西北生態脆弱區省域國土空間生態修復分區

劉春芳，李鵬杰，劉立程，王韋婷

西北生態脆弱區省域國土空間生態修復分區

劉春芳1,3，李鵬杰2,3，劉立程2,3，王韋婷2,3

（1. 西北師范大學社會發展與公共管理學院，蘭州 730070；2. 西北師范大學地理與環境科學學院，蘭州 730070；3. 甘肅省土地利用與綜合整治工程研究中心，蘭州 730070）

在生態文明建設背景下的國土空間治理時代，國土空間生態修復是優化國土空間結構、提升國土空間功能的重要舉措。針對西北生態脆弱區省域國土空間生態修復分區的理論創新與實踐需求，該研究以縣（區）為基本研究單元，將生態系統服務供需分析與國土空間生態修復分區結合起來，探索基于生態系統服務供需匹配程度差異的西北生態脆弱區省域國土空間生態修復分區思路與方法。對甘肅省的案例研究結果表明：1）除食物供給服務外，全省縣域水源涵養服務、固碳釋氧服務和土壤保持服務的總供給均大于總需求，但供給與需求存在明顯的空間不匹配問題。2）甘肅省存在“高供高需”“高供低需”“低供高需”和“低供低需”4種供需匹配類型，但各項生態服務的主導供需匹配類型主要以“高供低需”和“低供低需”為主。3）依據區域生態系統服務供需差異及供需匹配類型，將甘肅省劃分為綠洲保育、固碳提升、水源涵養和土壤保持4個生態修復大區，并按照自然地理特征與區域生態環境問題將4個大區劃分為10個亞區，同時提出不同區域相應的生態保護修復工程措施。

生態；土地利用；生態系統服務；修復分區；甘肅省

0 引 言

人類社會快速發展促使城鄉“生產、生活、生態”功能空間不斷轉型與重構，從而對區域生態系統產生較大沖擊并誘發諸多生態環境問題[1]。國土空間生態修復是指通過自然、工程或政策手段修復結構不良或功能受損的國土生態系統，促使其逐步恢復或向良性循環方向發展的過程，包括國土空間的生態修復、生態整治和生態重建三種類型[2-3]。2019年5月，中共中央、國務院發布的《關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》表明，生態文明建設框架下的國土空間生態修復已上升為國家戰略，成為緩解區域生態保護與經濟發展矛盾的關鍵，更是構建地區生態安全格局和提升人類福祉的重要途徑[4-6]。而要落實生態修復，首先需要科學合理劃定國土空間生態修復分區，這也是國土空間治理現代化的重要前提。

1899年，俄國學者Dokuhchaev基于“景觀地帶”提出的“生態區”概念是生態修復分區的理論源頭。國外學者對國土生態修復問題進行了系統性評估[7-8]，主要關注河流修復、采煤塌陷區和風險評估、生態系統服務、濕地緩解和限制因素分析等方面內容[9]。2000年之后，西方學者開始對生態系統服務的供給與需求進行理論與實踐探索[10-11]，為生態修復研究提供了新的思路與方法，并影響了國內生態修復理論與模式的研究[12]。就生態修復分區而言，國內學者早期研究采用主導因子、圖形疊加、層次聚類等方法進行了全國[13]、省域[14-17]、市域[18]，以及流域[19]的水土保持生態修復分區研究。之后，李果等[20]從生態環境問題出發，對區域生態修復規劃方法進行了討論。近些年來，學者以自然資源的區域差異性為基礎，探討了基于景觀生態評價或生態敏感性評價的流域、河道、礦山等類型區域的生態修復分區[21-24]。如今，在國土空間規劃改革新背景下，學者們探討了國土空間生態保護修復關鍵區域的診斷和識別[2,25]，以及國土整治與生態修復轉型的路徑和策略[26]。還有學者基于生態系統服務供需關系或生態安全格局分析，探討了縣（區）域國土生態修復空間分區[27]。

總體來看，生態修復分區研究一直是中國地理與生態領域關注的焦點與熱點，學者們從生態環境基底出發，采用量化方法對生態修復分區進行了大量理論與實踐的探索，研究涉及區域、省域、市（縣）域及功能區不同空間尺度[28]，有效地指導了中國生態修復工作的開展。生態系統服務（Ecosystem services）是人類可以從生系統中所獲得的各種惠益，也是人類社會生存和發展的必備條件與基礎[29]，如何將生態系統服務納入國土空間規劃與管理決策是保障區域生態安全面臨的重大科學問題[30]。同時，日益嚴重的大氣污染、荒漠化、水土流失與植被破壞等生態問題，也引起了學者們對經濟發展、生態修復與生態系統服務供需問題的關注[16,18,31]。因此，學者們開始從生態服務價值角度，探討生態系統價值與生態修復之間關系[4,32-33]，不同生態系統服務功能間的匹配與權衡關系[31,34]，以及生態型土地整治理論與實踐[35]。但由于缺乏系統性考慮，對區域生態系統功能整體提升研究相對較少[36]，基于生態系統服務提升的視角去探討不同尺度國土空間生態修復及其分區劃定的研究較少。

在生態文明建設和國土空間規劃體系構建背景下，生態修復已開始向全域國土空間生態修復轉型，即從單一的要素修復轉向山、水、林、田、湖、草等全要素的全域、全過程協同治理[37]。因此，需要綜合評價區域生態系統服務的供給現狀，考慮時空尺度權衡利益相關者的多方需求以確定不同空間尺度國土空間生態修復目標和最優策略，深化國土空間生態修復理論體系的研究[25,37]。國土空間整治與生態修復分區是省域國土空間格局優化的重要內容，如何基于生態系統服務供需分析，探索適合于省域國土空間規劃實踐需求的生態修復分區思路與方法，對于推進省域國土空間治理現代化、安全格局構建與可持續發展意義重大。甘肅是黃河、長江的重要水源涵養區，是國家“兩屏三帶”生態安全屏障的重要組成部分，但卻長期面臨著生態系統服務供給與需求空間不匹配等問題，這恰好也是省域國土空間生態修復的重要著力點。因此，本文以甘肅省為研究區，從生態系統服務供需平衡角度出發，在分析省域生態系統服務供需及匹配狀況的基礎上，探索差別化的生態修復與分區方案，以期為省域國土空間的生態修復分區提供一種新的視角與可借鑒和推廣的方法。這既能深化和拓展生態修復分區與生態服務之間的關系研究，又能為區域生態系統管理和國土空間優化提供重要的理論基礎與實踐指導，對甘肅省國土空間規劃編制也將提供有價值的思路和方法借鑒。

1 研究區概況、研究思路與分析方法

1.1 研究區概況

甘肅省地處中國西北，介于32°31′～42°57′N、90°13′～108°46′E之間，位于東部季風濕潤區、西北干旱半干旱區和青藏高寒區的交匯地帶。全省國土總面積42.58萬km2，共設14個地州市，常住人口2 625萬人。境內海拔在562～5842 m之間，總體地勢西南高、西北低。山地、戈壁、平原交錯分布，包括了河西走廊區、中部沿黃區、隴東黃土高原區、秦巴山地區和甘南高原區五大典型的地貌類型區（圖1）。轄區分屬祁連山內陸河流域、黃河流域和長江流域，氣候類型多樣，年均溫0～15℃，年均降水35～735 mm。省域內生態系統類型以城鎮生態系統、農田生態系統、森林生態系統和荒漠生態系統為主。伴隨著工業化、城鎮化的發展，人地關系矛盾日益突出，水土流失、植被破壞等生態環境問題頻發。

圖1 研究區地貌類型圖

1.2 省域國土空間生態修復分區思路

省域國土空間規劃是全國國土空間規劃的落實和調控省域空間資源分配的主要手段。自然資源部最新頒布的《省級國土空間規劃編制指南》（試行，2020年）明確指出：“針對省域生態功能退化、生物多樣性降低、用地效率低下、國土空間品質不高等問題區域，將生態單元作為修復和整治范圍，落實生態修復和國土綜合整治的重點區域”。可見，省域國土空間生態修復是一項戰略性、系統性、整體性、統籌性的工作，重點在于宏觀指導、管控與戰略協調。它既不是微觀或局部的生態修復，也不是單純的工程技術措施，而是通過全域生態系統結構調整與功能恢復和優化，平衡不同服務與社會需求之間的關系，進而提升省域及分區生態系統服務能力，實現國土空間結構優化和可持續發展。因此，本文以縣區為研究單元，從生態系統服務供給功能、調節功能、文化功能、支持功能等供給與需求匹配分析出發，找到供需匹配程度低的區域，識別并明確障礙性主導因子，進而劃定省域生態修復分區并提調控策略。

在生態文明建設與國土空間規劃體系框架下，立足“山水林田湖草”生命共同體理念，基于生態系統、景觀生態學、人地關系、主體功能區等理論，省域國土空間生態修復分區須首先對區域生態系統現狀、問題進行分析，以生態系統服務的供給功能、調節功能、文化功能和支持功能為基礎，確定省域生態系統服務結構與主要功能類型；其次，將生態系統的氣候、土壤、植被等要素供給與人類社會對生態系統服務的影響與需求結合起來，測度區域生態系統服務供給與需求，找到并厘清生態系統服務的時空供需匹配關系及其空間表達；第三，在各類生態系統服務價值評估的基礎上，確定低值生態系統服務發揮的障礙性主導因素。進一步對這些因素進行診斷和分析并落到研究單元，將其是否具備可調控性作為生態修復分區的基礎。第四，基于國土空間開發保護格局，根據不同區域生態系統服務供需匹配度提升的相似性、差異性，找到生態系統服務供需不匹配程度高的區域及障礙性主導因素，劃定不同類型的生態修復分區。針對分區結構不良、功能受損等問題，明確分區或亞區生態修復的目標與重點，同時要考慮和市縣、鄉鎮規劃之間的傳導。值得說明的是，就區劃基本單元來講，理論上應該強調生態過程的完整性及生態系統服務功能的空間同源性和相互聯系，但從實踐操作來看，考慮數據的可獲取性及規劃管理應用，可以縣（區）域為基本研究單元。

1.3 數據來源

本文以省域87個縣區級行政區為基本評價單元，以2017年為數據基年。人口與社會經濟基礎數據來自于《甘肅省2018年發展年鑒》《甘肅省2018年農村年鑒》。水資源數據來自于《甘肅省2018年水資源公報》，水土流失數據來源于《甘肅省2018年水土保持通報》。土地覆被數據來源于Landsat TM遙感數據，解譯并參考Google Earth和全省2017年土地變更調查數據進行精度判別，總體分類精度為92%。基于人口統計數據和水土流失數據，計算各縣區人均耗水量、基本食物需求量、碳排放量和水土流失量。

1.4 分區方法

針對甘肅省自然環境脆弱、水土流失嚴重等生態環境問題，以及縣域社會經濟發展特征與水平，結合數據的可獲取性，本文選取在甘肅省具有重要生態意義的水源涵養、食物供給、固碳釋氧和土壤保持等生態服務進行分析。

首先評估全省各縣區食物供給、固碳釋氧、水源涵養和土壤保持服務的供給量與需求量，并分析其數量與空間分布狀況。其次，對4項生態系統服務供需匹配狀況進行分析，明確各縣（區）的主導生態系統服務供需匹配類型。最后，對各項生態系統服務供需匹配類型的限制性主導因素的與可調控性進行識別[38]，進而依據“保護生態源地、修復受損區域”的原則確定生態保護修復分區及其主導方向，并因地制宜的提出差別化的生態保護修復措施。

1.4.1 生態系統服務供給測算

目前計算生態服務價值量的模型較多[38]，其中謝高地等[39]學者編制的全國生態系統服務當量表被廣泛運用于不同地區的生態系統服務價值評估。經過計算，甘肅省2017年糧食作物產值為7822.1元/hm2。根據Costanza和謝高地等[40-41]學者研究，區域單位糧食作物產值是1個標準生態系統服務當量因子的7倍，即甘肅省一個標準生態系統服務當量價值為1117.44元/hm2。但由于謝高地等學者的研究尺度為全國，部分當量系數在甘肅省存在差異或并不適用，因此對其進行修正以降低客觀誤差[42]，公式如下：

式中ESV為地均生態系統供給價值量，元/hm2；VC為第類生態系統類型的供給總價值，元；為生態系統類型；S為第類生態系統類型的面積，hm2；為各縣區土地總面積，hm2。

1.4.2 生態系統服務需求測算

生態系統服務需求是人類能夠獲得或者希望獲得的生態系統服務的數量。本文以全省人均耗水量、人均基本食物需求量、人均碳排放量分別作為水源涵養服務、食物供給服務和固碳釋氧服務的需求量，并使用市場價值法[39]對各項服務的需求進行貨幣化轉換。將各縣區土壤侵蝕規模作為土壤保持服務的需求量，包括水蝕、風蝕以及凍融侵蝕規模，采用影子工程法[38]，結合全省各地水土流失治理的平均成本對其進行貨幣化轉換，得到土壤保持服務需求的價值量。

式中D代表各縣區土壤保持服務地均需求價值，元/hm2；D為各縣區水土流失的規模；P為縣區水土流失治理的平均成本。

1.4.3 生態系統服務供需匹配

為了對4項生態系統服務進行供需匹配分析，首先對生態系統服務供需價值量進行零-均值標準化（z-score標準化）。將標準化后的供給與需求值劃分為4個象限（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），軸為供給的標準化值，為需求的標準化值。第一象限為“高供高需”，第二象限為“低供高需”，第三象限為“低供低需”，第四象限為“高供低需”。標準化公式如下：

2 結果分析

2.1 生態系統服務供給與需求的空間分異

圖2和圖3為甘肅省各縣區生態系統服務供需價值量空間分布狀況。從圖2和圖3可知，甘肅省生態系統服務供給總值為1.33×107萬元，單位面積土地價值為3 124.76元/hm2；生態系統服務需求總價值為2.99×106萬元，單位面積土地價值為703.68元/hm2。由于全省自然資源稟賦、生態環境及社會經濟發展狀況的差異較大，導致省內不同生態系統服務供給與需求分布的高度異質性。總體來看，省域4項生態系統服務供給呈現出由西北向東南遞增的空間分布趨勢，而需求則呈現出由中部向西北和東南遞增的空間分布趨勢。

圖2 甘肅省分縣區生態系統服務供給

圖3 甘肅省分縣區生態系統服務需求

全省食物供給服務供給總價值為3.69×105萬元，單位面積土地價值為86.63元/hm2；食物供給服務需求總價值為2.07×106萬元，單位面積土地價值為487.52元/hm2。受自然資源與耕作條件及社會經濟發展與人口分布的影響，各縣區食物供給服務及需求價值均呈顯著差異。供給價值較高的區域分布在張掖、武威等綠洲農業區和天水、平涼等旱作農業區，價值均在196元/hm2以上。供給價值較低的區域集中在嘉峪關、酒泉市等地的戈壁縣區及甘南高原牧區。需求價值量較高的區域主要分布在城鎮化水平較高的蘭州市、白銀市以及臨夏回族自治州部分縣區，價值在15 000元/hm2以上。需求最低的區域主要分布在人口密度較低的河西西部地區與甘南高原等戈壁荒漠與高原牧區，價值在6 000元/hm2以下。

全省固碳釋氧服務供給總價值為3.35×106萬元，單位面積價值為788.46元/hm2；固碳釋氧服務需求總價值為1.08×105萬元，單位面積價值為25.39元/hm2。受資源稟賦、產業布局與城鎮化發展的影響，省內區域固碳釋氧服務價值與需求呈現明顯差異。供給價值較高區域主要分布在隴南秦巴山區、甘南高原以及祁連山區，服務價值均在555元/hm2以上。供給價值較低區域集中在河西走廊的北山地區、戈壁荒漠區以及蘭州、白銀等地的黃土丘陵區，以荒漠草地生態系統為主，植被覆蓋狀況較差。需求較高的區域則主要在河西走廊中部綠洲的武威、張掖、嘉峪關等市的主城區，以及蘭州、白銀、平涼市崆峒區與定西市安定區。該區大型工礦企業多，碳排放量大，固碳需求價值在76元/hm2以上。需求最低的區域分布在河西走廊的荒漠綠洲以及甘南高原，該區以農牧業為主，固碳需求價值在30元/hm2以下。

全省水源涵養服務供給總價值為4.3×106萬元，單位面積價值為1 009.73元/hm2；水源涵養服務需求總價值為1.09×105萬元，單位面積價值為25.55元/hm2。由于地貌單元廣泛發育，氣候類型多樣，降雨時空分布不均，導致各縣區水源涵養服務功能不同。而人口集聚與產業布局，又使得水源涵養服務需求價值的空間差異顯著。水源涵養能力較高的區域分布在甘南黃河上游地區、隴南以及三大內陸河流域的祁連山區，其價值均在921元/hm2以上。供給價值較低的區域分布在西北戈壁荒漠地區，如巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠等，年均降水量在200 mm以下且蒸發量極高。需求較高的區域包括農業用水量較大的河西綠洲農業區，以及人口集聚、以工業為主的沿黃地區，需求價值在130元/hm2以上。全省其他區域諸如甘南高原、河西荒漠、隴東黃土高原等地區的需求量均較低，需求價值在44元/hm2以下。

全省土壤保持服務供給總價值為5.28×106萬元，單位面積價值為1 239.94元/hm2；土壤保持服務需求總價值為7.03×105元，單位面積價值為165.23元/hm2。受降水、地形地貌和植被覆蓋等因素的影響，供給價值較高區域分布在河西中部綠洲區與南部祁連山區、秦巴山區及甘南高原，其價值均在633元/hm2以上。供給價值較低區域集中在河西走廊的北部山區、戈壁荒漠地區以及沿黃北部的黃土丘陵區。這些區域植被覆蓋差、土壤疏松、地形破碎，多風且降雨集中，是全省主要風蝕區與水土流失區。受氣候、地形地貌以及植被覆蓋等影響，土壤保持服務需求較高區域是河西地區以風蝕為主的荒漠戈壁區和隴中隴東黃土高原區，需求價值在226元/hm2以上。而省內地形較為平坦或植被覆蓋較好的如河西綠洲、甘南高原、秦巴山區等地的需求量均較低，需求價值在61元/hm2以下。

2.2 生態系統服務供需的空間匹配

對甘肅省域生態系統服務供給與需求分析發現，4項生態系統服務的供需匹配類型以“高供給-低需求”與“低供給-低需求”為主，而“高供給-高需求”和“低供給-高需求”的縣區偏少。如圖4所示，省內不同類型的生態系統服務供需匹配呈現一定程度的地域集聚，但也表現出了明顯的空間差異。

圖4 甘肅省分縣區生態系統服務供需匹配

全省食物供給服務的“高供給-高需求”區域共5個縣區，零散分布在隴東黃土高原區的甘谷縣、秦州區以及西峰區等地；“高供給-低需求”共35個縣區，集中分布在河西走廊中部的綠洲農業區、中部沿黃區的東北部以及隴中隴東的大部區域；“低供給-高需求”有4個縣區，主要在中部沿黃區的蘭州市主城區；“低供給-低需求”共42個縣區，廣泛的分布在河西走廊西部的荒漠戈壁、甘南高原以及秦巴山區的南部。

全省固碳釋氧服務的“高供給-低需求”共29個縣區，集中分布在甘肅省南部的秦巴山區、隴東黃土高原區的南部等區域；“低供給-高需求”共11個縣區，主要分布在中部沿黃河地區、隴東地區這些人口密集的城市主城區；“低供給-低需求”共46個縣區，在全省廣泛分布，西起河西走廊西端，東至隴東黃土高原區中部，包括了甘南高原的大部地區。

全省水源涵養服務的“高供給-低需求”共27個縣區，主要分布在南部秦巴山區和隴東黃土高原南部等降水量較多且植被覆蓋較好的區域；“低供給-高需求”共14個縣區，主要分布在沿河西走廊中部的綠洲區以及沿黃地區人口密集、工農業用水集中的地區；“低供給-低需求”共45個縣區，主要分布在河西地區、隴中隴東黃土高原區以及中部沿黃區。

全省土壤保持服務的“高供給-高需求”區域共2個縣區，零散分布在隴東黃土高原、甘南高原和秦巴山區的交界地帶，這一區域水土流失面積大且治理成本高；“高供給-低需求”共18個縣區，主要分布在隴南山區以及隴東黃土高原南部，這些區域植被覆蓋狀況較好，水土流失面積較小且水土保持能力較強；“低供給-高需求”有30個縣區，主要分布在河西走廊的荒漠地區以及隴中隴東黃土高原的中部與北部，其中河西地區主要以風蝕為主，隴中隴東黃土高原區以水土侵蝕為主；“低供給-低需求”共36個縣區，主要分布在河西走廊中部、中部沿黃河地區與甘南高原的大部。

2.3 生態修復分區劃定

在生態系統服務供需價值總體格局分析的基礎上，進一步找到不同類型生態系統服務供給低值集聚區及其可調控障礙因子。甘肅省域食物供給服務供給價值較低的區域集聚面積27 985 045 hm2，占65.78%，主要集中在嘉峪關、酒泉市等地的戈壁縣區及甘南藏族自治州的高原牧區。這些區域耕地資源匱乏，耕地質量差且霜凍等自然災害頻發，不宜耕作。該區域食物供給服務可調控障礙因子主要為灌溉保證率、植被覆蓋率和土壤質量。

全省固碳釋氧服務供給價值較低的區域集聚面積36 174 376 hm2，占85.01%，主要集中在甘肅省河西走廊地區的北山地區、戈壁荒漠地區以及蘭州白銀等地的黃土丘陵區。這些區域以荒漠草地生態系統為主，植被覆蓋狀況較差，固碳能力弱。該區域固碳釋氧服務可調控障礙因子主要為植被覆蓋率、土壤有機質含量。

全省水源涵養服務供給價值較低的區域集聚面積27 862 500 hm2，占65.49%，主要分布在甘肅省西北部的戈壁荒漠地區，如巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠等，年均降水量在200 mm以下且蒸發量極高。該區域水源涵養服務可調控障礙因子主要為植被覆蓋率、土壤質地和水土保持工程措施。

全省土壤保持服務供給價值較低的區域集聚面積 28 770 995 hm2，占67.63%，主要集中在河西走廊地區的北部山區、戈壁荒漠地區以及沿黃區北部的黃土丘陵區。這些區域植被覆蓋差、土壤疏松、地形破碎，多風且降雨集中，是全省主要的風蝕區與水土流失區。該區域土壤保持服務可調控障礙因子主要為坡度、土壤養分、土壤可侵蝕因子、水土保持工程措施和植被覆蓋率。

基于甘肅省各項生態系統服務供給與需求匹配存在的差異與修復需求，結合五大地貌類型區主要的生態環境問題、障礙性主導因素特征和“保護生態源地、修復受損區域”等目標，從保護生態系統服務“高供給-低需求”區域和修復建設生態系統服務“低供給-高需求”區域入手，以縣級行政區為基本單位，按照自然條件一致性以及行政界限相對完整性原則，依據水源涵養、水土保持、固碳提升等生態產品供給能力提升主要方向將甘肅省劃分為4個生態修復大區。進而依據地形地貌和流域完整性確定了10個生態修復亞區，形成“生態服務修復方向+實施地理單元”的分區格局（圖5）。同時，基于《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃（2021－2035年）》、《甘肅省生態保護與建設規劃（2014－2020年）》、《甘肅省建設國家生態安全屏障綜合試驗區“十三五”實施意見》等政府規劃及文件要求，針對4個分區及10個亞區在食物供給、固碳釋氧、水源涵養、土壤保持四大功能之間匹配狀況，提出生態修復目標與策略。

注：Ⅰ，綠洲保育區；Ⅱ，固碳提升區；Ⅲ，水源涵養提升區；Ⅳ，水土保持提升區。

1）綠洲保育區（Ⅰ）

屬于食物供給服務的“高供給-低需求”區域，按流域不同又分為疏勒河亞區、黑河亞區、石羊河亞區等3個亞區，共包含10個縣區。該區耕地耕作條件較好，耕地質量與耕地產能較高，食物供給服務服務的供給較高。但由于人口較少，對食物供給服務的需求量相對較低。因此，該區要全面加強天然綠洲和濕地生態保護恢復，實施退耕還林還草、退牧還草和土地綜合整治。加強沙化土地綜合治理，對區域耕地實施綜合治理，結合土壤、水利、道路與植被等生物工程措施，改善提升河西綠洲農業區的生產條件，提高區域耕地質量與耕地產能，穩步增加糧食產出，保持區域食物供給服務的持續高供給。

2）固碳提升區（Ⅱ）

屬于固碳釋氧服務的“低供給-高需求”區域，共含12個縣區，主要分布在甘肅中部沿黃灌區的蘭州、白銀地區。該區林草地覆蓋較差，生態環境基底脆弱，但城鎮化率較高、重工業較為集中，固碳釋氧服務的需求較高、供需矛盾突出。因此，在保障該區域經濟社會發展與生態環境保護協調發展的情況下，依據各亞區不同的生態保護修復限制性因素，對白銀市景泰縣、靖遠縣等水源匱乏地區實施植樹造林和退耕還林還草工程；對水源相對較為充足的蘭州市主城區等地推進城市綠化工程、加快建設城市大型綠地與公園，提升區域固碳釋氧服務的供給能力。

3）水源涵養提升區（Ⅲ）

屬于水源涵養服務的“高供給-低需求”區域，按照流域與地貌單元分為祁連山亞區、兩江一水亞區與黃河上游亞區等3個亞區，共包含29個縣區。該區主要分布在河西走廊南部祁連山地區、甘南高原與秦巴山區，生態修復以自然保護恢復為主、人工干預修復為輔，推進自然保護地建設及野生動植物保護重大工程。祁連山水源涵養亞區以“祁連山生態保護和修復工程”為重點，對祁連山區的冰川、河流、森林實施管控保護，對在水源涵養區內的礦山，企業進行遷移關停，防止人為生態破壞；黃河上游水源涵養亞區以“黃河上游流域綜合治理”工程為重點，實施草原輪牧、禁牧、退耕還牧和重點濕地保護工程；兩江一水水源涵養亞區應繼續實施天然林保護、小型水利水保、河湖濕地生態保護與流域綜合治理工程建設，提升區域水源涵養能力。

4）水土保持提升區（Ⅳ）

屬于土壤保持服務的“低供給-高需求”區域。根據區域土壤侵蝕類型的不同劃分為隴東水土保持亞區、隴中水土保持亞區、石羊河防風固沙亞區與疏勒河防風固沙亞區等4個亞區，共包含36個縣區。隴中和隴東黃土高原水土保持亞區在“小流域綜合治理”的基礎上，結合區域特色，開展25°以上坡耕地的退耕還林還草、封山育林、治理溝道和平整坡耕地等因地制宜的過程措施，增強區域的保土保水能力。石羊河防風固沙亞區與疏勒河防風固沙亞區以防沙治沙工程為重點，大力建設“北方防風固沙帶”等綜合防護體系，劃定保護區保護荒漠植被與人工綠洲。同時，對已有荒漠地區實施草方格沙障和種植梭梭等治理措施，遏制流沙侵襲，防止荒漠化加劇，實現綠洲的可持續發展。

3 結論與討論

科學合理的國土空間生態修復分區是落實新時期國家生態文明建設和土地整治戰略發展的需求和前提條件。本文以中國西部生態屏障甘肅省為研究區，結合土地利用、統計年鑒等多源數據，采用生態系統服務價值當量、ArcGIS空間分析等方法分析并評價了甘肅省2017年生態系統服務供需及其匹配關系，依據生態系統服務供需匹配狀況劃定了全省國土空間生態修復分區，并探討了相應的生態修復策略。

1）本文針對西北生態脆弱區，提出并探索了基于生態系統服務供需匹配關系分析的省域國土空間生態修復的思路與方法。在對省域生態環境問題及縣區級單元生態系統服務供需測度的基礎上，明確縣區生態系統服務供需匹配類型，識別影響其功能的主導障礙性因子，進而以優化國土空間開發保護格局和提升生態系統服務功能為目標，劃定不同類型的省域生態修復分區。

2）甘肅省生態系統服務總體供給水平與需求水平都相對較低。就供給來看，省域內不同生態系統服務供給價值空間分布呈現出由西北向東南遞增的空間分布趨勢。就需求而言，不同地區對不同生態系統服務的需求呈現出由中部沿黃地區向西北和東南遞減的空間分布。食物供給、固碳釋氧、水源涵養服務需求高的縣區主要集中省內人口密集的重點工農業地區。土壤保持服務的需求則受地形地貌，植被覆蓋等因素的影響，需求較高的區域主要分布在河西荒漠戈壁以及隴中隴東黃土高原區。

3）甘肅省生態系統服務供需匹配有“高供給-高需求”“高供給-低需求”“低供給-高需求”與“低供給-低需求”4種類型。4項生態系統服務供需匹配的主導類型以“高供給-低需求”與“低供給-低需求”為主。各項服務的“高供給-高需求”匹配類型縣區較少。主要可保護調控的供需匹配類型是“高供給-低需求”與“低供給-高需求”。

4）根據甘肅省不同地區不同生態系統服務供需差異及匹配狀況，將甘肅省劃分為綠洲保育、固碳提升、水源涵養和土壤保持4個生態保護修復區，并按照自然地理特征與區域生態環境問題將4個大區劃分為疏勒河綠洲保育亞區等10個亞區，同時提出不同區域相應的生態保護修復工程措施。

面向國土空間治理現代化，如何精準評估區域生態系統服務供需匹配狀態是省域生態保護修復分區的基本前提，特別需要關注生態系統服務供給、需求在距離、方向等方面的匹配，從而進行更有針對性、差別化的生態保護修復分區。受基礎數據與研究方法的限制，本文在省域尺度上以縣域為評價單元在一定程度上忽略了縣域內部供需狀況對結果的影響，并有可能掩蓋區域氣候相似性與地貌單元的完整性。因此，今后的研究可在生態服務功能、生態環境健康等分析的基礎上，結合流域，山脈等自然地理單元對區域生態系統服務供需狀況進行評估。同時，也要考慮時間因素下生態系統服務功能的變化以及不同地域生態系統服務流動，更加科學地劃定生態修復分區。

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Ecological restoration zoning of provincial territorial space in the ecologically fragile areas of northwest China

Liu Chunfang1,3, Li Pengjie2,3, Liu Licheng2,3, Wang Weiting2,3

(1.,,730070,; 2.,,730070,; 3.,730070,)

In the era of land spatial consolidation under the background of ecological civilization construction, ecological restoration of territorial space is an important method to improve the ecosystem service function and optimize the spatial structure. According to the method and practice demand of the current ecological restoration of provincial territorial space in the ecological fragile areas of Northwest China, this paper took the county (district) as the basic research unit, combined the supply-demand analysis of ecosystem services with the ecological restoration of land space, used the modified ecosystem service value equivalent to quantify the supply of ecosystem services, and measured the total demand of ecosystem services based on the per capita demand of specified ecosystem services. Finally, this paper explored the method of provincial ecological restoration based on the difference of coupling index between supply and demand of ecosystem services. Gansu Province is an important water conservation area of the Yellow River and the Yangtze River, but it has been trapped with the problem of the mismatch between the supply and demand of ecosystem services for a long time, the human-environment contradiction is increasingly prominent, and the ecological environment problems such as soil erosion and vegetation destruction occur frequently. Based on the physical geographic environment and ecosystem characteristics of Gansu Province, the supply- demand analysis of food supply, carbon sequestration and oxygen release, water conservation and soil conservation services were conducted, and the spatial distribution traits were analyzed. Secondly, based on the supply-demand coupling status of four ecosystem services, the dominant mode of ecosystem services supply-demand coupling in each county (District) were identified. Thirdly, the paper identified the dominant restrictive factors and adjustability of the coupling mode of ecosystem services supply and demand, and then proposed the ecological protection and restoration and its leading direction according to the principle of "protecting ecological source areas and repairing damaged areas". The empirical result of case study in Gansu Province informs us that: 1) in addition to food supply services, the total supply of water conservation services, carbon sequestration and oxygen release services and soil conservation services in counties of Gansu Province is greater than the total demand, but there is a significant spatial mismatch between supply and demand. 2) There are four modes of supply-demand coupling condition in Gansu Province, which are “high supply and high demand”, “low supply and high demand”, “high supply and low demand”, and “low supply and low demand”, and the latter two are the dominant two modes. 3) According to the difference between the supply and demand of regional ecosystem services and the coupling mode of supply and demand, Gansu Province was divided into four ecological restoration regions: Oasis conservation, carbon sequestration, water conservation and soil conservation. Based on the physical geographical environment and regional ecological problems, the 4 regions were further divided into 12 sub regions, and corresponding ecological protection and restoration engineering suggestions were proposed.

ecology; land use; ecosystem services; restoration zoning; Gansu Province

劉春芳，李鵬杰，劉立程，等. 西北生態脆弱區省域國土空間生態修復分區[J]. 農業工程學報，2020，36(17)：254-263.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.030 http://www.tcsae.org

Liu Chunfang, Li Pengjie, Liu Licheng, et al. Ecological restoration zoning of provincial territorial space in the ecologically fragile areas of northwest China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(17): 254-263. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.030 http://www.tcsae.org

2020-02-14

2020-07-23

國家自然科學基金項目（41861034）

劉春芳，博士，教授，主要從事城鄉發展與空間治理研究。Email：liuchunfang@nwnu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.030

TP391

A

1002-6819(2020)-17-0254-10