國土空間生態修復關鍵區識別及修復分區——以西南喀斯特山區開遠市為例

向愛盟,岳啟發,趙筱青*,黃 佩,冉玉菊,顧澤賢,3,施馨雨

國土空間生態修復關鍵區識別及修復分區——以西南喀斯特山區開遠市為例

向愛盟1,岳啟發1,趙筱青1*,黃 佩2,冉玉菊2,顧澤賢2,3,施馨雨1

(1.云南大學地球科學學院,云南 昆明 650500；2.云南大學國際河流與生態安全研究院,云南 昆明 650500；3.怒江州林業和草原局,云南 瀘水 673200)

以開遠市為例,從生態系統服務和生態脆弱性視角,構建生態安全格局并識別生態修復關鍵區域;以生態問題指數識別生態修復關鍵區內存在的生態問題,劃定生態修復分區并提出相應的修復策略.研究表明:(1)開遠市生態安全格局由兩種源地和兩類廊道構成.其中生態保護源地和生態修復源地的面積分別為190.53和16.82km2,潛在生態廊道和修復廊道總長分別為191.15和75.71km.(2)基于生態安全格局提取開遠市生態修復關鍵區域,包括15個生態修復源地、12條修復廊道、31個生態夾點和11個障礙區.生態修復關鍵區域內石漠化主要集中于開遠市西部和南部,西部石漠化程度較南部更高;土壤侵蝕以微度侵蝕為主;地質災害多發于采礦區以及喀斯特地貌區;景觀生態風險均較高;人為干擾集中在西北—東南一線.(3)根據生態問題指數(Ecological Problem Index)測算結果,將生態修復關鍵區域分為生態保育區、功能提升區、災害防治區和重點整治區,并結合各區突出生態問題提出相應的優化策略.

生態安全格局；關鍵區域識別；生態問題指數；生態修復分區；喀斯特山區

隨著工業化和城鎮化的快速發展,人類活動成為改變和重塑國土空間的主要驅動力[1-2],對生態系統結構和功能的干擾日益加劇[3],引發了生態系統退化、生態功能失衡和生態產品供應能力下降等不良后果,區域生態安全形勢嚴峻[4].為應對日益嚴峻的國土空間生態問題,黨和國家高度重視國土空間生態修復,實施了一系列生態保護修復策略.國土空間生態修復是對國土空間中受損和退化的生態系統的恢復和重建,為區域生態安全問題提供了空間解決方案[5].國土空間生態修復關鍵區域的有效識別是緩解區域生態問題,促進生態安全的關鍵舉措,而開展修復分區則有助于統籌協調各類生態修復工程,推動國土空間山水林田湖草沙的整體保護、系統修復和綜合治理[6-7].如何有效識別國土空間生態修復關鍵區域,分區開展生態修復,提升生態系統質量和穩定性,成為現階段國土空間生態修復的關鍵問題.

目前,國土空間生態修復多從生態安全格局開展研究,構建生態安全格局是推進國土空間生態修復的前提和基礎,并形成了源地—廊道—節點的研究范式,這種研究范式是從孤立的生態系統控制轉向綜合生態治理[8].國外學者更加關注生態安全格局的生態系統服務功能評估與過程模擬[9]、生態系統的保護與恢復[10]、生態安全政策[11]等方面的研究.國內則主要集中于生態安全格局的構建與優化實踐,如覃彬桂等[12]融合生態服務重要性、景觀連通性、生態保護紅線多視角構建生態源地,彌補以往源地識別方法單一且缺乏理論支撐不足;倪慶琳等[13]針對資源枯竭型城市徐州市賈汪區開展國土空間生態修復分區,開展對資源枯竭型城市生態轉型發展的有益探索;沈振等[14]在生態安全格局構建中引入空間句法,對生態源地及廊道優先級確定提供了有益補充.而隨著山水林田湖草沙生命共同體和系統修復、整體治理理念的提出,源于景觀生態學理論的國土空間生態修復逐漸成為研究熱點.在現有的研究中,國土空間生態修復關鍵區域集中在生態夾點和障礙區[15-16],但僅將生態夾點和障礙區作為國土空間生態修復的關鍵區域,忽視了生態系統極脆弱斑塊及其與高生態系統服務斑塊間物質和能量流通,難以保障區域生態網絡的完整性與流通性,不足以發揮生態系統的整體功能[17].因而,基于生態安全格局的生態修復關鍵區識別方法體系有待進一步構建.此外,在修復方案制訂上,現有的修復方案多是在劃定生態修復關鍵區域后,政策制定者根據對區域的熟悉程度提出,缺乏理論支撐和指導[18-19].而通過構建生態問題指數有助于明晰生態修復關鍵區域內部突出生態問題,結合區域自然環境特征,提出差異化生態修復方向和策略,有助于彌補以往修復方案主觀性強的不足,增強修復策略的準確性和靶向性.因此,本文嘗試從生態系統的整體性出發,基于生態系統服務和生態脆弱性視角構建生態安全格局,識別生態修復關鍵區域,構建生態問題指數量化關鍵區域內突出生態問題,開展生態修復分區并提出針對性修復措施.

西南喀斯特山區是長江上游重點生態區和珠江源頭,生態區位突出,在穩定長江上游區域氣候、保護水資源和生物多樣性發揮著重要作用[20].但西南喀斯特山區生態基底脆弱,石漠化面積廣布;隨著城鎮化和工業化快速發展,生態環境受損嚴重[21].亟需識別國土空間生態修復關鍵區域,開展生態修復.鑒于此,本文以西南喀斯特山區工礦城市開遠市為例,首先,通過計算生態系統服務和生態脆弱性來提取生態保護源地和生態修復源地;其次,基于電路理論和最小累積阻力模型識別潛在生態廊道、修復廊道和生態節點,構建生態安全格局并識別國土空間生態修復關鍵區域;最后,疊加生態修復關鍵區域與主導生態問題空間分布,量化其突出生態問題,劃定修復分區并提出針對性的生態保護修復策略,以期為西南喀斯特山區乃至全國生態安全格局構建及其優化提供參考借鑒.

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

開遠市位于云南省東南部(23°30′～23°58′ N,103°04′～103°43′ E),地處珠江上游支流盤龍江流域,國土面積1941.32km2;地形以山地丘陵為主,地勢東高西低,平均海拔為1624m(圖1).氣候為亞熱帶高原季風氣候,全年干濕分明;區域喀斯特地貌廣布,石漠化問題突出,被列為石漠化綜合治理縣.隨著煤炭等工礦資源的大量開采,粗放資源開發模式和城鎮化無序擴張對當地生態環境造成了嚴重破壞,生態環境保護與社會經濟發展的矛盾日益突出.

圖1 研究區地理位置和土地利用類型

1.2 數據來源及處理

研究數據主要包括遙感影像、氣候、地形、交通、人口和規劃文本等多源數據(表1),數據時間為2020年.參考中國《土地利用現狀分類標準》(GB/T21010-2017)[22],劃分林地、園地、草地、耕地、水域、未利用地、交通運輸用地和建設用地8種土地利用類型,解譯精度為88.64%.空間分辨率為30m′30m,坐標系統一轉換為WGS_1984_UTM_48N.

表1 數據信息

2 研究方法

2.1 生態系統服務及生態脆弱性量化

2.1.1 生態系統服務量化 生態系統服務即人類從生態系統功能與過程中獲取到的各種惠益[23].開遠市地處珠江上游南盤江流域,水資源豐富,生物種類多樣,生態區位突出.結合開遠市自然基底特征,選取水源涵養[24]、水土保持[25]、生境質量[26]和固碳釋氧[27]四種主要生態系統服務功能以評估生態系統服務的重要性(表2),極差標準化后,利用ArcGIS軟件等權疊加得到開遠市生態系統服務空間布局,并利用自然斷點法將其劃分為一般重要、比較重要、重要、非常重要、極重要五級.

2.1.2 生態脆弱性量化 生態脆弱性直接反映生態環境質量,是衡量生態系統健康平衡發展的重要指標之一[28].結合開遠市突出生態問題.研究選取地質災害、土壤侵蝕、石漠化和景觀生態風險[29-30]4個指標(表3),極差標準化后,利用ArcGIS軟件等權疊加得到開遠市生態脆弱性空間布局,并利用自然斷點法將其劃分為一般脆弱、比較脆弱、脆弱、非常脆弱、極脆弱.

表2 生態系統服務量化方法

表3 生態脆弱性量化方法

2.2 生態安全格局構建

2.2.1 生態源地識別 本研究中的源地包括生態保護源地和生態修復源地.生態保護源地提供生態系統服務,是生物物種地主要活動范圍和重要棲息地,為物種的生存和繁衍提供重要保障.生態修復源地則是區域生態極度脆弱,生態問題多發,亟待修復的關鍵區域.兩者都是生態過程中極其重要的因素.根據生態系統服務和生態脆弱性的計算結果,剔除細碎斑塊后,將生態系統服務最高的地區視為生態保護源地,將生態脆弱性最高的地區視為生態修復源地.

2.2.2 阻力面修正與廊道提取 生態阻力是源地之間進行能量傳輸、物質交換或物種遷徙過程中遭遇的阻礙,土地利用類型和地形是“源”對外擴散時受到阻力的主要來源[31-32].本文參考已有學者研究并結合研究區實際選取土地利用類型、坡度、海拔和植被覆蓋度因子劃分阻力值,運用層次分析法計算各阻力因子對應權重值[33-34],如表4所示.同時,開遠市為典型的工礦城市,人類活動對物種遷移的阻礙不容忽視.為此,引入人口密度、土地利用、夜間燈光及工礦開采強度構建人為干擾指數[35]作為修正指標,對基本阻力面進行修正,相應的計算公式如下:

式中:HII為人為干擾指數;POP為人口密度;LUI為土地利用強度;NL為夜間燈光指數;MI為工礦開采強度;R為基于人類干擾指數修正的柵格的阻力值;為柵格對應的基礎阻力值;HI為柵格的人為干擾指數;HIImean為標準化處理后的人為干擾指數;HIImin、HIImax分別為人為干擾指數最小值和最大值.

表4 研究區各阻力因子及權重

廊道是區域能量和物質的載體,是維持生態流動、生態過程和生態功能連通的關鍵生態組成部分[36].利用ArcGIS軟件提取了潛在生態廊道和修復廊道兩種廊道.

潛在生態廊道是電路理論模擬的線性通道,也是生態保護源地之間的最小阻力廊道,利用電路理論的Linkage Mapper插件提取.Linkage Mapper插件基于隨機游走理論定義物種的運動行為,認為物種在穿越異質景觀時缺乏可預測性,他們不一定選擇最優路徑,而是有多條路徑可供選擇.因此本研究基于Linkage Mapper插件來模擬異質景觀條件下的物種遷徙[37].

修復廊道是生態保護源地和生態修復源地之間阻力最小的線性通道,是聯通生態保護源與生態修復源的橋梁,其有助于促進高生態系統服務與高生態脆弱斑塊間物質和能量流通[38].具體操作如下:根據MCR模型,利用ArcGIS軟件空間分析模塊中的成本距離工具,以生態阻力面為基礎,結合源分布,在生態阻力面上生成各斑塊到相鄰斑塊的最小累積成本距離,而后利用成本路徑分析方法[39],識別出從生態修復源地到生態保護源地的最小成本路徑,即修復廊道.其原理如下:

式中:MCR為最小累積阻力值;為反映MCR與變量D和R之間正比關系的函數D為生態源地斑塊到景觀單元的空間距離;R為景觀單元對生物物種遷徙的阻力.

2.3 國土空間生態修復關鍵區域識別

研究區國土空間生態修復的關鍵區域包括生態修復源地、修復廊道、生態夾點和障礙區.

2.3.1 生態修復源地 上述源地識別中的生態修復源地也應被視為生態修復的關鍵區域,生態修復源地位于高生態脆弱區,這些區域生態基底較差,極易發生生態環境問題,致使區域整體生態環境惡化,因此,應將其視為生態修復關鍵區域.

2.3.2 修復廊道 修復廊道是連通高生態系統服務與高生態脆弱區的通道,其退化將阻斷生態保護源地與修復源地之間的物質、能量流動,加劇生態脆弱區域環境惡化,影響區域整體生態功能,應視為生態修復關鍵區域.

2.3.3 生態夾點 生態夾點是生態廊道中電流密度較大的區域,是影響景觀連通性的“瓶頸”區域,其退化或損失極大可能切斷生境的連通性[30],故生態夾點應視為生態修復的關鍵區域,需要優先考慮.研究通過Circuitscape插件的Pitchpoint Mapper模塊,選取“all to one”模式進行迭代運算,并采用自然斷點法提取電流密度最高的區域作為生態夾點.

2.3.4 障礙區 障礙區是阻礙正常生態流動的高阻力值點,通過修復障礙區,可以增強自然景觀的連通性,保證生物遷徙過程的平穩性和完整性[33].本文通過Circuitscape插件的Barrier Mapper模塊,采用移動窗口搜索法,將移動窗口搜索半徑設置為100m,選擇“Maximum”模式進行迭代運算,識別障礙區.

2.4 國土空間生態修復關鍵區域生態問題識別

基于上文所識別的國土空間生態修復關鍵區域,結合開遠市突出生態問題,即土壤侵蝕、地質災害、石漠化、景觀生態風險和人為干擾指數,等權疊加構建生態問題指數[40](EPI),計算公式為:

式中:EPI為生態問題指數;X為標準化后生態問題指標值;為生態問題指標數;W為各生態問題指標權重.當EPI值越大,代表待修復的關鍵區域生態問題越突出,反之越小.依據生態修復關鍵區域內EPI指數的直方圖分布情況,采用自然斷點法將生態修復關鍵區域分為四區,分別為生態保育區、功能提升區、災害防治區、重點整治區.

3 結果與分析

3.1 生態系統服務及生態脆弱性空間分布

生態系統服務重要性與土地資源狀況密切相關.開遠市生態系統服務高值區域主要分布在東部,西部地區也有少量高值區域(圖2a).這些區域海拔高、植被密集,具有良好的生態系統服務供給能力.生態系統服務低值區集中于西部地區,尤其是樂百道街道、羊街鄉和小龍潭煤礦附近,這些區域地類以建設用地、耕地為主,人為干擾頻繁.

生態脆弱性的空間分布格局存在顯著差異.開遠市生態脆弱性空間格局總體呈南高北低、西高東低特征(圖2b).其中一般脆弱和比較脆弱區域分布于東部、北部生態系統服務高值區域和中部城區.生態系統服務高值區域海拔高、植被密集,生境質量較好因而生態脆弱性較低,中部城區地勢平坦、地質穩定,地類以建設用地為主,抗干擾能力較強,因而生態脆弱性較低.脆弱區域分布較為零散,在開遠市各處均有分布,地類以耕地為主.非常脆弱和極脆弱區分布于西部、南部的石漠化區域,這些區域石漠化面積廣布、水土流失嚴重,生態脆弱性較高,亟待開展生態修復,避免極脆弱區域的擴散.

圖2 生態系統服務重要性及生態脆弱性空間分布

3.2 生態安全格局

3.2.1 源地空間分布 源地由生態保護源地和生態修復源地構成,其空間分布如圖3所示.源地最小面積閾值直接影響源地的數量[41],由圖4a可知,隨著生態源地斑塊最小面積閾值的不斷增大,生態保護源地斑塊數量快速減少.在最小面積閾值增加到0.5km2后,生態保護源地斑塊數量減少速度減緩,在最小面積閾值設定為2km2后,開遠市生態保護源地斑塊數量下降趨于平緩.生態保護源地的總面積雖然受到最小面積閾值的影響,但生態保護源地占區域土地總面積的比例始終維持在9%～20%,說明被剔除的斑塊雖然數量眾多,但面積較小、分布較為離散,對生態保護源地的整體格局影響較小.因此本研究最終選取2km2這一斑塊數量下降和緩點作為生態保護源地斑塊最小面積閾值,最終識別的保護源地斑塊數量為14個,總面積190.53km2,集中分布于開遠市東部區域,如樂百道街道東部、中和營鎮、碑格鄉等.

與確定生態保護源地最小面積閾值的方法一致(圖4b),研究以0.5km2為生態修復源地的最小面積閾值,最終識別15個生態修復源地,總面積16.82km2.從空間位置來看,生態保護源地的面積較大且分布集中,多位于研究區東部山地,如大黑山、中山河谷等,區域植被密集、生態斑塊集中連片、人口密度低,受人類活動影響較小.生態修復源地多位于研究區西部、南部,面積較小且分布零散,如小龍潭鎮的小龍潭煤礦和南部的靈泉街道、羊街鄉等的石漠化地區,區域生態基底較差、人為干擾強烈.

3.2.2 阻力面和廊道空間分布 阻力面與廊道空間分布如圖5所示,高阻力值區域主要分布在開遠市西部、南部人類活動集中區和生態環境脆弱區,如小龍潭鎮、樂百道街道西部、大莊回族鄉東部.各城鎮居民用地和工礦區、工業區之間通過道路連接形成生態阻力高值網絡,切斷本就脆弱的生態過程.低阻力值區主要分布在開遠市自然環境條件相對較好的東部、北部,如中和營鎮、樂百道街道東部,與生態系統服務高值區域的空間分布特征一致.

圖3 生態源地空間分布

圖4 生態源地斑塊最小面積閾值

研究共識別廊道38條,包括潛在生態廊道和修復廊道.研究區潛在生態廊道共26條,總長度191.15km,潛在修復廊道空間分布呈明顯的區域差異,研究區西部廊道分布稀疏,長度較長,路徑平均耗費成本值高;研究區東部廊道分布密集,長度較短,路徑平均耗費成本值低.修復廊道共12條,總長度75.71km.呈短樹枝狀分布于生態保護源地與修復源地之間,空間分布上,受修復源地空間布局影響,研究區西部修復廊道的數量和長度遠勝東部.

3.3 國土空間生態修復關鍵區域識別

3.3.1 生態修復源地 研究共確定了15個生態修復源地,總面積16.82km2,占研究區總面積的0.87%,生態修復源地分布特征與研究區石漠化分布相似,地類以未利用地和耕地為主,且多位于高阻力值區域附近.脆弱的生態基底疊加高強度人類干擾,致使生境質量不斷下降.因此,為了維護生態系統的完整性,有必要采取相應措施對修復源開展生態修復,保障研究區生態系統穩定.

3.3.2 修復廊道 研究共提取修復廊道12條,總長度75.71km.主要分布在開遠市西部、南部的小龍潭鎮、靈泉街道、樂百道街道.修復廊道整體分布上較為離散,長度較長,路徑平均耗費成本高,且地類以耕地、未利用地為主,斑塊破碎度高,抗干擾能力較弱,廊道任意一處受損后將阻斷生態保護源地與修復源地之間的物質、能量流動,加劇生態脆弱區域環境惡化.

3.3.3 生態夾點 基于電路理論識別出的生態夾點如圖5所示,研究共識別出31個生態夾點,面積共0.58km2.地類以未利用地和林地為主,從空間分布來看,生態夾點主要以帶狀分布在開遠市南部和東南部區域,以點狀分布在開遠市西部區域,南部和東南部區域受人類活動帶來的負面反饋較大,且東南部地區分布有較大面積的石漠化區域,整體生態阻力大,生態系統穩定性弱.

3.3.4 障礙區 利用Barrier Mapper插件識別出的障礙區如圖5所示.研究共識別出障礙區11處,面積共計5.97km2,地類以耕地和未利用地為主.從空間分布來看,障礙區呈團塊狀集中分布于開遠市東南部的大莊回族鄉、碑格鄉,以離散點狀分布于開遠市西部區域,部分障礙區與生態修復源地、生態夾點重疊.東南部人類活動頻繁,人為干擾指數高,石漠化面積廣布,障礙區呈團塊狀分布;而西部區域雖受高人類活動干擾,但植被條件較好,石漠化等未利用地區域也較東南部少,障礙區呈離散點分布.

圖5 開遠市生態安全格局

3.4 生態修復關鍵區域生態問題定量診斷與修復分區

3.4.1 生態修復關鍵區域生態問題定量診斷 開遠市生態修復關鍵區域內各生態問題定量診斷結果如圖6所示.受未利用地空間分布和人類活動影響,開遠市生態修復關鍵區域內石漠化主要集中于西部和南部的生態修復源地(圖6a).并且受坡度和降水影響,西部石漠化程度較南部更高.受礦產資源開發和喀斯特地貌特征等因素影響,開遠市生態修復關鍵區域內地質災害(圖6b)主要以滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷為主,多發于西部采礦區和東南部的喀斯特地貌區,并且采礦區的地質災害較喀斯特地貌區更為集中.

開遠市生態修復關鍵區域內土壤侵蝕量為0～934.61t/(hm2×a)(圖6c),根據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)[42],土壤侵蝕等級主要為微度侵蝕(<500t/(hm2×a))和中度侵蝕(500～2500t/(hm2×a)),并且以微度侵蝕為主,分布廣泛,而輕度侵蝕則零星分布在人類活動頻繁的城鄉、工礦、建設用地附近.

開遠市生態修復關鍵區域內景觀生態風險(圖6d)均較高,同時相較于北部,南部區域多位于地形破碎的喀斯特地貌區,生境斑塊破碎,地類以耕地和未利用地為主,景觀生態風險更高.

與開遠市人為干擾空間分布一致,生態修復關鍵區域內人為干擾(圖6e)集中在西北—東南一線,呈現西北—東南一線高,兩側人為干擾低的空間分布特點,西北—東南沿線建設用地、耕地廣布,人為干擾高.

3.4.2 生態修復關鍵區域修復分區 根據開遠市生態問題指數測算結果,開遠市生態修復關鍵區域可劃分為生態保育區(0～0.197)、功能提升區(0.197～0.294)、災害防治區(0.294～0.398)和重點整治區(0.398～0.577)(圖7).其中生態保育區面積為9.58km2,占生態修復關鍵區域總面積的25.84%,主要分布在修復廊道的林地上,生態問題主要為生境斑塊破碎,景觀生態風險高.未來生態修復重點在于提升林地的生態系統服務功能,降低其景觀生態風險.一方面,科學確定引種樹種,通過營造天然林、人工林等方式,促進植被恢復,增強其生態系統服務功能;另一方面,應嚴格控制人類活動,通過封山育林等方式,減輕人為擾動,降低區域景觀生態風險.

功能提升區面積為9.07km2,占生態修復關鍵區域的24.41% ,主要分布在障礙區、修復廊道和生態夾點的耕地、林地和未利用地上,區域的景觀生態風險、土壤侵蝕和人為干擾較為突出.未來生態修復應嚴格控制人類活動,根據當地自然環境條件,持續推進宜林荒山綠化,對未利用地通過營造人工林、修建魚鱗坑等工程措施,提高植被覆蓋度,增強區域水土保持能力,全面治理水土流失,形成穩定性強,生態功能好的復合生態系統.

圖6 生態問題診斷結果

災害防治區面積最大,達12.48km2,占生態修復關鍵區域的33.59%,主要分布在生態修復源地的林地、未利用地和耕地上,生態問題以生態風險和石漠化為主,土壤侵蝕、地質災害也占有一定比重.未來生態修復應著重于石漠化災害整治,工程措施與生物措施相結合,實施高標準的生態防護防范工程,避免石漠化區域擴散和石漠化程度加深;同時,注重防止地質災害,做好地質環境保護與生態修復工作,修復區域植被,加大生態用地的封育力度,促使生境斑塊集中連片,降低區域景觀生態風險.

重點整治區面積最小,為6.01km2,占生態修復關鍵區域的16.16%,零星分布于生態修復源地和障礙區,是生態問題最為復雜的區域,也是生態保護與修復重點關注的區域.未來要積極開展生態保護和修復工程,通過自然恢復為主、人為修復為輔的修復措施,提高生物多樣性;此外,通過合理布局和規劃人類活動,整合破碎的生境斑塊,提高生態網絡完整性,注重建設用地和交通用地生態帶、生態緩沖區建設,提高生態用地的生態系統完整性和連通性,提升生態系統服務的供給能力.

圖7 生態修復分區

4 討論

國土空間生態修復的保護修復對象是由相互聯系相互作用的各類要素組成的有機整體,因而在國土空間生態修復關鍵區域識別過程中應綜合考慮自然生態系統的系統性和完整性[42].相較其他區域,開遠市兼具生態系統服務功能重要和生態環境脆弱的特點,其國土空間生態修復需更兼顧保護與修復兩個層面.因此,在借鑒前人研究基礎上,研究從生態系統服務重要性和生態脆弱性兩個視角出發結合生態安全格局,提取開遠市國土空間生態修復關鍵區域.結果表明,國土空間生態修復關鍵區域集中分布于開遠市西部、南部的礦區、石漠化區域,與開遠市生態修復的重點一致,結果基本可靠.另外,考慮到區域內高生態系統服務斑塊與生態極脆弱斑塊間的物質和能量流通問題,研究引入修復廊道作為國土空間生態修復關鍵區域,以此保障不同類型生態源地斑塊間的連通,有助于生態系統完整性和連通性的提升.

此外,生態修復關鍵區域的改善是城市生態規劃和生態修復工程規劃重要的組成部分,而生態修復關鍵區域的改善離不開相應的生態修復措施[43].《山水林田湖草生態保護修復工程指南》指出山水林田湖草生態保護修復要調查現狀,查清區域生態本底情況;并診斷問題,提升保護修復的針對性.基于此,研究在前文國土空間生態修復關鍵區域的識別基礎上,結合區域突出生態問題構建生態問題指數,開展生態本底調查和生態問題診斷,考慮生態修復的緊迫性和優先次序,將關鍵區域劃分為生態保育區、功能提升區、災害防治區和重點整治區,結合各分區土地利用類型和突出生態分體做出不同的部署安排,有助于統籌協調各類生態修復工程,實現多層次協同優化,達到生態環境質量改善、生態系統間整體性與連通性增強效果.

然而,生態保護與修復是人與自然交互作用的復雜過程,研究在生態修復關鍵區域的生態問題識別和修復策略制訂上主要考慮開遠市突出生態問題,但生態問題的識別和修復策略制訂要求充分了解研究區的生態環境狀況和社會經濟發展水平,后續研究仍需基于自然生態過程與人類生態需求開展進一步空間解析,深入探討生態問題形成機制,從而為生態修復工程的具體實施提供更為精細化的定量分析和評價.

5 結論

5.1 開遠市生態安全格局由兩種源地和兩類廊道構成.其中生態保護源地14個,生態修復源地15個,生態保護源地、修復源地分別呈半環狀分布于北部、東部和西部、南部.潛在生態廊道26條,修復廊道12條,其中潛在生態廊道多呈橫向分布,修復廊道多呈縱向分布.

5.2 生態修復源地、修復廊道、生態夾點和障礙區共同構成開遠市生態修復關鍵區域.其中生態修復源地15個,面積共計16.82km2;修復廊道12條,總長度75.71km;生態夾點31個,面積共0.58km2;障礙區11處,面積共計5.97km2.

5.3 生態修復關鍵區內石漠化主要集中于西部和南部;土壤侵蝕主要以微度侵蝕為主;地質災害多發于采礦區以及喀斯特地貌區;生態風險均較高;人為干擾呈西北—東南一線高,兩側低分布.

5.4 生態修復關鍵區域共劃分為四區,針對生態保育區、功能提升區、災害防治區和重點整治區,結合各區空間分布和突出生態問題,提出提升生態功能,限制人為擾動;推進生態綠化,構建復合生態系統;防治石漠化、地質災害,降低景觀生態風險;開展生態整治,保障生態流動的修復策略.

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Identification and restoration zoning of key areas for ecological restoration of territorial space in southwestern karst mountainous areas: A case study of Kaiyuan City in karst mountainous area of Southwest China.

XIANG Ai-meng1, YUE Qi-fa1, ZHAO Xiao-qing1*, HUANG Pei2, RAN Yu-ju2, GU Ze-xian2,3, SHI Xin-yu1

(1.College of Earth Science, Yunnan University, Kunming 650500, China；2.Institute of International Rivers and Ecological Security, Yunnan University, Kunming 650500, China；3.Nujiang Forestry and Grassland Administration, Lushui 673200, China)., 2023,43(12)：6571～6582

Taking Kaiyuan City as an example, this paper has constructed the ecological security pattern and identified the key areas of ecological restoration from the perspective of ecosystem services and ecological vulnerability. The ecological problem index was used to quantify the existing ecological problems in the key areas of ecological restoration, and the ecological restoration zoning was delineated and the corresponding restoration strategies were proposed. The research showed that: (1) The ecological security pattern of Kaiyuan City consisted of two sources and two types of corridors. The area of ecological protection source and ecological restoration source was 190.53km2and 16.82km2respectively, and the total length of potential ecological corridor and restoration corridor was 191.15km and 75.71km respectively. (2) Based on the ecological security pattern, the key areas of ecological restoration in Kaiyuan City were extracted, including 15 ecological restoration sources, 12 ecological restoration corridors, 31 ecological pinch points and 11 ecological obstacle areas. The rocky desertification in the key areas of ecological restoration was mainly concentrated in the west and south of Kaiyuan city, and the degree of rocky desertification in the west was higher than that in the south. Soil erosion was mainly micro-erosion; geological disasters occured frequently in mining areas and karst landform areas; ecological risks were high; human disturbance was concentrated in the northwest-southeast line. (3) According to the calculation results of ecological problem index, the key areas of ecological restoration were divided into ecological conservation areas, functional improvement areas, disaster prevention areas and key remediation areas, and corresponding optimization strategies were proposed in combination with the prominent ecological problems in each area. The research results could provide some reference for the identification and restoration strategy of key areas of territorial space ecological restoration.

ecological security pattern；key area identification；ecological problem index；ecological restoration zoning；karst mountain

X171.4

A

1000-6923(2023)12-6571-12

向愛盟,岳啟發,趙筱青,等.國土空間生態修復關鍵區識別及修復分區——以西南喀斯特山區開遠市為例 [J]. 中國環境科學, 2023,43(12):6571-6582.

Xiang A M, Yue Q F, Zhao X Q, et al. Identification and restoration zoning of key areas for ecological restoration of territorial space in southwestern karst mountainous areas: a case study of Kaiyuan City in karst mountainous area of Southwest China [J]. China Environmental Science, 2023,43(12):6571-6582.

2023-04-26

云南省科技廳-云南大學聯合基金資助項目(2018FY001-017);云南大學研究生人才培養模式改革計劃:云南大學-云南省國土資源規劃設計研究院產教融合研究生聯合培養基地建設項目(CZ22622203-2022-29)

* 責任作者, 教授, xqzhao@ynu.edu.cn

向愛盟(1999-),男,湖北江陵人,云南大學碩士研究生,主要從事生態保護,土地利用優化方面的研究.發表論文3篇. xam15320218607@163.com.