生态安全格局理论在矿产资源总体规划中的应用分析

张明花

(福建省地质工程勘察院，福建 福州 350002)

20世纪以来,快速工业化和城市化带来的资源枯竭、生态环境恶化问题引起全世界对社会经济和环境问题的广泛关注，20世纪80年代初期,生态安全开始成为人类社会可持续发展面临的新主题。景观生态学的发展为研究生态系统结构和过程提供了直观的空间视角，将生态系统管理的内容、范围及其相关政策落实在空间地域上，有学者提出了基于景观生态学的“生态安全格局”[1-2]，以及针对区域生态环境各种问题的“区域性生态安全格局”概念[3]。由于生态安全格局体现了对景观和生态风险管理的主观能动性，能够在最大程度上减少由人类活动直接或间接引起的生态环境和社会问题，生态安全格局评估与规划设计受到越来越多的重视[4]。经过二十余年的发展，生态安全格局研究涉及不同生态保护目标、不同空间尺度区域，针对不同社会-生态系统特征显著差异的区域[5-9]，被广泛应用于不同生态保护目标或空间的划定和重建，以及区域空间开发利用的布局优化和空间管控。生态安全格局理论在空间规划中具有实现区域精明生态保护，在生态优先保护的基础上实现区域资源开发与生态保护协调，针对性地落实空间管控政策等优势。

近年来，生态安全理念的矿业发展、矿区可持续发展以及矿区生态恢复治理[10-12]也得到关注，但鲜有基于生态安全格局理念的矿产资源总体规划研究。矿产资源总体规划是矿产资源管理的基础性工作，是矿产资源开发利用活动的源头，矿产资源总体规划中生态环境保护机制的建立是矿产资源开发利用前端生态管理最有效的切入点和着力点。基于生态安全格局构建，从区域可持续发展的系统性、整体性、协调性角度出发，将矿业可持续发展理念落实到空间，实现矿产资源合理开发利用，将为区域矿产资源总体规划提供新的路径。

1 生态安全格局理论引入矿产资源总体规划的思考

1.1 实施生态文明建设国家战略

面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，我国提出必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，走可持续发展道路的生态文明建设国家战略。生态安全理念旨在确保资源、环境和生态系统服务的安全、健康和可持续发展，通过强化有利的生态过程、控制有害的生态过程，寻求生态安全保障途径。生态安全格局构建是从末端生态治理走向前端生态管理的必然选择，为中国新常态下寻求更加契合区域发展需求的生态保护提供了有力支撑[8]。矿产资源开发利用是我国面临生态环境和资源约束的重要问题之一，将生态安全格局理论引入矿产资源总体规划，是区域落实生态文明建设战略的基本要求。

1.2 降低矿产资源开发带来的生态环境风险

我国在开展区域矿产资源总体规划之初就以可持续发展理论[13]为指导，采用了“反规划”和“正规划”相结合的思路，通过划定禁止开采区和限制开采区，加强矿产资源开发利用的空间管制；也将矿山地质环境恢复治理方案提到矿产资源开发实施前，以指导矿产资源开发利用活动降低生态环境扰动。但因缺乏生态学理论指导，矿产资源总体规划的禁止、限制矿产开发利用区域只是各类保护区的简单圈定，各类生态功能区之间的关联性和区域生态环境保护的整体性往往被忽视。在未对区域生态环境风险进行充分调查分析、避让重要和敏感的生态区位前提下，有关生态保护政策只是矿产开发利用的末端生态治理和事后监管，并未在源头上对区域开发进行前端生态管制。因而，通过保护性生态空间识别、保护和建设的生态安全格局构建，从源头有效地避免矿产资源开发利用对重要生态区位的破坏，降低区域生态环境风险，对区域生态安全至关重要。

1.3 树立新的矿产资源观和矿产资源价值观

矿产资源是自然资源的组成部分，承担着对应国土空间的生态服务(包括生产、调节、生命载体、文化等)功能[14]；传统的“矿产资源”意识(主要体现的使用功能)更加关注资源的短期社会经济效益而忽视了生态环境效益和生态价值。区域复合生态系统整体效益最优是可持续发展的基本思想，生态安全格局构建中源地或重要生态过程用地的识别和提取及其阀值的确定，实质就是人类活动维持和生态系统服务保持“双赢”的规划方案的求解过程。矿产是人类生存发展基本资源和原料，许多重要矿产对国家有着特殊的战略意义，同时矿产资源的利用价值也是动态变化的。由于矿产资源的空间位置相对固定，在较高生态安全等级区域进行矿业开发，有必要通过矿产资源的经济社会价值与生态价值评估，衡量在当前条件下矿产资源开发的整体效益，进而优化开发方案，避免单方面强调资源的社会经济效益而破坏了生态环境，也避免过分注重生态环境效益而限制了矿产资源的合理开发利用。

1.4 科学开展矿山生态环境治理恢复

矿产资源开发不仅是资源的消耗，开发的过程还会对环境产生如水气及固体废弃物污染、土地资源损毁与占用、生物多样性破坏等负面影响，这些影响往往是跨尺度、多等级、多层次的，保护和管理需要在高层次和大尺度上干预。现有规划中采矿迹地生态治理恢复大都只重视复垦的数量和农业目标的土地整治工程实施，关注的重点仅是对土地、土壤、水、大气、生物等生态环境要素的单要素恢复利用，有学者对“忽视重建生态系统功能和结构的整体修复”“仅关注生态系统尺度的重建”[15-16]提出了批评。生态安全格局理论的引入使规划可以从景观生态格局的角度，整体性、大尺度地关注矿产资源开发引发的整个区域的生态环境问题，提出更科学的生态恢复重建的指导政策和措施。

2 基于生态安全格局矿产资源总体规划与传统规划的区别

基于生态安全格局理念的矿产资源总体规划，与传统规划存在多个方面的区别。第一，对矿产资源的认识，更关注承载矿产资源的整个国土空间，关注矿产资源的生态服务功能。第二，规划目标方面，以维护区域生态安全为前提，实现矿产资源开发利用和区域经济社会环境协调的可持续发展是规划的最终目标。第三，基础研究方面，规划更加注重区域整体生态环境基础、生态功能区划、矿产资源开发利用的生态风险及资源的量化利用等方面的分析，通过格局与过程分析，关注生态安全格局构建。第四，布局和分区方面，传统规划从“矿产资源”开发利用角度出发，注重数量和指标的平衡及落实；随着对新资源观和生态观的认识深入，规划更加关注分区功能的协调和控制，并且通过生态空间结构规划来实现各分区之间的水平联系。第五，矿产资源开发利用方案制定方面，在传统的根据需求确定开发利用数量的方法之上，增加生态安全格局约束，同时引入矿产资源生态价值评估，通过方案比选确定合理的开发利用方案；在工作中，也突显从生态空间区划和管控，开发利用方案制定，再到绿色矿业发展、矿山生态治理恢复、实施保障、监测评估的全链条衔接。

3 基于生态安全格局矿产资源总体规划的基本原则

基于生态安全格局研究具有针对性、区域性、系统性、主动性的特点[3]，将其引入矿产资源总体规划应把握以下几个基本原则。

1) 生态优先。基于生态安全格局的矿产资源总体规划应该优先考虑生态环境，注重维护自然的演进过程，保证区域生态系统和自然过程的完整性和有效性，将生态安全管控放在矿产资源开发利用的最前端，将矿产资源开发利用带来的生态环境破坏风险降到最低。

2) 可持续发展。区域可持续发展是生态安全格局理念的理论基础，是矿产资源总体规划的最终目标。实现矿产资源的可持续发展，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的自然资源和环境，不能超越资源和环境的承载能力，使矿产资源的可持续发展同生态环境相协调，提高矿产资源的利用效率。

3) 系统性。矿产资源不仅是重要的自然资源和社会生产发展的重要物质基础，还是自然资源生态系统的重要组成部分，基于生态安全格局的矿产资源总体规划应该把矿产资源当成自然资源这个综合体的组成部分，基于整体观和系统观，加强对整个综合体的分析，集成多种对策和途径，统筹安排矿产资源开发、利用和保护活动，谋求区域生态、经济、社会三大效益的协调统一。

4) 区域性和针对性。针对区域中的一个或几个主要生态环境问题，提出解决这些问题的生态、社会、经济对策和措施，并具体落实到空间地域上[2]，是区域生态安全格局研究的主要内容。区域矿产资源总体规划应针对区域的生态重要性和敏感性、矿产资源开发利用的特点，科学构建生态安全格局，提出针对性的矿产资源开发利用保护政策和措施，实现区域可持续发展的规划目标。

4 基于生态安全格局矿产资源总体规划的主体内容

4.1 基于生态安全格局矿产资源总体规划的总体框架

按照区域生态安全研究的基本范式，结合矿产资源总体规划主要内容，基于生态安全格局的矿产资源总体规划基本思路：首先，开展区域生态环境现状分析，结合区域矿产资源及开发利用现状，识别矿产资源开发利用的生态环境风险，识别区域主要生态安全问题和影响生态安全的主要因素，为建立生态安全格局提供目标导向；其次，通过保护地空间提取、因子评价、过程模拟等的源地识别，廊道和战略点识别，确定区域生态安全格局方案和目标，构建区域生态安全格局；最后,在区域生态安全格局下进行矿产资源总体规划的规划分区、开发利用管制规则制定、布局优化、矿山生态环境治理恢复分类分区指导，制定矿产资源总体规划方案和目标(图1)。

图1 基于生态安全格局的矿产资源总体规划框架

Fig.1 Overall planning framework of mineral resources based on ecological security pattern

4.2 区域生态环境分析

4.2.1 区域生态安全分析

区域自然生态环境各异，区域生态环境承载能力也各不相同，生态安全分析是了解区域生态背景的基本工作。在区域生态现状分析的基础上，识别生态系统中的重要区位、脆弱敏感区和存在的主要功能问题，辨识区域尺度上影响生态安全格局的关键组分，得到自然资源开发利用的环境承载能力评价、生态安全评价等级、生态环境敏感性分布等空间数据，为生态安全空间格局构建提供数据支持和目标导向。

4.2.2 矿产资源开发的区域生态风险因素分析

区域矿产资源禀赋各异，矿种及其开发利用方式、区域生态条件叠加效应下“空间异质性”的矿区生态风险评价是区域生态安全格局构建的基础。因矿区生态风险及其评价的特殊性[17]，矿产资源总体规划中生态风险分析应侧重在区域现有矿产资源特点分析基础上，针对矿产资源开发利用方案可能带来的生态风险的来源、频率、强度等特征进行分析，找出影响生态安全的主要因素，从而得到生态风险空间分布数据。

4.3 针对矿产资源开发利用保护的区域生态安全格局构建

随着生态安全研究快速发展，不同研究者提出不同的区域生态安全格局的构建模式，可以归纳为适宜性敏感性评价(“源地-廊道”识别)模型和生态过程分析模型两种。适宜性敏感性评价模型多用于较大范围区域和注重生物多样性等自然生态安全格局构建，生态过程模型多用于城乡发展区域和注重自然-人文综合生态安全格局构建。基于规划编制的原则，矿产资源总体规划的区域生态安全格局构建包括以下几个方面。

1) 重要生态保护区识别。首先，直接提取包括国家公园、自然保护区、文化和自然遗产、风景名胜区等区域自然保护地作为生态源地，因为国家强制性保护的区域一般都是具有极高社会-经济-自然复合生态价值的区域[18]。其次,通过构建生境重要性(水源涵养、生物多样性、固碳释氧等)，生态敏感和脆弱性区域(水土流失、地质灾害、沙漠化等)评价体系，利用相关空间数据叠加计算分析，提取生态源地；同时识别自然生态廊道和战略点。另外，为弥补许多安全格局构建研究“忽视了人类生态需求与生态过程的耦合”[5]的不足，还应借鉴生态过程模型的过程模拟方法分析区域重要的自然、人文过程，例如对洪水调蓄、生产生活安全体系、文化遗产保护、游憩等进行生态识别。 当然，在源地识别中也应根据区域差异选择不同的重要生态保护区识别内容和因子。

2) 阀值确定。区域生态安全本身具有发展性[3]，生态安全标准随着人们对生态系统认识的不断加深和社会需求的逐步提高而不断变化。在之前工作的基础上从重要生态保护区识别中的单因子出发合理确定不同分级，叠加分析各因子评价结果，结合区域未来发展目标，确定安全阀值和安全层次。

3) 安全格局设计方案制定。从区域尺度上提出包括保护重要生态功能区、恢复与重建生态敏感和脆弱区、控制干扰风险源等的生态恢复和安全格局设计的方案，进而构建区域综合生态安全格局。

4.4 矿产资源总体规划方案制定与目标实现

基于生态安全格局的矿产资源总体规划的方案和目标制定与生态安全格局方案与目标主要从两方面进行有效衔接和协调：一方面，通过生态安全格局方案与目标的三个方面，指导矿产资源总体规划在规划分区与管制、开发利用保护方案优化、矿山生态环境治理恢复以及矿业开发利用保护政策制定中进行有效衔接和贯彻；另一方面，在生态安全格局构建形成的总体空间格局框架下，将矿产资源总体规划开发利用保护的管制规则和政策落实到各规划分区(图2)。

图2 基于生态安全格局的矿产资源总体规划方案与目标实现

Fig.2 The overall planning scheme and target realization of mineral resources based on the pattern of ecological security

4.4.1 基于生态安全格局的矿产资源开发利用分区与管制

根据区域生态安全格局中不同安全阀值确定的安全等级空间格局划分不同的矿产开发利用分区，将各类保护地在内的最高安全等级的生态空间划为禁止开采区，严格保护重要生态区位，防止格局中关键部位被破坏。将高安全等级的空间划为限制开采区，针对空间的生态条件，引导区内矿产适度开发，同时开展开发过程的生态恢复措施管控和矿区生态重建恢复管控。通过反向的管控从而确定区域矿产资源开发利用的基本空间格局，引导矿产资源合理开发利用。

4.4.2 矿产资源开发利用方案评估优化

在对最高安全等级的生态空间绝对保护的前提下，通过矿产资源的生态价值评估，测算矿产资源的经济、社会、生态价值，由此判定高安全等级的生态空间涉及的矿产资源开发利用的必要性；另外通过低生态扰动的开发利用水平和方式相关政策的约束，例如选择合适开采方式、提高开发利用水平、开发过程中开展生态环境适时修复并适时监督等，同时强调矿业伦理、推动绿色发展[19]，保护开发利用率不高的矿产资源，降低生态干扰，优化规划方案。

4.4.3 基于生态安全格局的矿产资源生态环境保护与恢复治理

一方面，结合区域生态安全格局构建中恢复与重建生态敏感和脆弱区的目标预设，加强废弃矿山生态环境保护和恢复治理，恢复和改善受不利干扰造成生态系统受损的关键部位;另一方面，在生态安全总体空间格局框架下，指导矿区以人类发展为核心，强调矿区与区域的综合协调，因地制宜地综合利用矿区废弃自然要素开展生态保护和恢复治理，实现矿区社会经济与生态环境的协调发展。于此同时，以生态安全分析、矿产开发风险评估以及生态安全格局构建的空间数据为基础，对矿区所在的源地识别或过程模拟中的重要生态评估因子进行分析，针对相应敏感因子提出科学性和针对性的生态恢复和重建措施。

5 结 语

基于生态安全格局的矿产资源总体规划将区域生态安全放在矿业开发管理的最前端，坚持生态优先和可持续发展的基本原则有效解决矿产资源开发利用带来的负面影响；同时通过生态安全理论指导规划和开发实践，消除矿业开发“仅注重经济效益”“开发=破坏”的固有印象，推动矿业的健康有序发展。

基于生态安全格局的矿产资源总体规划还处于理论研究阶段，后续应加强推进实践研究。首先，加强生态环境保护与区域矿产资源开发的影响机制研究，特别是针对矿产资源开发利用的重要生态保护区的识别、阀值的准确设定等关键问题研究，进一步提高规划的科学性和可操作性；其次，通过实践探索，不断丰富矿产资源总体规划内容和方法，特别是基于GIS的生态适宜性/敏感性分析、景观格局指数、情景分析等相关空间数据处理分析，为科学编制矿产资源总体规划提供新思路；最后，加强全空间信息系统数据模型统一的自然资源空间基础信息平台建设，使时空对象具有全尺度、全类型、全动态、全属性等特征[20-21]，为矿产开发利用、生态安全管控提供数据集成以及矿产资源总体规划科学分析提供数据基础，推动各类成果数据的集成与共享、提高数据处理效率。