江西省生态用地保护重要性评价研究

刘 昕,谷 雨,邓红兵 (中国科学院生态环境研究中心,城市与区域生态国家重点实验室,北京 100085)

随着工业化的进程,人们干预自然的能力不断增强,森林采伐、湿地开发、生物资源的开发利用,以及土地利用方式的改变,自然生态系统面积减少[1].因此有必要基于土地利用方式在目前及其较长时期内对土地基本属性和生态过程的影响评价[2],促进土地生态系统服务功能的保护.Daily[3]提出生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用.Costanza等[4]把生态系统分为16个类型、将其服务分为l7种功能,并给出了各生态系统类型产生各种生态服务的单位价值.土地评价是土地科学研究的重要内容之一,评价方法多分为归类法和数值法[5].我国较系统的土地评价工作始于20世纪50年代的荒地评价分类研究,80年代中后期,土地评价在定性归类评价的基础上发展了数值评价法,主要标志是利用数学和决策模型对土地评价因子、各因子权重和土地等级划分等环节的定量或半定量处理[6].从生态服务角度出发,定义区域或城镇土地中以提供生态系统服务为主的土地利用类型为生态用地[7].江西省是我国江南丘陵的重要组成部分,经济发展以自然资源开发利用为主.在城市化进程中建设用地的需求日益增加,生态用地面临城镇建设、农业开发的威胁,导致生物多样性丧失、生态退化、生态调节能力下降.加强生态用地的保护有利于提高自然生态系统的生态支持和调节能力,对江西省未来的可持续发展意义深远.要充分发挥生态用地的生态服务功能,需要对于生态用地的结构功能、生态价值以及退化、破坏程度或潜在危险进行一个综合评价,即生态用地保护重要性评价.本研究将数值法与生态系统服务功能理论相结合,选取决定生态用地保护重要性的不同要素,并以要素的特点定出评价标准,计算不同指数,对各项指数进行数学运算得出总指数,以此作为等级评定的依据.并在GIS矢量化叠加等技术的支持下对生态用地的空间分布进行分析,深化了生态用地保护重要性评价研究.

1 数据来源

本研究数据源主要为多时相 Landsat-5卫星TM遥感影像和高空间分辨率的SPOT遥感图像,并辅助矢量数据以及现场调查获取的非遥感数据.遥感数据源包括 2003年江西省 TM遥感影像和2003年的SPOT遥感影像.其中TM遥感数据主要用于江西省生态环境状况动态分析;SPOT遥感数据主要利用其高空间分辨率的优势,与2003年的Landsat-5影像进行融合以便高精度地提取包括土地利用现状、河流水系、湿地、道路交通、绿地分布等专题信息,无论是TM遥感图像还是 SPOT遥感数据均采用江西独立坐标系.在收集的非遥感数据中,矢量数据主要包括江西省1 ∶1 0000的DEM数据、江西省土壤图等数据.DEM数据用于坡度、坡向、水土流失等专题信息提取,其他非遥感数据包括野外调研获取的资料以及收集的文字资料.野外踏勘获取的植被覆盖和城市扩张调研数据可用于辅助遥感解译同时验证遥感解译结果,收集文字材料包括政府正式颁布的统计年鉴和统计公报等数据.

2 江西省生态用地建设评价体系及分级标准

2.1 评价指标体系建立原则

稳定性原则:土壤生态系统是一个自然、经济、社会复合的生态系统,进行生态用地保护重要性评价选取的指标在时间上相对稳定.

主导因素原则:选取最能直接影响生态用地保护重要性的因子,突出主导因素对生态用地保护重要性的影响.

因地制宜原则:由于土地生态环境具有地域差异性,选取因子应充分考虑区域的实际情况,因地制宜.

可操作性原则:评价因子的数据在现实中应该是可获取的,保证评价方法具有可操作性.

2.2 生态用地评价指标

根据江西省自然条件、自然资源、地形地貌条件等诸多因素,综合考虑土地质量和环境因素及参考其他相关文献[8-13],选择生态环境、生态敏感性、气候、土壤和地貌5类因子作为生态用地评价的一级限制因子,对应评价因子按其不同程度分别赋予相应的权重值.指标权重值采用层次分析法结合专家咨询法确定:通过两两比较构成矩阵,计算矩阵的标准化特征向量,并进行一致性检验(表 1);根据每个二级限制因子特定采取等比分级或标准分级方法进行分级,得到影响系数.

二级限制因子共 15个,其中生态系统基质即原生生态系统,为生态用地保护重要性评价的主要影响因子;生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性,生态系统多样性可用评价范围内的生态系统类型、面积、分布范围及其代表性来评价,物种多样性可用评价范围内国家级与省级保护对象及其数量来评价;生态系统能力包括提供产品与服务,物质与非物质的产出,产品提供功能是生态系统服务能力的重要组成部分,可与经济产品直接对接的有农产品、林产品、畜禽产品和水产品等,通过比较产业增加值的对江西省生态系统服务功能进行初步评价;水质保护能力通过结合江西省各江河湖泊在本省和全国的重要性,重点针对主要河流上游区、工业企业较多的区、市和大型湖泊与水库所在区进行评价.

表1 生态用地保护重要性评价的指标与影响系数表Table 1 The factors and value of importance assessment of ecological land protection

2.3 生态用地分级保护

主要采用主导因素和综合分析相结合的基本方法,选用生态图法,即图形叠置法,首先生成生态环境、生态敏感性、气候、土壤和地貌 5类影响因素的单因子评价分布图,再利用ArcGIS9.3中的“feature to raster”功能,将矢量单因子图层转化为栅格图,最后利用“raster calculator”功能,对单因子栅格图进行叠加分析,把两个以上的生态信息叠合到一个图层上,构成复合图层.然后根据式(1)计算得到叠加之后每个空间单元的重要性分值.

式中: Sj为j空间单元重要性总分; Ai为指标因子的分值; FAi为该指标因子的影响系数.

所得的生态用地重要性分值根据分级标准进行划分,分为禁止开发生态用地(75＜Sj≤100)、限制开发生态用地(65＜Sj≤75)和可适当开发生态用地(55＜Sj≤65)3类.

3 结果与讨论

3.1 江西省生态用地评价结果与分析

江西省总生态用地占全省国土总面积的50.3%,除了个别自然保护区边界不确定以及水体湿地自然保护区重叠原因,禁止开发生态用地占全省比例为10.3%(表2).为保证生态建设,必须严格保证生态用地中的禁止开发生态用地、限制开发生态用地,以及基本农田保护面积(占全省面积14.38%),3类用地(占全省面积44.7%)必须严格保证原有用途,严禁任何建设开发活动.既要保障生态平衡也要兼顾社会救济发展需要,因此,在区域开发建设过程中,当土地资源承受强烈经济活动与社会需求的时候,可适当开发生态用地可为江西省的未来发展留下发展空间,缓和人地矛盾.

根据禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地 3种类型采取相应的管理措施.对禁止开发生态用地应采取严格的强制性保护措施,严禁任何建设占用和乱砍滥伐,保持并养护其自然生态风貌;对限制开发要采取积极的保护措施,在保证其生态系统功能不被破坏的前提下,实行保护优先、适度开发的方针,发展生态农业、生态旅游等特色产业,同时限制人口密度过度增加;严格依法报批和补偿,可以使用可适当开发生态用地,但是必须实行“占一补一”的制度,确保恢复面积不少于占用面积.

表2 江西省各地市生态用地面积Table 2 Areas of ecological land in Jiangxi Province

3.2 不同地市生态用地评价结果与分析

通过各市禁止开发生态用地比重之间的比较,可以明显看出,11个地市中,南昌市的禁止开发生态用地比重最大(图1),高达35.8%,这主要是因为南昌市位于赣北平原区,耕地比重最大,水域面积最广,相应的水源保护地和水体缓冲用地、湿地保护区所占比例也最大.

由于江西省内大流域地势格局特征明显,人口主要分布在鄱阳湖平原记忆河谷平原或盆地内,而省域中部和周边广大山区及流域地区承担主要的生态系统功能,如赣州、萍乡、景德镇、抚州等.11个区市水质保护功能均较强,除了萍乡、上饶和赣州3市外,其余8市属于省内相对而言水质保护功能最重要的地区.生物多样性评价显示[14],除了景德镇和抚州两市外,其余9市的生物多样性保护重要性很强,说明了生物多样性保护功能在省生态系统中所占的突出地位.江西年均降水量较大区域(1500～1900 mm)主要集中在鄱阳湖平原北部、吉泰盆地和赣州盆地3个地区,面积较小.

3.3 鄱阳湖区及其周围5大河流域生态用地评价结果与分析

鄱阳湖区及其周围5大河流域,即修河流域、赣江流域、信江流域、饶河流域和抚河流域占江西绝大部分面积,且彼此相连而又各自独立,是江西省重要的生态系统组成.五河流域及鄱阳湖区生态用地面积占各区域土地面积比重大小依次为:修河流域(66.0%)、赣江流域(55.8%)、信江流域(52.1%)、饶河流域(47.3%)、鄱阳湖区(36.2%)及抚河流域(23.6%).其中禁止生态用地面积比重大小依次为:修河流域(21.5%)、赣江流域(7.5%)、信江流域(13.1%)、饶河流域(9.1%)、鄱阳湖区(17.0%)及抚河流域(0.1%).这表明了各区域在生态用地区划上的不同重要性.值得指出的是鄱阳湖区虽然总的生态用地比重不大,但是其禁止开发生态用地比重最大,这充分表明了鄱阳湖区对于鄱阳湖及其湿地保护的重要性.

图1 江西省生态用地空间分布Fig.1 The spatial distribution of ecological land in Jiangxi Province

4 结论

4.1 江西省生态用地共 83981.2km2,通过分析江西省生态用地的结构、功能及生态敏感性,研究其生态保护重要性和空间分布,能够更好地为恢复生态破坏严重地带,退还自然生态用地提供依据,有效地保障土地生态系统服务功能.

4.2 本研究的评价体系所列举的指标体系只是区域生态用地评价的初步探讨.不同的地区在具体运用时,可以对有关指标加以分析、补充和取舍.同时,在具体操作中,还需对目前土地利用方式所导致的生态用地及其生态价值等方面的动态变化进行预测与调控.

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