李 爽,田 野,唐明方,嚴 巖

1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院大學, 北京 100049 3 中國科學院城市環(huán)境研究所,城市環(huán)境與健康重點實驗室, 廈門 361021

隨著我國社會經濟的高速發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平的不斷加快,人類活動對生態(tài)系統的不利影響日益加劇,生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā),導致了不同程度的生態(tài)環(huán)境損害,嚴重制約或減小了生態(tài)系統功能的正常發(fā)揮[1- 4]。黨的十八大以來,黨中央、國務院高度重視生態(tài)保護與修復工作,提出了一系列新理論、新思想、新戰(zhàn)略,尤其是習近平生態(tài)文明思想,給整體性和系統性的生態(tài)保護與修復指明了方向與道路[5]。習近平總書記2013年11月9日在《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》中指出：山水林田湖是一個生命共同體,人的命脈在田,田的命脈在水,水的命脈在山,山的命脈在土,土的命脈在樹,用途管制和生態(tài)修復必須遵循自然規(guī)律[6]。自2016年以來,由財政部、自然資源部和生態(tài)環(huán)境部三部委聯合開展了三批共25個山水林田湖草生態(tài)保護修復試點項目,可以說,生態(tài)保護與修復已成為我國生態(tài)文明建設的一項核心內容[7-8]。

景感生態(tài)學的概念于2015年提出,是指以可持續(xù)發(fā)展為目標,基于生態(tài)學的基本原理,從自然要素、物理感知、心理認知、社會經濟、過程與風險等相關方面,研究土地利用規(guī)劃、建設與管理的科學[9]。景感生態(tài)學是研究生態(tài)系統服務和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,也是聯系生態(tài)系統服務和可持續(xù)發(fā)展的橋梁。景感生態(tài)學的研究目的是要在通常意義下的保持、改善和增加生態(tài)系統服務的同時,特別注重和強調要增加“可持續(xù)發(fā)展意識及其相關理念”的生態(tài)系統的服務,通過促進人們可持續(xù)發(fā)展的共同行為規(guī)范,進而使得人們在享用生態(tài)系統服務的同時,自覺地共同行動進一步地去保持、改善和增加生態(tài)系統服務,以保障可持續(xù)發(fā)展目標的實現[10]。

大凌河流域北票段自清光緒年間開始大范圍采煤,當地的采煤業(yè)曾為國家做出巨大貢獻。2009年北票市被列為國家資源枯竭型轉型試點城市[11],由于社會經濟長期依賴資源程度極高的礦山開采業(yè),占用破壞大量土地,導致山體和生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,露天采坑、井工廢棄地、廢石渣堆遍布,形成地面塌(沉)陷、崩塌、滑坡等地質災害隱患。原有的地形地貌景觀遭到破壞,導致了植被破壞,地表涵養(yǎng)功能退化,水土流失嚴重,水質下降,區(qū)域生態(tài)系統退化,生態(tài)服務功能嚴重下降[12-13],傳統生態(tài)保護修復工作由于缺乏系統性、整體性和可持續(xù)性,保護修復治理的效果不盡理想[14-15]。同時,由于自然資源的枯竭,受自然環(huán)境和產業(yè)萎縮的雙重影響,當地的社會經濟發(fā)展長期處于較低水平,如何在改善大凌河流域北票段生態(tài)環(huán)境的同時促進區(qū)域的綠色轉型,實現可持續(xù)發(fā)展,已成為當地政府和居民最為迫切的現實需求[16-17]。因此在大凌河流域北票段開展以景感生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展理論為指導的生態(tài)保護與修復,采用景感營造的理念全面實施山水林田湖草生態(tài)保護修復工程,對山上山下、地上地下、陸地水體以及流域上中下游進行整體保護、系統修復、綜合治理,真正改變治山、治水、護田各自為戰(zhàn)的工作格局,對于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,合理優(yōu)化第一產業(yè)、調整提升第二產業(yè)、大力發(fā)展第三產業(yè),著力加快發(fā)展綠色新興產業(yè),實現綠色高質量發(fā)展,具有重大的現實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。

1 研究區(qū)概況

本文選擇大凌河在北票市境內流域面積為研究區(qū)域,研究區(qū)面積4339.34 km2,具體范圍見圖1。大凌河流域北票段地處遼寧省西部、朝陽市東北部,南臨渤海,北接內蒙,地處大凌河中游,120°16′—121°22′E,41°20′—42°30′N之間。東西最大橫距83.25 km,南北最大縱距129.5 km。

研究區(qū)總國土面積4339.34 km2,其中耕地面積1118.25 km2,園地面積181.68 km2,林地面積1342.56 km2,牧草地面積489.12 km2,城鄉(xiāng)建設用地154.01 km2,交通用地30.71 km2,水利設施用地109.23 km2,未利用土地913.76 km2(圖2)。

圖2 研究區(qū)土地利用圖Fig.2 Land use map of research area

研究區(qū)內現有10處高陡邊坡、9處廢棄采坑,城區(qū)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)治理區(qū)內共有32處廢棄采場、1處矸石山,占用損毀土地面積179.77 hm2,崩塌、滑坡和泥石流等礦山地質災害頻發(fā)；大凌河一級支流2016—2018年斷面監(jiān)測水質超標嚴重,大凌河干流水質部分月份仍然不能標,2015—2018年各指標均呈上升的趨勢,CODCr、氨氮、總磷濃度較高,甚至超過Ⅴ類限值[16]。研究區(qū)現有水土流失面積1896.5 km2,占全市土地總面積的42.43%。其中：輕度侵蝕面積1417.55 km2,中度侵蝕面積441.22 km2,強度侵蝕面積34.84 km2,極強度侵蝕面積2.75 km2,劇烈侵蝕面積0.14 km2,在《全國水土保持規(guī)劃(區(qū)劃)》中,屬于“國家水土流失重點治理區(qū)”[18]。

2 數據來源與研究思路

2.1 數據來源

本文使用大凌河流域北票段的相關社會經濟統計數據、土地利用數據、氣象數據、遙感影像、數值高程模型數據以及各級行政界限、水系等矢量數據。遙感監(jiān)測數據來源于中國科學院資源環(huán)境科學數據中心(hppt://www.resdc.cn/),空間分辨率為30 m。

2.2 研究思路

山水林田湖草各生態(tài)要素相互作用、相互聯系、相互依托,采用景感營造的理念統籌山水林田湖草生態(tài)保護修復,必須從系統思路、全局視角、流域系統層面出發(fā),針對核心問題和關鍵環(huán)節(jié),根據相關要素功能聯系、作用關系,統籌考慮各要素保護與修復需求,提出系統性整體解決方案[19-24]。研究區(qū)域是典型的山地-平原-河流-湖泊復合生態(tài)系統,作為一個生命共同體,這一復合生態(tài)系統提供了水源涵養(yǎng)、水土保持、防風固沙、水質凈化、生物多樣性維持、產品供給等多樣化的生態(tài)系統服務,而這些不同生態(tài)系統服務間,存在著此消彼長的權衡關系或者相互增益的協同關系。由于人類對不同生態(tài)系統服務不合理的選擇利用,導致在增加供給功能的同時,引起生命共同體其他生態(tài)功能的下降,是區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題產生的根本原因[25-30]。

本研究以景感生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展為理論基礎,采用景感營造的理念構建了大凌河流域北票段生態(tài)系統保護與修復綜合治理框架(圖3)。

圖3 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復綜合治理框架Fig.3 The comprehensive management framework of ecological protection and restoration of full-array ecosystems in research area

框架以保持—改善—提升生態(tài)系統服務為目標,設計了“問題識別—系統治理—自然修復—景感營造”四維導向的生態(tài)保護與修復思路。針對大量工礦廢棄地、水土流失嚴重、水環(huán)境污染和村鎮(zhèn)環(huán)境基礎設施落后等典型生態(tài)環(huán)境關鍵問題,開展以流域為單元的山水林田湖草全生態(tài)要素的系統治理,在自然生態(tài)系統占主導區(qū)域強調應用“再野化”方法自然修復與野生動物棲息地生境營造,減小工程量和資金投入,在人類活動密集區(qū)應用景感生態(tài)學理論和方法,開展景感空間營造,優(yōu)化景觀格局、改善人居環(huán)境,通過塑造景感空間,寓情于景,引導和增強居民的生態(tài)環(huán)保意識,調動居民自發(fā)的生態(tài)保護行為,滿足居民的愿景和社會的需要,進而促進生態(tài)保護與修復的效果。

從生態(tài)安全、生態(tài)健康和生態(tài)福祉三個方面作為生態(tài)保護修復的實施路徑,通過歷史遺留礦山治理、白石水庫水環(huán)境提升和水土流失綜合治理保障區(qū)域生態(tài)安全；通過大黑山植被恢復、農田面源污染治理、生態(tài)廊道建設、環(huán)白石水庫濕地建設、生物多樣性提升,保持生態(tài)系統健康；通過居民的生態(tài)意識行為導引,增強公眾對生態(tài)環(huán)境的滿意度,促進綠色產業(yè)發(fā)展,提升生態(tài)福祉的效果。

從技術、制度和資金三個方面保障生態(tài)保護與修復的實施,營造“綠水青山就是金山銀山”、區(qū)域綠色高質量發(fā)展的美好愿景,調動全社會的積極性共同參與到大凌河流域北票段的生態(tài)保護與修復工作中,形成合力,加速生態(tài)保護與修復進程與效果。最后,在生態(tài)保護與修復的進程中,通過環(huán)境物聯網等高科技手段,應用景感生態(tài)學的趨善化模型,不斷進行適應性調整與優(yōu)化,實現投入與產出效益的雙贏,助力資源枯竭型城市成功轉型,實現區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

3 大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復的景感營造

3.1 大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復景感空間體系構建

本研究圍繞全面貫徹落實習近平生態(tài)文明思想,統籌推進山水林田湖草系統修復,堅持“保護優(yōu)先、系統治理、綠色發(fā)展”的原則,在系統治理的基礎上,強調自然生態(tài)系統的“再野化”修復和人類聚集區(qū)的景感空間營造,按照“一中心、二重點、五要素、六工程”組織實施,形成了大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復景感空間體系(圖4)。

圖4 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復景感空間體系Fig.4 The landsense creation system for ecological protection and restoration in research area

“一中心”即以聚焦于保持-改善-提升區(qū)域生態(tài)系統服務為中心；“二重點”即筑牢我國遼西北生態(tài)屏障和保障遼西北和內蒙古東部供水安全；“五要素”即圍繞流域內礦山、林草、河道、農田、湖水等生態(tài)要素開展系統治理,協同提升流域清水產流、防風固沙、水土保持、水質提升、生態(tài)廊道連通、生物多樣性保護等關鍵生態(tài)系統服務； “六工程”就是在前期治理的基礎上,分時間、分步驟、分區(qū)域,通過三年的時間,充分考慮資金年度投入強度、可行性及地方政府的實施能力,優(yōu)先啟動對國家生態(tài)安全格局產生重大影響的工程項目,安排實施“礦山地質環(huán)境綜合治理工程、水土保持與植被修復工程、生態(tài)廊道建設與生物多樣性保護工程、重要水源地生態(tài)保護與修復工程、面源污染防治與村鎮(zhèn)環(huán)境綜合整治工程、生態(tài)環(huán)境物聯網與管理支撐建設工程”等6方面重點工程項目,推動大凌河流域北票段生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善,保障遼西北、東北平原和京津冀的生態(tài)安全,促進區(qū)域產業(yè)轉型,實現綠色高質量發(fā)展。

3.2 景感營造工程布局與分區(qū)

根據“尊重自然、差異治理”的主要原則,按照“因地制宜、重點突出”的規(guī)劃方法,結合《遼寧省“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》、《北票市環(huán)境保護“十三五”環(huán)境保護規(guī)劃》、《北票市城市總體規(guī)劃》、《白石水庫生態(tài)環(huán)境保護工程可行性研究報告》等現有主要生態(tài)保護修復相關規(guī)劃方案,根據景感空間營造的原則,將研究區(qū)生態(tài)保護修復分為“低山丘陵水土保持與林草植被生態(tài)修復帶、大黑山礦山地質環(huán)境綜合整治生態(tài)修復區(qū)、高丘臺地水源涵養(yǎng)與風沙防治生態(tài)修復區(qū)、水源地生態(tài)保護與面源污染防治區(qū)、白石水庫水生態(tài)修復與生物多樣性保護區(qū)”5個主要治理區(qū)域,形成“一帶、四區(qū)”的生態(tài)保護修復格局(圖5、表1)。

表1 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復治理分區(qū)表

圖5 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復治理分區(qū)圖 Fig.5 Districts of the ecological protection and restoration in research area

3.3 景感營造工程實施的生態(tài)效益評估

(1)生態(tài)效益

根據工程量推算,通過山水林田湖草生態(tài)修復工程建設,大凌河流域北票段荒漠化進程得到控制,阻止沙漠向東侵蝕,嚴重沙化沙漠占比減少3%；受損山體得到全面修復,大黑山國家森林公園受損山體地質環(huán)境治理率達到100%,消除次生地質災害發(fā)生,實現生態(tài)資源價值的“兩山轉化”。

通過坡耕地水土流失治理工程,增加土壤植被蓄水效果,涵養(yǎng)水源,項目所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水土流失將得到有效控制,水土流失面積減少13500 hm2,治理的坡耕地面積占項目區(qū)可治理坡耕地總面積的72.03%,年均攔蓄天然降水量在250萬 m3以上,區(qū)域的可利用水資源總量明顯提高。

通過白石水庫水環(huán)境保護與修復工程及白石水庫生態(tài)緩沖帶建設工程,削減入庫COD 4148.62 t/a、氨氮412.08 t/a、TN 761.31 t/a、TP 123.52 t/a,河濱緩沖帶增加120 hm2,生態(tài)涵養(yǎng)林增加280 hm2,濕地增加696 hm2,有效削大凌河流域入庫河流的入湖污染量,恢復流域的優(yōu)良生態(tài)環(huán)境,促進白石水庫的水質顯著改善,有效發(fā)揮白石水庫在我國“遼西北供水工程”的關鍵節(jié)點的生態(tài)安全保障功能,以及“東水南調西輸”的調蓄池的生態(tài)服務功能,保障內蒙古干旱區(qū)的備用水源的生態(tài)安全。

通過大黑山-天鵝湖聯絡帶生態(tài)廊道建設,向中心軸兩側延伸5 km范圍內進行綠化生態(tài)修復治理,利用規(guī)劃范圍內的荒灘荒地,宜林荒山和稀疏林地進行綠化造林,規(guī)劃總生態(tài)修復造林面積為6942.4 hm2,道路綠化帶長度約為50 km,在保障河道“水質安全、行洪安全、生態(tài)安全”的基礎上打造一條融安全線、經濟線、交通線于一體的“河路生態(tài)區(qū)”,提高路岸生態(tài)建設,促進項目區(qū)經濟的可持續(xù)發(fā)展。

(2)社會效益

項目的實施,將直接推動城鄉(xiāng)人居環(huán)境的改善和優(yōu)化,城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理率達到93%以上,鄉(xiāng)村生活垃圾無害化處理率達到85%以上,城鄉(xiāng)污水集中處理率提高到97%,農村戶用廁所無害化改造,2019年普及率達到83%,到2020年達到85%左右,改廁數量達到3800個左右。新建村鎮(zhèn)一體化污水處理設施6座及配套污水收集管網。新建鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾收集站5座,設置垃圾收集點202處,垃圾熱解氣化處理站1座,人居環(huán)境將更加方便舒適,使人民群眾的幸福感、獲得感大為增加。

通過土地整治修復工程的實施,使得區(qū)域土壤理化性質到改善,生態(tài)產品供給、保持水土的功能顯著提升,促進土地利用結構的調整,提高區(qū)域基本農田比例,增加可利用土地,為林地、耕占補平衡和工業(yè)建設用地提供后備資源,為區(qū)域的綠色產業(yè)發(fā)展提供有力的土地資源保障。

在工程實施過程中,政府、企業(yè)和群眾對環(huán)境污染治理和生態(tài)保護修復的重要性和價值將有更充分的認識,進一步增強生態(tài)責任意識和綠色消費意識,重視生態(tài)脆弱區(qū)的環(huán)境承載力,自覺踐行綠色生產生活方式,形成全社會共治、共管、共享的生態(tài)文明新格局,實現人與自然和諧發(fā)展。

(3)經濟效益

通過生態(tài)修復試點工程的實施,可以合理調整產業(yè)結構,大力發(fā)展現代生態(tài)農牧業(yè)、清潔能源、數字化產業(yè)、生態(tài)旅游、生態(tài)水產養(yǎng)殖等綠色產業(yè),為當地經濟可持續(xù)發(fā)展提供基礎。

4 結論與展望

本研究探討了景感生態(tài)學在山水林田湖草生態(tài)保護與修復中的應用,基于生態(tài)學、景感生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展理論,結合研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題和發(fā)展需求,設計了“問題識別—系統治理—自然修復—景感營造”四維導向的生態(tài)保護與修復思路,構建了大凌河流域北票段生態(tài)系統保護與修復綜合治理框架,以保持、改善和提升生態(tài)系統服務為目標,構建了大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復體系,形成了“一帶四區(qū)”的生態(tài)安全格局,為大凌河流域北票段的生態(tài)保護與修復提供了具有針對性和可行性的頂層設計方案。通過開展景感空間營造,優(yōu)化景觀格局、改善人居環(huán)境,引導和增強居民的生態(tài)環(huán)保意識,調動居民自發(fā)的生態(tài)保護行為,滿足居民的愿景和社會的需要,進而促進生態(tài)保護與修復的效果。

同時需要注意到,在傳統的生態(tài)保護與修復實踐中,往往將人類活動默認為對自然生態(tài)系統的擾動而加以限制和減少,如大量設置級別不高的保護區(qū),即增加了地方政府長期的財政負擔又占用了大量的土地資源,其結果往往效果有限并制約了區(qū)域的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?在未來的生態(tài)保護與修復工作中,建議充分應用景感生態(tài)學理論,通過構建區(qū)域居民的共同行為規(guī)范,引導并實現人類對自然生態(tài)系統的有利影響,進一步提升生態(tài)系統保護與修復的效果,促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。