武漢市工礦廢棄地生態(tài)修復(fù)分類施策研究

彭麗娜　童秋英　董普俠　余意偉

摘 要：國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)治理是推進(jìn)新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，工礦廢棄地復(fù)墾則是國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的重要組成部分。本研究基于土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和遙感影像等數(shù)據(jù)，構(gòu)建分類適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用限制性因素法和加權(quán)綜合疊加法進(jìn)行復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)來(lái)分析武漢市工礦廢棄地復(fù)墾潛力。結(jié)果表明，不同類型工礦廢棄地復(fù)墾的適宜方向差異較大，且不同類型的評(píng)價(jià)等級(jí)越高越適宜，等級(jí)越低修復(fù)難度越大。分類適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和適宜性評(píng)價(jià)模型，可為確定市域國(guó)土空間工礦廢棄地復(fù)墾潛力測(cè)算提供科學(xué)方法，進(jìn)而為類似區(qū)域工礦廢棄地生態(tài)修復(fù)分類施策提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工礦廢棄地;生態(tài)修復(fù);復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià);分類施策

中圖分類號(hào)：S181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130038

引言

現(xiàn)階段土地整治向國(guó)土綜合整治與生態(tài)修復(fù)轉(zhuǎn)型，地處長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的各個(gè)城市立足“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”及長(zhǎng)江大保護(hù)生態(tài)發(fā)展理念，推進(jìn)新時(shí)代城市生態(tài)文明建設(shè)，以生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)打造美麗生態(tài)國(guó)土[1]。由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、礦產(chǎn)資源整合和產(chǎn)能過(guò)剩行業(yè)關(guān)停等原因產(chǎn)生了大量工礦廢棄地[2]。工礦用地對(duì)城市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，但廢棄后不僅占用了大量的土地資源，而且易引發(fā)礦區(qū)土壤污染、土壤侵蝕和滑坡等負(fù)面生態(tài)環(huán)境影響[3]，因此，工礦廢棄地復(fù)墾與治理顯得意義重大，并成為當(dāng)前國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的重要內(nèi)容。西方發(fā)達(dá)國(guó)家自1960年開始礦區(qū)土地復(fù)墾研究，不僅土地復(fù)墾立法比較完善[4]，還在土地復(fù)墾技術(shù)[5]和選擇復(fù)墾適宜種植的地表植物[6]等方面展開了大量研究。我國(guó)從1980年才開始關(guān)注礦區(qū)土地資源的生態(tài)修復(fù)和治理，隨著技術(shù)和研究的深入，對(duì)礦區(qū)復(fù)墾的研究?jī)?nèi)容也日趨廣泛，包括對(duì)礦區(qū)復(fù)墾理論研究[7]、適宜性評(píng)價(jià)[8]和潛力分析[9，10]、后期復(fù)墾實(shí)施效果評(píng)價(jià)[11]、復(fù)墾前后的景觀生態(tài)格局變化及生態(tài)效應(yīng)[12]，以及對(duì)工礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)重建[13]和復(fù)墾項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)[14]等方面。

本研究在眾學(xué)者探究的基礎(chǔ)上，面向生態(tài)修復(fù)分類施策考慮，以工礦廢棄地圖斑為評(píng)價(jià)單元，構(gòu)建了不同復(fù)墾類型的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)層次分析法和熵權(quán)法組合確定各指標(biāo)權(quán)重，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定復(fù)墾適宜地類，測(cè)度復(fù)墾潛力，提出分類施策建議，為國(guó)土空間工礦廢棄地生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)的量化方法。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

武漢市地處中國(guó)中部，是長(zhǎng)江中游特大城市、湖北省省會(huì)，中國(guó)重要的工業(yè)、科教基地和綜合交通樞紐。作為典型的快速城市化地區(qū)，武漢常住人口城市化率由1978年的47.4%上升到2018年的80.29%。武漢市2009—2017年采礦用地減少了31.88hm2，下降幅度為0.79%，與武漢市近5a來(lái)逐步推進(jìn)礦山環(huán)境治理和土地整治工作密切相關(guān)。根據(jù)武漢市礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查報(bào)告和《武漢市礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理規(guī)劃》，研究區(qū)尚有84個(gè)廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境沒(méi)有得到有效治理，破壞面積達(dá)849.62hm2（見圖1）。

本研究采用數(shù)據(jù)主要包括武漢市2018年度土地利用變更調(diào)查成果、武漢市工礦廢棄地實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)（包括工礦廢棄地實(shí)測(cè)地形和實(shí)測(cè)范圍數(shù)據(jù)、實(shí)地照片、損毀程度和復(fù)墾難易程度等）、耕地地力評(píng)價(jià)成果、30m分辨率數(shù)字高程模型（DEM）和武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒（2010—2018年）。

2 研究方法

2.1 分類依據(jù)

根據(jù)已有研究及第三次國(guó)土調(diào)查成果，武漢市工礦廢棄地復(fù)墾以廢棄礦山類型作為分類依據(jù)，主要?jiǎng)澐譃檠卤谛汀⑿逼滦?、礦坑型、生態(tài)紅線及長(zhǎng)江大保護(hù)范圍內(nèi)4種類型。復(fù)墾方向確定原則為礦坑型廢棄地考慮多地類適宜，且按照評(píng)價(jià)最高分結(jié)合規(guī)劃綜合確定復(fù)墾方向;斜坡型和崖壁型考慮單地類即林地適宜方向;處于生態(tài)紅線和長(zhǎng)江大保護(hù)10km范圍內(nèi)的工礦廢棄地，只考慮耕地和林地適宜，并以最高分確定復(fù)墾方向。

2.2 土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)

土地復(fù)墾潛力是在一定資金、技術(shù)和資源環(huán)境基礎(chǔ)上，采取工程、生物和植被重建等措施，將廢棄地復(fù)墾后增加的土地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌m宜用途方向的潛在能力，目前常用土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)確定復(fù)墾適宜方向[15]。結(jié)合武漢市實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，考慮計(jì)算指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性，本研究工礦廢棄地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)選擇加權(quán)綜合疊加法和限制性因素法，是提出生態(tài)修復(fù)分類施策的科學(xué)依據(jù)。

2.2.1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建及指標(biāo)測(cè)算

根據(jù)已有研究[15]，結(jié)合地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及實(shí)地調(diào)研情況，本研究從礦坑條件、地形條件、水文條件、區(qū)位條件和周邊地類5個(gè)方面選取13個(gè)指標(biāo)作為復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)主導(dǎo)因子（見表1）。限制性因素法是針對(duì)工礦廢棄地的特殊性選擇了坡度、灌溉條件和地質(zhì)環(huán)境修復(fù)難度作為限制性因素，篩選出處于限制性范圍內(nèi)的圖斑。如果廢棄地圖斑坡度大于25°或無(wú)灌溉條件，或有嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，則不管其它指標(biāo)分值多高，該廢棄地不適宜復(fù)墾為耕地。

工礦廢棄地斑塊形狀及大小各異，且分布較為零散，因此復(fù)墾方向盡量與周邊土地利用方向保持一致，這是改善礦區(qū)生態(tài)、消除不利環(huán)境影響必須依據(jù)的重要原則[16]。借助Fragstats模型計(jì)算Shannon′s多樣性指數(shù)（SHDI）和復(fù)墾地類占比共同作為地類空間連片性的測(cè)度指標(biāo)，SHDI公式如下：

SHDI=-∑^m_i=1（p_i×lnp_i）（1）

在景觀級(jí)別上，SHDI等于各斑塊類型的面積比乘以其值的自然對(duì)數(shù)之后的和的負(fù)值。SHDI=0表明整個(gè)景觀僅由一個(gè)拼塊組成;SHDI增大，說(shuō)明拼塊類型增加或各拼塊類型在景觀中呈均衡化趨勢(shì)分布。

2.2.2 組合賦權(quán)法確定權(quán)重

本研究采用層次分析法與熵權(quán)法進(jìn)行組合賦權(quán)來(lái)確定各類適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重。假設(shè)層次分析法各指標(biāo)的權(quán)重分別為W=W1，W1，…，Wn;熵權(quán)法各指標(biāo)的權(quán)重分別w=w1，w1，…，wn，則組合賦法第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)值如下公式（2），得出最終的組合權(quán)重W=W1，W2，…，Wn。

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（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-10-31

作者簡(jiǎn)介：彭麗娜（1980-），女，博士，工程師。研究方向：土地政策、土地評(píng)價(jià);董普俠（1982-），女，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：土地整治、土地管理;余意偉（1993），男，碩士，助理工程師。研究方向：土地信息、土地生態(tài);通訊作者童秋英（1968-），女，本科，正高職高級(jí)工程師。研究方向：土地信息、土地政策和土地管理。