县级国土空间生态修复规划探索——以莒县为例

孙一惠，张宣峰，张增奇，李慧燕，于善初，马红卫，邵运贤，张鹏飞，王茂松

(1.山东建筑大学设计集团有限公司，山东 济南 250013；2.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013；3.山东省鲁域区域地理研究中心，山东 济南 250000)

0 引言

随着我国城镇化的快速进程，长期高强度的国土空间开发引发了生态环境破坏、生态系统功能退化、物种多样性减少、自然灾害频发等一系列问题。截至2019年，我国共有水土流失面积271.08万km2，强烈以上侵蚀面积占比19.98%[1]。2020年，全国337个地级及以上城市监测数据中，环境空气质量超标率达40.10%；1937个地表水水质监测断面中，Ⅳ类及以下水质占比16.60%，112个重要湖泊(水库)监测数据中，Ⅳ类及以下水质占比23.20%，10171个地下水水质监测点中，Ⅳ类及以下水质占比86.40%；列入国家重点保护野生动物名录的珍稀濒危陆生野生动物406种；列入国家重点保护野生植物名录的珍贵濒危植物246种[2]。开展国土空间生态保护修复是锚固生态空间，改善生态环境，提高生态功能，构建人类福祉的重要手段[3-5]。

1 研究区概况

莒县位于山东省东南部，隶属于日照市，境内南北长75km，东西宽37km，总面积约1818.32km2。地势北高南低，四周环山，中间丘陵、平原、洼地交接。沭河纵贯县境南北，为该地区主要水系，其支流成“非”字形排列，形成以县城为中心的盆地。从全国生态功能区划上，莒县紧邻鲁中区土壤保持重要区，水土流失敏感，是土壤保持的重要区域。从山东省主体功能区划上，莒县处于国家级农产品主产区，农业综合实力较强，粮食、蔬菜、林果等产业优势较为突出。

2 数据来源

本文所采用的土地利用现状数据来源于莒县第二次全国土地调查、第三次全国国土调查成果。DEM数字高程模型数据来源于地理空间数据云平台http://www.gscloud.cn/；土壤数据来源于世界土壤数据库(HWSD)，包含土壤质地、土壤类型等；其他基础地理数据包括地理国情监测数据、河流水系数据、自然保护区数据等，均源于莒县自然资源和规划局。

3 技术方法

生境质量采用InVEST模型中生境质量模块进行评估[6]；水源涵养重要性采用水量平衡方程进行评估[7]；水土流失敏感性依据水土流失方程的基本原理，选取水力侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长、植被覆盖度等因子进行评估[7]；生态廊道采用最小累计阻力模型进行识别[8-9]；陆地生态单元的氮输出量和磷输出量采用InVEST模型中营养物输移比模块进行评估[6]。

4 规划策略

4.1 科学评估现状

4.1.1 空间结构特征

莒县生态空间约占全域总面积的比例为16.30%～17.53%，其中林地面积占比最大，主要分布在县域北部丘陵区和南部低山区。基于2009—2018年各类用地面积变化特征分析，生态空间总量从2009年的318.66km2减少到2018年的296.45km2，年均减少2.22km2；建设用地总量从2009年的264.34km2增加到2018年的284.06km2，年均增加2.83km2；其他地类变动幅度较小。基于2009—2018年各类用地多年平均增长率变化特征分析，高低排序为建设用地(1.14%)>其他土地(0.16%)>湿地(-0.01%)>水域(-0.03%)>耕地(-0.09%)>园地(-0.48%)>林地(-0.72%)>草地(-2.04%)，由此看出各类用地中建设用地增幅最大，林地、草地减幅最大。总体来看，近年来随着莒县社会经济的快速发展、建设空间不断向周边地区蔓延，造成生态空间面积的减少、生态空间结构的破碎化等问题[10-11]。

4.1.2 生态功能评价

基于生态功能重要性和生态敏感性评价，识别区域生态服务功能重要区域和生态脆弱区域，本文根据莒县特有的生态系统结构、构成及其上位规划功能定位，按照生态保护等级、优先序选择生物多样性维护功能重要性、水源涵养保护重要性作为生态功能重要性评价的指标，水土流失作为生态敏感性评价的指标。运用InVEST模型中的生境质量模块对莒县生物多样性进行评估，该模块结合景观类型敏感性和外界威胁强度，分析不同景观格局下生态环境对威胁源的响应程度及其分布与退化情况，得到生境质量分布，并根据生境质量的优劣评估区域生物多样性状况[12]。莒县生物多样空间格局差异较为显著，生物多样性重要区主要集中在山体、水库、沭河等区域(图1)。水源涵养重要性采用水量平衡方程来计算水源涵养量，评价区域内的水源涵养功能[7]。莒县水源涵养重要区主要集中分布在青风岭水库、峤山水库、仕阳水库、沭河等区域(图2)。水土流失敏感性评估依据通用水土流失方程的基本原理，选取降水侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长和地表植被覆盖等指标，进行以水动力为主的水土流失敏感性评估[7]。莒县水土流失敏感区主要分布在东部、南部低山区及北部丘陵区(图3)。

图1 生境质量评估

图2 水源涵养重要性评估

图3 水土流失敏感性评估

4.1.3 环境质量分析

结合莒县生态环境典型问题，从水环境质量、土壤环境质量、大气环境质量、矿山地质环境4个层面进行分析。县域45处常规水质监测断面中，全年水质达标率为74.54%，水质超标河段主要分布于城区下游，超标物质主要为氨氮、化学需氧量、总磷；6处国家级、省级水功能区水质监测数据中，现状水质多为Ⅲ类，超标物质主要为总氮(图4)。从污染物的排放情况看，各类超标污染物污染源主要以生活废水排放为主，约占废水总排放量的64.14%；工业源排放次之，约占废水总排放量的35.63%。县域7处地下水水质监测井中，现状水质多为Ⅲ类，超标项目为总硬度、亚硝酸盐氮。运用InVEST模型的营养物输移比模块估算植被和土壤对径流中的总氮、总磷污染物质的滤除量及栅格的最终总氮、总磷输出量，总氮、总磷输出量越大，水质净化服务功能越差。总体来看，县域东部存在大量农田和居民点的分布，加之常年的翻耕和施肥，水土流失敏感性高，总氮、总磷输出较高，污染风险相对较大。根据莒县土壤污染治理与修复成效报告，全县耕地均为优先保护类耕地，无污染耕地，建设用地也均未受到污染。根据莒县大气环境质量监测数据，环境空气中主要污染物为PM2.5，PM10，多年平均值分别为60.25μg/m3，98.75μg/m3，远高于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中的二级标准值。县域内共有历史遗留废弃矿山93处，开采类型多为露天开采，开采规模大，原生植被破坏严重，大量基岩裸露，易引发崩塌、滑坡等次生灾害，同时开采抽排地下水及采空区上部塌陷开裂使地下水、地表水渗漏，对水资源造成破坏。目前矿山地质环境总体治理率处于较低水平，加之矿山分布分散、采坑规模大、开采边坡陡、治理资金不足等问题，矿山恢复治理难度较大。

图4 水环境质量评估

4.2 构建指标体系

在系统研究生态空间评价与修复空间辨识的基础上，基于政策目标、专家知识、民众需求多途径筛选，同时参考国土空间规划、十四五规划、生态修复规划等相关规划中的目标定位和生态指标[13]，最终构建“总体+阶段+量化”的目标指标体系。总体目标是国土空间生态修复成效的直接体现和最终建设目标，规划以优化国土空间结构，提高国土利用效率，改善生态环境质量，提升生态系统功能为目的，不断推进莒县生态文明建设，最终实现生态绿色可持续发展。从实施阶段上看，分为2025年(近期)和2035年(远期)两个阶段，任务各有侧重，分阶段引导生态修复目标实现，近期补齐生态短板，重点完成破损山体、水体、废弃地、绿地的生态修复工程，打好莒县生态修复攻坚战；远期建立健全“山-水-田-园-城”生态环境协调发展机制，打造生态宜居、环境宜人、绿色发展的示范县，实现莒县的可持续发展。指标体系将规划目标具体化和数量化，增加规划可操作性，同时为目标分解、相关政策制定和规划实施效果评估的重要依据，最终构建了16项指标(表1)。

表1 莒县生态修复指标

4.3 优化空间格局

以生态源地、综合阻力面为基础，通过knaapen等提出的最小累计阻力模型[8-9]识别生态廊道，基于景观生态学中“斑块-廊道-基质”的经典理论，构建县域生态网络格局。生态源地是指提供生态服务功能的重要斑块[14]，一般由重点生态保护区和生态系统功能重要的斑块构成[15]，本文将生态敏感性高或生态系统服务极重要区域，以及自然保护地、生态保护红线、水源保护地等保护区域一并纳入生态源地。阻力面表征区域中物质和能量的流动情况，具体包含植被覆盖率、土地覆盖类型、人为干扰强度3个阻力因子，对物种的迁移和生态环境的适宜性起决定性作用[16]。本文叠加植被覆盖度、土地覆盖、交通3个因子构建综合阻力面。生态廊道将孤立斑块相连接，具有过滤污染物、防止水土流失、调控洪水、提供栖息地等多项生态系统服务功能，是保持生态过程、功能、能量在核心斑块间顺利流动的关键载体[17-18]，借助ArcGIS中的Cost Distance功能，基于最小累计阻力模型识别出潜在生态廊道，叠加河流生态廊道，最终构建县域生态网络(图5)。

图5 生态网络结构图

4.4 明确修复策略

精准评价并辨识生态修复空间是进行生态系统恢复和重建的前提和基础[13]，因地制宜、科学实用的修复途经是国土空间生态修复的实践载体[19]。本文通过对空间结构、生态功能、环境质量的精准评价与分析，同时结合生态修复、环境治理等相关规划，诊断出莒县典型生态问题，识别重点生态修复区域(图6)。依据《山东省市县国土空间总体规划编制导则(试行)》中水生态修复、矿山环境整治修复、生态环境综合修复、土壤污染治理类型四大生态保护修复类型划分，结合区域内水土流失严重、地表水、饮用水质超标、山体受损等典型问题，最终细化为水环境重点治理区、饮用水源地保护区、露天矿山治理区、生态环境综合修复区四大分区，针对不同修复类型提出不同的生态修复治理模式，引导受损区域生态系统的保护与修复。

图6 生态修复分区图

4.5 明确建设任务

国土空间生态修复是多尺度、多层次的系统修复，前期规划固然重要，后期的项目落实更加必不可少。因此，必须科学务实，针对不同区域、不同对象、不同类型的生态问题有的放矢，衔接重点任务，远近期相结合，列出切实可行的工程项目，并落实到四至边界及控制点坐标。本文基于前期现状调研、问题诊断、部门座谈等多个环节，统筹考虑生态系统完整性、项目可实施性、生态修复效果，筛选出一批重点生态修复项目，对于预期效果明显、具有较强示范作用、易于打造亮点的项目，纳入到近期项目库中(表2、表3)。

表2 莒县生态修复重点任务

表3 莒县生态修复项目库

5 结语

我国生态文明建设仍处于压力叠加，负重前行的关键期，保护与发展长期矛盾和短期问题交织，生态环境保护结构性、根源性、趋势性压力总体上尚未根本缓解[20]。县域国土空间生态修复作为县级国土空间规划编制和实施的重要环节和单元，是实现美丽生态国土的主要途径之一。本文以莒县为例，从本底分析、问题识别、目标定位、格局优化、修复分区等方面进行了有益的探索，完善了国土空间生态修复规划的体系框架，以期为其他类似区域的国土生态修复提供参考。我国幅员辽阔，各地生态修复类型和方法差异巨大，理论体系和实践方法尚处于起步阶段，仍需不断进行理论研究和实践探索。