基于敏感性評價的國土空間生態保護修復分區研究

摘要：以江蘇省無錫市為研究區，對其進行生態保護與修復分區，并設置合理的國土空間樣本采集試驗點。同時，綜合分析區域差異性和生態服務價值系數，獲取敏感性響應指標，設計無錫市土壤的生態修復技術。在此基礎上，隨機選取無錫市試驗點土壤，采用設計的生態修復技術進行修復，結果表明，應用生態修復技術后植被生長正常，且土壤的生態敏感性評估得分、生態系統水平評分、相互作用力評分及整體連通性指數均有所提高。研究成果可為國土空間規劃和生態保護提供科學依據。

關鍵詞：區域差異性；生態服務價值系數；敏感性指標；國土空間；生態修復技術

中圖分類號：X826 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0460

Research on the Zoning of Ecological Protection and Restoration in National Land Space Based on Sensitivity Evaluation

MU Hui1， SUN Dian2， JIANG Zhixin2， WANG Shen1， RONG Xin1

（1.Geological Survey of Jiangsu Province， Nanjing 210018， China;

2.Wuxi Natural Resources and Planning Bureau， Wuxi 214000， China）

Abstract： Taking Wuxi city of Jiangsu province as the research object， ecological protection and restoration zoning are carried out， and reasonable national spatial sample collection experimental points are set up. At the same time， through comprehensively analysis of regional differences and ecological service value coefficients， the sensitivity response index is obtained， and the ecological restoration technologies for soil in Wuxi city are designed. On this basis， soil was randomly selected from the experimental sites in Wuxi city and repaired with the designed ecological restoration technologies. The results show that the vegetation growth is normal after the application of ecological restoration technologies， and the ecological sensitivity assessment score， ecosystem level score， interaction score and overall connectivity index of the soil are improved. The research results can provide scientific basis for national space planning and ecological protection.

Keywords： regional differences; ecological service value coefficient; sensitivity indicator; national land space; ecological restoration technology

現階段，快速的城市化進程、工業擴張和農業發展對自然生態系統造成了巨大壓力，導致生物多樣性喪失、生態系統服務功能下降和生態環境惡化[1]。為了應對這些挑戰，中國政府提出了生態文明建設的戰略目標，強調在國土空間規劃中實施生態保護和修復，以實現可持續發展[2]。

國土空間生態保護修復分區研究在這一背景下應運而生。該研究旨在通過科學劃分不同生態功能區，明確各區域的生態保護和修復目標，優化國土空間布局，提升生態系統的健康水平和穩定性[3]。分區研究不僅有助于合理分配資源，指導生態工程的實施，還能為政策制定提供科學依據，提升生態保護和修復工作的系統性和有效性。此外，分區研究對于提升公眾生態意識、推動綠色發展模式和生活方式的轉變具有重要意義。明確不同區域的生態價值和保護需求，可以增強社會對生態保護的共識，促進社會各界參與生態保護和修復工作[4]。

1 研究樣本分區采集

無錫市坐落于江蘇省南部的太湖之濱，是一座經濟蓬勃發展的城市。其自然資源豐富、水系發達，但面臨嚴重的環境污染問題[5]。近年來，無錫市水質惡化，藍藻暴發等生態災害頻發，嚴重威脅水生態系統的健康。此外，城市擴張和基礎設施建設對土地資源造成了一定破壞，部分地區的土壤污染和生態破壞問題不容忽視。面對這些挑戰，無錫市政府積極采取措施，如加強污染源頭控制、推進污水處理和生態修復工程以及實施嚴格的環保法規，以改善國土空間的環境質量，恢復生態平衡，確保城市可持續發展[6]。

對于無錫市的分區方案，以建制村作為分區單元，根據生態系統評價結果，提取各項生態系統功能重要性、生態敏感性前20%的建制村，以集中連片為原則，凸顯各片區重要生態功能[7]。同時，結合生態網絡格局，三區三線，縱向銜接國土空間總體規劃，橫向銜接土地綜合整治規劃、環境保護規劃等各類專項規劃，調整分區范圍，以方位+自然資源要素或主導生態系統功能或主要生態問題+保護修復方向的命名方式，不交叉、不重疊、全覆蓋，將無錫市國土空間生態保護與修復分區劃分為4個：宜南丘陵生態涵養保護區、農田綜合整治區、河湖水生態保護修復區、城鎮人居環境提升區。

無錫市共布設10個試驗點，采集樣本的深度為15 m，每個采樣點平均距離約為10 m，采集若干土壤樣本后，將土壤樣本放置在陰涼處，避免陽光直射，之后將1 kg土壤樣本放入研磨機內研磨，再使用80目（孔徑178 μm）尼龍篩對樣本進行過篩處理，將過篩處理后的土壤樣本分別裝入密封袋內[8]。在此基礎上，稱取0.1 g土壤樣本裝入消解管內，使用石墨消解儀對土壤樣本進行消解處理，再將消解后的土壤樣本裝入120 mL容量瓶內對土壤樣本進行定容，之后將其導入聚乙烯瓶內，利用等離子體光譜儀和質譜儀測定土壤樣本的污染情況。

2 基于土地使用的國土空間生態敏感性評價

2.1 區域差異性

為了更準確地識別和評估不同地區在生態保護和可持續發展方面的特殊需求和挑戰，在基于土地使用的國土空間生態敏感性評價中，首先需要分析區域差異性[9]。深入研究各地區的土地利用方式、自然環境條件、生態系統服務功能以及人類活動對生態系統的影響，可以制定出更加精細化和針對性的生態保護策略和管理措施。

選定Q1、Q2、…、Qn為n個生態劃分系數，R表示區域差異性的理想值。生態區域差異性G的計算公式為

（1）

式中：λ為差異性系數。

2.2 生態服務價值系數

在評價國土空間生態敏感性程度的過程中，生態服務價值系數并非靜態不變。該系數反映了生態系統提供的各項服務（水源涵養、土壤保持、生物多樣性維護等）對人類福祉的貢獻程度，其取值受到多種因素的影響，包括氣候變化、土地利用變化、生物多樣性狀況、污染水平等。因此，生態服務價值系數的動態變化反映了生態系統健康狀況和功能的變化[10]。

當土地區域的劃分面積增大時，這種動態變化的趨勢會變得更加顯著。這是因為較大的區域往往包含更多樣化的生態系統和更復雜的環境條件，這些因素的相互作用和影響更加復雜。例如，對于一個包含山脈、森林、河流和農田的廣闊區域，其生態服務價值系數可能會因為季節性氣候變化、農業活動、城市擴張等因素而發生顯著波動。因此，在評價國土空間生態敏感性時，必須考慮這種動態變化，以便更準確地反映生態系統的實際狀況，并制定適應性強的保護和管理策略。

生態服務價值系數的計算公式為

（2）

式中：Smax為土地面積的最大值；Smin為土地面積的最小值；S為土地面積的平均值；E為周期內波動系數；?T為指標采集周期。

2.3 敏感性響應指標

敏感性響應指標（Sensitivity Response Index，SRI）是衡量系統對國土空間生態敏感性評估能力的關鍵參數。這一指標的設計旨在量化系統在不同土地使用率條件下對生態敏感性變化的識別和響應能力。當土地使用率維持在一個合理的范圍內時，敏感性響應指標的數值越高，表明系統在評估國土空間生態敏感性方面具有更高的精確度和可靠性。

在實際應用中，敏感性響應指標的計算涉及多個維度，包括但不限于生態系統的脆弱性、生物多樣性的豐富度、人類活動對生態系統的影響程度等。通過對這些因素的綜合考量，系統能夠更準確地捕捉生態敏感性的微妙變化，從而為國土空間規劃和管理提供科學的決策支持。

基于土地使用的土地敏感性響應指標k的計算公式為

（3）

式中：κ為指標敏感程度；B為敏感性特征值。

土地敏感性響應指標能夠精確反映土壤對環境變化和人類活動的敏感程度，揭示哪些區域更容易受到污染和破壞，據此可以針對性地開發和應用生態修復技術，如植被恢復、土壤改良和污染控制措施，從而提高修復效率，減少資源浪費，恢復生態環境。

3 無錫市土壤的生態修復技術

3.1 微生物吸附

微生物吸附是一種利用微生物的生物化學特性來吸附、降解或轉化土壤中污染物的方法，操作步驟具體如下。第一，微生物篩選與培養。從流域周邊的土壤中分離出具有潛在污染物降解能力的土著微生物。這些微生物可能包括細菌、真菌和藻類等。通過實驗室培養，篩選出對特定污染物（重金屬、有機污染物等）具有高效吸附或降解能力的微生物株。第二，微生物接種劑制備。將篩選出的微生物株進行大規模培養，并制備成微生物接種劑。這些接種劑可以是活菌劑，也可以是含有微生物的生物炭、堆肥或其他載體。第三，土壤修復實施。在污染土壤中，根據土壤污染程度和類型，確定微生物接種劑的用量和接種方式。接種方式可以是表面撒布、土壤注射或通過灌溉系統均勻分布。第四，環境條件優化。為了提高微生物的活性，需要調控土壤環境，如調節土壤pH值、增加有機質含量、提供必要的營養元素（氮、磷、鉀等），控制土壤含水量和通氣條件。第五，監測與評估。在微生物修復過程中，定期采集土壤樣本，分析污染物濃度的變化。同時，監測微生物種群結構和活性的變化，評估修復效果，并根據監測結果調整修復策略。

3.2 植物修復

植物修復是利用植物的吸收、積累和轉化能力來去除土壤中污染物的方法，操作步驟具體如下。第一，植物篩選。根據土壤中的主要污染物類型，選擇具有相應吸收和積累能力的植物。對于重金屬污染，選擇超積累植物，如印度芥菜（Brassica juncea）、羊茅（Festuca arundinacea）等。第二，植物種植與管理。在污染土壤中種植選定的植物，并合理進行管理，如合理施肥、灌溉、除草和病蟲害防治等，以確保植物健康生長、污染物吸收效果最佳。第三，植物收獲與處理。在植物生長周期結束后，收獲植物體。對于重金屬污染，收獲的植物體需要進行安全處理，如焚燒或安全填埋，以防止污染物二次釋放。第四，土壤監測與評估。在植物修復過程中，定期監測土壤中污染物的濃度變化，評估植物修復的效果。同時，監測土壤理化性質和生物活性的變化，以全面評估土壤生態系統的恢復情況。第五，長期監測與維護。植物修復可能需要多個生長周期才能獲得理想的效果。因此，需要進行長期的監測和維護，確保土壤生態系統持續恢復。

4 技術驗證

隨機選取試驗點土壤樣本作為試驗對象。

作物生長速度能夠反映生態敏感性程度與生態多樣性水平，在土地使用率保持恒定的情況下，已種植作物的生長速度越快，所選取樣本的敏感性越強。土地種植作物的初始長度為3 mm。對土壤應用前文提出的修復技術，之后種植同種類型的作物。圖2反映了多監測周期內應用生態修復技術后作物的實際生長情況。由圖2可知，應用前文提出的土壤修復技術后，樣本土壤中的植物能夠正常生長。

將上述生態修復策略應用于某區域，在百分制評分前提下分析國土空間生態修復技術的有效性。修復前和修復后的研究區域國土空間生態環境評估結果分別如表1和表2所示。60分為及格，得分越高表明修復效果越好。

從表2可以看出，應用前文提出的土壤修復技術后，研究區生態敏感性評估分數有所提高，生態敏感性得到較大改善，且該區域生態系統水平、相互作用力均高于60分，整體連通性指數也較高，表明生態修復效果達到預期標準。

5 結論

以無錫市為研究對象，對其進行精細的生態保護與修復分區，并設置合理的國土空間樣本采集試驗點，綜合分析區域差異性和生態服務價值系數，獲取敏感性響應指標，據此設計并實施生態修復。研究結果顯示，采用提出的生態修復技術后，植被生長狀況良好，且修復后的土壤在生態敏感性評估得分、生態系統水平評分、相互作用力評分及整體連通性指數等方面均實現了顯著提升。這一成果不僅為國土空間規劃和生態保護提供了堅實的支撐，也為推動生態文明建設和綠色發展提供了實踐路徑。

參考文獻

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基金項目：江蘇省自然資源科技計劃項目“面向國土空間生態保護修復的多層級生態網絡構建與優化研究”（2023016）。

作者簡介：穆慧（1992—），女，江蘇東臺人，碩士，工程師。研究方向：生態保護與修復。

通信作者：孫電（1976—），男，安徽太和人，博士。研究方向：地理學。