孟 娜， 張 穎

（北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100083）

過去60 a全球干旱半干旱地區(qū)土地退化面積不斷擴(kuò)大，平均每年退化面積約有1000 hm2［1］。過度的人類活動(dòng)以及自然因素導(dǎo)致干旱半干旱地區(qū)土地退化嚴(yán)重，當(dāng)前退化土地的恢復(fù)成為干旱半干旱地區(qū)面臨的重大挑戰(zhàn)之一。在此背景下，許多國(guó)家展開了包括植樹造林在內(nèi)的森林恢復(fù)項(xiàng)目，旨在緩解因干旱而造成的地方經(jīng)濟(jì)損失［2-3］。

森林恢復(fù)是維護(hù)碳平衡、緩解全球氣候變暖的有效策略之一。森林生態(tài)系統(tǒng)在加強(qiáng)碳儲(chǔ)量、提升生態(tài)系統(tǒng)承載力、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡等方面發(fā)揮著重要作用［4-6］。由于土地過度利用、林業(yè)無序開發(fā)、自然災(zāi)害等原因，導(dǎo)致全球森林面積凈損失達(dá)80×104km2［7］。有研究表明，在當(dāng)前氣候條件背景下，全球約有9×108km2的森林增長(zhǎng)空間［8］。其中，在干旱半干旱地區(qū)森林增長(zhǎng)的潛力巨大，約占潛在森林恢復(fù)面積的36%～42%［9］，但這可能是相對(duì)樂觀的估計(jì)。實(shí)際上，在干旱半干旱地區(qū)造林面臨種種困難，雖然許多國(guó)家和組織積極倡導(dǎo)森林恢復(fù)的重要性，但是面對(duì)當(dāng)前緊迫的全球變暖趨勢(shì)，適宜干旱半干旱地區(qū)森林恢復(fù)的潛在位置在哪，以及如何恢復(fù)等問題還沒有確切的定論［10］。

綜上，圍繞干旱半干旱地區(qū)造林的重要課題，已有研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了論述：第一個(gè)核心議題是關(guān)于造林的適宜性。對(duì)于在植樹造林過程中的適宜度，學(xué)術(shù)界主要有以下兩種觀點(diǎn)。一是植被選擇的適宜性［11］，在干旱半干旱地區(qū)，外來單一植被的種植往往會(huì)導(dǎo)致后期為維護(hù)生物多樣性而產(chǎn)生高昂成本，造成不必要的政府負(fù)擔(dān)［12］。二是造林規(guī)模的適宜性，大規(guī)模盲目的森林?jǐn)U張可能更易受到本地干旱化的影響，包括在不適宜的地點(diǎn)進(jìn)行大規(guī)模的造林［13］。以上兩種觀點(diǎn)表明不適宜的人工修復(fù)會(huì)造成后期森林管護(hù)成本增加。雖然學(xué)術(shù)界越來越意識(shí)到這一問題的嚴(yán)重性，但是目前國(guó)內(nèi)關(guān)于在微觀地區(qū)造林的空間數(shù)據(jù)和信息尚不完善，這導(dǎo)致無法準(zhǔn)確掌握干旱半干旱地區(qū)造林的空間適宜與否。

第二個(gè)核心議題是關(guān)于干旱半干旱地區(qū)造林的貢獻(xiàn)度。在諸多學(xué)術(shù)研究中，關(guān)于旱地森林的研究往往少于其他生物群落，雖然與其他生物群落相比旱地森林的植被覆蓋率極低，但是其在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，部分旱地森林的碳密度可能高于或近于臨近森林生物群落的碳密度［14-16］。我國(guó)黃土高原即為典型代表區(qū)域，該地區(qū)森林植被的恢復(fù)顯著提升了區(qū)域總碳儲(chǔ)量［17-19］。為此，我國(guó)根據(jù)《中國(guó)森林經(jīng)營(yíng)規(guī)劃（2016—2050）》（http://www.for?estry.gov.cn/），需進(jìn)一步在干旱半干旱地區(qū)建立大量人工林來實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。而在干旱區(qū)域?qū)嵤┰炝止こ?，需要考慮到因造林而涉及在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的權(quán)衡問題。因此，潛在造林面積的調(diào)查和造林區(qū)域的識(shí)別對(duì)干旱半干旱地區(qū)造林具有重大意義。

第三方面需要重點(diǎn)關(guān)注我國(guó)對(duì)植樹造林的政策把控。森林恢復(fù)被視為是國(guó)家自主貢獻(xiàn)的主要組成部分。從我國(guó)第三次全國(guó)土地調(diào)查來看，我國(guó)政府對(duì)當(dāng)前的生態(tài)修復(fù)似乎越來越保持謹(jǐn)慎的態(tài)度，嚴(yán)格把控耕地向林地、草地和園地的轉(zhuǎn)換成為主要趨勢(shì)，退耕還林的表述也在進(jìn)一步被弱化，反而更加強(qiáng)調(diào)耕地保護(hù)紅線的重要性。因此，對(duì)于干旱半干旱地區(qū)造林的實(shí)現(xiàn)更加要求對(duì)區(qū)域選擇的重要性和造林效率的提升。

綜上，梳理以上三方面的研究對(duì)我國(guó)干旱半干旱地區(qū)造林具有重要意義。黃土高原作為我國(guó)干旱半干旱地區(qū)典型的造林區(qū)域，其森林生態(tài)修復(fù)受到社會(huì)各界關(guān)注。目前，關(guān)于黃土高原地區(qū)植樹造林的研究主要集中在關(guān)于造林過程中的變化［20-21］、造林的相關(guān)影響因素評(píng)析［22-23］以及造林成效［24-25］等方面。少部分研究集中在以氣候條件和政策為背景，對(duì)造林潛力評(píng)估研究［26］。但仍面臨著具體方法論方面的困擾：首先，針對(duì)森林生態(tài)修復(fù)的研究很少體現(xiàn)在森林恢復(fù)過程中關(guān)于林分內(nèi)部變化，例如，某些區(qū)域受氣候和人類活動(dòng)影響，森林內(nèi)部出現(xiàn)灌木林向疏林地退化的趨勢(shì)，而這在森林總體面積上卻并未表現(xiàn)出來，但顯然森林質(zhì)量是退化的；其次，相關(guān)研究關(guān)于受人類活動(dòng)干擾導(dǎo)致土地利用變化的森林動(dòng)態(tài)研究也較少體現(xiàn)。因此，結(jié)合上述幾個(gè)方面關(guān)于造林的相關(guān)論證，本文認(rèn)為，因人為因素促使土地利用變化下的森林生態(tài)恢復(fù)的具體造林潛力區(qū)還需進(jìn)一步挖掘，在森林恢復(fù)過程中關(guān)于林分內(nèi)部的變化也需進(jìn)一步分析。

山西省是黃土高原地區(qū)人工造林典型區(qū)域，境內(nèi)宜林地面積廣闊。近年來，在耕地保護(hù)政策下耕地向林地、草地轉(zhuǎn)化面積的減少限制了退耕還林（草）的發(fā)展空間。此外，自然因素和人為管理不善也導(dǎo)致林分質(zhì)量下降。因此，本研究以山西省為主要研究區(qū)域，運(yùn)用PLUS 模型和馬爾科夫鏈對(duì)不同情景下林地利用結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行模擬，特別對(duì)林分內(nèi)部之間轉(zhuǎn)化進(jìn)行細(xì)分。本研究目的：（1）評(píng)估林地生長(zhǎng)的區(qū)域適宜程度；（2）評(píng)估山西省林地增長(zhǎng)空間及其分布情況；（3）識(shí)別林地優(yōu)先發(fā)展區(qū)域。

1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

山西省位于我國(guó)中部地區(qū)（34°34′～40°44′N，110°14′～114°33′E），地處第二階梯，東起太行山，西至呂梁山，中部為汾河河谷，形成“兩山夾一川”的地形特點(diǎn)。地理單元相對(duì)閉塞，地勢(shì)由東北逐漸向西南方向下降，主要景觀單元為山地高原、山地、丘陵。為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年降水季節(jié)分配不均，介于358～621 mm，水資源相對(duì)較少。省域內(nèi)的主要生態(tài)系統(tǒng)為森林生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)以及草原生態(tài)系統(tǒng)，但生態(tài)系統(tǒng)總體較為脆弱［27］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)和土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子。其中，土地利用類型數(shù)據(jù)來自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（分辯率30 m×30 m）。為直觀分析山西省林地內(nèi)部轉(zhuǎn)換情況，各土地利用類型為有林地、灌木地、疏林地、其他林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地以及未利用地。對(duì)于宜林地識(shí)別的土地利用需求驅(qū)動(dòng)因子主要分為3大類（表1），即土壤驅(qū)動(dòng)因子（9 項(xiàng)）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子（10 項(xiàng)）以及氣候環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子（5 項(xiàng)）。其中，坡度和坡向數(shù)據(jù)根據(jù)DEM數(shù)據(jù)計(jì)算獲得，氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)主要采用1970—2000年的均值代替。

表1 土地利用需求變化驅(qū)動(dòng)因子Tab.1 Drivers of land use demand change

2 模型與方法

本研究基于馬爾科夫鏈、PLUS模型構(gòu)建了一個(gè)綜合識(shí)別框架（圖1），首先，采用馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)山西省不同情景下土地需求預(yù)測(cè)值。其次，利用PLUS模型將預(yù)測(cè)值和各土地利用驅(qū)動(dòng)因子分配到不同土地利用類型中，獲得多情景下土地利用空間分布情況并進(jìn)行對(duì)比分析。

圖1 PLUS模型和馬爾可夫鏈模型集成框架Fig.1 Integration framework of PLUS model and Markov chain mode

2.1 基于土地利用需求數(shù)量和空間約束的多情景設(shè)置

本研究利用馬爾可夫鏈旨在依據(jù)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）［28］，設(shè)置不同情景［29］，并對(duì)不同情景下未來土地利用需求面積進(jìn)行預(yù)測(cè)和設(shè)置。不同情景下土地利用需求值的變化主要通過改變2010—2020 年馬爾可夫鏈中土地利用類型間的轉(zhuǎn)換概率實(shí)現(xiàn)（表2）。此外，轉(zhuǎn)換約束矩陣表明一種土地利用類型向另一種土地利用類型轉(zhuǎn)變的權(quán)限，“1”表示可以轉(zhuǎn)換，“0”表示禁止轉(zhuǎn)換。以2030 年為目標(biāo)年，設(shè)置3 種發(fā)展情景來預(yù)估未來山西省不同發(fā)展情景下土地利用變化。

表2 2010—2020年土地利用類型轉(zhuǎn)移概率矩陣Tab.2 Probability matrix of land use type transfer between 2010 and 2020

（1）基準(zhǔn)情景：該情境下，對(duì)土地利用不設(shè)置約束條件，假設(shè)2020—2030 年的土地轉(zhuǎn)移概率和2010—2020年的轉(zhuǎn)移概率相同，人口及經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式繼續(xù)延續(xù)當(dāng)前狀態(tài)發(fā)展。該情景模擬了無外部約束力下的土地利用發(fā)展情況。

（2）生態(tài)保護(hù)情景：按照《全國(guó)森林經(jīng)濟(jì)規(guī)劃（2016—2050年）》和《山西省國(guó)土空間規(guī)劃（2020—2035年）》的要求設(shè)置生態(tài)保護(hù)情景，山西省林地將被進(jìn)一步保護(hù)，對(duì)林地向其他地類的轉(zhuǎn)換進(jìn)行限制（表3）。在該情景中2020—2030年4類林地轉(zhuǎn)入概率將比2010—2020 年高，轉(zhuǎn)出概率下降，同時(shí)限制建設(shè)用地的擴(kuò)張（表4）。

表3 生態(tài)保護(hù)情景下各土地利用類型轉(zhuǎn)換矩陣Tab.3 Conversion matrix for each land use type under the ecological conservation scenario

表4 生態(tài)保護(hù)情景下各土地利用類型轉(zhuǎn)換比重Tab.4 Share of land use conversion by type under the ecological conservation scenario

（3）城鎮(zhèn)化發(fā)展情景：在城鎮(zhèn)化情景下，建設(shè)用地會(huì)過度占用耕地、草地等成為必然。依據(jù)這一實(shí)際，相比于2010—2020 年土地轉(zhuǎn)移概率，本研究將各類林地、耕地、草地、未利用地轉(zhuǎn)入建設(shè)用地的概率提高至20%，建設(shè)用地向其他土地利用類型轉(zhuǎn)出的概率降低30%（排除耕地）（表5）。土地轉(zhuǎn)換矩陣與基準(zhǔn)情景的土地轉(zhuǎn)換矩陣一致（表6）。

表5 城鎮(zhèn)化發(fā)展情景下各土地利用類型轉(zhuǎn)換比重Tab.5 Share of land use conversion by type under the urbanisation development scenario

表6 城鎮(zhèn)化發(fā)展情景下各土地利用類型轉(zhuǎn)換矩陣Tab.6 Conversion matrix for each land use type under urbanization development scenarios

2.2 PLUS模型

PLUS模型主要由兩個(gè)基本模塊組成，分別為用地?cái)U(kuò)張分析策略LEAS 和CARS 模型［30-32］。LEAS 策略通過提取兩期土地利用類型擴(kuò)張部分，借助隨機(jī)森林法對(duì)擴(kuò)張部分采樣并分析其驅(qū)動(dòng)力；CARS 模型基于隨機(jī)種子生成和閾值遞減機(jī)制，依據(jù)自適應(yīng)系數(shù)、領(lǐng)域效應(yīng)和開發(fā)概率來模擬未來土地利用需求。

需要注意的是，在本研究中PLUS 模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，LEAS 模塊中，隨機(jī)采樣為50，采樣率為0.01。在CARS模型中，斑塊生成閾值為0.9，隨機(jī)斑塊種子概率為0.1，隨機(jī)種子比例為0.001，鄰域范圍為3。

在模擬之前，須利用PLUS 模型對(duì)山西省土地利用模擬進(jìn)行精度驗(yàn)證。首先，選取影響土地利用/土地覆蓋變化的26 種因素輸入到模型中，并生成9種土地利用類型的適宜性概率（圖2）。

圖2 2010—2020年各土地利用類型適宜性概率Fig.2 Probability of suitability by land use type 2010-2020

2.3 模型精度驗(yàn)證

為保證模擬的精準(zhǔn)性，利用Kappa系數(shù)對(duì)PLUS模型的可靠性進(jìn)行確定，若kappa系數(shù)介于0.6～0.8，則表明仿真結(jié)果較高，若介于0.8～1.0，則表明模擬與實(shí)際高度相符［33］。通過將模擬結(jié)果與2020 年實(shí)際土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比（圖3）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Kappa系數(shù)為0.86，模擬精度較高，說明PLUS 模型對(duì)山西省土地利用/土地覆蓋變化模擬是有效的，可用于模擬山西省未來土地利用變化狀況。

圖3 山西省2020年土地利用實(shí)際結(jié)果和模擬結(jié)果Fig.3 Land use simulation results for Shanxi Province

3 結(jié)果與分析

3.1 多情景下土地利用需求預(yù)測(cè)

基準(zhǔn)情景、城鎮(zhèn)化情景和生態(tài)保護(hù)情景3 種情景下（表7），林地增長(zhǎng)面積分別為-4.67 km2、-4.74 km2、23.94 km2，其中，林地和草地的面積占比總體上保持在30%左右，耕地面積占比較大，基本維持在35%左右。此外，林地內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率較高，相比于灌木林、疏林地和其他林地，有林地?cái)U(kuò)張的可能性更高。

表7 多情景下山西省土地利用面積對(duì)比Tab.7 Comparison of land use areas in Shanxi Province under multiple scenarios /km2

基準(zhǔn)情景是對(duì)研究區(qū)現(xiàn)有土地利用狀況的順延，在這種情景下各類林地的面積總體較為穩(wěn)定，草地為有林地主要轉(zhuǎn)入對(duì)象。耕地流失面積主要轉(zhuǎn)向城市建設(shè)用地，表明城鎮(zhèn)化與耕地保護(hù)的矛盾已經(jīng)成為山西省發(fā)展的潛在隱患。生態(tài)保護(hù)情景與2020年實(shí)際土地利用類型相比，研究區(qū)內(nèi)林地得到很好的保護(hù)。各類林地面積總計(jì)約增加23.94 km2，占當(dāng)前總林地面積的5.38%，有林地是唯一擴(kuò)張林地，而其他3類林地都有小幅縮減，主要原因是林地內(nèi)部之間轉(zhuǎn)換率增強(qiáng)，灌木林、疏林地和其他林地向有林地轉(zhuǎn)入的面積分別為1.74 km2、10.28 km2、0.37 km2。城鎮(zhèn)化發(fā)展情景是基準(zhǔn)情景的強(qiáng)化，建設(shè)用地增幅較大，與2020 年實(shí)際相比，增加了10.79 km2，林地除灌木林外總體上出現(xiàn)了不同程度的退化（表4）。

3.2 多情景下土地空間分布模擬

將3 種情景下山西省2030 年土地利用面積模擬值輸入到PLUS模型中，3種情景下林地?cái)U(kuò)張區(qū)域主要集中在研究區(qū)東南部長(zhǎng)治盆地附近、中西部太原盆地和北部大同盆地。有林地的面積擴(kuò)張范圍較大一些，灌木林占地面積總體上保持不變，而研究區(qū)西北部黑茶山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)和東部運(yùn)城盆地附近疏林地?cái)U(kuò)張變化更為顯著，其他林地面積小幅降低。總體來看，東南部有林地呈現(xiàn)大面積成片擴(kuò)張，中西部次之，北部林地分布呈碎片化特點(diǎn)。受氣候和地形影響，越靠近南部地區(qū)，林地恢復(fù)和擴(kuò)張的可能性越大（圖4）。在理想狀態(tài)下（生態(tài)保護(hù)情景），通過多次對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)林地總面積在468.59 km2上下浮動(dòng)。我們猜想這可能與山西省生態(tài)環(huán)境和人類活動(dòng)等因素有關(guān)，制約了林地進(jìn)一步發(fā)展的潛力。我們估測(cè)山西省2030 年林地總體增長(zhǎng)空間約為23.94 km2，占當(dāng)前林地總面積的5.38%。

3.3 林地?cái)U(kuò)張典型區(qū)域分析

生態(tài)保護(hù)情景是今后山西省森林修復(fù)工程的主要參考，通過提取較為明顯的林地?cái)U(kuò)張區(qū)域（A、B、C 和D）（圖5），并將其與其他情景下的林地變化進(jìn)行對(duì)比，界定出未來山西省林地?cái)U(kuò)張可能的優(yōu)先發(fā)展區(qū)（圖6），從而提高山西省植樹造林活動(dòng)效率和固碳水平。此外，由于采取較高分辨率遙感地圖，故對(duì)于林地優(yōu)先發(fā)展區(qū)識(shí)別可以精確到縣級(jí)層面，這也是本文主要特點(diǎn)。

圖5 生態(tài)保護(hù)情景下林地?cái)U(kuò)張F(tuán)ig.5 Woodland expansion under the ecological protection scenario

圖6 林地優(yōu)先發(fā)展區(qū)識(shí)別Fig.6 Identification of priority woodland development areas

A 區(qū)主要位于研究區(qū)北部，包括大同市和朔州市，該區(qū)域林地呈碎片化分布，從林分變化來看，A區(qū)域總體表現(xiàn)為耕地向有林地的轉(zhuǎn)換，其他林地轉(zhuǎn)換相對(duì)穩(wěn)定。該地區(qū)有林地的擴(kuò)展趨勢(shì)較為明顯，且在山陰縣出現(xiàn)了大片的有林地增長(zhǎng)。其他縣域也出現(xiàn)了不同程度的林地增長(zhǎng)，但相對(duì)分散。故在未來10 a中該區(qū)應(yīng)提升植樹造林的集約化、效率化水平。

B區(qū)主要分布在研究區(qū)中西部，涉及忻州市、太原市和呂梁地區(qū)，該區(qū)域以灌木林為主。與其他情景相比，嵐縣有林地出現(xiàn)了成片增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而在交城縣、文水縣等境內(nèi)更適宜灌木林生長(zhǎng)。在生態(tài)保護(hù)情景下，交城縣邊緣地帶出現(xiàn)了小面積的有林地退化為疏林地，我們猜想可能是在該情景中，有林地鄰域權(quán)重達(dá)到峰值，出現(xiàn)林地轉(zhuǎn)換的可能性更大。這也需要引起我們的重視，未來該地區(qū)也許會(huì)出現(xiàn)林地退化的可能性。

C 區(qū)覆蓋了晉城市南部、臨汾市東北部以及長(zhǎng)治市西北部，結(jié)合山西省地形圖可知，該區(qū)域主要位于太原盆地和臨汾盆地。受暖濕氣候影響，C 區(qū)是山西省境內(nèi)林木主要集中區(qū)，且以有林地為主。在不同情景下，C 區(qū)各類林地之間的轉(zhuǎn)換均呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。值得注意的是位于祁縣境內(nèi)的疏林地變化，與城鎮(zhèn)發(fā)展情景相比，生態(tài)保護(hù)情景中有林地在該區(qū)域有較大擴(kuò)展?jié)摿?，大面積的疏林地轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛值?，表明良好的生態(tài)保護(hù)措施能夠推動(dòng)區(qū)域內(nèi)林木擴(kuò)展。上述區(qū)域在未來林地?cái)U(kuò)展?jié)摿Ω蟆?/p>

D 區(qū)大部分位于晉城市東南部，少部分位于運(yùn)城市東南部。該地區(qū)也是陽(yáng)城莽河獼猴國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和太寬河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)重點(diǎn)區(qū)域，因此總體生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)較好。有林地主要分布在陵川縣境內(nèi)，且不在同情景中林地之間的內(nèi)部轉(zhuǎn)換較為穩(wěn)定，我們猜想這可能與地方已有的生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)有關(guān)。而平順縣境內(nèi)更適合草地生長(zhǎng)，在不同情景中該地區(qū)草地面積一直較為穩(wěn)定，而林地?cái)U(kuò)展卻更為緩慢。長(zhǎng)治縣和壺關(guān)縣境內(nèi)出現(xiàn)了大面積的有林地增長(zhǎng)，在其他發(fā)展情景中，這兩個(gè)縣主要以疏林地為主，在生態(tài)保護(hù)情景下，調(diào)整了林地的參數(shù)指標(biāo)后，出現(xiàn)了大面積的有林地增長(zhǎng)，即該縣域疏林地和有林地的轉(zhuǎn)換更為明顯，上述區(qū)域有林地?cái)U(kuò)展的可能性比較大。

4 討論

4.1 關(guān)于植樹造林與森林修復(fù)

森林修復(fù)仍然是當(dāng)前緩解氣候變化的最有效戰(zhàn)略之一，與傳統(tǒng)的“生態(tài)修復(fù)”不同，基于生態(tài)安全格局的植樹造林活動(dòng)更強(qiáng)調(diào)治理和修復(fù)的“主動(dòng)適應(yīng)”［34］。干旱地區(qū)受自然條件限制，植樹造林活動(dòng)的有效性有待商榷［35-37］。因此，如何提升造林的科學(xué)性和“主動(dòng)適應(yīng)”性成為當(dāng)下山西省生態(tài)保護(hù)的重要議題。從結(jié)果來看，山西省森林生態(tài)系統(tǒng)似乎并不十分穩(wěn)定，在理想的狀態(tài)（生態(tài)保護(hù)情景）下，局部地區(qū)森林邊緣已經(jīng)出現(xiàn)了森林退化的趨勢(shì)，如果不調(diào)整林地領(lǐng)域權(quán)重值，這種情況也許會(huì)更嚴(yán)重。耕地仍然是山西省主要的土地類型，這對(duì)構(gòu)造穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生脅迫，需考慮耕地紅線這一基本底線。在理想狀態(tài)下山西省未來植樹造林的發(fā)展空間僅有5.38%，而現(xiàn)實(shí)往往比理想狀態(tài)更糟糕。在當(dāng)前的氣候和政策背景下，山西省植樹造林的潛力有待商榷，至少在當(dāng)下不適合大規(guī)模種植，目前尚能解決的是在有限的造林空間內(nèi)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)林地優(yōu)化。

從結(jié)果分析，A 區(qū)應(yīng)劃為林地?cái)U(kuò)展一般區(qū)域。林地邊界形狀較為復(fù)雜，破碎化程度高，受人類活動(dòng)的頻繁干擾，可能存在建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的脅迫。在新一輪的植樹造林活動(dòng)中需綜合兩個(gè)片區(qū)的人口、經(jīng)濟(jì)等社會(huì)因素確定各區(qū)域林地?cái)U(kuò)張的彈性邊界，并加強(qiáng)對(duì)灌木林和草地的種植。B區(qū)現(xiàn)有灌木林面積較大，雖然存在疏林地向有林地轉(zhuǎn)換的潛力，但是從因地制宜的角度分析，灌木林可能更適宜該地區(qū)的氣候條件。C區(qū)和D區(qū)應(yīng)劃分為林地?cái)U(kuò)展極重要區(qū)。林業(yè)資源稟賦較好，碳儲(chǔ)量發(fā)展空間較大。在溫帶和亞熱帶森林中，樹種的多樣性對(duì)碳儲(chǔ)量的增加產(chǎn)生積極影響［38］。因此對(duì)C區(qū)和D區(qū)的林地?cái)U(kuò)展應(yīng)注重樹種多樣性的提升。

4.2 研究不足

最后需要指出，本研究今后至少需要在以下兩個(gè)方面繼續(xù)推進(jìn)：（1）模型方面，PLUS 模型雖然可以模擬多種情景下土地利用變化情況，但是基于馬爾科夫鏈模擬多種發(fā)展情景一定程度上具有主觀性，對(duì)研究區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況欠考慮。雖然土地利用變化特征也有較為明顯的馬爾科夫特征，但模型事實(shí)上并未考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及不同生產(chǎn)部門對(duì)土地的需求。而且若是不同時(shí)段內(nèi)發(fā)展土地變化速度有較大差異，預(yù)測(cè)的結(jié)果也有很大的差異。在諸多研究中，有關(guān)學(xué)者采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型來推測(cè)不同發(fā)展情景下土地利用場(chǎng)景［39］，更具備嚴(yán)謹(jǐn)性，這也為本研究的進(jìn)一步延申提供了參考。（2）數(shù)據(jù)方面，關(guān)于識(shí)別框架的指標(biāo)選取，影響森林?jǐn)U張的因素有很多，例如氣候條件、土壤肥力等［40-41］，但目前尚未有可用的高精度空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5 結(jié)論

本研究討論了在所有造林的規(guī)劃階段遇到的兩個(gè)關(guān)鍵性問題：“一是何處是造林適宜區(qū)？二是如何集中？”本研究構(gòu)建了針對(duì)山西省林地優(yōu)先發(fā)展區(qū)識(shí)別框架對(duì)上述問題進(jìn)行分析，借助PLUS 模型和馬爾科夫鏈系統(tǒng)模擬了2030 年山西省不同情景下的土地利用變化情況，并界定未來林地潛在優(yōu)先區(qū)。研究得出以下結(jié)論：（1）在當(dāng)前氣候和政策條件下，山西省2030 年林地增長(zhǎng)空間非常有限，僅為5.38%。主要宜林地區(qū)域集中在東南部，以有林地?cái)U(kuò)張為主；其次為中部地區(qū)，以灌木林?jǐn)U張為主，且林地邊緣面臨有林地退化的風(fēng)險(xiǎn)；最后為北部，基于林地破碎化嚴(yán)重的現(xiàn)狀，未來修復(fù)的導(dǎo)向更偏向于草地?cái)U(kuò)張。（2）林地內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率較高，各類林地按照擴(kuò)展?jié)摿Ω叩蛣澐?，依次為：有林地＆gt;灌木林＆gt;疏林地＆gt;其他林地。（3）從當(dāng)前山西省的發(fā)展趨勢(shì)來看，土地利用的方式是非可持續(xù)的，我們對(duì)山西省大規(guī)模植樹造林的方式保持謹(jǐn)慎態(tài)度。且在耕地保護(hù)紅線的限制下，認(rèn)為生態(tài)保護(hù)情景的發(fā)展模式在山西省實(shí)施起來可能會(huì)存在困難。