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)系統服務功能，對國土空間生態(tài)功能進行綜合評價，據此識別生態(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管理和自然生態(tài)監(jiān)管機構，統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，統籌協調劃定各類空間范圍，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、茶葉生產大縣和藥材產業(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年土地利用現狀變更調查數據、DEM數據、遙感影像數據、河流水系圖、土壤數據庫等數據為基礎，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據，從生態(tài)敏感性評價和生態(tài)系統服務功能評價2個方面，依據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，明晰安化縣域內生態(tài)系統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。依據安化縣實際，對評價分級閾值做相應調整，以更好地體現區(qū)域分布差異。將以上4項水土流失敏感性單因子評價數據進行空間賦值處理，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;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為土壤質地因子，采用我國1∶100萬土壤數據庫中數據測算得到;Ci為植被覆蓋因子，運用遙感影像數據直接提取得到。

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]。 根據石漠化形成機理，利用林業(yè)部門安化縣第二次石漠化調查的成果，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據進行乘積運算，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;Di為i評價單元范圍內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數據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)系統服務功能評價。

生態(tài)系統服務功能評價是針對生態(tài)系統對區(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)內重要生態(tài)系統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。根據安化縣生態(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)實現對水流、水循環(huán)的調控，主要表現在緩和地表徑流、補充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動、滯洪補枯、保證水質等方面。通常以生態(tài)系統水源涵養(yǎng)服務能力指數作為其評價指標，計算公式為：

式中，WR為生態(tài)系統水源涵養(yǎng)服務能力指數;NPPmean為多年植被凈初級生產力平均值，從MODIS數據產品（MOD17A3）中獲得;Fsio為標準化到0～1的評價區(qū)域坡度數據（根據 DEM數據計算得出坡度后，將坡度柵格標準化到0～1得到;Fsic為土壤滲流因子，根據土壤質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據插值并標準化到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)系統在維持基因、物種、生態(tài)系統多樣性發(fā)揮的作用，是生態(tài)系統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;NPPmean、Fpre參數的計算方法同上;Ftem為氣溫參數，由1987—2016年平均氣溫數據進行插值獲得;Falt為海拔參數，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（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)系統提供的重要調節(jié)功能之一。該功能重要性評價以生態(tài)系統水土保持服務能力指數為指標，測算公式為：

式中，Spro為水土保持服務能力指數;NPPmean和Fslo含義與計算方法同上;K為土壤可蝕性因子，根據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生活條件且坡度較平緩的地區(qū)，是全縣主要的生產生活集聚區(qū)。

2.1.2?生態(tài)系統服務功能評價。

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)內的區(qū)域劃定為生態(tài)空間。協調生態(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)保護空間可根據縣域的社會經濟發(fā)展階段、生態(tài)環(huán)境保護與修復狀況和生產建設需求規(guī)模進行適當調整，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)保護進行協調引導，根據縣域的發(fā)展需要可進行彈性調整，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，以及加劇現有生態(tài)問題（水土流失、石漠化）的建設項目;已經建設的，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)內原有居民生活、生產設施改造不受限制，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)域內可以適度發(fā)展生態(tài)旅游、生態(tài)農業(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，保障區(qū)域生態(tài)安全與健康可持續(xù)發(fā)展。

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