沂蒙山區域山水林田湖草一體化保護和修復工程規劃實踐

郝啟勇,王忠，胡玉祿，崔凱，尹兒琴

(1.山東省煤田地質規劃勘察研究院，山東 濟南 250100；2.泰安市社會信用信息中心，山東 泰安 271000；3.山東省國土空間生態修復中心，山東 濟南 250100；4.山東農業大學水利土木工程學院，山東 泰安 271000)

0 引言

2016年以來，我國在24個省(自治區、直轄市)開展了3個批次25個山水林田湖草生態保護修復工程試點，推進局面良好，工程實施帶來的生態效益、社會效益和經濟效益日趨顯現[1-2]。已有研究主要在青藏高原[3-4]、黃土高原[5]、南嶺山地地區[6-7]、京津冀水源涵養區[8]、云貴高原[9]、大小興安嶺和長白山[10]等區域，重點對山水林田湖草系統保護修復的內涵原理、理論支撐體系、標準體系建立、主要環節、技術策略及戰略路徑進行了研究。如何對大尺度、多層次、跨領域的生態系統規劃工程實踐路徑，進而提升生態文明的戰略規劃水平仍有待在實踐中深入探索。

沂蒙山區域處于國內大江大河(黃河、淮河)重要水系生態安全戰略骨架內，作為泰沂山脈的重要組成部分，為山東省核心生態安全屏障，具有華北平原生態屏障作用。沂蒙山區域屬國家土壤保持重要區和重要生態功能區，具有調節氣候、涵養水源、調蓄洪水和保持土壤等生態服務功能，是保障區域生態安全、維護生態系統服務功能、保障農產品供給安全的重要生態區域。

本研究在分析沂蒙山區域自然生態各個要素基礎上，識別了主要生態環境問題，提出了山水林田湖草一體化保護和修復的總體思路、主要目標，提出了工程布局及主要工程措施，以期促進區域生態系統良性循環和永續利用，并為類似區域山水林田湖草生態保護修復工程規劃提供參考。

1 研究區概況

1.1 位置及自然特征

沂蒙山區域隸屬于山東省臨沂市，包括沂水縣、蒙陰縣、沂南縣、平邑縣、費縣五個縣，面積9217km2。地處魯中南沂蒙山區，淮河流域沂河上游，為南水北調東線工程水源涵養地。區域內地貌主要為中低山丘陵地貌，山高河深，河流縱橫交錯。沂山、蒙山、尼山主要山脈呈NW—SE向展布，祊河、汶河、蒙河等支流由西北向東南匯入沂河，蒙山主峰龜蒙頂是山東第二高峰，海拔1150m(圖1)。沂蒙山區域屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，多年平均氣溫13.4℃，多年平均降水量819.7mm。

1—臨沂市；2—縣城；3—河流水體；4—山脈走向；5—縣界；6—市界圖1 研究區地理位置圖

1.2 山水林田湖草生態要素特征

沂蒙山區域基巖出露，主要巖性為泰山巖群變質巖和古生代石灰巖。地下水賦存條件差，水質良好。區內山高坡陡，具洪峰高、流量大、歷時短、水勢猛的水文特征。水資源短缺，時空分配不均，多年平均水資源總量27.50億m3，其中地表水資源量20.65億m3，水資源開發利用率36%。地表水國、省控斷面優良水體(達到或優于Ⅲ類)比例達到78.6%。區內山地多，耕地少，土地利用率較高。森林總面積3033.2km2，其中生態公益林1223.0km2，森林覆蓋率33%。區內土壤主要為棕壤，耕地面積2681.22km2，占區內土地面積的29%。區內礦產資源較豐富，開采方式主要為露天開采，開采程度較高。

沂蒙山區域具有北溫帶陸域人工生態系統背景，主要包括森林、農田、濕地、城鎮生態系統和水田、旱田、有林地、灌木林地、疏林地、其他林地、河流、湖泊、水庫坑塘、農村居民點用地、工礦用地、裸土地、裸巖石礫地和其他未利用地等14種次級生態系統類型。區內天然植被以暖溫帶落葉闊葉林為主，地形高、坡度大且土層瘠薄處多發育針葉林或針葉林、落葉闊葉混交林，絕大多數低矮山丘嶺坡分布著灌草叢，現存植被多屬于次生植被。區內有自然保護地22處，總面積613.8km2，占區內土地面積6.7%。生態保護紅線面積為1254.3km2，占13.6%。有植物種類1100余種，其中野生維管植物860種，123科437屬，物種豐富度較高，無特有屬種。野生脊椎動物64科148屬247種，主要為兩棲類、爬行類、鳥類和獸類。外來病蟲害威脅較大，發生面廣，危害嚴重的包括松材線蟲、美國白蛾、春尺蠖、草履蚧、楊樹舟蛾、楊銼葉蜂等[11]。

2 生態問題識別

生態問題識別是在各生態要素調查分析的基礎上，從區域和生態系統整體性出發，識別生態空間格局、生態系統質量、生態系統服務功能、生態脅迫等方面的主要生態問題。不同空間尺度和層次尺度(種群、群落、生態系統、景觀和區域)的生態系統，所研究和觀測的生態格局和生態過程的特征不同[12-13]。小尺度上很難反映大尺度上的生態格局問題，大尺度上常常掩蓋生態系統局部環境問題的相關信息。生態問題應從不同尺度、多層次、全方位、系統性識別[14]。因生態系統本身具有關聯性的特征，識別的生態問題常常具有關聯性，可按照問題的緊迫性和優先度，確定保護和修復的關鍵要素或頂層問題[15-16]。

近年來，沂蒙山區域環境質量總體較好，但社會經濟快速發展對生態環境的生態脅迫，使得區域出現了不同程度的生境破損，水生態系統質量下降，森林生態服務功能退化等生態問題，生態安全形勢依然嚴峻。為合理規劃沂蒙山區域生態保護與修復工程，采用3S技術、空間統計和分析方法以及資料收集分析、現場踏勘、走訪調查等不同技術手段，從生態安全、區域生態環境兩個層次，識別出沂蒙山區域3個生態安全問題和10項區域生態環境問題(表1)。

生境破損包括礦山環境問題和地質災害隱患問題，表現在破損山體、露天采坑、地面塌陷、崩滑流地質災害等引起的地形地貌基礎地質環境破壞和土地資源壓占損毀。破損山體及露天采坑主要由露天開采建筑石料用灰巖、建筑用大理巖、建筑用花崗巖等造成。地面塌陷主要由煤炭、石膏礦開采形成大面積采空區而形成。崩滑流地質災害主要由礦產資源開采及高速鐵路等基礎設施建設工程對地質體穩定性造成一定程度的破壞而引起[17]。近年來，受政策影響，研究區有歷史遺留或政策關閉露天礦山658處，需要治理的222處，73處亟需治理。有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害隱患320處，亟待治理的有29處。

水生態系統質量下降包括城鄉水污染問題、河流生態恢復能力弱、主要河流生態流量不足及水土流失問題。隨著沂蒙山區域城鎮面積擴張、人口增長，生活污水排放量不斷增加，污水處理設施及配套管網建設存在短板，污水雨水混接混排污染河道的現象較為突出，農業農村面源導致水體氮磷污染，間歇性的水質污染和水環境風險依然存在，重點水功能區監測達標率僅為60%；受人類活動影響，區內部分河流堤岸用混凝土、漿砌塊石固化，割裂了水陸聯系，破壞了河流的橫向連續性，破壞了河岸帶的自然屬性、緩沖屬性和自凈功能，加之水污染，魚類多樣性和生物數量下降；區內涵養水源功能下降，加之上游不合理攔蓄，水資源調配不均，沂河、祊河、汶河等主要河流流量減少，沂河上游斷流情況時有發生，2019年沂河生態流量日滿足程度為47%，生態流量明顯不足；區內山陡土薄，植被退化，土壤砂性大、結構松散，加之不合理的土地利用方式，水土流失現象嚴重，區內輕度以上侵蝕強度的土地面積3467km2，約占區內土地面積的38%，水土流失攜帶的泥沙淤積河道湖區，河湖萎縮。沂河是南水北調東線工程的重要支流，區域作為沂河上游重要水源涵養地，對南水北調東線工程供水安全具有重要意義。研究區水生態環境健康狀況不容樂觀，對下游南水北調東線工程供水安全保障不足。

森林生態服務功能退化包括國家級公益林退化、防護林功能退化、荒山綠化程度低及林業有害生物問題，主要表現在森林退化使得降水滯納能力減弱，土壤侵蝕能力增強，物種多樣性下降，生態系統結構功能穩定性變差。研究區森林資源缺乏科學統一規劃和治理，長期缺乏系統性的修復和保護，森林資源整體質量不高，生態系統服務功能退化趨勢明顯，生態保護壓力較大。區內存在退化國家級公益林98.1km2，退化防護林面積324km2，主要樹種為松樹和柏樹，樹種單一，林分結構簡單，多為純林。大部分栽植于20世紀五六十年代，部分地區土層瘠薄，立地條件差，生長勢差，已進入衰退期，加之凍害、干旱等自然災害影響，出現大面積樹木枯死、瀕死等現象。森林保護保育壓力大，火災、病蟲害、外來物種入侵等自然災害防治難度大、隱患多、基礎設施弱。松材線蟲等有害生物防控形勢極其嚴峻，一旦傳入，將對沂蒙山區域的松林造成毀滅性打擊。區內有宜林荒山51.1km2，其中9.3km2位于重要生態功能區內，這些荒山多為干旱瘠薄的高山遠山，土壤覆蓋條件差，造林成林困難，也成為制約荒山綠化程度低的主要因素。

表1 沂蒙山區域生態環境問題識別表

3 工程布局及工程措施

山和水是研究區最基本的自然生態要素。根據區域自然地理特征及生態環境問題識別診斷，構建“三山(蒙山、尼山、沂山)三水(沂河、祊河、汶河)”的生態保護修復總體格局，將沂蒙山區域分為3個修復區，分別是沂山—沂河水生態主體修復區、蒙山—汶河林草和基礎環境主體修復區和尼山—祊河基礎環境和水生態保護主體修復區(圖2、圖3)。

圖2 沂蒙山區域一體化保護修復單元修復模式和工程措施

圖3 沂蒙山區域山水林田湖草一體化保護和修復分區圖

(1)沂山—沂河水生態主體修復區

該區涵蓋沂水縣和沂南縣部分地區，面積3059km2。主要存在城鄉水污染、河流生態恢復能力弱、生態流量不足、水土流失以及國家公益林、防護林功能退化等問題。該區以保障沂河源頭水質安全、保護沂河上游水源涵養地為主。修復模式以保護保育、自然恢復和生態重建相結合，主要實施林草保護修復類工程、水生態保護修復類工程以及污染防治類工程。主要實施退化防護林修復和生態脆弱區造林工程，對退化林采取撫育、擇伐補植修復，調整優化林分樹種結構、林齡結構及林分密度，培育穩定、健康、優質、高效的森林生態系統，提升水源涵養能力；統籌水資源、水生態和水環境，關注生態流量，對沂河流域實施污水收集處理、水源地保護、濕地修復、生態緩沖帶修復及生態河道建設等水環境治理和濕地修復工程；對沂河干流流域實施鄉鎮村莊居民點環境綜合治理以及沿線場地污染修復等工程。

(2)蒙山—汶河林草和基礎環境主體修復區

該區涵蓋蒙陰縣、沂水縣南部、沂南縣西部、平邑縣及費縣小部分地區，面積3783km2。包括蒙山森林公園、沂蒙山世界地質公園的主要園區，區內因人類開發活動影響較大，主要存在防護林功能退化、荒山綠化程度低、林業有害生物及礦山環境、地質災害隱患等問題。該區以蒙山林草保護保育和基礎環境生態治理為主，主要實施蒙河和岸堤水庫上游破損山體修復、地質災害防治等生態治理工程；實施蒙山區域退化防護林保護保育、生態脆弱區造林、小微濕地生態修復、林業有害生物防治以及自然保護地體系建設工程，實現優化森林生態系統結構和提升生態功能，解決森林生態系統結構不合理問題，打通生態廊道，構建生態保護網絡。

(3)尼山—祊河基礎環境和水生態保護主體修復區

該區涵蓋費縣和平邑縣大部分地區，面積2375km2。區內露天開采強度大，河道淤積嚴重，蓄水防洪能力弱，主要存在礦山環境問題、地質災害隱患問題和水土流失問題，該區以基礎環境修復和水生態修復為主。主要實施浚河、祊河水土保持生態工程和水環境治理工程，以小流域為單元，統籌坡改梯、溝渠徑流調控、溝道防護等工程，推進系統治理、綜合治理，緩解防洪壓力，減少水災害、水污染的發生。統籌水土環境協同治理，實施祊河中下游周邊土地綜合整治工程。實施尼山山脈周邊廢棄礦山環境、山體破損及地質災害生態治理工程，實現保護山體自然形態和生態景觀。

沂蒙山區域地貌多為山地丘陵和溝谷水系，山高、溝深、坡陡、石多、土少為主要工程實施條件。生態紅線、自然保護地面積大，范圍廣，加之生態環境問題點多面廣，工程布局應因地制宜、合理布局、綜合施策[18]。

4 結論

(1)沂蒙山區域山水林田湖草一體化保護與修復工程規劃，以生態環境和自然稟賦現狀為基礎，研究區域生態系統功能定位，識別出生境破損、水生態系統質量下降和森林生態服務功能退化3大區域生態安全問題和礦山環境問題、地質災害隱患、城鄉水污染、河流生態恢復能力弱、生態流量不足、水土流失、國家級公益林退化、防護林功能退化、荒山綠化程度低、林業有害生物等10項區域生態環境問題。

(2)構建了“三山三水”的生態保護和修復格局，謀劃了工程空間布局，劃分了沂山—沂河水生態主體修復區、蒙山—汶河林草和基礎環境主體修復區、尼山—祊河基礎環境和水生態保護等三個修復區，規劃部署了基礎環境類、土地整治類、林草保護修復類、水生態保護修復類、污染防治類和監測監管預警類等6大類14小類工程措施。工程實施將大幅提升沂蒙山區域生態系統質量和生態服務功能，提升區域資源環境承載能力，推動形成人與自然和諧共生的新格局。

致謝：感謝山東省地質礦產勘查開發局第七地質大隊胡自遠、李付全高級工程師對工程調研提供的幫助。感謝李厚季、宋王芳、吳冬梅、劉靜、劉國棟在資料數據整理方面提供的幫助。