基于生態敏感性的國土空間生態修復策略研究

張一龍　張久東　向欣雨

摘要：為了保護和改善生態環境，實現可持續發展，提出基于生態敏感性的國土空間生態修復策略。采集研究區域國土空間數據，將坡度、濕地、林地等生態因子擬作生態敏感性評估指標，通過生態源地、生態系統水平、景觀阻力面、生態廊道推算生態敏感性分布格局。構建生態因子矢量圖與屬性表，采用加權求和法和空間疊加分析模型明確研究區域生態敏感性。測試結果表明，研究區域西南方向國土空間生態敏感度偏高，環境破壞較為嚴重，由此提出加生態修復策略，完善生態修復和環境污染治理，實現城市發展與自然生態之間的平衡。

關鍵詞：生態敏感性；國土空間；生態修復；生態廊道；空間分布

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：A

前言

隨著人類活動的不斷增加，環境污染和生態破壞問題日益嚴重，影響國土空間生態修復。為了保護和改善環境，國土空間生態修復策略逐漸成為環境保護核心。生態敏感性是指生態系統對人類活動和環境變化的反應和適應能力。高生態敏感性的區域容易受到環境污染和生態破壞的影響，因此需要特別關注和保護。在環境污染方面，工業廢水、廢氣排放、固體廢棄物等污染物的排放和擴散對生態系統造成了極大的危害。因此，為了保護和改善環境，需要采取有效的措施來減少環境污染，并對已經受到污染的地區進行治理和修復。現階段，部分學者對土壤污染、河流湖泊污染、景觀水體修復等進行研究，但由于各地域差異較大，無法形成可行性強的生態修復分析流程和方案。基于此，從生態敏感性視角出發，使用遙感衛星采集待修復區域數據，將坡度、濕地、林地等指標擬作生態因子，使用生態源地、景觀阻力面等元素明確區域生態安全情況，累積計算各敏感性因子綜合分數，完成國土空間生態評估。根據實際情況提出控制污染源、保護與培植森林生態系統、綜合治理土地、修復城市水土工作等治理修復舉措，以期為城市生態修復規劃和生態安全格局劃分提供參考借鑒。

1 研究區域與數據采集

為表明生態敏感性下國土空間生態修復策略的可靠性，以典型旅游城市S市為例進行探討分析。該市面積約為4 694.9平方公里，境內分布大量自然保護區和不同規模的濕地。該市是生態環境重點修復區域，近年來，該地區氣候逐步變成暖旱化，水資源下降，且因人為因素破壞了植被系統，植被覆蓋率逐年減少，國土空間分布較為復雜。區域數據包含2022年7月的衛星數據，空間分辨率為40 m×40 m;2023年3月的植被指數數據，空間分辨率是200 m×200 m，以上信息均取白地理空間數據云。計算中采用的空間數據均通過GIS軟件重采樣至15 m×15 m的柵格，空間地理匹配的均方根誤差在0.4個像元之內。

2 生態敏感性評估

為展現研究區域生態敏感性特征，以創建綠色基礎設施網絡為前提，挑選林地、道路交通等因子作為生態敏感性評估指標，利用不同生態因子評估結果全方位體現S市國土空間生態敏感性強弱。評估指標見表1。

生態源地由生態系統服務核心度較高且環境質量較為敏感的生態源區域構成，是劃分生態安全的基礎。生態源地最少符合三個條件：高生態敏感度、處于核心生態系統服務鏈及景觀連通性。融合S市真實地物數據，對植被、農田等敏感因子依照“取大”準則實施鑲嵌，將結果和建筑用地因子進行疊加，組成生態敏感性全局分布格局：

其中，Ai為生態敏感性全局評估分數；Bi為第i個因子生態敏感性指數；Di為第i個因子影響權重。

將水源涵養重要性、水土保持能力、生物多樣化水平擬作生態系統水平計算指標，將三個指標評估圖像柵格最大像元轉移到新柵格中，保存重疊部分最大值。生態系統水平計算公式為式（2）：

其中，Cw，i為水源涵養重要性數值；CS，i為水土保持能力數值；CF，i為生物多樣化水平。

使用整體連通性指數bHC定義國土空間分布連通性，呈現不同生態環境對景觀聯通性的重要度。在Conefor軟件中引入相對距離臨界值評估整體連通性，運算解析式為式（3）：

其中，bHC為景觀整體連通度指數；Ge為景觀面積總和；Gi、Gj均為生態環境區域面積；Hij為兩個區域面積最小路徑下的連接總量。

景觀阻力面可全方面展現區域內物質與能量的流動狀況，通過生態源地向外擴散遭遇的阻力形成，包括植被覆蓋率、植被類別、人為干擾強度三個阻力因子。使用最小累計阻力模型計算景觀阻力面：

其中，Imc為生態源最小累積阻力；Kij為生物從源地柵格穿越至景觀基面的空間距離；Ip為阻力指數。

生態廊道是生態修復中完善連通性的核心指標，使用重力模型計算生態環境區域之間的相互作用，消除相同生態環境特征形成的多域廊道：

其中，Jwv為兩個國土空間分布區域之間的相互作用力；Ow、Ov分別為生態環境區域權重；Mwv為潛在廊道阻力標準值；In為國土空間面積和阻力的正相關函數；Pw、Pv分別為生態環境區域自身阻力；Rw、Rv分別為待檢測生態區域面積；Nwv為潛在廊道累計阻力；Nmax為全部潛在廊道累計最高阻力。

利用層次分析法組建指標評估矩陣，推算生態因子權重：

其中，CI為一致性指標；λmax為最大特征根；q為矩陣階數。

創建生態因子矢量圖與屬性表，運用加權求和法與空間疊加分析模型，實現國土空間生態敏感性評估：

其中，f為評估單元號；z為評估因子編碼；t為評估因子總和；Uf為第f個評估單元的綜合值；Tz為第z個評估因子的權重；Lf（z）為第z個評估因子的敏感性評價結果。

3 研究區域國土空間生態敏感性分析

3.1 單因子生態敏感性

S市單因子評估結果見表2。

由表2可知，在自然因素評估過程中，坡度因素的生態敏感區域主要集中在西北與東南方向，此類區域是地質災害頻發地區；濕地主要分布于中部地帶，生態敏感性較低；半自然因素評估中，面積較大的林地組成了高敏感地帶，是國土空間生態系統的核心主體；耕地面積較大，主要為低敏感地帶；人工因素評估中，公路交通呈線性生態敏感空間，北方為超高敏感性區域，西南方向為高敏感性區域，這是因為該市的主要考法用地集中于北方與西南方向，污染情況與其他地區相比較為嚴重；建筑用地在西北的用地較多，且都是非敏感區域。

3.2 全局生態敏感性

S市國土空間全局生態敏感性評估結果見表3。

如表3所示，超高敏感地區面積共約為525. 83平方千米，多數位于濕地、森林保護區與林地，占S市總面積的11.2％；高敏感地區面積共約為1 572. 79平方千米，占總面積的33. 5%，主要包含低矮山峰；中敏感地區占全域面積的33.9%，面積約為1 591. 57平方千米，多數分布于丘陵，坡度約為35°- 50°。低敏感地區占全域面積的19. 8％，面積約為929. 59平方千米，多數處于S市平原、丘陵區域，坡度約為0°- 25°，主要為耕地；非敏感地區占全域面積的1. 6%，面積約為75. 12平方千米，主要為城鄉建設用地。

4 國土空間生態修復策略

針對S市實際國土空間生態敏感性狀況，與環境污染治理結合，實現全面改善和恢復生態系統的目標。

第一，控制污染源是國土空間生態修復的關鍵措施之一。應通過提高工業污染治理技術、加強污染源監管、實施環境影響評價等手段，減少或消除污染物的排放。此外，合理規劃城市和產業發展，避免過度開發自然資源，也是防止環境污染的重要手段。

第二，注重對森林生態系統的有效保護與重點培植。應加大對森林資源調查與保護力度，利用多樹種混種原理構建綠色化生態走廊，改進樹種結構，提高林地整體種植治理。加大對破損山體的全局整治力度，通過國土綠化、森林生態屏障、采空塌陷區治理等一系列工程改進全市生態環境。同時，應采取一系列措施減少森林和林地中環境污染的影響，例如限制使用化學肥料和農藥，加強對污水處理的監管和管理，減少廢氣排放等。

第三，以耕地為研究目標，開展新一輪土地綜合治理。應以建設高標準農田為重點，發展綠色農業為目標，提升土地節約利用與再利用水平。改善具備退化特征的耕地質量，充分運用農田道路修復當地生物群落、野外生物棲息和繁殖的生態環境，建立耕地生態網絡，維持耕地生物多樣性。開展一批以生態自然為核心的全域土地綜合治理試點示范工程，落實新型農村社區建設、農田生態道路建設、農田生態水渠建設等項目。此外，應注重對農田污染的防治，采取加強農業面源污染治理、減少化肥和農藥的使用量等措施。

第四，強化城市水土修復工作，優化城市綠化水平。結合生態保護、氣候適應性城市等生態學理念，提升城市綠色基礎設施性能。增強城市應對氣候變化的能力，優化地表結構，改變下墊面滲透率，實施城市綠色生態網工作。此外，還應該通過綜合治理城市大氣、水和土壤污染，減少城市對環境影響，提高城市居民的生活質量。

將上述生態修復策略應用在實際中，在百分制評分前提下分析國土空間生態修復策略的有效性。60分為及格，得分越高修復效果越好，因建筑用地屬于非敏感，因此評分均為0。具體結果見表4。

由表4可知，該市生態因子敏感性評估分數較低，超高敏感度、高敏感度、中敏感度、低敏感度的生態環境面積比例都有所降低，生態敏感性得到較大改善，進一步優化了生存環境。同時，該市生態系統水平、生態源最小累積阻力、相互作用力、整體連通性指數均高于60分，成功解決了資源供給不均、生境破碎化等問題，生態修復效果滿足預期標準。

5 結束語

在國土空間生態修復中，注重生態敏感性是至關重要的。通過制定針對不同生態敏感區域的修復策略，可以最大程度地保護生態環境，促進生態系統的恢復與穩定。以S市為研究區域，在采集研究區域數據的基礎上，建立生態敏感性評估指標，通過運算判斷國土空間待修復地區生態敏感性，從污染源、森林生態、耕地、城市水土等角度提出生態修復方法。具體結論為，該市因城市發展需要，西南方向生態敏感度較高，丘陵、坡度等區域處于中敏感度區域，耕地為低敏感地區，公路交通呈線性生態敏感特征，建筑用地為非敏感地區，無需進行生態修復。以期通過研究完善生態系統整體性，提高生態系統穩定性，進而推動國土空間生態可持續發展。