沂蒙山區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)評(píng)價(jià)及分區(qū)

郭 帥，趙宏霞，張光燦，姚孝友

(1.聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東聊城252059;2.淮河水利委員會(huì)水土保持處，安徽蚌埠233001;3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院山東省土壤侵蝕與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安271018)

為了使生態(tài)修復(fù)規(guī)劃、措施的制定和實(shí)施更具針對(duì)性和實(shí)效性，水土保持生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究逐漸受到國內(nèi)外學(xué)者的重視，例如蔡建勤等[1]、第寶鋒等[2-3]、馮偉等[4]開展的全國水土保持分區(qū)研究，山西省[5]、浙江省[6]、福建省[7]等繪制的水土保持分區(qū)圖等。但是，上述研究成果多是基于大范圍宏觀尺度的，與指導(dǎo)某區(qū)域具體水土保持生態(tài)修復(fù)工作的需求仍有一定差距。因此，本研究以淮河流域沂蒙山區(qū)為例，從生態(tài)修復(fù)適宜性的視角進(jìn)行水土保持生態(tài)修復(fù)分區(qū)，以期為區(qū)域水土保持工作的開展提供指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

以淮河流域沂蒙山區(qū)為研究區(qū)，其行政區(qū)劃涉及山東省臨沂市的全部及淄博市、棗莊市、濟(jì)寧市、泰安市、日照市的部分地區(qū)，共計(jì)26個(gè)縣(市、區(qū))，總面積32 571.29 km2。在大地構(gòu)造上屬魯中南斷塊隆起區(qū)，區(qū)內(nèi)斷塊構(gòu)造發(fā)育，海拔40—1 150 m，多為山頂平緩、四周陡峭的岱崮地貌。屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫11.0～14.2℃，多年平均降水量650～900 mm。地帶性植被以暖溫帶落葉闊葉林為主，地表巖性以花崗巖、石灰?guī)r、片麻巖為主，土壤主要為棕壤、褐土、潮土。

沂蒙山區(qū)經(jīng)濟(jì)體系以農(nóng)業(yè)為主，人口密度大，人均耕地面積少，后備土地資源不足，土地承載力已接近飽和，經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，長期以來以資源消耗為主的經(jīng)濟(jì)增長方式導(dǎo)致許多地區(qū)植被破壞、生態(tài)極度脆弱、水土流失嚴(yán)重[8]。據(jù)2002年全國遙感普查資料，沂蒙山區(qū)水土流失面積1.38萬km2，居淮河流域各區(qū)域之首，其中中度和強(qiáng)烈侵蝕面積分別占侵蝕總面積的45.68%和27.69%。沂蒙山區(qū)是山東省土壤侵蝕最為嚴(yán)重的地區(qū)，水土流失加劇了人口、資源、環(huán)境與發(fā)展之間的矛盾，水土流失及其誘發(fā)的各種環(huán)境問題嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)增長、社會(huì)進(jìn)步與可持續(xù)發(fā)展。

2 研究方法

(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的原則。綜合分析與主導(dǎo)因子相結(jié)合，即綜合分析導(dǎo)致水土流失的各類因子，以沂蒙山區(qū)水土流失的主導(dǎo)因子為評(píng)價(jià)指標(biāo);指標(biāo)簡明與內(nèi)涵豐富相結(jié)合，即選取能集中反映多方面信息的綜合因子;實(shí)用性與易操作性相結(jié)合，即在指標(biāo)的選取上盡可能采用直接指標(biāo)和定量指標(biāo)，少用間接指標(biāo)和定性指標(biāo);指標(biāo)應(yīng)符合客觀規(guī)律，即指標(biāo)的選取應(yīng)切合實(shí)際，遵循客觀規(guī)律;指標(biāo)數(shù)據(jù)的易獲取性，即在指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的可獲取性與易獲取性。遵循以上原則，綜合分析沂蒙山區(qū)不同自然環(huán)境因子和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子對(duì)生態(tài)修復(fù)的制約程度，確定生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)和輔助指標(biāo)。

(2)生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)評(píng)價(jià)方法。先采用主導(dǎo)因子分級(jí)組合法，將各評(píng)價(jià)因子進(jìn)行分級(jí)組合，得出理論上的生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)組合類型;再依據(jù)野外調(diào)查資料、遙感解譯結(jié)果，結(jié)合生態(tài)修復(fù)的限制因子，采用專家智能集成法，得出每種組合類型的適宜性評(píng)價(jià)等級(jí);最后將生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)按適宜、暫不適宜和不適宜3個(gè)級(jí)別進(jìn)行劃分。基于生態(tài)修復(fù)的內(nèi)涵[9]和狹義水土保持生態(tài)修復(fù)的概念[10]，本研究對(duì)適宜生態(tài)修復(fù)的界定標(biāo)準(zhǔn)是適宜發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，主要采取封禁管護(hù)措施，包括補(bǔ)植造林與退耕還林等人工促進(jìn)措施，保護(hù)生態(tài)林草植被并加速其恢復(fù)。

(3)生態(tài)修復(fù)適宜性分區(qū)方法。先根據(jù)區(qū)域相似性和差異性原理，結(jié)合適宜性區(qū)劃的目的和任務(wù)，選取相應(yīng)的主導(dǎo)因子與指標(biāo);再在綜合分析的基礎(chǔ)上按照區(qū)別差異性、歸納共同性的辦法，進(jìn)行適宜性分區(qū);最后結(jié)合遙感資料和實(shí)地調(diào)查結(jié)果，將單因素圖與景觀圖進(jìn)行空間疊置，獲得生態(tài)修復(fù)適宜性類型區(qū)空間分布圖。

3 指標(biāo)篩選與分級(jí)

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

可將影響水土保持生態(tài)修復(fù)的因子歸納為自然因子與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子兩大類。自然因子中，年降水量、年均氣溫、海拔、坡度、植被覆蓋度等是生態(tài)修復(fù)的主要影響因子;社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子中，人口密度、土地利用方式為主要影響因子。沂蒙山區(qū)年降水量、年均氣溫、無霜期、年平均相對(duì)濕度等均滿足適宜水土保持生態(tài)修復(fù)的氣候條件[11]，說明氣候因子基本不會(huì)對(duì)區(qū)域的生態(tài)修復(fù)和植被的自我恢復(fù)構(gòu)成制約，因此在生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)自然因子可不予考慮，重點(diǎn)考慮地形地貌、植被覆蓋、地面坡度等生態(tài)系統(tǒng)下墊面狀況，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子。

在沂蒙山區(qū)，自然環(huán)境和人類生產(chǎn)活動(dòng)存在明顯的空間異質(zhì)性特點(diǎn)，隨著海拔的增加，自然環(huán)境方面表現(xiàn)為地面坡度增大、水土流失的重力梯度和水力梯度變大、土壤層變薄、裸巖面積和石礫含量增加、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)潛在的脆弱性增強(qiáng)、植被生態(tài)功能的重要性增加，人類活動(dòng)方面表現(xiàn)為人口密度減少和人類活動(dòng)強(qiáng)度減弱、對(duì)土地和植被資源的依賴程度和干擾強(qiáng)度降低，隨之開展水土保持生態(tài)修復(fù)的可行性、適宜性、必要性和重要性也相應(yīng)增加。由于海拔指標(biāo)能同時(shí)反映地貌地形狀況，土地利用類型能同時(shí)反映植被覆蓋狀況，因此本研究選擇海拔、土地利用類型、地面坡度3個(gè)指標(biāo)作為生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)與分區(qū)的基本指標(biāo)，選擇土壤侵蝕強(qiáng)度作為輔助指標(biāo)，構(gòu)建沂蒙山區(qū)生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)

(1)海拔。根據(jù)沂蒙山區(qū)的具體情況，結(jié)合《中國水利百科全書:水利工程勘測(cè)分冊(cè)》中關(guān)于地貌形態(tài)和成因類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將沂蒙山區(qū)各區(qū)域的海拔劃分為≤100、100—500、500—1 000、≥1 000 m 4個(gè)級(jí)別，分別對(duì)應(yīng)于平原、丘陵、低山、中山4種地貌類型。

(2)土地利用類型。沂蒙山區(qū)的經(jīng)濟(jì)林地、耕地、裸巖地等是水土流失的主要源地和生態(tài)脆弱區(qū)，生態(tài)林地則是重要的生態(tài)功能區(qū)和重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。本研究將沂蒙山區(qū)土地利用類型劃分為以下6種，見表1。

表1 沂蒙山區(qū)土地利用類型

(3)地面坡度。地面坡度與土地利用類型共同影響土壤侵蝕強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)地調(diào)查和遙感解譯，將沂蒙山區(qū)的地面坡度劃分為平緩坡(≤5°)、中等坡(5°—8°)、斜坡(8°—15°)、陡坡(15°—25°)、急坡(25°—35°)、急陡坡(≥35°)6 個(gè)等級(jí)。根據(jù)生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)的實(shí)際需求，在具體應(yīng)用中以25°為界劃分為≥25°、＜25°2個(gè)等級(jí)。

4 生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)評(píng)價(jià)與分區(qū)

4.1 生態(tài)修復(fù)適宜性分級(jí)及評(píng)價(jià)

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分結(jié)果，將3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合，其中海拔分3個(gè)等級(jí)、土地利用類型分6個(gè)類型、地面坡度分2個(gè)等級(jí)，構(gòu)建了共27種組合的生態(tài)修復(fù)適宜性評(píng)價(jià)區(qū)域單元體系，確定各區(qū)域單元的生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)，見表2。

表2 區(qū)域單元生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)

(1)不同海拔區(qū)域單元的適宜性。中山區(qū)全部劃分為適宜等級(jí)，低山區(qū)按土地利用類型和地面坡度的不同劃分為適宜或暫不適宜，丘陵區(qū)按土地利用類型和地面坡度不同劃分為適宜或不適宜。

(2)不同土地利用類型區(qū)域單元的適宜性。水源林地、裸地和草地全部劃分為適宜，其余單元根據(jù)不同海拔、地面坡度劃分為適宜、暫不適宜、不適宜。

(3)不同地面坡度區(qū)域單元的適宜性。將地面坡度≥25°的區(qū)域單元全部劃分為適宜;＜25°的區(qū)域單元，在低山區(qū)的為暫不適宜，在丘陵區(qū)的為不適宜。

4.2 生態(tài)修復(fù)適宜性分區(qū)

依據(jù)生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)一步考慮區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)、群眾生產(chǎn)生活對(duì)土地的依賴性等生態(tài)修復(fù)限制性因子和應(yīng)采取的生態(tài)修復(fù)對(duì)策，進(jìn)行沂蒙山區(qū)生態(tài)修復(fù)適宜性分區(qū)，分區(qū)結(jié)果見表3。

(1)按照生態(tài)修復(fù)的適宜性等級(jí)將劃分結(jié)果分為2個(gè)一級(jí)區(qū)，主要反映沂蒙山區(qū)生態(tài)修復(fù)適宜和非適宜區(qū)域的空間格局，包括:適宜生態(tài)修復(fù)區(qū)，即生態(tài)修復(fù)適宜等級(jí)區(qū)域;非適宜生態(tài)修復(fù)區(qū)，包括暫不適宜和不適宜等級(jí)區(qū)域。

(2)對(duì)一級(jí)區(qū)按照海拔和適宜性等級(jí)劃分為4個(gè)二級(jí)區(qū)(亞區(qū))。二級(jí)區(qū)的命名由地貌類型+適宜性等級(jí)類型構(gòu)成。

(3)在二級(jí)區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步依據(jù)土地利用類型和需要采取的生態(tài)修復(fù)對(duì)策劃分為13個(gè)三級(jí)區(qū)(類型區(qū))。三級(jí)區(qū)的命名由地貌類型+土地利用類型+生態(tài)修復(fù)措施構(gòu)成。

(4)結(jié)合遙感資料，對(duì)海拔、土地利用類型和地面坡度的單因素空間分布圖進(jìn)行疊加，進(jìn)一步與植被景觀圖進(jìn)行空間疊置，可得到沂蒙山區(qū)13個(gè)生態(tài)修復(fù)適宜性類型區(qū)空間分布情況。研究區(qū)內(nèi)的城鎮(zhèn)村、工礦、交通用地及水域、水利設(shè)施用地不作為分區(qū)對(duì)象。

表3 生態(tài)修復(fù)適宜性分區(qū)

4.3 修復(fù)措施

(1)中山適宜生態(tài)修復(fù)亞區(qū)(Ⅰ-1)。本亞區(qū)為沂蒙山區(qū)地勢(shì)最高的區(qū)域，集中分布于沂山、蒙山等地海拔1 000 m以上的山區(qū)，面積較小，人口稀少，植被以生態(tài)林為主，土壤侵蝕以強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈為主;全部劃入生態(tài)修復(fù)適宜區(qū)，建議加強(qiáng)生態(tài)林草建設(shè)，加大植被修復(fù)力度，充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的水土保持功能。

(2)低山丘陵適宜生態(tài)修復(fù)亞區(qū)(Ⅰ-2)。本亞區(qū)干旱瘠薄，多石灰?guī)r和花崗巖，是沂蒙山區(qū)水土流失的主要源地，土壤侵蝕以中度、輕度和強(qiáng)烈為主;生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)是水源地保護(hù)，建議加強(qiáng)封禁治理，營造水源涵養(yǎng)林，調(diào)蓄徑流，減少河流泥沙淤積;生態(tài)修復(fù)的難點(diǎn)是大面積的裸巖造林難度大、缺乏封禁種源，需在補(bǔ)充種源的條件下進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

(3)低山暫不適宜生態(tài)修復(fù)亞區(qū)(Ⅱ-3)。本亞區(qū)較低山丘陵適宜生態(tài)修復(fù)亞區(qū)海拔低，坡度一般在25°以內(nèi);土地利用、植被覆被類型多樣，主要是生態(tài)林，還分布有少量的經(jīng)濟(jì)林;土壤侵蝕較嚴(yán)重，以中度侵蝕為主。在進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，對(duì)生態(tài)林可進(jìn)行大面積封禁、補(bǔ)植、修枝、撫育，并配套營造薪炭林、薪材兩用林等;對(duì)經(jīng)濟(jì)林則以抓好林下水土流失防治為主，配合經(jīng)濟(jì)林果—草種復(fù)合經(jīng)營，配套水土保持?jǐn)r擋、魚鱗坑等措施;對(duì)坡耕地則建議加強(qiáng)改造，實(shí)施坡改梯。

(4)丘陵不適宜生態(tài)修復(fù)亞區(qū)(Ⅱ-4)。本亞區(qū)坡度范圍在8°～25°之間，人口密集，植被覆蓋率低，經(jīng)濟(jì)林開發(fā)面積大，土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度、中度為主。考慮到生產(chǎn)與生活的協(xié)調(diào)問題，本亞區(qū)不適宜進(jìn)行水土保持生態(tài)修復(fù)。

5 結(jié)語

本研究以淮河流域沂蒙山區(qū)為研究對(duì)象，基于國內(nèi)學(xué)者對(duì)生態(tài)修復(fù)的內(nèi)涵和狹義水土保持生態(tài)修復(fù)概念的界定，嘗試性地開展了生態(tài)修復(fù)適宜性等級(jí)評(píng)價(jià)和分區(qū)研究，目前研究成果正逐步應(yīng)用于沂蒙山區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。本研究選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)切合了沂蒙山區(qū)自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)際，分區(qū)結(jié)果客觀地反映了各區(qū)域水土流失的成因及狀況，使生態(tài)修復(fù)措施的制定更具針對(duì)性，其應(yīng)用效果顯而易見。但是，本研究是一次探索性研究，研究方法和觀點(diǎn)對(duì)其他地域是否具有共性的參考意義，還需結(jié)合具體情況開展進(jìn)一步的研究和論證。

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