江西省生態用地保護重要性評價研究

劉 昕,谷 雨,鄧紅兵 (中國科學院生態環境研究中心,城市與區域生態國家重點實驗室,北京 100085)

隨著工業化的進程,人們干預自然的能力不斷增強,森林采伐、濕地開發、生物資源的開發利用,以及土地利用方式的改變,自然生態系統面積減少[1].因此有必要基于土地利用方式在目前及其較長時期內對土地基本屬性和生態過程的影響評價[2],促進土地生態系統服務功能的保護.Daily[3]提出生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用.Costanza等[4]把生態系統分為16個類型、將其服務分為l7種功能,并給出了各生態系統類型產生各種生態服務的單位價值.土地評價是土地科學研究的重要內容之一,評價方法多分為歸類法和數值法[5].我國較系統的土地評價工作始于20世紀50年代的荒地評價分類研究,80年代中后期,土地評價在定性歸類評價的基礎上發展了數值評價法,主要標志是利用數學和決策模型對土地評價因子、各因子權重和土地等級劃分等環節的定量或半定量處理[6].從生態服務角度出發,定義區域或城鎮土地中以提供生態系統服務為主的土地利用類型為生態用地[7].江西省是我國江南丘陵的重要組成部分,經濟發展以自然資源開發利用為主.在城市化進程中建設用地的需求日益增加,生態用地面臨城鎮建設、農業開發的威脅,導致生物多樣性喪失、生態退化、生態調節能力下降.加強生態用地的保護有利于提高自然生態系統的生態支持和調節能力,對江西省未來的可持續發展意義深遠.要充分發揮生態用地的生態服務功能,需要對于生態用地的結構功能、生態價值以及退化、破壞程度或潛在危險進行一個綜合評價,即生態用地保護重要性評價.本研究將數值法與生態系統服務功能理論相結合,選取決定生態用地保護重要性的不同要素,并以要素的特點定出評價標準,計算不同指數,對各項指數進行數學運算得出總指數,以此作為等級評定的依據.并在GIS矢量化疊加等技術的支持下對生態用地的空間分布進行分析,深化了生態用地保護重要性評價研究.

1 數據來源

本研究數據源主要為多時相 Landsat-5衛星TM遙感影像和高空間分辨率的SPOT遙感圖像,并輔助矢量數據以及現場調查獲取的非遙感數據.遙感數據源包括 2003年江西省 TM遙感影像和2003年的SPOT遙感影像.其中TM遙感數據主要用于江西省生態環境狀況動態分析;SPOT遙感數據主要利用其高空間分辨率的優勢,與2003年的Landsat-5影像進行融合以便高精度地提取包括土地利用現狀、河流水系、濕地、道路交通、綠地分布等專題信息,無論是TM遙感圖像還是 SPOT遙感數據均采用江西獨立坐標系.在收集的非遙感數據中,矢量數據主要包括江西省1 ∶1 0000的DEM數據、江西省土壤圖等數據.DEM數據用于坡度、坡向、水土流失等專題信息提取,其他非遙感數據包括野外調研獲取的資料以及收集的文字資料.野外踏勘獲取的植被覆蓋和城市擴張調研數據可用于輔助遙感解譯同時驗證遙感解譯結果,收集文字材料包括政府正式頒布的統計年鑒和統計公報等數據.

2 江西省生態用地建設評價體系及分級標準

2.1 評價指標體系建立原則

穩定性原則:土壤生態系統是一個自然、經濟、社會復合的生態系統,進行生態用地保護重要性評價選取的指標在時間上相對穩定.

主導因素原則:選取最能直接影響生態用地保護重要性的因子,突出主導因素對生態用地保護重要性的影響.

因地制宜原則:由于土地生態環境具有地域差異性,選取因子應充分考慮區域的實際情況,因地制宜.

可操作性原則:評價因子的數據在現實中應該是可獲取的,保證評價方法具有可操作性.

2.2 生態用地評價指標

根據江西省自然條件、自然資源、地形地貌條件等諸多因素,綜合考慮土地質量和環境因素及參考其他相關文獻[8-13],選擇生態環境、生態敏感性、氣候、土壤和地貌5類因子作為生態用地評價的一級限制因子,對應評價因子按其不同程度分別賦予相應的權重值.指標權重值采用層次分析法結合專家咨詢法確定:通過兩兩比較構成矩陣,計算矩陣的標準化特征向量,并進行一致性檢驗(表 1);根據每個二級限制因子特定采取等比分級或標準分級方法進行分級,得到影響系數.

二級限制因子共 15個,其中生態系統基質即原生生態系統,為生態用地保護重要性評價的主要影響因子;生物多樣性包括生態系統多樣性、物種多樣性和遺傳多樣性,生態系統多樣性可用評價范圍內的生態系統類型、面積、分布范圍及其代表性來評價,物種多樣性可用評價范圍內國家級與省級保護對象及其數量來評價;生態系統能力包括提供產品與服務,物質與非物質的產出,產品提供功能是生態系統服務能力的重要組成部分,可與經濟產品直接對接的有農產品、林產品、畜禽產品和水產品等,通過比較產業增加值的對江西省生態系統服務功能進行初步評價;水質保護能力通過結合江西省各江河湖泊在本省和全國的重要性,重點針對主要河流上游區、工業企業較多的區、市和大型湖泊與水庫所在區進行評價.

表1 生態用地保護重要性評價的指標與影響系數表Table 1 The factors and value of importance assessment of ecological land protection

2.3 生態用地分級保護

主要采用主導因素和綜合分析相結合的基本方法,選用生態圖法,即圖形疊置法,首先生成生態環境、生態敏感性、氣候、土壤和地貌 5類影響因素的單因子評價分布圖,再利用ArcGIS9.3中的“feature to raster”功能,將矢量單因子圖層轉化為柵格圖,最后利用“raster calculator”功能,對單因子柵格圖進行疊加分析,把兩個以上的生態信息疊合到一個圖層上,構成復合圖層.然后根據式(1)計算得到疊加之后每個空間單元的重要性分值.

式中: Sj為j空間單元重要性總分; Ai為指標因子的分值; FAi為該指標因子的影響系數.

所得的生態用地重要性分值根據分級標準進行劃分,分為禁止開發生態用地(75＜Sj≤100)、限制開發生態用地(65＜Sj≤75)和可適當開發生態用地(55＜Sj≤65)3類.

3 結果與討論

3.1 江西省生態用地評價結果與分析

江西省總生態用地占全省國土總面積的50.3%,除了個別自然保護區邊界不確定以及水體濕地自然保護區重疊原因,禁止開發生態用地占全省比例為10.3%(表2).為保證生態建設,必須嚴格保證生態用地中的禁止開發生態用地、限制開發生態用地,以及基本農田保護面積(占全省面積14.38%),3類用地(占全省面積44.7%)必須嚴格保證原有用途,嚴禁任何建設開發活動.既要保障生態平衡也要兼顧社會救濟發展需要,因此,在區域開發建設過程中,當土地資源承受強烈經濟活動與社會需求的時候,可適當開發生態用地可為江西省的未來發展留下發展空間,緩和人地矛盾.

根據禁止開發生態用地、限制開發生態用地和可適當開發生態用地 3種類型采取相應的管理措施.對禁止開發生態用地應采取嚴格的強制性保護措施,嚴禁任何建設占用和亂砍濫伐,保持并養護其自然生態風貌;對限制開發要采取積極的保護措施,在保證其生態系統功能不被破壞的前提下,實行保護優先、適度開發的方針,發展生態農業、生態旅游等特色產業,同時限制人口密度過度增加;嚴格依法報批和補償,可以使用可適當開發生態用地,但是必須實行“占一補一”的制度,確?；謴兔娣e不少于占用面積.

表2 江西省各地市生態用地面積Table 2 Areas of ecological land in Jiangxi Province

3.2 不同地市生態用地評價結果與分析

通過各市禁止開發生態用地比重之間的比較,可以明顯看出,11個地市中,南昌市的禁止開發生態用地比重最大(圖1),高達35.8%,這主要是因為南昌市位于贛北平原區,耕地比重最大,水域面積最廣,相應的水源保護地和水體緩沖用地、濕地保護區所占比例也最大.

由于江西省內大流域地勢格局特征明顯,人口主要分布在鄱陽湖平原記憶河谷平原或盆地內,而省域中部和周邊廣大山區及流域地區承擔主要的生態系統功能,如贛州、萍鄉、景德鎮、撫州等.11個區市水質保護功能均較強,除了萍鄉、上饒和贛州3市外,其余8市屬于省內相對而言水質保護功能最重要的地區.生物多樣性評價顯示[14],除了景德鎮和撫州兩市外,其余9市的生物多樣性保護重要性很強,說明了生物多樣性保護功能在省生態系統中所占的突出地位.江西年均降水量較大區域(1500～1900 mm)主要集中在鄱陽湖平原北部、吉泰盆地和贛州盆地3個地區,面積較小.

3.3 鄱陽湖區及其周圍5大河流域生態用地評價結果與分析

鄱陽湖區及其周圍5大河流域,即修河流域、贛江流域、信江流域、饒河流域和撫河流域占江西絕大部分面積,且彼此相連而又各自獨立,是江西省重要的生態系統組成.五河流域及鄱陽湖區生態用地面積占各區域土地面積比重大小依次為:修河流域(66.0%)、贛江流域(55.8%)、信江流域(52.1%)、饒河流域(47.3%)、鄱陽湖區(36.2%)及撫河流域(23.6%).其中禁止生態用地面積比重大小依次為:修河流域(21.5%)、贛江流域(7.5%)、信江流域(13.1%)、饒河流域(9.1%)、鄱陽湖區(17.0%)及撫河流域(0.1%).這表明了各區域在生態用地區劃上的不同重要性.值得指出的是鄱陽湖區雖然總的生態用地比重不大,但是其禁止開發生態用地比重最大,這充分表明了鄱陽湖區對于鄱陽湖及其濕地保護的重要性.

圖1 江西省生態用地空間分布Fig.1 The spatial distribution of ecological land in Jiangxi Province

4 結論

4.1 江西省生態用地共 83981.2km2,通過分析江西省生態用地的結構、功能及生態敏感性,研究其生態保護重要性和空間分布,能夠更好地為恢復生態破壞嚴重地帶,退還自然生態用地提供依據,有效地保障土地生態系統服務功能.

4.2 本研究的評價體系所列舉的指標體系只是區域生態用地評價的初步探討.不同的地區在具體運用時,可以對有關指標加以分析、補充和取舍.同時,在具體操作中,還需對目前土地利用方式所導致的生態用地及其生態價值等方面的動態變化進行預測與調控.

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