京津冀地区可持续发展的主要资源和环境限制性要素评价——基于景观可持续科学概念框架
[张达1, 2, 3 
, 何春阳1, 2, * , 邬建国1, 2, 4 , 黄庆旭1, 2 ]
, 何春阳, 邬建国引用本文
张达, 何春阳, 邬建国, 黄庆旭. .京津冀地区可持续发展的主要资源和环境限制性要素评价——基于景观可持续科学概念框架. 地球科学进展, 2015, 30(10): 1151-1161
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京津冀地区可持续发展的主要资源和环境限制性要素评价——基于景观可持续科学概念框架
作者简介：张达（1987-）,男,吉林白城人,博士研究生,主要从事土地利用/覆盖变化、生态系统服务评估研究. E-mail:zhangda0813@163.com
摘要
京津冀地区是我国社会经济发展的重要引擎,及时评估该区域的资源和环境限制性要素,对评价区域可持续性、促进该区可持续发展具有重要意义。鉴于目前对资源和环境限制性要素进行综合评价和分析的研究工作还比较缺乏,基于景观可持续科学概念框架,评估京津冀地区的资源和环境限制性要素。选择了地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境5种限制性要素,利用单要素评价法和多要素综合评价法,对京津冀地区资源和环境限制性要素以及区域本底特征进行了综合评价。在此基础上,划分出生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、水资源严重短缺区、大气严重污染区和耕地优先保护区。结果表明,京津冀地区北部地形限制性较高,中部地质环境限制性和水资源限制性较高,而南部以土地资源限制性和大气环境限制性为主。同时,水资源是该地区人口增长和经济发展过程中所要面临的主要限制因素。2010年,在水资源严重短缺区中,人口总量为3 959.27万,城镇人口比例为76.90%,国内生产总值为24 555.66亿元,均高于其他区域。在当前推进京津冀地区协同发展的过程中,应从强可持续性角度出发,充分考虑资源和环境限制性要素,因地制宜地开展土地利用优化工作,保持土地利用方式和管理体制的多样性,促进区域可持续发展。
关键词:
资源; 环境; 限制性; 京津冀; 景观可持续科学
中图分类号:P963
文献标志码:A
文章编号:1001-8166(2015)10-1151-11
Assessment of Constraint Factors of Resources and Environment of Sustainable Development in the Beijing-Tianjin-Hebeiregion: Based on the Framework of Landscape Sustainability Science
Abstract
The Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) region is an important engine for China’s socioeconomic development. Timely and effectively assessing constraint factors of resources and environment is of great significance for the sustainability assessment and the sustainable development of this region. However, comprehensive assessment research considering key resource and environmental constraints are still lacking. In this study, therefore, the limiting factors of resources and the environment in the BTH region were assessed based on the framework of landscape sustainability science. First, we chose five limiting factors, including topographic condition, geological environment, water resource, land resource, and atmospheric environment, to assess the constraints of resources and the environment using the single-factor evaluation method and the multi-factor comprehensive evaluation method. Based on the results, we divided the whole region into five subregions, i.e., the ecological conservation subregion, the geological disaster subregion, the water resource scarcity subregion, the atmospheric pollution subregion, and the cropland protection subregion. The results revealed that the northern BTH region was highly constrained by topographic conditions, the central BTH region was strongly constrained by geological environment and water resources, whereas the southern BTH region was constrained mainly by land resources and atmospheric environment. In addition, water resource was the main limiting factor for regional population growth and economic development. In 2010, the water resource scarcity subregion had a total population of 39.59 million, an urban population of 76.90%, and a gross domestic product of 2 455.57 billion yuan. We argue that the sustainable development of the BTH region should explicitly consider the resource and environmental limiting factors, implement land use optimization according to local conditions, maintain multiple land use types and diverse management strategies, based on the perspective of “strong sustainability”, so as to promote the regional sustainable development.
Keyword:
Resource; Environment; Constraint; Beijing-Tianjin-Hebei; Landscape sustainability science.
1 引言
可持续发展是当今时代的主题, 是人类生存和发展所要面临的巨大挑战。在可持续性科学研究中, 区域是研究和实践的关键尺度和基本单元[1, 2]。区域可持续性是指既能满足区域当代人的需要, 又不对后代或其他区域的人满足其需要的能力构成损害的一种特征或状态[3]。在区域可持续性研究中, 生态系统服务和人类福祉是两个基本方面, 维持和改善生态系统服务是实现区域可持续发展的基本条件, 提高人类福祉则是根本目的[1, 4]。生态系统服务来源于“ 自然资本” , 这些“ 自然资本” 提供生态系统服务、进而影响人类福祉[5]。资源和环境限制性要素在一定程度上影响和决定了区域的关键“ 自然资本” , 进而影响生态系统服务供给能力以及可持续发展[6, 7]。因此, 识别和评估区域的资源和环境限制性要素, 对于评价区域可持续性、制定发展规划并促进区域可持续发展具有重要意义。
景观可持续科学（Landscape sustainability science）是聚焦于景观和区域尺度的, 基于空间显式方法, 来研究景观格局、生态系统服务和人类福祉之间相互关系的科学[1, 2]。在景观可持续科学概念框架中, 强可持续性（strong sustainability）观点认为, 人造资本（human-made capital）和自然资本（natural capital）是互补关系, 环境的可持续性必须得以保障, 以损害环境为代价的社会和经济发展是不可持续的。与强可持续性观点相反, 弱可持续性（weak sustainability）观点认为, 人造资本和自然资本之间是互为替代关系, 只要总资本量不减, 一个环境恶化但经济发达的地区也是“ 可持续的” [1, 2]。环境是区域可持续发展的基础, 只有实现环境的可持续发展, 才能实现社会和经济的可持续发展。在景观可持续科学中, 评价区域的资源和环境限制性要素, 是了解区域环境本底、识别自然资本、评价环境可持续性进而实现区域可持续发展的重要基础[1]。目前, 很多政府主体、科研机构和研究者开展了针对于自然资本和环境可持续性的评价工作[8, 9]。但是, 基于景观可持续科学概念框架, 从强可持续性角度出发, 在区域尺度上综合评价和分析资源环境限制性要素的研究工作还比较少见。
京津冀地区是我国经济最具活力、开放程度最高、吸纳人口最多的地区之一, 是拉动我国经济发展的重要引擎。在快速的经济发展和城市化进程中, 区域内部发展不平衡、部分地区发展超出资源承载极限、环境污染以及大城市病等问题的出现, 严重影响和制约了该地区的可持续发展[10~15]。目前, 已有研究者在京津冀地区开展了自然资本以及资源和环境限制性要素的评价工作。例如, Peng等[16]利用三维生态足迹模型, 对自然资本的需求和消费进行了定量评估, 并在北京地区开展案例研究, 评估了该区的关键自然资本。Zhou等[14]利用水足迹指数评估了北京和天津的水资源现状, 发现该区水资源总量和用水量之间存在2.2× 108m3的差距, 需通过调整经济发展模式和消费模式, 来解决水资源短缺问题。张静等[15]通过建立“ 压力— 状态— 响应” 指标框架, 评估了京津冀地区大气环境质量, 发现该区大气环境已受到严重污染, 需加大污染防治力度, 减轻大气污染对区域可持续发展所造成的负面影响。但是, 目前的研究多是从资源可利用量以及大气环境、水环境等单一限制性要素入手, 从强可持续性角度出发、对资源和环境限制性要素进行综合评估和分析的研究还比较缺乏。
为此, 我们以京津冀地区为研究区, 从地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境等限制性要素入手, 采用单要素评价法和多要素综合评价法, 评价了区域的资源和环境限制性要素。研究目的在于基于景观可持续科学概念框架, 从强可持续性角度出发, 评估京津冀地区可持续发展过程中的主要资源和环境限制性因素, 分析区域的环境可持续性。
2 研究区和数据
京津冀地区包括北京、天津2个直辖市以及河北省, 共13个地级市以及204个县级市。该区位于中国华北平原北部, 北接蒙古高原, 南接黄淮平原, 西倚太行山脉, 东濒渤海（图1）。地处113° 27′ ~119° 50′ E, 35° 03′ ~42° 40′ N, 总面积约为21万km2, 占全国陆地总面积的2.20%[17, 18]。该区地势西北高、东南低, 自西北向东南呈阶梯状下降趋势, 地貌类型复杂多样。该区属温带大陆性季风气候, 夏季温热多雨, 冬季寒冷干燥, 多年平均气温呈现出南高北低的空间特征。多年平均降水量约为538 mm, 呈现出由东部沿海向西部内陆逐渐递减的空间格局[17]。
自20世纪90年代以来, 京津冀地区经历了快速的经济增长和城市化进程[18]。1990-2012年, 京津冀地区国内生产总值由1639.74亿元增长到57348.29亿元, 城镇人口由4007.05万增长到6346.74万, 城镇人口占总人口的比例由49.40%增长到58.93%。快速的经济增长和城市化进程, 造成了该区生态赤字增加、耕地退化、水资源短缺等问题, 对区域可持续发展造成了严重的影响和干扰[17~19]。
本研究中使用的数据包括高程数据、地震动峰值加速度数据、土地利用数据、大气环境数据、人口普查数据、统计数据以及地理信息系统（Geographic Information System, GIS）辅助数据。高程数据来源于寒区旱区科学数据中心（http://westdc.westgis.ac.cn/）发布的数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）数据, 分辨率为1000 m。地震动峰值加速度数据来源于中国地震局发布的1:400万中国地震动峰值加速度区划图（http://www.csi.ac.cn/publish/main/837/1077/index.html）。土地利用数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所的2010年土地利用数据, 分辨率为1 000 m[20]。大气环境数据来源于北京市环境保护监测中心（http://www.bjmemc.com.cn/）以及中华人民共和国环境保护部数据中心（http://datacenter.mep.gov.cn/）发布的2015年京津冀各市每日PM2.5浓度数据。人口普查数据来源于国家统计局发布的2010年人口普查数据。统计数据包括1990— 2010年的《北京统计年鉴》、《天津统计年鉴》、《河北经济统计年鉴》以及北京、天津和河北3个地区的水资源公报。GIS辅助数据来源于国家测绘局发布的1:400万行政边界以及城镇中心数据。
 | 图1 研究区Fig.1 Study area |
3方法
3.1基于强可持续性的区域资源和环境限制性要素评价指标体系
参考联合国可持续发展委员会（UN Commission on Sustainable Development, UNCSD）的报告以及Wu等[9]的研究, 建立了基于强可持续性的区域资源和环境限制性要素评价指标体系。这个指标体系包括地形、大气、土地、海洋、淡水、生物多样性和灾害等7个维度。在这7个维度之下, 包含20个指标（图2）。这一指标体系尽可能全面地涵盖了区域的资源和环境限制性要素, 但是在具体应用时, 要因地制宜, 根据研究区的实际情况来确定每个指标和区域可持续性之间的关系。
在本文中, 我们基于京津冀地区的区域特征和数据可获取性, 选取了地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境五种限制性要素。在地形限制性方面, 参考Xu等[21]和樊杰[22]的研究, 我们认为海拔在一定程度上将限制建设用地的开发。在京津冀这一快速城市化地区, 有必要考虑海拔对建设用地开发以及区域可持续发展的限制作用。在地质环境方面, 参考Xu等[21]的研究, 我们认为地震在一定程度上将限制建设用地的开发和利用, 是影响区域可持续性的关键限制性要素。参考Zhou等[14]的研究, 水资源已经严重影响了京津冀地区的协同发展以及居民生活水平。在土地资源方面, 参考李月娇等[23]的研究, 京津冀地区耕地占用已经在一定程度上威胁到区域粮食安全, 耕地数量对区域可持续发展已经造成一定的限制性影响。在大气环境方面, 参考张静等[15]的研究, 京津冀地区大气污染问题严重, 已经严重影响了区域可持续性。我们利用单要素评价和多要素综合评价法, 从以上5个方面来全面评价区域的资源和环境限制性要素。
3.2单要素评价
地形限制性采用海拔高度来表示[21]。海拔越高, 地形限制性越大。
地质环境限制性基于地震动峰值加速度来计算。地震动是指地震引起的地表及近地表介质的震动。参考《中国地震动参数区划图》[24], 地震烈度值通常作为地震危险性的宏观衡量标准。因此, 我们将地震动峰值加速度与地震烈度相对应, 用地震烈度来表示地质环境限制性（表1）。地震烈度值越高, 地质环境越不安全, 限制性越大。
 | 表1 地震动峰值加速度与地震烈度对照表 Table 1 Seismic peak ground acceleration (PGA) and corresponding seismic intensity |
水资源限制性采用缺水量来表示[25]。基于2010年《北京水资源公报》、《天津水资源公报》以及《河北水资源公报》, 利用人均缺水量计算各县级市的缺水量（表2）。县级市的缺水量计算公式为：
Qi=Ii× Pi （1）
式中：Qi为第i个县级市的缺水量, Ii为第i个县级市的人均缺水量, Pi为第i个县级市的总人口。人均缺水量Ii的计算公式为：
Ii =Ii, c-Ii, a （2）
式中：Ii, c为第i个县级市的人均用水量, Ii, a为第i个县级市的人均水资源量。基于上述公式, 我们计算出京津冀地区2010年各县级市缺水量, 并划分为5级。缺水量越多, 水资源限制性越大。
| 表2 2010年京津冀地区人均水资源状况 Table 2 Water resources per capita in the BTH region in 2010 |
在土地资源限制性方面, 参考Xu等[21]的研究, 采用耕地面积比例来表示土地资源限制性。基于2010年土地利用数据, 提取京津冀地区耕地, 在ArcGIS空间分析模块支持下, 利用京津冀县级边界, 统计各县级市的耕地面积比例。耕地面积比例越高, 土地资源限制性越大。
大气环境限制性采用PM2.5浓度来表示[13]。基于2015年京津冀地区各市每日PM2.5浓度数据, 计算得到各市PM2.5年平均浓度。参考《环境空气质量标准》[26]中的PM2.5浓度限值, 对大气环境限制性进行评估。PM2.5浓度越高, 大气环境限制性越大。
3.3多要素综合评价
在单要素评价基础之上, 我们考虑多种限制性要素, 综合评价区域资源和环境本底, 并划分资源环境限制性评价分区, 目的是识别限制性要素的空间异质性, 并确定不同区域所面临的主要限制性要素。参考Feng等[27]的研究, 遵循以下3点原则来进行划分。首先, 保持行政边界的完整性。在本文中, 我们以县级市为基本单元, 在划分限制性分区时保持县级市边界的完整性。第二, 保持地理环境的一致性。在本文中, 我们保持了每个分区中地理环境的一致性, 使得每个分区中不出现明显的地理环境差异, 包括海拔、水系等。第三, 确定主导限制性要素。以石家庄市为例, 石家庄市同时受到地质环境、土地资源和大气环境三种限制性要素的影响, 综合考虑这三种限制性要素, 大气环境是该区的主导限制性要素。基于主导限制性要素分析, 我们确定了每个县级市的主导限制性要素。基于上述原则, 我们沿县级市行政边界划分出不同的资源环境限制性评价分区。
4 结果
4.1 地形限制性
京津冀地区西北部地形限制性较高, 东南部地形限制性较低。京津冀地区海拔高度为0~2 832 m。其中, 海拔高度大于2 000 m的区域面积约为303.48 km2, 占京津冀地区总面积的0.14%, 主要位于西北部地区（图3）。这些区域地形起伏较大, 地形限制性较高。海拔高度介于500~2 000 m的区域面积约为17.38× 104 km2。海拔高度低于500 m的区域面积约为12.52× 104 km2, 占京津冀地区总面积的58.18%, 主要位于东南部地区（图3）。这些区域地势平坦, 地形限制性较低。
 | 图3 地形限制性Fig.3 Topographic constraints in the BTH region |
4.2 地质环境限制性
京津冀地区中部地质环境限制性较高, 南部平原地区地质环境限制性较低。参考表1, 地震烈度VIII度（即地震动峰值加速度为0.20 g）区域面积约为1.70× 104 km2, 占京津冀地区总面积的7.88%, 主要位于北京东部和唐山中部, 是地质环境限制性最高的区域（图4）。地震烈度VI度（即地震动峰值加速度小于0.05 g）区域面积约为1.01× 104 km2, 占京津冀地区总面积的4.69%, 主要位于南部平原地区, 是地质环境限制性最低的区域（图4）。
 | 图4 地震动峰值加速度Fig.4 Seismic peak ground acceleration in the BTH region |
4.3 水资源限制性
京津冀地区中部及南部水资源限值性较高, 而西北部水资源限制性较低。2010年, 缺水量超过2.0× 108m3的县级市总面积约为0.74× 104km2, 占京津冀地区总面积的3.42%。这些区域包括唐山中部和天津沿海地区, 是水资源限制性最高的区域（图5）。缺水量介于0.5× 108 m3和2.0× 108m3之间的县级市总面积约为3.44× 104km2, 主要位于北京东南部、天津北部、沧州中部以及邯郸中部。缺水量为0.3× 108 m3~0.5× 108m3的县级市总面积约为7.69× 104km2。而水资源限制性最低的区域位于西北部的张家口和承德等地, 各县级市缺水量均小于0.3× 108m3（图5）。
 | 图5 2010年各县级市缺水量Fig.5 Volume of water shortage of each county in the BTH region in 2010 |
4.4 土地资源限制性
京津冀地区东南部土地资源限制性较高, 西北部土地资源限制性较低。2010年, 耕地面积比例超过80%的区域面积约为4.58× 104km2, 占京津冀地区总面积的21.28%, 主要包括沧州中部、衡水、邢台东部和邯郸东部（图6）。这些区域是耕地保护的重点区域, 土地资源限制性较高。耕地面积比例介于50-80%的区域面积约为10.98× 104km2。耕地面积比例小于50%的区域面积约为10.54× 104km2, 占京津冀地区总面积的48.97%, 主要包括京津冀北部和西北部海拔较高的区域（图6）。
 | 图6 各县级市耕地面积比例Fig.6 Cropland proportion of each county in the BTH region |
4.5 大气环境限制性
京津冀大气环境限制性最低的区域位于张家口, 限制性最高的区域位于保定、石家庄和邢台等地。2015年, 张家口市PM2.5年平均浓度为31.84 μ g/m3, 低于《环境空气质量标准》[26]中规定的35 μ g/m3的浓度限值标准, 是大气环境限制性最低的区域（图7）。PM2.5年平均浓度介于35-80 μ g/m3之间的区域面积约为8.94× 104km2, 包括承德、秦皇岛、沧州、天津北京。PM2.5年平均浓度超过80 μ g/m3的区域面积约为8.92× 104km2, 占京津冀地区总面积的41.43%, 包括唐山、邯郸、衡水、石家庄、邢台和保定, 是大气环境限制性最高的区域（图7）。
 | 图7 2015年PM2.5排放量Fig.7 The spatial distribution of annual PM2.5 concentrationsin the BTH region in 2015 |
4.6 资源环境本底评价
京津冀地区主要包括生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、水资源严重短缺区、大气严重污染区和耕地优先保护区五个分区（图8）。
 | 图8 资源环境限制性评价分区Fig.8 Subregions of constraints of resources and environment |
在5个分区中, 生物多样性优先保护区面积最大, 而地质灾害易发区面积最小。生物多样性优先保护区面积约为8.39× 104km2, 占京津冀地区总面积的38.97%, 主要包括张家口、承德以及北京西北部。该区西北部属于坝上高原地区, 西部属于燕山和太行山地区, 土地利用类型以林地和草地为主, 生物多样性丰富。耕地优先保护区面积约为4.23× 104km2, 占京津冀地区总面积的19.65%, 主要包括衡水、邢台和邯郸。该区耕地面积比例超过80%, 是耕地保护的重点区域。水资源严重短缺区面积约为3.61× 104km2, 占京津冀地区总面积的16.77%, 主要包括北京东南部、廊坊、天津以及沧州北部。大气严重污染区主要包括保定以及石家庄中部, 面积约为3.42× 104km2, 占京津冀地区总面积的15.88%。地质灾害易发区面积最小, 约为1.87× 104km2, 占京津冀地区总面积的8.69%, 主要包括秦皇岛南部以及唐山。
5 讨论
5.1限制性要素和区域人口的关系
基于评价结果, 我们分析了不同资源环境评价分区中的人口数量和人口结构, 并进一步探讨了限制性要素和区域人口的关系。我们发现, 水资源将是京津冀地区总人口和城镇人口增长过程中所要面临的主要限制性要素。基于2010年人口普查数据的分析结果表明, 水资源严重短缺区中人口总量最多, 城镇人口比例最高。2010年, 水资源严重短缺区人口总量为3 959.27万, 占京津冀地区总人口的37.92%。相比之下, 生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、大气严重污染区和耕地优先保护区的人口总量分别为900.57万、1 029.94万、1 976.78万和2 555.47万, 均低于水资源严重短缺区（表3）。在水资源严重短缺区中, 城镇人口总量为3 044.69万, 占该区总人口比例为76.90%（表3）。生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、大气严重污染区和耕地优先保护区的城镇人口比例分别为42.50%、50.48%、45.37%和39.76%万, 均低于水资源严重短缺区（表3）。
| 表3 2010年各分区人口数量和比例 Table 3 Characteristics of population in each subregion in 2010 |
此外, 在耕地优先保护区中, 0~14岁人口和65岁以上人口最多。2010年, 在耕地优先保护区中, 0~14岁人口总量为256.31万, 占该区总人口比例为10.03%。而生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、大气严重污染区和水资源严重短缺区的0~14岁人口总量分别为76.48万、77.50万、171.29万和221.90万（表3）。在耕地优先保护区中, 65岁以上人口总量为213.86万, 占该区总人口比例为8.37%。生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、大气严重污染区和水资源严重短缺区的65岁以上人口总量分别为69.71万、71.02万、152.33万和192.44万（表3）。不同资源环境评价分区中人口总量以及人口结构的不同, 意味着不同的限制性要素将对区域人口产生不同的影响。其中, 水资源严重短缺区中人口总量最多、城镇人口比例最高, 意味着水资源限制性将是影响区域人口的主要限制性要素, 同时也将对区域可持续发展产生一定的影响。
5.2限制性要素和区域经济发展的关系
基于评价结果, 我们分析了限制性要素和区域经济发展之间的关系, 并进一步探讨了限制性要素对区域经济的影响。我们发现, 水资源是京津冀地区经济发展过程中所要面临的主要限制性要素。基于2010年统计数据的分析结果表明, 水资源严重短缺区的国内生产总值最高, 第二、第三产业最发达。2010年, 水资源严重短缺区国内生产总值为24 555.66亿元, 明显高于其他分区（表4）。而生物多样性优先保护区、大气严重污染区、地质灾害易发区和耕地优先保护区的国内生产总值分别为1 523.28亿元、2 911.03亿元、2 984.30亿元和4 755.67亿元。在水资源严重短缺区中, 第二产业和第三产业产值分别为9 305.50亿元和14 782.25亿元, 明显高于其他分区（表4）。此外, 在水资源严重短缺区中, 第三产业比例为60.20%, 第一和第二产业的比例分别为1.91%和37.90%, 即第三产业占据主导地位（表4）。而在其他分区中, 第二产业占据主导地位, 第三产业其次, 第一产业比例最低（表4）。水资源严重短缺区中包含北京和天津两个核心城市, 是京津冀地区的经济发展中心。水资源短缺所产生的限制作用不仅会影响该区的经济发展和产业结构, 同时也将对整个京津冀地区的可持续发展产生一定的影响。
| 表4 2010年各分区国内生产总值和产业结构 Table 4 Gross domestic product and industrial structure in each subregion in 2010 |
5.3局限性和未来展望
本研究具有一定的局限性。首先, 本文构建的资源环境限制性要素评价指标体系还有待完善。我们建立的评价指标体系包含了地形、大气、土地、海洋、淡水、生物多样性和灾害等7个维度。该指标体系有待继续补充和完善。同时, 也应尽量明确每个指标与区域可持续性之间的关系。其次, 由于目前缺乏可靠的数据, 本研究仅考虑了地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境五种限制性要素。在京津冀地区, 气候条件和水体污染等限制性要素也是影响区域可持续发展的关键要素。特别是生态红线区, 将是未来该区可持续发展过程中需要着重考虑的因素[21, 28, 29]。但是, 本文从京津冀地区的实际情况出发, 选择了五种典型的限制性要素, 在一定程度上能够比较全面地评价该区的资源和环境限制性要素。
在未来的研究中, 我们将基于景观可持续科学概念框架, 建立更加完整的指标体系, 全面评估区域资源和环境限制性要素。其次, 考虑到可持续性研究中的多尺度和多等级特征, 将结合遥感数据和统计数据等多源数据, 在多个尺度上评价区域的限制性要素。在京津冀地区, 不同的区域面临着不同限制性要素的影响。因此, 在未来协同发展过程中, 需考虑不同区域的实际情况, 保证土地利用方式和管理体制多样性, 保持和提高生态系统服务的多样化。
6 结论
本文基于景观可持续科学概念框架, 从强可持续性角度出发, 建立了资源和环境限制性要素评价指标体系。该指标体系主要包括地形、大气、土地、海洋、淡水、生物多样性和灾害等7个维度。在这7个维度之下, 又包含20个指标。从这些不同维度入手, 选择合适的指标, 能够有效地评估区域资源和环境限制性要素。
京津冀地区资源和环境限制性要素主要包括地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境等要素。地形限制性较高的区域主要分布于京津冀地区西北部。地质环境限制性最高的区域主要包括北京东部和唐山中部。水资源限制性最高的区域主要位于京津冀地区中部。耕地面积比例超过80%的区域主要包括沧州中部、衡水和邢台东部, 是土地资源限制性最高的区域。而邯郸、衡水、石家庄和邢台等地区PM2.5年平均浓度超过80 μ g/m3, 是大气环境限制性最高的区域。同时, 京津冀地区可以划分为生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、水资源严重短缺区、大气严重污染区和耕地优先保护区五个区。生物多样性优先保护区面积最大, 约为8.39× 104km2, 占京津冀地区总面积的38.97%, 而地质灾害易发区面积最小, 约为1.87× 104 km2, 仅占京津冀地区总面积的8.69%。
资源和环境限制性要素对人口、经济和产业结构也将产生一定的影响。研究结果表明, 水资源是京津冀地区人口增长和经济发展所要面临的主要限制性要素。2010年水资源严重短缺区内人口总量为3 959.27万, 城镇人口比例为76.90%, 国内生产总值为24 555.66亿元, 是人口最多、城市化水平最高、经济最发达的区域。在京津冀地区未来协同发展过程中, 要有效识别不同地区所面临的限制性要素。在此基础之上, 因地制宜地开展土地利用优化工作, 保持土地利用方式和管理体制的多样性, 进而提高生态系统服务和人类福祉, 促进区域的可持续发展。
The authors have declared that no competing interests exist.
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