基于生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的山東省國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別

喬慶偉，梁東，丁喜蓮，唐偉，夏孟，許慶福

(自然資源部金礦成礦過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

國(guó)土空間是人類(lèi)及其他生物生存與活動(dòng)的場(chǎng)所,由生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)社會(huì)共同組成[1]。近年來(lái)，不斷加重的人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致土地大規(guī)模退化，生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞,隨之帶來(lái)了氣候危機(jī)、水源及糧食安全問(wèn)題,生態(tài)修復(fù)迫在眉睫[2]。國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)是指遵循生態(tài)系統(tǒng)演替規(guī)律和內(nèi)在機(jī)理，基于自然地理格局，適應(yīng)氣候變化趨勢(shì)，依據(jù)國(guó)土空間規(guī)劃，對(duì)生態(tài)功能退化、生態(tài)系統(tǒng)受損、空間格局失衡、自然資源開(kāi)發(fā)利用不合理的生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)國(guó)土空間，統(tǒng)籌和科學(xué)開(kāi)展山水林田湖草一體化保護(hù)修復(fù)的活動(dòng)[3]。生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域是修復(fù)任務(wù)落地的空間指引，科學(xué)劃定生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域是擬定生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程的重要抓手。

1 省域生態(tài)本底

山東省位于中國(guó)東部沿海、黃河下游，陸海相擁，中部山地突起，東部緩丘起伏，西部平原遼闊，形成以魯中南山地丘陵、魯東低山丘陵為骨架，平原盆地交錯(cuò)環(huán)列的地貌特征[4]，自然地理格局呈現(xiàn)“三山”(泰山、沂蒙山、昆崳山系)，“三原”(魯西北黃泛平原、魯西南沉積平原、膠濟(jì)山前沖洪積平原)，“一島”(廟島群島)，“兩海”(渤海、黃海)，“兩河”(黃河、大運(yùn)河)，“兩湖”(南四湖、東平湖)的特征[5]。基本地貌類(lèi)型分為平原、山地丘陵等。平原面積占55%，主要分布在魯西北和魯西南局部地區(qū)。山地丘陵面積占29%，主要分布在魯中南和魯東地區(qū)。其他面積占16%。大陸海岸線總長(zhǎng)3505km，沿岸分布200余個(gè)海灣，擁有各類(lèi)海島589個(gè)[6]。

省內(nèi)山水林田河湖海礦資源要素齊全，生態(tài)系統(tǒng)多樣，其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)分布較廣，主要在平原及山間盆地；森林生態(tài)系統(tǒng)分布相對(duì)集中，主要在魯東低山丘陵區(qū)和魯中南山地丘陵區(qū)；濕地生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)分散，主要包括河湖、沿海灘涂等類(lèi)型；海洋生態(tài)系統(tǒng)整體穩(wěn)定，形成了較為完善的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和體系。

2 生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)結(jié)果，劃分生態(tài)功能重要區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力低等級(jí)區(qū)，為生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的劃分提供依據(jù)。

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

采用模型評(píng)價(jià)法，開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估，確定水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性維護(hù)等生態(tài)功能重要和極重要區(qū)域，進(jìn)行圖斑聚合和破碎化處理，納入生態(tài)修復(fù)空間。

2.1.1 水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)估

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過(guò)其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用，對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積，并通過(guò)蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控，主要表現(xiàn)在緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等方面[7]。以水源涵養(yǎng)量作為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)分析全省水源涵養(yǎng)極重要區(qū)面積1.08萬(wàn)km2，主要分布于魯中南山地區(qū)、膠東半島丘陵區(qū)、南四湖等區(qū)域。

2.1.2 水土保持功能重要性評(píng)估

水土保持是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過(guò)其結(jié)構(gòu)與過(guò)程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用[8]，是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務(wù)之一。水土保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān)。以水土保持量，即潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量的差值，作為生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能的評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)分析全省水土保持極重要區(qū)面積1.38萬(wàn)km2，主要分布于魯中南山地區(qū)、膠東半島丘陵區(qū)等。

2.1.3 防風(fēng)固沙功能重要性評(píng)估

防風(fēng)固沙是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過(guò)其結(jié)構(gòu)與過(guò)程減少由于風(fēng)蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用，是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務(wù)之一。防風(fēng)固沙功能主要與風(fēng)速、降雨、溫度、土壤、地形和植被等因素密切相關(guān)[9]。以防風(fēng)固沙量(潛在風(fēng)蝕量與實(shí)際風(fēng)蝕量的差值)作為生態(tài)系統(tǒng)防風(fēng)固沙功能的評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)分析全省防風(fēng)固沙極重要區(qū)面積0.39萬(wàn)km2，主要分布于魯東南沿海及膠東南部等。

2.1.4 生物多樣性維護(hù)功能重要性評(píng)估

生物多樣性維護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)在維持基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性發(fā)揮的作用，是生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一[10]。生物多樣性維護(hù)功能與珍稀瀕危和特有動(dòng)植物的分布豐富程度密切相關(guān)，主要以國(guó)家一、二級(jí)保護(hù)物種和其他具有重要保護(hù)價(jià)值的物種(含旗艦物種)作為生物多樣性保護(hù)功能的評(píng)估指標(biāo)[11]，通過(guò)分析全省生物多樣性維護(hù)極重要區(qū)面積0.70萬(wàn)km2，主要分布于魯南山地、平原區(qū)及南四湖區(qū)等。

2.1.5 重要區(qū)域分布

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)模型法評(píng)估結(jié)果，綜合分析水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性維護(hù)功能四類(lèi)生態(tài)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)，山東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要區(qū)域主要分布于魯中南山地區(qū)、膠東半島丘陵區(qū)、南四湖區(qū)等區(qū)域，面積約為7.13萬(wàn)km2，共占全省面積的44.66%(圖1)。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)

生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是對(duì)現(xiàn)狀自然環(huán)境背景下的潛在生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行明確辨識(shí)，并將其落實(shí)到具體空間區(qū)域上的過(guò)程[12]。結(jié)合山東省實(shí)際，本次評(píng)價(jià)內(nèi)容主要有水土流失敏感性和土地沙化敏感性，生態(tài)環(huán)境敏感性越高，表示出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的可能性越大。

2.2.1 水土流失敏感性評(píng)價(jià)

根據(jù)土壤侵蝕發(fā)生的動(dòng)力條件，水土流失類(lèi)型主要有水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕，以風(fēng)力侵蝕為主帶來(lái)的水土流失敏感性將在土地沙化敏感性中進(jìn)行評(píng)價(jià)[13]，通過(guò)分析全省水土流失極敏感區(qū)面積0.33萬(wàn)km2，主要分布于魯中南山地丘陵區(qū)和膠東半島丘陵地區(qū)。

2.2.2 土地沙化敏感性評(píng)價(jià)

根據(jù)生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)規(guī)范的要求，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，選取干燥指數(shù)、起沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地、植被覆蓋度等評(píng)價(jià)指標(biāo)[14]，并根據(jù)研究區(qū)實(shí)際對(duì)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作相應(yīng)的調(diào)整，通過(guò)分析全省土地沙化極敏感區(qū)面積0.02萬(wàn)km2，主要分布在膠東半島地區(qū)。

圖1 山東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要區(qū)域分布圖

2.2.3 重要區(qū)域分布

綜合分析水土流失和土地沙化兩類(lèi)生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果，山東省生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域主要分布于魯中南山地丘陵區(qū)、魯東低山丘陵區(qū)、魯東南沿海地區(qū)等區(qū)域，面積約為4.79萬(wàn)km2(圖2)。

圖2 山東省生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域分布圖

2.3 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)

本研究在GIS技術(shù)的支持下，通過(guò)植被生長(zhǎng)影響因素的分析，建立綜合指標(biāo)體系，科學(xué)地、準(zhǔn)確地利用ArcGIS中的空間疊加分析對(duì)山東省植被生態(tài)恢復(fù)力進(jìn)行計(jì)算，得到每個(gè)柵格像元的生態(tài)恢復(fù)力值。采用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的評(píng)價(jià)[15]。采用Naturalbreak方法能將這些恢復(fù)力水平相近的劃分到同一恢復(fù)力等級(jí)，保證分級(jí)結(jié)果中處于同一恢復(fù)力等級(jí)空間連續(xù)性，從而更客觀地反映生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的實(shí)際情況。根據(jù)專家建議和已有研究，采用Naturalbreak方法生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力劃分為5個(gè)等級(jí)，恢復(fù)力等級(jí)越高，生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)到原有狀態(tài)的潛力越大(表1)[16]。

表1 山東省生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力分級(jí)表

由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，山東省生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力低的區(qū)域主要分布在東部沿海區(qū)域、黃河三角洲區(qū)域、昆崳山區(qū)域、魯中南山地區(qū)、濟(jì)南南部山區(qū)、泰山生態(tài)區(qū)、東平湖區(qū)域等，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力高的區(qū)域主要分布在魯西南平原區(qū)(圖3)。

圖3 山東省生態(tài)恢復(fù)力分級(jí)分布圖

3 生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域

根據(jù)以上綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，識(shí)別重點(diǎn)區(qū)域初步范圍。以山東省推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、山東省生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)任務(wù)和舉措等戰(zhàn)略為統(tǒng)領(lǐng)，以山東省國(guó)土空間規(guī)劃“三區(qū)三線”、主體功能區(qū)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合山東省“兩屏、三帶、三原、一海”的生態(tài)修復(fù)格局[17]，綜合考慮生態(tài)修復(fù)實(shí)施過(guò)程中的可操作性，以省域內(nèi)重要河流、山脈、丘陵等自然地物界線為基礎(chǔ)，結(jié)合行政區(qū)劃界限，對(duì)初步分區(qū)結(jié)果進(jìn)行局部調(diào)整修正，確定了魯中南山地丘陵生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)、魯東低山丘陵生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)、黃河三角洲保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)區(qū)、魯西南采煤塌陷地治理重點(diǎn)區(qū)、黃河沿線生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)、大運(yùn)河沿線生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)、近岸海域生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)7個(gè)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域(圖4，表2)。

圖4 山東省生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域圖

表2 生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)本底和生態(tài)修復(fù)主導(dǎo)方向

續(xù)表2 生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)本底和生態(tài)修復(fù)主導(dǎo)方向

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性、生態(tài)系統(tǒng)敏感性以及生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)，識(shí)別了山東省國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域。

(1)山東省生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)域主要分布于魯中南山地區(qū)、膠東半島丘陵區(qū)、昆崳山區(qū)域、黃河三角洲區(qū)域、東部沿海地區(qū)、南四湖—東平湖等區(qū)域。

(2)在全省境內(nèi)劃出7個(gè)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域，未來(lái)生態(tài)修復(fù)應(yīng)通過(guò)空間規(guī)劃途徑對(duì)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域分類(lèi)提出生態(tài)修復(fù)措施。