南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃的指示意義

邵宇婷,肖 軼,桑衛(wèi)國(guó)

中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,北京 100081

2019年《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見(jiàn)》的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃體系的初步形成[1]。然而,目前大部分土地利用規(guī)劃方案注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展,忽視生態(tài)建設(shè),現(xiàn)有土地利用規(guī)劃也存在較多盲目性問(wèn)題,難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2]。2020年實(shí)施的《市級(jí)國(guó)土空間總體規(guī)劃編制指南(試行)》強(qiáng)調(diào),在規(guī)劃過(guò)程中要保證生態(tài)功能的系統(tǒng)性和完整性,城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界要避讓重要生態(tài)功能區(qū)[3]。國(guó)土空間規(guī)劃與生態(tài)文明建設(shè)的聯(lián)系逐漸緊密,因此,基于生態(tài)環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行合理的國(guó)土空間規(guī)劃,以提升環(huán)境承載力,對(duì)人與自然和諧發(fā)展的目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]

評(píng)估生態(tài)環(huán)境狀態(tài)應(yīng)當(dāng)從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)敏感性兩個(gè)角度全面考慮[5]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類直接或間接地從生態(tài)系統(tǒng)中所獲得的惠益[6]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估有多種方法,功能量的評(píng)估主要基于人類活動(dòng)過(guò)程和生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性[7],綜合考慮植被[8]、地形[9]等自然因素及人口[10]、GDP[11]等人為因素,能夠全面地反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[12]；生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)自然和人類活動(dòng)干擾的敏感程度[13],通過(guò)對(duì)敏感機(jī)制的分析與評(píng)價(jià)反映影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要因素。因此,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)敏感性的定量計(jì)算為國(guó)土空間規(guī)劃提供了具有客觀性的依據(jù)[14]。

國(guó)土空間規(guī)劃是統(tǒng)籌國(guó)土空間開(kāi)發(fā)、利用與保護(hù)資源優(yōu)化配置的方案[15]。楊帆[16]通過(guò)分級(jí)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)敏感性,為蘭州市國(guó)土空間規(guī)劃指標(biāo)體系的確定提出合理依據(jù)。熊善高等[17]依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性區(qū)域與生態(tài)環(huán)境敏感性區(qū)域的空間疊加結(jié)果,劃定南寧市生態(tài)空間分布。申佳可等[18]提出的景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃體系準(zhǔn)確地篩選出區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)供給與需求不匹配的具體位置,進(jìn)一步闡述了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在國(guó)土空間規(guī)劃中的指導(dǎo)意義。目前我國(guó)的空間規(guī)劃方案多傾向于城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)或沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的戰(zhàn)略布局[19],主要涉及到城市[20]、水體[21]及農(nóng)田[22]等生態(tài)系統(tǒng)。規(guī)劃方案多以行政區(qū)域?yàn)閱挝籟23],針對(duì)內(nèi)陸山地區(qū)域及森林生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注仍然較少[24],因此本文通過(guò)分析不同時(shí)空條件下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以便于進(jìn)行生態(tài)指標(biāo)在資源配置過(guò)程中體系構(gòu)建的研究。

南方丘陵地區(qū)占我國(guó)國(guó)土面積的13%,處于珠江和長(zhǎng)江兩大流域之內(nèi),分布有湘江、烏江、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖等水體[25],主要包含國(guó)家主體生態(tài)功能區(qū)劃 “兩屏三帶”中的南方丘陵山地帶,是國(guó)家生態(tài)安全格局的重要組成部分[26]。本文的研究以南方丘陵地區(qū)為研究區(qū)域,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)敏感性進(jìn)行量化評(píng)估并進(jìn)行疊加分析,最終劃定生態(tài)功能區(qū)。本研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)各種資源的合理利用以及可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)也為南方丘陵地區(qū)國(guó)土空間規(guī)劃提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

南方丘陵地區(qū)位于秦嶺-淮河以南、青藏高原以東的山地和丘陵分布區(qū)(圖1),涉及南方多個(gè)省,地理位置在東經(jīng)103°45′—120°13′E,北緯24°25′—35°38′N之間[27]。全區(qū)總面積約為1209808.33 km2,整體地勢(shì)具有明顯的空間差異,西部高東部低,西部以高原為主,擁有中國(guó)四大高原之一的云貴高原；東部地區(qū)則以丘陵為主,占比超過(guò)區(qū)域總面積的47%。區(qū)域內(nèi)森林資源豐富,常綠闊葉林最多,占研究區(qū)域總面積的45%以上,常綠針葉林其次。南方丘陵地區(qū)氣候溫暖、水熱資源條件好,屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,溫度在14—22℃之間,降水量在1000—1400 mm之間。

圖1 2015年南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型及區(qū)劃示意圖

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究選取中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所1995年、2000年、2005年、2010年和2015年五期30 m精度的Landsat TM/ETM/OLI遙感影像為基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)。依據(jù)中科院土地覆被分類系統(tǒng)及實(shí)際研究需要, 運(yùn)用ENVI軟件對(duì)圖像進(jìn)行校正、配準(zhǔn)、波段選擇與融合等相關(guān)處理,將南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)分為：常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、灌叢、草地、濕地、耕地、城鎮(zhèn)和建設(shè)用地、裸地和水體10種生態(tài)系統(tǒng)類型,精確率達(dá)到85%以上。1995—2015年南方丘陵地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)(包括降雨量、氣溫、蒸散發(fā)等)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/),1∶100萬(wàn)土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所的中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(http://vdb3.soil.csdb.cn/)。行政區(qū)矢量數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自區(qū)域內(nèi)各省、市1995—2015年的統(tǒng)計(jì)年鑒。運(yùn)用ArcGIS 10.4.1軟件,將空間數(shù)據(jù)重采樣為250 m×250 m的柵格單元,基于柵格單元進(jìn)行計(jì)算,以便于分析區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及土地資源利用的時(shí)空變化特征,最后提出國(guó)土空間優(yōu)化建議。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量評(píng)估

根據(jù)《2018年中國(guó)水土保持公報(bào)》、《2019年中國(guó)國(guó)土綠化狀況公報(bào)》等文件,得出研究區(qū)主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為水源涵養(yǎng)、土壤保持和固碳服務(wù)[28]。水源涵養(yǎng)功能量評(píng)估采用區(qū)域水量平衡法[29],土壤保持功能量評(píng)估采用InVEST模型中修正通用的水土流失方程模塊[30],固碳服務(wù)采用CASA[31](Carnegie-Ames-Stanford Approach) 模型對(duì)凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)進(jìn)行量化評(píng)估,具體計(jì)算公式如表1所示。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分析指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)

以2015年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量為基礎(chǔ),計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性指數(shù)[32],公式如下：

(10)

WSI=Max{WSn}

(11)

式中,WSn代表生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型n的功能重要性指數(shù),ESn,j代表在柵格j內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型n的功能量。WSI為綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性指數(shù)。

依據(jù)2016年12月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《省級(jí)空間規(guī)劃試點(diǎn)方案》并結(jié)合研究區(qū)域現(xiàn)狀,分別選取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性指數(shù)為0.4、0.6和0.8對(duì)應(yīng)的柵格值作為分界點(diǎn),將研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分為4個(gè)等級(jí)：不重要、一般重要、重要、極重要。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響因素分析

本研究參考其他學(xué)者已有研究并結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性,選取降水、溫度、植被覆蓋度3種自然因素及人口密度、GDP 2種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行多元線性回歸統(tǒng)計(jì)[33],分析不同影響因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的作用效應(yīng),公式如下。

Eni=X+K1Xpr+K2Xtem+K3XL+K4XGDP+K5XPOP

(12)

式中,Eni為單位面積生態(tài)系統(tǒng)類型i提供的服務(wù)n的功能量,K為偏回歸系數(shù),Xpr為年降水量(mm),Xtem為月平均溫度(℃),XL為植被覆蓋度(0—1),XGDP為GDP(元),Xpop為人口密度(人/km2)。

2.5 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

本研究選取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要影響因素(溫度、降水、植被覆蓋度、GDP和人口密度)及地形因素(坡度)為生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)估指標(biāo),運(yùn)用SPSS 26軟件進(jìn)行主成分分析以確定各指標(biāo)的影響權(quán)重,并計(jì)算生態(tài)敏感性指數(shù)[34],公式如下：

(13)

式中,SS為評(píng)價(jià)指標(biāo)敏感性指數(shù),Wi為i指標(biāo)權(quán)重,Ci為i指標(biāo)敏感性等級(jí)賦值,i為生態(tài)敏感性評(píng)估指標(biāo)。依據(jù)ArcGIS軟件中自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將單因素敏感性劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)并結(jié)合權(quán)重計(jì)算出研究區(qū)域總生態(tài)敏感度。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)因子敏感性等級(jí)劃分表

2.6 生態(tài)用地規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

本研究利用 ArcGIS 10.4.1軟件對(duì)2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性與生態(tài)敏感性結(jié)果進(jìn)行空間疊加分析,結(jié)合《資源環(huán)境承載能力和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指南(試行)》等文件,將南方丘陵生態(tài)用地劃分為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、服務(wù)供給區(qū)、適度開(kāi)發(fā)區(qū)和城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)4個(gè)生態(tài)功能區(qū)[35],具體規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 生態(tài)功能區(qū)分類標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用動(dòng)態(tài)變化分析

南方丘陵地區(qū)1995—2015年間土地利用變化如表4所示,區(qū)域內(nèi)常綠闊葉林的面積逐年增加,從574590.34 km2增加到601368.83 km2,主要由常綠針葉林、灌叢轉(zhuǎn)化而來(lái)。常綠針葉林面積逐漸減少,從252376.25 km2減少到210545.00 km2,主要轉(zhuǎn)化為常綠闊葉林和農(nóng)田,分別發(fā)生在研究區(qū)域的東部和西部。如圖2所示,研究時(shí)間段內(nèi),農(nóng)田面積所占比例均保持在區(qū)域總面積的20%以上并持續(xù)升高,主要由森林生態(tài)系統(tǒng)及草地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入,同時(shí)轉(zhuǎn)出為城鎮(zhèn)和建設(shè)用地,主要發(fā)生在研究區(qū)西部重慶市周邊和研究區(qū)東北部大城市周邊。城鎮(zhèn)和建設(shè)用地在1995—2015年迅速擴(kuò)張,其面積從3697.29 km2增加到11664.92 km2,廣泛分布于研究區(qū)域內(nèi)。同1995年相比,2015年南方丘陵山地屏障帶的自然生態(tài)系統(tǒng)總面積略有減小,農(nóng)田、城鎮(zhèn)和建設(shè)用地總面積明顯增加,這與近年來(lái)我國(guó)城市化進(jìn)程加快,大面積破壞生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)。

圖2 1995—2015年南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)化

表4 1995—2015年南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型轉(zhuǎn)移矩陣/km2

3.2 南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量評(píng)估

如表5所示,1995—2015年,南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量呈先下降后上升的趨勢(shì),各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總量由1995年迅速降低至2000年,2005年后再緩慢回升。歷年間各生態(tài)系統(tǒng)類型提供功能量的比例結(jié)構(gòu)不變,從高到低依次為：常綠闊葉林、常綠針葉林、灌叢、落葉闊葉林、草地和濕地。20年間常綠林闊葉林提供的水源涵養(yǎng)功能量占總區(qū)域的70%以上,土壤保持功能量占比約為68%,固碳服務(wù)功能量占比約為65%。草地和濕地兩者對(duì)水源涵養(yǎng)功能的貢獻(xiàn)率之和約為0.5%,對(duì)土壤保持服務(wù)的貢獻(xiàn)率之和約為1%,對(duì)固碳服務(wù)的貢獻(xiàn)率之和不足2%,主要原因是兩者在區(qū)域內(nèi)的面積占比過(guò)低。

表5 南方丘陵地區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)類型服務(wù)功能量

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)

南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性如圖3所示,水源涵養(yǎng)功能的極重要、重要、一般重要區(qū)域均為研究區(qū)總面積的30%左右,不重要類型約占1%,可忽略不計(jì),極重要區(qū)域分布于東部、南部的森林生態(tài)系統(tǒng)分布區(qū),同時(shí)沿海城市較多使年降水量偏高,導(dǎo)致水源涵養(yǎng)功能較強(qiáng)。中部以重要類型為主,西北部以一般重要類型為主。土壤保持功能則以不重要類型為主,占研究區(qū)域總面積的84.21%,一般重要性區(qū)域與重要區(qū)域分別占據(jù)11.44%和4.02%,而極重要區(qū)域不足1%,這主要由于區(qū)域內(nèi)山地、丘陵眾多,地形地貌不利于土壤理化性質(zhì)的保持。固碳服務(wù)功能以重要類型為主,占總面積的73.17%,極重要類型占比15.23%,主要分布在南部廣東省等氣候溫和的地域,一般重要類型占比10.62%,主要位于農(nóng)田及城鎮(zhèn)分布區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要、重要、一般重要、不重要區(qū)域分別占比 41.22%、52.58%、5.99%、0.21%,總體來(lái)看南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能處于較高水平。

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性

3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響因素分析

如表6所示,各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總量與降水、溫度、植被覆蓋度呈正相關(guān)關(guān)系,年降水量對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)類型的服務(wù)功能量影響系數(shù)均在0.2左右,溫度、植被覆蓋度對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響系數(shù)較高分別約為0.3、0.4,對(duì)灌叢、草地、濕地的影響系數(shù)分別為0.2、0.3。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量呈負(fù)相關(guān),大部分影響系數(shù)約為0.1。其中,灌叢的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受GDP和人口密度的影響作用最小,影響系數(shù)分別為0.06與0.08。常綠針葉林生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)受人口密度的影響作用較大,影響系數(shù)分別為0.19、0.17。植被覆蓋度與人口密度是影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要因素,相較于其它生態(tài)系統(tǒng)類型,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受自然及社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的作用較明顯。

表6 南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化驅(qū)動(dòng)因素回歸分析

3.3 生態(tài)敏感性分析

3.3.1 單因子生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

南方丘陵地區(qū)的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4顯示,坡度的生態(tài)敏感性處于中低水平,研究區(qū)域內(nèi)一般敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)面積之和占比66.88%。隨著全球變暖的影響,溫度越高生態(tài)系統(tǒng)敏感性越高,中度敏感與重度敏感區(qū)面積之和約占60%,分布在中部及西北部,極度敏感區(qū)占比15.34%,集中于南部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省市。降水的敏感性由東南到西北逐漸提升,每個(gè)敏感區(qū)的面積約占比20%。植被覆蓋度以一般敏感性為主,占比72.57%,輕度敏感區(qū)占比21.28%。大面積森林生態(tài)系統(tǒng)分布區(qū)域內(nèi)GDP和人口密度指標(biāo)的敏感程度為一般敏感,占比分別超過(guò)60%與40%,極度敏感區(qū)占比分別為6.94%、10.70%,主要以農(nóng)田及城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)域?yàn)橹鳌?/p>

圖4 南方丘陵地區(qū)生態(tài)敏感性空間分布圖

3.3.2 綜合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

南方丘陵地區(qū)生態(tài)敏感度以中度敏感為主,占比65.33%,在研究區(qū)域內(nèi)廣泛分布。一般敏感與極度敏感區(qū)占比較低,這使得南方丘陵地區(qū)生態(tài)敏感性的空間差異較小,有利于進(jìn)一步的國(guó)土空間規(guī)劃。輕度敏感區(qū)占22.42%,主要分布于中南部及東北部。重度敏感區(qū)占11.77%,該區(qū)域大部分位于重慶市及湖南省境內(nèi),由于城市化進(jìn)程加快,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成破壞使敏感度升高。總體來(lái)看,坡度、植被覆蓋度等自然因素綜合影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)敏感性,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素敏感性的空間分布與人類活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域吻合度較高,并明顯體現(xiàn)在綜合生態(tài)系統(tǒng)敏感性的空間分布。

3.4 南方丘陵地區(qū)國(guó)土空間優(yōu)化結(jié)果

本文將南方丘陵地區(qū)的國(guó)土空間優(yōu)化方案與行政規(guī)劃圖進(jìn)行空間疊加,具體結(jié)果如圖5所示。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)占研究區(qū)總面積的33.89%,多為森林生態(tài)系統(tǒng)分布但敏感度較高的區(qū)域,主要分布在廣東省、廣西壯族自治區(qū)以及研究區(qū)東部的長(zhǎng)三角地區(qū)。服務(wù)供給區(qū)的主要生態(tài)系統(tǒng)類型為常綠闊葉林,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性較高但敏感度較低,適宜為南方丘陵地區(qū)提供適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù),占研究區(qū)域總面積的52.85%,廣泛分布于湖南省、貴州省及湖北省。適度開(kāi)發(fā)區(qū)多為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),位于貴州省南部以及四川省邊緣地帶,該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性及敏感性都處于較低水平,占研究區(qū)總面積的9.67%。城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性及生態(tài)敏感性都處于極低水平,主要分布于貴州省北部,四川省及重慶境內(nèi),同時(shí)該區(qū)域的人口密度及GDP生態(tài)敏感性較高,是目前大部分城鎮(zhèn)聚集地,占研究區(qū)域總面積的5.84%。

圖5 南方丘陵地區(qū)生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃示意圖

目前南方丘陵地區(qū)已規(guī)劃6個(gè)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),南嶺山地森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)以及川滇森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力較高,兩個(gè)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)主要?jiǎng)澐譃橹攸c(diǎn)保護(hù)區(qū)及服務(wù)供給區(qū)。其余生態(tài)功能區(qū)內(nèi)均存在大面積的適度開(kāi)發(fā)區(qū)與城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū),主要分布在重慶市、湖北省等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)以及貴州省典型的喀斯特地貌區(qū)域,說(shuō)明該重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)內(nèi)已收到不同程度的人類活動(dòng)干擾。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

南方丘陵地區(qū)擁有豐富的森林資源,具有物產(chǎn)資源提供、提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保護(hù)生態(tài)安全的重要功能。近年來(lái)城市化進(jìn)程加快導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)逐漸敏感,本研究采用分級(jí)評(píng)價(jià)的方法評(píng)估了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生態(tài)敏感性,并結(jié)合兩者優(yōu)化國(guó)土空間分布。研究結(jié)果表明,在1995—2000年間,人口向城市區(qū)域集中導(dǎo)致自然生態(tài)系統(tǒng)向建筑用地轉(zhuǎn)化,從而使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平降低。在2000—2015年間,南方長(zhǎng)江中游地區(qū)通過(guò)實(shí)施植樹(shù)造林工程以及退耕還林工程使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能逐漸恢復(fù)。森林生態(tài)系統(tǒng)在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)過(guò)程中貢獻(xiàn)最大,主要原因如下：(1) 森林生態(tài)系統(tǒng)具有寬闊的林冠層,可對(duì)降水進(jìn)行攔截和再分配,有效地降低降水對(duì)植被和土壤的沖擊。(2) 森林生態(tài)系統(tǒng)根系群較為龐大可以有效固定土壤同時(shí)穩(wěn)定土壤的理化性質(zhì)。(3) 森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生物多樣性高,循環(huán)代謝過(guò)程加快從而提高固碳服務(wù)能力[36]。

南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要受自然因素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的共同作用,空間分布上呈顯著的差異,自東南至西北逐漸降低,與生態(tài)系統(tǒng)敏感度的空間分布趨勢(shì)相同。從自然因素角度來(lái)說(shuō),南方丘陵地區(qū)內(nèi)降水、溫度等環(huán)境因子是影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要指標(biāo),江西省、浙江省、福建省屬長(zhǎng)江流域,有錢(qián)塘江、渠江等大量河流以及洞庭湖分布,同時(shí)部分城市隸屬于長(zhǎng)三角地區(qū)[37]。該區(qū)域地勢(shì)平坦,降水豐沛,具有良好的水源涵養(yǎng)功能。然而,研究區(qū)西北部四川省、重慶市降水量明顯減少,地勢(shì)較高,分布大面積的山地、丘陵,使森林生態(tài)系統(tǒng)的生命力減弱。貴州省西部為研究區(qū)域內(nèi)海拔最高的部分,再加上大面積分布的喀斯特地貌,使該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能明顯偏低。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的角度來(lái)說(shuō),人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞與修復(fù)都會(huì)很大程度地影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。一方面,隨著人口密度增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)迅速擴(kuò)張,導(dǎo)致森林大面積減少。同時(shí)城鎮(zhèn)及工廠的建設(shè)對(duì)區(qū)域自然環(huán)境條件也具有很大程度的破壞,間接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[38]。另一方面,人類活動(dòng)可以通過(guò)宏觀的政策調(diào)控和相關(guān)法律法規(guī)的約束來(lái)影響生態(tài)系統(tǒng)類型的變化。近年來(lái),國(guó)家實(shí)施了一系列的生態(tài)系統(tǒng)工程,在生態(tài)恢復(fù)方面取得了良好的成效[39]。

基于研究結(jié)果,對(duì)南方丘陵地區(qū)的國(guó)土空間規(guī)劃提出如下建議：(1) 針對(duì)重點(diǎn)保護(hù)區(qū),該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力與敏感性都處于高水平。生態(tài)系統(tǒng)一旦受到干擾,將會(huì)很難進(jìn)行自我恢復(fù),造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞,建議制定相關(guān)的管理措施進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)[40]。(2) 針對(duì)服務(wù)供給區(qū),該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力很強(qiáng),但是敏感性較低,在適當(dāng)范圍內(nèi)具有一定的自我恢復(fù)能力,建議規(guī)劃為南方丘陵地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要供給區(qū)。(3) 針對(duì)適度開(kāi)發(fā)區(qū),該區(qū)域多為農(nóng)田,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較低,建議以集約優(yōu)化現(xiàn)有土地為主,提高土地利用效率。(4) 針對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū),該區(qū)域人口密度最高且生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能最低,適宜城鎮(zhèn)建設(shè),建議繼續(xù)深化內(nèi)部功能分區(qū),科學(xué)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),以減少城市擴(kuò)張的速度。

國(guó)土空間規(guī)劃不僅僅是土地區(qū)域的劃分,同時(shí)注重經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、社會(huì)目標(biāo)和環(huán)境目標(biāo)以形成綜合性的發(fā)展戰(zhàn)略。本研究開(kāi)展了3種生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的評(píng)估,支持服務(wù)、供給服務(wù)、文化服務(wù)也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合評(píng)估的重要因素。本研究依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持,但是對(duì)于未來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)動(dòng)態(tài)變化與國(guó)土空間規(guī)劃間的關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)還不明確[41]。建立相關(guān)模型,通過(guò)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)動(dòng)態(tài)變化及時(shí)對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)劃分結(jié)果產(chǎn)生反饋,這一動(dòng)態(tài)評(píng)估體系仍需要繼續(xù)摸索和完善。

4.2 結(jié)論

本文基于南方丘陵地區(qū)土地利用格局變化,運(yùn)用InVEST和CASA模型計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量的時(shí)空變化特征,結(jié)合南方丘陵地區(qū)生態(tài)敏感性空間分布,將研究區(qū)內(nèi)的土地利用劃分為四種類型：重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、服務(wù)供給區(qū)、適度開(kāi)發(fā)區(qū)和城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū),為南方丘陵地區(qū)的國(guó)土空間優(yōu)化提供了合理建議。依據(jù)研究結(jié)果得出如下結(jié)論：

(1) 南方丘陵地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類型主要由林地轉(zhuǎn)為耕地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能在1995—2000年間由于城鎮(zhèn)擴(kuò)張而降低,在2000—2015年間逐漸恢復(fù)。

(2) 自然環(huán)境條件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件是影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的兩個(gè)主要因素,生態(tài)敏感性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間分布具有相同趨勢(shì)。西南沿海地區(qū)的水熱條件良好,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能明顯高于研究區(qū)東北部的高海拔地區(qū)。

(3) 重點(diǎn)保護(hù)區(qū)與服務(wù)供給區(qū)是南方丘陵地區(qū)主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域,應(yīng)建立嚴(yán)格的規(guī)章制度以確保其開(kāi)發(fā)程度在合理范圍內(nèi)。適度開(kāi)發(fā)區(qū)和城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)多為經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的地區(qū),在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中應(yīng)注意實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)同發(fā)展的目標(biāo)。明確的生態(tài)空間范圍劃分是國(guó)土空間規(guī)劃的理論依據(jù)。