江苏省国土空间生态保护修复区的识别划定_叶贝.pdf

第32卷第2期2023年2月长江流域资源与环境esources and Environment in the Yangtze BasinVol32 No2Feb 2023江苏省国土空间生态保护修复区的识别划定叶贝1，隋雪艳2，王晓瑞2，殷齐琪1，王君櫹3，周生路1*(1 南京大学地理与海洋科学学院，江苏 南京 210023;2 江苏省土地开发整理中心，江苏 南京 210017;3 南京财经大学公共管理学院，江苏 南京 210023)摘要:国土空间生态保护修复规划是国土空间规划体系中的重要专项规划，其中保护修复区识别和划定是该项规划编制的关键内容。针对当前省域尺度国土空间生态保护与修复研究开展较少的状况，以江苏省为研究区，通过构建多级指标体系对全省生态重要区域和敏感区域及其等级层次进行了评价识别，然后整合二者成果，对江苏省各类各级生态保护修复区进行了划定。结果表明:(1)江苏省国土空间生态保护修复区可划分为生态保护重点区、生态修复关键区和生态修复一般区，面积分别为 17 548、4 688、16 981 km2，比例16.17%、4.32%、15.65%。(2)生态保护重点区主要包括太湖、洪泽湖等湖泊地区、长江过境段下游以及东部沿海湿地等，生态修复关键区主要分布在苏南的太湖流域、长江沿岸以及苏北的沂沭泗流域，生态修复一般区则主要集中在沂沭泗流域北部、苏中的淮河里下河流域、长江过境段上游沿岸和东部沿海地区，其余大多在苏北地区零散分布。(3)生态保护重点区主要由水域、湿地构成，生态修复关键区和一般区则分别以城市周边地区和农业生产用地为主。关键词:生态保护修复;国土空间规划;生态重要性;生态敏感性;江苏省中图分类号:X321文献标识码:A文章编号:1004-8227(2023)02-0250-10DOI:10.11870/cjlyzyyhj202302002收稿日期:2022-03-22;修回日期:2022-06-22基金项目:江苏省自然资源科技项目(2020001，2020006，2022047);国家自然科学基金项目(41771243)作者简介:叶贝(1999)，女，硕士研究生，主要研究方向为国土空间生态保护修复 E-mail:*通讯作者 E-mail:生态系统作为人类生存发展的基础，不断地为人类提供生态产品和服务，是不可或缺的自然资源和自然资产1。然而，由于城市的快速扩张和经济的快速发展，自然生态系统正承受着前所未有的压力，并出现了不同程度的退化25。生态保护和修复是改善生态环境、提升生态系统服务、维护生态安全的重要路径6，新发展阶段对生态文明建设提出了一系列新的要求，系统地推进生态保护修复成为当前研究的热点7。目前，国内外学者针对生态系统保护修复已展开众多研究。但这些研究主要集中于受污染土壤修复、退化森林修复、矿区土地修复、湖泊水体生态修复等810，更多针对单一要素或者单一功能，对生态系统的地域完整性、保护的整体性、修复 的 系 统 性、治 理 的 综 合 性 等 考 虑 不足11，12。为弥补这些不足，近年兴起了具全域性、综合性、系统性等特点的国土空间生态保护修复研究，但空间还主要集中于小流域、区县等中小尺度13，省域大尺度开展较少，仅关注生态源地和廊道等局部区域、部分要素14。另外，国土空间生态保护修复规划是国土空间规划体系中的重要专项规划，其编制是国土空间生态保护修复的前提基础，并提供实施指引。其中，保护修复区识别和划定是该项规划编制的关键内容15。保护修复区识别和划定通常以全域、全过程、全要素为基本原则，以结合地域特征构建分区指标体系为主要研究方法15，16。其中，生态系统服务功能重要性是常见的生态功能指标17。此外，一些研究在此基础上，结合社会经济发展因素构建区域生态敏感性评价体系，基于生态系统服务功能重要性和生态敏感性来评价区域生态保护与修复优先级的方法已被当前研究广泛应用1820。江苏省经济社会快速发展，生态环境深受干扰，国土空间生态保护修复对于该省乃至长三角地区的可持续发展具有重要的战略意义14。为此，本文拟基于生态重要性和生态敏感性综合评价，进行全省保护修复区识别划定，为江苏省国土空间生态保护修复提供科学依据。1资料与方法1.1研究区概况江苏省位于中国东部沿海地区(3045N 3520N，11618E12157E)，总面积 10.72 万km2，地跨长江、淮河两大水系，东临黄海，省域内河湖众多，地势平坦，地貌由平原、水域、低山丘陵构成。江苏省属东亚季风气候区，气候温和，雨量适中，以淮河、苏北灌溉总渠一线为界，以北属暖温带湿润、半湿润季风气候，以南属亚热带湿润季风气候。江苏省域经济综合竞争力在全国排名前列，是经济最活跃的省份之一，与上海、浙江、安徽共同构成的长江三角洲城市群成为国际六大世界级城市群之一。由于经济发展迅速，高速城市化、工业化进程使得全省土壤、大气、水资源都遭受不同程度的污染，生态问题逐渐突显。对其进行生态安全综合评价与保护修复区识别极为重要。1.2数据来源本文研究数据主要用于生态重要性和生态敏感性指标测算。其中，用于生态重要性指标测算的有:江苏省 2000、2010 和 2018 年 3 期土地利用数据，2000、2010 和 2020 年 3 期 GlobeLand 30数据，2000、2010 和 2020 年 3 期交通路网数据，2000、2010 和 2019 年月均降水蒸发数据，2009年 DEM 数据、2000、2010 和 2018 年 3 期 NDVI数据、2009 年 HWSD 土壤质地类型数据、江苏省 2018 年生态保护红线数据。用于生态敏感性指标测算的有:2018 年水环境监测数据、2006年多目标化学调查土壤样点数据、江苏省主要城市 2020 年逐日 PM2.5及 NO2空气污染数据以及交通路网数据。其中，NDVI 数据经 MT 转投影后计算获得江苏省植被覆盖度数据，气象站点数据、土壤样点数据、空气污染数据和水环境监测数据均通过克里金插值法转为栅格数据。为统一研究尺度，本研究通过 ArcGIS 中Data Management Tools 中的 esample 工具将所有栅格数据空间分辨率重采样为 30 m。各数据来源见表 1。表 1数据来源Tab.1Data sources数据名称数据来源数据类型/空间分辨率土地利用数据地理国情监测云平台(http:/wwwdsaccn/)栅格数据(30 m)GlobeLand 30 数据全球地理信息公共产品网站(http:/wwwgloballandcovercom)栅格数据(30 m)交通路网数据地理国情监测云平台网站(http:/wwwdsaccn/)矢量数据月均降水、蒸发数据中国气象数据网(http:/datacmacn)江苏省 22 个气象站点数据站点数据数字高程模型(DEM)地理空间数据云(http:/wwwgscloudcn/)ASTE Global Digital ElevationModel(ASTE GDEM)数据栅格数据(30 m)归一化植被指数(NDVI)美国国家航空航天局官网(https:/wwwnasagov/)栅格数据(250 m)土壤质地类型数据(HWSD)联合国粮农组织官网(https:/wwwfaoorg/home/en/)世界土壤数据库栅格数据(1 km)生态保护红线数据江苏省生态保护红线数据库矢量数据水环境监测数据江苏省生态环境厅，包括全省 41 个监测站点的水质和污染状况数据站点数据多目标化学调查土壤样点数据江苏省地质调查院样点数据(2 km)网格主要城市逐日空气污染数据中国空气质量在线监测分析平台(https:/wwwaqistudycn/historydata/)通过 API 数据爬取获得 13 个主要城市逐日 PM2.5、NO2浓度数据监测数据1.3研究方法1.3.1生态重要性评价生态系统服务功能重要性评价目前多采用模型法和当量因子法。相较于后者，模型法更适用于大尺度评价，且精度更高21。本文基于基础数据的可获取性，考虑到江苏省水网密布、河湖众多，水环境重要性评价对其尤为重要22，同时结合当前双碳战略、生物多样性保护等研究热点，最终确定从水源涵养、固碳释氧、生物多样性保护、水土保持以及蓄水调洪五个方面对江苏省生态重要性进行综合评价。其中，水源涵养功能通过水量平衡模型进行测算，固碳释氧以及生物多样性保护功能采用 InVEST(the Intergrated Valua-tion of Environmental Services and Tradeoffs)模型进152第 2 期叶贝，等:江苏省国土空间生态保护修复区的识别划定行测算，水土保持功能采用水土流失方程(e-vised Universal Soil Loss Equation，USLE)进行测算，蓄水调洪功能通过对研究区的湖泊、河流、水库坑塘分别赋值进行测算。具体指标和测算方法如表 2 所示。对各单项因子评价结果进行归一化处理后，采用自然断点法将其分为极重要、重要、较重要和不重要四个等级，并通过分级赋值求和计算出生态重要性综合因子等级指数(表 3)。表 2生态重要性评价指标体系和测算方法Tab.2Index system and measurement method of ecological importance assessment指标类型测算方法水源涵养功能基于水量平衡模型，测算研究区水源涵养功能的空间分异，公式如下:W=PE式中:W 为平均涵养水量(mm);P 为平均降雨量(mm);E 为平均蒸发量(mm)固碳释氧功能采用 InVEST 模型碳储量模块计算江苏省固碳释氧功能，模型计算公式如下:Ctot=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead式中:Cabove表示地上植被碳库;Cbelow表示地下植被碳库;Csoil表示土壤碳库;Cdead表示枯立木、凋落物和倒木中的碳储量23。由于数据限制，本研究将各碳库概括为植被碳库和土壤碳库，碳密度数据来源于相关研究2426，单位均为 kg/m2生物多样性保护功能InVEST 模型 Habitat Quality 模块计算公式如下:Qxj=Hj1DzxjDzxj+kz()式中:Qxj为土地利用类型 j 中栅格 x 的生境质量;Hj为土地利用类型 j 的生境适合性;k 为半饱和参数;z 为归一化常量，通常取 2.5;Dxj为土地利用类型 j 中栅格 x 所受的胁迫水平水土保持功能基于 USLE 模型计算江苏省水土保持功能，具体公式如下:A=KLSCP式中:A 为年均土壤侵蚀量;为降雨侵蚀力因子(MJmm/hm2hm2)，它反映降雨引起土壤流失的潜在能力;K 为土壤可蚀性因子(th/MJmmhm4)，用于反映土壤的抗蚀性;LS 为坡长坡度因子，其中 L 为坡长因子(m);S 为坡度因子(无单位)，它对土壤侵蚀起加速作用;C 为覆盖与管理因子(无单位);P 为水土保持措施因子(无单位)蓄水调洪功能根据不同水体的自然特征，分别对湖泊、河流以及水库坑塘进行赋值表 3生态重要性等级指数赋值Tab.3Assignment of ecological importance grade index重要性等级单项因子等级指数赋值综合因子等级指数赋值极重要724重要51524较重要3915不重要191.3.2生态敏感性评价本文在参考相关研究文献的基础上，从江苏省生态敏感性实际情况和社会经济发展现状出发，结合数据的可获取性和指标区分度，最终选取水体环境敏感性、大气环境敏感性、土壤环境敏感性和生境破碎度 4 个指标，构建江苏省 2018 年生态敏感性评价指标体系14(表4)。其中，水体污染数据由监测站点水质等别数据插值得到，土壤污染数据由土壤样点各类污染物浓度监测数据取平均值后插值得到，大气污 染 数 据 由 江 苏 省 13 个 主 要 城 市 年 平 均PM2.5浓度和 NO2浓度的平均值插值得到，生境破碎化数据则是通过构建 2 km*2 km 的 fish-net，计算单位网格