大娄山区水源涵养与生物多样性保护重要区村镇生态建设模式研究

陈 妍，王 楠，赵立君，冯 阳，李海东

(1.南京工业大学建筑学院，江苏 南京 211816；2.生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)

村镇生态建设和绿色转型发展过程中可能会面临严峻的资源供给紧张、生产环境恶化、生态环境污染与功能退化等问题[1]。基于村镇生态安全评价和资源环境承载力研究，探索特色生态建设模式及其主要影响因素，可为巩固脱贫攻坚成果和支撑乡村振兴的环境管理提供决策支撑，对实现村镇可持续发展和美丽宜居村镇建设目标具有重要意义[2-3]。村镇生态建设模式是指在不同村镇生态建设过程中，对具有鲜明区域特征的生态产业发展方式、经济发展和生态环境保护相协调的发展路径的理论性概括[4]。村镇生态建设模式的形成受区域主导生态功能、产业发展适宜性等诸多因素的影响和制约，是多种因素综合作用的结果[5]。从资源禀赋、制度厚度、产业发展等角度探讨村镇生态建设机理，重构村镇的生态空间、生产空间和生活空间，能够有效解决村镇绿色发展问题，实现村镇生态-社会-经济系统协调发展。

已有学者以典型村镇发展模式[6-7]、村镇生态建设和环境治理[8-10]、村镇转型发展与机理[11-12]等为主题探讨重点生态区村镇建设的发展问题。例如，张龙江等[7]通过“以点带面”和“以面束点”的研究思路,探究了村镇建设生态安全约束下的产业适宜性评价方法,并初步提出了茶产业模式、酒产业模式、特色农业模式、生态旅游模式、防灾减灾模式等不同的生态建设模式。张跃虎[9]以太原村镇生态园林化发展为例，构建了生态绿化型、生态经济型、生态园林型和园林游憩型4种发展模式以及小康生态园林化村、镇2个标准。王习明等[10]以海南省白沙县的美丽乡村建设为例，提出为推进国家重点生态功能区的新农村建设，必须完善生态补偿机制、优先安排资金、改造贫困村庄的住房、完善公共服务体系。然而，上述研究大多通过质性研究进行村镇生态发展的理论构建和案例剖析，从定量角度剖析典型重点生态功能区村镇生态建设的影响因素并构建发展模式的系统研究相对较少。

以大娄山区水源涵养与生物多样性保护重要区(以下简称“大娄山区”)为例，基于主成分分析法(PCA)，定量研究大娄山区村镇生态建设的影响因素，并结合数据资料与实地调研，剖析区域村镇生态建设路径与模式，以期为促进区域经济、社会、生态系统协调演进提供理论参考。大娄山区位于川滇黔交界处，是赤水河与乌江水系、横江水系的分水岭以及重要的水源涵养区[13]，受过度垦殖和无序开发的影响，局部地区水土流失和水环境污染突出、生态系统退化。研究结果对于如何根据村镇建设的现状和特点，与当地资源承载能力和环境容量相平衡[14]，推动实现大娄山区村镇生态建设的新局面，促进大娄山区生态环境保护和可持续发展具有重要意义，也可为全国美丽乡村建设提供示范案例。

1 材料与方法

1.1 大娄山区及典型村镇概况

大娄山区位于川、滇、黔、渝三省一市接壤地带，地理位置为 26°35′～28°10′ N，104°60′～107°12′ E，总面积3.29万km2，属西南季风气候区，降水主要集中在北部，年均降水量为1 080 mm。大娄山区地势南高北低，海拔介于198～2 865 m之间，水热条件较好，生物资源丰富，土地利用类型以林地为主，耕地和草地次之。大娄山区人均耕地少，可利用的土地极其稀缺，再加上长期对土地资源的不合理开发利用，村镇地区土地集约利用程度不高[15]，在区域经济发展水平、社会公共事业发展、基础设施等方面明显低于全国平均水平[16]，部分地区属于我国集中连片特困区，区域生态开发与生态环境保护及其他影响要素之间的矛盾较突出[17]。行政区主要涉及重庆市的江津、綦江，贵州省的毕节、遵义，云南省的昭通，以及四川省泸州市，包括17个县市、357个村镇。在大娄山区选择16个在经济水平、生态资源、文化背景以及产业模式上具有差异性的典型村镇(表1、图1)，开展村镇生态建设模式研究。

表1 16个典型村镇基本情况

1.2 研究方法

由于村镇生态建设涉及社会、经济、文化、自然资源、产业等多重因素，受对象规模和复杂性的限制，难以将诸多因素共同纳入数学建模进行分析。采用PCA法可实现数据“降维”，将多个指标转化为少数几个综合指标，进而利于对生态建设影响因素进行科学有效的评价[18]。研究首先通过多重数据，建立基于村镇建设复合生态系统承载力评价指标体系，在此基础上运用PCA分析，判别村镇生态建设的主要影响因子，并结合地理空间分析和资料收集，总结大娄山区村镇生态建设实践基础，提炼村镇生态建设和绿色发展的路径与模式。

1.2.1村镇生态建设影响因素识别

结合《乡村振兴战略规划(2018—2022年) 》和GB/T 32000—2015《美丽乡村建设指南》等，基于村镇建设复合生态系统承载力评价指标体系[19]，并根据大娄山村镇发展的现状特征，构建了大娄山区村镇生态建设的影响因素指标体系(表2)。一级指标为人居环境因子(A1)、经济发展因子(A2)和生态环境因子(A3)，二级指标共14个，其中X1～X4属于人居环境因子(A1)，X5～X9属于经济发展因子(A2)，X10～X14属于生态环境因子(A3)。

表2 村镇生态建设的影响因素识别指标体系

基于R和SPSS 20.0软件，运用PCA模型定量揭示大娄山区典型村镇生态建设影响因素与生态建设水平之间的关系。基于SPSS 20.0软件进行主成分分析，KMO检验值为0.530，且巴特利特球形检验值为204.07，表明研究数据满足PCA分析的显著性要求。其次，按特征根值大于0.9的标准提取4个主成分，其方差贡献率分别为39.882%、22.850%、1.999%和1.288%，累计方差贡献率为86.214%(表3)，表明提取的4个主成分能够较好地解释村镇生态建设的主要影响因素。在此基础上，进一步计算主成分载荷，并基于R软件，通过主成分分析散点图(biplot)实现分析结果的可视化。

表3 主成分累计贡献率

1.2.2村镇生态建设模式筛选

采用“以点带面”和“以面束点”的思路进行大娄山区村镇生态建设模式研究[7](图2)。

“面”即为大娄山区，“点”为具有村镇绿色生态建设模式的典型村镇。通过“面”上的大娄山区确定主导生态功能和区域本底优势，作为开展村镇生态建设的基础和先天条件；“点”上通过实践形成的典型村镇的生态建设成效和模式，共同组成具有大娄山区特色的发展模式，促进大娄山区全面可持续发展。通过地理信息系统(GIS)空间分析、实地踏查和资料收集相结合的方法，总结大娄山区村镇生态建设实践基础[21-22]，初步筛选典型村镇，基于村镇生态建设主要影响因子的差异性，提炼村镇生态建设和绿色发展的路径与模式。

1.2.3数据来源

研究数据资料主要包括社会经济统计数据与生态环境数据。社会经济统计数据主要来源于2020年县域统计年鉴(乡镇卷)，生态环境数据主要来源于实地调查、各县(市)环境质量公报数据等，其中DEM数据采用 航天飞机雷达地形测绘使命(Shuttle Radar Topographic Mission，SRTM)任务项目90 m 的数字高程模型 DEM，通过SRTM 官网(http:∥srtm.csi.cgiar.org/srtmdata) 下载，生态系统服务价值数据由姜栋栋等[19]计算得到。16个典型村镇的影响因素识别指标值见表4。

表4 16个典型村镇的影响因素识别指标值

2 结果与分析

2.1 村镇生态建设的关键影响因子

由图3可见，居民(村民)委员会数量(X1)、城镇建成区面积(X3)、综合商店或超市数量(X4)等人居环境因子(A1)及工业产值(X5)、从业人员数量(X6)、绿色有机农产品产值(X7)、生态旅游收入(X8)等经济发展因子(A2)对村镇生态建设具有显著影响。其次是生态环境因子(A3)，研究区属水源涵养与生物多样性保护功能区，人均耕地面积(X10)、林草覆盖率(X11)、土地石漠化状况(X12)等影响着区域生态系统服务(X14)。随着区域特色农林产业的发展，退耕还林、退耕还竹工作的推进，大娄山区石漠化治理成效不断显现，林草覆盖率逐渐增加，区域生态效益将逐步凸显。

由图4可见，人居环境因子(A1)、经济发展因子(A2)和生态环境因子(A3)均是影响村域发展的主要动力因子。其中经济发展因子(A2)对村域发展的影响最大，生态环境因子(A3)次之。可以看出，主成分1代表的是人居环境因子(A1)和经济发展因子(A2)，主成分2代表的是生态环境因子(A3)。指标X1～X8均与主成分1呈正相关关系，与县城之间的距离(X9)与主成分2呈负相关关系，即与县城之间的距离越近，人居环境越好、经济发展水平越高。人均耕地面积(X10)、林草覆盖率(X11)和区域生态系统服务价值(X14)与主成分2代表的生态环境因子(A3)呈正相关关系，土地石漠化状况(X12)和建成区海拔(X13)与主成分2呈负相关关系。

娄山关街道(T5)、丙安镇(T8)、天台镇(T9)、茅台镇(T13)、黑树镇(T14)、以勒镇(T15)和水田镇(T16)的村镇建设受生态环境因子(A3)的影响更显著，人居环境因子(A1)、经济发展因子(A2)也对娄山关街道(T5)、茅台镇(T13)具有显著影响。其中，丙安镇(T8)、天台镇(T9)的生态建设程度主要受人均耕地面积(X10)和林草覆盖率(X11)影响，黑树镇(T14)、以勒镇(T15)的生态建设程度主要受土地石漠化状况(X12)影响，水田镇(T16)的生态建设程度主要受与县城之间的距离(X9)影响。

2.2 美丽宜居村镇生态建设模式

依据典型村镇的主要影响因子，将大娄山区村镇生态建设路径划分为生态环境驱动型(P1)、生态环境和经济发展双向驱动型(P2)、人居环境驱动型(P3)3个一级路径；其次，依据村镇发挥的生产、生态、文化等多种功能，在一级路径的基础上，从村镇主导功能视角，将村镇生态建设模式进一步划分为恢复绿水青山激活乡村振兴(L1)、发展生态经济助推乡村振兴(L2)、改善人居环境赋能乡村振兴(L3)和创新体制机制巩固乡村振兴(L4)4个二级路径(表5)。路径1中，恢复绿水青山激活乡村振兴(L1)的主要影响因子是生态环境因子(A3)，包含的典型村镇为娄山关街道(T5)和黑树镇(T14)；路径2中，发展生态经济助推乡村振兴(L2)的主要影响因子是经济发展因子(A2)、生态环境因子(A3)，包含的典型村镇为土城镇(T6)、丙安镇(T8)、茅坝镇(T12)、茅台镇(T13)、以勒镇(T15)；路径3中，改善人居环境赋能乡村振兴(L3)的主要影响因子是人居环境因子(A1)，典型村镇有长岗镇(T10)、水田镇(T16)；路径4中，创新生态体制巩固乡村振兴(L4)的主要影响因子为人居环境因子(A1)，典型村镇有二郎镇(T1)、土城镇(T6)。

表5 大娄山区村镇生态建设路径及其特征描述

由表6可见，大娄山区村镇生态建设模式有12种(M1～M12)。其中，L1包括以生态复绿为前提的“荒山变花园”模式(M1)、以生态增绿为导向的“石山变绿洲”模式(M2)和以矿山生态治理为重点的赤水河流“碧水”模式(M3)；L2包括以产城融合促脱贫为动力的“生态旅游+”模式(M4)、以发展特色生态农业促减贫为目标的“田园牧歌”模式(M5)和以打造全产业链体系为手段的生态工业型模式(M6)；L3包括以全面提升人居环境为导向的“全民参与”模式(M7)和以完善基础设施为骨架的美丽乡村建设模式(M8)；L4涵盖以协同推进“省内补偿”和“区域合作”为支撑的赤水河生态补偿模式(M9)，以农户致富为目标的“合作社+基地+农户+贫困户”的产业发展模式(M10)，以增添乡村振兴新动能为主体的“引凤还巢”模式(M11)及以实现生态保护与脱贫增收为效益的“生态员制”模式(M12)。

表6 大娄山区村镇生态建设模式与典型案例

3 讨论与结论

3.1 讨论

村镇生态建设模式首先建立在区域的社会经济条件上，村镇的基础设施建设、产业发展状况是影响村镇建设成效的主要因素。这与宋永永等[24]的研究结果一致，研究发现，在村镇尺度，村镇产业发展越好、基础设施建设水平越高，村镇的发展水平往往越高。同时，生态环境因子对村镇生态建设产生显著影响且表现出一定的特殊性。村镇建设和扩张过程中，一方面，会挤压自然资源和生态空间，加剧生态安全格局的破碎化程度，直接破坏地区村镇建设的综合承载力[25]；另一方面，对生态系统的保护举措客观上也约束了城镇扩张过程的规模与速度，环境质量的下降则限制了城镇的发展潜能，增大了城镇发展的风险[26]，区域生态安全约束和影响着村镇生态建设的潜能和空间。

污染问题和生态系统退化等生态安全问题增加了大娄山区村镇生态建设的压力，构成了村镇发展与区域全局的生态安全之间的冲突[27-28]，成为大娄山区村镇生态建设和可持续发展的重要障碍。随着城镇化的快速发展，不少村镇出现非农化、老弱化、空废化、污损化、贫困化(“五化”)现象[29]，村镇产业发展与生态环境保护之间的矛盾日益激烈[30]。如何引导绿色村镇生态建设，挖掘村镇生态建设模式，实现“三生”空间协调和生态宜居，是实现乡村振兴的关键。大娄山区形成的4条路径12种模式是立足村镇实际，在多重动力综合驱动下的发展路径。在村镇生态建设过程中，应牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念，发挥好生态保护与建设对村镇发展的基础性动力作用，不断优化村镇人居环境和社会经济条件，激发村镇发展内生动力，实现村镇生态-社会-经济系统的协调发展。

该研究仅对村镇生态建设的主要影响因素和发展模式进行初步分析，未来研究需因地制宜，根据各村镇的发展现状与不足，进一步提升美丽宜居村镇的可持续发展模式。例如，丙安镇(T8)和天台镇(T9)的生态建设主要受耕地面积和林草覆盖率影响，应不断加大生态复绿的力度，提升耕地安全利用率水平；黑树镇(T14)和以勒镇(T15)需采取科学有效措施推进石漠化防治，提升区域生态安全，改善区域生态环境；水田镇(T16)应继续完善基础设施建设，加强村庄道路建设助推乡村全面振兴。

3.2 结论

以大娄山区为例，综合利用主成分分析法、地理信息系统、数据资料等方法，分析影响村镇生态建设的相关因素，并通过“以面束点”和“以点带面”的思路，提出了大娄山区村镇生态建设模式，结果显示：

(1)大娄山区村镇生态建设的受经济发展因子(A2)影响最显著。娄山关街道(T5)、丙安镇(T8)、天台镇(T9)、茅台镇(T13)、黑树镇(T14)、以勒镇(T15)和水田镇(T16)的村镇建设受生态环境因子(A3)的影响显著。人居环境因子(A1)、经济发展因子(A2)影响也对娄山关街道(P5)、茅台镇(P13)具有显著影响。未来研究应根据各典型村镇生态建设的主要影响因子，继续探讨不同类型村镇建设生态空间布局与承载力提升技术，增强村镇复合生态系统的承载力。

(2)大娄山区村镇生态建设包含4条路径、12种模式。4条路径分别为恢复绿水青山激活乡村振兴(L1)、发展生态经济助推乡村振兴(L2)、改善人居环境赋能乡村振兴(L3)和创新体制机制巩固乡村振兴(L4)。12种模式中，M1～M3属于恢复绿水青山激活乡村振兴(L1)，M4～M6属于发展生态经济助推乡村振兴(L2)，M7、M8属于改善人居环境赋能乡村振兴(L3)，M9～M12属于发展创新生态体制巩固乡村振兴(L4)。

构建多重动力驱动下的村镇发展合力是实现村域生态-社会-经济系统协调发展的有效途径。该研究分析村镇生态建设模式的影响因素和生态安全制约因子，揭示村镇建设的生态安全调控机制，提出美丽宜居村镇的“三生”空间优化布局和绿色生态建设模式，进而利于支撑重点生态功能区的典型村镇建设和可持续发展，对促进大娄山区生态建设和乡村振兴具有重要意义，也为全国美丽乡村建设提供示范案例。