沂蒙山區(qū)域山水林田湖草一體化保護和修復(fù)工程規(guī)劃實踐

郝啟勇,王忠，胡玉祿，崔凱，尹兒琴

(1.山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院，山東 濟南 250100；2.泰安市社會信用信息中心，山東 泰安 271000；3.山東省國土空間生態(tài)修復(fù)中心，山東 濟南 250100；4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東 泰安 271000)

0 引言

2016年以來，我國在24個省(自治區(qū)、直轄市)開展了3個批次25個山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程試點，推進局面良好，工程實施帶來的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益日趨顯現(xiàn)[1-2]。已有研究主要在青藏高原[3-4]、黃土高原[5]、南嶺山地地區(qū)[6-7]、京津冀水源涵養(yǎng)區(qū)[8]、云貴高原[9]、大小興安嶺和長白山[10]等區(qū)域，重點對山水林田湖草系統(tǒng)保護修復(fù)的內(nèi)涵原理、理論支撐體系、標準體系建立、主要環(huán)節(jié)、技術(shù)策略及戰(zhàn)略路徑進行了研究。如何對大尺度、多層次、跨領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃工程實踐路徑，進而提升生態(tài)文明的戰(zhàn)略規(guī)劃水平仍有待在實踐中深入探索。

沂蒙山區(qū)域處于國內(nèi)大江大河(黃河、淮河)重要水系生態(tài)安全戰(zhàn)略骨架內(nèi)，作為泰沂山脈的重要組成部分，為山東省核心生態(tài)安全屏障，具有華北平原生態(tài)屏障作用。沂蒙山區(qū)域?qū)賴彝寥辣３种匾獏^(qū)和重要生態(tài)功能區(qū)，具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水和保持土壤等生態(tài)服務(wù)功能，是保障區(qū)域生態(tài)安全、維護生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、保障農(nóng)產(chǎn)品供給安全的重要生態(tài)區(qū)域。

本研究在分析沂蒙山區(qū)域自然生態(tài)各個要素基礎(chǔ)上，識別了主要生態(tài)環(huán)境問題，提出了山水林田湖草一體化保護和修復(fù)的總體思路、主要目標，提出了工程布局及主要工程措施，以期促進區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和永續(xù)利用，并為類似區(qū)域山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 位置及自然特征

沂蒙山區(qū)域隸屬于山東省臨沂市，包括沂水縣、蒙陰縣、沂南縣、平邑縣、費縣五個縣，面積9217km2。地處魯中南沂蒙山區(qū)，淮河流域沂河上游，為南水北調(diào)東線工程水源涵養(yǎng)地。區(qū)域內(nèi)地貌主要為中低山丘陵地貌，山高河深，河流縱橫交錯。沂山、蒙山、尼山主要山脈呈NW—SE向展布，祊河、汶河、蒙河等支流由西北向東南匯入沂河，蒙山主峰龜蒙頂是山東第二高峰，海拔1150m(圖1)。沂蒙山區(qū)域?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫13.4℃，多年平均降水量819.7mm。

1—臨沂市；2—縣城；3—河流水體；4—山脈走向；5—縣界；6—市界圖1 研究區(qū)地理位置圖

1.2 山水林田湖草生態(tài)要素特征

沂蒙山區(qū)域基巖出露，主要巖性為泰山巖群變質(zhì)巖和古生代石灰?guī)r。地下水賦存條件差，水質(zhì)良好。區(qū)內(nèi)山高坡陡，具洪峰高、流量大、歷時短、水勢猛的水文特征。水資源短缺，時空分配不均，多年平均水資源總量27.50億m3，其中地表水資源量20.65億m3，水資源開發(fā)利用率36%。地表水國、省控斷面優(yōu)良水體(達到或優(yōu)于Ⅲ類)比例達到78.6%。區(qū)內(nèi)山地多，耕地少，土地利用率較高。森林總面積3033.2km2，其中生態(tài)公益林1223.0km2，森林覆蓋率33%。區(qū)內(nèi)土壤主要為棕壤，耕地面積2681.22km2，占區(qū)內(nèi)土地面積的29%。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源較豐富，開采方式主要為露天開采，開采程度較高。

沂蒙山區(qū)域具有北溫帶陸域人工生態(tài)系統(tǒng)背景，主要包括森林、農(nóng)田、濕地、城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)和水田、旱田、有林地、灌木林地、疏林地、其他林地、河流、湖泊、水庫坑塘、農(nóng)村居民點用地、工礦用地、裸土地、裸巖石礫地和其他未利用地等14種次級生態(tài)系統(tǒng)類型。區(qū)內(nèi)天然植被以暖溫帶落葉闊葉林為主，地形高、坡度大且土層瘠薄處多發(fā)育針葉林或針葉林、落葉闊葉混交林，絕大多數(shù)低矮山丘嶺坡分布著灌草叢，現(xiàn)存植被多屬于次生植被。區(qū)內(nèi)有自然保護地22處，總面積613.8km2，占區(qū)內(nèi)土地面積6.7%。生態(tài)保護紅線面積為1254.3km2，占13.6%。有植物種類1100余種，其中野生維管植物860種，123科437屬，物種豐富度較高，無特有屬種。野生脊椎動物64科148屬247種，主要為兩棲類、爬行類、鳥類和獸類。外來病蟲害威脅較大，發(fā)生面廣，危害嚴重的包括松材線蟲、美國白蛾、春尺蠖、草履蚧、楊樹舟蛾、楊銼葉蜂等[11]。

2 生態(tài)問題識別

生態(tài)問題識別是在各生態(tài)要素調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，從區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)整體性出發(fā)，識別生態(tài)空間格局、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)脅迫等方面的主要生態(tài)問題。不同空間尺度和層次尺度(種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域)的生態(tài)系統(tǒng)，所研究和觀測的生態(tài)格局和生態(tài)過程的特征不同[12-13]。小尺度上很難反映大尺度上的生態(tài)格局問題，大尺度上常常掩蓋生態(tài)系統(tǒng)局部環(huán)境問題的相關(guān)信息。生態(tài)問題應(yīng)從不同尺度、多層次、全方位、系統(tǒng)性識別[14]。因生態(tài)系統(tǒng)本身具有關(guān)聯(lián)性的特征，識別的生態(tài)問題常常具有關(guān)聯(lián)性，可按照問題的緊迫性和優(yōu)先度，確定保護和修復(fù)的關(guān)鍵要素或頂層問題[15-16]。

近年來，沂蒙山區(qū)域環(huán)境質(zhì)量總體較好，但社會經(jīng)濟快速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的生態(tài)脅迫，使得區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的生境破損，水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量下降，森林生態(tài)服務(wù)功能退化等生態(tài)問題，生態(tài)安全形勢依然嚴峻。為合理規(guī)劃沂蒙山區(qū)域生態(tài)保護與修復(fù)工程，采用3S技術(shù)、空間統(tǒng)計和分析方法以及資料收集分析、現(xiàn)場踏勘、走訪調(diào)查等不同技術(shù)手段，從生態(tài)安全、區(qū)域生態(tài)環(huán)境兩個層次，識別出沂蒙山區(qū)域3個生態(tài)安全問題和10項區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題(表1)。

生境破損包括礦山環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害隱患問題，表現(xiàn)在破損山體、露天采坑、地面塌陷、崩滑流地質(zhì)災(zāi)害等引起的地形地貌基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境破壞和土地資源壓占損毀。破損山體及露天采坑主要由露天開采建筑石料用灰?guī)r、建筑用大理巖、建筑用花崗巖等造成。地面塌陷主要由煤炭、石膏礦開采形成大面積采空區(qū)而形成。崩滑流地質(zhì)災(zāi)害主要由礦產(chǎn)資源開采及高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程對地質(zhì)體穩(wěn)定性造成一定程度的破壞而引起[17]。近年來，受政策影響，研究區(qū)有歷史遺留或政策關(guān)閉露天礦山658處，需要治理的222處，73處亟需治理。有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害隱患320處，亟待治理的有29處。

水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量下降包括城鄉(xiāng)水污染問題、河流生態(tài)恢復(fù)能力弱、主要河流生態(tài)流量不足及水土流失問題。隨著沂蒙山區(qū)域城鎮(zhèn)面積擴張、人口增長，生活污水排放量不斷增加，污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)存在短板，污水雨水混接混排污染河道的現(xiàn)象較為突出，農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源導(dǎo)致水體氮磷污染，間歇性的水質(zhì)污染和水環(huán)境風(fēng)險依然存在，重點水功能區(qū)監(jiān)測達標率僅為60%；受人類活動影響，區(qū)內(nèi)部分河流堤岸用混凝土、漿砌塊石固化，割裂了水陸聯(lián)系，破壞了河流的橫向連續(xù)性，破壞了河岸帶的自然屬性、緩沖屬性和自凈功能，加之水污染，魚類多樣性和生物數(shù)量下降；區(qū)內(nèi)涵養(yǎng)水源功能下降，加之上游不合理攔蓄，水資源調(diào)配不均，沂河、祊河、汶河等主要河流流量減少，沂河上游斷流情況時有發(fā)生，2019年沂河生態(tài)流量日滿足程度為47%，生態(tài)流量明顯不足；區(qū)內(nèi)山陡土薄，植被退化，土壤砂性大、結(jié)構(gòu)松散，加之不合理的土地利用方式，水土流失現(xiàn)象嚴重，區(qū)內(nèi)輕度以上侵蝕強度的土地面積3467km2，約占區(qū)內(nèi)土地面積的38%，水土流失攜帶的泥沙淤積河道湖區(qū)，河湖萎縮。沂河是南水北調(diào)東線工程的重要支流，區(qū)域作為沂河上游重要水源涵養(yǎng)地，對南水北調(diào)東線工程供水安全具有重要意義。研究區(qū)水生態(tài)環(huán)境健康狀況不容樂觀，對下游南水北調(diào)東線工程供水安全保障不足。

森林生態(tài)服務(wù)功能退化包括國家級公益林退化、防護林功能退化、荒山綠化程度低及林業(yè)有害生物問題，主要表現(xiàn)在森林退化使得降水滯納能力減弱，土壤侵蝕能力增強，物種多樣性下降，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能穩(wěn)定性變差。研究區(qū)森林資源缺乏科學(xué)統(tǒng)一規(guī)劃和治理，長期缺乏系統(tǒng)性的修復(fù)和保護，森林資源整體質(zhì)量不高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化趨勢明顯，生態(tài)保護壓力較大。區(qū)內(nèi)存在退化國家級公益林98.1km2，退化防護林面積324km2，主要樹種為松樹和柏樹，樹種單一，林分結(jié)構(gòu)簡單，多為純林。大部分栽植于20世紀五六十年代，部分地區(qū)土層瘠薄，立地條件差，生長勢差，已進入衰退期，加之凍害、干旱等自然災(zāi)害影響，出現(xiàn)大面積樹木枯死、瀕死等現(xiàn)象。森林保護保育壓力大，火災(zāi)、病蟲害、外來物種入侵等自然災(zāi)害防治難度大、隱患多、基礎(chǔ)設(shè)施弱。松材線蟲等有害生物防控形勢極其嚴峻，一旦傳入，將對沂蒙山區(qū)域的松林造成毀滅性打擊。區(qū)內(nèi)有宜林荒山51.1km2，其中9.3km2位于重要生態(tài)功能區(qū)內(nèi)，這些荒山多為干旱瘠薄的高山遠山，土壤覆蓋條件差，造林成林困難，也成為制約荒山綠化程度低的主要因素。

表1 沂蒙山區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題識別表

3 工程布局及工程措施

山和水是研究區(qū)最基本的自然生態(tài)要素。根據(jù)區(qū)域自然地理特征及生態(tài)環(huán)境問題識別診斷，構(gòu)建“三山(蒙山、尼山、沂山)三水(沂河、祊河、汶河)”的生態(tài)保護修復(fù)總體格局，將沂蒙山區(qū)域分為3個修復(fù)區(qū)，分別是沂山—沂河水生態(tài)主體修復(fù)區(qū)、蒙山—汶河林草和基礎(chǔ)環(huán)境主體修復(fù)區(qū)和尼山—祊河基礎(chǔ)環(huán)境和水生態(tài)保護主體修復(fù)區(qū)(圖2、圖3)。

圖2 沂蒙山區(qū)域一體化保護修復(fù)單元修復(fù)模式和工程措施

圖3 沂蒙山區(qū)域山水林田湖草一體化保護和修復(fù)分區(qū)圖

(1)沂山—沂河水生態(tài)主體修復(fù)區(qū)

該區(qū)涵蓋沂水縣和沂南縣部分地區(qū)，面積3059km2。主要存在城鄉(xiāng)水污染、河流生態(tài)恢復(fù)能力弱、生態(tài)流量不足、水土流失以及國家公益林、防護林功能退化等問題。該區(qū)以保障沂河源頭水質(zhì)安全、保護沂河上游水源涵養(yǎng)地為主。修復(fù)模式以保護保育、自然恢復(fù)和生態(tài)重建相結(jié)合，主要實施林草保護修復(fù)類工程、水生態(tài)保護修復(fù)類工程以及污染防治類工程。主要實施退化防護林修復(fù)和生態(tài)脆弱區(qū)造林工程，對退化林采取撫育、擇伐補植修復(fù)，調(diào)整優(yōu)化林分樹種結(jié)構(gòu)、林齡結(jié)構(gòu)及林分密度，培育穩(wěn)定、健康、優(yōu)質(zhì)、高效的森林生態(tài)系統(tǒng)，提升水源涵養(yǎng)能力；統(tǒng)籌水資源、水生態(tài)和水環(huán)境，關(guān)注生態(tài)流量，對沂河流域?qū)嵤┪鬯占幚?、水源地保護、濕地修復(fù)、生態(tài)緩沖帶修復(fù)及生態(tài)河道建設(shè)等水環(huán)境治理和濕地修復(fù)工程；對沂河干流流域?qū)嵤┼l(xiāng)鎮(zhèn)村莊居民點環(huán)境綜合治理以及沿線場地污染修復(fù)等工程。

(2)蒙山—汶河林草和基礎(chǔ)環(huán)境主體修復(fù)區(qū)

該區(qū)涵蓋蒙陰縣、沂水縣南部、沂南縣西部、平邑縣及費縣小部分地區(qū)，面積3783km2。包括蒙山森林公園、沂蒙山世界地質(zhì)公園的主要園區(qū)，區(qū)內(nèi)因人類開發(fā)活動影響較大，主要存在防護林功能退化、荒山綠化程度低、林業(yè)有害生物及礦山環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害隱患等問題。該區(qū)以蒙山林草保護保育和基礎(chǔ)環(huán)境生態(tài)治理為主，主要實施蒙河和岸堤水庫上游破損山體修復(fù)、地質(zhì)災(zāi)害防治等生態(tài)治理工程；實施蒙山區(qū)域退化防護林保護保育、生態(tài)脆弱區(qū)造林、小微濕地生態(tài)修復(fù)、林業(yè)有害生物防治以及自然保護地體系建設(shè)工程，實現(xiàn)優(yōu)化森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和提升生態(tài)功能，解決森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理問題，打通生態(tài)廊道，構(gòu)建生態(tài)保護網(wǎng)絡(luò)。

(3)尼山—祊河基礎(chǔ)環(huán)境和水生態(tài)保護主體修復(fù)區(qū)

該區(qū)涵蓋費縣和平邑縣大部分地區(qū)，面積2375km2。區(qū)內(nèi)露天開采強度大，河道淤積嚴重，蓄水防洪能力弱，主要存在礦山環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害隱患問題和水土流失問題，該區(qū)以基礎(chǔ)環(huán)境修復(fù)和水生態(tài)修復(fù)為主。主要實施浚河、祊河水土保持生態(tài)工程和水環(huán)境治理工程，以小流域為單元，統(tǒng)籌坡改梯、溝渠徑流調(diào)控、溝道防護等工程，推進系統(tǒng)治理、綜合治理，緩解防洪壓力，減少水災(zāi)害、水污染的發(fā)生。統(tǒng)籌水土環(huán)境協(xié)同治理，實施祊河中下游周邊土地綜合整治工程。實施尼山山脈周邊廢棄礦山環(huán)境、山體破損及地質(zhì)災(zāi)害生態(tài)治理工程，實現(xiàn)保護山體自然形態(tài)和生態(tài)景觀。

沂蒙山區(qū)域地貌多為山地丘陵和溝谷水系，山高、溝深、坡陡、石多、土少為主要工程實施條件。生態(tài)紅線、自然保護地面積大，范圍廣，加之生態(tài)環(huán)境問題點多面廣，工程布局應(yīng)因地制宜、合理布局、綜合施策[18]。

4 結(jié)論

(1)沂蒙山區(qū)域山水林田湖草一體化保護與修復(fù)工程規(guī)劃，以生態(tài)環(huán)境和自然稟賦現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能定位，識別出生境破損、水生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量下降和森林生態(tài)服務(wù)功能退化3大區(qū)域生態(tài)安全問題和礦山環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害隱患、城鄉(xiāng)水污染、河流生態(tài)恢復(fù)能力弱、生態(tài)流量不足、水土流失、國家級公益林退化、防護林功能退化、荒山綠化程度低、林業(yè)有害生物等10項區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題。

(2)構(gòu)建了“三山三水”的生態(tài)保護和修復(fù)格局，謀劃了工程空間布局，劃分了沂山—沂河水生態(tài)主體修復(fù)區(qū)、蒙山—汶河林草和基礎(chǔ)環(huán)境主體修復(fù)區(qū)、尼山—祊河基礎(chǔ)環(huán)境和水生態(tài)保護等三個修復(fù)區(qū)，規(guī)劃部署了基礎(chǔ)環(huán)境類、土地整治類、林草保護修復(fù)類、水生態(tài)保護修復(fù)類、污染防治類和監(jiān)測監(jiān)管預(yù)警類等6大類14小類工程措施。工程實施將大幅提升沂蒙山區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和生態(tài)服務(wù)功能，提升區(qū)域資源環(huán)境承載能力，推動形成人與自然和諧共生的新格局。

致謝：感謝山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第七地質(zhì)大隊胡自遠、李付全高級工程師對工程調(diào)研提供的幫助。感謝李厚季、宋王芳、吳冬梅、劉靜、劉國棟在資料數(shù)據(jù)整理方面提供的幫助。