沂南县国土空间生态保护格局与保护利用导则研究

2021-07-20黄海浩安国强

山东师范大学学报（自然科学版） 2021年2期

刘沼黄海浩白杨高鹏安国强

( 1)沂南县自然资源和规划局，276300，山东临沂； 2)山东省地质科学研究院，250013，济南； 3)山东恒瑞地矿技术服务有限公司，276006，山东临沂； 4)山东师范大学地理与环境学院，250358，济南； 5)山东省国土空间规划院，250014，济南 )

1 引言

随着生态文明建设的大力推进，生态保护成为国土空间规划的重要内容.从生态系统整体性、均衡性出发，识别生态保护关键区域[1，2]，因地制宜地推进生态系统修复和国土综合治理，提升生态系统服务整体功能，构建国土空间生态保护格局[3]，是当前国土空间生态保护修复系统工程面临的严峻挑战，也是国土空间规划体系建设的重要内容.国土空间生态保护格局是统筹把握地方生态保护重点区域、生态修复和国土综合整治重点，对区域生态空间优化配置[4]，逐步提高生态环境质量[5]的指导性框架.与生态安全格局[6，7]相比，生态保护格局更注重识别生态保护的重点区域，指导规划期内重点项目的科学和合理安排，维护景观格局整体性，形成区域生态文明建设和生态保护的“一张蓝图”.

国内对生态安全格局[8-10]或景观格局构建[11]的研究较多，如方莹等[12]以烟台市为例，识别了生态保护修复的关键区域，倪庆琳等[13]对徐州市贾汪区进行了国土空间生态修复的分区.然而对区域国土空间生态保护格局的研究较为少见.本文以国土空间规划为视角，借鉴前人“源地-阻力面-廊道”等方法[8-12]，同时把生态系统服务价值[14-16]引入到生态保护格局的构建中，识别出国土空间生态保护源地、廊道、战略节点，形成系统性、整体性的生态保护总体格局，并分析具有重要意义的战略节点、廊道、重点保护区域的主要问题，提出各区域土地利用和生态保护修复的目标和方法，为县(市)级国土空间规划提供参考.

2 资料来源

2.1研究区概况沂南县隶属于山东省临沂市，总面积1 706 km2.地处鲁中地区，北纬35°18′26″～35°46′15″，东经118°6′36″～118°43′31″之间，山地、平原、丘陵各占全县总面积的1/3.东邻莒县，西接蒙阴，南邻市区，北接沂水，总人口97万人，辖14个乡镇、1个街道、1个省级经济开发区，296个行政村(社区).全县属暖温带半湿润季风区气候.受季风影响比较明显，四季分明.年平均气温12.8℃～14.0 ℃之间，年降水量在900 mm左右.2018年地区生产总值278.89亿元，居全省中等水平，三次产业比为14.0∶38.4∶47.6.县域内重要的生态保护区有五彩山、北大山、鼻子山自然保护区和孟良崮国家森林公园.沂河、蒙河、汶河等诸多河流流经或发源于此地，高湖、寨子等重要水库星罗棋布于此.沂南县是居鲁中南山区中部，临沂市诸多河流上游的生态保护战略要地，具有“国家级生态示范区”、“国家园林县城”、“全国休闲农业与乡村旅游示范县”、“全国旅游标准化示范县”等称号.构建县域内国土空间生态保护格局，不仅对全县国土空间格局的形成和保护有重要的意义，也对山地-河流-平原交错地区构建生态保护格局提供具有较强可行性的典型样本.

2.2数据来源本文采用经处理的土地利用现状数据作为模型构建的基础，以土地利用图斑为单元，逐一计算每个单元的土地生态系统服务价值和生态阻力值.对生态保护红线、自然保护区等数据进行了处理，叠加土地利用现状数据同步分析.采用30 mDEM作为高程数据，分析县域坡度、地形位指数等.

文中涉及的经济社会数据来自于统计年鉴，相关规划等来自沂南县国土空间规划收集的各部门资料.

3 研究方法

3.1生态源地识别“源地”是保护物种多样性的重要区域，是具有内部同质性的自然栖息地，对维持景观生态功能具有重要作用，应当重点保护.源地内的物种有向周边扩张的能力，源地也具备吸引周边物种源地内部迁移的能力.结合沂南县国土空间规划和生态保护实际情况，本文把全县在生态空间范围内具有特殊重要生态功能、必须强制性严格保护的区域，即生态保护红线作为生态源地.主要包括自然保护地、生态功能极重要区域、生态极敏感脆弱区域和具有潜在重要生态价值的区域.生态保护红线之外，参考谢高地等人[17]生态系统服务价值计算方法，以国土资源调查图斑为起算点，借助地理信息系统按照自然断裂法筛选出县域内生态系统服务价值大于50万元的原生生态用地作为重要的生态源地[18，19]，生态系统服务价值计算公式如公式(1)所示.

(1)

式中，R为生态用地生态系统服务总价值；Vij代表第i类生态系统服务第j项的单位价值；Ai代表第i种类型的土地面积[20].

3.2生态阻力面构建最小累计阻力模型(Minimum Cumulative Resistance，MCR)[21-25]最早是基于八邻域元胞进行计算的模型，主要应用在对物种扩散过程的研究中.俞孔坚[22]对其进行了进一步完善，近年来逐渐被应用在生态保护格局规划、选址、生态空间适宜性评价等多个领域，取得了很好的效果.在生态系统研究中，可以反映从源地到目的地的运动过程中所需消耗的最小代价，又可以用来选择源地到目的地在空间距离上所受阻力最小的路径.利用MCR模型，根据成本耗费在空间上对每个生态源地生成连续阻力模拟数值，生成生态阻力面.阻力面反映了从一个节点到另一个节点的生态过程扩张或吸引的难易程度，两点之间阻力越大，说明生态扩张或吸引的难度越大，反之亦然，MCR模型的基本公式如公式(2)所示.

(2)

式中，MCR为最小累积阻力值，Dijx表示从源j到斑块i的距离，Ri表示斑块i的阻力值.

地形、土地利用现状、植被覆盖、地质灾害条件等均对生态保护用地扩张具有不同的影响作用.参考沂南县的生态现状，因地制宜选取与生态源地扩张过程相关程度高的影响因子构建阻力面.选择土地利用类型、距各类建设用地的距离、距河流距离、水土流失、土地沙化、坡度指数、地形位等生态阻力评价因子，将各个评价因子的原始数据进行标准化或等级化处理后对阻力进行赋值，依据各评价因子的影响程度大小采用层次分析法确定各级权重，评价标准及其权重结果如表1所示.

表1 生态源地扩张阻力因子分级阻力赋值及权重

其中地形位指数(T)计算方法[26-28]

(3)

式中，E、分别为海拔高程和平均海拔高程；S、¯S分别为坡度和坡度的平均值.

利用GIS相关工具，采用方格网方法计算沂南县每个网格的阻力值，最终得到沂南县生态源地阻力面分布图(图1).

图1 沂南县生态源地阻力面分布图

3.3生态廊道与战略节点识别

3.3.1 生态廊道生态廊道是指具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等生态服务功能[29]，不同于周围景观基质的线状或带状景观要素[30].生态廊道主要由植被、水体等生态要素构成，主要包括线状生态廊道、带状生态廊道和河流廊道三种类型[30].在区域国土空间生态保护格局中，生态廊道应该具有战略性、长期性、稳定性等特点，对长期维护和提升地方的生态功能具有重要意义.

基于MCR模型，以任一生态源地为目标数据，其余生态源地为目标集群，构建生态源地综合阻力面、生态源地最小累积阻力值和路径回溯链接，计算任意生态源地最近的生态源地.分别得出每个生态源点为始发点生成的路径，经过叠加处理后得到生态网络潜在路径.结合沂南县土地利用的实际情况如：生态保护红线划定、永久基本农田分布、城镇建设边界及规划期内的重大工程等，综合选择具有面积较大、土地利用类型复杂、联通性好、具有全局意义的路径叠加交汇处作为全县重要生态廊道.

3.3.2 生态战略节点生态战略节点是生态廊道最脆弱区域，应加强该区域的生态保护和建设，对于区域生态系统结构和功能完整性具有重要作用.生态战略节点包括生态廊道的交点、最大累积阻力路径的交点、最小累积阻力路径的交点等几种类型.在国土空间生态保护格局构建中，一般选择具有重要的保护意义或在规划期内有必要进行生态修复或加强保护的区域作为生态战略节点.根据沂南县生态阻力面、生态路径、生态战略节点模型，结合县域土地利用实际情况，选择具有重要保护意义的区域作为生态保护战略节点和生态修复节点.

3.4生态缓冲区从生态“源地”向外扩散，最小累积阻力值逐渐增大，在“源地”周边形成缓冲地带.缓冲地带是物种天然栖息地恢复和扩张的潜在区域，其范围和边界的确定传统上采用以源地为中心的等距离同心圆模式.生态保护格局中缓冲区范围和边界是通过确定阻力等值线突变区间来确定，一般采用最小阻力与面积关系曲线或者离源距离—阻力水平剖面曲线方法.

4 结果分析

4.1生态保护空间总体格局生态源地、生态廊道、生态战略节点共同构成沂南县国土空间生态保护格局.全县生态源地面积共计51 500 hm2，占国土总面积的30.0%.县域生态保护格局总体呈现“三区、三廊、多点”的分布格局(图2)，“三区”分别指北大山山脉、孟良崮山脉、五彩山山脉等生态源地集中分布区，主要生态功能为水土保持、生物多样性维护和水源涵养；“三廊”分别指依托沂河、汶河、蒙河等流域面积较大的河流生态带；“多点”指以各生态战略节点、生态图斑如：高湖水库、寨子水库、孟良崮国家森林公园、北大山省级森林公园等生态保护地为主的点状分布的生态区域.

图2 沂南县国土空间生态保护总体格局

4.2生态保护重点区域

4.2.1 生态源地集中分布区北大山山脉集中分布区位于沂南县最西北部，主要涉及岸堤镇、马牧池乡、依汶镇和铜井镇四个乡镇，本区域是县域内平均海拔最高，生态阻力最小的区域.区内土地利用类型以林地为主且复杂多样，生物物种丰富.区内独角山、艾山、大虎山等山峰林立，高湖水库、岸堤水库、汶河、北大山自然保护区等重要的生态源地分布于此.区域总面积74 000 hm2，生态源地面积16 428 hm2，占区域总面积的34.4%，是沂南县重要的水源涵养地、防风固沙重要区域和生物多样性保护区域.

孟良崮山脉集中分布区位于沂南县中西部，西北起孟良崮，东南至迎旗山，延双堠镇-孙祖镇、青驼镇-张庄镇边界由西北向东南延伸.本区地势西北高东南地，区内有鼻子山自然保护区、孟良崮森林公园等重要生态源地分布，区域两侧受交通道路影响，生态阻力较高.区域总面积27 450 hm2，生态源地面积10 821 hm2，占区域总面积的39.4%，是沂南县生态服务功能重要区域.

五彩山山脉集中分布区位于沂南县西南部，主要位于双堠镇境内.区内有五彩山自然保护区等重要的生态源地.区域总面积29 345 hm2，生态源地面积11 117 hm2，占区域总面积的37.9%.

4.2.2 生态廊道沂河廊道沿沂河两岸分布，位于沂南县东部，贯穿县域南北，经铜井镇、苏村镇、界湖街道、辛集镇、大庄镇和砖埠镇，全长45 km，是沂南县北连沂水县、南接临沂市的重要的水源地.汶河廊道沿汶河两岸分布，位于县域西北部和中部，贯穿岸堤镇、依汶镇、界湖街道、张庄镇、砖埠镇和大庄镇，全长69.5 km，是全县连接西北和东南的重要水源地和生物多样性通道.蒙河廊道沿蒙河两岸分布，位于蒙阴县西南部，主要经过双堠镇和青驼镇，全长37 km，是连接孟良崮山区和五彩山区的重要水源地和生物多样性保护通道.

4.2.3 生态战略节点沂南县生态战略节点较多，选择具有国土空间生态保护重要意义的五个点进行分析.其中马牧池战略节点位于马牧池乡，汶河上游支流汇入的交叉处.该节点西北部有岸堤水库、高湖水库的分布，南部是大北山山脉，西部为依汶河中下游，北部为马牧池乡驻地.该节点具有生物多样性、水源涵养和保护、地形和土地利用类型变化明显等特点，也是人类活动容易影响的关键点.因此加大此战略节点的保护和生态修复，防止水土污染对全县生态空间的保护有着重要的意义.界湖-苏村战略节点位于沂南县县城北部，是沂河生态廊道、中部生态阻力较大区域、大北山生态源地集中保护区重叠交汇处，是县城北部咽喉之地.此战略节点周边土地利用以耕地为主，类型较为单一，交通要道分布密集，生态系统脆弱，容易受城市、交通、农业等因素的影响，甚至污染.加强本战略节点的生态环境保护和生态修复，对于沂南县城的经济社会发展意义重大.界湖-张庄战略节点位于界湖街道与张庄镇边界和汶河廊道交汇处，是城镇与农村，平原与山地，生态廊道与生态源地重叠交叉处，加强水土保持，保护物种多样，对于区域合理有序安排各类用地有着重要的意义.大庄-砖埠战略节点和砖埠战略节点分别为沂河生态廊道与汶河生态廊道和蒙河廊道交汇点，这两个战略节点处于临沂市水系的上游，周边土地利用以耕地为主，类型单一，生态阻力较大.两条河流交汇处应注重水资源保护和生态修复，治理水土污染，严格控制各业用水排放.

4.3生态保护区划及空间利用导则根据生态功能分区原则，依据已有功能区划成果，在全县国土空间生态保护与修复格局的基础上，结合生态环境现状分析和经济社会发展情况，将沂南县划分为3个功能区(图3)，分别为东部平原生态区、西北山地生态区、中南部生态区.

图3 沂南县国土空间保护与修复区划与重点项目分布图

4.3.1 东部平原生态区东部平原生态区位于沂河东部，包括苏村镇、湖头镇、辛集镇和蒲汪镇四个镇.区域地势相对和缓，是全县基本农田重要的分布区，主产无公害蔬菜、水稻.综合整治与生态修复重点：以林果、茶、优质花生、畜牧养殖为主，大力发展观光农业、生态农业、休闲农业；大力建设高标准农田；大面积营造水土保持林，恢复天然林，提高森林覆盖率；提高小流域综合治理效益，控制水土流失；坚决制止矿产资源的非法开采.本区域生态阻力较大，生态源地、廊道、战略节点分布相对较少，土地综合整治与生态修复工程应侧重于高标准农田综合整治项目的设立.

4.3.2 西北山地生态区西北山地区位于沂南县西北部，包括铜井镇、依汶镇、孙祖镇、双堠镇、岸堤镇和马牧池乡.地势以山地丘陵为主，农业以林果、茶、小杂粮为主.本区生态资源、旅游资源丰富，本区的主导生态功能是水源涵养、水土保持和生物多样性维持.综合整治与生态修复重点加强次生天然林保护，积极推进封山育林，实施退耕还林，加速水土保持林和水源涵养林建设，提高水源涵养能力；加快生态旅游资源开发，形成人与自然和谐的生态旅游区.加快重点矿山修复，有效治理尾矿库；有效防治山体泥石流、崩塌、地面塌陷等地质灾害.重点发展休闲采摘、农家乐、养生养老、红色教育及杂粮、林果、小花生、蔬菜、肉牛肉羊等农旅产业，优化提升田园综合体、特色小镇、农业产业带等片区布局，打造乡村振兴先行区和率先脱贫示范区.本区域生态阻力较小，生态源地分布广泛，廊道密布连通性好，土地综合整治与生态修复工程应侧重于水资源保护与生态修复项目的设立.

4.3.3 中南平原山地生态区中南部平原山地区位于沂河以西，包括界湖街道、张庄镇、大庄镇、青驼镇和砖埠镇，中南部以平原为主兼有山地分布.本区森林植被稀少、涵养水源能力低、水土流失严重.综合整治及生态修复重点加大对县城周围自然景观的管理和治理力度；科学、适度调水，缓解用水矛盾；加大高标准农田整治力度，大力发展特色农业；全面建设节水型社会，提高用水效率；严格限制地下水开采，从根本上解决地下水严重超采问题.借助临沂城区北拓和高铁经济走廊优势，积极承接城市配套服务功能，发展养老养生、农业采摘、智慧旅游等产业.本区域人类活动频繁，生态阻力较大，源地少，廊道和战略节点相对较多，土地综合整治与生态修复工程应侧重于水土流失治理与生物多样性保护项目的设立.