蔡宜泳，熊曦柳，黎誠

1.廣東友元國土信息工程有限公司；2.華南農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院

隨著城市經(jīng)濟社會的發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)受到城市化等人類活動的威脅越發(fā)嚴重，保障生態(tài)安全作為迫切的社會需求已經(jīng)成為人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的新主題[1,2]。《中共中央 國務院關于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》提到，堅持山水林田湖草生命共同體理念，加強生態(tài)環(huán)境分區(qū)管治，量水而行，保護生態(tài)屏障，構建生態(tài)廊道和生態(tài)網(wǎng)絡，推進生態(tài)系統(tǒng)保護和修復，依法開展環(huán)境影響評價。堅持山水林田湖草系統(tǒng)治理，著力提高生態(tài)系統(tǒng)自我修復能力和穩(wěn)定性，守住自然生態(tài)安全邊界，促進自然生態(tài)系統(tǒng)質量整體改善。完善生態(tài)安全屏障體系，強化國土空間規(guī)劃和用途管控，劃定落實生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界以及各類海域保護線。

國土空間是由一系列不同類型的功能單元（如資源、生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等要素）組合而成的、在時空上連續(xù)分布的有機整體[3]，是生態(tài)文明建設的物質基礎，由生態(tài)系統(tǒng)和人類社會相互作用形成[4,5]。國土空間生態(tài)安全格局是對區(qū)域生態(tài)空間進行國土空間格局優(yōu)化的空間配置方案，對維護景觀格局整體性及區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義[6,7]。生態(tài)安全格局作為溝通生態(tài)系統(tǒng)服務與人類社會發(fā)展的橋梁，被視為區(qū)域生態(tài)安全保障和人類福祉提升的關鍵環(huán)節(jié)[8]，合理構建生態(tài)安全格局有助于維護國土空間系統(tǒng)的完整性和安全性，提升國土空間布局的合理性[9]。在現(xiàn)今生態(tài)環(huán)境問題日益嚴重的情況下，生態(tài)安全格局的構建顯得愈發(fā)重要，構建生態(tài)安全格局是系統(tǒng)解決生態(tài)安全問題、推動可持續(xù)發(fā)展的重要手段[10]。生態(tài)系統(tǒng)質量描述的是生態(tài)系統(tǒng)本身的特征，表征生態(tài)系統(tǒng)的健康程度，以及受自然和社會經(jīng)濟條件影響下現(xiàn)有生態(tài)功能的可持續(xù)性[11]。生態(tài)系統(tǒng)質量評價作為反映生態(tài)安全的手段，是構建生態(tài)安全格局的重要依據(jù)。本文以廣東省吳川市為研究區(qū)，構建單因子和多因子相結合的評價體系，基于GIS的空間分析和柵格疊加方法，以柵格單元（柵格大小為30m×30m）作為評價單位，開展吳川市國土空間生態(tài)系統(tǒng)質量評價，為市域國土空間生態(tài)格局構建和生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境保護工作提供參考依據(jù)。

一、研究區(qū)概況

吳川市為廣東省轄縣級市，由湛江市代管，位于廣東省西南部，北緯21°15′-21°39′，東經(jīng)110°28′-110°58′，東鄰茂名市電白區(qū)，南瀕南海，西接廉江市，西南連湛江市坡頭區(qū)，北與化州市、茂名市茂南區(qū)接壤。全市土地總面積870平方公里，下轄10個鎮(zhèn)和5個街道，常住人口90.74萬人（第七次全國人口普查）。市域屬亞熱帶海洋性季風氣候，氣候溫和，夏長冬短，雨量豐沛，日照充足。地勢北高南低，緩緩向海傾斜，東北、西北為低丘陵山區(qū)，中部是鑒江、袂花江沖積平原，東南為臺地，海岸線屬沙丘。山丘一般高20-30米，最高為尖山嶺，海拔172米。境內(nèi)河流縱橫交錯，鑒江橫貫南北，袂花江、梅江、三丫江、塘綴河、板橋河、烏泥河等江河均流入鑒江，匯合出海，每年過境水量達55.5億立方米。土壤類型主要有磚紅壤、水稻土、潮砂泥土、濱海砂土、沿海灘涂地等。

二、研究方法

（一）評價指標選取及指標體系構建

從生態(tài)系統(tǒng)質量內(nèi)在出發(fā)，以吳川市生態(tài)系統(tǒng)保護為落腳點，圍繞生態(tài)系統(tǒng)本身結構穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)對人類的各種服務能力程度、人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度以及生態(tài)系統(tǒng)自身恢復能力四重內(nèi)涵，從生態(tài)系統(tǒng)結構質量、生態(tài)系統(tǒng)服務能力、生態(tài)系統(tǒng)脅迫、生態(tài)系統(tǒng)恢復能力四個方面[11]，構建吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量指標體系，主要從一級和二級指標因子綜合評價開展研究。考慮吳川市實際情況和數(shù)據(jù)的可獲取性，選取生態(tài)系統(tǒng)結構質量、生態(tài)系統(tǒng)服務能力、生態(tài)系統(tǒng)脅迫和生態(tài)系統(tǒng)恢復能力作為評價的一級指標因子，二級指標因子包括地質災害易發(fā)性、景觀格局指數(shù)、高程與坡度、土地生態(tài)服務價值、距水源的距離、生態(tài)系統(tǒng)脅迫指數(shù)、生態(tài)系統(tǒng)恢復能力等，將各因子的生態(tài)系統(tǒng)質量等級劃分為優(yōu)（等級Ⅴ）、良（等級Ⅳ）、一般（等級Ⅲ）、較差（等級Ⅱ）和差（等級Ⅰ）（見表1）。

表1 吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量評價指標體系

1.生態(tài)系統(tǒng)結構質量

吳川生態(tài)系統(tǒng)結構質量主要從地質環(huán)境質量和景觀格局生態(tài)質量兩方面考慮，結合吳川市實際情況，選取地質災害易發(fā)性、景觀格局指數(shù)（ED、AWMSI、MPFD）、高程和坡度等指標綜合分析吳川市生態(tài)系統(tǒng)結構質量。

（1）地質災害易發(fā)性。地質環(huán)境質量主要體現(xiàn)為地質災害易發(fā)程度。吳川市位于湛江市的東北部地區(qū)，地形地貌以低山丘陵為主，是湛江市地質災害易發(fā)地之一。地質災害的特點是分布范圍集中，災點較多，災害規(guī)模則以小型為主，威脅和危害性較小。根據(jù)地質災害調(diào)查統(tǒng)計，吳川市以突發(fā)性地質災害類型為主，主要為崩塌、滑坡和地面塌陷。地質災害點主要分布在振文鎮(zhèn)、梅錄街道、塘尾街道、吳陽鎮(zhèn)、黃坡鎮(zhèn)、大山江街道、覃巴鎮(zhèn)和王村港鎮(zhèn)等。地質災害與火山口的分布最密切，從吳川市地質災害分布看，火山口是誘發(fā)地質災害最重要的外在因素，主要分布在吳陽鎮(zhèn)的南部和吳陽鎮(zhèn)與黃坡鎮(zhèn)交界處。不合理的人類工程活動，致使吳川市地質災害頻發(fā)，尤其以滑坡和不穩(wěn)定斜坡為主，破壞了當?shù)氐刭|環(huán)境結構，降低了生態(tài)系統(tǒng)質量，嚴重威脅到居民的生命財產(chǎn)安全。結合吳川市實際及地質災害發(fā)生率對生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的影響，生態(tài)系統(tǒng)越脆弱，生態(tài)系統(tǒng)質量越低。地質災害易發(fā)性分級標準見圖1。

圖1 吳川市地質災害易發(fā)區(qū)分布

（2）景觀格局指數(shù)。景觀格局又稱空間格局，體現(xiàn)在景觀類型、數(shù)量結構和空間配置上，景觀斑塊越大越完整，越有利于大型動植物的生存和繁衍，生態(tài)系統(tǒng)質量就越高。景觀完整性遭受破壞，破碎化程度大于連接度，景觀連通性差，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的能量流、信息流和物質流便會受到限制，從而進一步引發(fā)水土流失、湖泊污染、生物生境破壞等生態(tài)問題[12,13]，生態(tài)系統(tǒng)質量便不高。故選取景觀邊緣破碎度和景觀脆弱度來評價吳川市景觀格局生態(tài)質量。采用景觀邊緣破碎度(ED)，反映景觀受到人為擾動的強度，ED越大，邊界破碎性越大。采用面積加權平均形狀指數(shù)（AWMSI）和平均斑塊分維數(shù)倒數(shù)（MPFD）來表示景觀脆弱度，其表征景觀斑塊受外來因素干擾的程度，景觀脆弱度與人類干擾程度呈顯著正相關。采用Natural Break聚類法[14]，結合吳川市實際，考慮到景觀格局指數(shù)對生態(tài)系統(tǒng)結構、承載力等方面的影響程度[14,15]，景觀格局指數(shù)分級標準見圖2-4。

圖2 吳川市景觀邊緣破碎度（ED）

圖3 吳川市景觀脆弱度（AWMSI）

圖4 吳川市景觀脆弱度（MPFD）

（3）高程與坡度。吳川市整體以平原丘陵地貌為主，高程較高的地區(qū)為覃巴鎮(zhèn)/王村港鎮(zhèn)一帶和淺水鎮(zhèn)北部區(qū)域，較低的地區(qū)為振文鎮(zhèn)/吳陽鎮(zhèn)-黃陂鎮(zhèn)一帶。吳川市坡度較大的地區(qū)為塘綴鎮(zhèn)、淺水鎮(zhèn)和覃巴鎮(zhèn)，坡度較為平緩的地區(qū)為吳陽鎮(zhèn)和振文鎮(zhèn)。高程與坡度分級標準見圖5-6。

圖5 吳川市高程分布

圖6 吳川市坡度分布

2.生態(tài)系統(tǒng)服務能力

（1）土地生態(tài)服務價值。生態(tài)服務價值的大小與其所處的土地密切相關，即該土地生物量越大，生態(tài)系統(tǒng)服務價值越大。土地利用變化及空間布局影響著區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)結構、過程和功能?；谕恋乩玫纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務價值的估算是最直接的方式[16]，其中土地利用的生態(tài)服務價值涵蓋9類，包括氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和娛樂文化[17]。參考林地、耕地、草地、水域及未利用地的中國生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子表[18]，建設用地不具有生態(tài)服務價值[17]，將建設用地生態(tài)服務功能賦值為0，園地選取草地和林地的平均值[19]。吳川市生態(tài)服務價值當量計算公式如下[20]：

表2 吳川市不同土地利用類型單位面積生態(tài)服務價值

根據(jù)《吳川市統(tǒng)計年鑒2018》的數(shù)據(jù)，利用公式（1）計算出2018年吳川市生態(tài)服務價值當量為2756.70元·。以生態(tài)服務價值當量為權重因子[22]，測定出單位面積生態(tài)服務價值，如表2所示。采用Natural Break聚類法，結合吳川市實際及土地生態(tài)服務價值對生態(tài)系統(tǒng)服務能力的影響[16]，生態(tài)系統(tǒng)服務能力分級標準見圖7。

圖7 吳川市土地生態(tài)服務價值

（2）距水源的距離。吳川市境內(nèi)主要有鑒江、袂花江、三丫江、梅江等較為重要的江河流域，并在覃巴鎮(zhèn)、塘綴鎮(zhèn)、淺水鎮(zhèn)等地區(qū)分布了較大的水庫。以河流水系中線位置為基準建立緩沖區(qū)，落入緩沖區(qū)的區(qū)域被視為沿河流分布，并按照距水源位置的遠近進行等級劃分。吳川市距水源位置較遠的地方為黃坡鎮(zhèn)西南部、吳陽鎮(zhèn)南部、塘綴鎮(zhèn)南部、塘綴鎮(zhèn)與樟鋪鎮(zhèn)接壤地段、覃巴鎮(zhèn)南部、長岐鎮(zhèn)中部。距水源的距離分級標準見圖8。

圖8 吳川市距水源的距離

3.生態(tài)系統(tǒng)脅迫

在外界干擾下，生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能變化顯著，生態(tài)系統(tǒng)質量也隨之改變。高強度的社會經(jīng)濟活動、大規(guī)模的開發(fā)建設活動、大量開墾坡耕地等行為改變或破壞已有地表覆被，影響生態(tài)系統(tǒng)結構和服務功能，改變生態(tài)系統(tǒng)的演替或過程，對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展會造成重大隱患[11]。選取人口密度、人類干擾指數(shù)、距道路距離、距采礦權距離四方面，重點分析吳川市生態(tài)系統(tǒng)所面臨的脅迫。（1）人口密度。吳川市人口密度較大主要集中在中心城區(qū)，尤其是梅錄街道和海濱街道，振文鎮(zhèn)人口密度也較大，中心城區(qū)外人口密度一般，淺水鎮(zhèn)和塘綴鎮(zhèn)人口密度較小。人口密度分級標準見圖9。（2）人類干擾指數(shù)。吳川市人類干擾指數(shù)較大的地方主要集中在梅錄街道和振文鎮(zhèn)交界處、長歧鎮(zhèn)南部和黃坡鎮(zhèn)中上部地區(qū)，人類干擾指數(shù)較小的地方在吳陽鎮(zhèn)南部和博鋪街道。人類干擾指數(shù)分級標準見圖10。（3）距道路的距離。以吳川市現(xiàn)有的一級公路位置為中心建立緩沖區(qū)，落入緩沖區(qū)的區(qū)域被視為受道路影響區(qū)域，并按照距道路位置的遠近進行等級劃分，距道路的距離分級標準見圖11。結果表明，吳川市一級公路分布較為密集，其中受道路影響較大的區(qū)域集中在塘綴鎮(zhèn)、振文鎮(zhèn)和樟鋪鎮(zhèn)，海濱街道和塘尾街道東部受一級公路的影響較小。（4）距采礦區(qū)的距離。吳川市現(xiàn)有5個采礦點，以礦區(qū)點位置為中心建立緩沖區(qū)，落入緩沖區(qū)的區(qū)域被視為受礦區(qū)開采影響區(qū)域，并按照距采礦區(qū)位置的遠近進行等級劃分，距采礦區(qū)的距離分級標準見圖12。結果表明，吳川市受到采礦區(qū)影響的地區(qū)為塘綴鎮(zhèn)西部、黃坡鎮(zhèn)西部、覃巴鎮(zhèn)東部，其余12個鎮(zhèn)（街道）幾乎不受采礦區(qū)的影響。

圖9 吳川市人口密度

圖10 吳川市人類干擾指數(shù)

圖11 吳川市距道路的距離

圖12 吳川市距采礦區(qū)的距離

4.生態(tài)系統(tǒng)恢復能力

生態(tài)系統(tǒng)受到壓力脅迫后，能夠保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定性的能力稱為生態(tài)系統(tǒng)的恢復力。生態(tài)系統(tǒng)恢復能力越強，生態(tài)系統(tǒng)越趨于平衡，即生態(tài)系統(tǒng)質量越高。為提高研究結果的準確性，將耕地、林地、草地和未利用地進行細分并賦值[11]，生態(tài)系統(tǒng)恢復能力分級標準見圖13。采用Natural Break聚類法，結合吳川市實際及生態(tài)系統(tǒng)恢復能力，分析對生態(tài)系統(tǒng)質量的影響程度。

圖13 吳川市生態(tài)系統(tǒng)恢復能力

（二）綜合評價模型

運用GIS技術，將生態(tài)系統(tǒng)結構質量、生態(tài)系統(tǒng)服務能力、生態(tài)系統(tǒng)脅迫、生態(tài)系統(tǒng)恢復能力各因子的生態(tài)系統(tǒng)質量分為優(yōu)、良、一般、較差和差，并分別賦值5、4、3、2、1。運用多因子線性指標函數(shù)法來構建吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量綜合評價模型，公式如下[11]：

三、結果分析

（一）單因子生態(tài)系統(tǒng)質量評價

將4個一級指標因子下的二級指標因子的評價結果進行空間疊加，得到吳川市生態(tài)結構質量等級、生態(tài)系統(tǒng)服務能力等級、生態(tài)系統(tǒng)脅迫等級、生態(tài)系統(tǒng)恢復能力等級，并將其劃分為優(yōu)（等級Ⅴ）、良（等級Ⅳ）、一般（等級Ⅲ）、較差（等級Ⅱ）和差（等級Ⅰ）五個質量等級（見表3），得到吳川市生態(tài)結構質量評價等級圖、生態(tài)系統(tǒng)服務能力評價等級圖、生態(tài)系統(tǒng)脅迫評價等級圖、生態(tài)系統(tǒng)恢復能力評價等級圖（見圖14-17）。

表3 吳川市單因子生態(tài)系統(tǒng)質量評價結果統(tǒng)計表（分區(qū)）

圖14 吳川市生態(tài)系統(tǒng)結構質量

圖15 吳川市生態(tài)系統(tǒng)服務能力

圖16 吳川市生態(tài)系統(tǒng)脅迫

圖17 吳川市生態(tài)系統(tǒng)恢復能力

由統(tǒng)計分析所得：

（1）吳川市生態(tài)系統(tǒng)結構質量以等級良（等級Ⅳ）為主，面積為24727.59公頃，占全市總面積的28.42%。生態(tài)系統(tǒng)結構質量的預警區(qū)（生態(tài)系統(tǒng)結構質量等級為差，即等級Ⅰ），主要分布在黃坡鎮(zhèn)東部、吳陽鎮(zhèn)西部、塘尾街道西北部、振文鎮(zhèn)南部等地區(qū)。（2）吳川市生態(tài)系統(tǒng)服務能力等級以良（等級Ⅳ）為主，面積為43329.85公頃，占全市總面積的49.80%。生態(tài)系統(tǒng)服務能力的預警區(qū)（生態(tài)系統(tǒng)服務能力等級為差，即等級Ⅰ），零散分布在各個鎮(zhèn)（街道）。（3）吳川市生態(tài)系統(tǒng)脅迫以等級良（等級Ⅳ）、一般（等級Ⅲ）和較差（等級Ⅱ）為主，面積分別為20794.85公頃、21264.68公頃和25423.65公頃，分別占全市總面積的23.90%、24.44%和29.22%。生態(tài)系統(tǒng)脅迫的預警區(qū)（生態(tài)系統(tǒng)脅迫等級為差，即等級Ⅰ），主要分布在梅錄街道、振文鎮(zhèn)中部、黃坡鎮(zhèn)中西部、覃巴鎮(zhèn)中東部等地區(qū)。（4）吳川市生態(tài)系統(tǒng)恢復能力以等級優(yōu)（等級Ⅴ）為主，面積為31644.70公頃，占全市總面積的36.37%。生態(tài)系統(tǒng)恢復能力的預警區(qū)（生態(tài)系統(tǒng)恢復能力等級為差，即等級Ⅰ），主要分布在海濱街道、梅錄街道、塘尾街道中部，其余鎮(zhèn)（街道）零散分布。

（二）生態(tài)系統(tǒng)質量綜合評價

將4個一級指標因子生態(tài)系統(tǒng)質量評價結果進行空間疊加，得到吳川市生態(tài)系統(tǒng)綜合質量等級，并將其同樣劃分為5個等級，得到吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量綜合評價圖，如圖18所示。經(jīng)統(tǒng)計分析，吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量以等級良（等級Ⅳ）為主，面積為42677.29公頃，占全市總面積的49.05%。生態(tài)系統(tǒng)修復重點區(qū)域（生態(tài)系統(tǒng)綜合評價等級為差，即等級Ⅰ）主要分布在梅錄街道、黃坡鎮(zhèn)中部（見表4）。

圖18 吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量綜合評價

表4 吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量綜合評價結果統(tǒng)計表（分區(qū)）

四、結論與建議

評價結果分為單因子生態(tài)系統(tǒng)質量分區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)綜合質量分區(qū)，能較好反映吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量的空間格局，可為該區(qū)域國土空間生態(tài)格局構建和生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境保護工作提供參考依據(jù)，更好地服務于生態(tài)文明建設。主要結論和建議如下：

（1）吳川市Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)綜合質量區(qū)（差）的部分最少，面積為1174.60公頃，占全市總面積的1.35%，主要利用類型為建設用地等，且人口密度大，人類干擾嚴重，地質災害易發(fā)，是吳川市生態(tài)系統(tǒng)綜合質量的預警區(qū)（重度危險區(qū)）。該區(qū)極易受到人為干擾，集中分布在梅錄街道、黃坡鎮(zhèn)中部。生產(chǎn)集中區(qū)和居民生活區(qū)是城市生存和發(fā)展的基礎，經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護恢復缺一不可，建議該區(qū)重點改善城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境，提供良好的人居環(huán)境和休閑園林景觀，以及配套完善的基礎設施，從而實現(xiàn)城市的綠色可持續(xù)發(fā)展。（2）吳川市Ⅱ級生態(tài)系統(tǒng)綜合質量區(qū)（較差）面積為11276.20公頃，占全市總面積的12.96%，主要土地利用類型為耕地、園地、林地、采礦用地等，是吳川市生態(tài)系統(tǒng)綜合質量的預警區(qū)（中度危險區(qū)）。該區(qū)圍繞重度危險區(qū)分散分布，對維護Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)綜合質量區(qū)的生態(tài)整體性起關鍵性作用，是Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)綜合質量區(qū)的重要生態(tài)保護屏障。該區(qū)屬于較脆弱的生態(tài)系統(tǒng)區(qū)，較容易受到人為活動的干擾，易造成生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，可作為重點治理區(qū)。建議適度減少人類活動的干預，順應自然界生態(tài)系統(tǒng)的演替規(guī)律，合理規(guī)劃發(fā)展采礦業(yè)，同時注重水土保持工作的實施，保持土壤肥力，保護和改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。（3）吳川市Ⅲ級生態(tài)系統(tǒng)質量區(qū)（一般）面積為26685.27公頃，占全市總面積的30.67%，主要土地利用類型為耕地、園地、林地等，是吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量整體提升的潛力區(qū)。該區(qū)圍繞Ⅱ級生態(tài)系統(tǒng)綜合質量區(qū)分布，建議作為吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量的集中恢復區(qū)。（4）吳川市Ⅳ級和Ⅴ級生態(tài)系統(tǒng)質量區(qū)（良與優(yōu)）面積分別為42677.29公頃、5194.36公頃，分別占全市總面積的49.05%、5.97%，是生態(tài)系統(tǒng)高質量區(qū)域，可作為吳川市生態(tài)系統(tǒng)質量的鞏固發(fā)展區(qū)。該區(qū)主要集中分布在吳陽鎮(zhèn)中南部、博鋪街道、淺水鎮(zhèn)南部、塘尾街道和海濱街道的沿海部分。建議該區(qū)嚴格執(zhí)行吳川市生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境保護工作，繼續(xù)保持與完善原有對林地、濕地等的保護與管理，實現(xiàn)市域生態(tài)系統(tǒng)的高質量發(fā)展。