李丹，徐爽，朱永明

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院，河北 保定 071000)

資源與環(huán)境沖突問題昭示著生態(tài)修復(fù)勢在必行。中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會以來，“構(gòu)建山水林田湖草生命共同體”成為新時代建設(shè)的重要指導(dǎo)思想。十九大后，國土空間開發(fā)保護(hù)制度正式進(jìn)入人們視線，國家開始注重提升生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量與穩(wěn)定性[1]。2020年6月，國家提出統(tǒng)籌山水林田湖草一體化保護(hù)與修復(fù)[2]。實際上，我國早已開展生態(tài)修復(fù)相關(guān)項目。1979年開啟“三北防護(hù)林”規(guī)劃工程，為強調(diào)政策與工程的和諧，實施“退耕還林”工程與“兩控區(qū)”政策[3]。

目前，國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究主要從3方面視角展開：一是針對單一生態(tài)系統(tǒng)要素或流域，以識別、解決生態(tài)問題，修復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)為目的，結(jié)合社會自然等因子構(gòu)建指標(biāo)體系；二是通過構(gòu)建生態(tài)安全格局，構(gòu)造生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，識別關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)行劃分；三是依據(jù)生態(tài)空間評價，識別重要生態(tài)功能、生態(tài)敏感環(huán)境等級等，劃定主導(dǎo)生態(tài)功能進(jìn)行分區(qū)[4-11]。上述研究表明了社會與自然因素對生態(tài)系統(tǒng)均存在較大影響，綜合指標(biāo)體系法可清晰體現(xiàn)因子間大小關(guān)系及相互作用，從而指導(dǎo)空間分區(qū)[12]。同時，生態(tài)系統(tǒng)是一個整體，僅考慮生態(tài)空間評價易割裂系統(tǒng)間各要素聯(lián)系。生態(tài)修復(fù)不僅要有科學(xué)分區(qū)的“面”，更要重視修復(fù)工程中的“點”與“線”，“點”“線”“面”三者結(jié)合，才能達(dá)到系統(tǒng)修復(fù)，實現(xiàn)環(huán)境整體保護(hù)的目的。目前將三者相統(tǒng)一的文獻(xiàn)較少，仍需要進(jìn)一步研究。本研究利用生態(tài)安全格局對基于“壓力—狀態(tài)—潛力”框架的分區(qū)進(jìn)行修正，在“面”基礎(chǔ)上融入“點”“線”，使三者成為整體，用以指導(dǎo)生態(tài)修復(fù)。此外，生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究多以省市縣為基本研究單元，本研究以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元進(jìn)行分區(qū)，以求為分區(qū)政策落地提供新思路。

唐山市擁有豐富的煤炭資源，但經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展同樣帶來了諸如水土流失、生態(tài)系統(tǒng)退化等環(huán)境問題?？茖W(xué)地進(jìn)行唐山市國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)可極大緩解經(jīng)濟(jì)與生態(tài)間沖突，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。本研究首先搭建“退化壓力—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)—恢復(fù)潛力”框架，對生態(tài)系統(tǒng)退化壓力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)及生態(tài)恢復(fù)潛力進(jìn)行評價，利用z-score標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)，其次構(gòu)建生態(tài)安全格局，最終用生態(tài)安全格局對生態(tài)修復(fù)分區(qū)進(jìn)行修正。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

唐山市位于河北省東部、華北平原東北部，南臨渤海，北依燕山，占地面積13 472 km2。2018年，總?cè)丝谶_(dá)到758.08萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值6 300.03億元，居于河北省第一。唐山市界內(nèi)地貌豐富，地勢特點明顯，最北部遵化等縣區(qū)多山地，而中部區(qū)域為平原，最南部曹妃甸區(qū)、樂亭縣與渤海相鄰，多水庫坑塘，地勢最低。唐山依據(jù)其優(yōu)越的位置、富饒的資源，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，但礦石等資源的過度開采，導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)退化、空氣污染、地面塌陷等一系列環(huán)境問題，需要進(jìn)行合理的國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)規(guī)劃。

1.2 數(shù)據(jù)來源

以2018年唐山市鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界圖為底圖，采用數(shù)據(jù)包括2018年土地利用、氣象、土壤、DEM、縣域及鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口等。其中：(1)土地利用類型數(shù)據(jù)：主要提取自Landsat-8遙感數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m×30 m。(2)氣象數(shù)據(jù)：來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)，具體包括唐山及周邊共8個站點的逐月降水量、年積溫、平均氣溫及起風(fēng)沙天數(shù)等數(shù)據(jù)。(3)土壤數(shù)據(jù)：來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)的中國土壤數(shù)據(jù)集(v1.1)及中國土壤數(shù)據(jù)庫(http://vdb3.soil.csdb.cn/)。(4)數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)：來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.gscloud.cn/)。(5)人口數(shù)據(jù)：來源于2018年《河北省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》、2018年《唐山統(tǒng)計年鑒》。

2 研究方法

以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本評價單元對生態(tài)系統(tǒng)退化壓力、服務(wù)狀態(tài)及恢復(fù)潛力進(jìn)行評價，利用z-score標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)，并構(gòu)建生態(tài)安全格局，最終通過生態(tài)安全格局對生態(tài)修復(fù)分區(qū)進(jìn)行修正。

2.1 退化壓力

生態(tài)系統(tǒng)受到的退化壓力與城市化程度密切相關(guān)[13]。通過土地開發(fā)利用程度與人口密度2個指標(biāo)分別表征土地城市化、人口城市化水平。建設(shè)用地面積占比可表示土地利用開發(fā)程度，建設(shè)用地面積占比越大，土地利用程度越高，提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力越低；人口密度可體現(xiàn)為對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的大小，密度越大，需求越高，退化壓力越大。采用統(tǒng)計學(xué)中自然對數(shù)法進(jìn)行計算。公式如下：

Pi=lg(POPi)×CLPi

(1)

式中：Pi為研究單元i在生態(tài)系統(tǒng)所承受的壓力；POPi為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度(人/hm2)；CLPi為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)用地面積占比。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可體現(xiàn)供人類生存的自然環(huán)境條件與效用，是人類生存至關(guān)重要的資源與環(huán)境基礎(chǔ)，可用來衡量生態(tài)系統(tǒng)能否可持續(xù)發(fā)展[14-16]。本研究通過對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評價，以表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)。評價選取水源涵養(yǎng)、水土保持、生境質(zhì)量3項指標(biāo)，并將指標(biāo)歸一化后等權(quán)重疊加，得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)評價結(jié)果。

2.2.1 水源涵養(yǎng)功能 水源涵養(yǎng)功能可用于平衡協(xié)調(diào)區(qū)域水資源[17]。選取年均降水量、坡度、植被覆蓋度、土地利用類型4種因子(表1)進(jìn)行評價[18]。公式如下：

表1 水源涵養(yǎng)功能重要性評價指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)

(2)

式中：DI為水源涵養(yǎng)重要性指數(shù)；Cj為第j項指標(biāo)的生態(tài)重要性分值。

將水源涵養(yǎng)功能評價結(jié)果利用自然斷點法劃為5個等級。

2.2.2 水土保持功能 水土保持功能體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)維持區(qū)域水土平衡及減緩?fù)寥浪g侵害的功能[19]。采用修正通用水土流失方程(RULSE)表示水土保持功能的強弱。公式如下：

Ac=Ar-A=R×K×LS×(1-C×P)

(3)

(4)

(5)

式中：Ac、Ar、A分別表示土壤保持量、潛在土壤侵蝕量、實際土壤侵蝕量[t/(hm2×a)]；R為降雨侵蝕力因子[MJ×mm/(hm2×h×a)]；Pj為月均降雨量；P年為年均降雨量(mm)；R乘以系數(shù)17.02，轉(zhuǎn)換為RULSE方程適用的國際制單位；K為土壤可蝕性因子[t×hm2×h/(MJ×mm×hm2)]；LS為坡長坡度因子，利用GIS軟件得到(無量綱)；C為植被與經(jīng)營管理因子(無量綱)；P為水土保持措施因子(無量綱)。將耕地、草地、林地、水域、建設(shè)用地、未利用地各用地類型分別賦值0.5、0.8、0.8、0.8、0、1，其中0、1分別表示不出現(xiàn)水土流失與未采取任何水土保護(hù)措施的區(qū)域。將水土保持功能評價結(jié)果利用自然斷點法劃為5個等級。

2.2.3 生境質(zhì)量 生境質(zhì)量能夠在一定程度上體現(xiàn)區(qū)域的生物多樣性狀況[20]。利用InVEST軟件中生境質(zhì)量模塊，計算得到生境質(zhì)量指數(shù)。研究依據(jù)唐山市實際情況及相關(guān)文獻(xiàn)，選取5個威脅因子進(jìn)行分析[21-25]。將生境質(zhì)量評價結(jié)果利用自然斷點法劃為5個等級。

表2 生境質(zhì)量威脅因子

2.3 恢復(fù)潛力

生態(tài)系統(tǒng)具有自我恢復(fù)的能力，景觀類型越豐富，生物種類越多，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，自我恢復(fù)的潛力也越強。故本研究選取景觀多樣性指數(shù)與生物豐度來表征生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)潛力。景觀多樣性指數(shù)可用來顯示景觀類型數(shù)目及其所占比例的變化，能夠體現(xiàn)景觀的復(fù)雜程度[26]。利用Fragstats模型移動窗口分析，選擇landscape中SHDI按鈕進(jìn)行景觀多樣性指數(shù)計算。

生物豐度能夠從側(cè)面反映區(qū)域內(nèi)生物種類豐貧程度。本研究以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元計算生物豐度，公式如下[27]：

F=(0.11×A耕+0.35×A林+0.21×A草+0.28×A水+0.04×A建+0.01×A未)/A

(6)

式中：F表示生物豐度指數(shù)；A耕、A林、A草、A水、A建、A未、A分別表示各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地面積及區(qū)域面積。

將以上2種指標(biāo)歸一化后等權(quán)重疊加，得到生態(tài)恢復(fù)潛力評價指標(biāo)。

2.4 生態(tài)修復(fù)分區(qū)

對生態(tài)系統(tǒng)退化壓力、服務(wù)狀態(tài)及恢復(fù)潛力指標(biāo)進(jìn)行z-score標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)又名z分?jǐn)?shù)(z-score)，是一個由分?jǐn)?shù)與平均數(shù)的差除以標(biāo)準(zhǔn)差的過程，其可以看出某個具體數(shù)值在數(shù)據(jù)集合中相對位置，真實反映一個數(shù)值距離平均數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)距離。公式如下：

(7)

式中：x′為x標(biāo)準(zhǔn)化之后的結(jié)果；x為數(shù)據(jù)個體的觀測值；μ為總體數(shù)據(jù)的均值；δ為總體數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

通過z-score標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行分區(qū)，構(gòu)建x軸壓力、y軸狀態(tài)、z軸潛力三維散點圖，可更直觀地利用各指標(biāo)優(yōu)劣狀態(tài)指導(dǎo)分區(qū)。本研究依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后各指標(biāo)正負(fù)值組合特征進(jìn)行分區(qū)。壓力小、狀態(tài)優(yōu)、潛力好的區(qū)域劃為生態(tài)保育區(qū)(壓力<0、狀態(tài)>0、潛力>0)；壓力小、狀態(tài)優(yōu)，但潛力差區(qū)域劃為生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)(壓力<0、狀態(tài)>0、潛力<0)；壓力大、狀態(tài)差、潛力好區(qū)域劃為生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)(壓力>0、狀態(tài)<0、潛力>0)；壓力小、狀態(tài)差區(qū)域劃為生態(tài)修復(fù)治理區(qū)(壓力<0、狀態(tài)<0)；壓力大、狀態(tài)差、潛力差區(qū)域劃為生態(tài)修復(fù)利用區(qū)(壓力>0、狀態(tài)<0、潛力<0)。

2.5 生態(tài)安全格局修正

2.5.1 生態(tài)安全格局方法 生態(tài)安全格局在景觀生態(tài)學(xué)以及生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一直占據(jù)重要地位，構(gòu)建生態(tài)安全格局是維護(hù)生物流通性的關(guān)鍵[28]。生態(tài)源地是保障國土空間生態(tài)安全的基礎(chǔ)，是其核心區(qū)域，并通過生態(tài)廊道進(jìn)行源地間的連接，構(gòu)成完整的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)[29]。

本研究選取形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)識別生態(tài)源地，依據(jù)構(gòu)造國土空間生態(tài)安全格局需求及研究區(qū)實際情況，選取林地、水域作為前景，其余土地利用類型為背景。利用Guidos Toolbox 軟件識別重分類后柵格圖，得到7種景觀類型的空間分布，合并剔除核心區(qū)碎小斑塊后，利用Conefor2.6 軟件對所提取的核心區(qū)景觀斑塊進(jìn)行景觀連通性評價，評價采取了使用率最高且最具代表性的斑塊連通性指數(shù)和斑塊重要性指數(shù)。最終選取dPC數(shù)值小于2.5的核心區(qū)景觀斑塊作為最終的生態(tài)源地，確保源地具有較好的景觀連通性，且斑塊面積較大，不易受到人類活動干擾。

本研究將壓力、狀態(tài)、潛力3項指標(biāo)進(jìn)行Min-Max數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，因其等權(quán)疊加綜合評價(壓力為負(fù)向指標(biāo)，其余為正向指標(biāo))后數(shù)值越高表示生態(tài)系統(tǒng)狀況越良好，而生態(tài)系統(tǒng)狀況越優(yōu)的區(qū)域，其生態(tài)阻力往往越小，故取綜合評價結(jié)果倒數(shù)構(gòu)建綜合阻力面，利用最小累積阻力模型(MCR)確定生態(tài)廊道。最小累計阻力模型由ARCGIS軟件距離分析模塊計算的成本距離與成本回溯鏈接所生成。

2.5.2 修正方法 將生態(tài)安全格局與生態(tài)修復(fù)分區(qū)相結(jié)合，可從點線面3個角度開展生態(tài)修復(fù)，既做到科學(xué)分區(qū)，又保證了生物流通性。本研究將生態(tài)修復(fù)分區(qū)與生態(tài)安全格局相疊加，重點關(guān)注生態(tài)源地及廊道所在區(qū)域，根據(jù)源地與廊道所在區(qū)域重點保護(hù)、優(yōu)先修復(fù)的原則，對生態(tài)修復(fù)分區(qū)進(jìn)行修正。突出位于生態(tài)保育區(qū)的生態(tài)源地與廊道生態(tài)保育的重要性，劃為一級生態(tài)保育區(qū)，其余劃為二級生態(tài)保育區(qū)；位于生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)的源地與廊道，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)良好，但由于其較差的生態(tài)恢復(fù)潛力，同樣應(yīng)進(jìn)行重點保護(hù)，修正為一級生態(tài)保育區(qū)；位于生態(tài)修復(fù)治理區(qū)的源地與廊道，生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到一定程度的破壞，需要進(jìn)行緊急修復(fù)，修正為生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)。

3 結(jié)果分析

3.1 退化壓力空間分布

唐山市經(jīng)濟(jì)快速增長，人口數(shù)量與建設(shè)用地面積不斷擴張，對生態(tài)系統(tǒng)造成了一定的壓力。將人口密度、土地利用開發(fā)程度、生態(tài)退化壓力依據(jù)自然段點法分別分為5級，評價結(jié)果見圖1。

圖1 唐山市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)壓力指標(biāo)空間分布

由圖1可知，相對來說土地利用開發(fā)程度更高，其中唐山市中心區(qū)域最明顯，各縣域中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)多為土地利用開發(fā)程度高區(qū)域，呈輻射狀向外擴散。此外，唐山市南部建有曹妃甸工業(yè)區(qū)，土地利用開發(fā)程度較高。從人口密度來看，唐山市人口差異不大，且大部分為低密度區(qū)，中高人口密度區(qū)主要位于市中心路南路北區(qū)以及開平區(qū)、古冶區(qū)、豐潤區(qū)的街道辦事處所在區(qū)域。

由退化壓力評價結(jié)果可以看出，3者分布大體一致，退化壓力與土地利用開發(fā)程度空間分布更為相似。均為城市中部平原地區(qū)及各縣域中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)高，并向四周遞減。在退化壓力評價中，研究區(qū)中低值區(qū)比重較大，約占唐山市總面積的80.13%，其次為中值區(qū)，占14.12%，高值區(qū)僅為總面積的1.64%。目前，唐山市退化壓力總體不大，但仍存在擴散的可能，需進(jìn)行合理分區(qū)整治規(guī)劃。

3.2 生態(tài)服務(wù)狀態(tài)空間分布

對水源涵養(yǎng)、水土保持、生境質(zhì)量3項指標(biāo)進(jìn)行計算疊加，得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)空間分布圖，評價結(jié)果見圖2。

圖2 唐山市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)狀態(tài)指標(biāo)空間分布

由圖2可知，水源涵養(yǎng)評價等級符合以高值區(qū)為核心向四周遞減的規(guī)律，高值區(qū)多集中于研究區(qū)北部，占總面積的19.86%，主要位于遵化市及遷西縣的北部與南部，豐潤區(qū)東北部的火石營鎮(zhèn)、王官營鎮(zhèn)，灤州市的楊柳莊鎮(zhèn)、王店子鎮(zhèn)、九百戶鎮(zhèn)，樂亭縣南部、灤南縣東北部、玉田縣西部等鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有零星分布，此處植被覆蓋度高，擁有茂盛的森林草地，因此截留、吸收、儲蓄水源作用顯著；低值區(qū)約占總面積的6.56%，主要位于唐山市市中心路南路北區(qū)街道辦事處所轄區(qū)域、遷安市的馬蘭莊鎮(zhèn)、遵化市的遵化鎮(zhèn)、樂亭縣的海港區(qū)及最南部的曹妃甸工業(yè)區(qū)，可明顯看出，低值區(qū)基本屬于建設(shè)用地，為各縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心地帶，若放任建設(shè)用地?zé)o序增長會導(dǎo)致水源供給功能減弱。水土保持功能整體偏低，主要為低值、中低值區(qū)域，分別占總面積的36.30%、23.04%，整體由東北向西南遞減，高值區(qū)約占總面積9.31%，大部分位于遵化市及遷西縣南部，遷西縣新莊子鄉(xiāng)與豐潤區(qū)火石營鎮(zhèn)也有零星分布，通過評價可明顯看出高值、中高值區(qū)分布有高覆蓋林地、草地，而土壤類型多為具有良好通透性、土體深厚、保水保肥的褐土、粗骨土；而平原地區(qū)耕地種植區(qū)域及建設(shè)用地區(qū)水土保持功能較差，甚至接近于零。生境質(zhì)量存在北部高中間低的特點，高值區(qū)約占總面積的10.52%，大部分位于遷西縣南北部及遵化市的小廠鄉(xiāng)與侯家寨鄉(xiāng)，此外曹妃甸區(qū)的南堡浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、柳贊鎮(zhèn)及樂亭縣的昌盧大清河鹽場由于多坑塘養(yǎng)殖，也處于生境質(zhì)量高值區(qū)。處于低值區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其大部分屬于建設(shè)用地。對比發(fā)現(xiàn)，生境質(zhì)量受植被覆蓋度影響較大，高植被覆蓋率區(qū)域，提供了充沛的生物資源，同時是良好的蓄流場所。在耕地分布區(qū)域，旱地多位于中低值的生境質(zhì)量區(qū)域，而水田的生境質(zhì)量要高于旱地，多位于中值、中高值區(qū)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)空間分布與其他3項子評價同樣存在差異。整體上看，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)分布規(guī)律與生境質(zhì)量大致相同，均為北高中低，且高值區(qū)向低值區(qū)存在明顯過渡。由此可知，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)受土地類型及植被覆蓋度影響最大，植被豐富，覆蓋率高的區(qū)域服務(wù)狀態(tài)評價高，而城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村居民點、耕地等人類活動影響較大的地區(qū)，服務(wù)狀態(tài)評價明顯偏低。研究區(qū)生態(tài)服務(wù)狀態(tài)中值區(qū)面積最大，占總面積的31.09%，遷西縣絕大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于高值區(qū)，遵化市西北、東南鄉(xiāng)鎮(zhèn)也屬于高值區(qū)，此外高值區(qū)還有豐潤區(qū)的火石營鎮(zhèn)、灤州市的楊柳莊鎮(zhèn)、遷安市的太平莊鄉(xiāng)及大五里鄉(xiāng)。而大部分低值區(qū)位于唐山市中心區(qū)域的路南、路北、開平區(qū)等地，與生境質(zhì)量低值區(qū)域大體一致。

3.3 修復(fù)潛力空間分布

選取景觀多樣性指數(shù)與生物豐度來表征生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)潛力，評價結(jié)果見圖3。

圖3 唐山市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)潛力指標(biāo)空間分布

由圖3可知，景觀格局與生物豐度分布特征相似，研究區(qū)最北部處于高值區(qū)，中心等級最低，但南部曹妃甸工業(yè)區(qū)及海港區(qū)內(nèi)用地類型主要為建設(shè)用地，故處于低、中低值區(qū)。景觀格局多樣性整體上處于中低值及中值區(qū)，分別占總面積的 26.65%、22.65%，而高值區(qū)占總面積的11.68%，大部分集中位于遷安市及遵化市東南部，此處土地利用類型種類最多；低值區(qū)占3.75%，僅位于一些縣域的辦事處轄區(qū)內(nèi)，而曹妃甸區(qū)的南堡浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)及曹妃甸工業(yè)區(qū)內(nèi)由于景觀類型單一，也屬于低值區(qū)。生物豐度同樣與土地利用類型緊密相關(guān)，高值區(qū)主要位于遷西縣南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，與景觀多樣性不同的是，曹妃甸區(qū)的南堡浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)屬于高值區(qū)，其主要用地類型為水庫坑塘，此外還有曹妃甸區(qū)的柳贊鎮(zhèn)及樂亭縣的長蘆大清河鹽場，其用地類型主要為水庫坑塘，同樣處于高值區(qū)。

修復(fù)潛力空間布局分布特征更為明顯，為由北向南先減少后增多，其中高值區(qū)占比12.06%，分布特征與景觀格局多樣性基本一致，低值區(qū)占比4.48%。唐山市北部處于燕山南麓，多低山丘陵，而最北部的遷西縣，擁有豐富水資源及大量林地，森林覆蓋率高，屬于國家生態(tài)示范區(qū)。研究區(qū)北部生物多樣性明顯高于其他地區(qū)，受到人為干擾較小，植被豐富，擁有良好的景觀結(jié)構(gòu)以及生物活力。中部地區(qū)地勢平坦，多用于耕種，物種單一，同時經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，大量土地用作建設(shè)用地，受人類干擾較大。

3.4 國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)

對生態(tài)系統(tǒng)退化壓力、服務(wù)狀態(tài)及恢復(fù)潛力3個指標(biāo)進(jìn)行國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)z-score標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果為正則說明壓力大、狀態(tài)與潛力好，為負(fù)則相反。根據(jù)壓力、狀態(tài)、潛力正負(fù)關(guān)系，將研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分為生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)、生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)、生態(tài)修復(fù)治理區(qū)、生態(tài)修復(fù)利用區(qū)5大類型區(qū)，分區(qū)結(jié)果見圖4。

圖4 唐山市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)

3.4.1 生態(tài)保育區(qū) 將生態(tài)退化壓力小、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)好、恢復(fù)潛力大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為生態(tài)保育區(qū)，該地區(qū)擁有良好的生態(tài)環(huán)境基底質(zhì)量，且生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，受干擾后不易退化。生態(tài)保育區(qū)面積最大，約占總面積的46.24%，整個遷西縣除栗鄉(xiāng)街道辦事處外整體處于生態(tài)保育區(qū)內(nèi)，此外遵化市四圍、豐潤區(qū)東北部、灤州市西部及東部、曹妃甸區(qū)大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地區(qū)均處于生態(tài)保育區(qū)內(nèi)。其分布具有明顯的規(guī)律性，北部處于燕山南麓，覆蓋率高，物種豐富，南部臨海，多修建坑塘水庫。該區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格控制審查人類建設(shè)活動，做到實時監(jiān)測，繼續(xù)保持區(qū)域良好生態(tài)優(yōu)勢。

3.4.2 生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū) 將生態(tài)退化壓力小、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)好、生態(tài)恢復(fù)潛力較差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)。區(qū)域處占總面積的20.72%，處于山前平原，多耕地，遠(yuǎn)離各縣域中心區(qū)域，受人為干擾較少。但由于區(qū)域內(nèi)物種較少、景觀類型單一，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，存在退化風(fēng)險，且不易恢復(fù)。該類保護(hù)區(qū)主要集中于研究區(qū)東部，包括樂亭縣、灤南縣大部分、灤州市中部，此外玉田縣西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地也有零星分布。此區(qū)域生態(tài)環(huán)境基底較好，但因其易受到破壞的特點，劃為生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)，嚴(yán)格控制建設(shè)用地擴張，適當(dāng)引入本地適宜的作物種類，提高其穩(wěn)定性。

3.4.3 生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū) 將生態(tài)退化壓力大、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)差、生態(tài)恢復(fù)潛力好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)。

區(qū)域占總面積的0.55%，位于路南區(qū)的女織寨鄉(xiāng)和遷安市的沙河驛鎮(zhèn)，以建設(shè)用地、耕地為主要土地利用類型，但存在少量林地或水域。該區(qū)域存在生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步惡化的風(fēng)險，在防止建設(shè)用地?zé)o序擴張的基礎(chǔ)上，需有針對性地優(yōu)先進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，必要時需對不符合要求的區(qū)域進(jìn)行人工輔助修復(fù)，從而達(dá)到要求水平。

3.4.4 生態(tài)修復(fù)治理區(qū) 將生態(tài)退化壓力小、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為生態(tài)修復(fù)治理區(qū)。區(qū)域占總面積的26.49%，地勢平坦，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供的功能較差，處于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)由好到壞的過渡區(qū)域。位于縣區(qū)中心向外擴散區(qū)域，集中于研究區(qū)中部、西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及樂亭縣中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)、曹妃甸工業(yè)區(qū)。該區(qū)受到一定人為干擾后，生態(tài)系統(tǒng)易發(fā)生進(jìn)一步退化，需采取積極的修復(fù)治理措施，例如退耕還林等人工干預(yù)。同時，區(qū)域自然本底條件差，但生態(tài)退化壓力相對較小，可在生態(tài)系統(tǒng)承載力范圍內(nèi)發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)，在對生態(tài)進(jìn)行大力保護(hù)的同時，帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.4.5 生態(tài)修復(fù)利用區(qū) 將生態(tài)退化壓力大、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)、生態(tài)恢復(fù)潛力差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為生態(tài)修復(fù)利用區(qū)。

區(qū)域占總面積的6.00%，處于城市及縣域的中心，多為辦事處所在區(qū)域，受到強烈的人為干擾，用地類型基本屬于建設(shè)用地，生態(tài)系統(tǒng)基本退化，難以維持正常生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，對其進(jìn)行生態(tài)修復(fù)措施作用甚小，因此對鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)基本生態(tài)景觀進(jìn)行修復(fù)，在保護(hù)基本生態(tài)景觀的基礎(chǔ)上，可利用適當(dāng)?shù)耐恋貋肀Ｕ辖?jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.5 生態(tài)安全格局修正

3.5.1 生態(tài)安全格局分析 研究區(qū)采用形態(tài)學(xué)空間格局分析與景觀連通性篩選生態(tài)源地，結(jié)果見圖5。

圖5 唐山市生態(tài)安全格局

由圖6可知，共篩選出19個生態(tài)源地，總面積為1 354.48 km2。最大斑塊面積達(dá)到728.16 km2，主要分布于唐山市北部的遷西縣和遵化縣，此處生態(tài)源地地類主要為林地，以及南部的曹妃甸區(qū)大部分、豐南區(qū)、樂亭縣與曹妃甸區(qū)相接部分，此處用地類型主要為坑塘水庫。生態(tài)源地主要集中于研究區(qū)北部的燕山南麓，長城腳下，及南部的人工養(yǎng)殖水庫。利用最小阻力模型，并對各廊道累積阻力值進(jìn)行對比分析，最終選取18條累積阻力值最小的生態(tài)廊道，構(gòu)成完整生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。將生態(tài)源地、生態(tài)廊道相結(jié)合，形成唐山市生態(tài)安全格局。

3.5.2 生態(tài)修復(fù)分區(qū)修正 在生態(tài)修復(fù)分區(qū)的基礎(chǔ)上，利用生態(tài)安全格局對其進(jìn)行修正，得到圖6。

圖6 唐山市分鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)修復(fù)分區(qū)修正

由圖7可知，將位于生態(tài)保育區(qū)內(nèi)的生態(tài)源地及生態(tài)廊道所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為一級保育區(qū)，實行最嚴(yán)格的的生態(tài)保護(hù)制度，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃為二級保育區(qū)；生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)優(yōu)，但恢復(fù)潛力差，同樣將位于該區(qū)域的生態(tài)源地與廊道劃為一級保育區(qū)，重點防止該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化；部分源地與廊道位于修復(fù)治理區(qū)內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已發(fā)生退化，若不及時修復(fù)，易影響整個生態(tài)系統(tǒng)連通性，故需優(yōu)先進(jìn)行修復(fù)，劃為生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)。

4 結(jié)論

以唐山市為研究區(qū)，基于“退化壓力—生態(tài)服務(wù)狀態(tài)—恢復(fù)潛力”框架，利用z-score標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)，構(gòu)建生態(tài)安全格局，并利用生態(tài)安全格局對生態(tài)修復(fù)分區(qū)進(jìn)行修復(fù)，最終形成綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)壓力、狀態(tài)、潛力及生態(tài)源地、廊道的國土生態(tài)空間修復(fù)分區(qū)。

(1)退化壓力區(qū)從高到低由各城鎮(zhèn)中心向四周遞減；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)北優(yōu)中劣，且高值區(qū)向低值區(qū)存在明顯過渡；恢復(fù)潛力由北向南先減少后增多。

(2)生態(tài)修復(fù)分區(qū)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本分區(qū)單元，共分為5類：生態(tài)保育區(qū)實行最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)制度；生態(tài)潛在恢復(fù)區(qū)在控制建設(shè)用地擴張同時引入適宜的作物；生態(tài)優(yōu)先修復(fù)區(qū)優(yōu)先有針對地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，必要時為達(dá)到要求水平可加以人工輔助修復(fù)；生態(tài)修復(fù)治理區(qū)采取積極人工治理干預(yù)措施；生態(tài)修復(fù)利用區(qū)在保護(hù)基本生態(tài)景觀的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動。

因受到數(shù)據(jù)等影響，本研究僅結(jié)合社會、自然及自然恢復(fù)力進(jìn)行分區(qū)，此后研究可考慮生態(tài)修復(fù)投入與生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)系，增加評價體系的維度，并與生態(tài)安全格局相結(jié)合，形成生態(tài)修復(fù)分區(qū)。