基于GIS的關鍵性生態(tài)空間辨識
——以鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)為例

謝花林,姚 干,何亞芬,張道貝1,

1 江西財經(jīng)大學生態(tài)文明研究院,南昌 330013 2 江西財經(jīng)大學土地管理研究中心,南昌 330032 3 江西財經(jīng)大學生態(tài)文明制度建設協(xié)同創(chuàng)新中心,南昌 330013

國土是生態(tài)文明的重要載體。近幾十年來,由于人類對土地資源的不合理開發(fā)利用以及日益加劇的社會經(jīng)濟活動,致使生物多樣性銳減、森林植被破壞、景觀破碎化等生態(tài)系統(tǒng)功能退化。如何處理好人口、資源和環(huán)境保護之間的關系,協(xié)調(diào)好經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)文明建設之間的平衡是中國未來經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

黨的十八大報告提出,“大力推進生態(tài)文明建設,優(yōu)化國土空間開發(fā)格局,構建科學合理的城市化格局、農(nóng)業(yè)發(fā)展格局、生態(tài)安全格局”。2012年12月由國土資源部、國家發(fā)展和改革委員會共同牽頭,聯(lián)合20多個部位和科研單位,共同編制的《全國國土規(guī)劃綱要(2011—2030年)》(以下簡稱《國土規(guī)劃綱要》)形成征求意見稿?！秶烈?guī)劃綱要》中提出:要在優(yōu)化格局過程中切實發(fā)揮開發(fā)引導和空間管控作用,設置“生存線”、“生態(tài)線”和“發(fā)展線”；其中“生態(tài)線”是明確基礎性生態(tài)用地保護規(guī)模,建設國家生態(tài)屏障,提高生態(tài)環(huán)境安全水平。在十九大報告指出“今后五年,要完成生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線劃定工作”,同時提出要“像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理,實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境和生活方式,堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路,建設美麗中國,為人們創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境,為全球生態(tài)安全做出貢獻”。因此,關鍵性生態(tài)空間是國家生態(tài)安全的重要組成部分和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要基礎,關鍵性生態(tài)空間的辨識能夠為國家生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線的劃定提供科學的參考依據(jù),也是現(xiàn)階段生態(tài)保護的首要工作。

關鍵性生態(tài)空間是保障區(qū)域水資源安全、生物多樣性保護安全、地質(zhì)災害防護安全、水土保持安全、維護區(qū)域景觀格局完整性和連續(xù)性的基礎性用地空間。國外對區(qū)域關鍵性生態(tài)空間辨識,主要集中在生物多樣性保護空間辨識、水安全防護空間辨識、水土流失防護空間辨識和綠色空間辨識等方面。在生物多樣性保護空間辨識方面,在過去的三十年中,生物學家特別關注生物多樣性保護中自然空間所面臨的選擇困境[1- 4]。如Rouget等[5]基于GIS進行了區(qū)域生物多樣性保護的熱點空間辨識研究。Vimal等[6]從稀有物種的高保護棲息地、高生態(tài)完整性地域、整個區(qū)域的景觀多樣性等方面探討了生物多樣性保護的敏感性空間。Moilanen和Arponen[7]討論了生物多樣性保護空間規(guī)劃中辨識關鍵性生態(tài)空間的尺度性問題。在水安全防護空間辨識方面,Vos等[8]通過對區(qū)域關鍵性水安全防護空間的辨識對濕地生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃了一個適應區(qū)以應對氣候變化的影響。Brouwer和Van Ek[9]通過辨識關鍵性水安全防護空間,分析了對其保護恢復所帶來的生態(tài)、社會和經(jīng)濟影響。在水土流失防護空間辨識方面,Zagasa等[10]基于GIS技術、利用通用流失方程(USLE),辨識了希臘奧林匹斯山的關鍵性水土流失防護空間。國內(nèi)關于區(qū)域關鍵性生態(tài)空間辨識的研究,主要集中在景觀格局演變、指標體系評價、規(guī)劃調(diào)控和生態(tài)安全格局等方面。在生態(tài)空間演變方面,陳爽等[11]研究了南京市生態(tài)空間數(shù)量增減和質(zhì)量變化,從經(jīng)濟發(fā)展階段、宏觀政策環(huán)境和城市擴展規(guī)律等方面分析變化的驅動力,揭示政府干預下生態(tài)空間的結構和功能演變規(guī)律,并提出生態(tài)空間保護對策。謝花林[12]以京津冀地區(qū)為例,通過建立不同階段各生態(tài)空間類型變化的logistic回歸模型,較好地揭示了區(qū)域不同階段生態(tài)空間變化的驅動因素。在生態(tài)空間重要性評價方面,曾招兵等[13]建立了上海市青浦區(qū)生態(tài)用地的綜合評價指標體系,并對研究區(qū)生態(tài)用地建設的現(xiàn)狀進行了綜合的分析和評價。劉昕等[14]以數(shù)值法作為分析方法,與生態(tài)系統(tǒng)服務功能理論相結合,從生態(tài)環(huán)境、生態(tài)敏感性、氣候、土壤和地貌5個方面建立江西省生態(tài)用地保護重要性評價指標體系,在GIS技術的支持下,研究其生態(tài)保護重要性和生態(tài)用地的空間分布。李鋒等[15]應用遙感、地理信息系統(tǒng)技術和生態(tài)系統(tǒng)服務評估等方法,評估了由城市生態(tài)用地改變所導致的生態(tài)系統(tǒng)服務的變化。綜上,國外在生物多樣性保護關鍵性生態(tài)空間辨識的研究較深入,但只是單方面的,且在整合區(qū)域的水安全、水土流失防護、生物多樣性等關鍵性空間辨識方面研究較少。從研究尺度看,現(xiàn)有的研究多為縣域尺度或省域尺度,而以柵格為單元的區(qū)域尺度關鍵性生態(tài)空間辨識相對較少。

鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)是江西省設立的第一個國家級經(jīng)濟開發(fā)區(qū),是以鄱陽湖城市圈為依托,以保護生態(tài)、發(fā)展經(jīng)濟為重要戰(zhàn)略構想的經(jīng)濟特區(qū)。區(qū)域內(nèi)鄱陽湖是我國最大的淡水湖,是具有世界影響的重要濕地和候鳥越冬地,在維護區(qū)域生物多樣性、調(diào)蓄長江洪水、降解污染物、保護長江中下游生態(tài)環(huán)境等方面具有不可替代的作用。近年來,隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展,區(qū)內(nèi)生物多樣性遭到威脅、水污染現(xiàn)象時有發(fā)生、雨汛期洪水泛濫,造成區(qū)內(nèi)水土流失嚴重。因此,進行鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間辨識,一方面,契合了黨的十九大提出的“今后五年,要完成生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線劃定工作”和 “像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理,實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境和生活方式,堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路,建設美麗中國,為人們創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境,為全球生態(tài)安全作出貢獻”的要求,另一方面,對于維護鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康,開展生態(tài)保育和生態(tài)環(huán)境建設,構建區(qū)域生態(tài)安全格局具有重要的現(xiàn)實意義。

因此,本文從區(qū)域尺度出發(fā),借助GIS平臺,以鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)為研究區(qū),綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性、生態(tài)系統(tǒng)敏感性以及生物多樣性保護等多個方面因素辨識區(qū)域關鍵性生態(tài)空間。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文生態(tài)保護紅線辨識所使用的評價指標數(shù)據(jù)主要包括DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)、NDVI(歸一化植被指數(shù))數(shù)據(jù)、NPP(生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力)數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)以及相關規(guī)劃數(shù)據(jù)等。其中DEM數(shù)據(jù)、NDVI(歸一化植被指數(shù))數(shù)據(jù)、NPP(生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力)數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學院地理科學與資源研究所。氣象數(shù)據(jù)來自中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)(http://data.cma.cn/)的中國地面氣候資料年值數(shù)據(jù)集,自1980年至2011年的中國752個基本、基準地面氣象觀測站及自動站的氣候資料年值數(shù)據(jù)集,內(nèi)容包括氣溫、降水量等數(shù)據(jù),本文僅使用年平均氣溫和年均降水量數(shù)據(jù)。土壤類型數(shù)據(jù)來源于江西農(nóng)業(yè)大學國土學院。所有的空間數(shù)據(jù)都進行重采樣到250 m×250 m柵格上,并統(tǒng)一地理坐標系和投影坐標系。相關規(guī)劃數(shù)據(jù)通過江西省土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)以及《鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》(2010—2020年)提取得到。

1.2 關鍵性生態(tài)空間辨識方法

1.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價方法

本文借助GIS的空間分析平臺進行關鍵性生態(tài)空間辨識過程。具體的技術路線為：第一,構建區(qū)域生物多樣性、土壤保持、水源涵養(yǎng)和洪水調(diào)蓄4類生態(tài)用地指數(shù),以及水土流失和地質(zhì)災害2類敏感性指數(shù)；第二,對各指數(shù)進行計算并分級賦值,以完成單因子生態(tài)用地重要性的辨識；第三,對各單因子生態(tài)重要性指數(shù)進行疊加處理,完成綜合關鍵性生態(tài)空間的識別。

(1)水源涵養(yǎng)功能重要性評價

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其特有的結構與水相互影響和作用,對大氣降水進行截留、滲透、蓄積,并通過蒸、散發(fā)實現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調(diào)節(jié)和控制,主要表現(xiàn)為緩和地表徑流、補充地下水水源水位、減緩河流流量的季節(jié)波動、調(diào)滯洪枯、保證水源水質(zhì)等方面。通常以生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務能力指數(shù)作為評價指標,具體計算公式如下。

WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo)

(1)[16]

式中,WR是生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務能力指數(shù)；NPPmean是評價區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力平均值；Fsic是土壤滲透因子；Fpre是評價區(qū)域多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值并歸一化到0—1之間；Fslo是根據(jù)最大最小值法歸一化到0—1之間的評價區(qū)域坡度柵格圖,可由DEM計算得到。

(2)土壤保持功能重要性評價

土壤保持是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其結構與過程,減少由于水蝕所導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)服務功能之一。土壤保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被等有關。以生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務能力指數(shù)作為評價指標,計算公式如下。

Spro=NPPmean×(1-k)×(1-Fslo)

(2)[16]

式中,Spro是生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務能力指數(shù)；NPPmean是評價區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力平均值；Fslo是根據(jù)最大最小值法歸一化到0—1之間的評價區(qū)域坡度柵格圖；k為土壤可蝕性因子。

(3)洪水調(diào)蓄功能重要性評價

洪水調(diào)蓄是生態(tài)系統(tǒng)通過自身的涵養(yǎng)水源,保持水土等功能調(diào)蓄洪水的能力,是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務功能之一[17]。洪水調(diào)蓄能力的強弱主要與植被覆蓋、地形地貌、人類活動強度等有關[18]。本文通過河湖緩沖區(qū)距離、洪水調(diào)蓄區(qū)等級和洪水淹沒區(qū)范圍來表征洪水調(diào)蓄功能重要性,這3個指標分別代表維護區(qū)域洪水調(diào)蓄能力的某個方面,因此采用析取算法疊加3個指標,取生態(tài)服務功能重要性最高者,即洪水調(diào)蓄能力指數(shù)Q=max(河湖緩沖區(qū)距離,洪水調(diào)蓄區(qū)等級,洪水淹沒區(qū)范圍),各評價因子的分級標準見表1。

表1 洪水調(diào)蓄評價因子及分級標準

(4)生物多樣性保護功能重要性評價

生物多樣性保護是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著維持基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性的功能,其為生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一。生物多樣性保護功能重要性評價常采用基于物種的評價方法和基于生境多樣性的評價方法[19]。第一種方法是通過收集區(qū)域動植物多樣性和環(huán)境資源數(shù)據(jù),建立物種分布數(shù)據(jù)庫,應用物種分布模型(SDM)量化物種對環(huán)境的依賴關系,結合關鍵物種的實際分布范圍最終劃定確保物種長期存活的保護紅線。第二種方法主要應用于部分物種分布數(shù)據(jù)資料及分布精度缺失的情況下[20]。本文研究中因部分物種分布數(shù)據(jù)不全,采用生境多樣性評價方法進行評價。其具體計算公式如下。

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×Falt

(3)[16]

式中,Sbio為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護服務能力指數(shù)；NPPmean為評價區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力平均值；Fpre為評價區(qū)域多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值并歸一化到0—1之間；Ftem為評價區(qū)域氣溫參數(shù),由多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值獲得,得到的結果歸一化到0—1之間；Falt為海拔高度,由評價區(qū)域海拔歸一化獲得。

1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價方法

針對研究區(qū)各土地利用生態(tài)系統(tǒng)敏感性情況不同,開展區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價,評價內(nèi)容包括水土流失敏感性、地質(zhì)災害敏感性等,并利用自然斷點法(Natural break)對評價結果進行分級,將評價結果分為不敏感、一般敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感。

(1)水土流失敏感性評價

水土流失是重要的生態(tài)環(huán)境問題之一,研究水土流失潛在發(fā)生過程及其可能性,對于明確水土流失敏感性分布區(qū)域,合理制定區(qū)域水土保護措施,緩解區(qū)域生態(tài)環(huán)境壓力,促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文在凡非得、王嬌等人研究基礎上[21- 22],采用水土流失敏感性指數(shù)進行區(qū)域水土流失敏感性評價,具體評價公式如下：

(4)

式中,SSi為評價區(qū)域i空間單元水土流失敏感性指數(shù),評價因子包括降水侵蝕力(R)、土壤可蝕性(K)、坡度坡長因子(LS)、地表植被覆蓋因子(C)、人工措施因子(P),各評價因子的分級標準見表2。

表2 水土流失敏感性評價指標體系

(2)地質(zhì)災害敏感性評價

鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)地質(zhì)災害主要是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等重力型地質(zhì)災害,其與勢能有關,而勢能又與海拔高程、植被覆蓋、地形坡度、地形起伏度、人類活動干擾等關系密切。因此,本文借鑒前人研究成果中致災因子對地質(zhì)災害的影響程度以及各因子對地質(zhì)災害的敏感性[23- 25],采用地質(zhì)災害敏感性指數(shù)進行區(qū)域地質(zhì)災害敏感性評價,具體評價公式如下：

(5)[16]

式中,GSi為評價區(qū)域i空間單元地質(zhì)災害敏感性指數(shù)；Gi為i個評價因子的敏感性等級值,具體評價因子包括植被覆蓋情況、海拔高程、坡度、地形起伏度、人類活動干擾強度,各評價因子的分級標準見表3。

1.2.3 關鍵性生態(tài)空間辨識方法

從單因子分析評價得出的生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性和生態(tài)敏感性只能反映某一單因子的作用過程,要綜合辨識出區(qū)域關鍵性生態(tài)空間,則需要根據(jù)各項因子的重要性分級賦值,計算每一個空間柵格單元上的綜合生態(tài)用地指數(shù),得到區(qū)域生態(tài)保護紅線的空間分布等級圖。因此,本文采用析取算法,通過計算區(qū)域綜合生態(tài)用地指數(shù),辨識關鍵性生態(tài)空間范圍,其具體計算公式如下。

EL=max(WR,Spro,Q,Sbio,SSi,GSi)

(6)

式中,EL為綜合生態(tài)用地指數(shù)；WR為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務能力指數(shù)；Spro為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務能力指數(shù)；Q為生態(tài)系統(tǒng)洪水調(diào)蓄能力指數(shù)；Sbio為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護服務能力指數(shù)；SSi為評價區(qū)域i空間單元水土流失敏感性指數(shù)；GSi為評價區(qū)域i空間單元地質(zhì)災害敏感性指數(shù)。

2 關鍵性生態(tài)空間辨識結果

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價結果

依據(jù)上述已經(jīng)建立的生態(tài)系統(tǒng)服務重要性評價方法,利用ArcGIS 10.0軟件進行研究區(qū)水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄、生物多樣性保護等單因子生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評價,其重要性評價結果見表4和圖1。

表4 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價結果

在水源涵養(yǎng)功能重要性評價方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要的區(qū)域面積分別為4692.75 km2和4576.56 km2,占研究區(qū)總面積的8.89%和8.67%。該區(qū)域主要分布于鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)東北部丘陵崗地、懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線以及西部的九嶺山和幕阜山東段沿線,贛江流域、撫河流域中上游丘陵山地有零星斑塊分布,這些地區(qū)水源涵養(yǎng)能力強,對維護當?shù)厮Y源安全和提升水源涵養(yǎng)功能具有重要意義,能夠起到減緩地表徑流、補充地下水位、降低河流水量的季節(jié)性波動、保證水源水質(zhì)等作用。

圖1 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價圖

在土壤保持功能重要性評價方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要的區(qū)域面積分別為7400.81 km2和2641.50 km2,占研究區(qū)總面積的14.02%和4.99%。這些區(qū)域主要分布于廬山山脈、東北部低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部九嶺山和幕阜山東段沿線、南部的玉華山地區(qū),這些地區(qū)主要大部分屬于紅壤、黃壤和黃褐土,土質(zhì)松弛,加之海拔較高,地形起伏較大,極易發(fā)生由于強降水、河湖水流速度大等帶來的土壤侵蝕問題。

在洪水調(diào)蓄功能重要性評價方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要區(qū)域面積分別為6966.25 km2和1673.13 km2,占研究區(qū)總面積的13.19%和3.17%。主要分布于鄱陽湖湖體核心保護區(qū)域、柘林湖水庫區(qū)域、鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)北部鄱陽湖與長江交匯區(qū)域以及區(qū)域內(nèi)河流水系等,這些區(qū)域處于河谷平原地區(qū),地勢較低,是地表水源集中匯集區(qū),也是水資源保護的重點區(qū)域,極易發(fā)生因強降雨、上游泄洪等發(fā)生洪澇災害,威脅人民生活和居住區(qū)域安全。

在生物多樣性保護功能重要性評價方面,從表4和圖1中可以看出,極重要區(qū)域面積為6528.25 km2,占研究區(qū)總面積的12.36%。主要分布于廬山山脈、東北部低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部九嶺山和幕阜山東段沿線、南部的玉華山地區(qū),這些地區(qū)是鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生物多樣性保護的核心地區(qū),該區(qū)域森林種群豐富,是大部分生物物種的理想棲息地。其中,重要區(qū)域面積為1818.00 km2,占研究區(qū)總面積的3.44%,這些地區(qū)主要分布于極重要地區(qū)的外圍,是本地生物物種核心棲息地的緩沖區(qū)和隔離帶。極重要和重要區(qū)域的面積幾乎接近研究區(qū)總面積的1/6,是進行生物多樣性保護的重點區(qū)域。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價結果

依據(jù)前文已經(jīng)建立的生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價方法,利用ArcGIS 10.0軟件,開展研究區(qū)水土流失、地質(zhì)災害等單因子生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價,其敏感性評價結果見表5。

表5 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價結果

在水土流失敏感性評價方面,從表5和圖2中可以看出,中度敏感及其以上區(qū)域面積為9925.25 km2,占研究區(qū)總面積的18.80%,其中高度敏感和極敏感區(qū)域面積為4829.44 km2和2131.56 km2,說明鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)極易發(fā)生水土流失的可能性,這些區(qū)域主要分布在鄱陽湖湖體核心保護區(qū)沿線、柘林湖水庫沿線、贛江、撫河、信江流域上游低山丘陵崗地,這些區(qū)域土質(zhì)疏松,土壤相對貧瘠,植被覆蓋率較低,因此,發(fā)生水土流失的可能性就較大。

在地質(zhì)災害敏感性評價方面,鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)地質(zhì)災害主要是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等,從表5和圖2中可以看出,極敏感區(qū)域面積為2131.56 km2,占研究區(qū)總面積的4.04%。主要分布于廬山山脈、西部的九嶺山和幕阜山東段、東北部的低山丘陵崗地、東南部的武夷山脈北段等區(qū)域,這些地區(qū)大多坡度大于25°,且地表裸露,生態(tài)環(huán)境相對惡劣,是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災害頻發(fā)的極端危險區(qū)域。高度敏感區(qū)域面積為4829.44 km2,占研究區(qū)總面積的9.15%,主要分布于東北部的低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線以及極敏感區(qū)域的周邊,這些地區(qū)發(fā)生滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災害的可能性較大。

2.3 關鍵性生態(tài)空間范圍

根據(jù)相關研究成果,將生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價和生態(tài)系統(tǒng)敏感性評價極重要和極敏感區(qū)域作為底線型生態(tài)空間,重要和高度敏感區(qū)域作為危機型生態(tài)空間,中等重要和中度敏感區(qū)域作為緩沖型生態(tài)空間,一般重要和較敏感、不重要和不敏感區(qū)域作為安全性型生態(tài)空間。根據(jù)前文已經(jīng)建立的鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間辨識方法,采用析取算法,得到鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間辨識范圍(表6和圖3)。

圖3 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間范圍

從表6和圖3可以看出,經(jīng)綜合評價辨識后鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)底線型生態(tài)空間面積為17125.31 km2,占研究區(qū)總面積的32.43%,其分布較為集中,主要分布于鄱陽湖湖體核心區(qū)、廬山山脈地區(qū)、東北部的低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部的九嶺山和幕阜山東段、南部的玉華山地區(qū)以及贛江、撫河流域中上游低山丘陵地區(qū),區(qū)域內(nèi)大中型水庫等區(qū)域也有少量斑塊分布,這些地區(qū)是維護區(qū)域生態(tài)安全的核心區(qū)域,生態(tài)環(huán)境脆弱,人類活動對其影響反應劇烈,是生態(tài)環(huán)境保護的底線安全區(qū)域,應加強生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)基礎設施建設,嚴格禁止城鎮(zhèn)開發(fā)建設等人類活動,保持生態(tài)平衡。危機型生態(tài)空間面積為4431.19 km2,占研究區(qū)總面積的8.39%,其主要分布于鄱陽湖湖體核心區(qū)的外圍以及底線型生態(tài)空間的周邊,分布較為集中,對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的安全保障起著重要作用,也應加強生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)基礎設施建設,嚴格控制城鎮(zhèn)開發(fā)建設等人類活動。緩沖型生態(tài)空間面積為6194.75 km2,占研究區(qū)總面積的11.73%,其分布較為零碎,應在保護生態(tài)環(huán)境的同時,允許有條件的進行城鎮(zhèn)開發(fā)建設活動,履行嚴格的用地審批和生態(tài)環(huán)境保護要求,禁止盲目開發(fā)建設,合理規(guī)劃,從而達到人與自然和諧相處。

2.4 現(xiàn)狀土地利用生態(tài)安全沖突分析

將現(xiàn)狀土地利用中的建設用地、農(nóng)業(yè)用地與綜合關鍵性生態(tài)用地疊加,通過分析建設用地和農(nóng)業(yè)用地在關鍵性生態(tài)空間的分布結構來評價現(xiàn)狀土地利用。

從表7可以看出,2010年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)中兩類人類活動劇烈的土地利用類型中,超過90%的建設用地是處于生態(tài)安全或生態(tài)較為安全的空間內(nèi),仍然有6%左右的建設用地是處于脆弱甚至極脆弱的生態(tài)環(huán)境中,對于這些區(qū)域的建設用地,一方面存在著較大的生命財產(chǎn)風險,另一方面它們的存在對區(qū)域自然環(huán)境、生態(tài)安全也構成極大的威脅。而在耕地利用中,有接近90%的農(nóng)用地是處于安全或者較安全的區(qū)域中,而約有10%的耕地是處于脆弱甚至是極脆弱的生態(tài)環(huán)境中,這部分耕地的存在對區(qū)域生態(tài)環(huán)境構成了較大的威脅。

3 討論、結論與政策啟示

3.1 討論

關鍵性生態(tài)空間承擔著維護區(qū)域生命土地的安全和健康的重要使命。任一單元的土地都可能承擔多種生態(tài)過程,從空間上將區(qū)域重要的生態(tài)服務功能和面臨的主要生態(tài)危機作為辨識指標可以較為全面地反映出區(qū)域的關鍵性生態(tài)空間。本文將區(qū)域多種關鍵的生態(tài)過程統(tǒng)一納入辨識方法中,從柵格的尺度評價出關鍵性生態(tài)空間,對區(qū)域土地利用規(guī)劃、永久基本農(nóng)田劃定以及構建生態(tài)安全的土地利用格局都有較大的參考意義,但在某些單一生態(tài)過程分析評價過程中,由于受數(shù)據(jù)獲取和評價指標空間化等影響,數(shù)據(jù)還不夠精準,如在進行生物多樣性保護功能重要性評價時,未能連續(xù)監(jiān)測指示物種分布熱點及生活習性等。此外,本文在關鍵性生態(tài)空間的級別劃分上是根據(jù)各單項評價中最高級別作為綜合生態(tài)空間級別,各單項級別則是根據(jù)得分從高到底依次劃分,這種不區(qū)分生態(tài)過程的統(tǒng)一劃分方法可能會忽視某一生態(tài)過程的突出作用,因此在以后的研究工作中這些部分有待進一步補充完善,以便更加精準辨識區(qū)域關鍵性生態(tài)空間。

表7 現(xiàn)狀土地利用生態(tài)安全沖突區(qū)

3.2 結論

根據(jù)不同類型土地的生態(tài)功能及評價目標的差異性,本文分別從生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性和生態(tài)系統(tǒng)敏感性兩個方面,選取水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄、生物多樣性保護、水土流失以及地質(zhì)災害等六個單因子生態(tài)過程,構建了區(qū)域關鍵性生態(tài)空間辨識方法,并基于RS和GIS等相關空間信息技術以柵格(250 m×250 m)為單元對研究區(qū)進行關鍵性生態(tài)空間辨識,得到如下結論：

本文將鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)生態(tài)保護紅線區(qū)劃分為底線型生態(tài)空間、危機型生態(tài)空間和緩沖型生態(tài)空間。通過疊加分析,結果表明鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間面積為27751.25 km2,大約占研究區(qū)總面積的一半,其中底線型生態(tài)空間占比最大,達到32.43%,大約占全區(qū)面積的1/3。緩沖型生態(tài)空間次之,為11.73%。辨識結果較好地反映維護區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境和人類活動范圍的空間分布特征,也驗證了提出構建區(qū)域關鍵性生態(tài)空間辨識方法的可行性。在關鍵性生態(tài)空間內(nèi),耕地和建設用地面積分別為8539.5 km2和860.38 km2,占關鍵性生態(tài)空間總面積的30.77%和3.1%。

3.3 政策啟示

通過辨識鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)關鍵性生態(tài)空間,針對不同關鍵空間提出相應的政策啟示,以便更好的保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境,構建區(qū)域生態(tài)安全格局,實現(xiàn)人與自然和諧相處。

(1)針對底線型生態(tài)空間,可制定相關政策法規(guī),以法律法規(guī)的形式將底線型紅線區(qū)域納入城市發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、城鄉(xiāng)建設用地擴張和耕地開墾的禁止開發(fā)區(qū)域,同時,在生態(tài)保護的核心區(qū)域(如鄱陽湖湖體核心區(qū)、區(qū)域各流域支流沿岸地帶、高山森林區(qū)域、水源保護區(qū)等)嚴格禁止任何城鎮(zhèn)開發(fā)建設活動,切實加強對區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護的宣傳教育力度,推動公眾自覺參與到生態(tài)環(huán)境保護中來,采取生態(tài)保育和生態(tài)調(diào)控措施,實施退耕還林還湖還草,封山育林以及加強對水源保護區(qū)的保護力度,重點區(qū)域實施生態(tài)移民,從而緩解當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境壓力。

(2)針對危機型生態(tài)空間,在實現(xiàn)上述調(diào)控措施的基礎上,要實施區(qū)域土地利用生態(tài)補償政策,界定好補償?shù)膶ο?、補償標準和方式等,對合理利用土地資源和保護生態(tài)環(huán)境的對象從經(jīng)濟利益等方面進行合理補償,構建土地利用生態(tài)補償?shù)某B(tài)化機制,同時,要創(chuàng)新土地利用生態(tài)補償機制,可通過稅收等財稅手段加大對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的經(jīng)濟活動主體征稅力度,通過稅收杠桿把區(qū)域生態(tài)安全引導向健康道路。

(3)針對緩沖型生態(tài)空間,在實現(xiàn)上述調(diào)控措施的基礎上,要加強生態(tài)安全的動態(tài)監(jiān)測,合理調(diào)控區(qū)域土地利用,確定好自然生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)用地以及城市建設用地等控制指標,保證自然生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)用地和城市建設用地三者動態(tài)平衡,不斷優(yōu)化生態(tài)安全格局。同時,環(huán)境保護各主管部門要相互協(xié)調(diào),及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境破壞行為,及時處理,將對生態(tài)環(huán)境威脅的行為影響降到最低。

在土地利用生態(tài)安全沖突分析中可知有部分現(xiàn)狀耕地和建設用地處于關鍵性生態(tài)空間內(nèi),這兩類土地是人類干擾強度最大的土地類型,一旦人們干擾強度超過了其生態(tài)承受能力,則會影響生態(tài)系統(tǒng)功能的正常運行,從而威脅局地甚至全區(qū)的生態(tài)安全。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提速,人類活動范圍的擴大和活動強度的增強,都將會對區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境以及維護區(qū)域生態(tài)安全產(chǎn)生更大的干擾。因此,通過關鍵性生態(tài)空間的辨識,可以提前預警農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)發(fā)展與關鍵性生態(tài)用地發(fā)生沖突的空間位置,為區(qū)域合理而又科學地規(guī)劃土地利用提供依據(jù)。