基于生态系统服务供需与生态恢复力的国土空间生态修复分区*——以京津冀为例

孟凡迪,周智,2**,张贵军,焦翠丽,阚瑶川,赵丽

(1.河北农业大学国土资源学院 保定 071000;2.河北省农田生态环境重点实验室 保定 071000;3.中央农业广播学校保定分校 保定 071000)

人类对自然资源的过度消耗,带来了不可逆转的环境问题,制约着经济发展[1-2]。十九届五中全会中明确提出,坚持和完善生态文明制度是建设新时代中国特色社会主义的重点任务。生态文明是社会文明发展的新形态,国土空间生态修复是生态文明建设的核心任务之一[3]。

新时代国土空间生态修复在研究思路上强调“山水林田湖草是一个生命共同体”,生态修复的重点也逐渐从单一的要素修复转向山水林田湖草等多要素协同治理[4-5]。目前对于山水林田湖草进行生态修复分区还没有形成比较系统和完善的方法,现有研究主要从以下4 种研究视角展开: 1)依托生态安全格局提出生态修复分区方法,此类方法已形成了一套较为成熟的研究范式,大多通过提取源地节点与识别修复区域路径构造安全格局,结合生态障碍区形成修复分区[6-8],如倪庆琳等[8]应用生态安全格局范式将生态源地、障碍区和生态阻力面进行空间叠加,将徐州贾汪区划分为生态保育区、生态提升区、生态修复区、生态控制区4 个生态修复分区;2)运用综合诊断评价,将“社会系统-生态系统”存在的冲突关系应用于国土空间分区评价指标体系的构建,以保障整体性为先,分析多个诊断因子之间的相互作用并形成最终空间分区[9-10],如范余敏等[9]构建矿山生态环境承载力评价指标体系,绘制矿山生态环境承载力分区图,提出相应的分区保护修复建议;3)关注区域主导功能,在整体定位和整体功能的视角下,根据同构理论与协同发展、区域分工的原则,利用比较优势的方法来探索不同空间单元在整体功能中的主导要素,从而耦合土地空间分异性形成多级分区[11-13],如蔡海生等[11]通过分析区域国土、生态、经济等主导功能的分区定位与内涵特征,基于“自上而下”和“自下而上”相结合,提出了基于主导功能型区划的国土空间生态修复分区的思路与方法,完成一级生态功能基础分区、二级生态修复格局分区和三级生态修复模式分区;4)基于生态系统服务关系进行分区,在注重人类的需求意向的同时关注生态系统提供服务的能力[14-18],如岳文泽等[15]以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6 类。

生态系统恢复力是指在受到外部环境的影响而导致自身条件偏离平衡时,生态系统表现出的自我重建、自我调节、抵御各种外部环境的压力和扰动的能力[19]。一个生态系统必须维持其结构与功能的完整,并且能够抵御外界的扰动与及时复原,才能持续为人类社会提供服务。生态系统恢复力水平可以在一定程度上反映生态系统自然修复能力[20],生态系统服务供需水平可以反映人类需求与自然资源利用之间的矛盾;在生态修复过程中通过人为修复手段缓解供需矛盾,减少对生态系统的负面影响,可以达到全面增进生态系统服务功能,维护山水林田湖草生命共同体的最终目的。

自2014 年提出京津冀协同发展以来,北京市、天津市与河北省在资源流动、生态空间连通方面作为一个完整的开放性板块,《北方防沙带生态保护和修复重大工程建设规划(2021-2035 年)》明确提出要实施京津冀协同发展生态保护和修复等重点工程,优化形成京津冀生态保护修复板块,构建北方防沙带空间保护格局。因此,摸清京津冀生态环境整体质量,合理划定国土空间生态修复分区显得极为重要。

不同于以往单一模式下的修复分区,本文将生态系统恢复力水平作为评价生态系统自然修复能力的手段,从生态与社会要素耦合角度构建供给-需求-恢复力框架,多层次基于“生态系统服务供需+生态恢复力”识别国土空间生态修复分区。以期指导科学编制国土空间生态修复规划,依据不同区域的生态环境问题提出不同的修复模式和手段,从而提升整个国土空间生态系统的稳定性和健康性。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区域概况

京津冀地区(河北省以及北京市、天津市)位于我国地势第三阶梯的华北平原北部,北靠燕山山脉,东临渤海海域,南面是华北平原,西侧是太行山脉。土地总面积约2.18×105km2。区域共计200 个县(区)级行政单位,地形种类复杂多样,主要包括平原、山地、丘陵、高原、盆地。京津冀平均海拔高度510 m 左右,地形整体分布大致为西北高、东南低,由燕山-太行山山脉山系构造向东南逐步过渡为平原。研究区隶属温带季风气候,6-9 月受太平洋水汽影响,高温多雨;11-1 月受蒙古-西伯利亚寒流的影响,寒冷干燥,年平均气温15～16 ℃。京津冀植物种类繁多,生态资源丰富;北部城镇化水平低,但生态破坏严重,中部城市化水平高,大气污染和水污染严重。

1.2 数据来源

本研究采用的土地利用数据(2020 年)来源于中国科学院资源环境科学与数据中心数据平台(http://www.resdc.cn/),空间分辨率为30 m,分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地6 类;数字高程数据模型(Digital Elevation Model,DEM)数据来源于地理空间数据云平台(http://www.Gscloud.cn/),空间分辨率30 m;各县(区)各类农林牧渔产量来自《河北农村经济统计年鉴》(2020 年)、《北京统计年鉴》(2020 年)及《天津统计年鉴》(2020 年);植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据来源于MOD13Q1 数据集(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/),空间分辨率为500 m;净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)数据来源于MODIS 网站,空间分辨率为250 m;京津冀区域土壤数据来源于世界土壤数据库(http://westdc.Westgis.ac.cn/);年气温、年降水量等气象数据来源于中国地面气候资料日值数据集(V3.0)气象站点,并利用ArcGIS 软件进行空间插值得到;各类休闲游憩兴趣面(area of interest,AOI)数据由百度地图开放平台获得。所有数据在ArcGIS 软件重采样为100 m 空间分辨率,投影为Albers 坐标系。

1.3 研究方法

1.3.1 生态系统服务供给计算

为准确评估京津冀生态系统的供给状态,选取食物供给服务、土壤保持服务、碳固持服务、产水服务与休闲游憩服务5 种服务类型[21],计算方法如表1 所示。其中,食物供给服务为农林牧渔食物对应地类的生产能力[22];产水服务供给量借助InVEST模型产水模块进行量化;碳固持服务参考InVEST 模型推荐取值以及李瑾璞等[23]的研究,确定不同地类的碳库参数测度;土壤保持服务参考王略等[24]选取适用于测算中国土壤侵蚀情况的中国水土流失模型(CSLE)对土壤保持服务进行估算;基于土地利用现状数据与AOI 数据,创建1000 m×1000 m 网格,休闲游憩服务的供给量为该格网的休闲游憩用地面积[25-26]。

表1 生态系统服务供给计算方法Table 1 Calculation method of ecosystem service supply

生态系统服务总供给由5 种服务结果归一化处理后等权重叠加获得[15-17]。基于京津冀地区县(区)行政区划矢量数据和生态系统服务供给量栅格数据,借助ArcGIS 软件分区统计功能,统计各县(区)服务功能平均值。文中对生态系统服务供给、需求、恢复力归一化处理公式如下:

式中:Xi为栅格i对应的供给量、需求量、恢复力指标,Xmax为栅格数据的最大值,Xmin为栅格数据的最小值。X数值范围为[0,1]。

1.3.2 生态系统服务需求计算

通过对生态系统服务需求的评估,可以有效地反映区域内人类活动对自然生态环境的影响[27]。为了与生态系统服务供给量纲保持一致,将评估需求指标与供给指标相对应,基于人口数量和人均所需服务量来计算食物、产水、碳固持以及休闲游憩需求,土壤保持服务需求采用CSLE 模型进行估算。各项生态系统服务需求计算方法如表2 所示。生态系统服务总需求由5 种服务需求结果归一化处理后等权重叠加获得,分区统计得到各县(区)需求平均值。

表2 生态系统服务需求计算方法Table 2 Calculation methods of ecosystem service demand

1.3.3 生态系统服务供需匹配与协调程度

研究将方差标准化后的生态系统服务供给量与需求量结果输入GeoDa 软件,借助双变量局部自相关模块分析数量与空间上的匹配关系,得到LISA 图并将结果用象限法表达[14]。结果分为4 类: 高供给-高需求(Ⅰ象限)、低供给-高需求(Ⅱ象限)、低供给-低需求(Ⅲ象限)、高供给-低需求(Ⅳ象限)。

引入生态系统服务供需比(ESDR)与综合生态供需比(CESD)两个指标来评价京津冀地区生态系统服务供需空间特征[30-31]。以供需比来衡量各类生态系统服务供需状态,整体水平则采用综合供需比衡量。5 类生态系统服务供给与需求之间的关系可能是赤字状态(ESDRi＜0,供小于需)或盈余状态(ESDRi＞0,供大于需)。

式中: ESDRi为栅格i的生态系统服务供需比;Si为栅格i的生态系统服务供给量;Di为栅格i的生态系统服务需求量;Smax为供给的最大值;Dmax为需求服务的最大值;CESDi为栅格i的生态系统服务综合供需比;β为生态系统服务的类数;n=1 为食物供给服务,n=2 为产水服务,n=3 为碳固持服务,n=4 为土壤保持服务,n=5 为休闲游憩服务。

1.4 生态恢复力水平计算

生态恢复力高的生态系统可以保持较强的自我维持与自我调节能力。构建综合的恢复力指标体系是恢复力评估的前提。研究表明生态恢复力与稳定性主要受气候、植被、生物多样性、营养因素(土壤肥力)、生境条件与人类活动等因素影响[19]。结合区域条件与数据可获得性,从立地条件、土壤条件、气候要素、植被状况、景观多样性、人类干扰6 个方面选取生态恢复力综合评价指标并计算(表3)。地形是维持生态稳定的重要因素[32],京津冀西北与东南地区地形差异显著,选取地形起伏度、坡度、坡向3 项指标反映不同地形条件下生态稳定性;选取土壤数据库中表层与表下层土体的pH、有机质含量反映土壤恢复力空间差异;京津冀气候因素年际间差异性大,选取多年平均降水量、多年平均气温反映气候条件;考虑到物种与生物量数据难以获得,景观多样性又可以在一定程度上反映生物多样性,故借助景观多样性指数与景观破碎度指数评价景观多样性[33];以植被覆盖度、人均森林面积反映植被的生长状况[34];考虑到人类活动对生态系统的干扰,选取干扰强度、生态弹性度[35]进行评价。采用归一化方法对各评价指标数据进行无量纲化处理后,利用熵权TOPSIS 法获得各项因素指标权重(表4)。依据已有研究与专家经验对各项指标数据进行评估[36-38],借助ArcGIS 软件栅格计算器功能按照权重叠加,将结果归一化处理后获得生态恢复力水平结果。

表3 生态恢复力评价指标Table 3 Evaluation index system of ecological resilience

表4 生态恢复力指标权重及评判标准Table 4 Index weight and evaluation criteria of ecological resilience

2 结果与分析

2.1 京津冀生态系统服务供给的空间格局

采用自然断点法,将研究区生态系统服务供给状态[15]分为低值区、中低值区、中值区、中高值区、高值区。京津冀地区不同类型生态系统服务的空间格局分异明显(图1)。

图1 京津冀生态系统服务供给空间格局Fig.1 Spatial patterns of ecosystem services supply in the Beijing-Tianjin-Hebei region

食物供给中值以上区域主要分布在华北平原,整体呈现东南高西北低的分布格局。碳固持高值及中高值区域分布在承德市、北京市北部与张家口东部区域,这些区域森林覆盖率高、植被茂盛有利于生态系统对碳的固定;碳固持低值及中低值区域主要分布在京津冀中部与张家口西部,耕地所占比例较大、植被稀少,固碳量极少。产水服务高值及中高值区域主要集中在唐山市与秦皇岛市;低值区域及中低值区域集中在张家口市西部,主要因其降雨量较少。土壤保持服务总体呈东高西低分布,高值及中高值区域主要分布在沧州市与秦皇岛市东部,其他区域都处于均值以下。休闲游憩供给高值及中高值区域主要分布在京津冀西部与北部,区域自然条件优越,沿着林地与草地区域广泛分布。

综合来看,京津冀生态系统服务总供给的中高值区及高值区主要分布在承德市北部、秦皇岛市和唐山市区县,京津冀中部县(区)有零星分布,上述区域生态基底条件较好,农业条件优越,生态功能相对稳定。低值区主要位于北京市、天津市、石家庄市中心城区,自然本底条件较差。

2.2 京津冀生态系统服务需求的空间格局

根据自然断点法将京津冀生态系统服务需求状态分为低值区、中低值区、中值区、中高值区、高值区(图2)。食物需求、产水需求、休闲游憩需求与碳固持需求均由人口密度计算而来,空间分布情况与人口分布相关。上述4 种服务需求高值区及中高值区主要分布在各个城市的中心建成区,并以此为中心向外扩散,这些区域人口密集,对各项服务需求相对更高,以北京、天津、唐山、石家庄城市中心为典型。而土壤保持需求高值区及中高值区主要分布在京津冀西北部以及唐山市和秦皇岛区县,此区域年降水量多为639.4～786.1 mm,降水冲刷侵蚀较大,不利于土壤稳固。

将京津冀5 种生态系统服务需求进行归一化处理后等权重叠加,发现受人口密度影响,生态系统服务总需求高值区与中高值区集中在北京、天津、石家庄市主城区,面积占比仅为2.48%;低值区主要集中在京津冀北部区域,面积占比46.63%;河北省中部多为中值及中低值区域,面积占比50.89%。生态系统服务需求主要聚集在人类活动程度较高的区域。

2.3 京津冀生态系统服务供需匹配与协调程度

京津冀生态系统服务供需匹配分为4 种模式(图3): 供需同高(Ⅰ象限,42 个区县)、供低需高(Ⅱ象限,43 个区县)、供需同低(Ⅲ象限,37 个区县)、供高需低(Ⅳ象限,36 个区县)。从空间上看,供需关系表现为空间负相关,供需匹配呈现出明显的区域差异性。按生态系统服务供需关系型进行双变量局部自相关检验,显著性水平在80%以上,42 个县(区)表现为非显著性。图中括号内为不同供需匹配模式下区县个数。

图3 京津冀生态系统服务供需双变量局部空间自相关 [ 图例中括号内数据为县(区)数 ]Fig.3 Bivariate local spatial autocorrelation of supply and demand of ecosystem services in the Beijing-Tianjin-Hebei region (data in the parenthesis is number of counties/districts)

对生态系统服务供需比按县(区)情况进行分区统计,参考张蓬涛等[31]的研究将供需情况分为6 类(图4): 高度赤字(-1,-0.6)、中度赤字(-0.60,-0.30)、轻度赤字(-0.30,0)、轻度盈余(0,0.30)、中度盈余(0.30,0.60)、高度盈余(0.60,1.00)。

图4 京津冀生态系统服务供需比水平空间分布Fig.4 Spatial distribution of supply-demand ratio of ecosystem services in the Beijing-Tianjin-Hebei region

5 项生态系统服务供需情况空间分布存在较大差异,食物供给服务供需赤字区域分布在各城市的中心建成区,向外辐射的为中轻度赤字区域;碳固持服务、休闲游憩服务供需情况较差,高度赤字区域广泛分布在京津冀东南及中部区域,此区域多为平原,绿地面积较小,固碳与游憩服务水平较低;产水服务供需赤字区域分布在北京市、天津市、石家庄市、邢台市、邯郸市中部区域,这些区域人口密集,需水量较高,从而需求大于供给;土壤保持服务供需高度赤字区域集中在东部沿海区域,中度赤字区域集中在张家口西南部,其他区域供需情况多处于盈余状态。

生态系统服务综合供需比无高度盈余区域,赤字区域占总面积的42.26%,其中高度赤字区域与中度赤字区域面积占比分别为0.75%与5.03%,轻度赤字占赤字区域的86.32%,造成赤字主要原因为城市与工业的发展导致系统功能衰退,使得生态服务需求难以得到满足。

2.4 京津冀生态恢复力水平分析

京津冀总体生态恢复力数值区间为0.44～0.75,各区县恢复力空间分布有明显差异,主要与地理条件、地形条件及土地利用分布情况相关。分区统计各县区恢复力平均水平,结合自然断点法将生态恢复力水平分为5 级(图5)。恢复力高值区域主要聚集在京津冀的东北区域,虽然高程相较平原区域较高,但具有良好的降水、土壤条件,景观多样性指数与生态弹性度较高,生态系统受人类扰动小。而张家口西北部区域水热条件较差,生态脆弱,恢复力水平较低。由低到高5 个级别所占面积与总面积比例分别为: 5.44% (低值区)、11.23% (中低值区)、32.02%(中值区)、17.40% (中高值区)、33.90% (高值区),表明京津冀有将近半数面积的区域水土资源配置较为优越,但整体恢复力水平还有较大提升空间。

图5 京津冀生态恢复力空间格局Fig.5 Spatial pattern of ecological restoration in the Beijing-Tianjin-Hebei region

2.5 京津冀生态修复分区与管控

研究初步分区采用GeoDa 软件进行双变量局部自相关分析,以生态系统服务供给与需求作为双变量,明晰不同区县供给与需求水平的空间聚集关系(图3),进行供需分区。再借助 ArcGIS 软件将供需分区与生态恢复力评估结果进行空间叠加,进一步分区。最终根据研究区不同区域特征,划分6 类生态修复分区(图6)。

图6 京津冀生态修复分区Fig.6 Ecological restoration zoning in the Beijing-Tianjin-Hebei region

1) 高供给-高需求-高恢复力区域(Ⅰ-1)面积占比13.68%,共49 个区县,分布较为零散。此类区域多处于京津冀华北平原,呈条带状分布,是由多条河流横切太行山流入华北平原形成的一片肥沃的冲积沃土,耕地面积占比高达75.08% (表5),粮食产量较高,以农业种植空间为核心。在生态修复中,此类区域应对耕地设计沟渠绿化,加强农地肥力培育与修复,通过绿色化、生态化的育肥和种植模式代替化肥施用,改善土壤结构,增强地力。此类区域碳固持与产水服务多处于赤字状态,应多设置农田水利工程、水源涵养林、农田防护林,提高农田及周边水源涵养与固碳能力,防止压力增大导致生态恶化。

表5 京津冀地区不同生态修复分区内用地类型面积占比Table 5 Proportions of land types in different ecological restoration zones in the Beijing-Tianjin-Hebei region

2) 低供给-高需求-低恢复力区域(Ⅱ-1),面积占比0.51%,共13 个区县,数量较少且具有较为明显的聚集特征。此类区域包括北京市、天津市、石家庄市、邢台市城区中心,建设用地面积占比55.75%,路网密集,人口高度集中,各类生态系统服务供给均难以满足需求,生态景观被建设用地包围,难以形成生态空间连接,解决人地矛盾刻不容缓。此类区域应严格控制城镇开发边界,建设公园绿地、隔离绿化带、河道防护栏;加强道路雨洪管理,净化河流水体;通过建设“绿色廊道”与“蓝色廊道”,维持城镇化区域生态稳定性。

3) 低供给-高需求-高恢复力区域(Ⅱ-2),面积占比10.54%,共46 个区县,多呈点簇状分布。此区域包括北京市、天津市中心区域的周边县区,保定、廊坊、沧州市相接的中部区域以及石家庄、衡水、邯郸市等地级市中心区域多个县(区)。区域主要由耕地与建设用地构成,面积比分别为62.25%与29.95%。各项生态系统服务中只有食物供给服务为盈余,森林资源较少,难以完全吸收碳排放。但区域河网水系众多,应以此为框架,开展生态修复工作,对河流进行补水、通水、洁水工程,河道周边建设涵养林,改善水土流失;周围耕地围绕河流相应实施土地平整工程、灌溉排水工程,减少水资源利用压力。

4) 低供给-低需求-低恢复力区域(Ⅲ-1),面积占比12.07%,共13 个区县,集中在张家口市西北部区域,供需状况处于中高度盈余情况。该区域人口压力相对较小,生态系统服务多处于盈余状态;但降水稀少、海拔较高,有大片林地与草地,农牧交错分布,食物供给、产水与碳固持服务供给量总体偏低;其依托自然环境虽然可以自给自足但为北京等周边城市提供各类支持难免疲软,受地形气候影响其生态恢复力较低。此区域开展生态修复应调整农业结构,发展粮草兼作的生产模式;发展浅井汲水灌溉和拦蓄集水,并配套节水设施,减少农牧用水压力;适当退耕、休牧,保护现有林草,遏制土地沙化减少水土流失。

5) 低供给-低需求-高恢复力区域(Ⅲ-2),面积占比20.22%,共32 个区县,主要沿太行山走向呈带状分布。此区域受人类扰动较小,恢复能力较强。位于山地丘陵部分的区县为中度盈余,与平原接壤部分及平原部分多为轻度盈余,此分区内林地面积占比为27.43%,草地面积占比为26.21%,林草地面积占比超过半数,生态本底较为良好。开展生态修复应以减少人为干扰为核心,减轻负荷压力,重视对区域的大力保护,促进林地草地自然更新。对人类探索较少的远山区域,开展封育;对浅山区域实施林草补播;大于25°坡地适当退耕还林还草。

6) 高供给-低需求-高恢复力区域(Ⅳ-1),面积占比42.98%,共47 个区县,多位于京津冀东北部,沧州市与衡水市东部也有分布,生态资源丰富,各项生态系统服务供给量较高。此类区域林地与耕地面积占比较高,分别为33.01%与35.85%。开展生态修复应调整粮食种植结构,增加粮食产量从而提高土地利用率;加强生态林与人工林的培育,从而涵养水源、增加碳汇;承德市应联合北京市建立林业抚育工程,秦皇岛市依托燕山渤海,配合生态环境优势,建立城市水库及水源林提高滨海区域生态功能。

3 讨论

本研究遵循人地和谐理念,从区域生态系统服务供给需求关系以及区域生态恢复力着手对京津冀国土空间生态修复分区展开讨论,兼顾了人类社会需求与自然资源空间上的交互关系,进而提出针对性、可行性更强的京津冀三地国土空间生态联合修复措施。与以往基于供需关系进行修复分区的研究相比,前人在生态系统服务选择上更多关注食物供给、碳固持、产水、土壤保持服务[15]。考虑到人民生活水平不断提高,对文化娱乐、休闲游憩的需求也随之提高,京津冀各类公园、绿地广泛分布,因此在计算生态系统服务供需水平时,加入休闲游憩服务。研究结果发现,京津冀供需空间分布存在较大差异,整体空间分布格局与前人对该区域的研究结果相似[28,31]。而生态系统恢复力在空间分布上呈现明显的区域特征,从地形上来看,生态恢复力高值区主要集中在京津冀的东北部山地丘陵区,同时在东部沿海经济发达地区零星分布。这与前人研究结果不尽相同,如张艺严等[38]从社会经济与自然生态两个角度选取恢复力指标,形成综合评价指标体系,划分社会-生态恢复力的等级,结果表明京津冀中西部地区恢复力水平较强。而本研究则更注重于探究生态系统自组织自恢复能力的自然生态恢复力水平,故而存在一定差异。本研究在借鉴现有研究基础上,结合各县(区)生态系统服务供给、需求和生态系统恢复力特点,进行生态修复分区和优化,结合供需比模型用以清晰表述各区域5 类服务赤字盈余情况,可以更好地体现各区县具体某项生态系统服务关系,便于结果分析与提出相应优化措施。

研究在一定程度上丰富了国土空间修复分区方法,但同时还存在一些局限。生态系统服务在空间上存在流动效应[39],本文选取的食物供给、碳固持、产水服务均具有空间流动性,如食物供给可以通过区域运输流动,产水服务的流动则分为在自然界的径流过程与人类需求对水源的二次分配[40],碳固持服务可以通过大气环流与生物圈各组分碳转化进行流动[41]。本研究在对各类服务进行测算时,未考虑供需之间空间流动,可能对生态系统服务供给水平评估具有一定影响。在未来研究中,可以通过生态系统服务流对生态系统服务供需水平进行修正,获得更加准确的区域供需关系,使国土空间生态修复分区划定更为精细。

4 结论

本研究以京津冀为研究区,综合土地利用数据、土壤数据、气象数据等,运用多种模型评估区域生态系统服务供给量、需求量及其供需关系,同时结合区域生态恢复力结果,划定生态修复分区,并提出相应优化策略,得到如下结论:

1)京津冀食物供给量较高的区域主要位于华北平原,固碳、产水、休闲游憩服务高值区主要分布在燕山太行山山脉一带,土壤保持服务供给较高的区域主要位于低山丘陵与滨海区域。京津冀地区地形条件复杂,内部各地区自然环境禀赋差异较大,因此生态系统服务供需空间异质性明显。

2)京津冀生态系统服务供需匹配关系分为供需同高、供低需高、供需同低、供高需低4 种类型,呈现出明显的空间错配。京津冀地区生态系统服务综合供需无高度盈余区域,赤字区域占总面积的42.26%,轻度赤字占赤字区域面积的85%以上,总体赤字程度较轻,且无高度盈余区域,表明生态系统服务供需情况还有较大提升空间。

3)耦合供需关系与自然恢复力,将京津冀划分为6 类生态修复分区,并提出相应的修复策略。高供给-高需求-高恢复力区域应多开展农田水利工程,增强地力,改善土壤,增加育林,防止生态恶化。低供给-高需求-低恢复力区域应控制城镇开发边界,建设“绿色廊道”与“蓝色廊道”,减少城市生态压力。低供给-高需求-高恢复力区域应依托现有河网水系为框架,开展生态修复工作。低供给-低需求-低恢复力区域应调整农业结构,保护现有林草,遏制土地沙化,减少水土流失。低供给-低需求-高恢复力区域应以减少人为干扰为核心,重视对区域的保护,全面提升太行山区各类生态容量。高供给-低需求-高恢复力区域配合生态环境基底的优势,以绿色发展为导向开展生产活动。