縣域國土空間生態修復分區研究
——以江西省湖口縣為例

于少康，汪 浩，何 蕾

（1.江西省國土空間調查規劃研究院，江西 南昌 330025；2.自然資源部大湖流域國土空間生態保護修復工程技術創新中心，江西 南昌 330025；3.江西財經大學財稅與公共管理學院，江西 南昌 330013）

當前我國正處于經濟社會發展轉型與資源環境問題約束的敏感期，生態文明是解決工業文明困境的重要工具，國土空間生態修復是推進和落實我國生態文明建設的重要舉措[1]。國土空間生態修復規劃是當前國土空間規劃體系的重要內容，生態修復分區是科學有效落實生態修復規劃的基礎[2-3]，對于推進美麗中國建設、提升城鄉生態環境等具有重大意義[4-6]。

國外關于生態修復的研究較為成熟，最初是在經濟高速增長帶來環境危機的背景下，對自然資源的管理和保護，研究主要集中在法律法規[7]、修復對象[8]、修復尺度[9]、修復目標以及評價指標[10]等方面，并取得了一些成功的實踐經驗。生態修復分區的概念由生態區劃演變而來，1905年，英國生態學家Herberstong 提出全球生態地域劃分的必要性[11]。2001年大自然保護協會（TNC）和世界野生動物基金會（WWF）聯合發布全球陸地生態區劃方案，為全球生態區劃提供重要指導[12]。近年來，美國魚類和野生動物管理局（USFWS）提出在綜合考慮流域條件、氣候變化和水生入侵物種等因素條件下，通過設計優先級模型識別優先保護區，針對魚類物種進行優先保護和恢復，為在有限資源下實現最大限度生態修復保護目標提供了新思路[13]。

目前我國國土空間規劃聚焦發展于土地利用總體規劃、城市總體規劃的基礎上，國土空間生態修復研究正處于積極探索中[14-16]。當前國內的生態修復分區等劃定成果較為宏觀，如基于全國尺度等，而對于區域甚至縣域尺度、具體生態問題較為明顯的綜合治理以及整治修復不夠明確。本文在總結目前國內外國土空間生態修復分區研究的基礎上，以江西省湖口縣為研究區，通過綜合分析地形、地貌等自然地理特征，將國土空間劃分出一級修復大區；在此基礎上開展重點生態服務功能評價，劃分出二級修復亞區；最后通過辨識具體的生態系統問題及整治需求，基于自然生態單元和行政單元的相對完整性、治理措施的系統性原則，劃定修復單元，為實施縣域國土空間生態修復提供科學依據和實踐經驗。

1 研究基礎

1.1 研究區概況

湖口縣位于長江中下游，江西省北部?？h域沿江濱湖，江湖水域寬闊，鄱陽湖在縣境西部流經27 km，長江沿縣域北部流經22.5 km?？h內地勢東南高，西北低，大部分地區在海拔50 m 以下，約占全縣面積的80%。東南丘陵集中，局部有低山，丘陵又以低丘為主，中部及濱湖地勢較低平，其間有平原和侵蝕崗地，港汊眾多。湖口縣屬亞熱帶濕潤氣候區，年平均氣溫16.8°C，常年無霜期258.8 天。

1.2 數據來源

本研究涉及土地利用數據、數字高程模型DEM，以及土壤、降水等自然基礎數據和經濟社會數據等。其中，土地利用數據來自Landsat 8 影像數據解譯（http://www.gscloud.cn），根據第三次全國國土調查數據對解譯結果進行驗證和校正。DEM 精度為30 m（http://www.gscloud.cn）。土壤數據來自中國科學院資源環境科學數據中心（http://www.resdc.cn）。氣象數據（包括降水、氣溫、氣壓、風速等）來源于國家氣象信息中心（http://data.cma.cn）。經濟社會等數據來自湖口縣統計局等部門。

1.3 研究思路

湖口縣生態保護修復片區和修復單元劃分以“山水林田湖草沙生命共同體”為理論基礎，以重點區域識別及生態環境問題識別和診斷結果為主要依據，同時考慮區域自然地理特征、片區和單元的完整性、治理措施的系統性，以及工程部署的可行性[17]。具體思路如下。

一是兼顧全局與局部區域的統一性、保護與發展的協調性，根據地形地貌、高程等地域分異規律，考慮山水林田湖草沙各要素的系統性，突出地形、地貌、氣候、水文等自然地理特征的相似性、一致性，以此劃定研究區保護修復一級大區。

二是以一級分區為基礎，遵循“共軛性原則”[18-20]，開展研究區生態功能重要性評價，結合研究區生產、生活、生態空間（簡稱“三生空間”）劃定成果和行政單元邊界等情況，劃定研究區保護修復二級亞區。

三是辨識和診斷二級修復亞區的生態環境問題，結合行政單元完整性、一體化治理措施等，基于地理信息技術，劃定研究區的生態保護修復單元（圖1）。

圖1 技術路線圖

2 研究方法

通過野外調查、資料分析等室內外作業，對研究區生態資源本底進行調查，基于地形地貌等分異規律劃定保護修復一級大區，繼而選取對鄱陽湖長江口生態安全方面起主要作用的典型生態系統服務類型，包括水源涵養、土壤保持、洪水調蓄和生物多樣性指標，評價研究區的生態服務功能重要性。其中，水源涵養和生物多樣性功能評價主要基于InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型。InVEST 模型反映出生態系統中，生境質量與人類活動強度成反比，人類活動強度越大，生境質量越低，生物多樣性水平越低。反之，生境質量越好，生物多樣性水平越高[21]。因此，生物多樣性可通過分析土地利用/覆被對其生物多樣性威脅程度計算得出，即本研究中采用生境質量表征生物多樣性水平。

在ArcGIS 軟件中通過疊加分析上述各指標服務功能重要性結果，確定研究單元的主要生態服務功能，得到研究區生態系統服務功能的重要性等級。

2.1 水源涵養功能評價

水源涵養是生態系統的重要服務功能之一，指降水后經過地表截留、滲透、涵養，并進行蒸散發調控水循環[22]，其計算公式[23]為：

式中：W代表水源涵養量（mm），V是流速系數，T是地形指數，K是土壤飽和導水率（mm·d-1），Y代表年產水量（mm·a-1），Q代表柵格數量，D代表土壤厚度（mm），S代表百分比坡度（%），P代表柵格上的年均降水量（mm·a-1），A代表柵格上的實際年均蒸散發量（mm·a-1）。計算過程參考InVEST 模型用戶手冊與文獻[24-25]。

2.2 土壤保持功能評價

土壤保持功能是指在一定植被、氣象等條件下，生態系統的水土保持能力。本文利用水土流失方程進行計算，公式[20，26]為：

式中：SW代表土壤保持功能（t/hm2·a-1），R指降雨侵蝕力（MJ·mm/hm2·h-1·a-1），K指土壤可蝕程度（t·hm2·h/hm2·MJ-1·mm-1），L、S分別指坡長和坡度，C為植被覆蓋率。

2.3 洪水調蓄功能評價

洪水調蓄服務功能的重要性主要通過不同生態系統類型的洪水調蓄能力差異性進行考量，以湖泊生態系統的可調蓄水量和水庫的防洪庫容評價調蓄功能[27]。具體公式如下：

湖泊：CrL=aAb；

水庫：CrR=αCt；

其中，A為湖面面積；a，b為常數，按照湖區分類；Ct為總庫容。

2.4 生物多樣性（生境質量）功能評價

本文主要基于InVEST 模型計算湖口縣生境質量指數，從而反映生態系統提供生物多樣性服務的功能。根據外界威脅強度，以及不同土地利用類型的敏感度，計算生境質量的退化程度，進而得到生境質量，計算公式為：

式中，Qxj為土地利用/覆被類型j中x柵格的生境質量指數；Hj為土地利用/覆被類型j的生境適宜度，域值為[0，1]；Dxj為土地利用/覆被類型j中x柵格的生境退化度；k為半飽和常數，取Dxj最大值的一半；z為歸一化常量，通常設為2.5。R為威脅源個數；wr為威脅源r的權重；Yr為威脅源r的柵格數；ry為柵格y的脅迫值；irxy為柵格y的脅迫值ry對柵格x的脅迫水平；βx為威脅源對柵格x的可達性；Sjr為土地利用/覆被類型j對威脅源r的敏感度。計算過程參考InVEST 模型用戶手冊與文獻[24，28]。

2.5 生態系統服務功能重要性

本文中，生態系統服務功能的重要性由以上4種典型生態系統服務功能中的主導功能確定[29]。即：

式中，ESx為x柵格上的生態服務功能重要性等級，D1x—Dnx為x柵格上某因素生態服務功能重要性等級。

3 結果

3.1 一級大區

研究區湖口縣地形為東南高西北低，東南部有武山山脈為屏，西北部有長江、鄱陽湖環繞。根據研究區地形地貌總體格局，以及水文等自然地理特征，結合行政單元區劃，劃定研究區保護修復一級分區，分別為北部長江岸線生態修復區、中西部平原生態修復區和東部山地生態修復區。

3.2 二級亞區

3.2.1 主要生態服務功能

研究區水源涵養重要區主要分布于西北部鄱陽湖、北部入長江口以及東部森林等地。土壤保持重要區域則集中位于中部平原區域。洪水調蓄重要區集中于鄱陽湖入長江口及縣域內馬跡嶺水庫。生境質量高的區域主要位于研究區四周，包括鄱陽湖及入江口，以及東部森林。

3.2.2 分區結果

將生態修復一級分區的結果與生態服務功能重要性評價、湖口縣“三生空間”，以及行政區劃等數據通過空間疊加方法進行分析，劃分為7 個亞區，最終得到湖口縣生態保護修復分區結果（表1）。

表1 湖口縣國土空間生態修復分區結果

3.3 修復單元

3.3.1 主要生態問題

（1）北部長江岸線生態修復區

該區分布于湖口縣北部，涉及湖口縣水域，雙鐘鎮和凰村鎮，其中雙鐘鎮為湖口縣縣政府所在地，區域人口密度高，建設用地比例顯著高于湖口縣其他鄉鎮及地區，區域上包括國家森林公園等。針對重要生態功能評價、各鄉鎮的具體問題，以及湖口縣“三生空間”等研究成果，將該區域進一步劃分為兩個修復亞區。

一是北部沿江水源涵養生態修復亞區，包括湖口縣雙鐘鎮等地區。此區域是長江生態帶與鄱陽湖生態帶交匯處的重要生態保護區，生態價值極為重要，存在的主要生態問題是岸線侵占侵蝕、水土流失，以及水環境惡化。

二是北部城鄉生態修復亞區，區域上包括凰村鎮等。區域內城鎮建設用地利用低效，棚戶區改造工作任重道遠，部分小微企業歇業停產導致用地閑置等土地資源的浪費。

（2）中西部平原生態修復區

區域上主要包括流芳鄉、城山鎮和舜德鄉等鄉鎮及地區，該區地形平坦，土壤肥沃，水源充足，是農村生活重點區域、現代農業發展重點區域，湖口縣大部分農業種植基地設立于此。此修復區面積最大，約占湖口縣總面積的49.84%，將該區域進一步劃分為三個修復亞區。

一是南部農產品保障與水土保持生態修復亞區，區域涉及流芳鄉等。該亞區的典型生態問題主要是水土流失和土壤污染。

二是中部農產品保障生態修復亞區，涉及城山鎮等。該區域內耕地面積較大，是湖口縣的重要糧油類作物農業產業基地。區域主要生態問題是水土流失，以及農用地破碎化。

三是西部湖泊生物多樣性維護與洪水調蓄生態修復亞區，涉及舜德鄉等鄉鎮，區域內包括南北港水產場與鄱陽湖重要濕地，以及湖口縣的國家級生態公益林（沿江公益林），具有重要的生態功能，但面臨著水環境污染、洪澇災害等一系列生態環境問題。

（3）東部山地生態修復區

主要包括大垅鄉等山地丘陵地區。該區域是湖口縣重要生態安全屏障、水土保持區、生物多樣性保護區，具有較高生態功能價值。根據區域內的地形地貌等要素，進一步劃分為兩個修復亞區。

一是東部山地生物多樣性保護生態修復亞區，涉及東部山地生態修復區內的所有山地丘陵區域，區域土地類型以林地為主，擁有數個保護區，為湖口縣的東部屏障，礦產資源豐富，區域內分布有銅、鉛、鋅、鉬等多種礦產。但該區水土流失較嚴重，水旱災害較多，地質災害頻次較高，礦山治理成效低下，存在土壤污染、生境惡化等生態問題。

二是東部水土保持生態修復亞區，該區為東部山地生態修復區內的平原區域，區域內以農用地為主，同樣也存在水土流失、農業面源污染等生態問題。

3.3.2 修復單元及修復模式

通過辨析7 個亞區中存在的主要生態問題，設置各片區優先的任務，針對問題突出的區域多措并舉地開展綜合治理，并使修復工程能夠落實到責任主體，進一步將每一個修復片區劃分成若干個修復單元。7 個修復亞區共包括18 個修復單元，修復單元為自然生態單元（如保護區）或行政單元（一個或多個村），單元內存在一類或幾類主要生態環境問題，因地制宜地實施生態修復工程，包括生物多樣性保護、水土流失治理、水質提升、礦山修復、土地整治與修復等一種或多種保護修復模式，進行國土空間一體化修復。

4 結論與討論

4.1 結論

通過對湖口縣自然地理特征進行分析，結合水源涵養、土壤保持、洪水調蓄和生物多樣性保護等重要生態系統服務功能評價，對湖口縣的國土空間生態修復進行了二級分區，再根據湖口縣實際存在的生態問題及各區域的不同整治需求，進行了生態修復單元的劃定，主要研究結論有：①在方法上，研究中的二級分區主要以湖口縣自然地理特征、重要生態服務功能評價為基礎，其中自然地理特征充分分析和總結已有湖口縣各種國土空間主要主導功能型分區；再通過科學性、可行性的方法進行重要生態功能評估，將評估結果作為二級分區的主要依據，這也有助于提出有針對性的整治修復方向；最后根據具體生態問題，劃定修復單元，這樣能夠針對問題突出的區域多措并舉地開展綜合治理，并使工程能夠落實到責任主體。②結果與整治修復措施：湖口縣國土空間生態修復分區可劃分為3 個大區，分別為北部長江岸線生態修復區、中西部平原生態修復區和東部山地生態修復區；根據一級分區的重要生態服務功能評價結果，綜合考慮“三生空間”劃定及行政邊界完整性，進一步劃分7 個亞區；把握各二級分區的主要生態問題，明確各片區主要的生態修復和綜合整治方向，劃定了各片區內的修復單元，共可分為18 個生態修復單元，各修復單元內存在一類或幾類主要生態環境問題，實施包括生物多樣性保護、水土流失治理、水質提升、礦山修復、土地整治與修復等一種或多種保護修復模式。

4.2 討論

我國幅員遼闊，國土空間存在地域分異，對國土空間生態修復分區的劃定首先應該把握區域的特征，圍繞特定的生態功能，以及針對特定的保護修復目標進行；其次，應結合生態問題，實施全面、綜合的保護修復措施。本文的分區方法綜合考慮了湖口縣域的自然地理特征、重要生態功能，以及存在的實際生態問題，劃定了具有針對性和綜合性的修復片區與單元，為縣域國土空間生態修復提供了一定的依據和參考。與其他研究方法相比，本文根據具體的生態問題，基于自然生態單元和行政單元的相對完整性、治理措施的系統性等原則，劃定了生態修復單元，突出了區域性與單元性，而且修復單元的劃定有助于針對問題突出的區域多措并舉地開展綜合治理，以及落實整治修復的責任主體。

研究雖然基于縣域尺度，綜合考慮了縣域的多種自然、社會要素，但對生態修復分區的尺度特征把握以及生態修復工程模式選擇等方面，仍需進一步深入、優化與完善。