基于生态敏感性的国土空间生态修复策略研究

张一龙　张久东　向欣雨

摘要：为了保护和改善生态环境，实现可持续发展，提出基于生态敏感性的国土空间生态修复策略。采集研究区域国土空间数据，将坡度、湿地、林地等生态因子拟作生态敏感性评估指标，通过生态源地、生态系统水平、景观阻力面、生态廊道推算生态敏感性分布格局。构建生态因子矢量图与属性表，采用加权求和法和空间叠加分析模型明确研究区域生态敏感性。测试结果表明，研究区域西南方向国土空间生态敏感度偏高，环境破坏较为严重，由此提出加生态修复策略，完善生态修复和环境污染治理，实现城市发展与自然生态之间的平衡。

关键词：生态敏感性；国土空间；生态修复；生态廊道；空间分布

中图分类号：X171.4 文献标志码：A

前言

随着人类活动的不断增加，环境污染和生态破坏问题日益严重，影响国土空间生态修复。为了保护和改善环境，国土空间生态修复策略逐渐成为环境保护核心。生态敏感性是指生态系统对人类活动和环境变化的反应和适应能力。高生态敏感性的区域容易受到环境污染和生态破坏的影响，因此需要特别关注和保护。在环境污染方面，工业废水、废气排放、固体废弃物等污染物的排放和扩散对生态系统造成了极大的危害。因此，为了保护和改善环境，需要采取有效的措施来减少环境污染，并对已经受到污染的地区进行治理和修复。现阶段，部分学者对土壤污染、河流湖泊污染、景观水体修复等进行研究，但由于各地域差异较大，无法形成可行性强的生态修复分析流程和方案。基于此，从生态敏感性视角出发，使用遥感卫星采集待修复区域数据，将坡度、湿地、林地等指标拟作生态因子，使用生态源地、景观阻力面等元素明确区域生态安全情况，累积计算各敏感性因子综合分数，完成国土空间生态评估。根据实际情况提出控制污染源、保护与培植森林生态系统、综合治理土地、修复城市水土工作等治理修复举措，以期为城市生态修复规划和生态安全格局划分提供参考借鉴。

1 研究区域与数据采集

为表明生态敏感性下国土空间生态修复策略的可靠性，以典型旅游城市S市为例进行探讨分析。该市面积约为4 694.9平方公里，境内分布大量自然保护区和不同规模的湿地。该市是生态环境重点修复区域，近年来，该地区气候逐步变成暖旱化，水资源下降，且因人为因素破坏了植被系统，植被覆盖率逐年减少，国土空间分布较为复杂。区域数据包含2022年7月的卫星数据，空间分辨率为40 m×40 m;2023年3月的植被指数数据，空间分辨率是200 m×200 m，以上信息均取白地理空间数据云。计算中采用的空间数据均通过GIS软件重采样至15 m×15 m的栅格，空间地理匹配的均方根误差在0.4个像元之内。

2 生态敏感性评估

为展现研究区域生态敏感性特征，以创建绿色基础设施网络为前提，挑选林地、道路交通等因子作为生态敏感性评估指标，利用不同生态因子评估结果全方位体现S市国土空间生态敏感性强弱。评估指标见表1。

生态源地由生态系统服务核心度较高且环境质量较为敏感的生态源区域构成，是划分生态安全的基础。生态源地最少符合三个条件：高生态敏感度、处于核心生态系统服务链及景观连通性。融合S市真实地物数据，对植被、农田等敏感因子依照“取大”准则实施镶嵌，将结果和建筑用地因子进行叠加，组成生态敏感性全局分布格局：

其中，Ai为生态敏感性全局评估分数；Bi为第i个因子生态敏感性指数；Di为第i个因子影响权重。

将水源涵养重要性、水土保持能力、生物多样化水平拟作生态系统水平计算指标，将三个指标评估图像栅格最大像元转移到新栅格中，保存重叠部分最大值。生态系统水平计算公式为式（2）：

其中，Cw，i为水源涵养重要性数值；CS，i为水土保持能力数值；CF，i为生物多样化水平。

使用整体连通性指数bHC定义国土空间分布连通性，呈现不同生态环境对景观联通性的重要度。在Conefor软件中引入相对距离临界值评估整体连通性，运算解析式为式（3）：

其中，bHC为景观整体连通度指数；Ge为景观面积总和；Gi、Gj均为生态环境区域面积；Hij为两个区域面积最小路径下的连接总量。

景观阻力面可全方面展现区域内物质与能量的流动状况，通过生态源地向外扩散遭遇的阻力形成，包括植被覆盖率、植被类别、人为干扰强度三个阻力因子。使用最小累计阻力模型计算景观阻力面：

其中，Imc为生态源最小累积阻力；Kij为生物从源地栅格穿越至景观基面的空间距离；Ip为阻力指数。

生态廊道是生态修复中完善连通性的核心指标，使用重力模型计算生态环境区域之间的相互作用，消除相同生态环境特征形成的多域廊道：

其中，Jwv为两个国土空间分布区域之间的相互作用力；Ow、Ov分别为生态环境区域权重；Mwv为潜在廊道阻力标准值；In为国土空间面积和阻力的正相关函数；Pw、Pv分别为生态环境区域自身阻力；Rw、Rv分别为待检测生态区域面积；Nwv为潜在廊道累计阻力；Nmax为全部潜在廊道累计最高阻力。

利用层次分析法组建指标评估矩阵，推算生态因子权重：

其中，CI为一致性指标；λmax为最大特征根；q为矩阵阶数。

创建生态因子矢量图与属性表，运用加权求和法与空间叠加分析模型，实现国土空间生态敏感性评估：

其中，f为评估单元号；z为评估因子编码；t为评估因子总和；Uf为第f个评估单元的综合值；Tz为第z个评估因子的权重；Lf（z）为第z个评估因子的敏感性评价结果。

3 研究区域国土空间生态敏感性分析

3.1 单因子生态敏感性

S市单因子评估结果见表2。

由表2可知，在自然因素评估过程中，坡度因素的生态敏感区域主要集中在西北与东南方向，此类区域是地质灾害频发地区；湿地主要分布于中部地带，生态敏感性较低；半自然因素评估中，面积较大的林地组成了高敏感地带，是国土空间生态系统的核心主体；耕地面积较大，主要为低敏感地带；人工因素评估中，公路交通呈线性生态敏感空间，北方为超高敏感性区域，西南方向为高敏感性区域，这是因为该市的主要考法用地集中于北方与西南方向，污染情况与其他地区相比较为严重；建筑用地在西北的用地较多，且都是非敏感区域。

3.2 全局生态敏感性

S市国土空间全局生态敏感性评估结果见表3。

如表3所示，超高敏感地区面积共约为525. 83平方千米，多数位于湿地、森林保护区与林地，占S市总面积的11.2％；高敏感地区面积共约为1 572. 79平方千米，占总面积的33. 5%，主要包含低矮山峰；中敏感地区占全域面积的33.9%，面积约为1 591. 57平方千米，多数分布于丘陵，坡度约为35°- 50°。低敏感地区占全域面积的19. 8％，面积约为929. 59平方千米，多数处于S市平原、丘陵区域，坡度约为0°- 25°，主要为耕地；非敏感地区占全域面积的1. 6%，面积约为75. 12平方千米，主要为城乡建设用地。

4 国土空间生态修复策略

针对S市实际国土空间生态敏感性状况，与环境污染治理结合，实现全面改善和恢复生态系统的目标。

第一，控制污染源是国土空间生态修复的关键措施之一。应通过提高工业污染治理技术、加强污染源监管、实施环境影响评价等手段，减少或消除污染物的排放。此外，合理规划城市和产业发展，避免过度开发自然资源，也是防止环境污染的重要手段。

第二，注重对森林生态系统的有效保护与重点培植。应加大对森林资源调查与保护力度，利用多树种混种原理构建绿色化生态走廊，改进树种结构，提高林地整体种植治理。加大对破损山体的全局整治力度，通过国土绿化、森林生态屏障、采空塌陷区治理等一系列工程改进全市生态环境。同时，应采取一系列措施减少森林和林地中环境污染的影响，例如限制使用化学肥料和农药，加强对污水处理的监管和管理，减少废气排放等。

第三，以耕地为研究目标，开展新一轮土地综合治理。应以建设高标准农田为重点，发展绿色农业为目标，提升土地节约利用与再利用水平。改善具备退化特征的耕地质量，充分运用农田道路修复当地生物群落、野外生物栖息和繁殖的生态环境，建立耕地生态网络，维持耕地生物多样性。开展一批以生态自然为核心的全域土地综合治理试点示范工程，落实新型农村社区建设、农田生态道路建设、农田生态水渠建设等项目。此外，应注重对农田污染的防治，采取加强农业面源污染治理、减少化肥和农药的使用量等措施。

第四，强化城市水土修复工作，优化城市绿化水平。结合生态保护、气候适应性城市等生态学理念，提升城市绿色基础设施性能。增强城市应对气候变化的能力，优化地表结构，改变下垫面渗透率，实施城市绿色生态网工作。此外，还应该通过综合治理城市大气、水和土壤污染，减少城市对环境影响，提高城市居民的生活质量。

将上述生态修复策略应用在实际中，在百分制评分前提下分析国土空间生态修复策略的有效性。60分为及格，得分越高修复效果越好，因建筑用地属于非敏感，因此评分均为0。具体结果见表4。

由表4可知，该市生态因子敏感性评估分数较低，超高敏感度、高敏感度、中敏感度、低敏感度的生态环境面积比例都有所降低，生态敏感性得到较大改善，进一步优化了生存环境。同时，该市生态系统水平、生态源最小累积阻力、相互作用力、整体连通性指数均高于60分，成功解决了资源供给不均、生境破碎化等问题，生态修复效果满足预期标准。

5 结束语

在国土空间生态修复中，注重生态敏感性是至关重要的。通过制定针对不同生态敏感区域的修复策略，可以最大程度地保护生态环境，促进生态系统的恢复与稳定。以S市为研究区域，在采集研究区域数据的基础上，建立生态敏感性评估指标，通过运算判断国土空间待修复地区生态敏感性，从污染源、森林生态、耕地、城市水土等角度提出生态修复方法。具体结论为，该市因城市发展需要，西南方向生态敏感度较高，丘陵、坡度等区域处于中敏感度区域，耕地为低敏感地区，公路交通呈线性生态敏感特征，建筑用地为非敏感地区，无需进行生态修复。以期通过研究完善生态系统整体性，提高生态系统稳定性，进而推动国土空间生态可持续发展。