姜晟，王甜甜，蔡琨，李旭文，紀(jì)軒禹，吳曉全，陶旸

(1. 江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210019；2. 江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇 南京 210013)

“十四五”是我國全面建成小康社會、實(shí)現(xiàn)第一個百年奮斗目標(biāo)后，開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程、向第二個百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍的關(guān)鍵期，也是我國生態(tài)文明建設(shè)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵期。全面、科學(xué)、準(zhǔn)確地評價全國及各地區(qū)生態(tài)質(zhì)量是進(jìn)一步做好生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作的前提和基礎(chǔ)。生態(tài)環(huán)境部門是組織開展生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評價的責(zé)任主體。原國家環(huán)保總局在2006年發(fā)布了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ/T 192—2006)，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的方式規(guī)定了生態(tài)環(huán)境狀況評價的指標(biāo)體系和計(jì)算方法，用于我國縣級以上區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及動態(tài)趨勢的年度綜合評價[1]。2015年，原環(huán)境保護(hù)部對這一規(guī)范進(jìn)行了第1次修訂，形成了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》(HJ 192—2015)，優(yōu)化了原有指標(biāo)和方法[2]。2021年10月，生態(tài)環(huán)境部制定并印發(fā)了《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法(試行)》(環(huán)監(jiān)測〔2021〕99號)，明確規(guī)定了生態(tài)質(zhì)量評價的指標(biāo)體系、數(shù)據(jù)要求和評價方法，適用于縣級及以上區(qū)域[3]，與原規(guī)范相比進(jìn)一步突出“生態(tài)”特色，涵蓋了生態(tài)格局、生態(tài)功能、生物多樣性和生態(tài)脅迫4大類18項(xiàng)指標(biāo)，為“十四五”生態(tài)質(zhì)量評價工作提供了重要依據(jù)。

現(xiàn)將江蘇省宜興市作為研究區(qū)，依照《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法(試行)》開展研究及評價，以期為“十四五”生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測評價工作及同類研究提供參考借鑒。

1 研究區(qū)概況

宜興市，隸屬于江蘇省無錫市，位于北緯31°07′—31°37′，東經(jīng)119°31′—120°03′。地處江蘇省西南端、滬寧杭三角中心，東面太湖水面與蘇州太湖水面相連，東南臨浙江省長興縣，西南界安徽省廣德市，西接常州市溧陽市，西北毗連常州市金壇區(qū)，北與常州市武進(jìn)區(qū)相傍。地勢南高北低，西南部為低山丘陵，東部為太湖瀆區(qū)，北部和西部分別為平原區(qū)和低洼圩區(qū)。市域面積1 996.6 km2，戶籍總?cè)丝?07.58萬人。宜興地區(qū)資源豐富，降水豐沛，河流湖蕩密布，有天然湖蕩30個(不含太湖)，擁有竹子、松樹、杉樹等品種為主的用材林，是江蘇省竹林資源最豐富的地區(qū)和茶葉主要產(chǎn)區(qū)。有野鴨、黃雀、黃鸝等上百種野生鳥類，野豬、刺猬、松鼠等多種野生哺乳動物，銀魚、鯽魚、草魚、蚌、蟹等幾十種水產(chǎn)[4-6]。

總體來看，宜興市山水林田湖草等生態(tài)系統(tǒng)類型齊全，生物多樣性較為豐富，同時考慮該區(qū)域生態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ)較好，尤其是具備一定的生物多樣性調(diào)查數(shù)據(jù)，因此選擇將其作為縣域生態(tài)質(zhì)量指數(shù)(EQI)評價的研究區(qū)。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系

生態(tài)質(zhì)量評價指標(biāo)體系見表1。具體包括4個一級指標(biāo)，11個二級指標(biāo)，18個三級指標(biāo)。

表1 生態(tài)質(zhì)量評價指標(biāo)體系①

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究涉及的主要數(shù)據(jù)包含地理信息數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及生物多樣性數(shù)據(jù)3大類。其中，地理信息數(shù)據(jù)方面涉及宜興市行政區(qū)劃邊界矢量數(shù)據(jù)(2021年)、宜興市生態(tài)保護(hù)紅線邊界矢量數(shù)據(jù)(2021年)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)方面包含衛(wèi)星影像及部分遙感產(chǎn)品數(shù)據(jù)，前者主要為國產(chǎn)“高分”“資源”系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，共6幅，區(qū)域覆蓋宜興全境，時間為2021年，空間分辨率2 m；后者是美國國家航空航天局(NASA)官方網(wǎng)站下載的歸一化植被指數(shù)(NDVI)遙感產(chǎn)品數(shù)據(jù)，區(qū)域覆蓋宜興全境，時間為2021年5—9月，空間分辨率250 m。生物多樣性數(shù)據(jù)包括重點(diǎn)保護(hù)生物物種數(shù)、指示生物類群相關(guān)數(shù)據(jù)，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位提供。

2.3 評價方法

在其他數(shù)據(jù)基本完備的前提下，依據(jù)《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法(試行)》，對宜興市生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行研究與評價，主要包括，遙感影像解譯和各類評價指標(biāo)分析2個步驟。

生態(tài)類型數(shù)據(jù)是區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，無法直接獲得，需要通過遙感影像解譯的方式獲取。目前較為常用的解譯方式分為人工解譯和自動解譯[7-8]，前者適用于高精度要求業(yè)務(wù)場景，后者效率更高、但精度稍差。為追求更為準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，采用了基于先驗(yàn)數(shù)據(jù)的人工解譯技術(shù)方法，即同時參考2020年宜興市地理國情監(jiān)測結(jié)果以及2021年宜興市衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，依據(jù)生態(tài)質(zhì)量遙感解譯分類體系開展人工目視解譯, 生態(tài)質(zhì)量遙感解譯分類體系見表2。綜合形成2021年宜興市生態(tài)類型現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，用于區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價指標(biāo)測算。

表2 生態(tài)質(zhì)量遙感解譯分類體系

各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算均參照《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法(試行)》，其中生態(tài)功能方面宜興市屬于其他縣域，按照生態(tài)活力指標(biāo)評價，宜興市EQI及一級指標(biāo)計(jì)算公式如下：

生態(tài)質(zhì)量指數(shù)(EQI)=0.36×生態(tài)格局+0.35×生態(tài)功能+0.19×生物多樣性+0.10×(100-生態(tài)脅迫)

(1)

生態(tài)格局=0.32×EL+0.68×(0.10×ECRR+0.80×HQI+0.10×PC)

(2)

式中：EL——生態(tài)用地面積比指數(shù)；ECRR——生態(tài)保護(hù)紅線面積比指數(shù)；HQI——生境質(zhì)量指數(shù)；PC——重要生態(tài)空間連通度指數(shù)。

生態(tài)功能=生態(tài)活力=0.6×C+0.4×DW

(3)

式中：C——植被覆蓋指數(shù)；DW——水網(wǎng)密度指數(shù)。

生物多樣性=0.30×KSr+0.70×(0.62×Qt+0.38×Bps)

(4)

式中：KSr——重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)；Qt——指示生物類群生命力指數(shù)；Bps——原生功能群種占比指數(shù)。

生態(tài)脅迫=0.74×LDI+0.26×NDI

(5)

式中：LDI——陸域開發(fā)干擾指數(shù)；NDI——自然災(zāi)害受災(zāi)指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)格局

宜興市的生態(tài)格局由生態(tài)用地面積比指數(shù)、生態(tài)保護(hù)紅線面積比指數(shù)、生境質(zhì)量指數(shù)和重要生態(tài)空間連通度指數(shù)4項(xiàng)指標(biāo)共同評價?；谶b感影像解譯結(jié)果，2021年宜興市生態(tài)類型空間分布見圖1。由圖1可見，2021年宜興市生態(tài)用地面積累計(jì)1 630.3 km2，占區(qū)域國土面積比例為81.7%；其中，林地、草地、水域濕地、耕地面積分別為535.2，115.5，561.5，418.1 km2，水域濕地所占比例最大(28.1%)，其次是林地(26.8%)；生態(tài)用地面積比指數(shù)測算結(jié)果為68.7。

圖1 2021年宜興市生態(tài)類型空間分布

基于生態(tài)保護(hù)紅線邊界矢量數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件中計(jì)算空間面積，2021年宜興市生態(tài)保護(hù)紅線空間分布見圖2。由圖2可見，2021年宜興市生態(tài)保護(hù)紅線面積為430.42 km2，占區(qū)域國土面積比例為21.6%，生態(tài)保護(hù)紅線面積比指數(shù)測算結(jié)果為54.4。生境質(zhì)量方面，除生態(tài)用地以外，2021年宜興市建設(shè)用地和未利用地面積分別為364.5，0.8 km2，合計(jì)占區(qū)域國土面積比例為18.3%，加權(quán)計(jì)算后的生境質(zhì)量指數(shù)為42.0。重要生態(tài)空間連通指數(shù)由林地、草地、水域濕地合并后面積>0.1 km2的斑塊計(jì)算得到，2021年宜興市的測算結(jié)果為30.4。綜上可知，2021年宜興市生態(tài)格局指數(shù)為50.6。

圖2 2021年宜興市生態(tài)保護(hù)紅線空間分布

3.2 生態(tài)功能

圖3 2021年宜興市植被覆蓋指數(shù)空間分布

3.3 生物多樣性

生物多樣性評價共涉及重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)、指示生物類群生命力指數(shù)、原生功能群種占比指數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)。2018年9月—2019年10月開展的宜興市生物物種本底調(diào)查結(jié)果表明，宜興市境內(nèi)有明確觀測記錄的生物物種數(shù)共有1 813種。按生物類群劃分，包括高等植物773種、哺乳類19種、鳥類139種、爬行類11種、兩棲類12種、蝶類27種、其他生物832種，其中符合《國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物名錄》的物種共14種，符合《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植被名錄》的物種共19種。部分重點(diǎn)保護(hù)野生動植物見圖4(a)(b)(c)(d)。參照上述資料測算，2021年宜興市重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)為18.2。指示生物類群生命力指數(shù)計(jì)算需同時具備初始年、現(xiàn)狀年2期數(shù)據(jù)，因缺少歷史數(shù)據(jù)，所以在研究過程中直接采用了生態(tài)環(huán)境部2020年初步研究測算的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，取值為50.3。原生功能群種占比指數(shù)因缺少數(shù)據(jù)來源，未參與計(jì)算。根據(jù)重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)、指示生物類群生命力指數(shù)2項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算，2021年宜興市生物多樣性指數(shù)為40.7。

圖4 宜興市部分珍稀保護(hù)動植物

3.4 生態(tài)脅迫

宜興市的生態(tài)脅迫評價涉及陸域開發(fā)干擾指數(shù)、自然災(zāi)害受災(zāi)指數(shù)2項(xiàng)指標(biāo)。根據(jù)遙感影像解譯結(jié)果，2021年宜興市開發(fā)建設(shè)用地面積共計(jì)364.5 km2，其中1.6 km2位于生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)，主要類型為其他建設(shè)用地，對轄區(qū)內(nèi)重要生態(tài)空間的負(fù)面影響在可控范圍內(nèi)，其余362.9 km2均位于生態(tài)保護(hù)紅線外，陸域開發(fā)干擾指數(shù)測算結(jié)果為61.1。根據(jù)相關(guān)部門公開的資料顯示[4-6]，2021年宜興市未出現(xiàn)因氣象、地質(zhì)、生物、生態(tài)環(huán)境等自然因素造成的生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)害性事件，因此自然災(zāi)害受災(zāi)指數(shù)為0。綜上，2021年宜興市生態(tài)脅迫指數(shù)為45.2，主要來自開發(fā)建設(shè)等人類活動對生態(tài)空間的占用。

3.5 生態(tài)質(zhì)量

綜合上述各項(xiàng)指標(biāo)測算結(jié)果，2021年宜興市EQI為62.7，達(dá)到二類標(biāo)準(zhǔn)。從各方面數(shù)據(jù)來看，宜興市生態(tài)格局良好(50.6)，生態(tài)用地比例較高(81.7%)，超過1/5的國土面積被劃作生態(tài)保護(hù)紅線(21.6%)，山水林田湖草一體化保護(hù)程度高；生態(tài)功能優(yōu)勢顯著(89.3)，植被覆蓋與水網(wǎng)密度均達(dá)到較高水平；生物多樣性較豐富(40.7)，通過本底調(diào)查記錄的生物物種數(shù)共有1 813種，含國家重點(diǎn)保護(hù)野生生物33種；生態(tài)脅迫基本可控(45.2)，建設(shè)用地比例約18.3%，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密的長三角腹地人類干擾強(qiáng)度已相對較低。

為進(jìn)一步分析宜興市生態(tài)質(zhì)量的“得分點(diǎn)”與“失分項(xiàng)”，對2021年宜興市EQI指數(shù)實(shí)際參評的10項(xiàng)指標(biāo)按得分值和得分率進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。得分值為指標(biāo)實(shí)際值乘以指標(biāo)權(quán)重值，得分率為實(shí)際得分值除以各指標(biāo)理論滿分值。由表3可見，2021年宜興市生態(tài)質(zhì)量評價得分值排名前3的指標(biāo)為植被覆蓋指數(shù)(17.26分)、水網(wǎng)密度指數(shù)(14.00分)和生境質(zhì)量指數(shù)(8.22分)；除自然受害受災(zāi)指數(shù)外，得分率排名前3的指標(biāo)為水網(wǎng)密度指數(shù)(100%)、植被覆蓋指數(shù)(82.2%)和指示生物類群生命力指數(shù)(81.1%)；得分率最低的3項(xiàng)指標(biāo)依次為重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)(18.2%)、重要生態(tài)空間連通度指數(shù)(30.2%)和陸域開發(fā)干擾指數(shù)(38.9%)。研究結(jié)果表明，宜興市在自然資源稟賦方面優(yōu)勢較為明顯，生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作成效良好，但同時也需要進(jìn)一步加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)，促進(jìn)重點(diǎn)保護(hù)生物物種數(shù)穩(wěn)中有升，合理控制開發(fā)建設(shè)規(guī)模、增強(qiáng)自然生態(tài)空間連通性與聚集度，保持生態(tài)質(zhì)量的穩(wěn)定和改善。

表3 2021年宜興市生態(tài)質(zhì)量指數(shù)(EQI)得分情況

4 結(jié)論與討論

(1)宜興市的初步評價應(yīng)用表明，《區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評價辦法(試行)》在評價縣域生態(tài)質(zhì)量方面具有較強(qiáng)的可行性與適用性，其評價指標(biāo)統(tǒng)籌兼顧生態(tài)格局、生態(tài)功能、生物多樣性、生態(tài)脅迫等方面，能夠更為全面、科學(xué)、準(zhǔn)確地反映區(qū)域生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀與變化情況。從數(shù)據(jù)可獲取性來看，遙感類指標(biāo)一般時效性較好，可當(dāng)年獲取；生物多樣性指標(biāo)通常依賴本底調(diào)查和長期觀測，實(shí)際評價時可能需要使用相近年份的數(shù)據(jù)加以替代，部分指標(biāo)計(jì)算方法較為復(fù)雜，專業(yè)性較強(qiáng)。

(2)2021年，宜興市EQI為62.7，生態(tài)質(zhì)量類別為二類；生態(tài)格局、生態(tài)功能、生物多樣性、生態(tài)脅迫等4項(xiàng)指數(shù)分別為50.6，89.3，40.7，45.2；三級指標(biāo)中，植被覆蓋指數(shù)和水網(wǎng)密度指數(shù)是宜興市的主要得分點(diǎn)，重點(diǎn)保護(hù)生物指數(shù)、重要生態(tài)空間連通度指數(shù)和陸域開發(fā)干擾指數(shù)等方面則有待進(jìn)一步加強(qiáng)。宜興市應(yīng)在“十四五”期間繼續(xù)發(fā)揮自然資源稟賦優(yōu)勢，持續(xù)加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)力度，合理控制開發(fā)建設(shè)規(guī)模，保持生態(tài)質(zhì)量穩(wěn)中有升。

(3)新的生態(tài)質(zhì)量評價辦法為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門指明了發(fā)展方向，尤其是在生態(tài)系統(tǒng)遙感監(jiān)測和生物多樣性觀測方面提出了更高的工作要求，各級監(jiān)測部門以及同領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)人才隊(duì)伍和能力建設(shè)、完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、形成技術(shù)體系，在“十四五”期間共同推動生物多樣性監(jiān)測站網(wǎng)建設(shè)，組織開展例行化監(jiān)測工作，逐步掌握和積累區(qū)域本底數(shù)據(jù)與變化情況，從而適應(yīng)新時期生態(tài)監(jiān)測工作需要，更好地為我國生態(tài)文明建設(shè)工作添磚加瓦。

致謝

特別感謝中國環(huán)境監(jiān)測總站生態(tài)室羅海江主任、董貴華研究員，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王備新教授在研究過程中給予的指導(dǎo)及支持！