内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区.pdf

第45卷第4期2023年7 月舒翰俊，范顺祥，姜亚东，等.内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区 J.地球科学与环境学报，2 0 2 3，45（4）：8 9 5-9 0 6.SHU Han-jun,FAN Shun-xiang,JIANG Ya-dong,et al.Landscape Ecological Risk Assessment and Ecological Restoration Zoning ofCultivated Land in Inner Mongolia,ChinaJ.Journal of Earth Sciences and Environment,2023,45(4):895-906.D01:10.19814/j.jese.2022.09022内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区地球科学与环境学报Journal of Earth Sciences and EnvironmentVol.45No.4July2023环境与可持续发展专刊舒翰俊，范顺祥1，姜亚东，王立群，李经纬，宇振荣1，刘云慧1*（1.中国农业大学资源与环境学院，北京10 0 193；2.内蒙古自治区地质调查研究院，内蒙古呼和浩特0 10 0 2 0；3.呼伦贝尔市自然资源局，内蒙古呼伦贝尔0 2 1199）摘要：诊断识别耕地面临的生态风险是开展耕地生态修复、保障耕地生态安全的先决条件。以“自然-社会-景观”多维度空间量化内蒙古耕地景观生态风险影响因子，通过空间主成分分析法完成耕地景观生态风险综合评价，以及各影响因子权重的量化；基于评价结果，分析生态风险空间聚集特征，识别生态修复重点区域并提出修复对策。结果表明：内蒙古耕地景观生态风险是多因素共同影响的结果，耕地景观破碎化、工矿污染、水资源胁迫和生境质量差是主要的生态问题。耕地斑块分布集中、局部斑块面积大且完整、或沿河流分布时，其景观生态风险较低；耕地斑块分布零散、局部斑块破碎或处于大面积耕地的边缘时，其景观生态风险较高。耕地景观生态风险低值显著聚集于嫩江流域、西辽河流域、河套平原以及土默川平原西部，是显著的冷点区域；高值显著聚集于内蒙古南部，是显著的热点区域。将热点区域划定为重点修复区，建议实施耕地破碎化整治、农田生态基础设施建设、节水灌溉工程建设、退耕还林还草等生态修复工程；不显著区域划定为农田保育区，重点加强农田生态基础设施建设，扩大农业空间植被覆盖率；冷点区域划定为农业发展区，主要发展绿色农业，推进种养结合。关键词：景观格局；生态风险；耕地；空间主成分分析；热点；冷点；生态修复；内蒙古中图分类号：X171.4;F301.21Landscape Ecological Risk Assessment and Ecological RestorationZoning of Cultivated Land in Inner Mongolia,ChinaSHU Han-jun,FAN Shun-xiang,JIANG Ya-dong,WANG Li-qun,LI Jing-wei,(1.College of Resources and Environmental Sciences,China Agricultural University,Beijing 100193,China;2.Inner Mongolia Geological Survey Institute,Huhhot 01o020,Inner Mongolia,China;3.Hulun BuirAbstract:Diagnosing and identifying the ecological risks of cultivated land is a critical prerequisitefor carrying out ecological restoration and ensuring ecological security of cultivated land.Theinfluence factors of landscape ecological risk of cultivated land in Inner Mongolia were quantifiedby multi-dimensional perspective of“nature-society-landscape,the comprehensive landscapeecological risk of cultivated land was evaluated using spatial principal component analysis收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 9；修回日期：2 0 2 2-12-0 8基金项目：国家自然科学基金项目（418 7 118 6）作者简介：舒翰俊（1998-），男，安徽黄山人，理学硕士研究生，E-mail：s h u h a n j u n 9 16 3.c o m。*通讯作者：刘云慧（197 7-），女，云南罗平人，教授，博士研究生导师，理学博士，E-mail：l i u y h c a u.e d u.c n。文献标志码：AYU Zhen-rong,LIU Yun-huil*Natural Resources Bureau,Hulun Buir 021199,Inner Mongolia,China)投稿网址：http：/je s e.c h d.e d u.c n/文章编号：16 7 2-6 56 1(2 0 2 3)0 4-0 8 9 5-12896(SPCA),and the weight of each impact factor was quantified;based on evaluation results,thespatial aggregation characteristics of ecological risks,which was later used to identify the keyareas of ecological restoration,were identified,and the restoration countermeasure was putforward.The results show that the landscape ecological risk of cultivated land in InnerMongolia is driven by multiple factors,cultivated landscape fragmentation,mining pollution,water resources stress and poor habitat quality are the major ecological risks.The ecologicalrisk is lower at the region,where the distribution of cultivated land is concentrated and thecultivated land patches are large and unbroken,or along the river;conversely,the ecological riskis higher at the region,where the cultivated land is scattered and the cultivated land patches aresmall or at the edge of the large area patches.T h e r e i s a s i g n i f i c a n t s p a t i a l a g g r e g a t i o n o flandscape ecological risks of cultivated land in Inner Mongolia with cold spot areas distributing atNenjiang River Basin,Xiliaohe River Basin,Hetao Plain and Tumochuan Plain,while the hotspot areas distributing at the south of Inner Mongolia.The hot spot areas are diagnosed as thekey ecological restoration zones,where ecological restoration projects,including remediatingfarmland fragmentation,constructing farmland ecological infrastructure,constructing water-saving irrigation infrastructure,and returning farmland to forest or grassland,are recommended;the cold spot areas are diagnosed as agricultural development zones,where is suggested todevelop green agriculture and promote the combination of planting and farming;other areas arediagnosed as farmland conservation areas,where is recommended to strengthen the constructionof farmland ecological infrastructure and expand the vegetation coverage in agricultural space.Key words:landscape pattern;ecological risk;cultivated land;spatial principal componentanalysis;hot spot;cold spot;ecological restoration;Inner Mongolia0 引 言耕地安全是粮食安全的保障，是实现人类可持续发展的基础。随着现代社会的发展，建设用地的扩张导致大量耕地侵占，并引起耕地景观破碎化的加剧2 ；机械化生产以及农药、化肥等农业化学品的过量投入，加剧了耕地土壤退化并造成了土壤板结、生物多样性丧失、面源污染等诸多生态问题 3-41。评估耕地景观面临的生态风险与问题，提高应对生态风险能力，是实现农业可持续发展的关键。生态风险评价是对生态系统健康问题的诊断，是控制生态风险的先决条件。当前，耕地生态风险评价的相关研究多集中在局域尺度下对重金属污染、农业面源污染等特定污染源，或对水土流失、土地荒漠化等因素的单项风险评估 5-8。例如，Li等基于“源-途径-受体”理论，在全国范围内对耕地重金属污染风险进行评价并提出了相应的风险防控策略 5；Wang等通过遥感数据识别了2 1世纪以来中国县域耕地流失和景观破碎化风险的空间特征，为耕地保护和大规模利用提供了数据基础和科学支持 9。然而，随着人类对自然环境干扰的日益加重，地球科学与环境学报生态系统面临的生态风险多元化和复杂性也开始凸显，因此，单一风险源的评价无法对生态管理提供有力依据和参考 10，而宏观、多维度的综合评估手段更具意义11。近年来，“社会-经济-自然”复合生态系统、景观生态学理论以及3 S技术的发展，为生态风险评价提供了新的视角与方法一一景观生态风险评价。风险指数法在当前的景观生态风险评价中最为常见，即用景观破碎度指数、景观优势度指数、景观脆弱度指数等构建景观风险指数，通过划分风险小区，计算各小区内的景观风险指数，最终实现区域内的空间化评价 12。这种方法重点强调了景观格局对区域生态风险的影响，但是对于“自然-社会”复合生态系统，景观风险指数可能不足以有效概括其中的多源风险。在复合生态系统中，自然和社会的干扰无处不在，同时景观格局与生态过程的相互作用也不可忽略。基于自然、社会、景观3 个维度的景观生态风险评价是更具综合性的评估方法，因此被越来越多的研究者所关注，已成为宏观生态系统管理的重要工具 13。与传统的生态风险评价方式相比，景观生态风险评价强调多源生态风险的综合评估，不仅纳2023年第4期入了自然、社会维度的风险因子，而且将景观格局特征纳人评价体系，强调景观格局对风险的影响 141。因此，有必要在宏观尺度上整合自然、社会、景观多源影响因素，建立风险评价体系，综合评价耕地景观所面临的生态风险，为耕地安全提供保障。全面诊断识别生态系统存在的风险问题后，需要因地制宜制定生态风险应对措施，并确定重点修复区域 15。目前，常见生态修复分区方法主要有经验划分法 16、阈值法 17、聚类分析法 18-19 等。经验划分法依赖研究人员的实践经验和主观判断，难免存在主观因素影响。阈值法则可能导致划分出的区域在空间上分散、破碎，易对后续的管理造成不便。而聚类分析法可通过空间自相关算法识别严重遭受生态风险威胁的区域，空间分布相对集中，便于实施后续的生态管理措施，是当前广泛应用的分区方法 18-19 O内蒙古是我国粮食主产区之一，被誉为“北疆粮仓”。但是，该地区耕地质量较差，多为中低产田，加之其地处北方生态脆弱区，水资源匮乏，受干旱、荒漠化胁迫严重；农业化学品投入量的不断增加，使得面源污染风险不容忽视；土地长期的重用轻养，导致土壤侵蚀、荒漠化程度加重，土壤养分流失问题突出；另外，受工矿开采的影响，一些耕地还出现工矿污染问题，直接影响耕地质量、数量和农产品生产的安全；近年来随着城市化的快速发展，建设用地扩张导致耕地破碎化程度的加剧和生境质量的下降，这也严重影响了农业生态系统的生态过程，加剧了耕地的生态脆弱性 2 0。总体来说，内蒙古耕地垦殖利用过度，退化严重，农业生态环境质量差，不利于农业的可持续发展，因此，揭示其耕地生态风险并开展相应的生态修复工程，对保障我国粮食安全具有重要意义。因此，本文在自然、社会、景观3 个维度下定量化、空间化9个耕地生态风险影响因子，运用空间主成分分析法综合评价内蒙古耕地生态风险；利用空间自相关分析，识别生态风险的空间聚集特征，以此划分生态修复分区，从而有针对性地提出区域耕地修复对策，为内蒙古未来的耕地保护和农业绿色发展提供科学参考。1研究区概况内蒙古位于中国北部边疆，纬度范围为3 7 2 4N53 2 3 N,经度范围为97 12 E12 6 4 E，南北宽约17 0 0 km，东西长约2 40 0 km，国土总面积为118.3X104km（图1）。其地处蒙古高原东南部，舒翰俊，等：内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区110N50大兴安岭沿麓农牧区沿黄千流农牧区西辽河流域农牧区荫击沿麓农牧区0200km40图1内蒙古土地利用类型分布Fig.1 Distribution of Land-use Type in Inner Mongolia2数据来源与分析方法2.1数据来源研究数据包括土地利用数据、DEM数据、土壤数据等，原始数据信息与来源如表1所示。本文将所有栅格数据统一设置成CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_37坐标系，重采样至50 mX50m分辨率，并根据内蒙古自治区边界裁剪至统一范围进行处理和分析。2.2分析方法2.2.1景观生态风险评价体系构建景观生态风险指自然、社会因素的干扰对生态环境和景观格局交互作用所产生的不利影响 2 2。本文针对内蒙古耕地垦殖利用过度、退化严重、农业生态环境质量差的现状，以及所面临的干旱、荒漠化、土壤退化与侵蚀、工矿和面源污染、生境质量差、破碎化加剧等风险，从自然、社会、景观3 个维度综合选取影响因子构建内蒙古耕地景观生态风险评价指标体系。各风险影响因子按生态风险由低到高分成15级，分级详情如表2 所示。（1)自然。自然影响因子选取坡度、土壤有机碳、荒漠化程度和距水源距离。坡耕地会加剧土壤侵蚀风险 2 3,坡度越大意味着耕地面临的景观生态897平均海拔约10 0 0 m，地形以高原为主体，呈现高原、山地、平原镶嵌排列的带状分布；气候以温带大陆性季风气候为主，降水量为50 450 mm，由东北向西南递减，呈现空间分布不均、季节变化强烈的特点。内蒙古拥有耕地17 2 55.43 万亩，主要类型为旱地和水浇地，集中分布在嫩江流域（大兴安岭沿麓农牧区）、西辽河流域（西辽河流域农牧区）、河套一土默川平原（沿黄干流农牧区)及阴山北麓（阴山沿麓农牧区)2 1。100120898土地利用数据DEM数据植被指数数据土壤数据河流湖泊、道路、工矿点数据农药、化肥投入量数据Table 2IInfluence Factors and Grading Criteria of Landscape Ecological Risk of Cultivated Land指标类型影响因子坡度/（）土壤有机碳/10-3自然荒漠化程度/%距水源距离/km农业化学品投人量/（kgha-1）社会距工矿距离/km生境质量景观分割指数景观平均斑块面积风险越大，本文通过DEM数据提取耕地坡度，并参考全国农业区划委员会于19 8 4年颁发的土地利用现状调查技术规程进行分级；土壤有机碳含量可以指示土壤肥力和保水能力 2 4，本文定义土壤有机碳低的耕地具有较高的生态风险，参考全国第二次土壤普查养分分级标准对原始数据进行分级；荒漠化程度采用遥感指数进行识别 2 5,利用MODIS数据产品MOD13A2，采用最大值合成法合成2 0 2 0 年植被生长季6 月至8 月的归一化植被指数（Normal-ized Difference Vegetation Index,NDVI)，并采用像元二分模型计算植被覆盖度（FractionalVegetationCover,FVC)26，计算得到的植被覆盖度按照关于中国三北地区荒漠化分类分级及参考指正表的修订重分类为5个级别 2 7；耕地与水源地距离可间接反映土壤水分情况 2 8，距离水源地更近的区域受水资源胁迫的风险更低，水源地与每个耕地斑块的最近距离利用ArcGIS中欧式距离工具测量，并用相等间隔法（间隔取4km)进行分级。（2)社会。社会影响因子选取农业化学品投人量、距工矿距离和生境质量。农药化肥使用量的增加提高了耕地受面源污染的威胁程度 2 9，综合各旗县氮肥和磷肥施用量、农药使用量及耕地面积，计算各旗县每公顷耕地的农业化学品投人量，并将其分地球科学与环境学报表1主要数据清单Table1List of Main Data数据名称数据类型30m栅格数据30m栅格数据1km栅格数据矢量数据矢量数据表2 耕地景观生态风险影响因子及评价分级标准1级3级022630203070100507004480551013.510.013.50.91.00.70.900.20.20.4112.7156.375.1112.7配至耕地栅格，实现空间化 3 0，并用相等间隔法（间隔取5kgha-1)进行分级；耕地与工矿距离越近意味着耕地受工矿污染胁迫越大，采用ArcGIS欧式距离工具测量工矿点位与每个耕地斑块的最近距离，输出空间化栅格结果，并参考文献 3 1进行分级处理；生境质量采用InVEST（I n t e g r a t e d V a lu a t io nof Ecosystem Service and Tradeoffs)模型中的生境质量模块完成，该模块以人类活动对生态环境的影响为基础3 2 1，利用各土地覆被类型的生态敏感性与各环境威胁源的威胁强度评估生境质量，本文定义生境质量低的区域面临更大的景观生态风险 3 3，并根据王乐志的研究 3 4进行风险分级。(3)景观。景观影响因子选取景观分割指数(DIVISION)与平均斑块面积（AREA_MN）。耕地破碎化对耕地的利用效率存在显著的负面影响 3 5，影响水平方向上的景观生态过程，增加耕地退化风险 19。景观分割指数表示耕地斑块的分离程度；平均斑块面积指耕地斑块的平均面积，能够指示耕地斑块的细碎程度；二者大小可以反映耕地斑块的破碎化程度 3 6。其计算及空间化利用Fragstats4.2软件的移动窗口法完成。为方便Fragstrats4.2软件运行处理，将耕地栅格数据重采样至2 50 m分辨率，再通过移动窗口法（窗口大小设置为1kmX12023年时间数据来源2020年中国科学院资源环境科学与数据中心（https：/w w w.r e s d c.c n/）美国航空航天局（https：/s e a r c h.e a r t h d a t a.n a s a.g o v/)2020年美国航空航天局（https：/s e a r c h.e a r t h d a t a.n a s a.g o v/)内蒙古自治区地质调查研究院2020年内蒙古自治区地质调查研究院2020年内蒙古自治区统计局分级标准2级6151020105081210157.010.00.50.70.40.640.475.14级1525610110121615203.57.00.1 0.50.60.818.640.45级250601162003.500.10.81,06.318.6第4期km)实现景观分割指数和平均斑块面积的空间量化。景观分割指数按相等间隔法（间隔取0.2)分级；平均斑块面积采用自然断点法分级。2.2.2空间主成分分析由于各生态风险影响因子间存在一定的相关性，所以通过空间主成分分析（SpatialPrincipalComponentAnalysis，SPC A）对各因子进行降维处理。空间主成分分析是对一组栅格波段执行主成分分析，通过对特征光谱空间坐标轴的旋转，将相关的多变量空间数据压缩为少数不相关的综合指标，消除穴余信息，实现高维变量的最佳综合和简化，并客观地确定各个因子的权重值 3 7-3 8。本文将各生态风险影响因子栅格数据输人ArcGIS软件的主成分分析工具中，可获得各个主成分所对应的空间载荷图、主成分载荷矩阵以及各主成分的贡献率，并通过以上结果计算各因子权重值。累积贡献率达9 0%的主成分被确定为有统计学意义的主成分，将具有统计学意义的主成分通过式（1)进行叠加分析 3 1.3 9，以栅格网格为评价单元输出综合评价因子的生态风险评价结果。其表达式为E=22(ajF,)=1式中：E表示耕地景观生态风险综合评价结果；ai表示第i个栅格对应的第i个主成分；F；表示第i个主成分的特征值贡献率；m表示每个主成分中的栅格数量；n表示主成分的个数。2.2.3生态修复重点区域识别通过ArcGIS软件创建渔网工具，将研究区划分为5kmX5km的格网（采样小区），统计每个格网内的耕地景观生态风险平均等级。由于具有高（低）值的点不一定是具有统计显著性的热（冷）点，所以本文用ArcGIS软件的热点分析工具识别耕地景观生态风险空间聚集特征。热点分析是通过对数据集中的每一个要素进行Getis-Ord Gi*统计，得到高值和低值要素在空间上发生聚集的位置，热点表示高值的显著聚集区，冷点表示低值的显著聚集区，这是当前应用最为广泛的局部空间自相关统计方法 18 19。该方法能更好地展示遭受生态风险威胁更严重的区域，而并非单独关注生态风险评估结果的绝对高低。3结果分析3.1#耕地景观生态风险评价3.1.1景观生态风险影响因子内蒙古耕地景观各生态风险影响因子分级空间舒翰俊，等：内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区31.0主成分20.071 2主成分30.0634(1)主成分4主成分5主成分6主成分7主成分8主成分9景观破碎化的两个评价指标数、平均斑块面积权重高达0.3 3 6 1,已经成为耕地景观生态风险第一威胁源。由图2(h）、（i)可知，耕地景观破碎化风险严重的区域位于内蒙古南部呼和浩特、鄂尔多斯、赤峰等大型城市附近，这些区域建设用地扩张现象最为突出 40,其景观破碎化与城镇化进程的加速密切相关。此外，大兴安岭山麓的耕地也存在较高破碎化风险，有研究表明退耕还林还草工程可能会造成区域耕地破碎化 41，而大兴安岭山麓退耕还林还草工程的实施可能加剧了这一趋势L42。工矿污染对耕地景观威胁较大，工矿点位分布密集，与农业空间重叠度高，距离耕地近使得耕地大多存在工矿污染风险 43。距水源距离也存在较高权重值，这可能与内蒙古水资源供需矛盾有关，东部地区的水资源胁迫较小，西部除河套地区外，水资源具有较大胁迫，水资源的时空分布不均使得耕地与水源地距离成为耕地安全的一大威胁。耕地景观的生境质量受周围环境影响较大，普遍较低，东部大899分布如图2 所示。对9 个影响因子进行空间主成分分析，共生成9 个主成分、主成分特征值及贡献率（表3）和主成分载荷矩阵（表4），同时由前6 个主成分的特征值和贡献率计算出各影响因子的权重（表5）。由表3 可知，前6 个主成分的特征值累积贡献率大于90%，即提取前6 个主成分概括内蒙古耕地景观生态风险信息。从权重分析来看，9个影响因子中，距工矿距离、平均斑块面积、景观分割指数、距水源距离和生境质量具有较高的权重值，分别为0.2178、0.17 48、0.16 13、0.1443、0.13 0 5，也说明这些因子对内蒙古耕地景观生态风险影响较大。在指标类型上，自然、社会、景观因子的权重分别为0.2771、0.3 8 6 8、0.3 3 6 1，由此可见人为干扰和景观格局对耕地景观生态风险具有更大影响。表3 主成分特征值及其贡献率Table 3Eigenvalues and Contribution Rates ofPrincipal Components主成分特征值主成分10.11520.04320.029.70.02300.01070.00850.006 5贡献率/%19.217.111.68.06.22.92.31.8标一一景观分割指累积贡献率/%31.050.267.378.986.993.196.098.2100.0900地球科学与环境学报2023年指标分级12345N指标分级12345N指标分级一2345N0(a)坡度指标分级N12345500km0(b)土壤有机碳指标分级N-2345500km0(c）荒漠化程度指标分级N12345500km0(d）距水源距离指标分级N2345500km0(e）农业化学品投入量指标分级N12345500km0(f)距工矿距离指标分级N12345500km500km0(g)生境质量Fig.2 Grading Spatial Distributions of Influence Factors for Landscape Ecological Risk of Cultivated Land评价因子坡度土壤有机碳荒漠化程度距水源距离农业化学品投人量0.175距工矿距离-0.002生境质量-0.160景观分割指数0.645平均斑块面积0.679500km图2耕地景观生态风险影响因子分级空间分布表4主成分载荷矩阵Table 4Load Matrix of Principal Components主成分1主成分2主成分3主成分4主成分5主成分6主成分7主成分8 主成分90.1180.039-0.069一0.0 8 00.0940.0530.1970.869一0.0 9 50.4200.100-0.130-0.1520(h)景观分割指数9个主成分的载荷0.028-0.1020.0520.4970.0010.075-0.4160.155-0.0130.8270.9020.0420.032-0.0140.0640.0970.0670.131500km-0.1900.0710.637一0.50 40.164-0.058-0.006-0.048-0.4210.309-0.069一0.0 3 50.5860.7830.0510.0930.0580.13301(i)平均斑块面积0.9640.0500.234一0.159-0.0190.975一0.0 2 4-0.0800.0050.049-0.049-0.0180.073-0.038-0.069-0.031-0.051-0.1040.0100.012-0.049-0.0040.022一0.0 0 50.0220.732-0.678第4期表5耕地景观生态风险影响因子权重Table 5Weights of Influence Factors for LandscapeEcological of Cultivated Land指标类型评价因子坡度土壤有机碳自然荒漠化程度距水源距离农业化学品投人量社会距工矿距离生境质量景观分割指数景观平均斑块面积兴安岭山麓区域靠近森林生境质量较好，其他耕地多位于农牧交错带或城市空间，生境质量较为低下。总之，耕地景观破碎化、工矿污染、水资源胁迫和生境质量差等四大因素对内蒙古耕地景观生态风险的影响权重高达0.8 2 8 7，保障未来的耕地安全需重点解决这四大生态问题。3.1.2耕地景观生态风险综合评价通过式（1)对前6 个主成分进行栅格叠加运算，并用自然断点法对输出栅格进行分级处理，所得即为内蒙古耕地景观生态风险评价分级空间分布（图3）。综合评价结果的空间分布特征主要表现为：耕地景观生态低风险和较低风险区域各占耕地总面积的13.46%和2 5.0 7%，主要分布在嫩江流域右岸、西辽河流域沿岸地区以及河套一土默川平原，其分布较为集中，局部斑块面积大且完整图4（a),多沿河流分布；耕地景观生态中风险区域占耕地总面积的2 5.16%，分布零星，主要分布在呼伦贝尔、通辽、赤峰和兴安盟；耕地景观生态较高风险和高风险区域各占内蒙古耕地总面积的2 3.40%和12.91%，主要分布在赤峰、通辽、呼和浩特以及阴山一带，耕地景观总体分布零散，局部斑块破碎或是处于大面积耕地的边缘图4（b)。出现上述特征的原因可能是破碎化的耕地与周围生态系统产生了过多的边缘效应，尤其是在工矿密集（阴山一带、赤峰南部)或是城市周边（呼和浩特、赤峰、通辽等)的耕地，其与周围环境交互作用强烈，边际效应的负向影响强烈，易受到诸如工矿污染、生境质量下降等生态风险威胁，进而影响农田生态系统的功能与稳定性 41。3.2生态修复分区分析耕地景观生态风险的空间聚集特征，有助舒翰俊，等：内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区N低较低权重中较高0.0095高包头地名0.0695盟(市)边界0.05380.144 30.03840.21780.130 50.161 30.1748901风险等级呼伦贝尔兴安锡林郭勒通辽赤峰巴彦淳尔色头兰察布乌海点鄂尔多斯阿拉善图3 耕地景观生态风险评价分级空间分布Fig.3 Grading Spatial Distribution of LandscapeEcological Risk Assessment of Cultivated Land于空间分区和生态修复，冷、热点识别结果如图5所示。大兴安岭沿麓、西辽河流域中东部、沿黄干流平原大部是显著的冷点区域。这些区域耕地斑块面积普遍较大、分布集中，景观破碎化程度低，距离水源地近，工矿污染风险相对较低，但局部地区仍存在农业化学品投入过量、土壤有机碳不足等问题。热点区域主要分布在内蒙古南部，自通辽北部，经赤峰、锡林郭勒盟、乌兰察布南部，沿阴山山麓至鄂尔多斯。这些区域耕地斑块面积通常较小且零碎，景观破碎化严重，受工矿污染威胁相对较大，且局部存在坡耕地、沙化等问题。热点区域的耕地面积占比为2 7.6 0%，是生态风险高值显著聚集区，需将实施耕地生态修复作为首要任务；冷点区域的耕地面积占比为6 2.7 0%，是生态风险低值显著聚集区，可重点发展农业；不显著区域没有显著的生态风险高值聚集，空间上多位于冷点和热点区域之间，是缓冲地带，但仍然存在一定的生态风险，未来需在发展农业的同时加强生态风险监测与防范。因此，本文将热点区域内的耕地划分为重点修复区，不显著区域划分为农田保育区，冷点区域划分为农业发展区，分区详情如表6 所示。4 讨 论景观生态风险的诊断与识别服务于保障生态安全的实践。利用遥感和GIS技术，在景观尺度上对耕地进行综合生态风险评价是研究区域耕地生态环境的有效手段。考虑到空间邻近效应 45,若不对高值聚集区实施生态修复，可能会导致周围区域生态风险的加剧。本文基于Getis-Ord Gi*热点分析进0200kmL9024045地球科学与环境学报11115111202023年1112511120N4000111251113040403955风险等级低4035395005km(a)低风险区域图4耕地景观生态风险低风险区域与高风险区域局部特征Fig.4 Local Characteristics of Low-risk and High-risk Areas of Landscape Ecological Risk of Cultivated Land表6 耕地生态修复分区面积占比Table 6 Area Proportions of Ecological Restoration ofCultivated Land冷、热点识别分区热点区域（99%置信度）重点修复区热点区域（95%置信度）重点修复区1.44%热点区域（90%置信度）重点修复区0.69%不显著区域农田保育区9.70%冷点区域（90%置信度）农业发展区0.88%冷点区域（95%置信度）农业发展区2.26%冷点区域（99%置信度）农业发展区59.57%行生态修复分区，确定了生态风险高值区和低值区在空间上发生聚类的位置，将原本分散、不便于管理的高值耕地斑块生成大的空间集聚区，有利于提高空间管理效率 46，为保障区域未来的生态安全奠定了基础。当前景观生态风险评价对象多为行政区、流域尺度下的综合景观，而鲜有单独对耕地景观进行评估的研究 5.3 91。传统研究对耕地的生态风险评价多关注土壤侵蚀、重金属污染、面源污染等单一风险源 5-7，但是农业生态系统作为特殊的“自然-社会”景观综合体，不仅受自然、人为因素影响强烈，景观格局对其生态过程的影响同样不可忽略。本文融合多源风险因子空间数据，将自然、社会、景观格局等3 个因素纳人评价体系，使评价结果更具综合性。基于此结果进行生态修复分区，划定耕地生态修复的重点区域，能为未来耕地的可持续利用和农业绿色发展提供科学参考。但由于环境中影响因子众风险等级低较低0高冷点区域(99%置信度)冷点区域(95%置信度）冷点区域（90%置信度）不显著区域热点区域（90%置信度）面积占比面积占比合计25.47%27.60%9.70%62.70%5km热点区域（95%置信度）热点区域（99%置信度）大兴安岭沿麓农牧区沿黄干流农牧区西辽河流域农牧区阴山沿麓农牧区阿拉图5耕地景观生态风险空间聚集特征Fig.5 Spatial Aggregation Characteristics of LandscapeEcological Risk of Cultivated Land多、相互作用复杂，一些指标存在难以实现空间量化的问题 47，未来若要实现更加精确的评估，还需更多地结合研究区实际情况，进一步优化评价指标，或者完善空间化指标的获取途径。基于当前的耕地生态修复分区，结合内蒙古耕地质量现状，针对不同分区的管理对策作如下建议。(1)在重点修复区管理针对耕地景观破碎化、工矿污染、水资源胁迫和生境质量差及土壤有机碳低的问题，开展如下生态修复：降低耕地景观破碎化。调整耕地空间布局，引导破碎化耕地整合，推进土地流转和高标准农田建设 2 0；对于不适宜耕作的高(b)高风险区域回包地名二二盟(市）边界N呼伦锡林郭勒兰察布尔多斯0200kmL第4期耕地逐步实施退耕还林还草工程。解决工矿污染风险。加强监督管理，对废弃矿山实施生态修复，做好复垦、复