武陵山區國土空間開發對生態安全影響的時空異質性研究

陳勤昌,王兆峰

(湖南師范大學旅游學院,長沙 410081)

黨的二十大報告強調,要統籌發展和安全,以新安全格局保障新發展格局,這為構建主體功能明顯、優勢互補、高質量發展的國土空間開發保護新格局提供了基本遵循。武陵山區生物多樣性與水土保持生態功能區作為國家重點生態功能區,通過生態文明建設和生態修復治理工程,環境保護成效日漸顯著,生態系統多樣性、穩定性和持續性穩步提升,區域生態安全屏障更加牢固;同時,作為西部大開發戰略最前沿和脫貧攻堅戰略主戰場,武陵山區國土開發規模和強度持續走高,局部荒漠化、石漠化、水土流失等問題加劇,物種及遺傳資源衰減流失,生境敏感性、脆弱性顯化,國土空間開發系統與生態安全系統沖突頻仍[1]。21世紀以來,武陵山區國土空間開發對生態安全格局是否構成影響,是否存在空間溢出效應,區域內部是否存在時空異質性? 解答上述問題既是細化落實長江經濟帶“共抓大保護、不搞大開發”戰略導向的關鍵步驟,亦是真切響應特殊類型區振興發展和生態文明建設的時代課題。

探析國土空間開發與生態安全的內在關系是區域經濟學和生態地理學的研究重點[2]。國土空間開發指依托地域空間以滿足經濟社會發展所需而開展的系列實踐活動,德國、法國、日本等國家有計劃地制定國土規劃或空間發展計劃,旨在最大化改善生產力布局[3];國內側重于國土空間的規劃指向[4]、評估診斷[5]、風險預警[6]、生態修復[7]和系統治理[8]等研究支脈,多聚焦黃河流域[2]、長三角地區[9]和東北地區[10]等熱點區域。生態安全指一個國家、地區或人類社會維持生存發展所需的環境且少受或不受破壞與威脅的狀態[11],國外多著墨于評估模型構建[12]、生態安全廊道建設[13]、生態功能修復策略[14]和生態系統風險防范[15]等領域;國內學者綴合國情區況,延伸至生態安全能力建設、綜合治理體系構建和生態安全格局優化等方面[16],研究對象多為煤炭區[17]、庫區[18]、林區[19]、半干旱區[20]和濕地[21]等生態安全控制區。國土空間開發對生態系統影響的研究逐漸增多,趙亞莉等[22]厘清我國省會城市土地開發強度與生態環境的演替關系,闡明開發強度合理區間應基于生態環境保護之需;衛思夷等[23]厘清國土空間開發與資源環境承載力耦合協調度,明確兩者并非必然對立制約關系;李強等[24]證實城市蔓延對生態環境內在機理及影響效應,明確兩者滿足環境庫茲涅茨倒“U”型曲線(EKC),但未能延伸討論至拐點(閾值)以及空間異質性特征。綜上所述,聚焦跨省連片交界生態脆弱地帶及縣域尺度的研究稍顯薄弱,國土空間開發對生態安全的作用機制尚未推至實證,其作用機理、溢出效應以及時空分異特征分析相對匱缺。

本文嘗試做出邊際貢獻如下:(1)研究視角上,以國家重點生態脆弱區與水土保持關鍵區武陵山區為對象,廓清縣域尺度下國土空間開發對生態安全的作用機理和時空異質性,為跨省交界區生態環境聯保共治和生態文明建設提供客觀參考。(2)研究內容上,構建國土開發強度與生態安全綜合評估框架,采用空間杜賓模型厘清國土開發強度對生態安全的空間溢出效應,并引入門檻模型檢驗兩者的非線性影響,以規避偽(倒)“U”型關系的缺陷。因此,聚焦武陵山區71個縣域單元,明確國土空間開發對生態安全的作用機理、空間溢出效應和門檻效應,驗證國土空間開發對生態安全的影響程度,以期進一步筑牢武陵山區生態安全屏障,為生態脆弱區打造人與自然和諧共生的美麗中國樣板提供實證依據。

1 國土空間開發對生態安全的作用機制

黨的“十八大”報告初次將“優化國土空間開發格局”提升至戰略和全局高度,生態安全格局作為其中三大戰略格局之一,聯結著生態系統服務與人類社會永續發展。國土空間開發是經濟社會高質量發展的動力引擎,生態安全是國家安全體系的重要基石,兩者相互作用、互為支撐。依循區域非均衡增長理論和空間生產理論[13],國土空間開發具有針對性、階段性和持續性,對生態安全格局的作用是一個復雜的動態博弈過程,即國土空間開發對生態安全的影響存在非線性特征,正向或負向影響著人地關系地域系統協調演進狀態。

(1)國土空間開發對生態安全的促進作用。期初受到地理區位、交通網絡和政策支持等驅動因子影響,物質流、信息流、資金流、人才流快速集聚,國土空間開發規模、密度和強度日漸增強,極大蓄積了經濟社會發展內生“原動力”[16]。隨著國土開發范圍、開發能力由區域性節點城市逐步向全域滲透輻散,生態保護建設投入力度加大,生態系統結構、功能的正外部性增強,生態系統效應外溢性逐步釋放。此外,鄰近區域為獲得財力、物力、人力等發展權益,通過主動的“學習效應”和間接的“溢出效應”,實現綠色生產技術、清潔環保方式、先進管理經驗等跨區傳導[14],以合理規避國土空間開發對生態系統的脅迫影響,促進了全域生態韌性和生態安全的協同提升,助益于國土空間開發保護格局的整體優化。

(2)國土空間開發對生態安全的抑制作用。伴隨國土開發范圍的擴大、資源要素的追加和能源消耗的增加,經濟增長、人口集聚、土地擴張和要素投入等維度表征愈加明顯[18],資源約束趨緊、生態功能受損、環境承載力下降等環境脅迫問題顯化,對生態系統的穩定性和質量造成擾動。當國土開發強度超過臨界值(閾值)后,致使企業集聚化形成“擠出效應”,大量資源消耗與污染廢棄物排放,經濟規模效應、正外部性作用斂縮,危及生態環境承載力上限,一定程度上抑制生態安全能力建設。因此,國土空間開發需更加注重內涵式、包容性和高質量增長,變末端生態環境治理為前端生態安全預警,促使生態安全格局在新一輪國土空間開發保護和生態文明建設進程中實現再平衡。

2 研究設計

2.1 研究區概況

武陵山區覆蓋湘西、黔東、鄂西、渝東南4 省區71縣域(圖1),國土面積為17.18萬m2,人口總量超3 600萬人,是我國面積最大的跨省交界區和典型的“老少山邊窮”地區。該區人均GDP 從2000 年的4 984元躍升至2019年的38 921元,農村居民人均可支配收入從不足2 000 元躍升至2019 年的11 544元,鎮化率由不足20%提升至2019年的38.48%,國土開發規模、強度和效率協同提升。境內森林覆蓋率超68.60%,擁有酉水、澧水、沅江、資水、烏江等河流,是長江、珠江和洞庭湖等流域重要水源涵養與生態屏障區,也是具有全球保護意義的生物多樣性與水土保持關鍵區,生態功能、生態地位和生態責任突出。在旅游開發、脫貧攻堅、鄉村振興進程中,局部土地流失嚴重、景觀破碎化加劇、生態系統服務功能退化等生態環境風險頻見于報端,故揭示武陵山區國土空間開發對生態安全的作用機制及影響效應,推進人地關系地域系統正向演化,將為其他生態脆弱區乃至全國生態文明建設樹立典型。

圖1 研究區概況Fig.1 Overview of the study area

2.2 研究方法

2.2.1 熵值模型法 為規避評價指標單位和量綱的差異性,首先采用極值標準化對各單項指標展開歸一化處理,繼而利用熵值模型測度國土開發強度指數與生態安全指數的指標權重值,最后利用線性加權法獲取兩者的綜合指數。計算公式如下[10]:

式中:Zij為無量綱處理后的數值;Wj為j項指標的權重;m為指標項數;n為縣域數,本文取71;Sij為綜合得分,且在[0,1]區間內分布。

2.2.2 空間自相關分析 空間自相關分析通過數據統計分析與地圖定位相結合,反映某一屬性的空間關系,并對要素的空間集聚特征及與周邊要素的差異進行表達。采用全局自相關探測生態安全的空間關聯性,以Moran′sI指數加以衡量。計算公式如下[25]:

式中:xi,xj為研究縣域單元的空間觀測值;為均值;Wij為空間權重矩陣,本文選取經濟距離空間權重矩陣(W1)、反嵌套權重矩陣(W2);n=71。Moran′sI指數值域介于[1,1],如Moran′sI＞0,代表研究對象在空間上呈正相關;如Moran′sI＜0,代表負相關,則具有較為明顯的空間異質性特征;如若Moran′sI=0,說明研究對象在空間上呈隨機分布狀態。

2.2.3 空間杜賓模型 空間權重矩陣指處于不同空間橫截面單位的某一經濟或地理屬性值之間的相互依存度,適配的空間權重矩陣是應用空間計量模型的基礎?？臻g杜賓模型(SDM)可客觀研判地理單元之間錯綜復雜的空間關聯特征,解析被解釋變量與解釋變量的空間關聯性以及具體空間溢出效應。計算公式如下[25-26]:

式中:W為空間權重矩陣;Esit為被解釋變量;Tdiit為解釋變量;Controlit為若干控制變量;ρ為被解釋變量空間回歸系數;β1,β2為解釋變量和控制變量的空間回歸估計系數;θ1,θ2為解釋變量的回歸估計系數;μi為空間效應;δi為時間效應;εi為隨機擾動項。

2.2.4 面板門檻模型 “門檻效應”指某變量到達臨界值后,致使其他變量發展方式發生轉向的現象。鑒于門檻變量設計分段函數的門檻回歸模型,由門檻效應對各分組變量產生的非線性關系擬合效果最為理想,且易于研判門檻變量對被解釋變量的結構突變點(臨界點)。據此,為驗證國土開發強度對生態安全是否存在約束條件及門檻效應,本文設定分段函數模型如下[26-27]:

式中:Tdiit為縣域單元i第t年的國土開發強度;I()為示性函數,若括號內數值大小條件滿足時取常數1,否則取值為0;α0,α1,α2,α3表示彈性系數值;γ1,γ2,γ3為待估計門檻值;Xit為一組影響生態安全的控制變量;φ為Xit對應的一組系數向量;εit為隨機擾動項。國土開發強度對生態安全或產生促進作用,或造成抑制作用;若正負效應并存,將引起結構性突變,故引入國土開發強度的門檻值,以檢驗其對生態安全的非線性影響。

2.3 指標選取與數據來源

2.3.1 指標體系

(1)被解釋變量:生態安全(Es)。作為聯結經濟、社會與環境三大系統的關鍵紐帶,生態安全映射生態系統的穩定性、健康性和可持續性特征?；谏鷳B安全的概念內涵[11],擬用聯合國經濟合作開發署“壓力(Pressure)-狀態(State)-響應(Response)”模型[20],以社會經濟與生態環境有機統合為主線,考量社會經濟發展的投入產出與環境系統的生態效益。其中,生態安全壓力反饋人類生產生活實踐對生態環境造成的沖擊與挑戰,生態安全狀態反映區域現實環境容量和承載能力,生態安全響應折射面對生態壓力時提升環境容量所采用的響應性舉措[22]。具體指標選取詳見表1。

表1 國土開發強度與生態安全評價指標體系及權重Table 1 Evaluation index system and weights of territoria development intensity and ecological security

(2)門檻變量:國土開發強度(Tdi)。國土空間是自然要素、人文要素及其相互作用形成的空間載體,亦是推進生態文明建設的功能載體,以開發強度具象反映生產生活實踐對地域系統的利用程度及累積承載密度[24],借鑒張樂勤[9]和陳勤昌[28]等學者研究思路,遴選經濟開發強度、人口擴張強度、土地利用強度、社會投入強度4個維度,集成表征研究區國土開發強度指數。其中,以經濟密度、產業非農化率表示經濟開發強度,反映區域經濟規模和產業結構變化;以地區人口數、城鎮人口比重表示人口擴張強度,反映區域人口總量和人口集聚程度;以土地墾殖指數、建成區面積所占比重表示土地利用強度,反映區域土地利用結構變化和城鎮空間擴張程度;以全社會用電量、單位面積投資額表示社會投入強度,反映能源要素和資本要素投入狀況。

(3)控制變量:①經濟發展(Eco)。經濟條件是推進生態文明建設的物質基礎,直接影響生態安全的維護成本與產出,是人與自然和諧共生的前提保障,選取人均GDP 表征[13]。②資源稟賦(Res)。自然資源稟賦影響著國土空間發展潛力和國土空間再平衡,是優化生態保育、生態修復和生態屏障等功能的關鍵要素,選取人均耕地面積[27]表征。③產業結構(Str)。有序推進產業生態化和生態產業化,持續釋放綠色轉型的“結構紅利”和“生態效益”,驅動生態系統運行質量和服務功能正向演化,以第三產業占GDP比重表征[12]。④環境規制(Gov)。環境規制強度反映有為政府宏觀調控能力和治理效能,直接影響末端環境治理水平,選取當年環境污染治理投資額占比表征[28]。⑤科技進步(Tel)。創新是驅動高質量發展的內生動力,創新主體通過綠色產業協作、綠色技術擴散和知識溢出,促進區域綠色全要素生產率增長,選取科研經費投入占比表征[9]。⑥開放程度(Open)。對外開放是獲取境外資本、綠色創新技術、先進管理經驗的主要渠道,選取當年實際利用外資額占比表征[10]。

2.3.2 數據來源 以2000年“西部大開發”上升至國家戰略為研究基期,以2020年武陵山區完成脫貧攻堅任務為報告期,探析研究區“九五”末期至“十三五”末期的階段性演化特征。主要數據源自《中國縣域統計年鑒(縣市卷)》(2001—2021 年)、《中國縣城建設統計年鑒》(2001—2021 年)、《中國人口普查分縣資料》(2001—2020年)等公開披露數據;建設用地與耕地指標參考中國科學院資源環境科學與數據中心(http:∥www.resdc.cn/)支持的中國土地利用現狀(LUCC)遙感監測數據集,分辨率設為1 km×1 km;部分數據從對應縣(市、區)官方網站、國民經濟和社會發展統計公報擇取補充。囿于武陵山區部分縣域數據的匱缺,少量年份的數據通過線性插值法補足。為規避異方差的影響,變量數據計算時作對數化處理,各縣域GDP根據平減指數法調整為2000年不變價格。變量的描述性統計結果及方差膨脹因子見表2,方差膨脹因子(VIF)遠低于5,證明解釋變量之間不存在多重共線性。

表2 變量的描述性統計和相關系數Table 2 Descriptive statistics and correlation coefficients of variables

3 結果與分析

3.1 武陵山區國土開發強度與生態安全指數測度

3.1.1 武陵山區國土開發強度分異特征 據圖2可知,武陵山區國土開發強度指數均值從2000年的0.195上升至2020年的0.273,整體呈提升發展態勢。(1)從研究基期而言,國土開發強度指數高值區位于湖南的漣源、安化、新化、隆回、邵陽5縣,以及湖北的恩施、利川2縣級市,但峰值不超過0.3,而國土開發強度指數低值區為貴州的沿河、德江、印江、江口、石阡等縣,該階段總體呈簇狀集聚分布。(2)從研究中期而言,以冷水江市(0.349)為峰值的東側地區國土開發強度值較高,而萬山縣(0.178)為谷值的貴州西側國土開發強度指數偏度,極差高達0.141,該階段區域國土開發強度縣際差異逐漸擴大。(3)從報告期而言,武陵山區“兩側高、中間低”的空間分異特征愈加顯著,國土開發強度指數逾過0.334的縣域超過7個;相對而言,國土開發強度指數低值區集中于銅仁市、湘西州、懷化市。利用Jenks最佳自然斷裂點分級法縱向對比可知,21 世紀以來,西部大開發、武陵山區域一體化發展、脫貧攻堅、老區振興等多輪戰略疊加,武陵山區人口、經濟、空間、社會城鎮化進程提速,國土空間開發的規模、強度和密度增強,發展潛力和增長空間持續擴大,而國土空間開發與生態環境的耦合協調關系亦值得關注。

圖2 2000-2020年武陵山區國土開發強度指數Fig.2 Index of territorial development intensity in Wuling Mountain Area from 2000 to 2020

3.1.2 武陵山區生態安全分異特征 據圖3可知,武陵山區生態安全指數均值從2000年的0.282增至2020年的0.438,2019年達到峰值水平(0.441),大致呈穩健上升發展態勢,說明武陵山區生態文明建設有力有效推進,國土生態安全屏障根基愈加穩定堅固。(1)2000年,土地擴張低密度、分散化傾向明顯,對生態安全和環境質量造成沖擊,傳統“粗放式”發展模式難以為繼,國土空間開發系統與生態安全系統交互脅迫效應現實表征明顯。(2)2010年,種植業、農產品加工業、文旅產業等產業布局分散、關聯性低,單位生產總值的污染物排放與資源消耗量投入較大,抑制了資源承載能力和生態韌性能力建設,武陵山區存在“生態赤字”之憂。(3)2020年,在新型城鎮化、新型工業化和現代農業化等進程中,逐步建立生態補償機制,推動先進治理理念、治污技術跨區共享,國土空間生態修復由探索區域自主治理逐步轉向全域空間頂層設計。此外,2020年雖遭受新冠疫情的全方位沖擊,但生態安全指數同比2019年僅下降3個百分點,足見研究期間武陵山區生態系統結構及功能穩定性增強,自組織、自適應、自調節能力明顯提升,逐步形成區域高質量發展與生態安全協調提升的良性互促局面。

圖3 2000-2020年武陵山區生態安全指數Fig.3 Index of ecological security in Wuling Mountain Area from 2000 to 2020

3.2 武陵山區國土開發強度對生態安全的溢出效應

3.2.1 空間相關性分析 鑒于經濟距離空間權重矩陣(W1)、反嵌套權重矩陣(W2)下,國土開發強度指數與生態安全指數的Moran′sI顯著為正,說明武陵山區存在地理和經濟的綜合空間關聯特征。據表3可知,2000—2020年武陵山區國土開發強度與生態安全的全局Moran′sI指數值處于[0,1],均通過10%的顯著水平檢驗,證實兩者均存在正相關性特征。國土開發強度指數的全局Moran′sI值大致呈波動上升的態勢,反映出武陵山區國土空間開發持續擴張,區域內部空間關聯性和互動性增強。生態安全指數的全局Moran′sI值在2000—2011年呈波動上升態勢,而在2011年后展現動態下降的趨向,武陵山區生態安全的空間依賴性顯著,呈現“先增強、后斂縮”的動態特征。

表3 武陵山區國土開發強度與生態安全的全局Moran's I 值Table 3 Overall Moran values of territorial development intensity and ecological security in Wuling Mountain Area

3.2.2 空間計量模型選擇及穩健性檢驗 據表4可知,在W1,W2兩個矩陣下,通過LM 的各項檢驗且不同顯著性水平下檢驗,說明SDM 模型相較于SEM或SAR 模型更具適配性;采用LR 和Wald檢驗診斷SDM 是否降級為SRM 或SEM 模型,結果均在1%水平下顯著,拒絕原假設,即SDM 模型不可簡化為普通空間計量模型。Hausman 檢驗結果顯示,在1%水平下顯著,證實固定效應模型更具適用性和解釋力。故選取基于固定效應的空間杜賓模型,探析國土空間開發對生態安全的空間溢出效應。通過更替空間計量模型、被解釋變量和調整控制變量,在W1,W2下,回歸系數值均為正且至少在5%水平下顯著,證實計量模型和分析結果兼具穩健性。

表4 空間計量模型適用性檢驗Table 4 Applicability test of spatial econometric model

3.2.3 空間溢出效應 利用Hausman檢驗可知,卡方差值為正數且通過顯著性檢驗,對數似然值反饋固定效應的空間杜賓模型擬合程度優于隨機效應的空間杜賓模型;采用LR 檢驗可知,時空雙固定效應相較于時間固定效應與空間固定效應更為理想,故本文遴選時空雙固定效應的空間杜賓模型。據表5可知,在W1和W2空間權重矩陣下,國土開發強度對生態安全的回歸系數均為正值且在1%水平下顯著,表明在國土開發強度增強的過程中,生態系統運行質量和服務功能獲得提升,武陵山區生態安全格局整體呈現正向演化趨勢。鑒于空間面板模型回歸分析涉及信息繁雜,且空間溢出效應可能出現估計偏誤現象,故利用偏微分方法,將國土開發強度對本縣區及鄰近縣區生態安全的影響程度進行空間效應分解。

表5 空間面板杜賓模型估計結果Table 5 Estimation results of spatial panel Durbin model

3.2.4 空間效應分解 (1)國土開發強度對生態安全的提升作用顯著(表6)。①直接效應。在經濟距離空間權重矩陣(W1)下,國土開發強度直接效應的彈性系數為0.110,在1%水平上通過顯著性檢驗,即國土開發強度每提升1個單位,將促進本地區生態安全指數增長11.0%;更替為反嵌套權重矩陣(W2),國土開發強度每提升1個單位,將促進本地區生態安全指數增長9.6%,W1和W2權重矩陣下,本地區國土開發強度的提升均對自身生態安全能力建設產生促進作用。② 間接效應。在經濟距離空間權重矩陣(W1)下,國土開發強度對鄰區生態安全的彈性系數為-0.059,在5%水平上通過顯著性檢驗,即國土空間開發強度每提升1個單位,將導致鄰近地區生態安全系數下降5.9%,說明武陵山區縣域單元增強自身發展內生動力,將對毗鄰縣域生態安全提升產生抑制作用,國土空間開發對生態安全影響出現“以鄰為壑”效應;反嵌套權重矩陣(W2)下,未能通過顯著性檢驗。③總效應。在W1和W2空間權重矩陣下,總效應的彈性系數分別為0.051,0.079,且在1%水平上通過顯著性檢驗,即國土開發強度每提升1個單位,將促進全片區生態安全指數增長5.1%,7.9%。在武陵山區國土空間開發過程中,對本縣域單元生態系統安全趨好,對周邊縣域單元生態系統有抑制作用,整體而言,益于全域經濟社會高質量發展和生態環境保護,助力實現“人與自然和諧共生”。

表6 空間杜賓模型效應分解結果Table 6 Decomposition results of spatial Dubin model effects

(2)控制變量對生態安全影響的差異性表現。①在經濟距離空間權重矩陣(W1)下,資源稟賦和對外開發對生態安全產生直接和間接彈性系數為正值,均能通過1%水平上顯著性檢驗,總效應分別為3.8%和3.3%,說明資源條件和開放環境是強化生態安全的關鍵要素,利用本地區與鄰區資源要素相似、產業結構趨同優勢,利于挖掘區域經濟高質量發展潛力與對外活力,有效夯實生態安全物質基礎;產業結構抑制了本地生態安全能力建設,直接效應彈性系數為-0.038,間接效應和總效應彈性系數未通過顯著性檢驗;政府治理的直接效應和間接效應的彈性系數均為負值,但未能通過顯著性檢驗,證實政府規模擴張對生態安全存在促降作用;創新能力對本地縣域單元影響不明顯,對鄰近縣域單元有抑制作用。②在反嵌套權重矩陣(W2)下,經濟發展、資源稟賦、對外開發三者對本地和全域生態安全狀態均有直接促進作用,但勞動力、資本、土地等市場要素在交易中相對穩定,資源稟賦對鄰近縣域單元的資源要素流動有阻隔現象存在;產業結構和政府治理與經濟距離空間權重矩陣(W1)下結果相似,本縣產業“結構紅利”對鄰近縣域產業升級未發揮帶動作用,但兩者總效應未通過顯著性檢驗,對生態安全能力建設影響不明顯。

3.3 武陵山區國土開發強度對生態安全的非線性影響

3.3.1 門檻效應檢驗 參照童昀[25]、王凱[26]等學者研究思路,進一步明確作用方向、突變點和階段性特征。依循Bootstrap自主抽樣法,重復抽取樣本500次,門檻特征檢驗后獲悉,武陵山區單一門檻模型與雙重門檻模型的F值依次在1%的水平上通過顯著性檢驗,而三重門檻模型的F值不顯著,明確武陵山區門檻估計值分別為0.158,0.309(表7)。此外,除湖北分片區為單一門檻模型,門檻值為0.294;湖南分片區門檻值為0.171,0.303;重慶分片區門檻值為0.199,0.302;貴州分片區門檻值為0.213,0.260?？梢?國土開發強度對全片區和分片區的影響程度各存殊異,不應等同視之;此外,武陵山區第一門檻和第二門檻值域范圍較大,全域自然環境本底和生態系統承載力表現明顯強于四大分片區。

表7 門檻效果檢驗與門檻值置信區間Table 7 Results of threshold effect test and confidence interval of threshold value

3.3.2 門檻回歸分析 從武陵山區全域而言,國土開發強度的提升對生態安全存在顯著的區間效應(表8)。(1)若小于門檻值0.158時,提升國土開發強度將改善生態安全狀態,在1%水平上未通過顯著性檢驗,說明國土空間開發對生態安全水平存在促進作用,但促進作用稍顯不足。(2)若門檻值介于[0.158,0.309],生態系統的自適應和自調節功能增強,其結構與功能持續優化更新,國土空間開發對生態安全具有顯著的正向作用,但促進作用相對第一階段有所減弱。(3)若門檻值高于0.309時,該階段國土開發強度越過生態安全警戒線,將威脅生態系統的健康、穩定性以及對生態資源的可持續利用,或誘發武陵山區系統性生態風險,波及長江流域生態安全狀態。整體而言,國土空間開發對生態安全影響呈“增強—減弱”的倒“U”型曲線關系,該結論印證了采用面板門檻回歸分析是合理有效的,深層次折射出國土空間開發與筑牢生態安全屏障實質是社會系統與自然系統動態博弈過程。

表8 基于門檻模型的回歸結果Table 8 Results of threshold effect test and confidence interval of threshold value

3.3.3 時空異質性分析 據表9可知,在門檻值[0.158,0.309],湖北、湖南、重慶與貴州分片區國土開發強度對生態安全的影響系數依次為17.4%,7.9%,4.6%,2.4%,基本通過5%的顯著性檢驗,呈“湖北分片區＞湖南分片區＞重慶分片區＞貴州分片區”的分異特征。具體而言:(1)21世紀以來,以恩施州為核心主體的湖北分片區,積極發揮脫貧攻堅目標、“兩不愁、三保障”、鄉村振興等政策集成優勢,大力發展富硒產業、生態旅游、食品深加工等優勢產業,加快完善公路、鐵路、航空貫通的立體交通網,國土空間開發產生的生態修復能力、生態福利績效大幅提升。(2)湖南分片區以國家扶貧攻堅為主導、以大湘西板塊開發為支撐,促進生態安全體系各要素優化組合,美麗湖南和生態文明建設取得較大成效;但該分片區縣域單元數(37個)超全域半數以上,國土空間修復工程、水土流失和石漠化綜合治理協調難度大,生態系統的“被動式”修復亟須向“主動式”演替轉變。(3)重慶分片區屬于典型的欠發達地區和半城鎮化地區,歷史欠賬較多、產業基礎弱、區位交通差,資金、技術、勞動力和政策支撐性明顯偏弱,國土空間開發對生態安全的正向促進作用稍弱。(4)貴州分片區國土開發建設早期缺乏科學規劃、管控,基礎設施建設和環境保護投入不足,環境脅迫和約束作用較強,后續應強化國土空間開發能力建設,逐步縮小與武陵山區全域生態安全水平的差距。

表9 武陵山區開發強度對分片區生態安全的影響Table 9 The impact of territorial development intensity on ecological security in Wuling Mountain Area

4 討論與結論

4.1 討論

(1)國土空間開發與生態安全建設是一個復雜的動態博弈過程,即國土空間開發對生態安全的作用具有明顯空間依賴性和外溢性,且該作用過程是階段性、非線性、非均衡性的,佐證了趙麗婭等[22]“國土開發強度變化帶來明顯的生態環境效應”“合理控制城市開發強度”等論點。因此,武陵山區須明確“抓生態環境就是抓生產力”,合理設置國土開發強度區間,增強區域內生增長動力和生態系統韌性,協力打好開發建設和生態保護攻堅戰、持久戰,為長江流域高質量發展提供戰略縱深和回旋空間。

(2)通過門檻模型結果可知,國土空間開發對生態安全的作用存在“增強—減弱”的倒“U”型曲線關系,符合Grossman環境庫茲涅茨曲線假說。形象地說,國土空間開發如“射箭”,若國土開發強度過小(th＜第一門檻值=0.158),則拉力不足,效果(國土空間開發績效)不佳;若國土開發強度過大(th＞第二門檻值=0.309),則拉力過大,必傷及弓弩(生態系統安全狀態);若國土開發強度介于[0.158,0.309],則國土空間開發速率將削弱資源環境脅迫程度,物質空間建設與生態環境達到協調共生狀態,對優化武陵山區國土空間開發保護新格局大有裨益。研究期間,武陵山區國土開發強度指數均值在[0.195,0.273],亦處于雙門檻估計值范圍,國土空間開發在生態安全提升和生態文明建設中發揮積極作用。

(3)隨著新一輪國土空間開發的縱深推進,如何基于“國土空間安全”與“生態安全”雙安全視角,探討不同區域或同一區域不同空間尺度、不同發展階段、不同約束條件下國土空間開發與生態安全的內在關聯、作用機理、互動效應和調控機制,并構建與國家重點生態功能區生態安全格局相適配的國土開發方案、空間組織模式和生態修復方式,對推進人地關系地域系統整體優化,仍具有一定的學術研究價值。

4.2 結論

(1)武陵山區國土開發強度指數均值從2000年的0.195上升至2020年的0.273,生態安全指數均值從2000年的0.282升至2020年的0.438,兩者均呈波動穩步上升態勢,并在2019年達到峰值,國土開發強度與生態安全水平呈協同演進的良好狀態。

(2)在經濟距離空間權重矩陣和反嵌套權重矩陣下,國土開發強度與生態安全均存在正相關性特征,且直接效應明顯強于間接效應,即國土空間開發對本縣域單元生態安全水平提升產生正向空間溢出效應,對鄰近縣域單元生態安全水平提升產生負向抑制作用,整體推進武陵山區生態安全狀態正向演化。

(3)從武陵山區全域而言,武陵山區國土開發強度的提升對生態安全存在顯著的區間效應,整體呈現“增強—減弱”的倒“U”型曲線關系,若門檻值介于[0.158,0.309],國土空間開發確能筑牢生態安全屏障。從四大分片區而言,湖北、湖南、重慶與貴州分片區國土開發強度對生態安全影響系數依次為17.4%,7.9%,4.6%,2.4%,呈“湖北分片區＞湖南分片區＞重慶分片區＞貴州分片區”的空間分異特征。