黄河流域生态韧性的时空格局与分布动态演进

关键词 生态足迹；生态韧性；空间相关性；核密度估计；Markov链分析；黄河流域

中图分类号 X321；F127 文献标志码 A 文章编号 1002-2104（2024）08-0136-12 DOI：10. 12062/cpre. 20240318

黄河安澜，天下大穰。黄河流域作为中国重要的生态屏障，在维护国家生态安全方面具有举足轻重的战略地位。然而，由于黄河流域生态系统先天脆弱引致的各类灾害［1］，加之长期粗放型经济发展模式带来的生态失序［2］，致使旱涝灾害、土壤侵蚀、水土流失、环境污染等一系列生态环境问题频发，流域生态系统遭受着无法避免的扰动与冲击，区域生态安全与可持续性面临着严峻挑战。面对经济社会发展对生态资源的过度攫取，黄河流域生态系统亟须提升韧性水平，进而消解与吸纳这类外界干扰。正因为如此，中共中央、国务院于2021年10月发布的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》和生态环境部等4部委于2022年6月联合发布的《黄河流域生态环境保护规划》均明确指出，要防范和化解生态安全风险，提高黄河流域自然生态环境的适应力和恢复能力。党的二十大报告同样强调，要推进生态优先发展，提升生态系统稳定性。由此可见，如何提升黄河流域生态韧性水平，增强生态系统对外界扰动的消解与吸纳能力，已成为新时代全面推进人与自然和谐共生的现代化进程中一项亟待解决的重要议题。因此，全面揭示黄河流域生态韧性的时空格局与分布动态演进特征，对于制定科学合理的生态环境保护规划与政策，确保生态系统环境稳定与可持续发展具有重要意义。

1文献综述

韧性概念最早由Holling［3］引入到自然生态学领域，并形成“工程韧性”概念，其是指系统遭受外部冲击后恢复到原有状态的能力。在此基础上，Alberti等［4］从人类生态学视角出发，将生态韧性定义为生态系统在应对长期压力时，能够迅速恢复到初始状态并保障区域生态安全的能力。随着研究的深入，学者们从韧性强度与韧性限度两方面界定生态韧性内涵［5］。其中，韧性强度是指生态系统在外部风险影响下的预防、响应及恢复力程度，而韧性限度是指生态系统能够承受外部干扰而不丧失功能的范围，取决于区域生态系统对人类社会经济活动消耗资源的包容程度与适应能力［6-7］。

生态韧性水平测度是生态韧性研究的关键，测度方法可分为综合指标体系法和生态足迹法两类。①综合指标体系法，即通过构建生态韧性综合指标体系，从不同维度指标计算综合评价值的方法，常用于测度生态韧性强度。现有研究采用人口密度、GDP、绿化覆盖率、污水处理率、降水量、NDVI等指标构建了抵抗-响应-创新、规模-密度-形态、抵抗力-适应力-恢复力、潜力-连通度-恢复力等生态韧性综合指标体系，并采用耦合协调模型、熵权TOPSIS法、社会网络分析等方法测度生态韧性［8-11］。如王松茂等［8］从“抵抗-响应-创新”视角测算山东半岛城市群生态韧性水平，认为该地区生态韧性水平具有“高值散落、低值集聚”的空间非均衡分布特征，总体呈波动式增加。修春亮等［9］通过构建“规模-密度-形态”三维评价体系测度大连市生态韧性水平，发现大连市生态韧性水平整体呈下降趋势。陶洁怡等［10］从“抵抗力-适应力-恢复力”角度测算长三角地区生态韧性水平，并指出该地区生态韧性水平整体呈波动上升趋势。王文慧等［11］采用“潜力-连通度-恢复力”三维体系测度鄱阳湖生态韧性水平，认为鄱阳湖水陆交错带生态韧性水平与区域生态系统本底紧密相关，整体有所增加。②生态足迹法，即通过计算生态足迹和生态承载力两项指标的差值或比值来表征生态韧性水平，多用于衡量生态韧性限度。如王少剑等［2］采用生态足迹与生态承载力的比值测度珠三角地区生态韧性水平，以此反映生态系统资源的生态安全压力水平，研究发现该区域生态韧性水平呈下降趋势。史丹等［12］采用生态足迹与生态承载力的差额（即生态盈余）来反映地区生态韧性，并指出由于社会经济活动对生态系统资源过度索取，致使中国生态环境面临较大的生态压力。程莉等［13］选取27种生态资源账户，采用当量因子法修正传统生态足迹模型，测度长江经济带乡村生态韧性水平。

上述研究对本研究具有重要启示，但仍存在深入研究的空间：①生态韧性测度方法有待改进。现有研究主要采用综合指标体系法测度生态韧性水平，侧重分析城市生态系统抵御风险与恢复建设的能力，较为缺乏从生态资源供需变化视角的测度方法。虽然部分学者尝试采用传统生态足迹模型解决这一问题，但囿于传统生态足迹模型中均衡因子、产量因子与全球平均生产力等指标会随时间和地区不同而发生较大波动，导致测算结果不稳定性增加。②评价对象有待扩展。既有研究主要聚焦于省、市、县等区域［8-9］或珠三角［2］、长三角［6，10］、长江经济带［13］等地区，缺少对黄河流域生态韧性及其时序发展态势的研究。③研究范式有待丰富。以往研究侧重于对生态韧性测度结果的简单概括，对于生态韧性时空格局及分布动态演进特征的研究相对较少。鉴于此，本研究基于能值生态足迹模型，从流域区段、省域、城市群、市域等多级空间尺度对2007—2021年黄河流域生态韧性水平进行测度，并结合探索性空间数据分析、核密度估计与Markov链分析等方法研究黄河流域生态韧性的时空格局与分布动态演进特征。

2 研究方法与数据来源

2. 1 研究方法

2. 1. 1 基于能值生态足迹的生态韧性测度模型

（1）能值生态足迹。为克服传统生态足迹模型的核算缺陷，本研究根据Odum［14］提出的能值生态足迹模型，通过统一的能值标准将生态环境系统中不同类型、不同质量、不同量纲与不可比较的各类资源转换为具有可比性的太阳能值形式，以此客观反映黄河流域生态系统资源供需的实际情况。参考杨灿等［15］的研究思路，将生物性资源与能源类资源账户分别按生产性生态足迹与消费性生态足迹进行核算。根据黄河流域各类资源的实际生产情况，选取6类42项能值生态足迹指标，其中，生物资源生产性项目包括农产品、林产品、畜产品与水产品4类33项指标，能源消费项目包括化石能源与电力2类9项指标。由于部分城市分品种能源消费量数据缺失，故采用各城市生产总值占所在省份生产总值的比重乘以所在省份分品种能源消费总量计算得到。参考现有研究［14-19］，能值生态足迹账户各类产品的能量折算系数与能值转换率见表1。能值生态足迹计算公式如下：

（2）能值生态承载力。能值生态承载力研究的主要对象是可更新资源［15］，本研究计算了太阳能、雨水势能、雨水化学能、风能、径流势能、径流化学能与地球旋转能等7种可更新资源。由于太阳能、雨水势能、雨水化学能、风能、径流势能与径流化学能具有相同性质的能量，为避免重复计算，选取这6种可更新资源中最大的一类能值与地球旋转能值之和作为可更新资源的太阳能值，并扣除12%的生态容量［14-19］，计算公式如下：

2. 1. 2 探索性空间数据分析探索性空间数据分析

旨在揭示空间事物的相似集聚和分异特征，包括全局自相关与局部自相关［20］。全局自相关用于描述事物在整个区域的空间关联及分异程度，常用全局莫兰指数衡量。若值为正，说明研究区域生态韧性水平呈空间正相关；若值为负，说明呈空间负相关。局部自相关旨在描述某一区域与邻近单元之间的空间关联特征，常用局部莫兰指数判别。若值为正，说明相似属性值的城市存在“高-高”或“低-低”聚集；若值为负，说明非相似属性值的城市存在“高-低”或“低-高”聚集。

2. 1. 4Markov链分析Markov链分析

方法能够将不同时期的黄河流域生态韧性进行数据离散化处理［15］。本研究采用四分位点将黄河流域生态韧性由高到低划分为低水平、较低水平、较高水平和高水平4类，并通过测算生态韧性4种类型的概率分布与转移情况，将黄河流域生态韧性的演进过程近似为Markov过程。由于传统Markov链分析未能考虑空间因素的作用，进一步采用空间Markov链分析方法研究邻近地区生态韧性水平是否对本地区生态韧性水平产生影响，以此揭示不同时期的黄河流域生态韧性动态演进情况［22］。本研究将生态韧性在相邻类型中发生变动的现象定义为正向（或负向）转移，如由中高水平转移至高水平为正向转移；同时，将生态韧性跨类型变动的现象定义为正向（或负向）跨越式转移，如由低水平转移至高水平为正向跨越式转移。

2. 2 数据来源

考虑到黄河流域地区间内在关联性与行政单元的完整性，研究区域包括黄河自然流经地区与深受黄河流域影响的社会经济关联区域［23］。以2007—2021 年为研究区间，最终选取黄河流域90个城市（指地级市、州和盟）作为数据样本，并将其划分为黄河流域上、中、下游3大区段与7个沿黄城市群，见表3和表4。各城市2007—2021年的自然地理资源数据、生物资源生产数据、能源资源消费数据与社会经济数据主要来自《中国城市统计年鉴》《中国农业年鉴》《中国农村统计年鉴》《中国渔业统计年鉴》《中国林业和草原年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国气象年鉴》和各城市统计年鉴等，对于缺失数据采用插补法进行填补；降水量数据来自各省水资源公报与中国气象数据网；能量折算系数、太阳能值转换率及能值分析与计算方法主要参考Odum［14］、杨灿等［15］、王奕淇等［16］、黄黄等［17］、蓝盛芳等［18］的研究，以及《农业技术手册》［19］的研究成果。

3 结果与分析

3. 1 黄河流域生态韧性的时空演变特征分析

3. 1. 1 不同空间尺度下的时序特征分析

如图1（a）所示，研究期内黄河流域生态韧性整体呈波动下降趋势，均值由2007年的0. 23下降至2021年的0. 16，年均降幅为2. 57%，说明黄河流域面临的环境资源承载压力不断增大，抵御和应对外部不确定风险的能力有所下降。值得注意的是，黄河流域生态韧性水平在2019年后趋于平缓并有好转态势，说明随着生态环境保护意识的增强，各地区践行“绿水青山就是金山银山”理念，将生态环境保护工作放在社会经济发展的关键位置，通过实施各项生态环境保护战略与政策，不断加强生态环境保护力度与环境治理强度，促使黄河流域生态环境得以改善，生态韧性水平逐步提高。

变异系数能够反映样本期内各地区生态韧性水平的分异程度。可以发现，黄河流域生态韧性水平的变异系数始终大于1，整体呈先增加后减少的变化趋势，说明样本期内黄河流域地区间生态韧性水平存在明显的非均衡性特征。鉴于此，本研究进一步从流域区段、省域、城市群和市域等空间尺度深入分析黄河流域生态韧性的差异化问题。

（1）基于流域区段差异的分析。由图1（a）可知，黄河流域各区段生态韧性水平均值由高到低分别为上游地区gt;黄河整体gt;中游地区gt;下游地区，说明相较于上游地区而言，中、下游地区生态韧性水平较低。究其原因，上游地区生态环境本底较好，区域内生态系统资源能够满足社会经济发展需要，且生态环境受外界因素威胁时的抵抗能力与恢复能力较强。而中、下游地区多处于工业化与城镇化高速发展阶段，人口集聚、城市规模与产业布局密度不断扩大，加剧了区域生态资源环境承载压力，加之污染排放与资源过度消耗引发的生态赤字问题，致使中、下游地区生态系统自适应能力与抗风险能力降低。值得注意的是，中、下游地区生态韧性自2019年有所增加，说明中、下游地区生态环境保护与污染治理的投入力度有所加大，地区生态保护与修复成效日益显现。

（2）基于省域差异的分析。省域尺度生态韧性的时间演变趋势见图1（b）。可以发现，生态韧性水平整体呈“西部—中部—东部”省份逐渐递减的分布特征。其中：四川和青海生态环境本底较好，对生态资源的索取程度相对较低，具有较高的生态韧性水平，其生态韧性水平远高于其他省份；甘肃、陕西和内蒙古生态韧性水平处于中等水平，均值分别为0. 25、0. 22和0. 19，且大于黄河流域整体水平；而宁夏、山西、河南和山东生态韧性始终处于较低水平，均值分别为0. 08、0. 08、0. 07和0. 05，远低于黄河流域整体水平。原因在于，宁夏自然条件恶劣、生态脆弱性较高，致使生态韧性水平较低，特别是“苦瘠甲天下”的宁夏南部地区荒漠面积大且水土流失问题严重，进一步加剧了区域整体生态系统承载压力；山西作为全国能源重化工基地，依赖于煤炭等传统能源，经济发展过程中不可避免出现一系列生态破坏与环境污染问题，致使地区生态系统自适应能力与恢复能力较低；河南、山东作为人口大省与经济发展较快区域，在经济发展过程中产生大量的生态产品与能源产品需求，致使生态环境承载压力逐年扩大，生态韧性水平较低。

（3）基于城市群差异的分析。城市群尺度生态韧性的时间演变趋势见图1（c）。由图1（c）可知，黄河流域7个城市群生态韧性整体呈波动下降趋势，城市群间差异较大。其中：兰西城市群生态韧性水平显著领先，均值为0. 37，远超黄河流域整体水平；关中平原城市群次之，均值达到0. 15；而中原经济区、宁夏沿黄城市群、呼包鄂榆城市群、太原城市群和山东半岛城市群的均值均小于0. 10，山东半岛城市群的生态韧性均值最低，仅为0. 05。说明这些城市群生态环境承载压力不断加大，生态系统自适应能力与恢复能力相对较弱，且山东半岛城市群生态韧性薄弱的问题尤为突出。

（4）基于市域差异的分析。从市域尺度生态韧性的时间演变趋势来看，各城市生态韧性水平存在明显差异（由于文章篇幅所限，此处省略市域尺度生态韧性时间演变趋势图，可向作者索取）。根据黄河流域整体均值进行划分，高生态韧性水平城市共25个，占比为27. 78%，低生态韧性水平城市共65个，占比为72. 22%。这意味着黄河流域市域尺度的生态韧性水平较低，流域内生态系统安全与环境承载压力较大。

3. 1. 2 空间演变特征分析

采用自然断裂分类法将生态韧性水平从低到高划分为低度韧性（0≤ER≤0. 149）、较低韧性（0. 149lt;ER≤0. 349）、较高韧性（0. 349lt;ER≤0. 600）与高度韧性（0. 600lt;ER≤1），将能值生态盈亏从低到高划分为高生态赤字（ED≤-0. 191亿hm²）、中等生态赤字（-0. 191亿hm²lt;ED≤-0. 137亿hm²）、低生态赤字（-0. 137亿hm2lt;ED≤0）、低生态盈余（0lt;ED≤0. 015亿hm²）、中等生态盈余（0. 015亿hm²lt;ED≤0. 067 亿hm²）和高生态盈余（EDgt;0. 067 亿hm²），空间分布结果见表5和表6。由表5可知，黄河流域生态韧性水平存在明显的区域差异，4类生态韧性区域交错分布，整体呈“西高东低”的分布格局。其中：高度韧性区域以块状形式集中分布在阿拉善、阿坝、玉树、果洛、甘南等生态本底资源丰裕的上游地区；较高韧性区域主要分布在甘肃与陕西南部；较低韧性区域穿插分布在高度韧性与低度韧性区域之间；低度韧性区域以大面积连片形式分布在中下游地区，且多以经济发达、资源消耗程度高或生态本底较差的城市为主。

从表6可以看出，生态韧性分布与生态盈亏分布具有一致性，高生态韧性区域由于自然本底较好且生态资源消耗较低，具有较高的生态盈余，而低韧性区域由于生态资源消耗远超生态承载力阈值，故为生态亏损区域。值得注意的是，黄河中、下游地区生态赤字恶化趋势有所缓和，生态赤字情况有所扭转，这是由于各地区推动产业结构、能源结构与生产生活方式的绿色低碳发展，降低了生态足迹，使得生态赤字问题有所改善。

生态韧性类型转移趋势如图2所示。可以发现，黄河流域生态韧性等级结构始终以“金字塔”型为主，塔尖逐渐变窄，塔底逐渐变宽。其中：低度韧性城市数量持续增加且区域分布最广，整体呈“由东向西、由北向南”逐步扩张态势；较低韧性与较高韧性城市数量持续减少，区域范围不断缩减，且大多转变为低度韧性区域；高度韧性城市数量较为稳定，且区域分布范围基本保持不变。

《黄河流域生态环境保护规划》明确指出，到2035年，黄河流域生态安全格局基本构建，生态环境全面改善。为研判黄河流域生态韧性的未来发展趋势，参考茹少峰等［20］的研究思路，进一步采用CA⁃Markov模型对黄河流域生态韧性未来发展趋势进行模拟预测（由于文章篇幅所限，此处省略CA⁃Markov模型预测步骤和模拟预测结果，可向作者索取）。结果表明，2028年和2035年黄河流域生态韧性分布格局整体保持相对稳定状态，呈“西高东低”的分布态势，低度韧性城市数量最多，区域范围由中心向外围小幅扩散，而高度韧性城市数量最少，区域范围由外围向中心略微收缩。具体来看：高度韧性区以块状形式分布在阿拉善、阿坝、玉树、果洛、甘南等区域；较高韧性区分布在陇南、汉中与安康；较低韧性区分布较为广泛，呈条状聚集与零散分布相结合的分布特征；低度韧性区集中分布在黄河中下游地区，且以省会城市和经济发达区域为主。

3. 2 黄河流域生态韧性的空间关联分析

3. 2. 1 全局自相关分析

黄河流域生态韧性的全局自相关结果如图3所示。

由图3可以看出，样本期内黄河流域生态韧性的全局莫兰指数均为正值，波动区间为[0. 528，0. 687]。经检验，各年份全局莫兰指数均在1%的水平上显著，Z 值均为正且高于1. 96。这表明黄河流域各地区生态韧性具有显著的空间正相关性，即地区生态韧性高值趋向与高值聚集，低值趋向与低值聚集。因此，提升黄河流域生态韧性需要积极打破地理空间的局限，持续推动各地区生态文明建设的协同发展，实现黄河流域生态环境共建共治共享。

3. 2. 2局部自相关分析

采用2007—2021年黄河流域生态韧性的测度结果计算局部莫兰指数，并通过局部莫兰散点图分析生态韧性的空间集聚特征（图4）。可以发现，样本点主要集中分布在第一、三象限，呈现出明显的“高-高”和“低-低”集聚状态，表明黄河流域生态韧性水平较高（低）的城市被较高（低）的城市包围，强者越强、弱者越弱的马太效应愈发明显。此外，位于第一象限的点主要是西部生态本底较好的城市，而位于第三象限的点主要为中东部城市，进一步证实黄河流域“西部高、中东部低”的生态韧性分布格局。

3. 3 黄河流域生态韧性的分布动态演进

3. 3. 1 生态韧性分布的时间动态演进分析

黄河流域整体生态韧性的核密度估计结果与密度等高线分别如图5（a）和图5（b）所示。具体来看：①在分布位置上，黄河流域整体生态韧性水平的核密度曲线呈小幅左移态势，说明黄河流域生态韧性水平在一定程度上有所降低。②在分布形态上，样本期内核密度曲线波峰高度出现“高-低”交替波动态势，且在样本期末表现为主峰高度下降、曲线宽度扩大的发展趋势，说明黄河流域地区间生态韧性水平的绝对差异和分异趋势均有所扩大。③在分布延展性上，曲线存在右拖尾延展拓宽，说明区域内存在部分城市生态韧性水平显著高于其他城市的现象，且与区域整体生态韧性平均水平的差距有所扩大。④在极化现象上，曲线均由一个主峰和多个侧峰构成，说明黄河流域生态韧性存在多极分化现象，空间非均衡问题亟待解决。综上可知，黄河流域整体生态韧性水平有所降低，多极化现象明显，且区域差异明显扩大，说明黄河流域生态韧性尚未形成高效稳定发展态势，仍然具有较大的发展空间。

由图5（c）可知，样本期内黄河上游地区生态韧性核密度曲线主峰经历了“左移—右移”持续交替的变化趋势，整体表现为左移且幅度较小，波峰高度波动式上升，波峰宽度收窄，右拖尾收敛，具有明显的双峰特征，说明上游地区生态韧性水平有所下降，两极化趋势较为明显，且城市间绝对差异有所减少。由图5（d）可知，黄河中游地区生态韧性的核密度曲线主峰整体向右略微移动，峰值上升且曲线宽度变窄，右拖尾收敛，波峰数量保持不变，由1个主峰与1个侧峰构成，说明黄河中游地区生态韧性水平略微上升，两极分化特征较为明显，且绝对差异不断增加。结合图5（e）可知，样本期内黄河下游地区生态韧性的核密度曲线主峰经历了“右移—左移”的动态变化，并于期末表现为右移态势，波峰高度经历了“低—高—低”的变化过程，波峰宽度表现为“宽—窄—宽”的动态分布，右拖尾现象明显且随时间推移有所扩大，波峰数量从多峰向双峰转变，说明黄河下游地区生态韧性水平有所增长，多极化现象有所缓解，由多极化向两极化转变，地区间差异有所扩大。由此可见，黄河流域不同区段的生态韧性分布动态及演进趋势存在明显区别，上游地区绝对差异缩小，而中、下游地区绝对差异扩大。因此，未来应重视黄河流域不同区段生态韧性的非均衡发展特征，有针对性地推进黄河各区段生态韧性能力建设，以此来缩小地区间差距。

3. 3. 2生态韧性状态转移的时间特征分析

本研究按照四分位点将90个城市生态韧性水平划分为低水平、较低水平、较高水平和高水平4类，将时间跨度分别设定为1年、2年和3年，得到黄河流域生态韧性传统Markov转移概率结果（表7）。可以发现：①在不同时间跨度下的转移概率矩阵中，主对角线上的数值均高于非对角线上的数值，且主对角线两端值较中间值略高。这表明在不考虑空间因素的前提下，黄河流域生态韧性具有稳定性，存在“俱乐部趋同”现象。②随着时间跨度增加，主对角线上的概率逐步降低，说明黄河流域各城市生态韧性保持原有水平的概率呈下降趋势，流动性渐趋增强。③不同时间跨度下均不存在生态韧性跨越式发展。以时间跨度1年为例，由低水平地区向上跨越式转移至中高水平与高水平地区的概率均为0，且随着时间跨度增加，概率保持为0。由此表明提升黄河流域生态韧性是一个循序渐进的过程，短期内无法实现跨越式发展。

3. 3. 3 生态韧性分布的空间动态演进分析

基于邻接空间权重矩阵，采用空间Markov链分析方法研究不同城市生态韧性动态演进中空间因素的作用。卡方检验能够对空间因素的影响进行验证。经检验，时间跨度为1年、2年和3年的Q 值分别为148. 88、151. 09和176. 80，且均通过1%的显著性水平检验，说明空间因素对黄河流域各地区生态韧性的转移具有显著影响，即某一地区生态韧性的动态转移会受到邻近地区的影响。黄河流域生态韧性空间Markov转移概率结果见表8。可以发现：①不同时间跨度下，主对角线的概率均大于非对角线的概率，且随着时间跨度增加，主对角线的概率均略微下降，说明考虑空间因素时，黄河流域生态韧性具有稳定性大的特点。②不同时间跨度下，主对角线上低水平与高水平地区的概率普遍高于较低水平与较高水平地区，说明黄河流域生态韧性分布存在“低水平陷阱”与“高水平垄断”并存现象，空间俱乐部趋同现象并未得到控制与缓解。③黄河流域生态韧性的空间溢出效应明显，且邻域生态韧性水平对周边城市向上转移与向下转移的概率是非对称的。一方面，与生态韧性低水平城市相邻时，无论本地具有何种生态韧性水平，其发生向下转移的概率远高于传统Markov概率矩阵中对应的数值，且概率随时间跨度增加而提高。例如，与低水平城市相邻，当时间跨度分别为1年、2年和3年时，较低水平城市向下转移的概率分别为0. 258、0. 357和0. 423，大于传统Markov链情况下的0. 139、0. 196和0. 247。可见，低水平城市对周边城市生态韧性的发展产生一定消极作用，且低水平城市难以跳出“低水平固化陷阱”，进而形成低水平区域趋同的态势。另一方面，与生态韧性高水平城市相邻时，当本地为较低水平与较高水平时，其向上转移的概率明显高于传统Markov概率矩阵中对应的数值。例如，与高水平城市相邻，当时间跨度分别为1年、2年和3年时，较低水平城市向上转移的概率分别为0. 185、0. 160和0. 155，较高水平城市向上转移的概率分别为0. 112、0. 121和0. 128，均大于传统Markov链情况下的概率。这说明在高水平邻域的影响下，生态韧性较低水平与较高水平城市会受到辐射带动作用，进而提高向上转移的概率，形成高水平区域趋同现象。④城市初始生态韧性水平对未来生态韧性发展具有重要作用，即使与高生态韧性城市相邻，低水平或较低水平城市向高水平城市跨越式转移的概率也为0，且随时间跨度延长至2、3年时，概率仍为0。这说明在考虑空间因素的情况下，各城市生态韧性仍然无法实现跨越式发展。因此，应持续推进黄河流域生态环境保护和高质量发展，实现区域生态韧性的良性发展。

4 结论与讨论

4. 1 结论与启示

基于能值生态足迹模型，本研究测度多级空间尺度的黄河流域生态韧性水平，刻画并分析黄河流域生态韧性的时空格局及分布动态演进特征，主要结论如下。

（1）时间序列上，黄河流域生态韧性水平整体呈波动下降趋势，不同空间尺度下生态韧性的时序变化存在较大差异。其中：各区段生态韧性水平均值由高到低依次为上游地区gt;黄河整体gt;中游地区gt;下游地区；省域生态韧性水平呈“西部—中部—东部”省份逐渐递减的分异特征；城市群生态韧性水平整体呈波动下降趋势，兰西城市群生态韧性水平显著领先，山东半岛城市群的生态韧性水平最低；市域生态韧性水平存在明显区别，以低生态韧性水平城市为主。

（2）空间格局上，黄河流域生态韧性水平整体呈“西高东低”的分布格局，西部地区生态韧性高于中东部地区，生态韧性分布与生态盈亏分布具有一致性，生态韧性等级结构始终以“金字塔”型为主。CA⁃Markov模型预测结果表明，2028年和2035年黄河流域生态韧性空间分布整体保持相对稳定状态，呈“西高东低”的分布态势。

（3）空间关联分析表明，黄河流域各地区生态韧性具有显著的空间正相关性，相邻区域相互影响，呈现“高-高”和“低-低”集聚状态，“马太效应”愈发明显。

（4）核密度估计表明，黄河流域整体生态韧性水平降低，多极化现象明显，不同区段的时间动态演进特征存在明显区别，上游地区绝对差异缩小，而中、下游地区绝对差异扩大。

（5）Markov链分析表明，黄河流域生态韧性具有稳定性，存在“低水平陷阱”与“高水平垄断”并存的俱乐部趋同特征，且随着时间跨度增加，流动性渐趋增强，但均不存在生态韧性跨越式发展。考虑空间因素影响时，黄河流域生态韧性的空间溢出效应明显，且邻域生态韧性水平对周边城市向上与向下转移的概率是非对称的，若与生态韧性高水平城市相邻，则会提高向上转移的概率，反之亦然。

上述结论蕴含的政策启示包括：第一，坚持“共同抓好大保护，协同推进大治理”战略思路，在经济社会保质保量发展基础上，系统推进黄河流域生态环境保护与绿色低碳发展，完善生态环境保护与生态环境监管机制。第二，结合不同区域特点，实施差别化生态恢复政策与生态系统协同保护修复工作。上游地区应持续优化生态资源承载能力以巩固生态系统安全，中游地区应加强水土流失综合治理力度以降低生态系统承载压力，下游地区应重点开展生态环境综合整治以强化国土空间保护利用。第三，高度重视区域生态韧性发展的空间溢出效应，积极开展区域间生态韧性协同联动机制与跨区域开放合作机制，强化生态保护机制、政策与项目协同联动，充分释放生态韧性高值城市对周边城市的辐射带动作用，缓解生态韧性空间俱乐部趋同现象，实现黄河流域生态韧性空间共建共治共享。

4. 2 讨论

流域作为相对完整的生态空间，是探索绿色发展路径的有效单元，深入探究黄河流域生态韧性的时空格局及其分布动态演进特征，对于推进国土空间综合整治与流域高质量发展具有重要意义。但受限于流域系统本身的复杂性，本研究在流域生态韧性量化与综合评价方面的探索仍存在一定不足尚待提升：①本研究从生态资源供需变化视角出发，将能值生态足迹模型有机嵌入研究框架，为改进生态韧性量化方法贡献新思路，但量化方法的兼容性与研究结论的现实性仍需深入研究。未来应采用跨学科知识进一步厘清流域生态韧性的内涵，并结合各地区自然条件、经济发展水平等因素完善生态韧性核算框架。②生态韧性具有动态性与复杂性，本研究力图揭示其时空格局及分布动态演进特征，但缺乏对其内在驱动因素的分析，未来应进一步深入分析并挖掘黄河流域生态韧性的内在驱动因素。③囿于数据限制，特别是部分城市数据的不完整，使得生态韧性定量分析过程仍存在不可避免的误差。未来应结合生态环境大数据、环境监测数据和实地调研等多源数据，并采用人工智能与遥感技术融合方式，提高生态韧性量化研究的时效性与解释力。

（责任编辑：田红）