基于生态系统评价的山东省国土空间生态修复重点区域识别

2022-12-02乔庆伟梁东丁喜莲唐伟夏孟许庆福

山东国土资源 2022年11期

乔庆伟，梁东，丁喜莲，唐伟，夏孟，许庆福

(自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东省地质科学研究院，山东济南 250013)

0 引言

国土空间是人类及其他生物生存与活动的场所,由生态系统和人类社会共同组成[1]。近年来，不断加重的人类活动导致土地大规模退化，生态系统严重破坏,随之带来了气候危机、水源及粮食安全问题,生态修复迫在眉睫[2]。国土空间生态修复是指遵循生态系统演替规律和内在机理，基于自然地理格局，适应气候变化趋势，依据国土空间规划，对生态功能退化、生态系统受损、空间格局失衡、自然资源开发利用不合理的生态、农业、城镇国土空间，统筹和科学开展山水林田湖草一体化保护修复的活动[3]。生态修复重点区域是修复任务落地的空间指引，科学划定生态修复重点区域是拟定生态系统保护和修复重大工程的重要抓手。

1 省域生态本底

山东省位于中国东部沿海、黄河下游，陆海相拥，中部山地突起，东部缓丘起伏，西部平原辽阔，形成以鲁中南山地丘陵、鲁东低山丘陵为骨架，平原盆地交错环列的地貌特征[4]，自然地理格局呈现“三山”(泰山、沂蒙山、昆嵛山系)，“三原”(鲁西北黄泛平原、鲁西南沉积平原、胶济山前冲洪积平原)，“一岛”(庙岛群岛)，“两海”(渤海、黄海)，“两河”(黄河、大运河)，“两湖”(南四湖、东平湖)的特征[5]。基本地貌类型分为平原、山地丘陵等。平原面积占55%，主要分布在鲁西北和鲁西南局部地区。山地丘陵面积占29%，主要分布在鲁中南和鲁东地区。其他面积占16%。大陆海岸线总长3505km，沿岸分布200余个海湾，拥有各类海岛589个[6]。

省内山水林田河湖海矿资源要素齐全，生态系统多样，其中农田生态系统分布较广，主要在平原及山间盆地；森林生态系统分布相对集中，主要在鲁东低山丘陵区和鲁中南山地丘陵区；湿地生态系统相对分散，主要包括河湖、沿海滩涂等类型；海洋生态系统整体稳定，形成了较为完善的保护网络和体系。

2 生态系统综合评价

根据生态系统服务功能、生态环境敏感性、生态系统恢复力评价结果，划分生态功能重要区、生态环境敏感脆弱区、生态系统恢复力低等级区，为生态修复重点区域的划分提供依据。

2.1 生态系统服务功能评估

采用模型评价法，开展生态系统服务功能评估，确定水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护等生态功能重要和极重要区域，进行图斑聚合和破碎化处理，纳入生态修复空间。

2.1.1 水源涵养功能重要性评估

水源涵养是生态系统(如森林、草地等)通过其特有的结构与水相互作用，对降水进行截留、渗透、蓄积，并通过蒸散发实现对水流、水循环的调控，主要表现在缓和地表径流、补充地下水、减缓河流流量的季节波动、滞洪补枯、保证水质等方面[7]。以水源涵养量作为生态系统水源涵养功能的评估指标，通过分析全省水源涵养极重要区面积1.08万km2，主要分布于鲁中南山地区、胶东半岛丘陵区、南四湖等区域。

2.1.2 水土保持功能重要性评估

水土保持是生态系统(如森林、草地等)通过其结构与过程减少由于水蚀所导致的土壤侵蚀的作用[8]，是生态系统提供的重要调节服务之一。水土保持功能主要与气候、土壤、地形和植被有关。以水土保持量，即潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值，作为生态系统水土保持功能的评估指标，通过分析全省水土保持极重要区面积1.38万km2，主要分布于鲁中南山地区、胶东半岛丘陵区等。

2.1.3 防风固沙功能重要性评估

防风固沙是生态系统(如森林、草地等)通过其结构与过程减少由于风蚀所导致的土壤侵蚀的作用，是生态系统提供的重要调节服务之一。防风固沙功能主要与风速、降雨、温度、土壤、地形和植被等因素密切相关[9]。以防风固沙量(潜在风蚀量与实际风蚀量的差值)作为生态系统防风固沙功能的评估指标，通过分析全省防风固沙极重要区面积0.39万km2，主要分布于鲁东南沿海及胶东南部等。

2.1.4 生物多样性维护功能重要性评估

生物多样性维护功能是生态系统在维持基因、物种、生态系统多样性发挥的作用，是生态系统提供的最主要功能之一[10]。生物多样性维护功能与珍稀濒危和特有动植物的分布丰富程度密切相关，主要以国家一、二级保护物种和其他具有重要保护价值的物种(含旗舰物种)作为生物多样性保护功能的评估指标[11]，通过分析全省生物多样性维护极重要区面积0.70万km2，主要分布于鲁南山地、平原区及南四湖区等。

2.1.5 重要区域分布

根据生态系统服务功能重要性评价模型法评估结果，综合分析水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护功能四类生态服务功能重要性评价，山东省生态系统服务功能重要区域主要分布于鲁中南山地区、胶东半岛丘陵区、南四湖区等区域，面积约为7.13万km2，共占全省面积的44.66%(图1)。

2.2 生态系统敏感性评价

生态环境敏感性评价实质上是对现状自然环境背景下的潜在生态问题进行明确辨识，并将其落实到具体空间区域上的过程[12]。结合山东省实际，本次评价内容主要有水土流失敏感性和土地沙化敏感性，生态环境敏感性越高，表示出现生态环境问题的可能性越大。

2.2.1 水土流失敏感性评价

根据土壤侵蚀发生的动力条件，水土流失类型主要有水力侵蚀和风力侵蚀，以风力侵蚀为主带来的水土流失敏感性将在土地沙化敏感性中进行评价[13]，通过分析全省水土流失极敏感区面积0.33万km2，主要分布于鲁中南山地丘陵区和胶东半岛丘陵地区。

2.2.2 土地沙化敏感性评价

根据生态功能区划技术规范的要求，结合研究区的实际情况，选取干燥指数、起沙风天数、土壤质地、植被覆盖度等评价指标[14]，并根据研究区实际对分级评价标准作相应的调整，通过分析全省土地沙化极敏感区面积0.02万km2，主要分布在胶东半岛地区。

图1 山东省生态系统服务功能重要区域分布图

2.2.3 重要区域分布

综合分析水土流失和土地沙化两类生态环境敏感性评价结果，山东省生态环境敏感区域主要分布于鲁中南山地丘陵区、鲁东低山丘陵区、鲁东南沿海地区等区域，面积约为4.79万km2(图2)。

图2 山东省生态环境敏感区域分布图

2.3 生态系统恢复力评价

本研究在GIS技术的支持下，通过植被生长影响因素的分析，建立综合指标体系，科学地、准确地利用ArcGIS中的空间叠加分析对山东省植被生态恢复力进行计算，得到每个栅格像元的生态恢复力值。采用综合指数评价法，实现对生态系统恢复力的评价[15]。采用Naturalbreak方法能将这些恢复力水平相近的划分到同一恢复力等级，保证分级结果中处于同一恢复力等级空间连续性，从而更客观地反映生态系统恢复力的实际情况。根据专家建议和已有研究，采用Naturalbreak方法生态系统恢复力划分为5个等级，恢复力等级越高，生态系统受到干扰后恢复到原有状态的潜力越大(表1)[16]。

表1 山东省生态系统恢复力分级表

由评价结果可知，山东省生态系统恢复力低的区域主要分布在东部沿海区域、黄河三角洲区域、昆嵛山区域、鲁中南山地区、济南南部山区、泰山生态区、东平湖区域等，生态系统恢复力高的区域主要分布在鲁西南平原区(图3)。

图3 山东省生态恢复力分级分布图

3 生态修复重点区域

根据以上综合评价结果，识别重点区域初步范围。以山东省推进黄河流域生态保护和高质量发展、山东省生态环境保护重点任务和举措等战略为统领，以山东省国土空间规划“三区三线”、主体功能区划为基础，结合山东省“两屏、三带、三原、一海”的生态修复格局[17]，综合考虑生态修复实施过程中的可操作性，以省域内重要河流、山脉、丘陵等自然地物界线为基础，结合行政区划界限，对初步分区结果进行局部调整修正，确定了鲁中南山地丘陵生态修复重点区、鲁东低山丘陵生态修复重点区、黄河三角洲保护与修复重点区、鲁西南采煤塌陷地治理重点区、黄河沿线生态修复重点区、大运河沿线生态修复重点区、近岸海域生态修复重点区7个生态修复重点区域(图4，表2)。