏感性的影響存在差異，受單因子影響的省份占比分別為77. 4%、67. 7%和54. 8%；因子交互作用中，負(fù)交互效應(yīng)占比為69. 6%，說明大部分因子對另一因子影響生態(tài)敏感性的效應(yīng)產(chǎn)生反向作用。③為減少氣候變化對生態(tài)敏感性的負(fù)面影響，針對治理區(qū)內(nèi)自然條件和發(fā)展速度不同的區(qū)域，需要有針對性地協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展或人口增長，以確保在生態(tài)承載范圍內(nèi)推動經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 生態(tài)敏感性；氣候變化；人類活動；響應(yīng)曲面法

中圖分類號 X24 文獻標(biāo)志碼 A 文章編號 1002-2104（2024）05-0069-11 DOI：10. 12062/cpre. 20240333

生態(tài)敏感性是指由于人類社會活動的影響以及自然要素的變化，出現(xiàn)生態(tài)問題的風(fēng)險程度［1］，反映了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對外界改變或影響的響應(yīng)情況［2］，即生態(tài)系統(tǒng)的感知力?！吧鷳B(tài)敏感性”一詞最早出現(xiàn)在1967年《Design with Nature》一書中，McHarg教授將“生態(tài)敏感性”用于研究區(qū)域中保護區(qū)和開發(fā)區(qū)的劃定。隨后Nilsson等［3］測算區(qū)域生態(tài)敏感性指數(shù)后發(fā)現(xiàn)其數(shù)值增長時生態(tài)系統(tǒng)更容易受外界因素的影響，這對生態(tài)敏感性的內(nèi)涵有了進一步的拓展。此后，國內(nèi)外學(xué)者將生態(tài)敏感性用于研究區(qū)域生態(tài)保護規(guī)劃與管理［4］。中國國土遼闊且自然資源豐富，然而，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，資源約束趨緊，生態(tài)系統(tǒng)退化問題也愈發(fā)嚴(yán)峻。中國長期以來采用粗放型的經(jīng)濟發(fā)展模式已導(dǎo)致人口、經(jīng)濟、社會與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)，總體生態(tài)環(huán)境惡化，環(huán)境治理難度不斷加大［5］。為了更高效地改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，有必要在評估中國生態(tài)敏感性的基礎(chǔ)上，探尋敏感程度變化的驅(qū)動因素及影響機制，以更好地降低生態(tài)敏感程度，促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

1 文獻綜述

在以往的生態(tài)敏感性研究中，國內(nèi)外學(xué)者著重探討單一生態(tài)要素的敏感性，如土壤濕度敏感性［6］，以及水資源綜合安全敏感性［7］等。近年來，學(xué)者們在構(gòu)建具有區(qū)域特色的生態(tài)敏感性評價體系方面取得了豐富的研究成果，如朱東國等［8］以山地城市的特征構(gòu)建生態(tài)敏感性評價指標(biāo)體系，李云等［4］對具有水土流失和土地沙化特征的城市的生態(tài)敏感性進行評價等。還有研究通過觀察生態(tài)敏感性的時空分布來進行空間規(guī)劃和分區(qū)管理，如利用敏感分級結(jié)果劃分生態(tài)保護區(qū)［2，4］。此外，還有將生態(tài)敏感性用于評估生態(tài)脆弱性［9］以及土地生態(tài)安全［10］的研究，但鮮有生態(tài)敏感性影響因素的研究。

隨著環(huán)境與生態(tài)問題的日益突出，學(xué)術(shù)界圍繞生態(tài)環(huán)境影響因素展開了大量研究。越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)氣候變化與人類活動是影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境的兩大因素，并探究單因素對生態(tài)環(huán)境變化的作用。孫穎等［11］發(fā)現(xiàn)氣候變化給生態(tài)環(huán)境帶來了積極影響，武爽等［12］卻認(rèn)為氣候變化對生態(tài)環(huán)境起到惡化作用；張翀等［13］和李輝霞等［14］發(fā)現(xiàn)人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響在不同區(qū)域呈現(xiàn)的效應(yīng)不同；這證明了持續(xù)顯著的氣候變化和日益增強的人類活動確實在生態(tài)環(huán)境變化中產(chǎn)生了作用，只是影響機制不統(tǒng)一。此外，Maloney等［15］和封珊等［16］的研究證明了人類活動與氣候變化之間存在相互影響，且二者的交互作用同樣會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響［17］，即人類活動強度的改變在引起氣候變化的同時，也會使氣候變化對生態(tài)環(huán)境的影響發(fā)生改變，反之亦是。氣候變化、人類活動以及生態(tài)環(huán)境之間存在著極其復(fù)雜的影響機制，如圖1所示。大部分研究分析了氣候變化和人類活動兩大因素單獨對生態(tài)環(huán)境變化的作用機制，卻很少關(guān)注因素之間交互作用及其影響效應(yīng)。

在分析生態(tài)環(huán)境變化的影響因素方面，過往研究主要采用偏相關(guān)分析、多元回歸分析或變異系數(shù)來探究氣候變化和人類活動兩大因素是否與生態(tài)環(huán)境變化存在一定關(guān)系［13，18-19］，但這些方法均忽略了影響因素與生態(tài)環(huán)境變化之間的非線性因果關(guān)系，以及因素之間交互作用對生態(tài)環(huán)境的影響。近年來，學(xué)者們更傾向利用地理探測器進行影響因素的探究［20］，雖然該方法可以有效探測因素交互作用對地理現(xiàn)象的影響，但無法展示該影響的正負(fù)效應(yīng)，也缺少回歸模型對因變量特征模擬的能力。因此，目前在區(qū)域生態(tài)敏感性影響因素分析中，研究綜合因素回歸和影響因素交互作用的文獻仍然很少。而響應(yīng)曲面法（responsesurface methodology，RSM）既可以反映因素的影響效應(yīng)，又保有回歸模型的模擬能力，還能提高模型構(gòu)建的效率和準(zhǔn)確率［21］，因此使用該方法可以更準(zhǔn)確地找到主要影響因素，并清晰地觀察因素的影響效應(yīng)，特別是交互因素的作用機制［22］。此外，響應(yīng)曲面法還可以用于探討如何調(diào)整影響因素中的因子使響應(yīng)值達到目標(biāo)狀態(tài)［23］，在生物、藥物、食品和工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛［24-25］，但少有學(xué)者將其應(yīng)用在生態(tài)敏感性領(lǐng)域的研究中。

綜上，當(dāng)前研究為生態(tài)環(huán)境變化及其影響因素分析奠定了一定的基礎(chǔ)，但仍存在不足之處：一是，目前對生態(tài)敏感性的研究主要集中在評估與管理方面，缺少對區(qū)域生態(tài)敏感性影響因素的動態(tài)分析；二是，現(xiàn)有研究多考慮單因素影響，無法說明因素之間的交互作用及其影響機制；三是，當(dāng)前生態(tài)環(huán)境變化的影響因素研究常用的模型方法在因素交互作用機制分析上尚顯不足。因此，本研究選取中國31個省份作為研究區(qū)域（因數(shù)據(jù)的不可得，未涉及香港、澳門和臺灣），在構(gòu)建全國生態(tài)敏感性評價體系的同時，利用響應(yīng)曲面法分析各地區(qū)氣候變化和人類活動兩個主要因素及其交互作用的影響效應(yīng)，并找到重點生態(tài)治理區(qū)敏感程度的優(yōu)化路徑，以期為制定和落實各項生態(tài)改善舉措、建立健全生態(tài)環(huán)境保護機制提出建議。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2. 1 研究方法

2. 1. 1 生態(tài)敏感性評估

依據(jù)前文對生態(tài)敏感性內(nèi)涵的論述，綜合考慮全國生態(tài)環(huán)境整體情況，構(gòu)建中國生態(tài)敏感性評價指標(biāo)體系。由于植被、水和土壤既是生態(tài)、環(huán)境的主體又是資源的載體［26］，為從宏觀、大尺度和長時間序列的角度展現(xiàn)全國生態(tài)、環(huán)境和資源特征，本研究選取生境、水環(huán)境和土壤環(huán)境3方面來評價，具體通過植被覆蓋度、水網(wǎng)密度指數(shù)、生物豐度指數(shù)和土壤可蝕性4個指標(biāo)進行表示［2，27］。計算公式參考2015年原中華人民共和國環(huán)境保護部發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》和2021年中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《全國生態(tài)狀況調(diào)查評估技術(shù)規(guī)范——生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估》。