国土空间生态修复关键区识别及修复分区——以西南喀斯特山区开远市为例

向爱盟,岳启发,赵筱青*,黄 佩,冉玉菊,顾泽贤,3,施馨雨

国土空间生态修复关键区识别及修复分区——以西南喀斯特山区开远市为例

向爱盟1,岳启发1,赵筱青1*,黄 佩2,冉玉菊2,顾泽贤2,3,施馨雨1

(1.云南大学地球科学学院,云南 昆明 650500；2.云南大学国际河流与生态安全研究院,云南 昆明 650500；3.怒江州林业和草原局,云南 泸水 673200)

以开远市为例,从生态系统服务和生态脆弱性视角,构建生态安全格局并识别生态修复关键区域;以生态问题指数识别生态修复关键区内存在的生态问题,划定生态修复分区并提出相应的修复策略.研究表明:(1)开远市生态安全格局由两种源地和两类廊道构成.其中生态保护源地和生态修复源地的面积分别为190.53和16.82km2,潜在生态廊道和修复廊道总长分别为191.15和75.71km.(2)基于生态安全格局提取开远市生态修复关键区域,包括15个生态修复源地、12条修复廊道、31个生态夹点和11个障碍区.生态修复关键区域内石漠化主要集中于开远市西部和南部,西部石漠化程度较南部更高;土壤侵蚀以微度侵蚀为主;地质灾害多发于采矿区以及喀斯特地貌区;景观生态风险均较高;人为干扰集中在西北—东南一线.(3)根据生态问题指数(Ecological Problem Index)测算结果,将生态修复关键区域分为生态保育区、功能提升区、灾害防治区和重点整治区,并结合各区突出生态问题提出相应的优化策略.

生态安全格局；关键区域识别；生态问题指数；生态修复分区；喀斯特山区

随着工业化和城镇化的快速发展,人类活动成为改变和重塑国土空间的主要驱动力[1-2],对生态系统结构和功能的干扰日益加剧[3],引发了生态系统退化、生态功能失衡和生态产品供应能力下降等不良后果,区域生态安全形势严峻[4].为应对日益严峻的国土空间生态问题,党和国家高度重视国土空间生态修复,实施了一系列生态保护修复策略.国土空间生态修复是对国土空间中受损和退化的生态系统的恢复和重建,为区域生态安全问题提供了空间解决方案[5].国土空间生态修复关键区域的有效识别是缓解区域生态问题,促进生态安全的关键举措,而开展修复分区则有助于统筹协调各类生态修复工程,推动国土空间山水林田湖草沙的整体保护、系统修复和综合治理[6-7].如何有效识别国土空间生态修复关键区域,分区开展生态修复,提升生态系统质量和稳定性,成为现阶段国土空间生态修复的关键问题.

目前,国土空间生态修复多从生态安全格局开展研究,构建生态安全格局是推进国土空间生态修复的前提和基础,并形成了源地—廊道—节点的研究范式,这种研究范式是从孤立的生态系统控制转向综合生态治理[8].国外学者更加关注生态安全格局的生态系统服务功能评估与过程模拟[9]、生态系统的保护与恢复[10]、生态安全政策[11]等方面的研究.国内则主要集中于生态安全格局的构建与优化实践,如覃彬桂等[12]融合生态服务重要性、景观连通性、生态保护红线多视角构建生态源地,弥补以往源地识别方法单一且缺乏理论支撑不足;倪庆琳等[13]针对资源枯竭型城市徐州市贾汪区开展国土空间生态修复分区,开展对资源枯竭型城市生态转型发展的有益探索;沈振等[14]在生态安全格局构建中引入空间句法,对生态源地及廊道优先级确定提供了有益补充.而随着山水林田湖草沙生命共同体和系统修复、整体治理理念的提出,源于景观生态学理论的国土空间生态修复逐渐成为研究热点.在现有的研究中,国土空间生态修复关键区域集中在生态夹点和障碍区[15-16],但仅将生态夹点和障碍区作为国土空间生态修复的关键区域,忽视了生态系统极脆弱斑块及其与高生态系统服务斑块间物质和能量流通,难以保障区域生态网络的完整性与流通性,不足以发挥生态系统的整体功能[17].因而,基于生态安全格局的生态修复关键区识别方法体系有待进一步构建.此外,在修复方案制订上,现有的修复方案多是在划定生态修复关键区域后,政策制定者根据对区域的熟悉程度提出,缺乏理论支撑和指导[18-19].而通过构建生态问题指数有助于明晰生态修复关键区域内部突出生态问题,结合区域自然环境特征,提出差异化生态修复方向和策略,有助于弥补以往修复方案主观性强的不足,增强修复策略的准确性和靶向性.因此,本文尝试从生态系统的整体性出发,基于生态系统服务和生态脆弱性视角构建生态安全格局,识别生态修复关键区域,构建生态问题指数量化关键区域内突出生态问题,开展生态修复分区并提出针对性修复措施.

西南喀斯特山区是长江上游重点生态区和珠江源头,生态区位突出,在稳定长江上游区域气候、保护水资源和生物多样性发挥着重要作用[20].但西南喀斯特山区生态基底脆弱,石漠化面积广布;随着城镇化和工业化快速发展,生态环境受损严重[21].亟需识别国土空间生态修复关键区域,开展生态修复.鉴于此,本文以西南喀斯特山区工矿城市开远市为例,首先,通过计算生态系统服务和生态脆弱性来提取生态保护源地和生态修复源地;其次,基于电路理论和最小累积阻力模型识别潜在生态廊道、修复廊道和生态节点,构建生态安全格局并识别国土空间生态修复关键区域;最后,叠加生态修复关键区域与主导生态问题空间分布,量化其突出生态问题,划定修复分区并提出针对性的生态保护修复策略,以期为西南喀斯特山区乃至全国生态安全格局构建及其优化提供参考借鉴.

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

开远市位于云南省东南部(23°30′～23°58′ N,103°04′～103°43′ E),地处珠江上游支流盘龙江流域,国土面积1941.32km2;地形以山地丘陵为主,地势东高西低,平均海拔为1624m(图1).气候为亚热带高原季风气候,全年干湿分明;区域喀斯特地貌广布,石漠化问题突出,被列为石漠化综合治理县.随着煤炭等工矿资源的大量开采,粗放资源开发模式和城镇化无序扩张对当地生态环境造成了严重破坏,生态环境保护与社会经济发展的矛盾日益突出.

图1 研究区地理位置和土地利用类型

1.2 数据来源及处理

研究数据主要包括遥感影像、气候、地形、交通、人口和规划文本等多源数据(表1),数据时间为2020年.参考中国《土地利用现状分类标准》(GB/T21010-2017)[22],划分林地、园地、草地、耕地、水域、未利用地、交通运输用地和建设用地8种土地利用类型,解译精度为88.64%.空间分辨率为30m´30m,坐标系统一转换为WGS_1984_UTM_48N.

表1 数据信息

2 研究方法

2.1 生态系统服务及生态脆弱性量化

2.1.1 生态系统服务量化 生态系统服务即人类从生态系统功能与过程中获取到的各种惠益[23].开远市地处珠江上游南盘江流域,水资源丰富,生物种类多样,生态区位突出.结合开远市自然基底特征,选取水源涵养[24]、水土保持[25]、生境质量[26]和固碳释氧[27]四种主要生态系统服务功能以评估生态系统服务的重要性(表2),极差标准化后,利用ArcGIS软件等权叠加得到开远市生态系统服务空间布局,并利用自然断点法将其划分为一般重要、比较重要、重要、非常重要、极重要五级.

2.1.2 生态脆弱性量化 生态脆弱性直接反映生态环境质量,是衡量生态系统健康平衡发展的重要指标之一[28].结合开远市突出生态问题.研究选取地质灾害、土壤侵蚀、石漠化和景观生态风险[29-30]4个指标(表3),极差标准化后,利用ArcGIS软件等权叠加得到开远市生态脆弱性空间布局,并利用自然断点法将其划分为一般脆弱、比较脆弱、脆弱、非常脆弱、极脆弱.

表2 生态系统服务量化方法

表3 生态脆弱性量化方法

2.2 生态安全格局构建

2.2.1 生态源地识别 本研究中的源地包括生态保护源地和生态修复源地.生态保护源地提供生态系统服务,是生物物种地主要活动范围和重要栖息地,为物种的生存和繁衍提供重要保障.生态修复源地则是区域生态极度脆弱,生态问题多发,亟待修复的关键区域.两者都是生态过程中极其重要的因素.根据生态系统服务和生态脆弱性的计算结果,剔除细碎斑块后,将生态系统服务最高的地区视为生态保护源地,将生态脆弱性最高的地区视为生态修复源地.

2.2.2 阻力面修正与廊道提取 生态阻力是源地之间进行能量传输、物质交换或物种迁徙过程中遭遇的阻碍,土地利用类型和地形是“源”对外扩散时受到阻力的主要来源[31-32].本文参考已有学者研究并结合研究区实际选取土地利用类型、坡度、海拔和植被覆盖度因子划分阻力值,运用层次分析法计算各阻力因子对应权重值[33-34],如表4所示.同时,开远市为典型的工矿城市,人类活动对物种迁移的阻碍不容忽视.为此,引入人口密度、土地利用、夜间灯光及工矿开采强度构建人为干扰指数[35]作为修正指标,对基本阻力面进行修正,相应的计算公式如下:

式中:HII为人为干扰指数;POP为人口密度;LUI为土地利用强度;NL为夜间灯光指数;MI为工矿开采强度;R为基于人类干扰指数修正的栅格的阻力值;为栅格对应的基础阻力值;HI为栅格的人为干扰指数;HIImean为标准化处理后的人为干扰指数;HIImin、HIImax分别为人为干扰指数最小值和最大值.

表4 研究区各阻力因子及权重

廊道是区域能量和物质的载体,是维持生态流动、生态过程和生态功能连通的关键生态组成部分[36].利用ArcGIS软件提取了潜在生态廊道和修复廊道两种廊道.

潜在生态廊道是电路理论模拟的线性通道,也是生态保护源地之间的最小阻力廊道,利用电路理论的Linkage Mapper插件提取.Linkage Mapper插件基于随机游走理论定义物种的运动行为,认为物种在穿越异质景观时缺乏可预测性,他们不一定选择最优路径,而是有多条路径可供选择.因此本研究基于Linkage Mapper插件来模拟异质景观条件下的物种迁徙[37].

修复廊道是生态保护源地和生态修复源地之间阻力最小的线性通道,是联通生态保护源与生态修复源的桥梁,其有助于促进高生态系统服务与高生态脆弱斑块间物质和能量流通[38].具体操作如下:根据MCR模型,利用ArcGIS软件空间分析模块中的成本距离工具,以生态阻力面为基础,结合源分布,在生态阻力面上生成各斑块到相邻斑块的最小累积成本距离,而后利用成本路径分析方法[39],识别出从生态修复源地到生态保护源地的最小成本路径,即修复廊道.其原理如下:

式中:MCR为最小累积阻力值;为反映MCR与变量D和R之间正比关系的函数D为生态源地斑块到景观单元的空间距离;R为景观单元对生物物种迁徙的阻力.

2.3 国土空间生态修复关键区域识别

研究区国土空间生态修复的关键区域包括生态修复源地、修复廊道、生态夹点和障碍区.

2.3.1 生态修复源地 上述源地识别中的生态修复源地也应被视为生态修复的关键区域,生态修复源地位于高生态脆弱区,这些区域生态基底较差,极易发生生态环境问题,致使区域整体生态环境恶化,因此,应将其视为生态修复关键区域.

2.3.2 修复廊道 修复廊道是连通高生态系统服务与高生态脆弱区的通道,其退化将阻断生态保护源地与修复源地之间的物质、能量流动,加剧生态脆弱区域环境恶化,影响区域整体生态功能,应视为生态修复关键区域.

2.3.3 生态夹点 生态夹点是生态廊道中电流密度较大的区域,是影响景观连通性的“瓶颈”区域,其退化或损失极大可能切断生境的连通性[30],故生态夹点应视为生态修复的关键区域,需要优先考虑.研究通过Circuitscape插件的Pitchpoint Mapper模块,选取“all to one”模式进行迭代运算,并采用自然断点法提取电流密度最高的区域作为生态夹点.

2.3.4 障碍区 障碍区是阻碍正常生态流动的高阻力值点,通过修复障碍区,可以增强自然景观的连通性,保证生物迁徙过程的平稳性和完整性[33].本文通过Circuitscape插件的Barrier Mapper模块,采用移动窗口搜索法,将移动窗口搜索半径设置为100m,选择“Maximum”模式进行迭代运算,识别障碍区.

2.4 国土空间生态修复关键区域生态问题识别

基于上文所识别的国土空间生态修复关键区域,结合开远市突出生态问题,即土壤侵蚀、地质灾害、石漠化、景观生态风险和人为干扰指数,等权叠加构建生态问题指数[40](EPI),计算公式为:

式中:EPI为生态问题指数;X为标准化后生态问题指标值;为生态问题指标数;W为各生态问题指标权重.当EPI值越大,代表待修复的关键区域生态问题越突出,反之越小.依据生态修复关键区域内EPI指数的直方图分布情况,采用自然断点法将生态修复关键区域分为四区,分别为生态保育区、功能提升区、灾害防治区、重点整治区.

3 结果与分析

3.1 生态系统服务及生态脆弱性空间分布

生态系统服务重要性与土地资源状况密切相关.开远市生态系统服务高值区域主要分布在东部,西部地区也有少量高值区域(图2a).这些区域海拔高、植被密集,具有良好的生态系统服务供给能力.生态系统服务低值区集中于西部地区,尤其是乐百道街道、羊街乡和小龙潭煤矿附近,这些区域地类以建设用地、耕地为主,人为干扰频繁.

生态脆弱性的空间分布格局存在显著差异.开远市生态脆弱性空间格局总体呈南高北低、西高东低特征(图2b).其中一般脆弱和比较脆弱区域分布于东部、北部生态系统服务高值区域和中部城区.生态系统服务高值区域海拔高、植被密集,生境质量较好因而生态脆弱性较低,中部城区地势平坦、地质稳定,地类以建设用地为主,抗干扰能力较强,因而生态脆弱性较低.脆弱区域分布较为零散,在开远市各处均有分布,地类以耕地为主.非常脆弱和极脆弱区分布于西部、南部的石漠化区域,这些区域石漠化面积广布、水土流失严重,生态脆弱性较高,亟待开展生态修复,避免极脆弱区域的扩散.

图2 生态系统服务重要性及生态脆弱性空间分布

3.2 生态安全格局

3.2.1 源地空间分布 源地由生态保护源地和生态修复源地构成,其空间分布如图3所示.源地最小面积阈值直接影响源地的数量[41],由图4a可知,随着生态源地斑块最小面积阈值的不断增大,生态保护源地斑块数量快速减少.在最小面积阈值增加到0.5km2后,生态保护源地斑块数量减少速度减缓,在最小面积阈值设定为2km2后,开远市生态保护源地斑块数量下降趋于平缓.生态保护源地的总面积虽然受到最小面积阈值的影响,但生态保护源地占区域土地总面积的比例始终维持在9%～20%,说明被剔除的斑块虽然数量众多,但面积较小、分布较为离散,对生态保护源地的整体格局影响较小.因此本研究最终选取2km2这一斑块数量下降和缓点作为生态保护源地斑块最小面积阈值,最终识别的保护源地斑块数量为14个,总面积190.53km2,集中分布于开远市东部区域,如乐百道街道东部、中和营镇、碑格乡等.

与确定生态保护源地最小面积阈值的方法一致(图4b),研究以0.5km2为生态修复源地的最小面积阈值,最终识别15个生态修复源地,总面积16.82km2.从空间位置来看,生态保护源地的面积较大且分布集中,多位于研究区东部山地,如大黑山、中山河谷等,区域植被密集、生态斑块集中连片、人口密度低,受人类活动影响较小.生态修复源地多位于研究区西部、南部,面积较小且分布零散,如小龙潭镇的小龙潭煤矿和南部的灵泉街道、羊街乡等的石漠化地区,区域生态基底较差、人为干扰强烈.

3.2.2 阻力面和廊道空间分布 阻力面与廊道空间分布如图5所示,高阻力值区域主要分布在开远市西部、南部人类活动集中区和生态环境脆弱区,如小龙潭镇、乐百道街道西部、大庄回族乡东部.各城镇居民用地和工矿区、工业区之间通过道路连接形成生态阻力高值网络,切断本就脆弱的生态过程.低阻力值区主要分布在开远市自然环境条件相对较好的东部、北部,如中和营镇、乐百道街道东部,与生态系统服务高值区域的空间分布特征一致.

图3 生态源地空间分布

图4 生态源地斑块最小面积阈值

研究共识别廊道38条,包括潜在生态廊道和修复廊道.研究区潜在生态廊道共26条,总长度191.15km,潜在修复廊道空间分布呈明显的区域差异,研究区西部廊道分布稀疏,长度较长,路径平均耗费成本值高;研究区东部廊道分布密集,长度较短,路径平均耗费成本值低.修复廊道共12条,总长度75.71km.呈短树枝状分布于生态保护源地与修复源地之间,空间分布上,受修复源地空间布局影响,研究区西部修复廊道的数量和长度远胜东部.

3.3 国土空间生态修复关键区域识别

3.3.1 生态修复源地 研究共确定了15个生态修复源地,总面积16.82km2,占研究区总面积的0.87%,生态修复源地分布特征与研究区石漠化分布相似,地类以未利用地和耕地为主,且多位于高阻力值区域附近.脆弱的生态基底叠加高强度人类干扰,致使生境质量不断下降.因此,为了维护生态系统的完整性,有必要采取相应措施对修复源开展生态修复,保障研究区生态系统稳定.

3.3.2 修复廊道 研究共提取修复廊道12条,总长度75.71km.主要分布在开远市西部、南部的小龙潭镇、灵泉街道、乐百道街道.修复廊道整体分布上较为离散,长度较长,路径平均耗费成本高,且地类以耕地、未利用地为主,斑块破碎度高,抗干扰能力较弱,廊道任意一处受损后将阻断生态保护源地与修复源地之间的物质、能量流动,加剧生态脆弱区域环境恶化.

3.3.3 生态夹点 基于电路理论识别出的生态夹点如图5所示,研究共识别出31个生态夹点,面积共0.58km2.地类以未利用地和林地为主,从空间分布来看,生态夹点主要以带状分布在开远市南部和东南部区域,以点状分布在开远市西部区域,南部和东南部区域受人类活动带来的负面反馈较大,且东南部地区分布有较大面积的石漠化区域,整体生态阻力大,生态系统稳定性弱.

3.3.4 障碍区 利用Barrier Mapper插件识别出的障碍区如图5所示.研究共识别出障碍区11处,面积共计5.97km2,地类以耕地和未利用地为主.从空间分布来看,障碍区呈团块状集中分布于开远市东南部的大庄回族乡、碑格乡,以离散点状分布于开远市西部区域,部分障碍区与生态修复源地、生态夹点重叠.东南部人类活动频繁,人为干扰指数高,石漠化面积广布,障碍区呈团块状分布;而西部区域虽受高人类活动干扰,但植被条件较好,石漠化等未利用地区域也较东南部少,障碍区呈离散点分布.

图5 开远市生态安全格局

3.4 生态修复关键区域生态问题定量诊断与修复分区

3.4.1 生态修复关键区域生态问题定量诊断 开远市生态修复关键区域内各生态问题定量诊断结果如图6所示.受未利用地空间分布和人类活动影响,开远市生态修复关键区域内石漠化主要集中于西部和南部的生态修复源地(图6a).并且受坡度和降水影响,西部石漠化程度较南部更高.受矿产资源开发和喀斯特地貌特征等因素影响,开远市生态修复关键区域内地质灾害(图6b)主要以滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷为主,多发于西部采矿区和东南部的喀斯特地貌区,并且采矿区的地质灾害较喀斯特地貌区更为集中.

开远市生态修复关键区域内土壤侵蚀量为0～934.61t/(hm2×a)(图6c),根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)[42],土壤侵蚀等级主要为微度侵蚀(<500t/(hm2×a))和中度侵蚀(500～2500t/(hm2×a)),并且以微度侵蚀为主,分布广泛,而轻度侵蚀则零星分布在人类活动频繁的城乡、工矿、建设用地附近.

开远市生态修复关键区域内景观生态风险(图6d)均较高,同时相较于北部,南部区域多位于地形破碎的喀斯特地貌区,生境斑块破碎,地类以耕地和未利用地为主,景观生态风险更高.

与开远市人为干扰空间分布一致,生态修复关键区域内人为干扰(图6e)集中在西北—东南一线,呈现西北—东南一线高,两侧人为干扰低的空间分布特点,西北—东南沿线建设用地、耕地广布,人为干扰高.

3.4.2 生态修复关键区域修复分区 根据开远市生态问题指数测算结果,开远市生态修复关键区域可划分为生态保育区(0～0.197)、功能提升区(0.197～0.294)、灾害防治区(0.294～0.398)和重点整治区(0.398～0.577)(图7).其中生态保育区面积为9.58km2,占生态修复关键区域总面积的25.84%,主要分布在修复廊道的林地上,生态问题主要为生境斑块破碎,景观生态风险高.未来生态修复重点在于提升林地的生态系统服务功能,降低其景观生态风险.一方面,科学确定引种树种,通过营造天然林、人工林等方式,促进植被恢复,增强其生态系统服务功能;另一方面,应严格控制人类活动,通过封山育林等方式,减轻人为扰动,降低区域景观生态风险.

功能提升区面积为9.07km2,占生态修复关键区域的24.41% ,主要分布在障碍区、修复廊道和生态夹点的耕地、林地和未利用地上,区域的景观生态风险、土壤侵蚀和人为干扰较为突出.未来生态修复应严格控制人类活动,根据当地自然环境条件,持续推进宜林荒山绿化,对未利用地通过营造人工林、修建鱼鳞坑等工程措施,提高植被覆盖度,增强区域水土保持能力,全面治理水土流失,形成稳定性强,生态功能好的复合生态系统.

图6 生态问题诊断结果

灾害防治区面积最大,达12.48km2,占生态修复关键区域的33.59%,主要分布在生态修复源地的林地、未利用地和耕地上,生态问题以生态风险和石漠化为主,土壤侵蚀、地质灾害也占有一定比重.未来生态修复应着重于石漠化灾害整治,工程措施与生物措施相结合,实施高标准的生态防护防范工程,避免石漠化区域扩散和石漠化程度加深;同时,注重防止地质灾害,做好地质环境保护与生态修复工作,修复区域植被,加大生态用地的封育力度,促使生境斑块集中连片,降低区域景观生态风险.

重点整治区面积最小,为6.01km2,占生态修复关键区域的16.16%,零星分布于生态修复源地和障碍区,是生态问题最为复杂的区域,也是生态保护与修复重点关注的区域.未来要积极开展生态保护和修复工程,通过自然恢复为主、人为修复为辅的修复措施,提高生物多样性;此外,通过合理布局和规划人类活动,整合破碎的生境斑块,提高生态网络完整性,注重建设用地和交通用地生态带、生态缓冲区建设,提高生态用地的生态系统完整性和连通性,提升生态系统服务的供给能力.

图7 生态修复分区

4 讨论

国土空间生态修复的保护修复对象是由相互联系相互作用的各类要素组成的有机整体,因而在国土空间生态修复关键区域识别过程中应综合考虑自然生态系统的系统性和完整性[42].相较其他区域,开远市兼具生态系统服务功能重要和生态环境脆弱的特点,其国土空间生态修复需更兼顾保护与修复两个层面.因此,在借鉴前人研究基础上,研究从生态系统服务重要性和生态脆弱性两个视角出发结合生态安全格局,提取开远市国土空间生态修复关键区域.结果表明,国土空间生态修复关键区域集中分布于开远市西部、南部的矿区、石漠化区域,与开远市生态修复的重点一致,结果基本可靠.另外,考虑到区域内高生态系统服务斑块与生态极脆弱斑块间的物质和能量流通问题,研究引入修复廊道作为国土空间生态修复关键区域,以此保障不同类型生态源地斑块间的连通,有助于生态系统完整性和连通性的提升.

此外,生态修复关键区域的改善是城市生态规划和生态修复工程规划重要的组成部分,而生态修复关键区域的改善离不开相应的生态修复措施[43].《山水林田湖草生态保护修复工程指南》指出山水林田湖草生态保护修复要调查现状,查清区域生态本底情况;并诊断问题,提升保护修复的针对性.基于此,研究在前文国土空间生态修复关键区域的识别基础上,结合区域突出生态问题构建生态问题指数,开展生态本底调查和生态问题诊断,考虑生态修复的紧迫性和优先次序,将关键区域划分为生态保育区、功能提升区、灾害防治区和重点整治区,结合各分区土地利用类型和突出生态分体做出不同的部署安排,有助于统筹协调各类生态修复工程,实现多层次协同优化,达到生态环境质量改善、生态系统间整体性与连通性增强效果.

然而,生态保护与修复是人与自然交互作用的复杂过程,研究在生态修复关键区域的生态问题识别和修复策略制订上主要考虑开远市突出生态问题,但生态问题的识别和修复策略制订要求充分了解研究区的生态环境状况和社会经济发展水平,后续研究仍需基于自然生态过程与人类生态需求开展进一步空间解析,深入探讨生态问题形成机制,从而为生态修复工程的具体实施提供更为精细化的定量分析和评价.

5 结论

5.1 开远市生态安全格局由两种源地和两类廊道构成.其中生态保护源地14个,生态修复源地15个,生态保护源地、修复源地分别呈半环状分布于北部、东部和西部、南部.潜在生态廊道26条,修复廊道12条,其中潜在生态廊道多呈横向分布,修复廊道多呈纵向分布.

5.2 生态修复源地、修复廊道、生态夹点和障碍区共同构成开远市生态修复关键区域.其中生态修复源地15个,面积共计16.82km2;修复廊道12条,总长度75.71km;生态夹点31个,面积共0.58km2;障碍区11处,面积共计5.97km2.

5.3 生态修复关键区内石漠化主要集中于西部和南部;土壤侵蚀主要以微度侵蚀为主;地质灾害多发于采矿区以及喀斯特地貌区;生态风险均较高;人为干扰呈西北—东南一线高,两侧低分布.

5.4 生态修复关键区域共划分为四区,针对生态保育区、功能提升区、灾害防治区和重点整治区,结合各区空间分布和突出生态问题,提出提升生态功能,限制人为扰动;推进生态绿化,构建复合生态系统;防治石漠化、地质灾害,降低景观生态风险;开展生态整治,保障生态流动的修复策略.

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Identification and restoration zoning of key areas for ecological restoration of territorial space in southwestern karst mountainous areas: A case study of Kaiyuan City in karst mountainous area of Southwest China.

XIANG Ai-meng1, YUE Qi-fa1, ZHAO Xiao-qing1*, HUANG Pei2, RAN Yu-ju2, GU Ze-xian2,3, SHI Xin-yu1

(1.College of Earth Science, Yunnan University, Kunming 650500, China；2.Institute of International Rivers and Ecological Security, Yunnan University, Kunming 650500, China；3.Nujiang Forestry and Grassland Administration, Lushui 673200, China)., 2023,43(12)：6571～6582

Taking Kaiyuan City as an example, this paper has constructed the ecological security pattern and identified the key areas of ecological restoration from the perspective of ecosystem services and ecological vulnerability. The ecological problem index was used to quantify the existing ecological problems in the key areas of ecological restoration, and the ecological restoration zoning was delineated and the corresponding restoration strategies were proposed. The research showed that: (1) The ecological security pattern of Kaiyuan City consisted of two sources and two types of corridors. The area of ecological protection source and ecological restoration source was 190.53km2and 16.82km2respectively, and the total length of potential ecological corridor and restoration corridor was 191.15km and 75.71km respectively. (2) Based on the ecological security pattern, the key areas of ecological restoration in Kaiyuan City were extracted, including 15 ecological restoration sources, 12 ecological restoration corridors, 31 ecological pinch points and 11 ecological obstacle areas. The rocky desertification in the key areas of ecological restoration was mainly concentrated in the west and south of Kaiyuan city, and the degree of rocky desertification in the west was higher than that in the south. Soil erosion was mainly micro-erosion; geological disasters occured frequently in mining areas and karst landform areas; ecological risks were high; human disturbance was concentrated in the northwest-southeast line. (3) According to the calculation results of ecological problem index, the key areas of ecological restoration were divided into ecological conservation areas, functional improvement areas, disaster prevention areas and key remediation areas, and corresponding optimization strategies were proposed in combination with the prominent ecological problems in each area. The research results could provide some reference for the identification and restoration strategy of key areas of territorial space ecological restoration.

ecological security pattern；key area identification；ecological problem index；ecological restoration zoning；karst mountain

X171.4

A

1000-6923(2023)12-6571-12

向爱盟,岳启发,赵筱青,等.国土空间生态修复关键区识别及修复分区——以西南喀斯特山区开远市为例 [J]. 中国环境科学, 2023,43(12):6571-6582.

Xiang A M, Yue Q F, Zhao X Q, et al. Identification and restoration zoning of key areas for ecological restoration of territorial space in southwestern karst mountainous areas: a case study of Kaiyuan City in karst mountainous area of Southwest China [J]. China Environmental Science, 2023,43(12):6571-6582.

2023-04-26

云南省科技厅-云南大学联合基金资助项目(2018FY001-017);云南大学研究生人才培养模式改革计划:云南大学-云南省国土资源规划设计研究院产教融合研究生联合培养基地建设项目(CZ22622203-2022-29)

* 责任作者, 教授, xqzhao@ynu.edu.cn

向爱盟(1999-),男,湖北江陵人,云南大学硕士研究生,主要从事生态保护,土地利用优化方面的研究.发表论文3篇. xam15320218607@163.com.