張 傳 華,王 鐘 書(shū),張 鳳 太,劉 力,馮 麗
(1.重慶理工大學(xué)管理學(xué)院,重慶 400054;2.重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院,重慶 400042;3.重慶阜晟信息技術(shù)有限公司,重慶 400054)
人類(lèi)活動(dòng)從時(shí)空兩個(gè)維度改變傳統(tǒng)生態(tài)空間的外部形態(tài)、內(nèi)部要素與結(jié)構(gòu)功能,并重塑特定區(qū)域范圍內(nèi)的人地關(guān)系及人地系統(tǒng)空間格局[1]。在此過(guò)程中,工業(yè)化、城市化等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展活動(dòng)對(duì)國(guó)土空間承載力的脅迫越來(lái)越強(qiáng),導(dǎo)致生態(tài)空間被動(dòng)壓縮、生物多樣性銳減、生態(tài)系統(tǒng)功能退化、土地退化和污染等一系列問(wèn)題,對(duì)自然資源可持續(xù)利用與人地系統(tǒng)全面均衡發(fā)展構(gòu)成多維約束[2,3]。通過(guò)生態(tài)修復(fù)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能、降低生態(tài)脆弱性、促進(jìn)人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展已成為全球共識(shí)[4-6]。為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,謀求可持續(xù)發(fā)展之路,我國(guó)自20世紀(jì)50年代開(kāi)始實(shí)施了一系列生態(tài)修復(fù)與治理工程[7],但由于傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”生態(tài)治理思路和部門(mén)各自為戰(zhàn)的單要素治理模式缺乏全面的頂層設(shè)計(jì)與系統(tǒng)治理路徑[8],容易忽略生態(tài)要素的關(guān)聯(lián)性、空間尺度的均衡性以及保護(hù)與修復(fù)概念的協(xié)同性,難以從根本上解決保護(hù)與發(fā)展的矛盾[9],新時(shí)代國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論視角與實(shí)踐路徑亟待突破。
21世紀(jì)以來(lái),生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)一直是國(guó)內(nèi)外地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、土地科學(xué)、自然資源利用與管理等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國(guó)外并沒(méi)有國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)這一術(shù)語(yǔ),多采用生態(tài)修復(fù)(ecological restoration)概念[10],且相關(guān)研究工作開(kāi)展較早[11],由最初以礦山和地下水開(kāi)采引致的環(huán)境問(wèn)題治理為主的專(zhuān)題研究,逐步演變?yōu)橐詥?wèn)題識(shí)別、修復(fù)機(jī)制、技術(shù)路徑、管理決策、監(jiān)督反饋等為具體內(nèi)容,以自然恢復(fù)、人工修復(fù)、“再野化”等為綜合手段,以“生態(tài)保護(hù)為主,生態(tài)修復(fù)為輔”為價(jià)值準(zhǔn)則和發(fā)展態(tài)勢(shì),集多對(duì)象、多尺度、多過(guò)程于一體的生態(tài)修復(fù)研究體系[12,13]。國(guó)內(nèi)生態(tài)保護(hù)修復(fù)研究起步雖晚,但發(fā)展迅速[14],特別是中央提出生態(tài)文明建設(shè)和推進(jìn)山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作以來(lái),學(xué)界對(duì)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)注度持續(xù)提高,并圍繞國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的概念認(rèn)知與理論思辨[15,16]、技術(shù)路徑與研究范式[17]、問(wèn)題診斷與修復(fù)空間辨識(shí)[18]、實(shí)踐模式與政策保障[19,20]等方面進(jìn)行了大量有益探索,對(duì)于建設(shè)具有中國(guó)特色的國(guó)土空間利用與生態(tài)保護(hù)修復(fù)學(xué)科體系具有重要意義。
當(dāng)前,隨著山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)國(guó)家試點(diǎn)的開(kāi)展,國(guó)內(nèi)學(xué)界立足特定區(qū)域尺度,圍繞“如何科學(xué)有效劃定生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)”進(jìn)行了一系列探索,其主要視角包括:1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需視角[21],通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(Ecosystem Service Value,ESV)測(cè)算,從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配關(guān)系、空間聚集程度和協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)性等層面探討國(guó)土生態(tài)修復(fù)的空間分區(qū)及管控措施;2)主導(dǎo)功能視角[22],立足土地利用類(lèi)型和主導(dǎo)生態(tài)功能的綜合分析,明確國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的基本格局和重點(diǎn)區(qū)域;3)生態(tài)安全視角[23],基于生態(tài)安全格局的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、空間異質(zhì)性等判別生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域,依據(jù)評(píng)價(jià)方法又可細(xì)分為景觀格局視角[24]和脆弱性評(píng)價(jià)視角[25];4)“雙評(píng)價(jià)”視角,一種是沿襲生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定的工作思路,通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)確定自然生態(tài)空間管制分區(qū)與治理策略[26],另一種是通過(guò)資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)統(tǒng)籌國(guó)土空間的保護(hù)利用[27]。與此同時(shí),針對(duì)小流域綜合治理的小尺度生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)治理實(shí)踐也具備一定典型性[28]。既有研究基本以“識(shí)別并解決生態(tài)問(wèn)題”為目標(biāo),缺乏“保護(hù)+修復(fù)”統(tǒng)一的分析框架,容易造成“生態(tài)保護(hù)”與“生態(tài)修復(fù)”割裂與分離的局面,既與國(guó)際上“生態(tài)保護(hù)為主,生態(tài)修復(fù)為輔”的主流研究態(tài)勢(shì)存在差距[28],也不符合國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)+修復(fù)”的復(fù)合內(nèi)涵和“整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理”的核心要求?;诖耍疚膹膰?guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論內(nèi)涵出發(fā),綜合考慮國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)中“保護(hù)+修復(fù)”的雙重要義與實(shí)踐需求,構(gòu)建基于“重要性—脆弱性”的國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分析框架,并以重慶市江津區(qū)為例,依托ESV評(píng)價(jià)、生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)以及生態(tài)障礙因子診斷、GIS空間分析等方法,探討生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的空間集成與綜合分區(qū),在此基礎(chǔ)上探究差異化的國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)治理策略,以期為國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的技術(shù)范式研究和區(qū)域?qū)嵺`提供參考。
國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)脫胎于生態(tài)修復(fù),又可追溯到早期的自然資源利用與管理[29]。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)“生態(tài)修復(fù)”的理解和界定尚存分歧[15],但由國(guó)際生態(tài)修復(fù)學(xué)會(huì)提出的“協(xié)助已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程”得到較為廣泛的認(rèn)可[30],其特點(diǎn)在于對(duì)小尺度單一類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)狀治理和末端修復(fù),使已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)回歸穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[31]。由于傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)在實(shí)踐過(guò)程中存在明顯的區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)要素沖突等問(wèn)題,我國(guó)提出了統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理、實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程的戰(zhàn)略部署,并將“生態(tài)修復(fù)”術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)換為“國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)”。
從“生態(tài)修復(fù)”到“國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)”,其核心認(rèn)知、理論基礎(chǔ)、目標(biāo)導(dǎo)向、方法手段、實(shí)施過(guò)程等均發(fā)生了本質(zhì)變化(表1)[32]。從詞義看,國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)應(yīng)包含“國(guó)土空間”和“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”兩部分內(nèi)涵?!皣?guó)土空間”不僅明確了生態(tài)保護(hù)修復(fù)的對(duì)象,更賦予了生態(tài)保護(hù)修復(fù)“空間尺度”特征,從而實(shí)現(xiàn)特定地理范圍內(nèi)山水林田湖草“生命共同體”所有生態(tài)要素及不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)籌;“生態(tài)保護(hù)修復(fù)”則具備“保護(hù)”與“修復(fù)”雙重特征,強(qiáng)調(diào)“生態(tài)保護(hù)”與“生態(tài)修復(fù)”在對(duì)象、尺度、路徑、措施等方面的集成與協(xié)同。相較于傳統(tǒng)局地或微觀層面的生態(tài)修復(fù),國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)面向的空間尺度更宏觀,注重以生態(tài)介質(zhì)為紐帶的區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)以及生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的耦合,更強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的完整性、國(guó)土空間的系統(tǒng)性和生態(tài)要素的關(guān)聯(lián)性[29,33]。
表1 國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)與傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)的內(nèi)涵對(duì)比
生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)既有區(qū)別又有聯(lián)系:生態(tài)保護(hù)聚焦于“功能”,側(cè)重于保護(hù)具有重要生態(tài)功能的生態(tài)要素、生態(tài)系統(tǒng)或地域景觀格局,防止脆弱生態(tài)系統(tǒng)在外界干擾下遭受破壞,并進(jìn)一步提升生態(tài)系統(tǒng)水土保持、涵養(yǎng)水源和孕育生物多樣性等功能價(jià)值[34];生態(tài)修復(fù)聚焦“問(wèn)題”,側(cè)重國(guó)土空間要素生態(tài)問(wèn)題與受損程度診斷,在此基礎(chǔ)上通過(guò)人為或自然方式恢復(fù)、重建和改善已經(jīng)受損或正在退化的生態(tài)系統(tǒng),使其回歸良性發(fā)展?fàn)顟B(tài)[35]。越來(lái)越多經(jīng)驗(yàn)表明[36],由于生態(tài)系統(tǒng)紊亂或破壞的不可逆性以及生態(tài)修復(fù)措施的局限性,生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞將很難修復(fù)到原有狀態(tài),因此生態(tài)保護(hù)的地位要先于生態(tài)修復(fù),生態(tài)修復(fù)要服務(wù)于生態(tài)保護(hù)的總目標(biāo)[13]。
國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)與綜合治理,其核心邏輯在于“保護(hù)”與“修復(fù)”的協(xié)同[37]。一方面,要保護(hù)具有重要生態(tài)功能且脆弱性強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng),維護(hù)好生態(tài)過(guò)程完整性與空間要素連續(xù)性;另一方面,要針對(duì)不同生態(tài)要素面臨的突出生態(tài)問(wèn)題,開(kāi)展分類(lèi)管控與源頭治理,使受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的關(guān)鍵問(wèn)題在于:一是準(zhǔn)確評(píng)估山水林田湖草“生命共同體”的功能重要性與生態(tài)脆弱性,揭示生態(tài)要素的空間關(guān)聯(lián)與區(qū)域主導(dǎo)生態(tài)功能格局;二是系統(tǒng)識(shí)別生態(tài)環(huán)境問(wèn)題與生態(tài)退化過(guò)程,揭示受損生態(tài)系統(tǒng)的空間分布;三是緊緊圍繞區(qū)域主導(dǎo)生態(tài)功能格局,開(kāi)展生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的空間集成,劃分國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的核心區(qū)域,因地制宜設(shè)計(jì)差異化的治理方案。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是連接生態(tài)系統(tǒng)功能與人類(lèi)福祉的重要紐帶,其價(jià)值量反映生態(tài)系統(tǒng)功能的重要性程度,其價(jià)值動(dòng)態(tài)揭示生態(tài)系統(tǒng)功能提升或衰減的過(guò)程[38]。生態(tài)脆弱性是生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空尺度下的抗干擾屬性及受到擾動(dòng)后的自我恢復(fù)能力[39],脆弱性越大的生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)區(qū)域越需要優(yōu)先保護(hù),同時(shí)生態(tài)脆弱性的障礙因子能夠很好地揭示區(qū)域面臨的具體生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[40]。目前,有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估和生態(tài)敏感性的研究相對(duì)成熟,且其理念和思路與國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的內(nèi)在邏輯不謀而合,二者結(jié)合不僅能夠很好地識(shí)別山水林田湖草“生命共同體”功能重要性與生態(tài)脆弱性的空間格局,而且能夠有效揭示生態(tài)退化過(guò)程的分布規(guī)律以及生態(tài)要素的具體問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)”與“修復(fù)”要義的協(xié)同(圖1)。
圖1 國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的“重要性—脆弱性”協(xié)同分析框架
江津區(qū)(105°49′E~106°38′E,28°28′N(xiāo)~29°28′N(xiāo))位于重慶市西南部,地貌以丘陵低山為主(圖2),山水資源豐富,具備獨(dú)特的“山地—濱江”立體景觀。區(qū)內(nèi)四面山被植物學(xué)家稱(chēng)為“難得的植物基因庫(kù)”“鑲嵌在地球同一緯度上的綠色明珠”,擁有植物2 000 種以上,珍稀瀕危和國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物39種,生物多樣性極為豐富。由于地處三峽庫(kù)區(qū)重慶段尾端,江津區(qū)是重慶市乃至整個(gè)三峽庫(kù)區(qū)重要的生態(tài)屏障。隨著重慶市“一區(qū)兩群”協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn),江津區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,2019年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值902.3億元,同比增長(zhǎng)10.0%,年末常住人口138.7萬(wàn)人,城鎮(zhèn)化率達(dá)68.43%。由于城際、城鄉(xiāng)之間交互日趨頻繁,特別是隨著三峽后續(xù)工程及近幾年工業(yè)園區(qū)建設(shè)的持續(xù)干預(yù),江津區(qū)生態(tài)空間不斷壓縮、水土流失加劇、水污染和土壤面源污染日益嚴(yán)重、生物多樣性銳減、生態(tài)景觀逐漸同質(zhì)化,嚴(yán)重制約了區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。處理好保護(hù)與發(fā)展、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)之間的矛盾已成為江津區(qū)未來(lái)發(fā)展過(guò)程中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。立足江津區(qū)豐富的生態(tài)資源要素、脆弱的生態(tài)環(huán)境本底以及復(fù)雜的人地關(guān)系,開(kāi)展國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)研究,不僅是全面修復(fù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、重塑區(qū)域生態(tài)格局之需,更能為國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)樹(shù)立典范。
圖2 研究區(qū)區(qū)位
研究數(shù)據(jù)主要包括:1)土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù),來(lái)源于2009年、2014年、2019年土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),基于Landsat OLI/ETM影像數(shù)據(jù)(空間分辨率為30 m×30 m)和Google Earth影像數(shù)據(jù)解譯獲得;2)降水?dāng)?shù)據(jù),來(lái)源于江津區(qū)2019年逐月氣象站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);3)土壤有機(jī)質(zhì)、有效土層厚度等數(shù)據(jù),來(lái)源于江津區(qū)2018年土壤采樣點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù);4)坡度、高程等地形數(shù)據(jù),來(lái)源于江津區(qū)1∶1萬(wàn)數(shù)字高程模型(DEM);5)植被覆蓋度、生物量數(shù)據(jù),基于每年7月份的MODIS/Terra NDVI產(chǎn)品進(jìn)行估算,空間分辨率為250 m×250 m;6)土壤侵蝕數(shù)據(jù),來(lái)源于江津區(qū)1∶1萬(wàn)土壤侵蝕數(shù)據(jù)庫(kù);7)人口及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),來(lái)源于《江津區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》及江津區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào);8)未利用土地開(kāi)發(fā)與改良面積、人均林木蓄積量數(shù)據(jù),來(lái)源于江津區(qū)國(guó)土部門(mén)歷年調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。利用ArcGIS 10.2對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,并統(tǒng)一各專(zhuān)題圖件的空間投影坐標(biāo)系(Gauss_Kruger,Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_35),柵格數(shù)據(jù)空間分辨率統(tǒng)一到30 m×30 m。
本文以土地利用現(xiàn)狀地類(lèi)為基礎(chǔ),依據(jù)Costanza等[41,42]確定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù),參考相關(guān)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量的研究成果[43],并結(jié)合實(shí)際情況選擇與歸并地類(lèi),最終采用單位面積當(dāng)量法(式(1))確定江津區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量(表2),其中農(nóng)田對(duì)應(yīng)耕地,森林對(duì)應(yīng)林地和園地,荒漠對(duì)應(yīng)城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)等建設(shè)用地以及沙地、裸地等未利用土地,水域?qū)?yīng)水域及水利設(shè)施用地。
表2 江津區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量
(1)
式中:Mi為第i類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)面積;Nij為第i類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)第j種生態(tài)服務(wù)功能單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值。
3.2.1 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建 當(dāng)前有關(guān)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)的研究較為成熟,其中VSD脆弱性評(píng)估框架[44]得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。該框架將生態(tài)系統(tǒng)脆弱性分解為敏感性、暴露性和適應(yīng)性3個(gè)維度,通過(guò)逐級(jí)遞進(jìn)和歸一化方法診斷影響生態(tài)脆弱性不同維度的各類(lèi)因子狀態(tài),進(jìn)而揭示生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性格局。本文借鑒VSD脆弱性評(píng)估框架,在參考相關(guān)研究[45-47]的基礎(chǔ)上,結(jié)合江津區(qū)生態(tài)環(huán)境特征,構(gòu)建包含22項(xiàng)指標(biāo)的江津區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表3)。其中敏感性反映耕地生態(tài)系統(tǒng)在外界干擾下發(fā)生變化的難易程度;暴露性反映生態(tài)系統(tǒng)暴露在人類(lèi)和外界環(huán)境下的程度、與外界發(fā)生交互作用的頻率等,最直接的表現(xiàn)為人類(lèi)從事土地利用活動(dòng)的強(qiáng)度;適應(yīng)性反映生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)外界變化和風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的調(diào)整恢復(fù)能力和響應(yīng)速度[39]。指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法確定,通過(guò)構(gòu)建判斷矩陣并求取最大特征根和特征向量,進(jìn)行層次總排序和一致性檢驗(yàn)(一致性比率為0.018,一致性較好)。
3.2.2 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià) 利用表3對(duì)江津區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行定量評(píng)價(jià),其量化模型見(jiàn)式(2)[44]。在求取綜合得分之前,為消除指標(biāo)量綱的影響,需對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文建立的指標(biāo)體系既涉及自然環(huán)境類(lèi)指標(biāo),又涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)類(lèi)指標(biāo),不同指標(biāo)對(duì)生態(tài)脆弱性的影響不盡相同,某些指標(biāo)量的增加會(huì)使系統(tǒng)更穩(wěn)定和健康,降低系統(tǒng)的脆弱性,稱(chēng)為正向指標(biāo),反之則為負(fù)向指標(biāo);某些指標(biāo)需要維持在特定的閾值,超過(guò)或低于該閾值均不利于系統(tǒng)健康發(fā)展,可稱(chēng)之為中間性指標(biāo);還有一些指標(biāo)為區(qū)間性指標(biāo),不同區(qū)間對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響不同。為真實(shí)反映指標(biāo)間的實(shí)際差異,本文對(duì)不同性質(zhì)的指標(biāo)采取差異化的標(biāo)準(zhǔn)化方法(表4)。
表3 江津區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
表4 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方案
Z=E+S-A
(2)
式中:Z為區(qū)域生態(tài)脆弱性綜合得分,Z值越大表示生態(tài)脆弱性越強(qiáng)(即越脆弱);E為暴露性,S為敏感性,A為適應(yīng)性,三者得分通過(guò)多因素綜合評(píng)價(jià)模型[44]求取。
3.2.3 障礙因子診斷 本文引入“偏離度”(Pi)和“障礙度”(Aij)模型[45]對(duì)江津區(qū)土地生態(tài)狀況的障礙因子進(jìn)行診斷和評(píng)估,計(jì)算公式如下:
Pi=1-Yi
(3)
Aij=PiWiWj/∑(PiWiWj)
(4)
式中:Yi、Wi為指標(biāo)i(i=1,2,3,…,22)的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重;Wj為準(zhǔn)則層j(j=1,2,3)的權(quán)重。
以江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)脆弱性空間分布為基礎(chǔ),同時(shí)考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及主要障礙因子的空間分布特征,依托ArcGIS疊加分析工具進(jìn)行生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域和生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的空間集成。按照“保護(hù)為主、修復(fù)為輔”“宜保則保、宜修則修”“保修結(jié)合、相輔相成”的原則,兼顧生態(tài)系統(tǒng)的完整性、景觀連續(xù)性和生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性,將江津區(qū)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)劃分為源地保護(hù)區(qū)、自然修復(fù)區(qū)、人工修復(fù)區(qū)、生態(tài)重建區(qū)(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降幅大于5 000元/hm2)和適度發(fā)展區(qū)5類(lèi)區(qū)域(表5),并根據(jù)各區(qū)域的資源環(huán)境本底特征、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平及發(fā)展定位、生態(tài)功能重要性與生態(tài)脆弱性特征等制定差異化的治理策略。
表5 基于“重要性—脆弱性”的生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)式(1)計(jì)算得到2009年、2019年江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV),并通過(guò)自然斷裂點(diǎn)法將其劃分為低、較低、中、較高和高5個(gè)等級(jí),據(jù)此揭示江津區(qū)生態(tài)功能重要性的空間格局。由圖3a和圖3b可知,江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈現(xiàn)由南向北逐級(jí)遞減的空間規(guī)律,與高程空間分布的一致性較好。ESV高值區(qū)(高與較高水平)主要位于長(zhǎng)江主干道及南部低山區(qū)域,集中于水域、林地、濕地等地類(lèi),ESV低值區(qū)(低與較低水平)主要分布于北部丘陵、河谷及城市建成區(qū),集中于城鄉(xiāng)建設(shè)用地、未利用地和耕地等地類(lèi)。通過(guò)對(duì)比2009年與2019年的ESV分布可以發(fā)現(xiàn),江津區(qū)存在較為突出的ESV低值區(qū)擠占ESV高值區(qū)現(xiàn)象,北部城區(qū)尤為明顯。其主要原因在于2008年后,為推進(jìn)產(chǎn)城融合與工業(yè)經(jīng)濟(jì),江津區(qū)成立雙福新區(qū),大幅推進(jìn)城鎮(zhèn)化與工業(yè)園區(qū)建設(shè),大量生態(tài)用地通過(guò)征收、農(nóng)轉(zhuǎn)非、增減掛鉤等手段轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地,造成城鎮(zhèn)及其周邊生態(tài)空間不斷被壓縮。2009-2019年江津區(qū)城鎮(zhèn)用地面積增加7 453.62 hm2,城鎮(zhèn)化率由55.63%提升至70.32%,全區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間差距日益增大、分布格局日趨復(fù)雜。
進(jìn)一步計(jì)算得到2009-2019年江津區(qū)ESV的年際變化幅度(圖3c),可以看出ESV總體呈下降態(tài)勢(shì),ESV下降的柵格數(shù)量(256 803個(gè))是上升柵格數(shù)量(59 413個(gè))的4倍多,且ESV下降空間分布相對(duì)集中,上升空間分布零散。ESV下降空間中,70%以上年際降幅大于5 000元/hm2,集中分布于城區(qū)范圍及東部片區(qū)。ESV上升空間中,90%以上年際增幅大于5 000元/hm2,但調(diào)研發(fā)現(xiàn),這些空間基本為農(nóng)村居民點(diǎn)及廢棄工礦、廠房等用地復(fù)墾后形成的生態(tài)空間,呈點(diǎn)狀分布,景觀連通性較差,進(jìn)一步印證了江津區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中存在建設(shè)用地空間與生態(tài)空間置換現(xiàn)象:城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤等政策的實(shí)施,不僅拓展了城鎮(zhèn)空間范圍并實(shí)現(xiàn)了城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間的“城鎮(zhèn)化集中”,而且打破了原有的城鄉(xiāng)生態(tài)空間用地格局,改變了ESV分布特征及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系,但總體上造成江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的不利發(fā)展態(tài)勢(shì)。
圖3 江津區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分布及其變化特征
根據(jù)式(2)對(duì)2019年江津區(qū)生態(tài)脆弱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并通過(guò)自然斷裂點(diǎn)法將其分為高、較高、中、較低、低5個(gè)等級(jí)(圖4),可以看出,江津區(qū)生態(tài)脆弱性總體呈現(xiàn)“兩頭高、中間低”的空間分布特征,具體表現(xiàn)為:北部城區(qū)及其周邊、南部低山區(qū)域生態(tài)脆弱性較高,且分布較為集中;中部腹地生態(tài)脆弱性較低;長(zhǎng)江干流及其沿線(xiàn)水域生態(tài)脆弱性整體較高,若不考慮南部低山區(qū)域,長(zhǎng)江沿線(xiàn)以北生態(tài)脆弱性總體高于長(zhǎng)江沿線(xiàn)以南。
圖4 江津區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布
進(jìn)一步根據(jù)式(3)和式(4)診斷江津區(qū)生態(tài)脆弱性的障礙因子,并依托ArcGIS平臺(tái)對(duì)其主要障礙因子進(jìn)行空間化輔助探測(cè)(圖5)。江津區(qū)生態(tài)脆弱性障礙因子排名前六的分別為人口密度(A=0.3025)、人均生態(tài)用地面積(A=0.2693)、地均GDP(A=0.2187)、土壤侵蝕強(qiáng)度(A=0.1906)、生物量(A=0.1535)和植被覆蓋度(A=0.1485)。對(duì)比主要障礙因子的空間格局可以發(fā)現(xiàn),江津區(qū)生態(tài)脆弱性空間分布與主要障礙因子空間分布基本一致。北部城區(qū)是江津區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要區(qū)域,產(chǎn)業(yè)集中、人口密度高及土地資源有限導(dǎo)致該區(qū)域人均生態(tài)用地面積極低,生物量和植被覆蓋度普遍偏低,加之土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度大、地均GDP高,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度超過(guò)區(qū)域資源環(huán)境承載力,導(dǎo)致該區(qū)域生態(tài)脆弱性較高。南部低山海拔較高,林木蓄積量大,是江津區(qū)林業(yè)資源與林木經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要區(qū)域,但由于該區(qū)域地勢(shì)起伏大,土壤侵蝕強(qiáng)度高,加之近幾年土地利用強(qiáng)度不斷提高,導(dǎo)致其生態(tài)脆弱性也較高。長(zhǎng)江水域本身生態(tài)脆弱性較高,人口分布相對(duì)集中、農(nóng)業(yè)耕作密度高進(jìn)一步提升了長(zhǎng)江沿線(xiàn)流域生態(tài)環(huán)境壓力。中部腹地以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),生態(tài)脆弱性總體較低,但耕作方式粗放和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后使該區(qū)域面臨較大的水土流失風(fēng)險(xiǎn)。總之,長(zhǎng)江沿線(xiàn)以北人類(lèi)活動(dòng)頻率與產(chǎn)業(yè)強(qiáng)度普遍高于長(zhǎng)江沿線(xiàn)以南,造成江津區(qū)生態(tài)脆弱性以長(zhǎng)江為界呈南北分異格局。
圖5 江津區(qū)生態(tài)脆弱性的主要障礙因子
根據(jù)前文設(shè)定的生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方法,通過(guò)疊加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)脆弱性空間分布,按照生態(tài)系統(tǒng)的完整性、景觀連續(xù)性和生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性原則,將江津區(qū)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)劃分為5類(lèi)(圖6a),并與江津區(qū)主體功能區(qū)劃進(jìn)行對(duì)比。
圖6 江津區(qū)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)綜合分區(qū)與主體功能區(qū)劃分區(qū)對(duì)比
(1)源地保護(hù)區(qū):該區(qū)域生態(tài)功能重要性強(qiáng),是重要的生態(tài)源地,對(duì)于區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建具有突出的戰(zhàn)略意義。源地保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境基底較好,基本不存在嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,但其分布相對(duì)分散,未來(lái)應(yīng)采取生態(tài)保護(hù)為主的方針,在維護(hù)好現(xiàn)有生態(tài)功能完整性、維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不降低的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化景觀連通性,提升景觀豐度,劃定保護(hù)紅線(xiàn)并強(qiáng)化管控措施。在此基礎(chǔ)上,綜合考慮生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間的拓展趨勢(shì)與空間權(quán)衡關(guān)系,構(gòu)筑多層次、成網(wǎng)絡(luò)、功能復(fù)合的生態(tài)空間體系。
(2)自然修復(fù)區(qū):該區(qū)域主要分布在中部腹地,農(nóng)業(yè)資源豐富,農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)與鄉(xiāng)村聚落演化構(gòu)成該區(qū)域人地關(guān)系發(fā)展的主旋律,但相對(duì)粗放的耕作方式和無(wú)序的聚落拓展模式滋生了農(nóng)業(yè)面源污染、耕地撂荒、人居環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題。該區(qū)域國(guó)土空間生態(tài)治理應(yīng)遵循自然修復(fù)為主、人工干預(yù)為輔的方針,一方面要大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和集約農(nóng)業(yè),維護(hù)好農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀資源,另一方面要加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè),針對(duì)突出問(wèn)題和問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行局部干預(yù)、點(diǎn)狀治理,因地制宜做好農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村聚落發(fā)展規(guī)劃,開(kāi)展農(nóng)村空心化、農(nóng)用地廢棄、荒野范圍調(diào)查和荒野程度評(píng)估,采取“自然耕作”“再野化”等自然修復(fù)手段促進(jìn)生態(tài)恢復(fù),并適當(dāng)調(diào)整農(nóng)業(yè)種植模式,基于生態(tài)價(jià)值優(yōu)選作物品種,逐步提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。
(3)人工修復(fù)區(qū):該區(qū)域主要分布在長(zhǎng)江干流水域以及南部低山區(qū)域。由于受人類(lèi)活動(dòng)干預(yù)較強(qiáng)、人地交互頻繁,該區(qū)域國(guó)土空間生態(tài)治理要嚴(yán)格控制不符合功能定位的開(kāi)發(fā)建設(shè),采取人工修復(fù)為主的方針,分區(qū)分類(lèi)實(shí)施:北部長(zhǎng)江干流水體及其流經(jīng)岸線(xiàn)橫貫江津城區(qū),沿線(xiàn)人口密度大、國(guó)土空間開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大、工程建設(shè)頻繁,導(dǎo)致河岸地質(zhì)災(zāi)害隱患嚴(yán)重,加之工業(yè)活動(dòng)集中,兩岸部分次級(jí)河流排水管網(wǎng)不完善,直接威脅長(zhǎng)江水質(zhì),為此要逐步完善二、三級(jí)管網(wǎng)建設(shè)并加強(qiáng)廢水排放源頭治理,同時(shí)在沿岸布設(shè)生態(tài)防護(hù)網(wǎng)、人工加固兩岸護(hù)坡并加強(qiáng)消落帶治理;南部低山區(qū)域林業(yè)資源開(kāi)發(fā)與四面山景區(qū)旅游經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成局部森林覆蓋和生物量下降,水土流失加劇,森林生態(tài)遭受?chē)?yán)重威脅,為此要加強(qiáng)森林撫育與生物多樣性保護(hù),對(duì)退化林區(qū)和破損山體開(kāi)展人工補(bǔ)綠修復(fù),因地制宜打造可持續(xù)山地人文景觀。
(4)生態(tài)重建區(qū):該區(qū)域集中分布在北部城區(qū)及東部城鄉(xiāng)結(jié)合部,受人類(lèi)活動(dòng)干預(yù)較大,研究期內(nèi)出現(xiàn)了大幅度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值削減現(xiàn)象,亟待通過(guò)綜合治理重建區(qū)域生態(tài)格局,扭轉(zhuǎn)生態(tài)退化趨勢(shì)。該區(qū)域的生態(tài)退化問(wèn)題主要源于快速城市化過(guò)程中無(wú)序的開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),因此首要任務(wù)是修訂完善城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃、制定國(guó)土空間開(kāi)發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn),將生態(tài)考核指標(biāo)納入城區(qū)規(guī)劃及開(kāi)發(fā)建設(shè)計(jì)劃,同時(shí)要強(qiáng)化生態(tài)用地空間管控,保護(hù)重要水域及城市綠化景觀,在重要區(qū)域開(kāi)展國(guó)土空間綠化工程,修復(fù)城市綠地與環(huán)城綠帶以及水生態(tài)與土壤環(huán)境,以點(diǎn)帶面重建城鎮(zhèn)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)。
(5)適度發(fā)展區(qū):該區(qū)域生態(tài)功能重要性和生態(tài)脆弱性均不高,可作為未來(lái)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的集中布局區(qū)域。未來(lái)發(fā)展過(guò)程中要注意在嚴(yán)格保護(hù)區(qū)域基本生態(tài)景觀、嚴(yán)守生態(tài)紅線(xiàn)和基本農(nóng)田保護(hù)紅線(xiàn)的基礎(chǔ)上,推進(jìn)高土地集約性、低生態(tài)外部性開(kāi)發(fā)模式,合理利用自然與人文資源,適度開(kāi)展一定規(guī)模的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化項(xiàng)目,逐步推動(dòng)城鄉(xiāng)人文景觀的生態(tài)化和自然資源向自然資本的轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)功能與生態(tài)價(jià)值。
江津區(qū)現(xiàn)行主體功能區(qū)劃中,將區(qū)域的主體功能類(lèi)型分為城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展核心區(qū)、中部特色經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)和南部生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)(圖6b),呈現(xiàn)“北—中—南”的主體功能分區(qū)格局。主體功能區(qū)劃更側(cè)重于從整體上明確區(qū)域發(fā)展的功能定位、主要方向和區(qū)域政策,多以行政區(qū)劃為基本單元?jiǎng)澐謪^(qū)域功能類(lèi)型(表6),難以體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)內(nèi)容與方向的內(nèi)部差異。與江津區(qū)現(xiàn)行主體功能區(qū)劃相比,本文通過(guò)“重要性—脆弱性”框架劃分的5類(lèi)生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,將生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)容、策略等細(xì)化到區(qū)域內(nèi)部,呈現(xiàn)出較明顯的空間異質(zhì)性特征。生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案在空間上及規(guī)劃策略上與主體功能區(qū)劃既有一致性,又有差異性。生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的空間界限并不像主體功能分區(qū)那么明顯,這也使得生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案在空間范圍上更聚焦,與區(qū)域土地利用的基本格局更契合,更有助于實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)與綜合治理。
表6 2015-2030年江津區(qū)主體功能區(qū)規(guī)劃方案
本文圍繞國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)涵和要求,構(gòu)建了基于“重要性—脆弱性”的國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分析框架,并以地處三峽庫(kù)區(qū)尾段的重慶市江津區(qū)為例,開(kāi)展國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的空間集成與分區(qū)治理實(shí)證研究,實(shí)現(xiàn)了國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)從“生態(tài)保護(hù)修復(fù)空間識(shí)別”到“生態(tài)問(wèn)題診斷”再到“差異化治理策略研制”的過(guò)程耦合與空間集成。本研究具有數(shù)據(jù)可獲取、方法可復(fù)制的特點(diǎn),能充分揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與生態(tài)脆弱性之間的關(guān)系,可為其他類(lèi)似區(qū)域的國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)提供參考。
生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)不僅是維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡、提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性的重要手段,其本身也是人類(lèi)利用和改造自然重要內(nèi)容及目標(biāo)。進(jìn)入新時(shí)代,秉持山水林田湖草“生命共同體”思想的國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)更注重生態(tài)要素的系統(tǒng)性、整體性與聯(lián)系性,治理手段也強(qiáng)調(diào)綜合化、全面化與復(fù)合化。與既有研究相比,本文提出的“重要性—脆弱性”協(xié)同分析框架充分考慮了國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中“保護(hù)+修復(fù)”的雙重要義,同時(shí)在實(shí)踐路徑中將生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別進(jìn)行了技術(shù)融合與集成,使國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案兼具全面性與針對(duì)性,研究可為國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)、國(guó)土空間規(guī)劃編制等提供技術(shù)范式參考。
生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)是國(guó)土空間規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境治理的重要基礎(chǔ),下一步需圍繞多尺度生態(tài)功能與要素的空間集成、多層級(jí)空間規(guī)劃的上下銜接、跨區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)的過(guò)程耦合及生態(tài)安全格局構(gòu)建等進(jìn)行更深入的研究。同時(shí),未來(lái)有必要結(jié)合單項(xiàng)服務(wù)評(píng)價(jià)法、生態(tài)足跡法、能值分析法等方法[51,52],提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的精確度和準(zhǔn)確性,從而為生態(tài)系統(tǒng)重要性識(shí)別及生態(tài)保護(hù)修復(fù)綜合分區(qū)提供更可靠的依據(jù)。