西北生态脆弱区省域国土空间生态修复分区

刘春芳，李鹏杰，刘立程，王韦婷

西北生态脆弱区省域国土空间生态修复分区

刘春芳1,3，李鹏杰2,3，刘立程2,3，王韦婷2,3

（1. 西北师范大学社会发展与公共管理学院，兰州 730070；2. 西北师范大学地理与环境科学学院，兰州 730070；3. 甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心，兰州 730070）

在生态文明建设背景下的国土空间治理时代，国土空间生态修复是优化国土空间结构、提升国土空间功能的重要举措。针对西北生态脆弱区省域国土空间生态修复分区的理论创新与实践需求，该研究以县（区）为基本研究单元，将生态系统服务供需分析与国土空间生态修复分区结合起来，探索基于生态系统服务供需匹配程度差异的西北生态脆弱区省域国土空间生态修复分区思路与方法。对甘肃省的案例研究结果表明：1）除食物供给服务外，全省县域水源涵养服务、固碳释氧服务和土壤保持服务的总供给均大于总需求，但供给与需求存在明显的空间不匹配问题。2）甘肃省存在“高供高需”“高供低需”“低供高需”和“低供低需”4种供需匹配类型，但各项生态服务的主导供需匹配类型主要以“高供低需”和“低供低需”为主。3）依据区域生态系统服务供需差异及供需匹配类型，将甘肃省划分为绿洲保育、固碳提升、水源涵养和土壤保持4个生态修复大区，并按照自然地理特征与区域生态环境问题将4个大区划分为10个亚区，同时提出不同区域相应的生态保护修复工程措施。

生态；土地利用；生态系统服务；修复分区；甘肃省

0 引 言

人类社会快速发展促使城乡“生产、生活、生态”功能空间不断转型与重构，从而对区域生态系统产生较大冲击并诱发诸多生态环境问题[1]。国土空间生态修复是指通过自然、工程或政策手段修复结构不良或功能受损的国土生态系统，促使其逐步恢复或向良性循环方向发展的过程，包括国土空间的生态修复、生态整治和生态重建三种类型[2-3]。2019年5月，中共中央、国务院发布的《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》表明，生态文明建设框架下的国土空间生态修复已上升为国家战略，成为缓解区域生态保护与经济发展矛盾的关键，更是构建地区生态安全格局和提升人类福祉的重要途径[4-6]。而要落实生态修复，首先需要科学合理划定国土空间生态修复分区，这也是国土空间治理现代化的重要前提。

1899年，俄国学者Dokuhchaev基于“景观地带”提出的“生态区”概念是生态修复分区的理论源头。国外学者对国土生态修复问题进行了系统性评估[7-8]，主要关注河流修复、采煤塌陷区和风险评估、生态系统服务、湿地缓解和限制因素分析等方面内容[9]。2000年之后，西方学者开始对生态系统服务的供给与需求进行理论与实践探索[10-11]，为生态修复研究提供了新的思路与方法，并影响了国内生态修复理论与模式的研究[12]。就生态修复分区而言，国内学者早期研究采用主导因子、图形叠加、层次聚类等方法进行了全国[13]、省域[14-17]、市域[18]，以及流域[19]的水土保持生态修复分区研究。之后，李果等[20]从生态环境问题出发，对区域生态修复规划方法进行了讨论。近些年来，学者以自然资源的区域差异性为基础，探讨了基于景观生态评价或生态敏感性评价的流域、河道、矿山等类型区域的生态修复分区[21-24]。如今，在国土空间规划改革新背景下，学者们探讨了国土空间生态保护修复关键区域的诊断和识别[2,25]，以及国土整治与生态修复转型的路径和策略[26]。还有学者基于生态系统服务供需关系或生态安全格局分析，探讨了县（区）域国土生态修复空间分区[27]。

总体来看，生态修复分区研究一直是中国地理与生态领域关注的焦点与热点，学者们从生态环境基底出发，采用量化方法对生态修复分区进行了大量理论与实践的探索，研究涉及区域、省域、市（县）域及功能区不同空间尺度[28]，有效地指导了中国生态修复工作的开展。生态系统服务（Ecosystem services）是人类可以从生系统中所获得的各种惠益，也是人类社会生存和发展的必备条件与基础[29]，如何将生态系统服务纳入国土空间规划与管理决策是保障区域生态安全面临的重大科学问题[30]。同时，日益严重的大气污染、荒漠化、水土流失与植被破坏等生态问题，也引起了学者们对经济发展、生态修复与生态系统服务供需问题的关注[16,18,31]。因此，学者们开始从生态服务价值角度，探讨生态系统价值与生态修复之间关系[4,32-33]，不同生态系统服务功能间的匹配与权衡关系[31,34]，以及生态型土地整治理论与实践[35]。但由于缺乏系统性考虑，对区域生态系统功能整体提升研究相对较少[36]，基于生态系统服务提升的视角去探讨不同尺度国土空间生态修复及其分区划定的研究较少。

在生态文明建设和国土空间规划体系构建背景下，生态修复已开始向全域国土空间生态修复转型，即从单一的要素修复转向山、水、林、田、湖、草等全要素的全域、全过程协同治理[37]。因此，需要综合评价区域生态系统服务的供给现状，考虑时空尺度权衡利益相关者的多方需求以确定不同空间尺度国土空间生态修复目标和最优策略，深化国土空间生态修复理论体系的研究[25,37]。国土空间整治与生态修复分区是省域国土空间格局优化的重要内容，如何基于生态系统服务供需分析，探索适合于省域国土空间规划实践需求的生态修复分区思路与方法，对于推进省域国土空间治理现代化、安全格局构建与可持续发展意义重大。甘肃是黄河、长江的重要水源涵养区，是国家“两屏三带”生态安全屏障的重要组成部分，但却长期面临着生态系统服务供给与需求空间不匹配等问题，这恰好也是省域国土空间生态修复的重要着力点。因此，本文以甘肃省为研究区，从生态系统服务供需平衡角度出发，在分析省域生态系统服务供需及匹配状况的基础上，探索差别化的生态修复与分区方案，以期为省域国土空间的生态修复分区提供一种新的视角与可借鉴和推广的方法。这既能深化和拓展生态修复分区与生态服务之间的关系研究，又能为区域生态系统管理和国土空间优化提供重要的理论基础与实践指导，对甘肃省国土空间规划编制也将提供有价值的思路和方法借鉴。

1 研究区概况、研究思路与分析方法

1.1 研究区概况

甘肃省地处中国西北，介于32°31′～42°57′N、90°13′～108°46′E之间，位于东部季风湿润区、西北干旱半干旱区和青藏高寒区的交汇地带。全省国土总面积42.58万km2，共设14个地州市，常住人口2 625万人。境内海拔在562～5842 m之间，总体地势西南高、西北低。山地、戈壁、平原交错分布，包括了河西走廊区、中部沿黄区、陇东黄土高原区、秦巴山地区和甘南高原区五大典型的地貌类型区（图1）。辖区分属祁连山内陆河流域、黄河流域和长江流域，气候类型多样，年均温0～15℃，年均降水35～735 mm。省域内生态系统类型以城镇生态系统、农田生态系统、森林生态系统和荒漠生态系统为主。伴随着工业化、城镇化的发展，人地关系矛盾日益突出，水土流失、植被破坏等生态环境问题频发。

图1 研究区地貌类型图

1.2 省域国土空间生态修复分区思路

省域国土空间规划是全国国土空间规划的落实和调控省域空间资源分配的主要手段。自然资源部最新颁布的《省级国土空间规划编制指南》（试行，2020年）明确指出：“针对省域生态功能退化、生物多样性降低、用地效率低下、国土空间品质不高等问题区域，将生态单元作为修复和整治范围，落实生态修复和国土综合整治的重点区域”。可见，省域国土空间生态修复是一项战略性、系统性、整体性、统筹性的工作，重点在于宏观指导、管控与战略协调。它既不是微观或局部的生态修复，也不是单纯的工程技术措施，而是通过全域生态系统结构调整与功能恢复和优化，平衡不同服务与社会需求之间的关系，进而提升省域及分区生态系统服务能力，实现国土空间结构优化和可持续发展。因此，本文以县区为研究单元，从生态系统服务供给功能、调节功能、文化功能、支持功能等供给与需求匹配分析出发，找到供需匹配程度低的区域，识别并明确障碍性主导因子，进而划定省域生态修复分区并提调控策略。

在生态文明建设与国土空间规划体系框架下，立足“山水林田湖草”生命共同体理念，基于生态系统、景观生态学、人地关系、主体功能区等理论，省域国土空间生态修复分区须首先对区域生态系统现状、问题进行分析，以生态系统服务的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能为基础，确定省域生态系统服务结构与主要功能类型；其次，将生态系统的气候、土壤、植被等要素供给与人类社会对生态系统服务的影响与需求结合起来，测度区域生态系统服务供给与需求，找到并厘清生态系统服务的时空供需匹配关系及其空间表达；第三，在各类生态系统服务价值评估的基础上，确定低值生态系统服务发挥的障碍性主导因素。进一步对这些因素进行诊断和分析并落到研究单元，将其是否具备可调控性作为生态修复分区的基础。第四，基于国土空间开发保护格局，根据不同区域生态系统服务供需匹配度提升的相似性、差异性，找到生态系统服务供需不匹配程度高的区域及障碍性主导因素，划定不同类型的生态修复分区。针对分区结构不良、功能受损等问题，明确分区或亚区生态修复的目标与重点，同时要考虑和市县、乡镇规划之间的传导。值得说明的是，就区划基本单元来讲，理论上应该强调生态过程的完整性及生态系统服务功能的空间同源性和相互联系，但从实践操作来看，考虑数据的可获取性及规划管理应用，可以县（区）域为基本研究单元。

1.3 数据来源

本文以省域87个县区级行政区为基本评价单元，以2017年为数据基年。人口与社会经济基础数据来自于《甘肃省2018年发展年鉴》《甘肃省2018年农村年鉴》。水资源数据来自于《甘肃省2018年水资源公报》，水土流失数据来源于《甘肃省2018年水土保持通报》。土地覆被数据来源于Landsat TM遥感数据，解译并参考Google Earth和全省2017年土地变更调查数据进行精度判别，总体分类精度为92%。基于人口统计数据和水土流失数据，计算各县区人均耗水量、基本食物需求量、碳排放量和水土流失量。

1.4 分区方法

针对甘肃省自然环境脆弱、水土流失严重等生态环境问题，以及县域社会经济发展特征与水平，结合数据的可获取性，本文选取在甘肃省具有重要生态意义的水源涵养、食物供给、固碳释氧和土壤保持等生态服务进行分析。

首先评估全省各县区食物供给、固碳释氧、水源涵养和土壤保持服务的供给量与需求量，并分析其数量与空间分布状况。其次，对4项生态系统服务供需匹配状况进行分析，明确各县（区）的主导生态系统服务供需匹配类型。最后，对各项生态系统服务供需匹配类型的限制性主导因素的与可调控性进行识别[38]，进而依据“保护生态源地、修复受损区域”的原则确定生态保护修复分区及其主导方向，并因地制宜的提出差别化的生态保护修复措施。

1.4.1 生态系统服务供给测算

目前计算生态服务价值量的模型较多[38]，其中谢高地等[39]学者编制的全国生态系统服务当量表被广泛运用于不同地区的生态系统服务价值评估。经过计算，甘肃省2017年粮食作物产值为7822.1元/hm2。根据Costanza和谢高地等[40-41]学者研究，区域单位粮食作物产值是1个标准生态系统服务当量因子的7倍，即甘肃省一个标准生态系统服务当量价值为1117.44元/hm2。但由于谢高地等学者的研究尺度为全国，部分当量系数在甘肃省存在差异或并不适用，因此对其进行修正以降低客观误差[42]，公式如下：

式中ESV为地均生态系统供给价值量，元/hm2；VC为第类生态系统类型的供给总价值，元；为生态系统类型；S为第类生态系统类型的面积，hm2；为各县区土地总面积，hm2。

1.4.2 生态系统服务需求测算

生态系统服务需求是人类能够获得或者希望获得的生态系统服务的数量。本文以全省人均耗水量、人均基本食物需求量、人均碳排放量分别作为水源涵养服务、食物供给服务和固碳释氧服务的需求量，并使用市场价值法[39]对各项服务的需求进行货币化转换。将各县区土壤侵蚀规模作为土壤保持服务的需求量，包括水蚀、风蚀以及冻融侵蚀规模，采用影子工程法[38]，结合全省各地水土流失治理的平均成本对其进行货币化转换，得到土壤保持服务需求的价值量。

式中D代表各县区土壤保持服务地均需求价值，元/hm2；D为各县区水土流失的规模；P为县区水土流失治理的平均成本。

1.4.3 生态系统服务供需匹配

为了对4项生态系统服务进行供需匹配分析，首先对生态系统服务供需价值量进行零-均值标准化（z-score标准化）。将标准化后的供给与需求值划分为4个象限（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），轴为供给的标准化值，为需求的标准化值。第一象限为“高供高需”，第二象限为“低供高需”，第三象限为“低供低需”，第四象限为“高供低需”。标准化公式如下：

2 结果分析

2.1 生态系统服务供给与需求的空间分异

图2和图3为甘肃省各县区生态系统服务供需价值量空间分布状况。从图2和图3可知，甘肃省生态系统服务供给总值为1.33×107万元，单位面积土地价值为3 124.76元/hm2；生态系统服务需求总价值为2.99×106万元，单位面积土地价值为703.68元/hm2。由于全省自然资源禀赋、生态环境及社会经济发展状况的差异较大，导致省内不同生态系统服务供给与需求分布的高度异质性。总体来看，省域4项生态系统服务供给呈现出由西北向东南递增的空间分布趋势，而需求则呈现出由中部向西北和东南递增的空间分布趋势。

图2 甘肃省分县区生态系统服务供给

图3 甘肃省分县区生态系统服务需求

全省食物供给服务供给总价值为3.69×105万元，单位面积土地价值为86.63元/hm2；食物供给服务需求总价值为2.07×106万元，单位面积土地价值为487.52元/hm2。受自然资源与耕作条件及社会经济发展与人口分布的影响，各县区食物供给服务及需求价值均呈显著差异。供给价值较高的区域分布在张掖、武威等绿洲农业区和天水、平凉等旱作农业区，价值均在196元/hm2以上。供给价值较低的区域集中在嘉峪关、酒泉市等地的戈壁县区及甘南高原牧区。需求价值量较高的区域主要分布在城镇化水平较高的兰州市、白银市以及临夏回族自治州部分县区，价值在15 000元/hm2以上。需求最低的区域主要分布在人口密度较低的河西西部地区与甘南高原等戈壁荒漠与高原牧区，价值在6 000元/hm2以下。

全省固碳释氧服务供给总价值为3.35×106万元，单位面积价值为788.46元/hm2；固碳释氧服务需求总价值为1.08×105万元，单位面积价值为25.39元/hm2。受资源禀赋、产业布局与城镇化发展的影响，省内区域固碳释氧服务价值与需求呈现明显差异。供给价值较高区域主要分布在陇南秦巴山区、甘南高原以及祁连山区，服务价值均在555元/hm2以上。供给价值较低区域集中在河西走廊的北山地区、戈壁荒漠区以及兰州、白银等地的黄土丘陵区，以荒漠草地生态系统为主，植被覆盖状况较差。需求较高的区域则主要在河西走廊中部绿洲的武威、张掖、嘉峪关等市的主城区，以及兰州、白银、平凉市崆峒区与定西市安定区。该区大型工矿企业多，碳排放量大，固碳需求价值在76元/hm2以上。需求最低的区域分布在河西走廊的荒漠绿洲以及甘南高原，该区以农牧业为主，固碳需求价值在30元/hm2以下。

全省水源涵养服务供给总价值为4.3×106万元，单位面积价值为1 009.73元/hm2；水源涵养服务需求总价值为1.09×105万元，单位面积价值为25.55元/hm2。由于地貌单元广泛发育，气候类型多样，降雨时空分布不均，导致各县区水源涵养服务功能不同。而人口集聚与产业布局，又使得水源涵养服务需求价值的空间差异显著。水源涵养能力较高的区域分布在甘南黄河上游地区、陇南以及三大内陆河流域的祁连山区，其价值均在921元/hm2以上。供给价值较低的区域分布在西北戈壁荒漠地区，如巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠等，年均降水量在200 mm以下且蒸发量极高。需求较高的区域包括农业用水量较大的河西绿洲农业区，以及人口集聚、以工业为主的沿黄地区，需求价值在130元/hm2以上。全省其他区域诸如甘南高原、河西荒漠、陇东黄土高原等地区的需求量均较低，需求价值在44元/hm2以下。

全省土壤保持服务供给总价值为5.28×106万元，单位面积价值为1 239.94元/hm2；土壤保持服务需求总价值为7.03×105元，单位面积价值为165.23元/hm2。受降水、地形地貌和植被覆盖等因素的影响，供给价值较高区域分布在河西中部绿洲区与南部祁连山区、秦巴山区及甘南高原，其价值均在633元/hm2以上。供给价值较低区域集中在河西走廊的北部山区、戈壁荒漠地区以及沿黄北部的黄土丘陵区。这些区域植被覆盖差、土壤疏松、地形破碎，多风且降雨集中，是全省主要风蚀区与水土流失区。受气候、地形地貌以及植被覆盖等影响，土壤保持服务需求较高区域是河西地区以风蚀为主的荒漠戈壁区和陇中陇东黄土高原区，需求价值在226元/hm2以上。而省内地形较为平坦或植被覆盖较好的如河西绿洲、甘南高原、秦巴山区等地的需求量均较低，需求价值在61元/hm2以下。

2.2 生态系统服务供需的空间匹配

对甘肃省域生态系统服务供给与需求分析发现，4项生态系统服务的供需匹配类型以“高供给-低需求”与“低供给-低需求”为主，而“高供给-高需求”和“低供给-高需求”的县区偏少。如图4所示，省内不同类型的生态系统服务供需匹配呈现一定程度的地域集聚，但也表现出了明显的空间差异。

图4 甘肃省分县区生态系统服务供需匹配

全省食物供给服务的“高供给-高需求”区域共5个县区，零散分布在陇东黄土高原区的甘谷县、秦州区以及西峰区等地；“高供给-低需求”共35个县区，集中分布在河西走廊中部的绿洲农业区、中部沿黄区的东北部以及陇中陇东的大部区域；“低供给-高需求”有4个县区，主要在中部沿黄区的兰州市主城区；“低供给-低需求”共42个县区，广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区的南部。

全省固碳释氧服务的“高供给-低需求”共29个县区，集中分布在甘肃省南部的秦巴山区、陇东黄土高原区的南部等区域；“低供给-高需求”共11个县区，主要分布在中部沿黄河地区、陇东地区这些人口密集的城市主城区；“低供给-低需求”共46个县区，在全省广泛分布，西起河西走廊西端，东至陇东黄土高原区中部，包括了甘南高原的大部地区。

全省水源涵养服务的“高供给-低需求”共27个县区，主要分布在南部秦巴山区和陇东黄土高原南部等降水量较多且植被覆盖较好的区域；“低供给-高需求”共14个县区，主要分布在沿河西走廊中部的绿洲区以及沿黄地区人口密集、工农业用水集中的地区；“低供给-低需求”共45个县区，主要分布在河西地区、陇中陇东黄土高原区以及中部沿黄区。

全省土壤保持服务的“高供给-高需求”区域共2个县区，零散分布在陇东黄土高原、甘南高原和秦巴山区的交界地带，这一区域水土流失面积大且治理成本高；“高供给-低需求”共18个县区，主要分布在陇南山区以及陇东黄土高原南部，这些区域植被覆盖状况较好，水土流失面积较小且水土保持能力较强；“低供给-高需求”有30个县区，主要分布在河西走廊的荒漠地区以及陇中陇东黄土高原的中部与北部，其中河西地区主要以风蚀为主，陇中陇东黄土高原区以水土侵蚀为主；“低供给-低需求”共36个县区，主要分布在河西走廊中部、中部沿黄河地区与甘南高原的大部。

2.3 生态修复分区划定

在生态系统服务供需价值总体格局分析的基础上，进一步找到不同类型生态系统服务供给低值集聚区及其可调控障碍因子。甘肃省域食物供给服务供给价值较低的区域集聚面积27 985 045 hm2，占65.78%，主要集中在嘉峪关、酒泉市等地的戈壁县区及甘南藏族自治州的高原牧区。这些区域耕地资源匮乏，耕地质量差且霜冻等自然灾害频发，不宜耕作。该区域食物供给服务可调控障碍因子主要为灌溉保证率、植被覆盖率和土壤质量。

全省固碳释氧服务供给价值较低的区域集聚面积36 174 376 hm2，占85.01%，主要集中在甘肃省河西走廊地区的北山地区、戈壁荒漠地区以及兰州白银等地的黄土丘陵区。这些区域以荒漠草地生态系统为主，植被覆盖状况较差，固碳能力弱。该区域固碳释氧服务可调控障碍因子主要为植被覆盖率、土壤有机质含量。

全省水源涵养服务供给价值较低的区域集聚面积27 862 500 hm2，占65.49%，主要分布在甘肃省西北部的戈壁荒漠地区，如巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠等，年均降水量在200 mm以下且蒸发量极高。该区域水源涵养服务可调控障碍因子主要为植被覆盖率、土壤质地和水土保持工程措施。

全省土壤保持服务供给价值较低的区域集聚面积 28 770 995 hm2，占67.63%，主要集中在河西走廊地区的北部山区、戈壁荒漠地区以及沿黄区北部的黄土丘陵区。这些区域植被覆盖差、土壤疏松、地形破碎，多风且降雨集中，是全省主要的风蚀区与水土流失区。该区域土壤保持服务可调控障碍因子主要为坡度、土壤养分、土壤可侵蚀因子、水土保持工程措施和植被覆盖率。

基于甘肃省各项生态系统服务供给与需求匹配存在的差异与修复需求，结合五大地貌类型区主要的生态环境问题、障碍性主导因素特征和“保护生态源地、修复受损区域”等目标，从保护生态系统服务“高供给-低需求”区域和修复建设生态系统服务“低供给-高需求”区域入手，以县级行政区为基本单位，按照自然条件一致性以及行政界限相对完整性原则，依据水源涵养、水土保持、固碳提升等生态产品供给能力提升主要方向将甘肃省划分为4个生态修复大区。进而依据地形地貌和流域完整性确定了10个生态修复亚区，形成“生态服务修复方向+实施地理单元”的分区格局（图5）。同时，基于《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021－2035年）》、《甘肃省生态保护与建设规划（2014－2020年）》、《甘肃省建设国家生态安全屏障综合试验区“十三五”实施意见》等政府规划及文件要求，针对4个分区及10个亚区在食物供给、固碳释氧、水源涵养、土壤保持四大功能之间匹配状况，提出生态修复目标与策略。

注：Ⅰ，绿洲保育区；Ⅱ，固碳提升区；Ⅲ，水源涵养提升区；Ⅳ，水土保持提升区。

1）绿洲保育区（Ⅰ）

属于食物供给服务的“高供给-低需求”区域，按流域不同又分为疏勒河亚区、黑河亚区、石羊河亚区等3个亚区，共包含10个县区。该区耕地耕作条件较好，耕地质量与耕地产能较高，食物供给服务服务的供给较高。但由于人口较少，对食物供给服务的需求量相对较低。因此，该区要全面加强天然绿洲和湿地生态保护恢复，实施退耕还林还草、退牧还草和土地综合整治。加强沙化土地综合治理，对区域耕地实施综合治理，结合土壤、水利、道路与植被等生物工程措施，改善提升河西绿洲农业区的生产条件，提高区域耕地质量与耕地产能，稳步增加粮食产出，保持区域食物供给服务的持续高供给。

2）固碳提升区（Ⅱ）

属于固碳释氧服务的“低供给-高需求”区域，共含12个县区，主要分布在甘肃中部沿黄灌区的兰州、白银地区。该区林草地覆盖较差，生态环境基底脆弱，但城镇化率较高、重工业较为集中，固碳释氧服务的需求较高、供需矛盾突出。因此，在保障该区域经济社会发展与生态环境保护协调发展的情况下，依据各亚区不同的生态保护修复限制性因素，对白银市景泰县、靖远县等水源匮乏地区实施植树造林和退耕还林还草工程；对水源相对较为充足的兰州市主城区等地推进城市绿化工程、加快建设城市大型绿地与公园，提升区域固碳释氧服务的供给能力。

3）水源涵养提升区（Ⅲ）

属于水源涵养服务的“高供给-低需求”区域，按照流域与地貌单元分为祁连山亚区、两江一水亚区与黄河上游亚区等3个亚区，共包含29个县区。该区主要分布在河西走廊南部祁连山地区、甘南高原与秦巴山区，生态修复以自然保护恢复为主、人工干预修复为辅，推进自然保护地建设及野生动植物保护重大工程。祁连山水源涵养亚区以“祁连山生态保护和修复工程”为重点，对祁连山区的冰川、河流、森林实施管控保护，对在水源涵养区内的矿山，企业进行迁移关停，防止人为生态破坏；黄河上游水源涵养亚区以“黄河上游流域综合治理”工程为重点，实施草原轮牧、禁牧、退耕还牧和重点湿地保护工程；两江一水水源涵养亚区应继续实施天然林保护、小型水利水保、河湖湿地生态保护与流域综合治理工程建设，提升区域水源涵养能力。

4）水土保持提升区（Ⅳ）

属于土壤保持服务的“低供给-高需求”区域。根据区域土壤侵蚀类型的不同划分为陇东水土保持亚区、陇中水土保持亚区、石羊河防风固沙亚区与疏勒河防风固沙亚区等4个亚区，共包含36个县区。陇中和陇东黄土高原水土保持亚区在“小流域综合治理”的基础上，结合区域特色，开展25°以上坡耕地的退耕还林还草、封山育林、治理沟道和平整坡耕地等因地制宜的过程措施，增强区域的保土保水能力。石羊河防风固沙亚区与疏勒河防风固沙亚区以防沙治沙工程为重点，大力建设“北方防风固沙带”等综合防护体系，划定保护区保护荒漠植被与人工绿洲。同时，对已有荒漠地区实施草方格沙障和种植梭梭等治理措施，遏制流沙侵袭，防止荒漠化加剧，实现绿洲的可持续发展。

3 结论与讨论

科学合理的国土空间生态修复分区是落实新时期国家生态文明建设和土地整治战略发展的需求和前提条件。本文以中国西部生态屏障甘肃省为研究区，结合土地利用、统计年鉴等多源数据，采用生态系统服务价值当量、ArcGIS空间分析等方法分析并评价了甘肃省2017年生态系统服务供需及其匹配关系，依据生态系统服务供需匹配状况划定了全省国土空间生态修复分区，并探讨了相应的生态修复策略。

1）本文针对西北生态脆弱区，提出并探索了基于生态系统服务供需匹配关系分析的省域国土空间生态修复的思路与方法。在对省域生态环境问题及县区级单元生态系统服务供需测度的基础上，明确县区生态系统服务供需匹配类型，识别影响其功能的主导障碍性因子，进而以优化国土空间开发保护格局和提升生态系统服务功能为目标，划定不同类型的省域生态修复分区。

2）甘肃省生态系统服务总体供给水平与需求水平都相对较低。就供给来看，省域内不同生态系统服务供给价值空间分布呈现出由西北向东南递增的空间分布趋势。就需求而言，不同地区对不同生态系统服务的需求呈现出由中部沿黄地区向西北和东南递减的空间分布。食物供给、固碳释氧、水源涵养服务需求高的县区主要集中省内人口密集的重点工农业地区。土壤保持服务的需求则受地形地貌，植被覆盖等因素的影响，需求较高的区域主要分布在河西荒漠戈壁以及陇中陇东黄土高原区。

3）甘肃省生态系统服务供需匹配有“高供给-高需求”“高供给-低需求”“低供给-高需求”与“低供给-低需求”4种类型。4项生态系统服务供需匹配的主导类型以“高供给-低需求”与“低供给-低需求”为主。各项服务的“高供给-高需求”匹配类型县区较少。主要可保护调控的供需匹配类型是“高供给-低需求”与“低供给-高需求”。

4）根据甘肃省不同地区不同生态系统服务供需差异及匹配状况，将甘肃省划分为绿洲保育、固碳提升、水源涵养和土壤保持4个生态保护修复区，并按照自然地理特征与区域生态环境问题将4个大区划分为疏勒河绿洲保育亚区等10个亚区，同时提出不同区域相应的生态保护修复工程措施。

面向国土空间治理现代化，如何精准评估区域生态系统服务供需匹配状态是省域生态保护修复分区的基本前提，特别需要关注生态系统服务供给、需求在距离、方向等方面的匹配，从而进行更有针对性、差别化的生态保护修复分区。受基础数据与研究方法的限制，本文在省域尺度上以县域为评价单元在一定程度上忽略了县域内部供需状况对结果的影响，并有可能掩盖区域气候相似性与地貌单元的完整性。因此，今后的研究可在生态服务功能、生态环境健康等分析的基础上，结合流域，山脉等自然地理单元对区域生态系统服务供需状况进行评估。同时，也要考虑时间因素下生态系统服务功能的变化以及不同地域生态系统服务流动，更加科学地划定生态修复分区。

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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

刘春芳，李鹏杰，刘立程，等. 西北生态脆弱区省域国土空间生态修复分区[J]. 农业工程学报，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

国家自然科学基金项目（41861034）

刘春芳，博士，教授，主要从事城乡发展与空间治理研究。Email：liuchunfang@nwnu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.17.030

TP391

A

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