謝花林,姚 干,何亞芬,張道貝1,

1 江西財(cái)經(jīng)大學(xué)生態(tài)文明研究院,南昌 330013 2 江西財(cái)經(jīng)大學(xué)土地管理研究中心,南昌 330032 3 江西財(cái)經(jīng)大學(xué)生態(tài)文明制度建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新中心,南昌 330013

國(guó)土是生態(tài)文明的重要載體。近幾十年來(lái),由于人類對(duì)土地資源的不合理開(kāi)發(fā)利用以及日益加劇的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng),致使生物多樣性銳減、森林植被破壞、景觀破碎化等生態(tài)系統(tǒng)功能退化。如何處理好人口、資源和環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系,協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)之間的平衡是中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

黨的十八大報(bào)告提出,“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局,構(gòu)建科學(xué)合理的城市化格局、農(nóng)業(yè)發(fā)展格局、生態(tài)安全格局”。2012年12月由國(guó)土資源部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)共同牽頭,聯(lián)合20多個(gè)部位和科研單位,共同編制的《全國(guó)國(guó)土規(guī)劃綱要(2011—2030年)》(以下簡(jiǎn)稱《國(guó)土規(guī)劃綱要》)形成征求意見(jiàn)稿?！秶?guó)土規(guī)劃綱要》中提出:要在優(yōu)化格局過(guò)程中切實(shí)發(fā)揮開(kāi)發(fā)引導(dǎo)和空間管控作用,設(shè)置“生存線”、“生態(tài)線”和“發(fā)展線”；其中“生態(tài)線”是明確基礎(chǔ)性生態(tài)用地保護(hù)規(guī)模,建設(shè)國(guó)家生態(tài)屏障,提高生態(tài)環(huán)境安全水平。在十九大報(bào)告指出“今后五年,要完成生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界三條控制線劃定工作”,同時(shí)提出要“像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理,實(shí)行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境和生活方式,堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路,建設(shè)美麗中國(guó),為人們創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境,為全球生態(tài)安全做出貢獻(xiàn)”。因此,關(guān)鍵性生態(tài)空間是國(guó)家生態(tài)安全的重要組成部分和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ),關(guān)鍵性生態(tài)空間的辨識(shí)能夠?yàn)閲?guó)家生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界三條控制線的劃定提供科學(xué)的參考依據(jù),也是現(xiàn)階段生態(tài)保護(hù)的首要工作。

關(guān)鍵性生態(tài)空間是保障區(qū)域水資源安全、生物多樣性保護(hù)安全、地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)安全、水土保持安全、維護(hù)區(qū)域景觀格局完整性和連續(xù)性的基礎(chǔ)性用地空間。國(guó)外對(duì)區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí),主要集中在生物多樣性保護(hù)空間辨識(shí)、水安全防護(hù)空間辨識(shí)、水土流失防護(hù)空間辨識(shí)和綠色空間辨識(shí)等方面。在生物多樣性保護(hù)空間辨識(shí)方面,在過(guò)去的三十年中,生物學(xué)家特別關(guān)注生物多樣性保護(hù)中自然空間所面臨的選擇困境[1- 4]。如Rouget等[5]基于GIS進(jìn)行了區(qū)域生物多樣性保護(hù)的熱點(diǎn)空間辨識(shí)研究。Vimal等[6]從稀有物種的高保護(hù)棲息地、高生態(tài)完整性地域、整個(gè)區(qū)域的景觀多樣性等方面探討了生物多樣性保護(hù)的敏感性空間。Moilanen和Arponen[7]討論了生物多樣性保護(hù)空間規(guī)劃中辨識(shí)關(guān)鍵性生態(tài)空間的尺度性問(wèn)題。在水安全防護(hù)空間辨識(shí)方面,Vos等[8]通過(guò)對(duì)區(qū)域關(guān)鍵性水安全防護(hù)空間的辨識(shí)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃了一個(gè)適應(yīng)區(qū)以應(yīng)對(duì)氣候變化的影響。Brouwer和Van Ek[9]通過(guò)辨識(shí)關(guān)鍵性水安全防護(hù)空間,分析了對(duì)其保護(hù)恢復(fù)所帶來(lái)的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。在水土流失防護(hù)空間辨識(shí)方面,Zagasa等[10]基于GIS技術(shù)、利用通用流失方程(USLE),辨識(shí)了希臘奧林匹斯山的關(guān)鍵性水土流失防護(hù)空間。國(guó)內(nèi)關(guān)于區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)的研究,主要集中在景觀格局演變、指標(biāo)體系評(píng)價(jià)、規(guī)劃調(diào)控和生態(tài)安全格局等方面。在生態(tài)空間演變方面,陳爽等[11]研究了南京市生態(tài)空間數(shù)量增減和質(zhì)量變化,從經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、宏觀政策環(huán)境和城市擴(kuò)展規(guī)律等方面分析變化的驅(qū)動(dòng)力,揭示政府干預(yù)下生態(tài)空間的結(jié)構(gòu)和功能演變規(guī)律,并提出生態(tài)空間保護(hù)對(duì)策。謝花林[12]以京津冀地區(qū)為例,通過(guò)建立不同階段各生態(tài)空間類型變化的logistic回歸模型,較好地揭示了區(qū)域不同階段生態(tài)空間變化的驅(qū)動(dòng)因素。在生態(tài)空間重要性評(píng)價(jià)方面,曾招兵等[13]建立了上海市青浦區(qū)生態(tài)用地的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并對(duì)研究區(qū)生態(tài)用地建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合的分析和評(píng)價(jià)。劉昕等[14]以數(shù)值法作為分析方法,與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論相結(jié)合,從生態(tài)環(huán)境、生態(tài)敏感性、氣候、土壤和地貌5個(gè)方面建立江西省生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,在GIS技術(shù)的支持下,研究其生態(tài)保護(hù)重要性和生態(tài)用地的空間分布。李鋒等[15]應(yīng)用遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估等方法,評(píng)估了由城市生態(tài)用地改變所導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化。綜上,國(guó)外在生物多樣性保護(hù)關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)的研究較深入,但只是單方面的,且在整合區(qū)域的水安全、水土流失防護(hù)、生物多樣性等關(guān)鍵性空間辨識(shí)方面研究較少。從研究尺度看,現(xiàn)有的研究多為縣域尺度或省域尺度,而以柵格為單元的區(qū)域尺度關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)相對(duì)較少。

鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)是江西省設(shè)立的第一個(gè)國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),是以鄱陽(yáng)湖城市圈為依托,以保護(hù)生態(tài)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)為重要戰(zhàn)略構(gòu)想的經(jīng)濟(jì)特區(qū)。區(qū)域內(nèi)鄱陽(yáng)湖是我國(guó)最大的淡水湖,是具有世界影響的重要濕地和候鳥(niǎo)越冬地,在維護(hù)區(qū)域生物多樣性、調(diào)蓄長(zhǎng)江洪水、降解污染物、保護(hù)長(zhǎng)江中下游生態(tài)環(huán)境等方面具有不可替代的作用。近年來(lái),隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展,區(qū)內(nèi)生物多樣性遭到威脅、水污染現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生、雨汛期洪水泛濫,造成區(qū)內(nèi)水土流失嚴(yán)重。因此,進(jìn)行鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí),一方面,契合了黨的十九大提出的“今后五年,要完成生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界三條控制線劃定工作”和 “像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理,實(shí)行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境和生活方式,堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路,建設(shè)美麗中國(guó),為人們創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境,為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)”的要求,另一方面,對(duì)于維護(hù)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康,開(kāi)展生態(tài)保育和生態(tài)環(huán)境建設(shè),構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

因此,本文從區(qū)域尺度出發(fā),借助GIS平臺(tái),以鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為研究區(qū),綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性、生態(tài)系統(tǒng)敏感性以及生物多樣性保護(hù)等多個(gè)方面因素辨識(shí)區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文生態(tài)保護(hù)紅線辨識(shí)所使用的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)主要包括DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)、NDVI(歸一化植被指數(shù))數(shù)據(jù)、NPP(生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力)數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)以及相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)等。其中DEM數(shù)據(jù)、NDVI(歸一化植被指數(shù))數(shù)據(jù)、NPP(生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力)數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所。氣象數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)的中國(guó)地面氣候資料年值數(shù)據(jù)集,自1980年至2011年的中國(guó)752個(gè)基本、基準(zhǔn)地面氣象觀測(cè)站及自動(dòng)站的氣候資料年值數(shù)據(jù)集,內(nèi)容包括氣溫、降水量等數(shù)據(jù),本文僅使用年平均氣溫和年均降水量數(shù)據(jù)。土壤類型數(shù)據(jù)來(lái)源于江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土學(xué)院。所有的空間數(shù)據(jù)都進(jìn)行重采樣到250 m×250 m柵格上,并統(tǒng)一地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)通過(guò)江西省土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)以及《鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃》(2010—2020年)提取得到。

1.2 關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)方法

1.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)方法

本文借助GIS的空間分析平臺(tái)進(jìn)行關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)過(guò)程。具體的技術(shù)路線為：第一,構(gòu)建區(qū)域生物多樣性、土壤保持、水源涵養(yǎng)和洪水調(diào)蓄4類生態(tài)用地指數(shù),以及水土流失和地質(zhì)災(zāi)害2類敏感性指數(shù)；第二,對(duì)各指數(shù)進(jìn)行計(jì)算并分級(jí)賦值,以完成單因子生態(tài)用地重要性的辨識(shí)；第三,對(duì)各單因子生態(tài)重要性指數(shù)進(jìn)行疊加處理,完成綜合關(guān)鍵性生態(tài)空間的識(shí)別。

(1)水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)價(jià)

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過(guò)其特有的結(jié)構(gòu)與水相互影響和作用,對(duì)大氣降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過(guò)蒸、散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)節(jié)和控制,主要表現(xiàn)為緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水水源水位、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、調(diào)滯洪枯、保證水源水質(zhì)等方面。通常以生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),具體計(jì)算公式如下。

WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo)

(1)[16]

式中,WR是生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean是評(píng)價(jià)區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fsic是土壤滲透因子；Fpre是評(píng)價(jià)區(qū)域多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值并歸一化到0—1之間；Fslo是根據(jù)最大最小值法歸一化到0—1之間的評(píng)價(jià)區(qū)域坡度柵格圖,可由DEM計(jì)算得到。

(2)土壤保持功能重要性評(píng)價(jià)

土壤保持是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過(guò)其結(jié)構(gòu)與過(guò)程,減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用,是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務(wù)功能之一。土壤保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被等有關(guān)。以生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務(wù)能力指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算公式如下。

Spro=NPPmean×(1-k)×(1-Fslo)

(2)[16]

式中,Spro是生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean是評(píng)價(jià)區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fslo是根據(jù)最大最小值法歸一化到0—1之間的評(píng)價(jià)區(qū)域坡度柵格圖；k為土壤可蝕性因子。

(3)洪水調(diào)蓄功能重要性評(píng)價(jià)

洪水調(diào)蓄是生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)自身的涵養(yǎng)水源,保持水土等功能調(diào)蓄洪水的能力,是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務(wù)功能之一[17]。洪水調(diào)蓄能力的強(qiáng)弱主要與植被覆蓋、地形地貌、人類活動(dòng)強(qiáng)度等有關(guān)[18]。本文通過(guò)河湖緩沖區(qū)距離、洪水調(diào)蓄區(qū)等級(jí)和洪水淹沒(méi)區(qū)范圍來(lái)表征洪水調(diào)蓄功能重要性,這3個(gè)指標(biāo)分別代表維護(hù)區(qū)域洪水調(diào)蓄能力的某個(gè)方面,因此采用析取算法疊加3個(gè)指標(biāo),取生態(tài)服務(wù)功能重要性最高者,即洪水調(diào)蓄能力指數(shù)Q=max(河湖緩沖區(qū)距離,洪水調(diào)蓄區(qū)等級(jí),洪水淹沒(méi)區(qū)范圍),各評(píng)價(jià)因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 洪水調(diào)蓄評(píng)價(jià)因子及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

(4)生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià)

生物多樣性保護(hù)是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著維持基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性的功能,其為生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一。生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià)常采用基于物種的評(píng)價(jià)方法和基于生境多樣性的評(píng)價(jià)方法[19]。第一種方法是通過(guò)收集區(qū)域動(dòng)植物多樣性和環(huán)境資源數(shù)據(jù),建立物種分布數(shù)據(jù)庫(kù),應(yīng)用物種分布模型(SDM)量化物種對(duì)環(huán)境的依賴關(guān)系,結(jié)合關(guān)鍵物種的實(shí)際分布范圍最終劃定確保物種長(zhǎng)期存活的保護(hù)紅線。第二種方法主要應(yīng)用于部分物種分布數(shù)據(jù)資料及分布精度缺失的情況下[20]。本文研究中因部分物種分布數(shù)據(jù)不全,采用生境多樣性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其具體計(jì)算公式如下。

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×Falt

(3)[16]

式中,Sbio為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean為評(píng)價(jià)區(qū)域多年生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fpre為評(píng)價(jià)區(qū)域多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值并歸一化到0—1之間；Ftem為評(píng)價(jià)區(qū)域氣溫參數(shù),由多年(10—30年)平均年降水量數(shù)據(jù)插值獲得,得到的結(jié)果歸一化到0—1之間；Falt為海拔高度,由評(píng)價(jià)區(qū)域海拔歸一化獲得。

1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)方法

針對(duì)研究區(qū)各土地利用生態(tài)系統(tǒng)敏感性情況不同,開(kāi)展區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)內(nèi)容包括水土流失敏感性、地質(zhì)災(zāi)害敏感性等,并利用自然斷點(diǎn)法(Natural break)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級(jí),將評(píng)價(jià)結(jié)果分為不敏感、一般敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感。

(1)水土流失敏感性評(píng)價(jià)

水土流失是重要的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一,研究水土流失潛在發(fā)生過(guò)程及其可能性,對(duì)于明確水土流失敏感性分布區(qū)域,合理制定區(qū)域水土保護(hù)措施,緩解區(qū)域生態(tài)環(huán)境壓力,促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文在凡非得、王嬌等人研究基礎(chǔ)上[21- 22],采用水土流失敏感性指數(shù)進(jìn)行區(qū)域水土流失敏感性評(píng)價(jià),具體評(píng)價(jià)公式如下：

(4)

式中,SSi為評(píng)價(jià)區(qū)域i空間單元水土流失敏感性指數(shù),評(píng)價(jià)因子包括降水侵蝕力(R)、土壤可蝕性(K)、坡度坡長(zhǎng)因子(LS)、地表植被覆蓋因子(C)、人工措施因子(P),各評(píng)價(jià)因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 水土流失敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(2)地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)

鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等重力型地質(zhì)災(zāi)害,其與勢(shì)能有關(guān),而勢(shì)能又與海拔高程、植被覆蓋、地形坡度、地形起伏度、人類活動(dòng)干擾等關(guān)系密切。因此,本文借鑒前人研究成果中致災(zāi)因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度以及各因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的敏感性[23- 25],采用地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià),具體評(píng)價(jià)公式如下：

(5)[16]

式中,GSi為評(píng)價(jià)區(qū)域i空間單元地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)；Gi為i個(gè)評(píng)價(jià)因子的敏感性等級(jí)值,具體評(píng)價(jià)因子包括植被覆蓋情況、海拔高程、坡度、地形起伏度、人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度,各評(píng)價(jià)因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

1.2.3 關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)方法

從單因子分析評(píng)價(jià)得出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)敏感性只能反映某一單因子的作用過(guò)程,要綜合辨識(shí)出區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間,則需要根據(jù)各項(xiàng)因子的重要性分級(jí)賦值,計(jì)算每一個(gè)空間柵格單元上的綜合生態(tài)用地指數(shù),得到區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布等級(jí)圖。因此,本文采用析取算法,通過(guò)計(jì)算區(qū)域綜合生態(tài)用地指數(shù),辨識(shí)關(guān)鍵性生態(tài)空間范圍,其具體計(jì)算公式如下。

EL=max(WR,Spro,Q,Sbio,SSi,GSi)

(6)

式中,EL為綜合生態(tài)用地指數(shù)；WR為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)；Spro為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務(wù)能力指數(shù)；Q為生態(tài)系統(tǒng)洪水調(diào)蓄能力指數(shù)；Sbio為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù)；SSi為評(píng)價(jià)區(qū)域i空間單元水土流失敏感性指數(shù)；GSi為評(píng)價(jià)區(qū)域i空間單元地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)。

2 關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

依據(jù)上述已經(jīng)建立的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)方法,利用ArcGIS 10.0軟件進(jìn)行研究區(qū)水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄、生物多樣性保護(hù)等單因子生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià),其重要性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4和圖1。

表4 鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

在水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)價(jià)方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要的區(qū)域面積分別為4692.75 km2和4576.56 km2,占研究區(qū)總面積的8.89%和8.67%。該區(qū)域主要分布于鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)東北部丘陵崗地、懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線以及西部的九嶺山和幕阜山東段沿線,贛江流域、撫河流域中上游丘陵山地有零星斑塊分布,這些地區(qū)水源涵養(yǎng)能力強(qiáng),對(duì)維護(hù)當(dāng)?shù)厮Y源安全和提升水源涵養(yǎng)功能具有重要意義,能夠起到減緩地表徑流、補(bǔ)充地下水位、降低河流水量的季節(jié)性波動(dòng)、保證水源水質(zhì)等作用。

圖1 鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)圖

在土壤保持功能重要性評(píng)價(jià)方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要的區(qū)域面積分別為7400.81 km2和2641.50 km2,占研究區(qū)總面積的14.02%和4.99%。這些區(qū)域主要分布于廬山山脈、東北部低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部九嶺山和幕阜山東段沿線、南部的玉華山地區(qū),這些地區(qū)主要大部分屬于紅壤、黃壤和黃褐土,土質(zhì)松弛,加之海拔較高,地形起伏較大,極易發(fā)生由于強(qiáng)降水、河湖水流速度大等帶來(lái)的土壤侵蝕問(wèn)題。

在洪水調(diào)蓄功能重要性評(píng)價(jià)方面,從表4和圖1中可以看出,極重要和重要區(qū)域面積分別為6966.25 km2和1673.13 km2,占研究區(qū)總面積的13.19%和3.17%。主要分布于鄱陽(yáng)湖湖體核心保護(hù)區(qū)域、柘林湖水庫(kù)區(qū)域、鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)北部鄱陽(yáng)湖與長(zhǎng)江交匯區(qū)域以及區(qū)域內(nèi)河流水系等,這些區(qū)域處于河谷平原地區(qū),地勢(shì)較低,是地表水源集中匯集區(qū),也是水資源保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域,極易發(fā)生因強(qiáng)降雨、上游泄洪等發(fā)生洪澇災(zāi)害,威脅人民生活和居住區(qū)域安全。

在生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià)方面,從表4和圖1中可以看出,極重要區(qū)域面積為6528.25 km2,占研究區(qū)總面積的12.36%。主要分布于廬山山脈、東北部低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部九嶺山和幕阜山東段沿線、南部的玉華山地區(qū),這些地區(qū)是鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生物多樣性保護(hù)的核心地區(qū),該區(qū)域森林種群豐富,是大部分生物物種的理想棲息地。其中,重要區(qū)域面積為1818.00 km2,占研究區(qū)總面積的3.44%,這些地區(qū)主要分布于極重要地區(qū)的外圍,是本地生物物種核心棲息地的緩沖區(qū)和隔離帶。極重要和重要區(qū)域的面積幾乎接近研究區(qū)總面積的1/6,是進(jìn)行生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

依據(jù)前文已經(jīng)建立的生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)方法,利用ArcGIS 10.0軟件,開(kāi)展研究區(qū)水土流失、地質(zhì)災(zāi)害等單因子生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià),其敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

在水土流失敏感性評(píng)價(jià)方面,從表5和圖2中可以看出,中度敏感及其以上區(qū)域面積為9925.25 km2,占研究區(qū)總面積的18.80%,其中高度敏感和極敏感區(qū)域面積為4829.44 km2和2131.56 km2,說(shuō)明鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)極易發(fā)生水土流失的可能性,這些區(qū)域主要分布在鄱陽(yáng)湖湖體核心保護(hù)區(qū)沿線、柘林湖水庫(kù)沿線、贛江、撫河、信江流域上游低山丘陵崗地,這些區(qū)域土質(zhì)疏松,土壤相對(duì)貧瘠,植被覆蓋率較低,因此,發(fā)生水土流失的可能性就較大。

在地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)方面,鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等,從表5和圖2中可以看出,極敏感區(qū)域面積為2131.56 km2,占研究區(qū)總面積的4.04%。主要分布于廬山山脈、西部的九嶺山和幕阜山東段、東北部的低山丘陵崗地、東南部的武夷山脈北段等區(qū)域,這些地區(qū)大多坡度大于25°,且地表裸露,生態(tài)環(huán)境相對(duì)惡劣,是滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的極端危險(xiǎn)區(qū)域。高度敏感區(qū)域面積為4829.44 km2,占研究區(qū)總面積的9.15%,主要分布于東北部的低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線以及極敏感區(qū)域的周邊,這些地區(qū)發(fā)生滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大。

2.3 關(guān)鍵性生態(tài)空間范圍

根據(jù)相關(guān)研究成果,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)極重要和極敏感區(qū)域作為底線型生態(tài)空間,重要和高度敏感區(qū)域作為危機(jī)型生態(tài)空間,中等重要和中度敏感區(qū)域作為緩沖型生態(tài)空間,一般重要和較敏感、不重要和不敏感區(qū)域作為安全性型生態(tài)空間。根據(jù)前文已經(jīng)建立的鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)方法,采用析取算法,得到鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)范圍(表6和圖3)。

圖3 鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間范圍

從表6和圖3可以看出,經(jīng)綜合評(píng)價(jià)辨識(shí)后鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)底線型生態(tài)空間面積為17125.31 km2,占研究區(qū)總面積的32.43%,其分布較為集中,主要分布于鄱陽(yáng)湖湖體核心區(qū)、廬山山脈地區(qū)、東北部的低山丘陵崗地、東部的懷玉山脈西段沿線、東南部的武夷山脈北段沿線、西部的九嶺山和幕阜山東段、南部的玉華山地區(qū)以及贛江、撫河流域中上游低山丘陵地區(qū),區(qū)域內(nèi)大中型水庫(kù)等區(qū)域也有少量斑塊分布,這些地區(qū)是維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的核心區(qū)域,生態(tài)環(huán)境脆弱,人類活動(dòng)對(duì)其影響反應(yīng)劇烈,是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的底線安全區(qū)域,應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),嚴(yán)格禁止城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)等人類活動(dòng),保持生態(tài)平衡。危機(jī)型生態(tài)空間面積為4431.19 km2,占研究區(qū)總面積的8.39%,其主要分布于鄱陽(yáng)湖湖體核心區(qū)的外圍以及底線型生態(tài)空間的周邊,分布較為集中,對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的安全保障起著重要作用,也應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)等人類活動(dòng)。緩沖型生態(tài)空間面積為6194.75 km2,占研究區(qū)總面積的11.73%,其分布較為零碎,應(yīng)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí),允許有條件的進(jìn)行城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),履行嚴(yán)格的用地審批和生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求,禁止盲目開(kāi)發(fā)建設(shè),合理規(guī)劃,從而達(dá)到人與自然和諧相處。

2.4 現(xiàn)狀土地利用生態(tài)安全沖突分析

將現(xiàn)狀土地利用中的建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地與綜合關(guān)鍵性生態(tài)用地疊加,通過(guò)分析建設(shè)用地和農(nóng)業(yè)用地在關(guān)鍵性生態(tài)空間的分布結(jié)構(gòu)來(lái)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀土地利用。

從表7可以看出,2010年鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)中兩類人類活動(dòng)劇烈的土地利用類型中,超過(guò)90%的建設(shè)用地是處于生態(tài)安全或生態(tài)較為安全的空間內(nèi),仍然有6%左右的建設(shè)用地是處于脆弱甚至極脆弱的生態(tài)環(huán)境中,對(duì)于這些區(qū)域的建設(shè)用地,一方面存在著較大的生命財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),另一方面它們的存在對(duì)區(qū)域自然環(huán)境、生態(tài)安全也構(gòu)成極大的威脅。而在耕地利用中,有接近90%的農(nóng)用地是處于安全或者較安全的區(qū)域中,而約有10%的耕地是處于脆弱甚至是極脆弱的生態(tài)環(huán)境中,這部分耕地的存在對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了較大的威脅。

3 討論、結(jié)論與政策啟示

3.1 討論

關(guān)鍵性生態(tài)空間承擔(dān)著維護(hù)區(qū)域生命土地的安全和健康的重要使命。任一單元的土地都可能承擔(dān)多種生態(tài)過(guò)程,從空間上將區(qū)域重要的生態(tài)服務(wù)功能和面臨的主要生態(tài)危機(jī)作為辨識(shí)指標(biāo)可以較為全面地反映出區(qū)域的關(guān)鍵性生態(tài)空間。本文將區(qū)域多種關(guān)鍵的生態(tài)過(guò)程統(tǒng)一納入辨識(shí)方法中,從柵格的尺度評(píng)價(jià)出關(guān)鍵性生態(tài)空間,對(duì)區(qū)域土地利用規(guī)劃、永久基本農(nóng)田劃定以及構(gòu)建生態(tài)安全的土地利用格局都有較大的參考意義,但在某些單一生態(tài)過(guò)程分析評(píng)價(jià)過(guò)程中,由于受數(shù)據(jù)獲取和評(píng)價(jià)指標(biāo)空間化等影響,數(shù)據(jù)還不夠精準(zhǔn),如在進(jìn)行生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià)時(shí),未能連續(xù)監(jiān)測(cè)指示物種分布熱點(diǎn)及生活習(xí)性等。此外,本文在關(guān)鍵性生態(tài)空間的級(jí)別劃分上是根據(jù)各單項(xiàng)評(píng)價(jià)中最高級(jí)別作為綜合生態(tài)空間級(jí)別,各單項(xiàng)級(jí)別則是根據(jù)得分從高到底依次劃分,這種不區(qū)分生態(tài)過(guò)程的統(tǒng)一劃分方法可能會(huì)忽視某一生態(tài)過(guò)程的突出作用,因此在以后的研究工作中這些部分有待進(jìn)一步補(bǔ)充完善,以便更加精準(zhǔn)辨識(shí)區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間。

表7 現(xiàn)狀土地利用生態(tài)安全沖突區(qū)

3.2 結(jié)論

根據(jù)不同類型土地的生態(tài)功能及評(píng)價(jià)目標(biāo)的差異性,本文分別從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)系統(tǒng)敏感性兩個(gè)方面,選取水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄、生物多樣性保護(hù)、水土流失以及地質(zhì)災(zāi)害等六個(gè)單因子生態(tài)過(guò)程,構(gòu)建了區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)方法,并基于RS和GIS等相關(guān)空間信息技術(shù)以柵格(250 m×250 m)為單元對(duì)研究區(qū)進(jìn)行關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí),得到如下結(jié)論：

本文將鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)劃分為底線型生態(tài)空間、危機(jī)型生態(tài)空間和緩沖型生態(tài)空間。通過(guò)疊加分析,結(jié)果表明鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間面積為27751.25 km2,大約占研究區(qū)總面積的一半,其中底線型生態(tài)空間占比最大,達(dá)到32.43%,大約占全區(qū)面積的1/3。緩沖型生態(tài)空間次之,為11.73%。辨識(shí)結(jié)果較好地反映維護(hù)區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境和人類活動(dòng)范圍的空間分布特征,也驗(yàn)證了提出構(gòu)建區(qū)域關(guān)鍵性生態(tài)空間辨識(shí)方法的可行性。在關(guān)鍵性生態(tài)空間內(nèi),耕地和建設(shè)用地面積分別為8539.5 km2和860.38 km2,占關(guān)鍵性生態(tài)空間總面積的30.77%和3.1%。

3.3 政策啟示

通過(guò)辨識(shí)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)關(guān)鍵性生態(tài)空間,針對(duì)不同關(guān)鍵空間提出相應(yīng)的政策啟示,以便更好的保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境,構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處。

(1)針對(duì)底線型生態(tài)空間,可制定相關(guān)政策法規(guī),以法律法規(guī)的形式將底線型紅線區(qū)域納入城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張和耕地開(kāi)墾的禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域,同時(shí),在生態(tài)保護(hù)的核心區(qū)域(如鄱陽(yáng)湖湖體核心區(qū)、區(qū)域各流域支流沿岸地帶、高山森林區(qū)域、水源保護(hù)區(qū)等)嚴(yán)格禁止任何城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),切實(shí)加強(qiáng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳教育力度,推動(dòng)公眾自覺(jué)參與到生態(tài)環(huán)境保護(hù)中來(lái),采取生態(tài)保育和生態(tài)調(diào)控措施,實(shí)施退耕還林還湖還草,封山育林以及加強(qiáng)對(duì)水源保護(hù)區(qū)的保護(hù)力度,重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┥鷳B(tài)移民,從而緩解當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境壓力。

(2)針對(duì)危機(jī)型生態(tài)空間,在實(shí)現(xiàn)上述調(diào)控措施的基礎(chǔ)上,要實(shí)施區(qū)域土地利用生態(tài)補(bǔ)償政策,界定好補(bǔ)償?shù)膶?duì)象、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和方式等,對(duì)合理利用土地資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的對(duì)象從經(jīng)濟(jì)利益等方面進(jìn)行合理補(bǔ)償,構(gòu)建土地利用生態(tài)補(bǔ)償?shù)某B(tài)化機(jī)制,同時(shí),要?jiǎng)?chuàng)新土地利用生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,可通過(guò)稅收等財(cái)稅手段加大對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)主體征稅力度,通過(guò)稅收杠桿把區(qū)域生態(tài)安全引導(dǎo)向健康道路。

(3)針對(duì)緩沖型生態(tài)空間,在實(shí)現(xiàn)上述調(diào)控措施的基礎(chǔ)上,要加強(qiáng)生態(tài)安全的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),合理調(diào)控區(qū)域土地利用,確定好自然生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)用地以及城市建設(shè)用地等控制指標(biāo),保證自然生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)用地和城市建設(shè)用地三者動(dòng)態(tài)平衡,不斷優(yōu)化生態(tài)安全格局。同時(shí),環(huán)境保護(hù)各主管部門要相互協(xié)調(diào),及時(shí)發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境破壞行為,及時(shí)處理,將對(duì)生態(tài)環(huán)境威脅的行為影響降到最低。

在土地利用生態(tài)安全沖突分析中可知有部分現(xiàn)狀耕地和建設(shè)用地處于關(guān)鍵性生態(tài)空間內(nèi),這兩類土地是人類干擾強(qiáng)度最大的土地類型,一旦人們干擾強(qiáng)度超過(guò)了其生態(tài)承受能力,則會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行,從而威脅局地甚至全區(qū)的生態(tài)安全。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提速,人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大和活動(dòng)強(qiáng)度的增強(qiáng),都將會(huì)對(duì)區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境以及維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全產(chǎn)生更大的干擾。因此,通過(guò)關(guān)鍵性生態(tài)空間的辨識(shí),可以提前預(yù)警農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)發(fā)展與關(guān)鍵性生態(tài)用地發(fā)生沖突的空間位置,為區(qū)域合理而又科學(xué)地規(guī)劃土地利用提供依據(jù)。