沂蒙山區水土保持生態修復適宜性等級評價及分區

郭 帥，趙宏霞，張光燦，姚孝友

(1.聊城大學農學院，山東聊城252059;2.淮河水利委員會水土保持處，安徽蚌埠233001;3.山東農業大學林學院山東省土壤侵蝕與生態修復重點實驗室，山東泰安271018)

為了使生態修復規劃、措施的制定和實施更具針對性和實效性，水土保持生態修復分區研究逐漸受到國內外學者的重視，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研究，山西省[5]、浙江省[6]、福建省[7]等繪制的水土保持分區圖等。但是，上述研究成果多是基于大范圍宏觀尺度的，與指導某區域具體水土保持生態修復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為例，從生態修復適宜性的視角進行水土保持生態修復分區，以期為區域水土保持工作的開展提供指導。

1 研究區概況

以淮河流域沂蒙山區為研究區，其行政區劃涉及山東省臨沂市的全部及淄博市、棗莊市、濟寧市、泰安市、日照市的部分地區，共計26個縣(市、區)，總面積32 571.29 km2。在大地構造上屬魯中南斷塊隆起區，區內斷塊構造發育，海拔40—1 150 m，多為山頂平緩、四周陡峭的岱崮地貌。屬暖溫帶季風氣候區，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、石灰巖、片麻巖為主，土壤主要為棕壤、褐土、潮土。

沂蒙山區經濟體系以農業為主，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，經濟相對落后，長期以來以資源消耗為主的經濟增長方式導致許多地區植被破壞、生態極度脆弱、水土流失嚴重[8]。據2002年全國遙感普查資料，沂蒙山區水土流失面積1.38萬km2，居淮河流域各區域之首，其中中度和強烈侵蝕面積分別占侵蝕總面積的45.68%和27.69%。沂蒙山區是山東省土壤侵蝕最為嚴重的地區，水土流失加劇了人口、資源、環境與發展之間的矛盾，水土流失及其誘發的各種環境問題嚴重制約了經濟增長、社會進步與可持續發展。

2 研究方法

(1)評價指標選取的原則。綜合分析與主導因子相結合，即綜合分析導致水土流失的各類因子，以沂蒙山區水土流失的主導因子為評價指標;指標簡明與內涵豐富相結合，即選取能集中反映多方面信息的綜合因子;實用性與易操作性相結合，即在指標的選取上盡可能采用直接指標和定量指標，少用間接指標和定性指標;指標應符合客觀規律，即指標的選取應切合實際，遵循客觀規律;指標數據的易獲取性，即在指標選取時應考慮數據的可獲取性與易獲取性。遵循以上原則，綜合分析沂蒙山區不同自然環境因子和社會經濟因子對生態修復的制約程度，確定生態修復適宜性評價的基本指標和輔助指標。

(2)生態修復適宜性等級評價方法。先采用主導因子分級組合法，將各評價因子進行分級組合，得出理論上的生態修復適宜性評價組合類型;再依據野外調查資料、遙感解譯結果，結合生態修復的限制因子，采用專家智能集成法，得出每種組合類型的適宜性評價等級;最后將生態修復適宜性等級按適宜、暫不適宜和不適宜3個級別進行劃分。基于生態修復的內涵[9]和狹義水土保持生態修復的概念[10]，本研究對適宜生態修復的界定標準是適宜發揮生態系統的自我修復能力，主要采取封禁管護措施，包括補植造林與退耕還林等人工促進措施，保護生態林草植被并加速其恢復。

(3)生態修復適宜性分區方法。先根據區域相似性和差異性原理，結合適宜性區劃的目的和任務，選取相應的主導因子與指標;再在綜合分析的基礎上按照區別差異性、歸納共同性的辦法，進行適宜性分區;最后結合遙感資料和實地調查結果，將單因素圖與景觀圖進行空間疊置，獲得生態修復適宜性類型區空間分布圖。

3 指標篩選與分級

3.1 評價指標選取

可將影響水土保持生態修復的因子歸納為自然因子與社會經濟因子兩大類。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修復的主要影響因子;社會經濟因子中，人口密度、土地利用方式為主要影響因子。沂蒙山區年降水量、年均氣溫、無霜期、年平均相對濕度等均滿足適宜水土保持生態修復的氣候條件[11]，說明氣候因子基本不會對區域的生態修復和植被的自我恢復構成制約，因此在生態修復適宜性評價時對自然因子可不予考慮，重點考慮地形地貌、植被覆蓋、地面坡度等生態系統下墊面狀況，以及社會經濟因子。

在沂蒙山區，自然環境和人類生產活動存在明顯的空間異質性特點，隨著海拔的增加，自然環境方面表現為地面坡度增大、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、區域生態系統潛在的脆弱性增強、植被生態功能的重要性增加，人類活動方面表現為人口密度減少和人類活動強度減弱、對土地和植被資源的依賴程度和干擾強度降低，隨之開展水土保持生態修復的可行性、適宜性、必要性和重要性也相應增加。由于海拔指標能同時反映地貌地形狀況，土地利用類型能同時反映植被覆蓋狀況，因此本研究選擇海拔、土地利用類型、地面坡度3個指標作為生態修復適宜性評價與分區的基本指標，選擇土壤侵蝕強度作為輔助指標，構建沂蒙山區生態修復適宜性評價指標體系。

3.2 評價指標分級

(1)海拔。根據沂蒙山區的具體情況，結合《中國水利百科全書:水利工程勘測分冊》中關于地貌形態和成因類型的劃分標準，將沂蒙山區各區域的海拔劃分為≤100、100—500、500—1 000、≥1 000 m 4個級別，分別對應于平原、丘陵、低山、中山4種地貌類型。

(2)土地利用類型。沂蒙山區的經濟林地、耕地、裸巖地等是水土流失的主要源地和生態脆弱區，生態林地則是重要的生態功能區和重點保護區。本研究將沂蒙山區土地利用類型劃分為以下6種，見表1。

表1 沂蒙山區土地利用類型

(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度。根據實地調查和遙感解譯，將沂蒙山區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 個等級。根據生態修復適宜性評價的實際需求，在具體應用中以25°為界劃分為≥25°、＜25°2個等級。

4 生態修復適宜性等級評價與分區

4.1 生態修復適宜性分級及評價

根據評價指標等級劃分結果，將3個評價指標進行組合，其中海拔分3個等級、土地利用類型分6個類型、地面坡度分2個等級，構建了共27種組合的生態修復適宜性評價區域單元體系，確定各區域單元的生態修復適宜性等級，見表2。

表2 區域單元生態修復適宜性等級

(1)不同海拔區域單元的適宜性。中山區全部劃分為適宜等級，低山區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)不同地面坡度區域單元的適宜性。將地面坡度≥25°的區域單元全部劃分為適宜;＜25°的區域單元，在低山區的為暫不適宜，在丘陵區的為不適宜。

4.2 生態修復適宜性分區

依據生態修復適宜性等級評價結果，進一步考慮區域社會經濟特點、群眾生產生活對土地的依賴性等生態修復限制性因子和應采取的生態修復對策，進行沂蒙山區生態修復適宜性分區，分區結果見表3。

(1)按照生態修復的適宜性等級將劃分結果分為2個一級區，主要反映沂蒙山區生態修復適宜和非適宜區域的空間格局，包括:適宜生態修復區，即生態修復適宜等級區域;非適宜生態修復區，包括暫不適宜和不適宜等級區域。

(2)對一級區按照海拔和適宜性等級劃分為4個二級區(亞區)。二級區的命名由地貌類型+適宜性等級類型構成。

(3)在二級區劃分的基礎上，進一步依據土地利用類型和需要采取的生態修復對策劃分為13個三級區(類型區)。三級區的命名由地貌類型+土地利用類型+生態修復措施構成。

(4)結合遙感資料，對海拔、土地利用類型和地面坡度的單因素空間分布圖進行疊加，進一步與植被景觀圖進行空間疊置，可得到沂蒙山區13個生態修復適宜性類型區空間分布情況。研究區內的城鎮村、工礦、交通用地及水域、水利設施用地不作為分區對象。

表3 生態修復適宜性分區

4.3 修復措施

(1)中山適宜生態修復亞區(Ⅰ-1)。本亞區為沂蒙山區地勢最高的區域，集中分布于沂山、蒙山等地海拔1 000 m以上的山區，面積較小，人口稀少，植被以生態林為主，土壤侵蝕以強烈、極強烈為主;全部劃入生態修復適宜區，建議加強生態林草建設，加大植被修復力度，充分發揮生態系統的水土保持功能。

(2)低山丘陵適宜生態修復亞區(Ⅰ-2)。本亞區干旱瘠薄，多石灰巖和花崗巖，是沂蒙山區水土流失的主要源地，土壤侵蝕以中度、輕度和強烈為主;生態修復的重點是水源地保護，建議加強封禁治理，營造水源涵養林，調蓄徑流，減少河流泥沙淤積;生態修復的難點是大面積的裸巖造林難度大、缺乏封禁種源，需在補充種源的條件下進行生態修復。

(3)低山暫不適宜生態修復亞區(Ⅱ-3)。本亞區較低山丘陵適宜生態修復亞區海拔低，坡度一般在25°以內;土地利用、植被覆被類型多樣，主要是生態林，還分布有少量的經濟林;土壤侵蝕較嚴重，以中度侵蝕為主。在進行生態修復時，對生態林可進行大面積封禁、補植、修枝、撫育，并配套營造薪炭林、薪材兩用林等;對經濟林則以抓好林下水土流失防治為主，配合經濟林果—草種復合經營，配套水土保持攔擋、魚鱗坑等措施;對坡耕地則建議加強改造，實施坡改梯。

(4)丘陵不適宜生態修復亞區(Ⅱ-4)。本亞區坡度范圍在8°～25°之間，人口密集，植被覆蓋率低，經濟林開發面積大，土壤侵蝕強度以輕度、中度為主?？紤]到生產與生活的協調問題，本亞區不適宜進行水土保持生態修復。

5 結語

本研究以淮河流域沂蒙山區為研究對象，基于國內學者對生態修復的內涵和狹義水土保持生態修復概念的界定，嘗試性地開展了生態修復適宜性等級評價和分區研究，目前研究成果正逐步應用于沂蒙山區水土保持生態修復實踐。本研究選取的評價指標切合了沂蒙山區自然環境和社會經濟實際，分區結果客觀地反映了各區域水土流失的成因及狀況，使生態修復措施的制定更具針對性，其應用效果顯而易見。但是，本研究是一次探索性研究，研究方法和觀點對其他地域是否具有共性的參考意義，還需結合具體情況開展進一步的研究和論證。

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