孫一惠，張宣峰，張?jiān)銎?，李慧燕，于善初，馬紅衛(wèi)，邵運(yùn)賢，張鵬飛，王茂松

(1.山東建筑大學(xué)設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；3.山東省魯域區(qū)域地理研究中心，山東 濟(jì)南 250000)

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速進(jìn)程，長(zhǎng)期高強(qiáng)度的國(guó)土空間開(kāi)發(fā)引發(fā)了生態(tài)環(huán)境破壞、生態(tài)系統(tǒng)功能退化、物種多樣性減少、自然災(zāi)害頻發(fā)等一系列問(wèn)題。截至2019年，我國(guó)共有水土流失面積271.08萬(wàn)km2，強(qiáng)烈以上侵蝕面積占比19.98%[1]。2020年，全國(guó)337個(gè)地級(jí)及以上城市監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)率達(dá)40.10%；1937個(gè)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，Ⅳ類及以下水質(zhì)占比16.60%，112個(gè)重要湖泊(水庫(kù))監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，Ⅳ類及以下水質(zhì)占比23.20%，10171個(gè)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，Ⅳ類及以下水質(zhì)占比86.40%；列入國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄的珍稀瀕危陸生野生動(dòng)物406種；列入國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄的珍貴瀕危植物246種[2]。開(kāi)展國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)是錨固生態(tài)空間，改善生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)功能，構(gòu)建人類福祉的重要手段[3-5]。

1 研究區(qū)概況

莒縣位于山東省東南部，隸屬于日照市，境內(nèi)南北長(zhǎng)75km，東西寬37km，總面積約1818.32km2。地勢(shì)北高南低，四周環(huán)山，中間丘陵、平原、洼地交接。沭河縱貫縣境南北，為該地區(qū)主要水系，其支流成“非”字形排列，形成以縣城為中心的盆地。從全國(guó)生態(tài)功能區(qū)劃上，莒縣緊鄰魯中區(qū)土壤保持重要區(qū)，水土流失敏感，是土壤保持的重要區(qū)域。從山東省主體功能區(qū)劃上，莒縣處于國(guó)家級(jí)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)綜合實(shí)力較強(qiáng)，糧食、蔬菜、林果等產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)較為突出。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所采用的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來(lái)源于莒縣第二次全國(guó)土地調(diào)查、第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果。DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)http://www.gscloud.cn/；土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)，包含土壤質(zhì)地、土壤類型等；其他基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、河流水系數(shù)據(jù)、自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)等，均源于莒縣自然資源和規(guī)劃局。

3 技術(shù)方法

生境質(zhì)量采用InVEST模型中生境質(zhì)量模塊進(jìn)行評(píng)估[6]；水源涵養(yǎng)重要性采用水量平衡方程進(jìn)行評(píng)估[7]；水土流失敏感性依據(jù)水土流失方程的基本原理，選取水力侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長(zhǎng)、植被覆蓋度等因子進(jìn)行評(píng)估[7]；生態(tài)廊道采用最小累計(jì)阻力模型進(jìn)行識(shí)別[8-9]；陸地生態(tài)單元的氮輸出量和磷輸出量采用InVEST模型中營(yíng)養(yǎng)物輸移比模塊進(jìn)行評(píng)估[6]。

4 規(guī)劃策略

4.1 科學(xué)評(píng)估現(xiàn)狀

4.1.1 空間結(jié)構(gòu)特征

莒縣生態(tài)空間約占全域總面積的比例為16.30%～17.53%，其中林地面積占比最大，主要分布在縣域北部丘陵區(qū)和南部低山區(qū)?；?009—2018年各類用地面積變化特征分析，生態(tài)空間總量從2009年的318.66km2減少到2018年的296.45km2，年均減少2.22km2；建設(shè)用地總量從2009年的264.34km2增加到2018年的284.06km2，年均增加2.83km2；其他地類變動(dòng)幅度較小?；?009—2018年各類用地多年平均增長(zhǎng)率變化特征分析，高低排序?yàn)榻ㄔO(shè)用地(1.14%)>其他土地(0.16%)>濕地(-0.01%)>水域(-0.03%)>耕地(-0.09%)>園地(-0.48%)>林地(-0.72%)>草地(-2.04%)，由此看出各類用地中建設(shè)用地增幅最大，林地、草地減幅最大?？傮w來(lái)看，近年來(lái)隨著莒縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、建設(shè)空間不斷向周邊地區(qū)蔓延，造成生態(tài)空間面積的減少、生態(tài)空間結(jié)構(gòu)的破碎化等問(wèn)題[10-11]。

4.1.2 生態(tài)功能評(píng)價(jià)

基于生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，識(shí)別區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能重要區(qū)域和生態(tài)脆弱區(qū)域，本文根據(jù)莒縣特有的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)成及其上位規(guī)劃功能定位，按照生態(tài)保護(hù)等級(jí)、優(yōu)先序選擇生物多樣性維護(hù)功能重要性、水源涵養(yǎng)保護(hù)重要性作為生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，水土流失作為生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。運(yùn)用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊對(duì)莒縣生物多樣性進(jìn)行評(píng)估，該模塊結(jié)合景觀類型敏感性和外界威脅強(qiáng)度，分析不同景觀格局下生態(tài)環(huán)境對(duì)威脅源的響應(yīng)程度及其分布與退化情況，得到生境質(zhì)量分布，并根據(jù)生境質(zhì)量的優(yōu)劣評(píng)估區(qū)域生物多樣性狀況[12]。莒縣生物多樣空間格局差異較為顯著，生物多樣性重要區(qū)主要集中在山體、水庫(kù)、沭河等區(qū)域(圖1)。水源涵養(yǎng)重要性采用水量平衡方程來(lái)計(jì)算水源涵養(yǎng)量，評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的水源涵養(yǎng)功能[7]。莒縣水源涵養(yǎng)重要區(qū)主要集中分布在青風(fēng)嶺水庫(kù)、嶠山水庫(kù)、仕陽(yáng)水庫(kù)、沭河等區(qū)域(圖2)。水土流失敏感性評(píng)估依據(jù)通用水土流失方程的基本原理，選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長(zhǎng)和地表植被覆蓋等指標(biāo)，進(jìn)行以水動(dòng)力為主的水土流失敏感性評(píng)估[7]。莒縣水土流失敏感區(qū)主要分布在東部、南部低山區(qū)及北部丘陵區(qū)(圖3)。

圖1 生境質(zhì)量評(píng)估

圖2 水源涵養(yǎng)重要性評(píng)估

圖3 水土流失敏感性評(píng)估

4.1.3 環(huán)境質(zhì)量分析

結(jié)合莒縣生態(tài)環(huán)境典型問(wèn)題，從水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境質(zhì)量、礦山地質(zhì)環(huán)境4個(gè)層面進(jìn)行分析?？h域45處常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，全年水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為74.54%，水質(zhì)超標(biāo)河段主要分布于城區(qū)下游，超標(biāo)物質(zhì)主要為氨氮、化學(xué)需氧量、總磷；6處國(guó)家級(jí)、省級(jí)水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，現(xiàn)狀水質(zhì)多為Ⅲ類，超標(biāo)物質(zhì)主要為總氮(圖4)。從污染物的排放情況看，各類超標(biāo)污染物污染源主要以生活廢水排放為主，約占廢水總排放量的64.14%；工業(yè)源排放次之，約占廢水總排放量的35.63%。縣域7處地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)井中，現(xiàn)狀水質(zhì)多為Ⅲ類，超標(biāo)項(xiàng)目為總硬度、亞硝酸鹽氮。運(yùn)用InVEST模型的營(yíng)養(yǎng)物輸移比模塊估算植被和土壤對(duì)徑流中的總氮、總磷污染物質(zhì)的濾除量及柵格的最終總氮、總磷輸出量，總氮、總磷輸出量越大，水質(zhì)凈化服務(wù)功能越差。總體來(lái)看，縣域東部存在大量農(nóng)田和居民點(diǎn)的分布，加之常年的翻耕和施肥，水土流失敏感性高，總氮、總磷輸出較高，污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。根據(jù)莒縣土壤污染治理與修復(fù)成效報(bào)告，全縣耕地均為優(yōu)先保護(hù)類耕地，無(wú)污染耕地，建設(shè)用地也均未受到污染。根據(jù)莒縣大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，環(huán)境空氣中主要污染物為PM2.5，PM10，多年平均值分別為60.25μg/m3，98.75μg/m3，遠(yuǎn)高于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值?？h域內(nèi)共有歷史遺留廢棄礦山93處，開(kāi)采類型多為露天開(kāi)采，開(kāi)采規(guī)模大，原生植被破壞嚴(yán)重，大量基巖裸露，易引發(fā)崩塌、滑坡等次生災(zāi)害，同時(shí)開(kāi)采抽排地下水及采空區(qū)上部塌陷開(kāi)裂使地下水、地表水滲漏，對(duì)水資源造成破壞。目前礦山地質(zhì)環(huán)境總體治理率處于較低水平，加之礦山分布分散、采坑規(guī)模大、開(kāi)采邊坡陡、治理資金不足等問(wèn)題，礦山恢復(fù)治理難度較大。

圖4 水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估

4.2 構(gòu)建指標(biāo)體系

在系統(tǒng)研究生態(tài)空間評(píng)價(jià)與修復(fù)空間辨識(shí)的基礎(chǔ)上，基于政策目標(biāo)、專家知識(shí)、民眾需求多途徑篩選，同時(shí)參考國(guó)土空間規(guī)劃、十四五規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃中的目標(biāo)定位和生態(tài)指標(biāo)[13]，最終構(gòu)建“總體+階段+量化”的目標(biāo)指標(biāo)體系?？傮w目標(biāo)是國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)成效的直接體現(xiàn)和最終建設(shè)目標(biāo)，規(guī)劃以優(yōu)化國(guó)土空間結(jié)構(gòu)，提高國(guó)土利用效率，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升生態(tài)系統(tǒng)功能為目的，不斷推進(jìn)莒縣生態(tài)文明建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)綠色可持續(xù)發(fā)展。從實(shí)施階段上看，分為2025年(近期)和2035年(遠(yuǎn)期)兩個(gè)階段，任務(wù)各有側(cè)重，分階段引導(dǎo)生態(tài)修復(fù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，近期補(bǔ)齊生態(tài)短板，重點(diǎn)完成破損山體、水體、廢棄地、綠地的生態(tài)修復(fù)工程，打好莒縣生態(tài)修復(fù)攻堅(jiān)戰(zhàn)；遠(yuǎn)期建立健全“山-水-田-園-城”生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，打造生態(tài)宜居、環(huán)境宜人、綠色發(fā)展的示范縣，實(shí)現(xiàn)莒縣的可持續(xù)發(fā)展。指標(biāo)體系將規(guī)劃目標(biāo)具體化和數(shù)量化，增加規(guī)劃可操作性，同時(shí)為目標(biāo)分解、相關(guān)政策制定和規(guī)劃實(shí)施效果評(píng)估的重要依據(jù)，最終構(gòu)建了16項(xiàng)指標(biāo)(表1)。

表1 莒縣生態(tài)修復(fù)指標(biāo)

4.3 優(yōu)化空間格局

以生態(tài)源地、綜合阻力面為基礎(chǔ)，通過(guò)knaapen等提出的最小累計(jì)阻力模型[8-9]識(shí)別生態(tài)廊道，基于景觀生態(tài)學(xué)中“斑塊-廊道-基質(zhì)”的經(jīng)典理論，構(gòu)建縣域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局。生態(tài)源地是指提供生態(tài)服務(wù)功能的重要斑塊[14]，一般由重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)功能重要的斑塊構(gòu)成[15]，本文將生態(tài)敏感性高或生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要區(qū)域，以及自然保護(hù)地、生態(tài)保護(hù)紅線、水源保護(hù)地等保護(hù)區(qū)域一并納入生態(tài)源地。阻力面表征區(qū)域中物質(zhì)和能量的流動(dòng)情況，具體包含植被覆蓋率、土地覆蓋類型、人為干擾強(qiáng)度3個(gè)阻力因子，對(duì)物種的遷移和生態(tài)環(huán)境的適宜性起決定性作用[16]。本文疊加植被覆蓋度、土地覆蓋、交通3個(gè)因子構(gòu)建綜合阻力面。生態(tài)廊道將孤立斑塊相連接，具有過(guò)濾污染物、防止水土流失、調(diào)控洪水、提供棲息地等多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，是保持生態(tài)過(guò)程、功能、能量在核心斑塊間順利流動(dòng)的關(guān)鍵載體[17-18]，借助ArcGIS中的Cost Distance功能，基于最小累計(jì)阻力模型識(shí)別出潛在生態(tài)廊道，疊加河流生態(tài)廊道，最終構(gòu)建縣域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)(圖5)。

圖5 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4.4 明確修復(fù)策略

精準(zhǔn)評(píng)價(jià)并辨識(shí)生態(tài)修復(fù)空間是進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建的前提和基礎(chǔ)[13]，因地制宜、科學(xué)實(shí)用的修復(fù)途經(jīng)是國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的實(shí)踐載體[19]。本文通過(guò)對(duì)空間結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能、環(huán)境質(zhì)量的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與分析，同時(shí)結(jié)合生態(tài)修復(fù)、環(huán)境治理等相關(guān)規(guī)劃，診斷出莒縣典型生態(tài)問(wèn)題，識(shí)別重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)域(圖6)。依據(jù)《山東省市縣國(guó)土空間總體規(guī)劃編制導(dǎo)則(試行)》中水生態(tài)修復(fù)、礦山環(huán)境整治修復(fù)、生態(tài)環(huán)境綜合修復(fù)、土壤污染治理類型四大生態(tài)保護(hù)修復(fù)類型劃分，結(jié)合區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重、地表水、飲用水質(zhì)超標(biāo)、山體受損等典型問(wèn)題，最終細(xì)化為水環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)、飲用水源地保護(hù)區(qū)、露天礦山治理區(qū)、生態(tài)環(huán)境綜合修復(fù)區(qū)四大分區(qū)，針對(duì)不同修復(fù)類型提出不同的生態(tài)修復(fù)治理模式，引導(dǎo)受損區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與修復(fù)。

圖6 生態(tài)修復(fù)分區(qū)圖

4.5 明確建設(shè)任務(wù)

國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)是多尺度、多層次的系統(tǒng)修復(fù)，前期規(guī)劃固然重要，后期的項(xiàng)目落實(shí)更加必不可少。因此，必須科學(xué)務(wù)實(shí)，針對(duì)不同區(qū)域、不同對(duì)象、不同類型的生態(tài)問(wèn)題有的放矢，銜接重點(diǎn)任務(wù)，遠(yuǎn)近期相結(jié)合，列出切實(shí)可行的工程項(xiàng)目，并落實(shí)到四至邊界及控制點(diǎn)坐標(biāo)。本文基于前期現(xiàn)狀調(diào)研、問(wèn)題診斷、部門(mén)座談等多個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌考慮生態(tài)系統(tǒng)完整性、項(xiàng)目可實(shí)施性、生態(tài)修復(fù)效果，篩選出一批重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，對(duì)于預(yù)期效果明顯、具有較強(qiáng)示范作用、易于打造亮點(diǎn)的項(xiàng)目，納入到近期項(xiàng)目庫(kù)中(表2、表3)。

表2 莒縣生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)任務(wù)

表3 莒縣生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目庫(kù)

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)仍處于壓力疊加，負(fù)重前行的關(guān)鍵期，保護(hù)與發(fā)展長(zhǎng)期矛盾和短期問(wèn)題交織，生態(tài)環(huán)境保護(hù)結(jié)構(gòu)性、根源性、趨勢(shì)性壓力總體上尚未根本緩解[20]?？h域國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)作為縣級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃編制和實(shí)施的重要環(huán)節(jié)和單元，是實(shí)現(xiàn)美麗生態(tài)國(guó)土的主要途徑之一。本文以莒縣為例，從本底分析、問(wèn)題識(shí)別、目標(biāo)定位、格局優(yōu)化、修復(fù)分區(qū)等方面進(jìn)行了有益的探索，完善了國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)規(guī)劃的體系框架，以期為其他類似區(qū)域的國(guó)土生態(tài)修復(fù)提供參考。我國(guó)幅員遼闊，各地生態(tài)修復(fù)類型和方法差異巨大，理論體系和實(shí)踐方法尚處于起步階段，仍需不斷進(jìn)行理論研究和實(shí)踐探索。