縣級國土空間生態(tài)修復規(guī)劃探索
——以莒縣為例

孫一惠，張宣峰，張增奇，李慧燕，于善初，馬紅衛(wèi)，邵運賢，張鵬飛，王茂松

(1.山東建筑大學設計集團有限公司，山東 濟南 250013；2.山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013；3.山東省魯域區(qū)域地理研究中心，山東 濟南 250000)

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速進程，長期高強度的國土空間開發(fā)引發(fā)了生態(tài)環(huán)境破壞、生態(tài)系統(tǒng)功能退化、物種多樣性減少、自然災害頻發(fā)等一系列問題。截至2019年，我國共有水土流失面積271.08萬km2，強烈以上侵蝕面積占比19.98%[1]。2020年，全國337個地級及以上城市監(jiān)測數(shù)據(jù)中，環(huán)境空氣質量超標率達40.10%；1937個地表水水質監(jiān)測斷面中，Ⅳ類及以下水質占比16.60%，112個重要湖泊(水庫)監(jiān)測數(shù)據(jù)中，Ⅳ類及以下水質占比23.20%，10171個地下水水質監(jiān)測點中，Ⅳ類及以下水質占比86.40%；列入國家重點保護野生動物名錄的珍稀瀕危陸生野生動物406種；列入國家重點保護野生植物名錄的珍貴瀕危植物246種[2]。開展國土空間生態(tài)保護修復是錨固生態(tài)空間，改善生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)功能，構建人類福祉的重要手段[3-5]。

1 研究區(qū)概況

莒縣位于山東省東南部，隸屬于日照市，境內南北長75km，東西寬37km，總面積約1818.32km2。地勢北高南低，四周環(huán)山，中間丘陵、平原、洼地交接。沭河縱貫縣境南北，為該地區(qū)主要水系，其支流成“非”字形排列，形成以縣城為中心的盆地。從全國生態(tài)功能區(qū)劃上，莒縣緊鄰魯中區(qū)土壤保持重要區(qū)，水土流失敏感，是土壤保持的重要區(qū)域。從山東省主體功能區(qū)劃上，莒縣處于國家級農產品主產區(qū)，農業(yè)綜合實力較強，糧食、蔬菜、林果等產業(yè)優(yōu)勢較為突出。

2 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于莒縣第二次全國土地調查、第三次全國國土調查成果。DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺http://www.gscloud.cn/；土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)，包含土壤質地、土壤類型等；其他基礎地理數(shù)據(jù)包括地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)、河流水系數(shù)據(jù)、自然保護區(qū)數(shù)據(jù)等，均源于莒縣自然資源和規(guī)劃局。

3 技術方法

生境質量采用InVEST模型中生境質量模塊進行評估[6]；水源涵養(yǎng)重要性采用水量平衡方程進行評估[7]；水土流失敏感性依據(jù)水土流失方程的基本原理，選取水力侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長、植被覆蓋度等因子進行評估[7]；生態(tài)廊道采用最小累計阻力模型進行識別[8-9]；陸地生態(tài)單元的氮輸出量和磷輸出量采用InVEST模型中營養(yǎng)物輸移比模塊進行評估[6]。

4 規(guī)劃策略

4.1 科學評估現(xiàn)狀

4.1.1 空間結構特征

莒縣生態(tài)空間約占全域總面積的比例為16.30%～17.53%，其中林地面積占比最大，主要分布在縣域北部丘陵區(qū)和南部低山區(qū)?；?009—2018年各類用地面積變化特征分析，生態(tài)空間總量從2009年的318.66km2減少到2018年的296.45km2，年均減少2.22km2；建設用地總量從2009年的264.34km2增加到2018年的284.06km2，年均增加2.83km2；其他地類變動幅度較小?；?009—2018年各類用地多年平均增長率變化特征分析，高低排序為建設用地(1.14%)>其他土地(0.16%)>濕地(-0.01%)>水域(-0.03%)>耕地(-0.09%)>園地(-0.48%)>林地(-0.72%)>草地(-2.04%)，由此看出各類用地中建設用地增幅最大，林地、草地減幅最大?？傮w來看，近年來隨著莒縣社會經(jīng)濟的快速發(fā)展、建設空間不斷向周邊地區(qū)蔓延，造成生態(tài)空間面積的減少、生態(tài)空間結構的破碎化等問題[10-11]。

4.1.2 生態(tài)功能評價

基于生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評價，識別區(qū)域生態(tài)服務功能重要區(qū)域和生態(tài)脆弱區(qū)域，本文根據(jù)莒縣特有的生態(tài)系統(tǒng)結構、構成及其上位規(guī)劃功能定位，按照生態(tài)保護等級、優(yōu)先序選擇生物多樣性維護功能重要性、水源涵養(yǎng)保護重要性作為生態(tài)功能重要性評價的指標，水土流失作為生態(tài)敏感性評價的指標。運用InVEST模型中的生境質量模塊對莒縣生物多樣性進行評估，該模塊結合景觀類型敏感性和外界威脅強度，分析不同景觀格局下生態(tài)環(huán)境對威脅源的響應程度及其分布與退化情況，得到生境質量分布，并根據(jù)生境質量的優(yōu)劣評估區(qū)域生物多樣性狀況[12]。莒縣生物多樣空間格局差異較為顯著，生物多樣性重要區(qū)主要集中在山體、水庫、沭河等區(qū)域(圖1)。水源涵養(yǎng)重要性采用水量平衡方程來計算水源涵養(yǎng)量，評價區(qū)域內的水源涵養(yǎng)功能[7]。莒縣水源涵養(yǎng)重要區(qū)主要集中分布在青風嶺水庫、嶠山水庫、仕陽水庫、沭河等區(qū)域(圖2)。水土流失敏感性評估依據(jù)通用水土流失方程的基本原理，選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長和地表植被覆蓋等指標，進行以水動力為主的水土流失敏感性評估[7]。莒縣水土流失敏感區(qū)主要分布在東部、南部低山區(qū)及北部丘陵區(qū)(圖3)。

圖1 生境質量評估

圖2 水源涵養(yǎng)重要性評估

圖3 水土流失敏感性評估

4.1.3 環(huán)境質量分析

結合莒縣生態(tài)環(huán)境典型問題，從水環(huán)境質量、土壤環(huán)境質量、大氣環(huán)境質量、礦山地質環(huán)境4個層面進行分析。縣域45處常規(guī)水質監(jiān)測斷面中，全年水質達標率為74.54%，水質超標河段主要分布于城區(qū)下游，超標物質主要為氨氮、化學需氧量、總磷；6處國家級、省級水功能區(qū)水質監(jiān)測數(shù)據(jù)中，現(xiàn)狀水質多為Ⅲ類，超標物質主要為總氮(圖4)。從污染物的排放情況看，各類超標污染物污染源主要以生活廢水排放為主，約占廢水總排放量的64.14%；工業(yè)源排放次之，約占廢水總排放量的35.63%?？h域7處地下水水質監(jiān)測井中，現(xiàn)狀水質多為Ⅲ類，超標項目為總硬度、亞硝酸鹽氮。運用InVEST模型的營養(yǎng)物輸移比模塊估算植被和土壤對徑流中的總氮、總磷污染物質的濾除量及柵格的最終總氮、總磷輸出量，總氮、總磷輸出量越大，水質凈化服務功能越差?？傮w來看，縣域東部存在大量農田和居民點的分布，加之常年的翻耕和施肥，水土流失敏感性高，總氮、總磷輸出較高，污染風險相對較大。根據(jù)莒縣土壤污染治理與修復成效報告，全縣耕地均為優(yōu)先保護類耕地，無污染耕地，建設用地也均未受到污染。根據(jù)莒縣大氣環(huán)境質量監(jiān)測數(shù)據(jù)，環(huán)境空氣中主要污染物為PM2.5，PM10，多年平均值分別為60.25μg/m3，98.75μg/m3，遠高于《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095-2012)中的二級標準值。縣域內共有歷史遺留廢棄礦山93處，開采類型多為露天開采，開采規(guī)模大，原生植被破壞嚴重，大量基巖裸露，易引發(fā)崩塌、滑坡等次生災害，同時開采抽排地下水及采空區(qū)上部塌陷開裂使地下水、地表水滲漏，對水資源造成破壞。目前礦山地質環(huán)境總體治理率處于較低水平，加之礦山分布分散、采坑規(guī)模大、開采邊坡陡、治理資金不足等問題，礦山恢復治理難度較大。

圖4 水環(huán)境質量評估

4.2 構建指標體系

在系統(tǒng)研究生態(tài)空間評價與修復空間辨識的基礎上，基于政策目標、專家知識、民眾需求多途徑篩選，同時參考國土空間規(guī)劃、十四五規(guī)劃、生態(tài)修復規(guī)劃等相關規(guī)劃中的目標定位和生態(tài)指標[13]，最終構建“總體+階段+量化”的目標指標體系?？傮w目標是國土空間生態(tài)修復成效的直接體現(xiàn)和最終建設目標，規(guī)劃以優(yōu)化國土空間結構，提高國土利用效率，改善生態(tài)環(huán)境質量，提升生態(tài)系統(tǒng)功能為目的，不斷推進莒縣生態(tài)文明建設，最終實現(xiàn)生態(tài)綠色可持續(xù)發(fā)展。從實施階段上看，分為2025年(近期)和2035年(遠期)兩個階段，任務各有側重，分階段引導生態(tài)修復目標實現(xiàn)，近期補齊生態(tài)短板，重點完成破損山體、水體、廢棄地、綠地的生態(tài)修復工程，打好莒縣生態(tài)修復攻堅戰(zhàn)；遠期建立健全“山-水-田-園-城”生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展機制，打造生態(tài)宜居、環(huán)境宜人、綠色發(fā)展的示范縣，實現(xiàn)莒縣的可持續(xù)發(fā)展。指標體系將規(guī)劃目標具體化和數(shù)量化，增加規(guī)劃可操作性，同時為目標分解、相關政策制定和規(guī)劃實施效果評估的重要依據(jù)，最終構建了16項指標(表1)。

表1 莒縣生態(tài)修復指標

4.3 優(yōu)化空間格局

以生態(tài)源地、綜合阻力面為基礎，通過knaapen等提出的最小累計阻力模型[8-9]識別生態(tài)廊道，基于景觀生態(tài)學中“斑塊-廊道-基質”的經(jīng)典理論，構建縣域生態(tài)網(wǎng)絡格局。生態(tài)源地是指提供生態(tài)服務功能的重要斑塊[14]，一般由重點生態(tài)保護區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)功能重要的斑塊構成[15]，本文將生態(tài)敏感性高或生態(tài)系統(tǒng)服務極重要區(qū)域，以及自然保護地、生態(tài)保護紅線、水源保護地等保護區(qū)域一并納入生態(tài)源地。阻力面表征區(qū)域中物質和能量的流動情況，具體包含植被覆蓋率、土地覆蓋類型、人為干擾強度3個阻力因子，對物種的遷移和生態(tài)環(huán)境的適宜性起決定性作用[16]。本文疊加植被覆蓋度、土地覆蓋、交通3個因子構建綜合阻力面。生態(tài)廊道將孤立斑塊相連接，具有過濾污染物、防止水土流失、調控洪水、提供棲息地等多項生態(tài)系統(tǒng)服務功能，是保持生態(tài)過程、功能、能量在核心斑塊間順利流動的關鍵載體[17-18]，借助ArcGIS中的Cost Distance功能，基于最小累計阻力模型識別出潛在生態(tài)廊道，疊加河流生態(tài)廊道，最終構建縣域生態(tài)網(wǎng)絡(圖5)。

圖5 生態(tài)網(wǎng)絡結構圖

4.4 明確修復策略

精準評價并辨識生態(tài)修復空間是進行生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建的前提和基礎[13]，因地制宜、科學實用的修復途經(jīng)是國土空間生態(tài)修復的實踐載體[19]。本文通過對空間結構、生態(tài)功能、環(huán)境質量的精準評價與分析，同時結合生態(tài)修復、環(huán)境治理等相關規(guī)劃，診斷出莒縣典型生態(tài)問題，識別重點生態(tài)修復區(qū)域(圖6)。依據(jù)《山東省市縣國土空間總體規(guī)劃編制導則(試行)》中水生態(tài)修復、礦山環(huán)境整治修復、生態(tài)環(huán)境綜合修復、土壤污染治理類型四大生態(tài)保護修復類型劃分，結合區(qū)域內水土流失嚴重、地表水、飲用水質超標、山體受損等典型問題，最終細化為水環(huán)境重點治理區(qū)、飲用水源地保護區(qū)、露天礦山治理區(qū)、生態(tài)環(huán)境綜合修復區(qū)四大分區(qū)，針對不同修復類型提出不同的生態(tài)修復治理模式，引導受損區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的保護與修復。

圖6 生態(tài)修復分區(qū)圖

4.5 明確建設任務

國土空間生態(tài)修復是多尺度、多層次的系統(tǒng)修復，前期規(guī)劃固然重要，后期的項目落實更加必不可少。因此，必須科學務實，針對不同區(qū)域、不同對象、不同類型的生態(tài)問題有的放矢，銜接重點任務，遠近期相結合，列出切實可行的工程項目，并落實到四至邊界及控制點坐標。本文基于前期現(xiàn)狀調研、問題診斷、部門座談等多個環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌考慮生態(tài)系統(tǒng)完整性、項目可實施性、生態(tài)修復效果，篩選出一批重點生態(tài)修復項目，對于預期效果明顯、具有較強示范作用、易于打造亮點的項目，納入到近期項目庫中(表2、表3)。

表2 莒縣生態(tài)修復重點任務

表3 莒縣生態(tài)修復項目庫

5 結語

我國生態(tài)文明建設仍處于壓力疊加，負重前行的關鍵期，保護與發(fā)展長期矛盾和短期問題交織，生態(tài)環(huán)境保護結構性、根源性、趨勢性壓力總體上尚未根本緩解[20]?？h域國土空間生態(tài)修復作為縣級國土空間規(guī)劃編制和實施的重要環(huán)節(jié)和單元，是實現(xiàn)美麗生態(tài)國土的主要途徑之一。本文以莒縣為例，從本底分析、問題識別、目標定位、格局優(yōu)化、修復分區(qū)等方面進行了有益的探索，完善了國土空間生態(tài)修復規(guī)劃的體系框架，以期為其他類似區(qū)域的國土生態(tài)修復提供參考。我國幅員遼闊，各地生態(tài)修復類型和方法差異巨大，理論體系和實踐方法尚處于起步階段，仍需不斷進行理論研究和實踐探索。