彭佳捷 麻戰(zhàn)洪 涂蕾

摘要?[目的]科學識別并保護生態(tài)空間。[方法]以湖南省安化縣為例，運用 GIS平臺，基于生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務功能，對國土空間生態(tài)功能進行綜合評價，據(jù)此識別生態(tài)空間，并構建生態(tài)空間管控體系。[結果]安化縣禁止開發(fā)建設的基礎性生態(tài)保護空間面積7.19 km2，占全縣總面積的14.55%，范圍主要包括縣域西北部、中部和資江沿岸的各類禁止開發(fā)區(qū)核心區(qū)及地災高易發(fā)區(qū)。限制開發(fā)建設的重要生態(tài)保護空間面積27.51 km2，占全縣總面積的55.63%，主要分布于縣域東部和西南部。[結論]安化縣的生態(tài)空間主要包含西北部山地區(qū)域和中部資江沿岸地區(qū)，該區(qū)域的生態(tài)敏感度較高，且具有較重要的生態(tài)服務價值，因此生態(tài)空間的劃定有利于統(tǒng)籌引導區(qū)域生態(tài)保護與修復，為構建生態(tài)文明安全格局提供基礎保障。

關鍵詞?生態(tài)空間;生態(tài)敏感性;生態(tài)系統(tǒng)服務功能;安化縣

中圖分類號?S181文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0063-05

近年來，我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程持續(xù)加快，但伴隨而來的資源和生態(tài)環(huán)境問題已成為可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸[1-3]。黨的十八大報告把生態(tài)文明建設放在突出地位，明確要求優(yōu)化國土空間格局，促進生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀。黨的十九大報告進一步要求加快生態(tài)文明體制改革，設立國有自然資源資產(chǎn)管理和自然生態(tài)監(jiān)管機構，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復職責，構建國土空間開發(fā)保護制度。國土空間是生態(tài)文明建設的基本載體，科學編制國土空間規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)劃定各類空間范圍，加強國土空間用途管制是新時代生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容。生態(tài)空間是指具有自然屬性、以提供生態(tài)服務或生態(tài)產(chǎn)品為主體功能的國土空間[4-5]。探究生態(tài)空間識別方法、建立生態(tài)空間管控體系是遏制生態(tài)系統(tǒng)退化、加強生態(tài)空間治理能力的重要手段，對保障區(qū)域國土安全、生態(tài)環(huán)境安全、資源安全具有重要意義。

安化縣是一個以山地為主的山區(qū)縣，從生態(tài)功能角度來看，安化全縣同時屬于湖南省重點生態(tài)功能區(qū)中的洞庭湖-湘資沅澧“四水”水體濕地和生物多樣性生態(tài)功能區(qū)、武陵山區(qū)生物多樣性和水土保持生態(tài)功能區(qū)（含雪峰山區(qū)）2個片區(qū)，在全省乃至整個長江中游地區(qū)的生態(tài)安全格局中占據(jù)重要位置。筆者以湖南省安化縣作為典型區(qū)，進行生態(tài)空間識別與保護研究，對區(qū)域生態(tài)建設及可持續(xù)發(fā)展有重要的指導意義。

1?資料與方法

1.1?研究區(qū)概況

安化縣位于湘中偏北、資江中游、雪峰山脈北段，隸屬于湖南省益陽市，下轄18個鎮(zhèn)、5個鄉(xiāng)，總人口102.96萬人，國土面積4 945.20 km2，是湖南省第三大縣。安化縣屬亞熱帶季風性濕潤氣候，多年平均氣溫16.2 ℃，年降雨量在986～2 440 mm。全縣地形地貌多樣，地勢從西向東傾斜，經(jīng)過長期開發(fā)利用，目前已形成“八山半水半分田、一分道路加莊園”的土地利用格局，是典型的山區(qū)縣、庫區(qū)縣，同時也是湖南有名的有色金屬大縣、水能資源大縣、林業(yè)資源大縣、茶葉生產(chǎn)大縣和藥材產(chǎn)業(yè)大縣。

1.2?研究方法

1.2.1?總體技術框架。

該研究以安化縣2016年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、河流水系圖、土壤數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)為基礎，運用ArcGIS空間分析功能，提取出坡度、坡向、植被覆蓋度、土壤類型、河流廊道連通性等空間數(shù)據(jù)，從生態(tài)敏感性評價和生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價2個方面，依據(jù)安化縣植被覆蓋度高、地形起伏較大、石漠化分布較廣等特點，分別篩選和構建生態(tài)空間識別的指標體系，逐一評價每個指標的重要性并進行賦值，得到生態(tài)敏感性評價和生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價結果，最后運用布爾運算將兩項評價結果進行綜合分級疊加評價，完成安化縣的生態(tài)空間綜合識別劃定結果圖，并按照不同級別分析評價結果，構建安化縣生態(tài)空間分級管控體系。

1.2.2?生態(tài)敏感性評價。

生態(tài)敏感性是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域中各種自然和人類活動的干擾的敏感程度和反映程度，即生態(tài)系統(tǒng)受干擾后生態(tài)失衡概率的大小[6]。通常選取土壤侵蝕量、石漠化面積、土壤質(zhì)地、生境中的珍稀物種等易于量化的因素作為生態(tài)環(huán)境敏感性評價的指標。針對安化的實際情況，主要對水土流失和石漠化敏感性進行評價。通過生態(tài)敏感性評價，明晰安化縣域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性程度與分布情況，以利于制定差異化的保護與修復措施。

1.2.2.1?水土流失敏感性評價。

按照土壤侵蝕產(chǎn)生的動力因素，安化縣水土流失主要屬于水力侵蝕類型。參照原國家環(huán)境保護總局2003年發(fā)布的《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》，選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、地表植被覆蓋和坡度坡長等最能體現(xiàn)水動力為主的水土流失敏感度指標構建水土流失方程。依據(jù)安化縣實際，對評價分級閾值做相應調(diào)整，以更好地體現(xiàn)區(qū)域分布差異。將以上4項水土流失敏感性單因子評價數(shù)據(jù)進行空間賦值處理，并運用GIS進行空間性乘積運算，公式如下：

式中，SSi為i空間單元水土流失敏感性指數(shù);Ri為降雨侵蝕力因子，在王萬中等[7]計算的我國100多個城市R值的基礎上，通過空間插值得到;LSi為坡度坡長因子，采用地形起伏度與土壤侵蝕敏感性的關系來估算;Ki為土壤質(zhì)地因子，采用我國1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)測算得到;Ci為植被覆蓋因子，運用遙感影像數(shù)據(jù)直接提取得到。

1.2.2.2?石漠化敏感性評價。

石漠化敏感性評價是為有效識別石漠化高易發(fā)區(qū)域，評估石漠化對人類活動的影響敏感度[8]。 根據(jù)石漠化形成機理，利用林業(yè)部門安化縣第二次石漠化調(diào)查的成果，選取碳酸巖出露面積百分比、地形坡度、植被覆蓋度因子構建石漠化敏感性評估指標體系。利用GIS空間疊加功能，將各石漠化影響單因子敏感性空間數(shù)據(jù)進行乘積運算，得到縣域石漠化敏感性分級圖，公式如下：

式中，Si為i評價區(qū)域石漠化敏感性指數(shù);Di為i評價單元范圍內(nèi)碳酸巖出露面積占評價單元總面積的百分比;Pi為i研究區(qū)地形坡度，運用GIS工具對研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)進行處理和分級得到;Ci為i評價區(qū)域植被覆蓋度。

1.2.2.3?生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價。

生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價是針對生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的主要服務功能的重要性進行評價[9]。通過評價，明確研究區(qū)內(nèi)重要生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值及其對區(qū)域生態(tài)安全格局的重要性影響程度，以及維持生態(tài)系統(tǒng)這種功能應采取的措施和方法，為國土生態(tài)保護提供科學依據(jù)。根據(jù)安化縣生態(tài)環(huán)境特征，主要對水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護、水土保持等生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行重要性評價。

（1）水源涵養(yǎng)重要性評價。

水源涵養(yǎng)是自然生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結構與水相互作用，對降水進行截留、滲透、蓄積，并通過蒸散發(fā)實現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調(diào)控，主要表現(xiàn)在緩和地表徑流、補充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動、滯洪補枯、保證水質(zhì)等方面。通常以生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務能力指數(shù)作為其評價指標，計算公式為：

式中，WR為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務能力指數(shù);NPPmean為多年植被凈初級生產(chǎn)力平均值，從MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品（MOD17A3）中獲得;Fsio為標準化到0～1的評價區(qū)域坡度數(shù)據(jù)（根據(jù) DEM數(shù)據(jù)計算得出坡度后，將坡度柵格標準化到0～1得到;Fsic為土壤滲流因子，根據(jù)土壤質(zhì)地類型由黏土到砂土分別在 0～1 均等賦值得到;Fpre由多年平均年降水量數(shù)據(jù)插值并標準化到0～1得到。

（2）生物多樣性保護功能重要性評價。

生物多樣性保護功能是森林、濕地等生態(tài)系統(tǒng)在維持基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性發(fā)揮的作用，是生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一。該功能重要性評價以生物多樣性保護服務能力指數(shù)為指標，測算公式為：

式中，Sbio為生物多樣性維護服務能力指數(shù);NPPmean、Fpre參數(shù)的計算方法同上;Ftem為氣溫參數(shù)，由1987—2016年平均氣溫數(shù)據(jù)進行插值獲得;Falt為海拔參數(shù)，由評價區(qū)海拔標準化0～1獲得。

（3）水土保持功能重要性評價。

水土保持功能是生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草地等）通過其結構與過程發(fā)揮的有利于保護水土資源、改善生態(tài)環(huán)境等方面的直接作用或效能，是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)功能之一。該功能重要性評價以生態(tài)系統(tǒng)水土保持服務能力指數(shù)為指標，測算公式為：

式中，Spro為水土保持服務能力指數(shù);NPPmean和Fslo含義與計算方法同上;K為土壤可蝕性因子，根據(jù)Williams等[10]在EPIC（erosion productivity impact calculator）模型中使用的方法來計算得到。該方法強調(diào)地形因子、土壤結構因子和綠色植被在水土保持中的作用，較通用水土流失方程簡單，可快速定量分析區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)水土保持服務能力的空間分異特征。

2?結果與分析

2.1?生態(tài)空間識別

2.1.1?生態(tài)敏感性評價。

將水土流失敏感性和石漠化敏感性評價結果進行疊加，按照生態(tài)敏感性評價分值，將全縣劃分為輕度敏感、中度敏感、高度敏感和極度敏感4個等級（表1），得到安化縣生態(tài)敏感性評價結果。從表1可以看出，安化縣生態(tài)高度敏感和極度敏感的地區(qū)占全縣總面積的48.15%。從空間分布上來看，高度敏感和極度敏感地區(qū)主要分布在縣域西北部和中部的山地區(qū)及資江沿線，該區(qū)域坡度大，水土流失較嚴重，且由于人類活動散而廣的分布特點，其對全區(qū)的生態(tài)環(huán)境安全與穩(wěn)定具有重要影響。輕度生態(tài)敏感性區(qū)域主要分布于具有良好生產(chǎn)生活條件且坡度較平緩的地區(qū)，是全縣主要的生產(chǎn)生活集聚區(qū)。

2.1.2?生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價。

將水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護、水土保持服務功能評價結果進行疊加，按照生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價分值，將全縣劃分為極不重要生態(tài)服務功能、不重要生態(tài)服務功能、重要生態(tài)服務功能和極重要生態(tài)服務功能4類（表2），得到安化縣生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價結果。從圖4和表2可以看出，生態(tài)服務功能較重要的區(qū)域主要分布于山地、水系、濕地、林地區(qū);總體來說，安化縣土地生態(tài)服務功能處于中高等水平，重要和極重要生態(tài)服務功能區(qū)占縣域總面積64.6%，主要集中在安化縣西北部和中部山地區(qū);不重要和極不重要生態(tài)服務功能區(qū)重點分布在全縣各鎮(zhèn)區(qū)、集鎮(zhèn)區(qū)及其周邊區(qū)域。

2.1.3?生態(tài)空間識別與劃定。

依據(jù)生態(tài)敏感性分析、生態(tài)服務價值評價結果，將禁止開發(fā)區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)和生態(tài)服務價值高的地區(qū)進行空間疊加，綜合考慮城鎮(zhèn)開發(fā)建設、基本農(nóng)田保護用地需求，將位于生態(tài)高敏感區(qū)或者高生態(tài)服務價值區(qū)內(nèi)的區(qū)域劃定為生態(tài)空間。協(xié)調(diào)生態(tài)保護與城鄉(xiāng)開發(fā)建設之間的關系，將生態(tài)保護空間劃分為一級生態(tài)管控區(qū)（禁止開發(fā)型生態(tài)空間）和二級生態(tài)管控區(qū)（限制開發(fā)型生態(tài)空間），實施分級保護。

實際操作中將生態(tài)敏感性極敏感區(qū)、高度敏感區(qū)與極高、高生態(tài)服務價值區(qū)進行疊加，得到禁止開發(fā)型生態(tài)保護空間（即剛性生態(tài)保護空間），該類空間是建設發(fā)展不可逾越的邊界，區(qū)內(nèi)應以生態(tài)保護和生態(tài)修復為主。禁止開發(fā)建設的基礎性生態(tài)保護空間面積為71 953.29 hm2，占全縣總面積的14.55%， 范圍主要包括縣域西北部、中部和資江沿岸的各類禁止開發(fā)區(qū)核心區(qū)及地災高易發(fā)區(qū)，主要起防御水土流失和水源涵養(yǎng)作用。

將中生態(tài)敏感區(qū)與一般生態(tài)服務價值區(qū)相疊加，得到限制開發(fā)型生態(tài)保護空間（即彈性生態(tài)保護空間）。與剛性生態(tài)保護空間不同，彈性生態(tài)保護空間可根據(jù)縣域的社會經(jīng)濟發(fā)展階段、生態(tài)環(huán)境保護與修復狀況和生產(chǎn)建設需求規(guī)模進行適當調(diào)整，但是剛性空間是彈性空間堅守的底線。限制開發(fā)建設的重要生態(tài)保護空間面積為275 083.84 hm2，占全縣總面積的55.63%，范圍主要分布于縣域西南部和東部。劃定彈性生態(tài)保護空間，可對國土資源開發(fā)利用和生態(tài)保護進行協(xié)調(diào)引導，根據(jù)縣域的發(fā)展需要可進行彈性調(diào)整，這樣既可以維護生態(tài)安全，又不阻礙縣域的整體發(fā)展進程。

2.2?生態(tài)空間差異化分級管控

加快建立生態(tài)保護空間分級管控政策機制，形成差異化管控規(guī)則。禁止開發(fā)型生態(tài)保護區(qū)內(nèi)除必要的科學研究、保護活動外，將禁止破壞生態(tài)保護紅線區(qū)主導生態(tài)功能（水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護、水土保持）的建設項目，以及加劇現(xiàn)有生態(tài)問題（水土流失、石漠化）的建設項目;已經(jīng)建設的，應當嚴控進一步擴大范圍和規(guī)模，并應逐步遷出。一類管控區(qū)內(nèi)原有居民生活、生產(chǎn)設施改造不受限制，但改造規(guī)模和范圍應受嚴格控制，有條件的應逐步遷出。限制型生態(tài)保護區(qū)內(nèi)應強化對水源涵養(yǎng)林區(qū)、生態(tài)公益林、珍稀動植物棲息地、天然林區(qū)等重要生態(tài)功能區(qū)的保護，維護水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維護等重要生態(tài)服務功能。除國家和省級大型交通、水利、能源等基礎設施建設外，不得擅自進行大規(guī)模城鎮(zhèn)化、工業(yè)化開發(fā)建設，適當降低人類活動強度和密度。在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下，區(qū)域內(nèi)可以適度發(fā)展生態(tài)旅游、生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)林業(yè)等不損害區(qū)域生態(tài)服務功能的活動。交通、管線、旅游等基礎設施項目的建設，從嚴落實生態(tài)環(huán)境保護要求。

3?結論與討論

歷經(jīng)30多年的高速城鎮(zhèn)化發(fā)展后，我國的生態(tài)環(huán)境矛盾日益突出，大力推進生態(tài)文明建設、推動形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設新格局是新時代中國特色社會主義的重要歷史使命。該研究以安化縣為案例，基于生態(tài)系統(tǒng)的綜合評價，從生態(tài)敏感性、生態(tài)服務價值2個方面系統(tǒng)探討了生態(tài)空間的識別方法，構建了生態(tài)保護空間分級管控體系，對維護區(qū)域生態(tài)安全格局具有重要的理論和實踐意義。

安化縣的禁止開發(fā)型生態(tài)保護空間主要分布在縣域西北部、中部和資江沿岸的各類禁止開發(fā)區(qū)核心區(qū)及地災高易發(fā)區(qū)，主要起預防水土流失、維護水源涵養(yǎng)等作用。限制開發(fā)型生態(tài)保護空間與禁止開發(fā)型生態(tài)保護空間相比，地域范圍有所擴大，還包括了縣域西南部和東部的一些地區(qū)。由于安化縣西北部和東南部山區(qū)有水土流失、石漠化等問題，生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，是生態(tài)環(huán)境較易遭受破壞的區(qū)域。但縣域西北部森林覆蓋率高且植被豐富，縣域西南部分布有柘溪水庫并處資江水系上游，均具有較高的生態(tài)服務價值，對增強生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和水源涵養(yǎng)功能有重要作用。因此，科學劃定生態(tài)空間，可有效保護生態(tài)系統(tǒng)敏感區(qū)和生態(tài)服務功能價值較高的地區(qū)，為縣域國土空間規(guī)劃編制提供科學依據(jù)，保障區(qū)域生態(tài)安全與健康可持續(xù)發(fā)展。

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