平頂山市北部山區(qū)生態(tài)修復分區(qū)研究

劉萌萌，夏 兵，王永喜

(深圳市北林苑景觀及建筑規(guī)劃設計院有限公司，廣東 深圳 518055)

生態(tài)修復是以人為干擾促進生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力，使其加速向有序穩(wěn)定的方向發(fā)展，最終趨于自然狀態(tài)演化的過程[1]。我國生態(tài)修復工作起源于20世紀80年代，早期多以生態(tài)系統(tǒng)重建為途徑，修復目標或?qū)ο笙鄬我弧＿M入21世紀，尤其是黨的十八大以來，生態(tài)修復工程轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟蟮目臻g尺度上統(tǒng)籌山水林田湖草各類要素治理。生態(tài)修復分區(qū)是對生態(tài)系統(tǒng)和山水林田湖草自然資源合理管理及持續(xù)利用的基礎[2]。通過水土保持生態(tài)修復分區(qū)，明確不同分區(qū)的主導生態(tài)服務功能和關鍵生態(tài)問題，采用自然和人工措施共同修復生態(tài)系統(tǒng)[3]，為配置水土保持生態(tài)修復實用技術和治理模式奠定基礎。

平頂山市擁有我國中南地區(qū)最大的煤田，長期以來煤礦開采引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。平頂山市北部山區(qū)作為平頂山市生態(tài)腹地，受地下煤礦開采影響，生態(tài)受損嚴重。平頂山市政府高度重視北部山區(qū)生態(tài)問題，希望通過生態(tài)修復策略提升區(qū)域生態(tài)、景觀價值，走出生態(tài)美、產(chǎn)業(yè)興、百姓富的可持續(xù)發(fā)展道路，帶動平頂山市的經(jīng)濟從“煤炭經(jīng)濟”到“生態(tài)經(jīng)濟”的轉(zhuǎn)型。本研究以平頂山市北部山區(qū)為研究區(qū)，探討了生態(tài)修復功能分區(qū)，以期能為區(qū)域生態(tài)修復提供方向。

1 項目區(qū)概況

平頂山市地處北溫帶和亞熱帶的過渡地帶，屬大陸性季風氣候區(qū)，四季分明；據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)1961—2005年氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計，年均氣溫14.9 ℃，年均降水量745.8 mm，年均蒸發(fā)量1 490.5～2 825.0 mm；屬暖溫帶落葉林區(qū)，植物區(qū)系組成以溫帶華北區(qū)系為主，兼有華中及西北高原區(qū)系植物；土壤主要為褐土。

平頂山市北部山區(qū)位于平頂山市北部，東西跨度約30 km，南北跨度1.5～6.0 km，涉及香山、龍山、擂鼓臺、落鳧山、平頂山、金牛山等13座山體，面積約106 km2。區(qū)域內(nèi)因長期煤礦開采，地下已經(jīng)被采空，地下水斷層，地面塌陷，土壤質(zhì)量下降，植被退化，生態(tài)服務功能嚴重受損。根據(jù)2017年平頂山市土地利用類型分布圖及研究區(qū)2019年7月高分辨率衛(wèi)星遙感影像、1∶5 000地形圖，研究區(qū)土地利用類型主要有耕地、園地、林地、草地(其他草地)、工礦倉儲用地、住宅用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地等，其中山腳區(qū)域以耕地和林地為主，山頂以草地和灌草地為主。耕地、林地、草地為研究區(qū)面積最大的3種土地利用類型，面積分別為39.90、14.34、10.93 km2。當?shù)卮迓涠嘁赞r(nóng)業(yè)種植為主要經(jīng)濟來源。研究區(qū)內(nèi)有外口水庫、陳寨水庫、土門水庫、觀上水庫等4個較大水體；西部坐落著始建于東漢末期的香山寺，是區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存最重要的佛教文化景點；中部龍山、擂鼓臺、落鳧山、張寨山等山體分布著眾多的采礦遺址和工礦生產(chǎn)地；中部山頂公園是目前區(qū)域內(nèi)基礎設施最完善的郊野風景區(qū)；東部金牛山生態(tài)果園聲名遠播。

2 存在的問題

(1)土壤貧瘠，塌陷嚴重。研究區(qū)土層薄且分布不均勻，山下土層較厚，山體中部以上逐漸變薄，山頂部分區(qū)域土層厚度不足10 cm[4]，同時土壤粗骨性比較突出，多有基巖裸露，土壤貧瘠且保水能力差。常年煤礦開采，多處大小塌陷已連為一體，并呈東西向分布[5]。根據(jù)平頂山市礦區(qū)統(tǒng)計資料，塌陷區(qū)主要位于研究區(qū)南部，面積3.39 km2。同時，研究區(qū)內(nèi)遺留有多處煤矸石堆場，面積約0.66 km2。

(2)缺水。缺水是研究區(qū)最嚴重的生態(tài)問題之一，具體表現(xiàn)在：降水偏少，且蒸發(fā)量遠大于降水量；山下大部分為煤礦采空區(qū)，山體與深層地下水之間出現(xiàn)斷層，土壤保水能力差；陳寨水庫和土門水庫貯存粉煤灰導致蓄水庫容減小。

(3)植被稀疏。受煤礦開采影響，植被生長狀況差且種類不豐富，林分結構以中幼齡林為主，缺少優(yōu)質(zhì)用材林種，同時人工林造林方法粗放，苗木成活率較低。

(4)水土流失。研究區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，主要表現(xiàn)為面蝕和溝蝕，強度總體為輕度，主要誘因是人為活動。基于2019年7月衛(wèi)星遙感影像和現(xiàn)狀調(diào)研，研究區(qū)水土流失主要誘因是農(nóng)業(yè)耕作、采礦和風電開發(fā)活動。龍山、擂鼓臺、橫嶺山、落鳧山、金牛山、老寨脊山頂沿山脊建設有風力發(fā)電設施，風電開發(fā)造成了大量的線狀水土流失分布。煤礦開采塌陷區(qū)產(chǎn)生的地表開裂也促進了水土流失的發(fā)生。

3 生態(tài)功能區(qū)劃研究

3.1 分區(qū)方法

研究區(qū)生態(tài)修復的主要目標是修復破損生態(tài)系統(tǒng)，恢復北部山區(qū)生態(tài)環(huán)境，提升區(qū)域生態(tài)屏障功能，同時為市民提供休閑游憩場所。生態(tài)修復分區(qū)以生態(tài)問題和生態(tài)功能目標為導向，綜合分析研究區(qū)的地形地貌、流域格局、土地利用情況、生態(tài)系統(tǒng)問題等，從“山水林田湖草是一個生命共同體”的理念出發(fā)，堅持保護優(yōu)先、自然恢復為主的方針，統(tǒng)籌考慮自然生態(tài)各要素，按照生態(tài)系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性及其變化規(guī)律對生態(tài)系統(tǒng)修復進行三級分區(qū)[6-8]。

(1)一級分區(qū)是基于生態(tài)系統(tǒng)按照一定地域有規(guī)律分布的理念，以自然匯水流域、山體山脈等相對完整的自然地理單元為分區(qū)基礎，并輔以經(jīng)濟、文化等一級分區(qū)指標進行分區(qū)。研究區(qū)東西跨度的自然生態(tài)狀況差異明顯，依據(jù)自然流域特征進行區(qū)劃，能盡量保證山體和流域自然生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)性、完整性，保護以山水林田湖草為載體的生態(tài)空間。同時，一級分區(qū)應充分考慮區(qū)域經(jīng)濟、文化因素的相似性與一致性，發(fā)揚區(qū)域經(jīng)濟、文化優(yōu)勢，促進生態(tài)與經(jīng)濟、文化協(xié)同發(fā)展。

(2)二級分區(qū)是在一級分區(qū)的基礎上，細化生態(tài)與經(jīng)濟發(fā)展方向，突出規(guī)劃功能進行分區(qū)。二級分區(qū)以生態(tài)系統(tǒng)功能為主導，結合平頂山市近期總體規(guī)劃中文化、經(jīng)濟規(guī)劃方向，保證各分區(qū)規(guī)劃方向大致相似。二級分區(qū)是區(qū)域生態(tài)修復目標的具體體現(xiàn)，進一步協(xié)調(diào)生態(tài)與經(jīng)濟、文化共同發(fā)展。

(3)三級分區(qū)屬于生態(tài)修復模式分區(qū)，根據(jù)二級分區(qū)各斑塊立地條件，從生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間“三生”空間面臨的實際問題進行關鍵生態(tài)問題歸納，分析不同區(qū)域主導生態(tài)功能，明確生態(tài)修復重點區(qū)域，提出不同類型生態(tài)問題的生態(tài)修復和綜合整治工程模式。

3.2 分區(qū)結果

3.2.1 一級分區(qū)

根據(jù)地形地貌及流域水文分析，研究區(qū)可劃分為紅石山-蜘蛛山-香山流域、外口水庫流域(龍山-擂鼓臺-橫嶺山)、陳寨水庫流域(橫嶺山-落鳧山-張寨山-鏵角山)、土門水庫流域(落鳧山-平頂山-張寨山-鏵角山)、馬棚山-金牛山-老寨脊流域5個流域。根據(jù)流域自然、經(jīng)濟、文化的相似性與差異性共劃分4個生態(tài)修復一級分區(qū)，即西部香山景觀文化區(qū)、中部山體生態(tài)恢復區(qū)、山頂公園景觀游憩區(qū)、東部山體農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)，見表1。

表1 一級分區(qū)結果及修復方向

3.2.2 二級及三級分區(qū)

3.2.2.1 西部香山景觀文化區(qū)

西部香山風景文化區(qū)現(xiàn)狀主要有風景名勝區(qū)(香山寺)、耕地、林地和濕地4種土地利用類型。基于生態(tài)修復規(guī)劃方向不改變現(xiàn)狀用地類型，劃分為耕地區(qū)、香山風景游憩區(qū)、香山濕地涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)林營造區(qū)4個二級分區(qū)(表2)。

表2 西部香山風景文化區(qū)二級及三級功能區(qū)劃分

其中，香山風景游憩區(qū)各斑塊之間生態(tài)修復目標一致，但植被狀況有差異，生態(tài)修復模式也不同，因此進一步劃分三級生態(tài)修復分區(qū)，以細化修復方向及措施。將香山寺景觀游覽功能區(qū)域劃分為景觀游憩區(qū)，以維持現(xiàn)狀為主；將以中幼齡林為主、需要人為撫育的林地劃分為近自然改造區(qū)；將植被稀疏、需要植樹種草的其他造林區(qū)劃分為新造林區(qū)。在生態(tài)林營造區(qū)結合研究區(qū)發(fā)展國家儲備林的規(guī)劃，營造生態(tài)用材林，根據(jù)區(qū)域植被生長情況的差異，劃分為近自然改造區(qū)、封禁保育區(qū)、新造林區(qū)3個三級分區(qū)。耕地區(qū)和香山濕地涵養(yǎng)區(qū)區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件一致，不再細分三級分區(qū)。改造區(qū)64.18封禁保育區(qū)42.06新造林區(qū)304.02小計410.26合計1 667.12

3.2.2.2 中部山體生態(tài)恢復區(qū)

中部山體生態(tài)恢復區(qū)現(xiàn)狀主要有耕地、林地、草地、水域及水利設施用地、住宅用地、工礦倉儲用地6種土地利用類型，生態(tài)修復規(guī)劃方向以治理水土流失、修復水庫生態(tài)、營造生態(tài)林地為主，是北部山區(qū)營造國家儲備林的重點區(qū)域。因此，將該區(qū)劃分為耕地區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)林營造區(qū)及水土功能恢復區(qū)4個二級分區(qū)(表3)。

表3 中部山體生態(tài)恢復區(qū)二級及三級功能區(qū)劃分

其中，在水源涵養(yǎng)區(qū)以現(xiàn)狀水庫為中心，將現(xiàn)狀貯灰場劃分為水庫功能恢復區(qū)，水庫匯水范圍內(nèi)林地根據(jù)植被生長情況劃分近自然改造區(qū)和新造林區(qū)。在水土功能恢復區(qū)中，將水土流失斑塊劃分為水土流失治理區(qū)，以治理水土流失為主要目的，因地制宜營造草地或生態(tài)林地；大面積煤矸石堆積區(qū)劃分為土地功能恢復區(qū)，通過削坡、整地、客土換填等方式恢復植被。生態(tài)林營造區(qū)根據(jù)植被情況劃分為近自然改造區(qū)、封禁保育區(qū)、新造林區(qū)3個三級分區(qū)，用于發(fā)展生態(tài)用材林，大力營造國家儲備林。

3.2.2.3 山頂公園景觀游憩區(qū)

山頂公園景觀游憩區(qū)現(xiàn)狀主要有耕地、林地、水域及水利設施用地、公共管理及服務設施用地4種土地利用類型。該區(qū)生態(tài)修復規(guī)劃方向是深度挖掘本土文化，將山頂公園打造成展示平頂山市文化風采的生態(tài)修復示范窗口，促進人與自然互動。因此，將該區(qū)劃分為耕地區(qū)、新月濕地涵養(yǎng)區(qū)、山頂游憩區(qū)及生態(tài)林營造區(qū)4個二級分區(qū)(表4)。

表4 山頂公園景觀游憩區(qū)二級及三級功能區(qū)劃分

該區(qū)林地生長狀況較好，森林覆蓋率較高。其中，在生態(tài)林營造區(qū)，將南側(cè)山體林齡較小的斑塊劃分為封禁保育區(qū)，將西側(cè)森林覆蓋率低的斑塊劃分為近自然改造區(qū)。

3.2.2.4 東部山體農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)

東部山體農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)狀主要有耕地、林地2種土地利用類型，規(guī)劃方向是營造休閑農(nóng)林景觀，以發(fā)展休閑農(nóng)業(yè)、營造經(jīng)果生態(tài)林為主，結合休閑功能的發(fā)展需求，打造生態(tài)型農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)。該區(qū)馬棚山有部分梯田區(qū)域，結合生態(tài)修復規(guī)劃方向，將梯田劃分為梯田生態(tài)景園區(qū)，結合地景藝術，展示丘陵區(qū)水土保持農(nóng)業(yè)技術。因此，該區(qū)劃分為耕地區(qū)、梯田生態(tài)景園區(qū)、水土功能恢復區(qū)及生態(tài)林營造區(qū)4個二級分區(qū)(表5)。

表5 東部山體農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)二級及三級功能區(qū)劃分

東部山體農(nóng)林經(jīng)濟區(qū)林地生長狀況較好，森林覆蓋率較高。其中，水土功能恢復區(qū)主要位于東部山腳區(qū)域，煤矸石堆積范圍大、高度低，以煤矸石治理為主，通過種植穴換土、造林綠化等方式恢復區(qū)域植被，劃分為土地功能恢復區(qū)；將水土流失斑塊劃分為水土流失治理區(qū)，營造草地或生態(tài)林地以治理水土流失。將生態(tài)林營造區(qū)中現(xiàn)狀及規(guī)劃發(fā)展農(nóng)果業(yè)的區(qū)域劃分為經(jīng)果林區(qū)，將區(qū)內(nèi)中部山頂土層較薄的林地斑塊劃分為封禁保育區(qū)，其他區(qū)域劃分為近自然改造區(qū)。

4 結 語

受人為過度開發(fā)影響，平頂山市北部山區(qū)生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，急需進行生態(tài)修復，以合理管理和持續(xù)利用區(qū)域水、土、植被資源，促進生態(tài)與經(jīng)濟、文化的協(xié)同發(fā)展[9]。生態(tài)修復分區(qū)是生態(tài)修復措施的基礎，生態(tài)修復分區(qū)的關鍵是弄清楚地域分異規(guī)律、主導生態(tài)功能和主要生態(tài)問題，明確生態(tài)修復重點區(qū)域和相應的工程措施，促進國土空間生態(tài)品質(zhì)和功能提升[6]。

(1)從不同尺度劃分研究區(qū)生態(tài)修復功能區(qū)，從宏觀角度為生態(tài)修復提供規(guī)劃方向，有利于合理安排投資規(guī)模和結構，節(jié)省人力物力。

(2)研究區(qū)生態(tài)修復分區(qū)結果綜合了區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟、文化等多方面因素，從整體到局部，分區(qū)結果具有系統(tǒng)性、科學性和可行性，為區(qū)域生態(tài)修復提供了一定的依據(jù)和指導，為區(qū)域生態(tài)修復措施配置奠定了基礎。

(3)生態(tài)修復的目的是修復生境，使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)能夠良性循環(huán)，其中植被發(fā)揮著至關重要的作用。本研究計劃在生態(tài)林營造區(qū)建設國儲林41.75 km2，通過多物種配置，為微生物和動物的生存提供載體，加速促進生態(tài)重建。

(4)生態(tài)修復是一個持續(xù)性的系統(tǒng)性工程，在生態(tài)修復分區(qū)基礎上，根據(jù)各分區(qū)的區(qū)位重要性及生態(tài)重要性等區(qū)分出優(yōu)先修復區(qū)、重點修復區(qū)和一般修復區(qū)，并針對性地制定生態(tài)修復模式和近遠期分期治理方案，優(yōu)化生態(tài)安全格局、提高資源利用效率，以實現(xiàn)生態(tài)安全、流域管理、區(qū)域經(jīng)濟等可持續(xù)發(fā)展。