縣域國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究
——以江西省湖口縣為例

于少康，汪 浩，何 蕾

（1.江西省國土空間調(diào)查規(guī)劃研究院，江西 南昌 330025；2.自然資源部大湖流域國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，江西 南昌 330025；3.江西財經(jīng)大學(xué)財稅與公共管理學(xué)院，江西 南昌 330013）

當(dāng)前我國正處于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展轉(zhuǎn)型與資源環(huán)境問題約束的敏感期，生態(tài)文明是解決工業(yè)文明困境的重要工具，國土空間生態(tài)修復(fù)是推進(jìn)和落實我國生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措[1]。國土空間生態(tài)修復(fù)規(guī)劃是當(dāng)前國土空間規(guī)劃體系的重要內(nèi)容，生態(tài)修復(fù)分區(qū)是科學(xué)有效落實生態(tài)修復(fù)規(guī)劃的基礎(chǔ)[2-3]，對于推進(jìn)美麗中國建設(shè)、提升城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境等具有重大意義[4-6]。

國外關(guān)于生態(tài)修復(fù)的研究較為成熟，最初是在經(jīng)濟(jì)高速增長帶來環(huán)境危機(jī)的背景下，對自然資源的管理和保護(hù)，研究主要集中在法律法規(guī)[7]、修復(fù)對象[8]、修復(fù)尺度[9]、修復(fù)目標(biāo)以及評價指標(biāo)[10]等方面，并取得了一些成功的實踐經(jīng)驗。生態(tài)修復(fù)分區(qū)的概念由生態(tài)區(qū)劃演變而來，1905年，英國生態(tài)學(xué)家Herberstong 提出全球生態(tài)地域劃分的必要性[11]。2001年大自然保護(hù)協(xié)會（TNC）和世界野生動物基金會（WWF）聯(lián)合發(fā)布全球陸地生態(tài)區(qū)劃方案，為全球生態(tài)區(qū)劃提供重要指導(dǎo)[12]。近年來，美國魚類和野生動物管理局（USFWS）提出在綜合考慮流域條件、氣候變化和水生入侵物種等因素條件下，通過設(shè)計優(yōu)先級模型識別優(yōu)先保護(hù)區(qū)，針對魚類物種進(jìn)行優(yōu)先保護(hù)和恢復(fù)，為在有限資源下實現(xiàn)最大限度生態(tài)修復(fù)保護(hù)目標(biāo)提供了新思路[13]。

目前我國國土空間規(guī)劃聚焦發(fā)展于土地利用總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，國土空間生態(tài)修復(fù)研究正處于積極探索中[14-16]。當(dāng)前國內(nèi)的生態(tài)修復(fù)分區(qū)等劃定成果較為宏觀，如基于全國尺度等，而對于區(qū)域甚至縣域尺度、具體生態(tài)問題較為明顯的綜合治理以及整治修復(fù)不夠明確。本文在總結(jié)目前國內(nèi)外國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究的基礎(chǔ)上，以江西省湖口縣為研究區(qū)，通過綜合分析地形、地貌等自然地理特征，將國土空間劃分出一級修復(fù)大區(qū)；在此基礎(chǔ)上開展重點生態(tài)服務(wù)功能評價，劃分出二級修復(fù)亞區(qū)；最后通過辨識具體的生態(tài)系統(tǒng)問題及整治需求，基于自然生態(tài)單元和行政單元的相對完整性、治理措施的系統(tǒng)性原則，劃定修復(fù)單元，為實施縣域國土空間生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

1 研究基礎(chǔ)

1.1 研究區(qū)概況

湖口縣位于長江中下游，江西省北部?？h域沿江濱湖，江湖水域?qū)掗?，鄱陽湖在縣境西部流經(jīng)27 km，長江沿縣域北部流經(jīng)22.5 km。縣內(nèi)地勢東南高，西北低，大部分地區(qū)在海拔50 m 以下，約占全縣面積的80%。東南丘陵集中，局部有低山，丘陵又以低丘為主，中部及濱湖地勢較低平，其間有平原和侵蝕崗地，港汊眾多。湖口縣屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫16.8°C，常年無霜期258.8 天。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及土地利用數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型DEM，以及土壤、降水等自然基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)等。其中，土地利用數(shù)據(jù)來自Landsat 8 影像數(shù)據(jù)解譯（http://www.gscloud.cn），根據(jù)第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)對解譯結(jié)果進(jìn)行驗證和校正。DEM 精度為30 m（http://www.gscloud.cn）。土壤數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn）。氣象數(shù)據(jù)（包括降水、氣溫、氣壓、風(fēng)速等）來源于國家氣象信息中心（http://data.cma.cn）。經(jīng)濟(jì)社會等數(shù)據(jù)來自湖口縣統(tǒng)計局等部門。

1.3 研究思路

湖口縣生態(tài)保護(hù)修復(fù)片區(qū)和修復(fù)單元劃分以“山水林田湖草沙生命共同體”為理論基礎(chǔ)，以重點區(qū)域識別及生態(tài)環(huán)境問題識別和診斷結(jié)果為主要依據(jù)，同時考慮區(qū)域自然地理特征、片區(qū)和單元的完整性、治理措施的系統(tǒng)性，以及工程部署的可行性[17]。具體思路如下。

一是兼顧全局與局部區(qū)域的統(tǒng)一性、保護(hù)與發(fā)展的協(xié)調(diào)性，根據(jù)地形地貌、高程等地域分異規(guī)律，考慮山水林田湖草沙各要素的系統(tǒng)性，突出地形、地貌、氣候、水文等自然地理特征的相似性、一致性，以此劃定研究區(qū)保護(hù)修復(fù)一級大區(qū)。

二是以一級分區(qū)為基礎(chǔ)，遵循“共軛性原則”[18-20]，開展研究區(qū)生態(tài)功能重要性評價，結(jié)合研究區(qū)生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間（簡稱“三生空間”）劃定成果和行政單元邊界等情況，劃定研究區(qū)保護(hù)修復(fù)二級亞區(qū)。

三是辨識和診斷二級修復(fù)亞區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題，結(jié)合行政單元完整性、一體化治理措施等，基于地理信息技術(shù)，劃定研究區(qū)的生態(tài)保護(hù)修復(fù)單元（圖1）。

圖1 技術(shù)路線圖

2 研究方法

通過野外調(diào)查、資料分析等室內(nèi)外作業(yè)，對研究區(qū)生態(tài)資源本底進(jìn)行調(diào)查，基于地形地貌等分異規(guī)律劃定保護(hù)修復(fù)一級大區(qū)，繼而選取對鄱陽湖長江口生態(tài)安全方面起主要作用的典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，包括水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性指標(biāo)，評價研究區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能重要性。其中，水源涵養(yǎng)和生物多樣性功能評價主要基于InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型。InVEST 模型反映出生態(tài)系統(tǒng)中，生境質(zhì)量與人類活動強(qiáng)度成反比，人類活動強(qiáng)度越大，生境質(zhì)量越低，生物多樣性水平越低。反之，生境質(zhì)量越好，生物多樣性水平越高[21]。因此，生物多樣性可通過分析土地利用/覆被對其生物多樣性威脅程度計算得出，即本研究中采用生境質(zhì)量表征生物多樣性水平。

在ArcGIS 軟件中通過疊加分析上述各指標(biāo)服務(wù)功能重要性結(jié)果，確定研究單元的主要生態(tài)服務(wù)功能，得到研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性等級。

2.1 水源涵養(yǎng)功能評價

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的重要服務(wù)功能之一，指降水后經(jīng)過地表截留、滲透、涵養(yǎng)，并進(jìn)行蒸散發(fā)調(diào)控水循環(huán)[22]，其計算公式[23]為：

式中：W代表水源涵養(yǎng)量（mm），V是流速系數(shù)，T是地形指數(shù)，K是土壤飽和導(dǎo)水率（mm·d-1），Y代表年產(chǎn)水量（mm·a-1），Q代表柵格數(shù)量，D代表土壤厚度（mm），S代表百分比坡度（%），P代表柵格上的年均降水量（mm·a-1），A代表柵格上的實際年均蒸散發(fā)量（mm·a-1）。計算過程參考InVEST 模型用戶手冊與文獻(xiàn)[24-25]。

2.2 土壤保持功能評價

土壤保持功能是指在一定植被、氣象等條件下，生態(tài)系統(tǒng)的水土保持能力。本文利用水土流失方程進(jìn)行計算，公式[20，26]為：

式中：SW代表土壤保持功能（t/hm2·a-1），R指降雨侵蝕力（MJ·mm/hm2·h-1·a-1），K指土壤可蝕程度（t·hm2·h/hm2·MJ-1·mm-1），L、S分別指坡長和坡度，C為植被覆蓋率。

2.3 洪水調(diào)蓄功能評價

洪水調(diào)蓄服務(wù)功能的重要性主要通過不同生態(tài)系統(tǒng)類型的洪水調(diào)蓄能力差異性進(jìn)行考量，以湖泊生態(tài)系統(tǒng)的可調(diào)蓄水量和水庫的防洪庫容評價調(diào)蓄功能[27]。具體公式如下：

湖泊：CrL=aAb；

水庫：CrR=αCt；

其中，A為湖面面積；a，b為常數(shù)，按照湖區(qū)分類；Ct為總庫容。

2.4 生物多樣性（生境質(zhì)量）功能評價

本文主要基于InVEST 模型計算湖口縣生境質(zhì)量指數(shù)，從而反映生態(tài)系統(tǒng)提供生物多樣性服務(wù)的功能。根據(jù)外界威脅強(qiáng)度，以及不同土地利用類型的敏感度，計算生境質(zhì)量的退化程度，進(jìn)而得到生境質(zhì)量，計算公式為：

式中，Qxj為土地利用/覆被類型j中x柵格的生境質(zhì)量指數(shù)；Hj為土地利用/覆被類型j的生境適宜度，域值為[0，1]；Dxj為土地利用/覆被類型j中x柵格的生境退化度；k為半飽和常數(shù)，取Dxj最大值的一半；z為歸一化常量，通常設(shè)為2.5。R為威脅源個數(shù)；wr為威脅源r的權(quán)重；Yr為威脅源r的柵格數(shù)；ry為柵格y的脅迫值；irxy為柵格y的脅迫值ry對柵格x的脅迫水平；βx為威脅源對柵格x的可達(dá)性；Sjr為土地利用/覆被類型j對威脅源r的敏感度。計算過程參考InVEST 模型用戶手冊與文獻(xiàn)[24，28]。

2.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性

本文中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性由以上4種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中的主導(dǎo)功能確定[29]。即：

式中，ESx為x柵格上的生態(tài)服務(wù)功能重要性等級，D1x—Dnx為x柵格上某因素生態(tài)服務(wù)功能重要性等級。

3 結(jié)果

3.1 一級大區(qū)

研究區(qū)湖口縣地形為東南高西北低，東南部有武山山脈為屏，西北部有長江、鄱陽湖環(huán)繞。根據(jù)研究區(qū)地形地貌總體格局，以及水文等自然地理特征，結(jié)合行政單元區(qū)劃，劃定研究區(qū)保護(hù)修復(fù)一級分區(qū)，分別為北部長江岸線生態(tài)修復(fù)區(qū)、中西部平原生態(tài)修復(fù)區(qū)和東部山地生態(tài)修復(fù)區(qū)。

3.2 二級亞區(qū)

3.2.1 主要生態(tài)服務(wù)功能

研究區(qū)水源涵養(yǎng)重要區(qū)主要分布于西北部鄱陽湖、北部入長江口以及東部森林等地。土壤保持重要區(qū)域則集中位于中部平原區(qū)域。洪水調(diào)蓄重要區(qū)集中于鄱陽湖入長江口及縣域內(nèi)馬跡嶺水庫。生境質(zhì)量高的區(qū)域主要位于研究區(qū)四周，包括鄱陽湖及入江口，以及東部森林。

3.2.2 分區(qū)結(jié)果

將生態(tài)修復(fù)一級分區(qū)的結(jié)果與生態(tài)服務(wù)功能重要性評價、湖口縣“三生空間”，以及行政區(qū)劃等數(shù)據(jù)通過空間疊加方法進(jìn)行分析，劃分為7 個亞區(qū)，最終得到湖口縣生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)結(jié)果（表1）。

表1 湖口縣國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)結(jié)果

3.3 修復(fù)單元

3.3.1 主要生態(tài)問題

（1）北部長江岸線生態(tài)修復(fù)區(qū)

該區(qū)分布于湖口縣北部，涉及湖口縣水域，雙鐘鎮(zhèn)和凰村鎮(zhèn)，其中雙鐘鎮(zhèn)為湖口縣縣政府所在地，區(qū)域人口密度高，建設(shè)用地比例顯著高于湖口縣其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)及地區(qū)，區(qū)域上包括國家森林公園等。針對重要生態(tài)功能評價、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的具體問題，以及湖口縣“三生空間”等研究成果，將該區(qū)域進(jìn)一步劃分為兩個修復(fù)亞區(qū)。

一是北部沿江水源涵養(yǎng)生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，包括湖口縣雙鐘鎮(zhèn)等地區(qū)。此區(qū)域是長江生態(tài)帶與鄱陽湖生態(tài)帶交匯處的重要生態(tài)保護(hù)區(qū)，生態(tài)價值極為重要，存在的主要生態(tài)問題是岸線侵占侵蝕、水土流失，以及水環(huán)境惡化。

二是北部城鄉(xiāng)生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，區(qū)域上包括凰村鎮(zhèn)等。區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地利用低效，棚戶區(qū)改造工作任重道遠(yuǎn)，部分小微企業(yè)歇業(yè)停產(chǎn)導(dǎo)致用地閑置等土地資源的浪費。

（2）中西部平原生態(tài)修復(fù)區(qū)

區(qū)域上主要包括流芳鄉(xiāng)、城山鎮(zhèn)和舜德鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)及地區(qū)，該區(qū)地形平坦，土壤肥沃，水源充足，是農(nóng)村生活重點區(qū)域、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展重點區(qū)域，湖口縣大部分農(nóng)業(yè)種植基地設(shè)立于此。此修復(fù)區(qū)面積最大，約占湖口縣總面積的49.84%，將該區(qū)域進(jìn)一步劃分為三個修復(fù)亞區(qū)。

一是南部農(nóng)產(chǎn)品保障與水土保持生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，區(qū)域涉及流芳鄉(xiāng)等。該亞區(qū)的典型生態(tài)問題主要是水土流失和土壤污染。

二是中部農(nóng)產(chǎn)品保障生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，涉及城山鎮(zhèn)等。該區(qū)域內(nèi)耕地面積較大，是湖口縣的重要糧油類作物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地。區(qū)域主要生態(tài)問題是水土流失，以及農(nóng)用地破碎化。

三是西部湖泊生物多樣性維護(hù)與洪水調(diào)蓄生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，涉及舜德鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域內(nèi)包括南北港水產(chǎn)場與鄱陽湖重要濕地，以及湖口縣的國家級生態(tài)公益林（沿江公益林），具有重要的生態(tài)功能，但面臨著水環(huán)境污染、洪澇災(zāi)害等一系列生態(tài)環(huán)境問題。

（3）東部山地生態(tài)修復(fù)區(qū)

主要包括大垅鄉(xiāng)等山地丘陵地區(qū)。該區(qū)域是湖口縣重要生態(tài)安全屏障、水土保持區(qū)、生物多樣性保護(hù)區(qū)，具有較高生態(tài)功能價值。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的地形地貌等要素，進(jìn)一步劃分為兩個修復(fù)亞區(qū)。

一是東部山地生物多樣性保護(hù)生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，涉及東部山地生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)的所有山地丘陵區(qū)域，區(qū)域土地類型以林地為主，擁有數(shù)個保護(hù)區(qū)，為湖口縣的東部屏障，礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)域內(nèi)分布有銅、鉛、鋅、鉬等多種礦產(chǎn)。但該區(qū)水土流失較嚴(yán)重，水旱災(zāi)害較多，地質(zhì)災(zāi)害頻次較高，礦山治理成效低下，存在土壤污染、生境惡化等生態(tài)問題。

二是東部水土保持生態(tài)修復(fù)亞區(qū)，該區(qū)為東部山地生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)的平原區(qū)域，區(qū)域內(nèi)以農(nóng)用地為主，同樣也存在水土流失、農(nóng)業(yè)面源污染等生態(tài)問題。

3.3.2 修復(fù)單元及修復(fù)模式

通過辨析7 個亞區(qū)中存在的主要生態(tài)問題，設(shè)置各片區(qū)優(yōu)先的任務(wù)，針對問題突出的區(qū)域多措并舉地開展綜合治理，并使修復(fù)工程能夠落實到責(zé)任主體，進(jìn)一步將每一個修復(fù)片區(qū)劃分成若干個修復(fù)單元。7 個修復(fù)亞區(qū)共包括18 個修復(fù)單元，修復(fù)單元為自然生態(tài)單元（如保護(hù)區(qū)）或行政單元（一個或多個村），單元內(nèi)存在一類或幾類主要生態(tài)環(huán)境問題，因地制宜地實施生態(tài)修復(fù)工程，包括生物多樣性保護(hù)、水土流失治理、水質(zhì)提升、礦山修復(fù)、土地整治與修復(fù)等一種或多種保護(hù)修復(fù)模式，進(jìn)行國土空間一體化修復(fù)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

通過對湖口縣自然地理特征進(jìn)行分析，結(jié)合水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性保護(hù)等重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價，對湖口縣的國土空間生態(tài)修復(fù)進(jìn)行了二級分區(qū)，再根據(jù)湖口縣實際存在的生態(tài)問題及各區(qū)域的不同整治需求，進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)單元的劃定，主要研究結(jié)論有：①在方法上，研究中的二級分區(qū)主要以湖口縣自然地理特征、重要生態(tài)服務(wù)功能評價為基礎(chǔ)，其中自然地理特征充分分析和總結(jié)已有湖口縣各種國土空間主要主導(dǎo)功能型分區(qū)；再通過科學(xué)性、可行性的方法進(jìn)行重要生態(tài)功能評估，將評估結(jié)果作為二級分區(qū)的主要依據(jù)，這也有助于提出有針對性的整治修復(fù)方向；最后根據(jù)具體生態(tài)問題，劃定修復(fù)單元，這樣能夠針對問題突出的區(qū)域多措并舉地開展綜合治理，并使工程能夠落實到責(zé)任主體。②結(jié)果與整治修復(fù)措施：湖口縣國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)可劃分為3 個大區(qū)，分別為北部長江岸線生態(tài)修復(fù)區(qū)、中西部平原生態(tài)修復(fù)區(qū)和東部山地生態(tài)修復(fù)區(qū)；根據(jù)一級分區(qū)的重要生態(tài)服務(wù)功能評價結(jié)果，綜合考慮“三生空間”劃定及行政邊界完整性，進(jìn)一步劃分7 個亞區(qū)；把握各二級分區(qū)的主要生態(tài)問題，明確各片區(qū)主要的生態(tài)修復(fù)和綜合整治方向，劃定了各片區(qū)內(nèi)的修復(fù)單元，共可分為18 個生態(tài)修復(fù)單元，各修復(fù)單元內(nèi)存在一類或幾類主要生態(tài)環(huán)境問題，實施包括生物多樣性保護(hù)、水土流失治理、水質(zhì)提升、礦山修復(fù)、土地整治與修復(fù)等一種或多種保護(hù)修復(fù)模式。

4.2 討論

我國幅員遼闊，國土空間存在地域分異，對國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)的劃定首先應(yīng)該把握區(qū)域的特征，圍繞特定的生態(tài)功能，以及針對特定的保護(hù)修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行；其次，應(yīng)結(jié)合生態(tài)問題，實施全面、綜合的保護(hù)修復(fù)措施。本文的分區(qū)方法綜合考慮了湖口縣域的自然地理特征、重要生態(tài)功能，以及存在的實際生態(tài)問題，劃定了具有針對性和綜合性的修復(fù)片區(qū)與單元，為縣域國土空間生態(tài)修復(fù)提供了一定的依據(jù)和參考。與其他研究方法相比，本文根據(jù)具體的生態(tài)問題，基于自然生態(tài)單元和行政單元的相對完整性、治理措施的系統(tǒng)性等原則，劃定了生態(tài)修復(fù)單元，突出了區(qū)域性與單元性，而且修復(fù)單元的劃定有助于針對問題突出的區(qū)域多措并舉地開展綜合治理，以及落實整治修復(fù)的責(zé)任主體。

研究雖然基于縣域尺度，綜合考慮了縣域的多種自然、社會要素，但對生態(tài)修復(fù)分區(qū)的尺度特征把握以及生態(tài)修復(fù)工程模式選擇等方面，仍需進(jìn)一步深入、優(yōu)化與完善。