陳新闖,李小倩,呂一河,*,郭建英,谷德海,吳顏岐
1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室,北京 100085 2 中國科學院大學,北京 100049 3 水利部牧區(qū)水利科學研究所, 呼和浩特 010020
生態(tài)空間是具有生態(tài)系統(tǒng)服務價值和對于城鄉(xiāng)生境保護具有重要作用的空間集合體,是社會生存發(fā)展的物質基礎和能量來源[1—3]。生態(tài)空間管控對于提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務,構建生態(tài)安全格局進而促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3—5]。尤其城鎮(zhèn)化正快速改變區(qū)域城鄉(xiāng)空間格局,以中心城市引領城市群發(fā)展、城市群帶動區(qū)域發(fā)展的區(qū)域一體化格局正在形成和發(fā)展之中。然而,城鎮(zhèn)發(fā)展與生態(tài)空間耦合過程中存在的矛盾與問題進一步的加大[6—8],不合理城鎮(zhèn)化對于生態(tài)空間的侵占和脅迫逐漸加強,城鎮(zhèn)、農業(yè)、自然生態(tài)結構性矛盾凸顯,降低了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務供需平衡,導致人居環(huán)境質量的降低和生態(tài)風險的增加[9—12]。國土空間治理,尤其針對生態(tài)空間的有效管控迫切而重要。
隨著中國生態(tài)文明理念的貫徹和執(zhí)行,對于生態(tài)空間的管控日趨成熟,中國相繼出臺了生態(tài)空間管控的政策和意見,如:《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》在全國尺度將中國國土空間分為優(yōu)先開發(fā)區(qū)域、重點開發(fā)區(qū)域、限制開發(fā)區(qū)域和禁止開發(fā)區(qū)域;《全國國土規(guī)劃綱要(2016—2030)》進一步要求明確保護主題,實行分類分級保護,切實加強環(huán)境分區(qū)管治,促進形成國土全域分類分級保護格局;《國家重點生態(tài)功能保護區(qū)規(guī)劃綱要》在區(qū)域尺度提出有選擇地劃定一定面積予以重點保護和限制開發(fā)建設。其中,生態(tài)區(qū)劃是國土空間保護、修復、高質量開發(fā)的重要手段,是優(yōu)化國土空間開發(fā)格局和維護國土安全的具體研究實踐,是保障區(qū)域協調發(fā)展,促進人類福祉提升的迫切需求[13—14]。
實施區(qū)域協調發(fā)展是新時代國家重大戰(zhàn)略之一,亟待從區(qū)域角度開展生態(tài)空間區(qū)劃,以便加強生態(tài)空間管控的實效性,解決區(qū)域生態(tài)產品和服務的供需矛盾?,F階段中國已全面建立和完善生態(tài)保護紅線制度,同時對環(huán)境各要素(大氣、水、海洋、水土流失等)實行分區(qū)管控,為環(huán)境保護與生態(tài)建設提供科學依據[15—17]。但目前生態(tài)區(qū)劃尤其針對生態(tài)空間區(qū)劃的理論研究、區(qū)劃方法及管控研究都相對薄弱,且不同生態(tài)區(qū)劃因用途的不同,方法差別很大。如:針對單一生態(tài)要素的生態(tài)管理區(qū)劃[18—21],針對不同空間尺度的綜合生態(tài)區(qū)劃[22—24],針對單一用途管制的區(qū)劃[25—27]。生態(tài)空間區(qū)劃的復雜性和多樣性造成生態(tài)管控政策和目標的不一致性,使生態(tài)管理不嚴謹、技術方法不規(guī)范[16]。因此,構建科學合理的生態(tài)空間區(qū)劃體系,對區(qū)域生態(tài)空間實施分類分級保護、修復和高質量開發(fā),可充分提升有限的國土開發(fā)空間的利用效率,騰出更多空間,實現更大范圍、更高水平的生態(tài)空間保護,為區(qū)域生態(tài)安全格局的構建提供決策依據,健全國土空間用途管制制度,是新時代生態(tài)文明建設的重要內容。
目前國土空間規(guī)劃將國土空間劃分為城鎮(zhèn)空間、農業(yè)空間和生態(tài)空間。生態(tài)空間單指自然生態(tài)空間,指以提供生態(tài)系統(tǒng)服務或生態(tài)產品為主導功能,為生態(tài)、經濟和社會長遠發(fā)展提供重要支撐作用的空間范圍,包括森林、草原、濕地、河流、湖泊、灘涂、荒地、荒漠等。在“多規(guī)合一”背景下目前只針對自然生態(tài)空間的規(guī)劃與區(qū)劃具有一定局限性。城鎮(zhèn)空間、農業(yè)空間也包含有一定面積的綠地、濕地、草地等自然或人工生態(tài)用地,對維護區(qū)域環(huán)境和人類健康具有重要意義[28—30],該區(qū)域也應該屬于生態(tài)空間。高質量農田同樣發(fā)揮著重要的生態(tài)系統(tǒng)服務價值,與森林和草地相比,農田的直接服務價值所占比重遠遠高于森林和草地,且農田的娛樂休閑價值逐漸得到認可[31—32]。區(qū)域尺度生態(tài)空間區(qū)劃應是獨立于城鎮(zhèn)建成區(qū)外,對自然、人工、半人工生態(tài)空間統(tǒng)一評價分類。在以往區(qū)劃框架中較多考慮自然指標,忽視生態(tài)系統(tǒng)的整體性和山水林田湖草的共生關系,造成區(qū)劃結果較低的應用性。區(qū)域尺度生態(tài)空間區(qū)劃要以山水林田湖草生命共同體的理念進行綜合評估,統(tǒng)籌考慮生態(tài)綜合體的結構、過程,生態(tài)質量以及生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,人口、經濟與生態(tài)建設、保護和修復的關系逐漸改變[33—34],因此現階段生態(tài)空間區(qū)劃在強調生態(tài)空間的特性和服務的基礎上,還應注重決策者、一般民眾及其他利益相關者對于生態(tài)空間的要求和生態(tài)空間與城鎮(zhèn)發(fā)展關系的看法。
本研究界定生態(tài)空間區(qū)劃是以生態(tài)空間提供生態(tài)系統(tǒng)服務,維系生態(tài)安全為基礎,依據社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)理論,統(tǒng)籌社會生態(tài)、經濟生態(tài)、自然生態(tài),從區(qū)域尺度以山水林田湖草生命共同體理念綜合辨識分類生態(tài)空間。綜合考慮現有生態(tài)區(qū)劃評價標準和分類標準,基于政策目標和居民需求,識別現階段生態(tài)空間需要提升及完善的方面,按照生態(tài)空間的生態(tài)過程和生態(tài)功能將各類生態(tài)空間聚類整合,形成生態(tài)綜合體,將具有生態(tài)空間保護、修復和高質量開發(fā)建設價值的區(qū)域或類型進行劃分研究。生態(tài)空間區(qū)劃的目的是滿足人類所期望的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài),支撐區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設。城鎮(zhèn)發(fā)展與生態(tài)保護一直是國土空間管控的難點,生態(tài)空間區(qū)劃通過統(tǒng)籌區(qū)域生態(tài)資源,科學辨識需要保護和修復的重要生態(tài)空間,對于一般性生態(tài)空間可在資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價的基礎上適度發(fā)展城鎮(zhèn)建設。生態(tài)空間區(qū)劃應與生態(tài)保護紅線和自然保護地的劃定區(qū)分,生態(tài)空間區(qū)劃具有一定的時效性,隨著生態(tài)修復、城鎮(zhèn)開發(fā)建設,在保障區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的前提下,生態(tài)空間各分區(qū)可根據城鎮(zhèn)發(fā)展、居民需求,生態(tài)系統(tǒng)服務供需變化進行動態(tài)調整(圖1)。
圖1 生態(tài)空間區(qū)劃內涵的轉變Fig.1 Transformation of connotation of ecological space zoning
生態(tài)功能是評價生態(tài)空間的重要基礎,不僅表征維持人類生存的一切物質和能量,還對人居環(huán)境質量、區(qū)域生態(tài)空間格局、城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[35—37]。從單一的生態(tài)功能引入社會學、經濟學的理念,考慮區(qū)域生態(tài)功能和社會經濟特點,傅伯杰等[38]以可持續(xù)發(fā)展為目標,以社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎,對地域進行逐級的劃分或合并,編制了中國生態(tài)區(qū)劃方案。劉國華等[39]進一步考慮各生態(tài)系統(tǒng)的形成、結構和功能及其與氣候等因素的關系,揭示其空間分異規(guī)律。在此基礎上,基于不同研究尺度的生態(tài)功能區(qū)劃逐漸成為研究熱點,研究涉及景觀尺度、市縣尺度、城市群尺度、流域尺度[9, 40—43]。評價指標也由單一生態(tài)要素綜合為生態(tài)敏感性、生態(tài)重要性、生態(tài)系統(tǒng)服務等表征生態(tài)功能的指標體系[44—49]。《全國生態(tài)功能區(qū)劃》根據區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)環(huán)境敏感性與生態(tài)系統(tǒng)服務功能空間分異規(guī)律,以區(qū)域生態(tài)空間的服務特征和風險特征差異將區(qū)域劃分成不同生態(tài)功能的地區(qū)。雖然在分區(qū)中體現人居保障功能,但由于對生態(tài)空間服務過程和傳輸機制的考慮不足,忽視區(qū)域時空尺度生態(tài)系統(tǒng)服務的權衡與協同關系的變化,對不同生態(tài)系統(tǒng)服務間的具體相互作用關系缺少統(tǒng)一的評判,區(qū)域尺度忽視服務的流通性造成部分區(qū)域供需與實際差異較大,使得區(qū)域生態(tài)空間的評估具有較大不確定性[3, 50]。近年來,以生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系為主線研究生態(tài)功能區(qū)劃、探索區(qū)域生態(tài)安全格局構建已成為熱點[51—54]。生態(tài)系統(tǒng)服務權衡理論立足于居民需求,為生態(tài)空間區(qū)劃的政策應用性和實際指導性提供了條件。但這需要考慮生態(tài)系統(tǒng)服務的耦合關系以及傳輸機制,有效識別和分類對維持區(qū)域可持續(xù)發(fā)展不同用途的生態(tài)空間,并構建能以最小的面積最大限度地規(guī)避生態(tài)供需矛盾、保障區(qū)域生態(tài)安全的空間格局。
環(huán)境功能指國土空間內生態(tài)空間所提供服務的外在表現形式,提供人類生存,滿足社會發(fā)展的能力,主要指與城鄉(xiāng)物質代謝密切相關的水環(huán)境、土環(huán)境和氣環(huán)境等[15]。環(huán)境功能區(qū)劃是按照國家主體功能定位,科學評估區(qū)域生態(tài)環(huán)境的外在特征,服務功能的分異規(guī)律和演化特征,篩選并確定區(qū)域的主體環(huán)境功能,對國土空間進行分類管控[55—57]。首先構建了基于單一要素環(huán)境功能區(qū)劃的研究[18, 58—61],繼而《聲環(huán)境功能區(qū)劃分技術規(guī)范》、《環(huán)境空氣質量功能區(qū)劃分原則與技術方法》等國家環(huán)境功能區(qū)劃標準發(fā)布,并在各省市國土空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護專項規(guī)劃中得到了實踐性的應用。但隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和城市群的成熟,單一環(huán)境要素難以滿足區(qū)域尺度區(qū)劃需求,尤其缺少對區(qū)域社會經濟發(fā)展與環(huán)境保護的綜合考慮,導致環(huán)境功能區(qū)劃的銜接性、可接受性較差,難以滿足國土空間規(guī)劃的需要[17, 62—64]。王金南等[15]從社會-經濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)的角度,基于環(huán)境功能評價和主導因素法,綜合自然生態(tài)安全、人群健康維護、區(qū)域環(huán)境支撐,構建了環(huán)境功能區(qū)劃技術體系。隨著國土空間規(guī)劃的發(fā)展,生態(tài)環(huán)境部進一步提出“三線一單”空間區(qū)劃形式,以生態(tài)保護紅線、環(huán)境質量底線、資源利用上線為基礎,匹配行政邊界,劃定環(huán)境管控單元,編制環(huán)境準入負面清單,構建環(huán)境分區(qū)管控體系,如:《四川省生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控方案》明確提出在總體生態(tài)環(huán)境管控要求的基礎上,根據區(qū)域特征、發(fā)展定位和突出生態(tài)環(huán)境問題,明確各區(qū)域差別化的總體生態(tài)環(huán)境管控要求,劃定優(yōu)先保護單元、重點管控單元、一般管控單元?!叭€一單”空間區(qū)劃統(tǒng)籌區(qū)域生態(tài)、環(huán)境、資源,建立了全域覆蓋的生態(tài)環(huán)境分區(qū)體系[65],但由于數據的不完備性和評價主體的差異,造成評價單元具有差異性,以行政單元為基本單元的分區(qū)雖然方便環(huán)境管理政策的實施,但忽視區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和連通性,造成其他生態(tài)風險的增加,且評價指標體系是否適合區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征,是否滿足居民的需求還需進一步研究。
生態(tài)空間區(qū)劃是多重權衡的結果,應綜合生態(tài)功能和環(huán)境功能進行生態(tài)區(qū)劃,評估指標的選擇應基于不同的知識體系,如政策目標、公眾偏好、專家知識等。生態(tài)空間區(qū)劃指標體系應結合生態(tài)質量、生態(tài)健康和生態(tài)系統(tǒng)服務綜合表征生態(tài)功能和環(huán)境功能。生態(tài)質量和生態(tài)系統(tǒng)服務是生態(tài)系統(tǒng)的外部狀態(tài),是居民直接感知生活環(huán)境質量的指標,也是政策目標的主要體現。生態(tài)健康表征生態(tài)系統(tǒng)的完整性,反映了生態(tài)系統(tǒng)在外界壓力下的穩(wěn)定性,是識別生態(tài)受損的關鍵指標[2]。具體指標體系可根據區(qū)域特點、政策背景及居民問卷調查,篩選決策者、民眾普遍關心的指標。生態(tài)空間區(qū)劃從區(qū)域角度出發(fā),以“山水林田湖草是一個生命共同體”的理念,以單元網格整合地理單元,對其生態(tài)格局、生態(tài)過程、生態(tài)功能進行綜合評估,識別區(qū)域生態(tài)特性,并結合區(qū)域內部生態(tài)現狀及生態(tài)系統(tǒng)受損類型,識別區(qū)域內需要保護或修復的生態(tài)空間。本文建議采用閾值方法合理確定各分區(qū)標準。對于生態(tài)空間區(qū)劃指標閾值的選取,很大程度上決定于政策目標、居民需求,各地區(qū)可根據實地調研及國土規(guī)劃要求合理確定閾值范圍。
目前雖然對生態(tài)空間區(qū)劃的研究取得較大的進展并應用到國土空間規(guī)劃,但由于對生態(tài)空間理解的差異,目前區(qū)劃方案存在多頭設計、重復構架和認知困難等問題[13],主要的原因是對生態(tài)空間區(qū)劃的內涵和目標理解不足。生態(tài)空間區(qū)劃應明確并聚焦于區(qū)劃的目的和各分區(qū)的管控目標。區(qū)域尺度生態(tài)空間區(qū)劃應統(tǒng)籌山水林田湖草等生態(tài)要素,實現區(qū)域生態(tài)綜合管理的目標,而不是單獨的生態(tài)要素實現多種生態(tài)目標。例如:生態(tài)修復空間以實現生態(tài)品質提升為主要目的,應明確生態(tài)空間存在的突出問題,統(tǒng)籌考慮區(qū)域生態(tài)空間退化過程和方向以及未來區(qū)域生態(tài)修復所面臨的形勢與挑戰(zhàn)。通過空間格局分布,以及不同尺度之間的相互轉換途徑與方法,制定自上而下的綜合修復政策及措施?;诖?生態(tài)空間區(qū)劃應參考政策目標,居民需求,基于生態(tài)功能區(qū)劃和環(huán)境功能區(qū)劃,以生態(tài)系統(tǒng)服務功能、生態(tài)敏感性、生態(tài)質量、生態(tài)健康等多因子評價,結合區(qū)域城鎮(zhèn)化特征及未來發(fā)展定位,體現區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)的協調發(fā)展,實施自適應管理體系。
圖2 區(qū)域生態(tài)空間區(qū)劃體系框架圖Fig.2 Framework diagram of regional ecological space regionalization system 虛線邊框表示包含內容不局限于圖中所示內容
生態(tài)空間區(qū)劃的基本目的是綜合識別區(qū)域生態(tài)空間現階段及未來需要提升及完善的管理措施。生態(tài)空間區(qū)劃是在主體功能區(qū)劃的基礎上,立足于區(qū)域角度的細化和深化,構造適宜區(qū)域特點,維護區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的分區(qū)指標體系,同時也涵蓋了生態(tài)保護紅線、環(huán)境質量底線、資源利用上線的評價體系(圖2)。生態(tài)空間區(qū)劃是基礎性區(qū)劃方法,可進一步針對各類生態(tài)分區(qū)內的生態(tài)特點,整合區(qū)域內對生態(tài)功能極重要,生態(tài)環(huán)境極敏感的區(qū)域確定閾值劃定生態(tài)保護紅線;區(qū)域內整合生態(tài)承載力、耕地生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)質量等劃定永久基本農田。立足于政策目標、居民需求,選取生態(tài)質量、生態(tài)系統(tǒng)服務供需評價指標,構建適宜區(qū)域城鎮(zhèn)化特點的環(huán)境質量底線和資源利用上線。通過區(qū)域一體化的生態(tài)分區(qū),整合各類分區(qū)內生態(tài)質量、生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)健康評價,可識別國土空間生態(tài)修復重點區(qū)。通過生態(tài)空間區(qū)劃整合目前存在的分區(qū)體系,建立一套相對統(tǒng)一的分區(qū)指標體系,既可避免評價的重復,又方便決策者實施生態(tài)管理,提升居民的認可度和實操性。
生態(tài)空間的核心功能是提供生態(tài)系統(tǒng)服務和保障區(qū)域生態(tài)安全,而生態(tài)空間區(qū)劃是區(qū)域尺度以構建恢復生態(tài)完整性和可持續(xù)性生態(tài)系統(tǒng)服務為目標,從格局-過程-服務-可持續(xù)性的綜合角度尋求具有空間差異化和功能協同性的解決方案。生態(tài)系統(tǒng)服務在生態(tài)空間區(qū)劃體系中具有重要的指示作用,但由于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務的多樣性、空間尺度的流通性及居民需求的時效性,不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務相互影響,且權重不同。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,區(qū)域生態(tài)空間格局動態(tài)變化和居民生產生活方式的改變,造成生態(tài)系統(tǒng)服務供需變化。因此生態(tài)空間區(qū)劃中要重視生態(tài)系統(tǒng)服務的供需機制及其與城鎮(zhèn)化的耦合機制,杜絕以簡單線性關系將多種生態(tài)系統(tǒng)服務進行疊加,應探究服務間的權衡與協調關系,將情景分析整合到生態(tài)系統(tǒng)服務的權衡中,建立適合區(qū)域特點的一套多方權衡的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務評估模型,且注重生態(tài)系統(tǒng)服務供需和流動機制,空間尺度辨識供給方和需求方及其傳輸機制,可有效識別對維持區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要作用的生態(tài)空間和對于區(qū)域生態(tài)安全起到關鍵作用的生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點等,實施精準管控。
雖然生態(tài)保護和生態(tài)建設的理念、生態(tài)評價技術取得了較大的發(fā)展,但應用到實際中的生態(tài)空間區(qū)劃目前只有生態(tài)保護紅線,保護了區(qū)域極重要和極敏感性的空間單元,但忽視了其余生態(tài)空間的管控,可能造成區(qū)域整體生態(tài)質量和服務的降低[12]。未來應該加強生態(tài)空間區(qū)劃體系的構建和應用,以可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)文明建設和人類福祉提升為核心,樹立以生態(tài)空間區(qū)劃為依據,實施生態(tài)空間分區(qū)管控,支撐國土空間規(guī)劃的理念?,F階段,由于生態(tài)基礎數據薄弱,空間地理數據的全面性和準確性保障不足,且在評價過程中數據的坐標系、分辨率的不匹配,制約著生態(tài)空間區(qū)劃的應用性。國家尺度應建立統(tǒng)一的生態(tài)空間數據庫和數據平臺,依托現有監(jiān)測技術構建天地一體化生態(tài)空間數據監(jiān)測評估體系,加強生態(tài)空間評價體系和評價標準的集成構建,建立起一套從生態(tài)空間區(qū)劃評價指標選取、數據處理、模型構建、結果制圖和空間匹配標準和規(guī)劃的技術體系。由于缺乏統(tǒng)一的命名標準,生態(tài)空間區(qū)劃命名較混亂,較多依據評價指標、評價目標等命名[66, 67]?!叭€一單”中采用優(yōu)先保護區(qū)、重點管控區(qū)、一般管控區(qū)命名,具有高度的概括性。本文建議在此基礎上,針對生態(tài)空間各類分區(qū)的特點,尤其地理位置、生態(tài)質量、生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)壓力、生態(tài)管控目標及城鎮(zhèn)化對生態(tài)空間的影響綜合命名,如:區(qū)域高質量水資源優(yōu)先保護區(qū)、區(qū)域水土流失重點管控區(qū)、城鎮(zhèn)休閑重點管控區(qū)、城郊農業(yè)一般管控區(qū)等。
生態(tài)評價中對于生態(tài)綜合體的研究應該加強,不同生態(tài)空間組合的生態(tài)質量和生態(tài)健康要高于單一生態(tài)空間。然而現有研究較多針對單一生態(tài)空間,這主要由于生態(tài)綜合體的尺度問題仍不明確,不同尺度下生態(tài)綜合體的組成、面積、效益差異較大。通過空間格局分布,探究各尺度下生態(tài)綜合體的內部聯系,確定最優(yōu)化的評價單元,是當前研究及應用生態(tài)空間區(qū)劃的核心和關鍵。城市生態(tài)系統(tǒng)中,生態(tài)空間區(qū)劃中應注意生態(tài)空間與城鎮(zhèn)空間的耦合機制。對城鎮(zhèn)內的生態(tài)空間以資源環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)服務為基礎,開展適宜性評價,強調生態(tài)保護、人居環(huán)境調節(jié)和社會文化價值。充分考慮生態(tài)保護的必要性與社會經濟發(fā)展的協調性,對于城鎮(zhèn)內的重要生態(tài)空間也可適當擴大其空間范圍。在生態(tài)空間區(qū)劃中沒有必要強行把非生態(tài)用地劃出去,而是要統(tǒng)籌考慮非生態(tài)用地對區(qū)域生態(tài)空間的影響。如何統(tǒng)籌生態(tài)空間的跨區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響機制及生態(tài)空間與社會經濟發(fā)展的耦合關系,針對性地解決區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題,供需矛盾,形成科學合理的生態(tài)空間管控方法與策略是未來研究的重點。