原 野，任迎香，高國(guó)卿，高 嫄，趙藝芳

（1.山西財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院，山西 太原 030006;2.山西財(cái)經(jīng)大學(xué)礦區(qū)生態(tài)修復(fù)研究中心，山西 太原 030006）

新時(shí)期國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的核心是整體保護(hù)與系統(tǒng)治理，強(qiáng)調(diào)生態(tài)保護(hù)修復(fù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性、協(xié)同性。彭建等（2020）提出了國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的“格局與過(guò)程耦合—時(shí)空尺度—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)—景觀可持續(xù)性”的研究路徑。王軍等（2020）分析了當(dāng)前國(guó)土整治與生態(tài)修復(fù)工作中存在的不足，并提出了新時(shí)代國(guó)土整治與生態(tài)修復(fù)轉(zhuǎn)型的路徑和策略?？傊?，目前學(xué)術(shù)界對(duì)國(guó)土整治與生態(tài)修復(fù)展開(kāi)了一定研究，但針對(duì)國(guó)土綜合整治與生態(tài)修復(fù)的核心問(wèn)題，譬如如何構(gòu)建國(guó)土空間生態(tài)安全格局、如何進(jìn)行國(guó)土空間綜合整治分區(qū)等問(wèn)題則尚處于探索中。山西省是華北地區(qū)重要的生態(tài)屏障，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中，山西省出現(xiàn)了生物多樣性破壞、空氣質(zhì)量差等一系列問(wèn)題，山西省生態(tài)安全面臨巨大挑戰(zhàn)。鑒于此，本研究以山西省為研究區(qū)，基于生態(tài)安全格局理念，從生態(tài)本底與人類需求角度出發(fā)，結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn)，利用最小累積阻力模型提取生態(tài)廊道，研究適合于山西省情的生態(tài)安全格局，以期為山西省生態(tài)安全保護(hù)提供理論依據(jù)。

1.研究區(qū)概況

1.1 區(qū)域選擇

山西省位于中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)，總面積15.67×100 km2。地勢(shì)以山地、丘陵為主，大部分地區(qū)海拔在1000 m 以上，山地丘陵面積占陸地國(guó)土空間的80%，高原、盆地等平川河谷占比20%。境內(nèi)河流水系發(fā)育，多以季節(jié)性河流為主。屬溫帶大陸性氣候，四季分明，光照水熱條件好，生物資源多樣性豐富，適宜人類生產(chǎn)生活。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

本研究采用的數(shù)據(jù)主要包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、DEM 高程數(shù)據(jù)、NPP 植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)等。土地利用和植被覆蓋數(shù)據(jù)來(lái)源于地面監(jiān)測(cè)和地理空間數(shù)據(jù)云的Landsat-8影像數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m。DEM 高程數(shù)據(jù)下載自地理空間數(shù)據(jù)云，空間分辨率為30 m。利用該數(shù)據(jù)在ARCGIS 計(jì)算研究區(qū)坡度、坡向等地形地貌因子，參與土地利用分類。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.3 研究方法

本研究主要通過(guò)源地提取、阻力系數(shù)確定、識(shí)別生態(tài)廊道，最后運(yùn)用MCR 模型構(gòu)建生態(tài)安全格局。最小累積阻力指擴(kuò)展主體從源經(jīng)過(guò)不同阻力的景觀阻抗到達(dá)目的地所消耗的費(fèi)用或克服阻力所作的功?；竟饺缦?

式中，D 為距離，R 為阻力系數(shù)。

2.山西省主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

2.1 生物多樣性破壞

山西省自然環(huán)境資源復(fù)雜多樣，造就了生物種類多樣性。山西省森林資源貧乏，以人工林為主。森林的不適度砍伐對(duì)生物多樣性造成了巨大破壞，森林過(guò)度開(kāi)采還會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失。山西省水土流失面積占全省總土地面積的69%，很大程度影響了山西省境內(nèi)的生物多樣性。此外，又因?yàn)槿祟惿a(chǎn)生活進(jìn)行的不合理開(kāi)墾、放牧等，草地植被破壞極其嚴(yán)重，生物多樣性富集的功能極大地消退。

2.2 環(huán)境空氣質(zhì)量差

山西省空氣質(zhì)量狀況極差，SO2平均濃度的絕對(duì)值在全國(guó)排前列，環(huán)境改善壓力大。2018 年，11 個(gè)地級(jí)市重污染天數(shù)平均為14 d，占全年有效監(jiān)測(cè)天數(shù)的3.9%，比2017 年下降1.4個(gè)百分點(diǎn)，但仍未達(dá)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 水生態(tài)破壞

山西省是京津冀地域重要的水源涵養(yǎng)地和生態(tài)安全保護(hù)屏障，面臨巨大的水生態(tài)環(huán)境改善壓力。我省各主要河流中下游水質(zhì)相對(duì)較差，流經(jīng)城鎮(zhèn)和工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的河段污染相對(duì)嚴(yán)重，水質(zhì)污染導(dǎo)致可用的水資源減少，又很大程度地加劇了水資源供需矛盾。

2.4 礦山環(huán)境破壞

山西省是我國(guó)第一產(chǎn)煤、運(yùn)煤和進(jìn)出口大省及能源動(dòng)力重化工基地。山西省煤炭?jī)?chǔ)量居全國(guó)之首，是世界六大煤炭基地之一，礦產(chǎn)資源極其豐富。山西省煤炭開(kāi)采區(qū)面積接近1000 km2，采空區(qū)面積高達(dá)5000 km2，引發(fā)了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，給居民的生產(chǎn)生活帶來(lái)極其不利的影響。

3.山西省國(guó)土空間生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.1 阻力系數(shù)確定

參考規(guī)劃《山西省國(guó)土空間規(guī)劃》等系列文件，以及研究區(qū)區(qū)域現(xiàn)狀，確定本阻力系數(shù)。

3.2 生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地是區(qū)域內(nèi)生境質(zhì)量較好的地區(qū)。本研究生態(tài)源地通過(guò)疊加生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和生態(tài)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)來(lái)識(shí)別。

3.2.1 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

參考相關(guān)研究成果并結(jié)合山西省自然環(huán)境因素，選擇土地利用類型、高程、坡度、坡向等 4 類指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子，構(gòu)建本研究的生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。借助ARCGIS 軟件，對(duì)山西省進(jìn)行了生態(tài)敏感性單因子評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)。基于本研究構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用ARCGIS 軟件計(jì)算得出生態(tài)敏感性空間分布總體評(píng)價(jià)圖。

3.2.2 生態(tài)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)

基于研究區(qū)自然條件和生態(tài)狀況分析，本研究選取固碳服務(wù)、生境質(zhì)量對(duì)山西省生態(tài)服務(wù)重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并用自然斷點(diǎn)法將生態(tài)用地分五個(gè)等級(jí)。

固碳釋氧能力用NPP 表示，除了河流濕地湖泊等水資源分布區(qū)域，固碳服務(wù)能力整體從東南向西北遞減。生境質(zhì)量通過(guò)InVEST 模型的Habitat Quality 進(jìn)行測(cè)算。通過(guò)等權(quán)疊加固碳服務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果與生境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，得到山西省生態(tài)服務(wù)重要性總體評(píng)價(jià)圖。

表1 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2.3 生態(tài)源地識(shí)別

根據(jù)生態(tài)敏感性與生態(tài)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)山西省生態(tài)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果與生態(tài)敏感性結(jié)果進(jìn)行等權(quán)疊加，形成生態(tài)保護(hù)重要性空間格局。本研究生態(tài)源地的確立遵循系列規(guī)劃文件，結(jié)合山西省生態(tài)保護(hù)及自然保護(hù)區(qū)的狀況，確定生態(tài)源地為面積較大的水系及林地中，以及生態(tài)保護(hù)極重要地區(qū)。

3.3 生態(tài)廊道提取

生態(tài)廊道是保證區(qū)域間生態(tài)流、物質(zhì)流、能量流的關(guān)鍵生態(tài)用地，體現(xiàn)了源地的持續(xù)性和可達(dá)性。本研究選用最小累積阻力模型識(shí)別生態(tài)廊道。

基于創(chuàng)建的生態(tài)源地，提取各生態(tài)源地之間的低阻力通道作為生態(tài)廊道。識(shí)別出的研究區(qū)生態(tài)廊道共28 條，全長(zhǎng)3044 km，呈南北向平行分布在研究區(qū)。研究區(qū)確立的廊道主要分布在河流水系沿岸及自然保護(hù)區(qū)周邊，這些區(qū)域林地資源極豐富，生物資源豐富多樣，生態(tài)環(huán)境良好，適宜生物生存發(fā)展。

3.4 生態(tài)安全格局構(gòu)建

經(jīng)過(guò)對(duì)生態(tài)源地的確認(rèn)與生態(tài)廊道的提取，形成了研究區(qū)最基本的生態(tài)安全格局。以各級(jí)生態(tài)源地作為基本控制源點(diǎn)，生態(tài)廊道的空間銜接與分布為重要依據(jù)，對(duì)各生態(tài)要素進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，形成研究區(qū)點(diǎn)-線-面的生態(tài)安全格局。

圖1 生態(tài)安全格局

4.結(jié)論

本研究針對(duì)山西省生態(tài)系統(tǒng)特征，構(gòu)建了山西省生態(tài)安全格局，形成了以生態(tài)源地為重心，生態(tài)廊道為連接的“點(diǎn)-線-面”三位一體生態(tài)安全格局，整體呈現(xiàn)“兩橫多縱”態(tài)勢(shì)。經(jīng)過(guò)建立整體生態(tài)保護(hù)體系、生態(tài)修復(fù)體系和廊道體系，實(shí)現(xiàn)山西省整體生態(tài)性能的提高，加快山西省生態(tài)安全格局體系構(gòu)建工作。山西省生態(tài)保護(hù)體系建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)完善省內(nèi)現(xiàn)有的生態(tài)保護(hù)重要區(qū)為主，生態(tài)修復(fù)體系應(yīng)重點(diǎn)增強(qiáng)汾河流域綜合整治和生態(tài)修復(fù)力度，加強(qiáng)上游水源涵養(yǎng)建設(shè)，注重加強(qiáng)林地管理體系，推進(jìn)低質(zhì)低效林改造，降低水土流失面積。本研究結(jié)合山西省現(xiàn)有的生態(tài)保護(hù)體系，構(gòu)建了山西省生態(tài)安全格局，為城市未來(lái)發(fā)展格局規(guī)劃提供了理論基礎(chǔ)。本研究?jī)H采用一般的MCR 模型進(jìn)行廊道識(shí)別及生態(tài)安全格局構(gòu)建，缺乏一定的科學(xué)創(chuàng)新。由于技術(shù)有限，本研究所采用的數(shù)據(jù)為2015 年山西省土地利用圖，數(shù)據(jù)較陳舊，對(duì)研究結(jié)果有一定影響。