基于“重要性—脆弱性”分析框架的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)研究

張 傳 華，王 鐘 書，張 鳳 太，劉 力，馮 麗

(1.重慶理工大學(xué)管理學(xué)院，重慶 400054；2.重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶 400042；3.重慶阜晟信息技術(shù)有限公司，重慶 400054)

0 引言

人類活動從時空兩個維度改變傳統(tǒng)生態(tài)空間的外部形態(tài)、內(nèi)部要素與結(jié)構(gòu)功能，并重塑特定區(qū)域范圍內(nèi)的人地關(guān)系及人地系統(tǒng)空間格局[1]。在此過程中，工業(yè)化、城市化等社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展活動對國土空間承載力的脅迫越來越強，導(dǎo)致生態(tài)空間被動壓縮、生物多樣性銳減、生態(tài)系統(tǒng)功能退化、土地退化和污染等一系列問題，對自然資源可持續(xù)利用與人地系統(tǒng)全面均衡發(fā)展構(gòu)成多維約束[2，3]。通過生態(tài)修復(fù)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能、降低生態(tài)脆弱性、促進(jìn)人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展已成為全球共識[4-6]。為應(yīng)對日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題，謀求可持續(xù)發(fā)展之路，我國自20世紀(jì)50年代開始實施了一系列生態(tài)修復(fù)與治理工程[7]，但由于傳統(tǒng)的“點對點”生態(tài)治理思路和部門各自為戰(zhàn)的單要素治理模式缺乏全面的頂層設(shè)計與系統(tǒng)治理路徑[8]，容易忽略生態(tài)要素的關(guān)聯(lián)性、空間尺度的均衡性以及保護(hù)與修復(fù)概念的協(xié)同性，難以從根本上解決保護(hù)與發(fā)展的矛盾[9]，新時代國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論視角與實踐路徑亟待突破。

21世紀(jì)以來，生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)一直是國內(nèi)外地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、土地科學(xué)、自然資源利用與管理等領(lǐng)域的研究熱點。國外并沒有國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)這一術(shù)語，多采用生態(tài)修復(fù)(ecological restoration)概念[10]，且相關(guān)研究工作開展較早[11]，由最初以礦山和地下水開采引致的環(huán)境問題治理為主的專題研究，逐步演變?yōu)橐詥栴}識別、修復(fù)機制、技術(shù)路徑、管理決策、監(jiān)督反饋等為具體內(nèi)容，以自然恢復(fù)、人工修復(fù)、“再野化”等為綜合手段，以“生態(tài)保護(hù)為主，生態(tài)修復(fù)為輔”為價值準(zhǔn)則和發(fā)展態(tài)勢，集多對象、多尺度、多過程于一體的生態(tài)修復(fù)研究體系[12，13]。國內(nèi)生態(tài)保護(hù)修復(fù)研究起步雖晚，但發(fā)展迅速[14]，特別是中央提出生態(tài)文明建設(shè)和推進(jìn)山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作以來，學(xué)界對國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)注度持續(xù)提高，并圍繞國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的概念認(rèn)知與理論思辨[15，16]、技術(shù)路徑與研究范式[17]、問題診斷與修復(fù)空間辨識[18]、實踐模式與政策保障[19，20]等方面進(jìn)行了大量有益探索，對于建設(shè)具有中國特色的國土空間利用與生態(tài)保護(hù)修復(fù)學(xué)科體系具有重要意義。

當(dāng)前，隨著山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)國家試點的開展，國內(nèi)學(xué)界立足特定區(qū)域尺度，圍繞“如何科學(xué)有效劃定生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)”進(jìn)行了一系列探索，其主要視角包括：1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需視角[21]，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(Ecosystem Service Value，ESV)測算，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系、空間聚集程度和協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)性等層面探討國土生態(tài)修復(fù)的空間分區(qū)及管控措施；2)主導(dǎo)功能視角[22]，立足土地利用類型和主導(dǎo)生態(tài)功能的綜合分析，明確國土空間生態(tài)修復(fù)的基本格局和重點區(qū)域；3)生態(tài)安全視角[23]，基于生態(tài)安全格局的關(guān)鍵節(jié)點、空間異質(zhì)性等判別生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域，依據(jù)評價方法又可細(xì)分為景觀格局視角[24]和脆弱性評價視角[25]；4)“雙評價”視角，一種是沿襲生態(tài)保護(hù)紅線劃定的工作思路，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價和生態(tài)敏感性評價確定自然生態(tài)空間管制分區(qū)與治理策略[26]，另一種是通過資源環(huán)境承載力評價和國土空間開發(fā)適宜性評價統(tǒng)籌國土空間的保護(hù)利用[27]。與此同時，針對小流域綜合治理的小尺度生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)治理實踐也具備一定典型性[28]。既有研究基本以“識別并解決生態(tài)問題”為目標(biāo)，缺乏“保護(hù)+修復(fù)”統(tǒng)一的分析框架，容易造成“生態(tài)保護(hù)”與“生態(tài)修復(fù)”割裂與分離的局面，既與國際上“生態(tài)保護(hù)為主，生態(tài)修復(fù)為輔”的主流研究態(tài)勢存在差距[28]，也不符合國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)+修復(fù)”的復(fù)合內(nèi)涵和“整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理”的核心要求?；诖?，本文從國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論內(nèi)涵出發(fā)，綜合考慮國土空間生態(tài)保護(hù)中“保護(hù)+修復(fù)”的雙重要義與實踐需求，構(gòu)建基于“重要性—脆弱性”的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分析框架，并以重慶市江津區(qū)為例，依托ESV評價、生態(tài)脆弱性評價以及生態(tài)障礙因子診斷、GIS空間分析等方法，探討生態(tài)保護(hù)重點區(qū)域與生態(tài)修復(fù)重點區(qū)域的空間集成與綜合分區(qū)，在此基礎(chǔ)上探究差異化的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)治理策略，以期為國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的技術(shù)范式研究和區(qū)域?qū)嵺`提供參考。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論認(rèn)知

國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)脫胎于生態(tài)修復(fù)，又可追溯到早期的自然資源利用與管理[29]。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對“生態(tài)修復(fù)”的理解和界定尚存分歧[15]，但由國際生態(tài)修復(fù)學(xué)會提出的“協(xié)助已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過程”得到較為廣泛的認(rèn)可[30]，其特點在于對小尺度單一類型生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行點狀治理和末端修復(fù)，使已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)回歸穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[31]。由于傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)在實踐過程中存在明顯的區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)要素沖突等問題，我國提出了統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理、實施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程的戰(zhàn)略部署，并將“生態(tài)修復(fù)”術(shù)語轉(zhuǎn)換為“國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)”。

從“生態(tài)修復(fù)”到“國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)”，其核心認(rèn)知、理論基礎(chǔ)、目標(biāo)導(dǎo)向、方法手段、實施過程等均發(fā)生了本質(zhì)變化(表1)[32]。從詞義看，國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)應(yīng)包含“國土空間”和“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”兩部分內(nèi)涵?！皣量臻g”不僅明確了生態(tài)保護(hù)修復(fù)的對象，更賦予了生態(tài)保護(hù)修復(fù)“空間尺度”特征，從而實現(xiàn)特定地理范圍內(nèi)山水林田湖草“生命共同體”所有生態(tài)要素及不同類型生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)籌；“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”則具備“保護(hù)”與“修復(fù)”雙重特征，強調(diào)“生態(tài)保護(hù)”與“生態(tài)修復(fù)”在對象、尺度、路徑、措施等方面的集成與協(xié)同。相較于傳統(tǒng)局地或微觀層面的生態(tài)修復(fù)，國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)面向的空間尺度更宏觀，注重以生態(tài)介質(zhì)為紐帶的區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)以及生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的耦合，更強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的完整性、國土空間的系統(tǒng)性和生態(tài)要素的關(guān)聯(lián)性[29，33]。

表1 國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)與傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)的內(nèi)涵對比

1.2 基于“重要性—脆弱性”的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分析框架

生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)既有區(qū)別又有聯(lián)系：生態(tài)保護(hù)聚焦于“功能”，側(cè)重于保護(hù)具有重要生態(tài)功能的生態(tài)要素、生態(tài)系統(tǒng)或地域景觀格局，防止脆弱生態(tài)系統(tǒng)在外界干擾下遭受破壞，并進(jìn)一步提升生態(tài)系統(tǒng)水土保持、涵養(yǎng)水源和孕育生物多樣性等功能價值[34]；生態(tài)修復(fù)聚焦“問題”，側(cè)重國土空間要素生態(tài)問題與受損程度診斷，在此基礎(chǔ)上通過人為或自然方式恢復(fù)、重建和改善已經(jīng)受損或正在退化的生態(tài)系統(tǒng)，使其回歸良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)[35]。越來越多經(jīng)驗表明[36]，由于生態(tài)系統(tǒng)紊亂或破壞的不可逆性以及生態(tài)修復(fù)措施的局限性，生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞將很難修復(fù)到原有狀態(tài)，因此生態(tài)保護(hù)的地位要先于生態(tài)修復(fù)，生態(tài)修復(fù)要服務(wù)于生態(tài)保護(hù)的總目標(biāo)[13]。

國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的出發(fā)點和落腳點在于實現(xiàn)國土空間整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)與綜合治理，其核心邏輯在于“保護(hù)”與“修復(fù)”的協(xié)同[37]。一方面，要保護(hù)具有重要生態(tài)功能且脆弱性強的生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)好生態(tài)過程完整性與空間要素連續(xù)性；另一方面，要針對不同生態(tài)要素面臨的突出生態(tài)問題，開展分類管控與源頭治理，使受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的關(guān)鍵問題在于：一是準(zhǔn)確評估山水林田湖草“生命共同體”的功能重要性與生態(tài)脆弱性，揭示生態(tài)要素的空間關(guān)聯(lián)與區(qū)域主導(dǎo)生態(tài)功能格局；二是系統(tǒng)識別生態(tài)環(huán)境問題與生態(tài)退化過程，揭示受損生態(tài)系統(tǒng)的空間分布；三是緊緊圍繞區(qū)域主導(dǎo)生態(tài)功能格局，開展生態(tài)保護(hù)重點區(qū)域與生態(tài)修復(fù)重點區(qū)域的空間集成，劃分國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的核心區(qū)域，因地制宜設(shè)計差異化的治理方案。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是連接生態(tài)系統(tǒng)功能與人類福祉的重要紐帶，其價值量反映生態(tài)系統(tǒng)功能的重要性程度，其價值動態(tài)揭示生態(tài)系統(tǒng)功能提升或衰減的過程[38]。生態(tài)脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)在特定時空尺度下的抗干擾屬性及受到擾動后的自我恢復(fù)能力[39]，脆弱性越大的生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)區(qū)域越需要優(yōu)先保護(hù)，同時生態(tài)脆弱性的障礙因子能夠很好地揭示區(qū)域面臨的具體生態(tài)環(huán)境問題[40]。目前，有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估和生態(tài)敏感性的研究相對成熟，且其理念和思路與國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的內(nèi)在邏輯不謀而合，二者結(jié)合不僅能夠很好地識別山水林田湖草“生命共同體”功能重要性與生態(tài)脆弱性的空間格局，而且能夠有效揭示生態(tài)退化過程的分布規(guī)律以及生態(tài)要素的具體問題，從而實現(xiàn)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)”與“修復(fù)”要義的協(xié)同(圖1)。

圖1 國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的“重要性—脆弱性”協(xié)同分析框架

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

2.1 研究區(qū)概況

江津區(qū)(105°49′E～106°38′E，28°28′N～29°28′N)位于重慶市西南部，地貌以丘陵低山為主(圖2)，山水資源豐富，具備獨特的“山地—濱江”立體景觀。區(qū)內(nèi)四面山被植物學(xué)家稱為“難得的植物基因庫”“鑲嵌在地球同一緯度上的綠色明珠”，擁有植物2 000 種以上，珍稀瀕危和國家重點保護(hù)植物39種，生物多樣性極為豐富。由于地處三峽庫區(qū)重慶段尾端，江津區(qū)是重慶市乃至整個三峽庫區(qū)重要的生態(tài)屏障。隨著重慶市“一區(qū)兩群”協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，江津區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，2019年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值902.3億元，同比增長10.0%，年末常住人口138.7萬人，城鎮(zhèn)化率達(dá)68.43%。由于城際、城鄉(xiāng)之間交互日趨頻繁，特別是隨著三峽后續(xù)工程及近幾年工業(yè)園區(qū)建設(shè)的持續(xù)干預(yù)，江津區(qū)生態(tài)空間不斷壓縮、水土流失加劇、水污染和土壤面源污染日益嚴(yán)重、生物多樣性銳減、生態(tài)景觀逐漸同質(zhì)化，嚴(yán)重制約了區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。處理好保護(hù)與發(fā)展、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾已成為江津區(qū)未來發(fā)展過程中必須解決的關(guān)鍵問題。立足江津區(qū)豐富的生態(tài)資源要素、脆弱的生態(tài)環(huán)境本底以及復(fù)雜的人地關(guān)系，開展國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)研究，不僅是全面修復(fù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境問題、重塑區(qū)域生態(tài)格局之需，更能為國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)樹立典范。

圖2 研究區(qū)區(qū)位

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要包括：1)土地利用類型數(shù)據(jù)，來源于2009年、2014年、2019年土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于Landsat OLI/ETM影像數(shù)據(jù)(空間分辨率為30 m×30 m)和Google Earth影像數(shù)據(jù)解譯獲得；2)降水?dāng)?shù)據(jù)，來源于江津區(qū)2019年逐月氣象站點監(jiān)測數(shù)據(jù)；3)土壤有機質(zhì)、有效土層厚度等數(shù)據(jù)，來源于江津區(qū)2018年土壤采樣點檢測數(shù)據(jù)；4)坡度、高程等地形數(shù)據(jù)，來源于江津區(qū)1∶1萬數(shù)字高程模型(DEM)；5)植被覆蓋度、生物量數(shù)據(jù)，基于每年7月份的MODIS/Terra NDVI產(chǎn)品進(jìn)行估算，空間分辨率為250 m×250 m；6)土壤侵蝕數(shù)據(jù)，來源于江津區(qū)1∶1萬土壤侵蝕數(shù)據(jù)庫；7)人口及社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，來源于《江津區(qū)統(tǒng)計年鑒》及江津區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報；8)未利用土地開發(fā)與改良面積、人均林木蓄積量數(shù)據(jù)，來源于江津區(qū)國土部門歷年調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)。利用ArcGIS 10.2對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并統(tǒng)一各專題圖件的空間投影坐標(biāo)系(Gauss_Kruger，Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_35)，柵格數(shù)據(jù)空間分辨率統(tǒng)一到30 m×30 m。

3 研究方法

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價

本文以土地利用現(xiàn)狀地類為基礎(chǔ)，依據(jù)Costanza等[41，42]確定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值系數(shù)，參考相關(guān)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量的研究成果[43]，并結(jié)合實際情況選擇與歸并地類，最終采用單位面積當(dāng)量法(式(1))確定江津區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量(表2)，其中農(nóng)田對應(yīng)耕地，森林對應(yīng)林地和園地，荒漠對應(yīng)城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點等建設(shè)用地以及沙地、裸地等未利用土地，水域?qū)?yīng)水域及水利設(shè)施用地。

表2 江津區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量

(1)

式中：Mi為第i類生態(tài)系統(tǒng)面積；Nij為第i類生態(tài)系統(tǒng)第j種生態(tài)服務(wù)功能單位面積生態(tài)服務(wù)價值。

3.2 生態(tài)脆弱性評價及障礙因子診斷

3.2.1 生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系構(gòu)建 當(dāng)前有關(guān)生態(tài)脆弱性評價的研究較為成熟，其中VSD脆弱性評估框架[44]得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。該框架將生態(tài)系統(tǒng)脆弱性分解為敏感性、暴露性和適應(yīng)性3個維度，通過逐級遞進(jìn)和歸一化方法診斷影響生態(tài)脆弱性不同維度的各類因子狀態(tài)，進(jìn)而揭示生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性格局。本文借鑒VSD脆弱性評估框架，在參考相關(guān)研究[45-47]的基礎(chǔ)上，結(jié)合江津區(qū)生態(tài)環(huán)境特征，構(gòu)建包含22項指標(biāo)的江津區(qū)生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系(表3)。其中敏感性反映耕地生態(tài)系統(tǒng)在外界干擾下發(fā)生變化的難易程度；暴露性反映生態(tài)系統(tǒng)暴露在人類和外界環(huán)境下的程度、與外界發(fā)生交互作用的頻率等，最直接的表現(xiàn)為人類從事土地利用活動的強度；適應(yīng)性反映生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對外界變化和風(fēng)險時的調(diào)整恢復(fù)能力和響應(yīng)速度[39]。指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法確定，通過構(gòu)建判斷矩陣并求取最大特征根和特征向量，進(jìn)行層次總排序和一致性檢驗(一致性比率為0.018，一致性較好)。

3.2.2 生態(tài)脆弱性評價 利用表3對江津區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行定量評價，其量化模型見式(2)[44]。在求取綜合得分之前，為消除指標(biāo)量綱的影響，需對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文建立的指標(biāo)體系既涉及自然環(huán)境類指標(biāo)，又涉及社會經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)，不同指標(biāo)對生態(tài)脆弱性的影響不盡相同，某些指標(biāo)量的增加會使系統(tǒng)更穩(wěn)定和健康，降低系統(tǒng)的脆弱性，稱為正向指標(biāo)，反之則為負(fù)向指標(biāo)；某些指標(biāo)需要維持在特定的閾值，超過或低于該閾值均不利于系統(tǒng)健康發(fā)展，可稱之為中間性指標(biāo)；還有一些指標(biāo)為區(qū)間性指標(biāo)，不同區(qū)間對生態(tài)系統(tǒng)的影響不同。為真實反映指標(biāo)間的實際差異，本文對不同性質(zhì)的指標(biāo)采取差異化的標(biāo)準(zhǔn)化方法(表4)。

表3 江津區(qū)生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系

表4 生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方案

Z=E+S-A

(2)

式中：Z為區(qū)域生態(tài)脆弱性綜合得分，Z值越大表示生態(tài)脆弱性越強(即越脆弱)；E為暴露性，S為敏感性，A為適應(yīng)性，三者得分通過多因素綜合評價模型[44]求取。

3.2.3 障礙因子診斷 本文引入“偏離度”(Pi)和“障礙度”(Aij)模型[45]對江津區(qū)土地生態(tài)狀況的障礙因子進(jìn)行診斷和評估，計算公式如下：

Pi=1-Yi

(3)

Aij=PiWiWj/∑(PiWiWj)

(4)

式中：Yi、Wi為指標(biāo)i(i=1,2,3，…,22)的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重；Wj為準(zhǔn)則層j(j=1,2,3)的權(quán)重。

3.3 生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方法

以江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生態(tài)脆弱性空間分布為基礎(chǔ)，同時考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化及主要障礙因子的空間分布特征，依托ArcGIS疊加分析工具進(jìn)行生態(tài)保護(hù)重點區(qū)域和生態(tài)修復(fù)重點區(qū)域的空間集成。按照“保護(hù)為主、修復(fù)為輔”“宜保則保、宜修則修”“保修結(jié)合、相輔相成”的原則，兼顧生態(tài)系統(tǒng)的完整性、景觀連續(xù)性和生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性，將江津區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)劃分為源地保護(hù)區(qū)、自然修復(fù)區(qū)、人工修復(fù)區(qū)、生態(tài)重建區(qū)(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降幅大于5 000元/hm2)和適度發(fā)展區(qū)5類區(qū)域(表5)，并根據(jù)各區(qū)域的資源環(huán)境本底特征、社會經(jīng)濟(jì)水平及發(fā)展定位、生態(tài)功能重要性與生態(tài)脆弱性特征等制定差異化的治理策略。

表5 基于“重要性—脆弱性”的生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)果分析

4.1 “重要性”分析：生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其動態(tài)變化

根據(jù)式(1)計算得到2009年、2019年江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)，并通過自然斷裂點法將其劃分為低、較低、中、較高和高5個等級，據(jù)此揭示江津區(qū)生態(tài)功能重要性的空間格局。由圖3a和圖3b可知，江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體呈現(xiàn)由南向北逐級遞減的空間規(guī)律，與高程空間分布的一致性較好。ESV高值區(qū)(高與較高水平)主要位于長江主干道及南部低山區(qū)域，集中于水域、林地、濕地等地類，ESV低值區(qū)(低與較低水平)主要分布于北部丘陵、河谷及城市建成區(qū)，集中于城鄉(xiāng)建設(shè)用地、未利用地和耕地等地類。通過對比2009年與2019年的ESV分布可以發(fā)現(xiàn)，江津區(qū)存在較為突出的ESV低值區(qū)擠占ESV高值區(qū)現(xiàn)象，北部城區(qū)尤為明顯。其主要原因在于2008年后，為推進(jìn)產(chǎn)城融合與工業(yè)經(jīng)濟(jì)，江津區(qū)成立雙福新區(qū)，大幅推進(jìn)城鎮(zhèn)化與工業(yè)園區(qū)建設(shè)，大量生態(tài)用地通過征收、農(nóng)轉(zhuǎn)非、增減掛鉤等手段轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，造成城鎮(zhèn)及其周邊生態(tài)空間不斷被壓縮。2009-2019年江津區(qū)城鎮(zhèn)用地面積增加7 453.62 hm2，城鎮(zhèn)化率由55.63%提升至70.32%，全區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間差距日益增大、分布格局日趨復(fù)雜。

進(jìn)一步計算得到2009-2019年江津區(qū)ESV的年際變化幅度(圖3c)，可以看出ESV總體呈下降態(tài)勢，ESV下降的柵格數(shù)量(256 803個)是上升柵格數(shù)量(59 413個)的4倍多，且ESV下降空間分布相對集中，上升空間分布零散。ESV下降空間中，70%以上年際降幅大于5 000元/hm2，集中分布于城區(qū)范圍及東部片區(qū)。ESV上升空間中，90%以上年際增幅大于5 000元/hm2，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些空間基本為農(nóng)村居民點及廢棄工礦、廠房等用地復(fù)墾后形成的生態(tài)空間，呈點狀分布，景觀連通性較差，進(jìn)一步印證了江津區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中存在建設(shè)用地空間與生態(tài)空間置換現(xiàn)象：城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤等政策的實施，不僅拓展了城鎮(zhèn)空間范圍并實現(xiàn)了城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間的“城鎮(zhèn)化集中”，而且打破了原有的城鄉(xiāng)生態(tài)空間用地格局，改變了ESV分布特征及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系，但總體上造成江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的不利發(fā)展態(tài)勢。

圖3 江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布及其變化特征

4.2 “脆弱性”分析：脆弱性空間格局及主要生態(tài)障礙因子

根據(jù)式(2)對2019年江津區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行綜合評價，并通過自然斷裂點法將其分為高、較高、中、較低、低5個等級(圖4)，可以看出，江津區(qū)生態(tài)脆弱性總體呈現(xiàn)“兩頭高、中間低”的空間分布特征，具體表現(xiàn)為：北部城區(qū)及其周邊、南部低山區(qū)域生態(tài)脆弱性較高，且分布較為集中；中部腹地生態(tài)脆弱性較低；長江干流及其沿線水域生態(tài)脆弱性整體較高，若不考慮南部低山區(qū)域，長江沿線以北生態(tài)脆弱性總體高于長江沿線以南。

圖4 江津區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布

進(jìn)一步根據(jù)式(3)和式(4)診斷江津區(qū)生態(tài)脆弱性的障礙因子，并依托ArcGIS平臺對其主要障礙因子進(jìn)行空間化輔助探測(圖5)。江津區(qū)生態(tài)脆弱性障礙因子排名前六的分別為人口密度(A=0.3025)、人均生態(tài)用地面積(A=0.2693)、地均GDP(A=0.2187)、土壤侵蝕強度(A=0.1906)、生物量(A=0.1535)和植被覆蓋度(A=0.1485)。對比主要障礙因子的空間格局可以發(fā)現(xiàn)，江津區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布與主要障礙因子空間分布基本一致。北部城區(qū)是江津區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的主要區(qū)域，產(chǎn)業(yè)集中、人口密度高及土地資源有限導(dǎo)致該區(qū)域人均生態(tài)用地面積極低，生物量和植被覆蓋度普遍偏低，加之土地開發(fā)利用強度大、地均GDP高，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度超過區(qū)域資源環(huán)境承載力，導(dǎo)致該區(qū)域生態(tài)脆弱性較高。南部低山海拔較高，林木蓄積量大，是江津區(qū)林業(yè)資源與林木經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要區(qū)域，但由于該區(qū)域地勢起伏大，土壤侵蝕強度高，加之近幾年土地利用強度不斷提高，導(dǎo)致其生態(tài)脆弱性也較高。長江水域本身生態(tài)脆弱性較高，人口分布相對集中、農(nóng)業(yè)耕作密度高進(jìn)一步提升了長江沿線流域生態(tài)環(huán)境壓力。中部腹地以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，生態(tài)脆弱性總體較低，但耕作方式粗放和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后使該區(qū)域面臨較大的水土流失風(fēng)險。總之，長江沿線以北人類活動頻率與產(chǎn)業(yè)強度普遍高于長江沿線以南，造成江津區(qū)生態(tài)脆弱性以長江為界呈南北分異格局。

圖5 江津區(qū)生態(tài)脆弱性的主要障礙因子

4.3 “重要性-脆弱性”協(xié)同分析

根據(jù)前文設(shè)定的生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方法，通過疊加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生態(tài)脆弱性空間分布，按照生態(tài)系統(tǒng)的完整性、景觀連續(xù)性和生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性原則，將江津區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)劃分為5類(圖6a)，并與江津區(qū)主體功能區(qū)劃進(jìn)行對比。

圖6 江津區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)綜合分區(qū)與主體功能區(qū)劃分區(qū)對比

(1)源地保護(hù)區(qū)：該區(qū)域生態(tài)功能重要性強，是重要的生態(tài)源地，對于區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建具有突出的戰(zhàn)略意義。源地保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境基底較好，基本不存在嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，但其分布相對分散，未來應(yīng)采取生態(tài)保護(hù)為主的方針，在維護(hù)好現(xiàn)有生態(tài)功能完整性、維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不降低的基礎(chǔ)上，強化景觀連通性，提升景觀豐度，劃定保護(hù)紅線并強化管控措施。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間的拓展趨勢與空間權(quán)衡關(guān)系，構(gòu)筑多層次、成網(wǎng)絡(luò)、功能復(fù)合的生態(tài)空間體系。

(2)自然修復(fù)區(qū)：該區(qū)域主要分布在中部腹地，農(nóng)業(yè)資源豐富，農(nóng)業(yè)開發(fā)利用活動與鄉(xiāng)村聚落演化構(gòu)成該區(qū)域人地關(guān)系發(fā)展的主旋律，但相對粗放的耕作方式和無序的聚落拓展模式滋生了農(nóng)業(yè)面源污染、耕地撂荒、人居環(huán)境惡化等一系列問題。該區(qū)域國土空間生態(tài)治理應(yīng)遵循自然修復(fù)為主、人工干預(yù)為輔的方針，一方面要大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和集約農(nóng)業(yè)，維護(hù)好農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀資源，另一方面要加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，針對突出問題和問題區(qū)域進(jìn)行局部干預(yù)、點狀治理，因地制宜做好農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村聚落發(fā)展規(guī)劃，開展農(nóng)村空心化、農(nóng)用地廢棄、荒野范圍調(diào)查和荒野程度評估，采取“自然耕作”“再野化”等自然修復(fù)手段促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)，并適當(dāng)調(diào)整農(nóng)業(yè)種植模式，基于生態(tài)價值優(yōu)選作物品種，逐步提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

(3)人工修復(fù)區(qū)：該區(qū)域主要分布在長江干流水域以及南部低山區(qū)域。由于受人類活動干預(yù)較強、人地交互頻繁，該區(qū)域國土空間生態(tài)治理要嚴(yán)格控制不符合功能定位的開發(fā)建設(shè)，采取人工修復(fù)為主的方針，分區(qū)分類實施：北部長江干流水體及其流經(jīng)岸線橫貫江津城區(qū)，沿線人口密度大、國土空間開發(fā)強度大、工程建設(shè)頻繁，導(dǎo)致河岸地質(zhì)災(zāi)害隱患嚴(yán)重，加之工業(yè)活動集中，兩岸部分次級河流排水管網(wǎng)不完善，直接威脅長江水質(zhì)，為此要逐步完善二、三級管網(wǎng)建設(shè)并加強廢水排放源頭治理，同時在沿岸布設(shè)生態(tài)防護(hù)網(wǎng)、人工加固兩岸護(hù)坡并加強消落帶治理；南部低山區(qū)域林業(yè)資源開發(fā)與四面山景區(qū)旅游經(jīng)濟(jì)活動造成局部森林覆蓋和生物量下降，水土流失加劇，森林生態(tài)遭受嚴(yán)重威脅，為此要加強森林撫育與生物多樣性保護(hù)，對退化林區(qū)和破損山體開展人工補綠修復(fù)，因地制宜打造可持續(xù)山地人文景觀。

(4)生態(tài)重建區(qū)：該區(qū)域集中分布在北部城區(qū)及東部城鄉(xiāng)結(jié)合部，受人類活動干預(yù)較大，研究期內(nèi)出現(xiàn)了大幅度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值削減現(xiàn)象，亟待通過綜合治理重建區(qū)域生態(tài)格局，扭轉(zhuǎn)生態(tài)退化趨勢。該區(qū)域的生態(tài)退化問題主要源于快速城市化過程中無序的開發(fā)建設(shè)活動，因此首要任務(wù)是修訂完善城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃、制定國土空間開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)，將生態(tài)考核指標(biāo)納入城區(qū)規(guī)劃及開發(fā)建設(shè)計劃，同時要強化生態(tài)用地空間管控，保護(hù)重要水域及城市綠化景觀，在重要區(qū)域開展國土空間綠化工程，修復(fù)城市綠地與環(huán)城綠帶以及水生態(tài)與土壤環(huán)境，以點帶面重建城鎮(zhèn)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)。

(5)適度發(fā)展區(qū)：該區(qū)域生態(tài)功能重要性和生態(tài)脆弱性均不高，可作為未來城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的集中布局區(qū)域。未來發(fā)展過程中要注意在嚴(yán)格保護(hù)區(qū)域基本生態(tài)景觀、嚴(yán)守生態(tài)紅線和基本農(nóng)田保護(hù)紅線的基礎(chǔ)上，推進(jìn)高土地集約性、低生態(tài)外部性開發(fā)模式，合理利用自然與人文資源，適度開展一定規(guī)模的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化項目，逐步推動城鄉(xiāng)人文景觀的生態(tài)化和自然資源向自然資本的轉(zhuǎn)化，增強區(qū)域生態(tài)功能與生態(tài)價值。

江津區(qū)現(xiàn)行主體功能區(qū)劃中，將區(qū)域的主體功能類型分為城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展核心區(qū)、中部特色經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)和南部生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)(圖6b)，呈現(xiàn)“北—中—南”的主體功能分區(qū)格局。主體功能區(qū)劃更側(cè)重于從整體上明確區(qū)域發(fā)展的功能定位、主要方向和區(qū)域政策，多以行政區(qū)劃為基本單元劃分區(qū)域功能類型(表6)，難以體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)內(nèi)容與方向的內(nèi)部差異。與江津區(qū)現(xiàn)行主體功能區(qū)劃相比，本文通過“重要性—脆弱性”框架劃分的5類生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域，將生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)容、策略等細(xì)化到區(qū)域內(nèi)部，呈現(xiàn)出較明顯的空間異質(zhì)性特征。生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案在空間上及規(guī)劃策略上與主體功能區(qū)劃既有一致性，又有差異性。生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的空間界限并不像主體功能分區(qū)那么明顯，這也使得生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案在空間范圍上更聚焦，與區(qū)域土地利用的基本格局更契合，更有助于實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)與綜合治理。

表6 2015-2030年江津區(qū)主體功能區(qū)規(guī)劃方案

5 結(jié)論與討論

本文圍繞國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)涵和要求，構(gòu)建了基于“重要性—脆弱性”的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分析框架，并以地處三峽庫區(qū)尾段的重慶市江津區(qū)為例，開展國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的空間集成與分區(qū)治理實證研究，實現(xiàn)了國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)從“生態(tài)保護(hù)修復(fù)空間識別”到“生態(tài)問題診斷”再到“差異化治理策略研制”的過程耦合與空間集成。本研究具有數(shù)據(jù)可獲取、方法可復(fù)制的特點，能充分揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與生態(tài)脆弱性之間的關(guān)系，可為其他類似區(qū)域的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)提供參考。

生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)不僅是維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡、提升社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性的重要手段，其本身也是人類利用和改造自然重要內(nèi)容及目標(biāo)。進(jìn)入新時代，秉持山水林田湖草“生命共同體”思想的國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)更注重生態(tài)要素的系統(tǒng)性、整體性與聯(lián)系性，治理手段也強調(diào)綜合化、全面化與復(fù)合化。與既有研究相比，本文提出的“重要性—脆弱性”協(xié)同分析框架充分考慮了國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)+修復(fù)”的雙重要義，同時在實踐路徑中將生態(tài)保護(hù)重點區(qū)域識別與生態(tài)修復(fù)重點區(qū)域識別進(jìn)行了技術(shù)融合與集成，使國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案兼具全面性與針對性，研究可為國土空間生態(tài)修復(fù)、國土空間規(guī)劃編制等提供技術(shù)范式參考。

生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)是國土空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境治理的重要基礎(chǔ)，下一步需圍繞多尺度生態(tài)功能與要素的空間集成、多層級空間規(guī)劃的上下銜接、跨區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)的過程耦合及生態(tài)安全格局構(gòu)建等進(jìn)行更深入的研究。同時，未來有必要結(jié)合單項服務(wù)評價法、生態(tài)足跡法、能值分析法等方法[51,52]，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的精確度和準(zhǔn)確性，從而為生態(tài)系統(tǒng)重要性識別及生態(tài)保護(hù)修復(fù)綜合分區(qū)提供更可靠的依據(jù)。