朝陽縣“三生”空間沖突演化及其生態(tài)修復(fù)策略研究

徐孟童,董海燕,古智濤,李仁成

(桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)

當(dāng)前中國工業(yè)化、城市化大跨步前進[1],各處發(fā)展均需要使用土地,土地資源需求量持續(xù)增加,經(jīng)濟利益需求的不同將土地沖突表現(xiàn)為土地資源利用目標(biāo)的沖突,同一土地上的“生產(chǎn)—生活—生態(tài)” 空間(簡稱“三生” 空間) 格局失調(diào)[2～3],使國土空間面臨著嚴重的生態(tài)環(huán)境惡化[4],帶來了一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境問題[5]。 黨的十八大以來,黨中央把生態(tài)文明建設(shè)擺在全局工作的突出位置,國土空間規(guī)劃生態(tài)修復(fù)是實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)邁向新高度的重要保證。 因此,優(yōu)化土地資源,協(xié)調(diào)人地關(guān)系[6],緩解“三生”空間沖突,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫[7]。

近年來,“三生”空間沖突的研究逐漸成為學(xué)術(shù)界熱點。 我國學(xué)者對“三生”空間類型的劃定和形成機理研究已經(jīng)較為成熟[8～10],前者結(jié)合“三生”空間的主導(dǎo)功能對其進行界定,提高“三生”空間劃定的可操作性與現(xiàn)實應(yīng)用價值;后者則是闡述時空演變下的變化原因,使得“三生”空間用地結(jié)構(gòu)的分布更加合理[11]。

“三生”空間沖突的研究目的大多為識別沖突區(qū)域和強度[12],分析不同空間相互依賴、相互制約程度及其影響機制[13,14],探究不同空間利用類型之間的沖突變化關(guān)系,尋找緩解空間用地沖突的途徑并進行分區(qū)優(yōu)化[15～19]。 研究方法有基于土地利用覆被變化的綜合定量測度方法,如建立景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)[20],生態(tài)風(fēng)險評價模型等[21];通過生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)測度,了解土地轉(zhuǎn)型所帶來的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[22];利用耦合協(xié)調(diào)模型探討時空分異特征及其耦合協(xié)調(diào)性[23];結(jié)合復(fù)雜性—脆弱性—穩(wěn)定性計算沖突綜合指數(shù)法等[24～27]。 “

三生”空間沖突研究旨在對不同區(qū)域(地區(qū))整體上平衡、協(xié)調(diào)布局國土空間,“三生”沖突空間的形成、分布、演化及成因受研究區(qū)域自然、經(jīng)濟條件、土地利用格局影響,已有的研究區(qū)域選取集中在省級單元[28～29],市級單元[19,22],以及鄉(xiāng)村空間[5,18],然而,對于我國東北半干旱地區(qū)縣級“三生”空間沖突形成、演化研究尚無報道。

在全球氣候變化和人類活動交互脅迫下[30],朝陽縣生態(tài)安全保障空間受到擠壓,脆弱的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,“三生”空間的交織產(chǎn)生了一系列的沖突問題,如資源利用沖突、需求沖突、功能沖突以及人文沖突等,亟需引起足夠的重視,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展與保護生態(tài)共同發(fā)展仍是一項艱難的工作。 本文利用全國第二次和第三次土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)及其遙感影像,借助景觀生態(tài)指數(shù)方法建立適宜評價模型,進行土地利用沖突識別,評價朝陽縣的土地利用性及土地利用沖突情況,以期對制定和實施土地開發(fā)、治理和保護不同的國土空間,推進中國的生態(tài)文明建設(shè)提供參考[10,11]。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

朝陽縣位于遼寧省西部(119°51′～120°47′E,40°55′～41°52′N),屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。境內(nèi)地勢自北向南傾斜,平均海拔427 m,西高東低,由西北向東南傾斜。 由西北向東南方向,地形可分為山區(qū)、丘陵區(qū)、平原3 大類型。 境內(nèi)群山環(huán)繞,丘陵起伏,海拔多在500～1 500 m 之間。 年平均氣溫10.5 ℃,平均降水量436.4 mm。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取2010 年和2020 年兩個時間節(jié)點,由朝陽縣國土資源局提供的全國第二次國土資源調(diào)查數(shù)據(jù)和全國第三次國土資源調(diào)查數(shù)據(jù)集;30 m×30 m DEM 數(shù)據(jù)來源于“國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心”(http:/ /data.tpdc.ac.cn);土地利用類型分類標(biāo)準(zhǔn)采取“中國科學(xué)院土地資源分類系統(tǒng)”的分類標(biāo)準(zhǔn);行政區(qū)域劃分來源于朝陽縣政府。

1.3 研究方法

1.3.1 “三生”空間分類體系

參考張紅旗等構(gòu)建的分類體系[9～10,17,19],根據(jù)朝陽縣實際情況,從土地的主導(dǎo)功能與可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),對土地利用功能進行分類,將空間分為生活生產(chǎn)空間、生態(tài)生產(chǎn)空間、生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)空間,每種土地利用空間類型的劃分見表1。

表1 朝陽縣“三生”空間分類體系Table 1 Spatial Classification System of ‘Three Lives’in Chaoyang County

1.3.2 朝陽縣空間沖突測度指數(shù)構(gòu)建

基于生態(tài)風(fēng)險評估、景觀生態(tài)學(xué)理論和朝陽縣生態(tài)空間利用特點,本研究采用景觀格局分析方法作為整體分析法。 根據(jù)朝陽縣2010 ～2020年景觀格局的變化,參考相關(guān)文獻[20,21],建立了與研究區(qū)相適應(yīng)的景觀生態(tài)的風(fēng)險模型,并在此模型的基礎(chǔ)上,具體分析了生態(tài)空間風(fēng)險狀況,主要通過斑塊密度指數(shù)(PD)、空間復(fù)雜性指數(shù)(CI)空間脆弱性指數(shù)(FI)空間穩(wěn)定性指數(shù)(SI)4個指標(biāo)對土地生態(tài)空間利用現(xiàn)狀進行分析(SCCI=CI+FI-SI)。 為了方便計算,將CI、FI、SI 數(shù)值線性標(biāo)準(zhǔn)到(0,1)范圍內(nèi),以便后期空間沖突測算。

求得PD(碎片指數(shù))、AWMPFD(面積加權(quán)分形維數(shù))和Plant(斑塊類型百分比)等多個指數(shù)的空間分布后,通過標(biāo)準(zhǔn)化將所有計算結(jié)果進行歸一化處理,并把所得到的SCCI 值分配到[0,1]之間。 采用等間距法對SCCI 進行分級,將空間沖突的可控性分為穩(wěn)定可控、基本可控、基本失控和嚴重失控4 個等級[24],分別是[0.00,0.30)]、[0.30,0.60)]、[0.60,0.80)]、[0.80,1.00]。SCCI 值越高,則表示空間沖突的嚴重性越高。

2018年11月25日，由中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院牽頭承擔(dān)的國家重點研發(fā)計劃“高海拔高寒地區(qū)金屬礦山開采安全技術(shù)研究與裝備研發(fā)”項目啟動暨實施方案論證會在北京召開。彭蘇萍院士、王國法院士、呂敬民教授級高工等項目咨詢專家組、科技部社發(fā)司、21世紀(jì)中心、應(yīng)急管理部科信司和安全生產(chǎn)基礎(chǔ)司、項目牽頭承擔(dān)單位以及項目骨干等110余位代表參加了會議。

2 結(jié)果與分析

2.1 朝陽縣“三生”空間格局分布及演變

“三生”空間的面積變化情況見圖1。 2020年,朝陽縣生態(tài)生產(chǎn)空間、生產(chǎn)生態(tài)空間、生態(tài)空間和生活生產(chǎn)空間面積分別為11 839.4、12 661、9 734.3、2 318.1 hm2;與2010 年時 11 877.6、7 699.7、2 129.5、15 919.9 hm2相比,“三生”空間發(fā)生了顯著變化。 生態(tài)生產(chǎn)空間增加了2.62%,主體以木頭城子鎮(zhèn)和尚志鄉(xiāng)為中心,呈大斑塊分布,僅有少量零星分布在生態(tài)空間之中;生產(chǎn)生態(tài)空間增加了13.25%,分布在朝陽縣北部,中部以及南部。 生態(tài)空間增加了20.24%,取代生活生產(chǎn)空間,增長明顯,主要分布在柳城街道,以兩個大斑塊形式呈現(xiàn),表明生態(tài)保護進程加快;生活生產(chǎn)空間減少了36.46%,已大部分轉(zhuǎn)為生態(tài)空間,且有少量轉(zhuǎn)為生態(tài)生產(chǎn)空間,轉(zhuǎn)變?yōu)檎急茸钌俚目臻g,這也是生態(tài)生產(chǎn)空間有明顯提升的原因。

圖1 2010～2020 年朝陽縣“三生”空間格局分布Figure 1 Distribution of the San Sheng Spatial Area in Chaoyang County in 2010 and 2020

圖2 2010～2020 朝陽縣“三生”空間面積變化Figure 2 Changes in San Sheng Spatial Area in Chaoyang County from 2010 to 2020

可以看出,2010～2020 年,生態(tài)空間和生態(tài)生產(chǎn)空間通過占用生活生產(chǎn)空間進行快速擴張。

這主要是由于2011 年開始的 “十一五”、“十二五”規(guī)劃,建筑業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)大量新開工,建設(shè)用地面積快速增長。 受社會經(jīng)濟發(fā)展和人類活動密集等的影響,研究區(qū)交通運輸、居住承載等用地需求增加,最終導(dǎo)致了朝陽縣“三生”空間格局具有“一穩(wěn)二升一下降”的特點。

2.2 朝陽縣“三生”空間沖突變化

“三生” 空間沖突區(qū)域分布如圖3 所示。2020 年,朝陽縣穩(wěn)定可控、基本可控、基本失控和嚴重失控面積分別為1 481.92、24 529.37、11 503.23、65.08 hm2,與2010 年時的2 229.98、22 296.56、12 957.43、142.29 hm2相比,穩(wěn)定可控、基本失控和嚴重失控同比下降了2.02%,3.83%,0.16%,基本可控增加了6.01%。

圖4 2010～2020 年朝陽縣“三生”空間沖突等級變化Figure 4 Changes in the level of spatial conflicts among the three residents in Chaoyang County from 2010 to 2020

為了凸顯各類空間之間的變化特征,運用單一動態(tài)度模型,得到研究區(qū)內(nèi)“三生”空間的內(nèi)部單一空間的沖突等級變化(圖5)。

圖5 2010～2020 年朝陽縣不同空間類型的空間沖突等級變化Figure 5 Changes in spatial conflict levels among different spatial types in Chaoyang County from 2010 to 2020

其中,生態(tài)空間的沖突等級變化最為明顯,穩(wěn)定可控單元由19.98%降至2.3%,且基本失控單元占比大幅上升,增加了38.04%,說明穩(wěn)定可控和基本可控的空間單元正在不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榛臼Э亍乐厥Э氐目臻g單元;這是由于生態(tài)空間主要是以草地林地為主,受人類活動影響較大,在朝陽縣城市化進程中生態(tài)空間遭到破壞,且失控沖突單元有進一步發(fā)展與激化的態(tài)勢。 基本失控單元的區(qū)域位于空間交錯的過渡帶,這些區(qū)域斑塊破碎化明顯,系統(tǒng)極不穩(wěn)定,且由于一部分生態(tài)空間是由生活生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)化而來,脆弱度升高,導(dǎo)致嚴重沖突單元不斷升高,所以將基本失控轉(zhuǎn)為基本可控是沖突調(diào)控的重點之所在。

生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)生產(chǎn)空間沖突水平變化幅度較小,變化趨勢相同,均為基本可控占主導(dǎo)地位。 隨著時間的推移,二者呈現(xiàn)出此消彼長之勢,穩(wěn)定可控和基本可控略有上升,基本失控有所下降,其原因是朝陽縣政府加大環(huán)境整治力度,規(guī)范散煤治理及管控方案行之有效,森林執(zhí)法百日攻堅行動取得成功。

生活生產(chǎn)空間在城市化進程中受影響較小,狀態(tài)良好,其沖突水平主要表現(xiàn)為穩(wěn)定可控和基本可控單元的沖突級別比重的上升明顯,基本失控單元下降了36.39%,嚴重失控單元幾乎消失。原因是內(nèi)部斑塊較為集中,破碎度升高。 因此,生活生產(chǎn)空間內(nèi)部的穩(wěn)定可控單元不斷增加。

通過對四類空間沖突類型水平的核算發(fā)現(xiàn),2010～2020 年朝陽縣“三生”沖突整體沒有較大變化,沖突減弱,可控區(qū)域增加,沖突程度從大到小依次為:生態(tài)空間＞生產(chǎn)生態(tài)空間＞生態(tài)生產(chǎn)空間＞生活生產(chǎn)空間。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本研究以朝陽縣土地利用類型為基礎(chǔ),參考其他學(xué)者分類標(biāo)準(zhǔn),進行“三生”空間類型的分類,以空間格局的復(fù)雜性、脆弱性和穩(wěn)定性作為空間沖突測算的依據(jù),分析研究區(qū)“三生”空間格局,對“三生”空間沖突進行測算,結(jié)果如下:

2010 年生活生產(chǎn)空間占主導(dǎo)地位,隨時間變化,生活生產(chǎn)空間占比急劇下降,而生態(tài)生產(chǎn)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間的比重不斷上升,2020 年時二者之和超過研究區(qū)總面積的一半。 表明朝陽縣在快速城市化過程中,生態(tài)空間和生態(tài)生產(chǎn)空間通過占用生活生產(chǎn)空間進行快速擴張。

2010～2020 年朝陽縣的“三生”空間沖突整體態(tài)勢良好,4 種空間類型的沖突程度均集中在穩(wěn)定可控和基本可控兩個等級上,不同空間類型的空間沖突存在一定差異,可控區(qū)域占比增加,失控區(qū)域占比減少,沖突程度從大到小依次為:生態(tài)空間＞生產(chǎn)生態(tài)空間＞生態(tài)生產(chǎn)空間＞生活生產(chǎn)空間。

3.2 “三生”空間生態(tài)修復(fù)策略

3.2.1 生態(tài)建設(shè)區(qū):工程措施和生物措施相結(jié)合

城鎮(zhèn)是人口和產(chǎn)業(yè)集聚的區(qū)域,其生態(tài)系統(tǒng)較自然狀況下的生態(tài)系統(tǒng)而言更加脆弱[36]。 西營子鄉(xiāng)和七道嶺鎮(zhèn)人口密度大,生態(tài)空間失控嚴重。 需以水土保持為主,以植樹造林和種草為重點,實施工程與生物相結(jié)合的措施[17]。 通過對山水林田湖進行綜合治理,改善自然生態(tài)環(huán)境,建立以森林植被為主體的森林生態(tài)系統(tǒng);通過合理規(guī)劃、科學(xué)治理,有效地保護現(xiàn)有的自然生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性。 此外,小凌河流域建立省級自然保護區(qū)和朝陽蒼鷺森林自然保護區(qū),對保護區(qū)內(nèi)不符合相關(guān)規(guī)定的各類設(shè)施進行搬遷改造,逐步恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能。

3.2.2 丘陵山地區(qū):水土保持與退耕還林

根德營子鄉(xiāng)和東大屯鄉(xiāng)生態(tài)空間面積多為丘陵山地,地表起伏較大,加之氣候因素影響,極易水土流失。 積極以小凌河流域為主體,加強對丘陵坡地的植被建設(shè),繼續(xù)推進退耕還林、封山育林,優(yōu)化森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高水土保持功能,利用本土樹種加強林木栽植[38],促進植被演替,恢復(fù)森林的豐度及植物種類的多樣性,增強森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,形成兼?zhèn)浞雷o與景觀雙重功能的森林生態(tài)系統(tǒng);控制水土流失,避免河水泛濫,保護河道原有的沖積灘,禁止對河道進行截彎取直工程,在重點河段加強山體防護堤建設(shè),以防止泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生。 重點加強集中飲用水水源地周邊水源涵養(yǎng)林和水土保持林建設(shè),加強水土保持管理,提升水源地保土蓄水能力,嚴格保護位于河流上游丘陵山地的清風(fēng)嶺、中華鱉省級自然保護區(qū)等生態(tài)保護紅線區(qū)域。 在支離破碎的斑塊之間修建走廊,為稀有物種的繁殖創(chuàng)造條件。

3.2.3 礦坑恢復(fù)區(qū): 裸露礦坑修復(fù)與污染防治

生態(tài)空間嚴重失控的區(qū)域大多存在礦坑,林地覆蓋率高但質(zhì)量不佳。 煤礦開采和村鎮(zhèn)建設(shè)使其生態(tài)問題復(fù)雜,包括春旱、裸露礦坑與塌陷、局部水土流失等。 根據(jù)《朝陽市礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理條例》[39],生態(tài)修復(fù)首先保障人居安全,對露天礦坑、采礦區(qū)和塌陷區(qū)進行植被恢復(fù),建設(shè)生態(tài)屏障防止污水和地質(zhì)災(zāi)害外溢。 將碎片化耕地退耕還林,完善坑塘體系以調(diào)節(jié)雨水時空不均,建成區(qū)周邊多處土礦開采遺留礦坑蓄水成湖,形成獨特景觀。 對廢棄礦坑進行群落恢復(fù)的基礎(chǔ)上,擇景觀獨特的尾礦打造礦坑公園,為尋常景觀增加變化。