县域国土空间生态修复分区研究——以江西省湖口县为例

于少康，汪 浩，何 蕾

（1.江西省国土空间调查规划研究院，江西 南昌 330025；2.自然资源部大湖流域国土空间生态保护修复工程技术创新中心，江西 南昌 330025；3.江西财经大学财税与公共管理学院，江西 南昌 330013）

当前我国正处于经济社会发展转型与资源环境问题约束的敏感期，生态文明是解决工业文明困境的重要工具，国土空间生态修复是推进和落实我国生态文明建设的重要举措[1]。国土空间生态修复规划是当前国土空间规划体系的重要内容，生态修复分区是科学有效落实生态修复规划的基础[2-3]，对于推进美丽中国建设、提升城乡生态环境等具有重大意义[4-6]。

国外关于生态修复的研究较为成熟，最初是在经济高速增长带来环境危机的背景下，对自然资源的管理和保护，研究主要集中在法律法规[7]、修复对象[8]、修复尺度[9]、修复目标以及评价指标[10]等方面，并取得了一些成功的实践经验。生态修复分区的概念由生态区划演变而来，1905年，英国生态学家Herberstong 提出全球生态地域划分的必要性[11]。2001年大自然保护协会（TNC）和世界野生动物基金会（WWF）联合发布全球陆地生态区划方案，为全球生态区划提供重要指导[12]。近年来，美国鱼类和野生动物管理局（USFWS）提出在综合考虑流域条件、气候变化和水生入侵物种等因素条件下，通过设计优先级模型识别优先保护区，针对鱼类物种进行优先保护和恢复，为在有限资源下实现最大限度生态修复保护目标提供了新思路[13]。

目前我国国土空间规划聚焦发展于土地利用总体规划、城市总体规划的基础上，国土空间生态修复研究正处于积极探索中[14-16]。当前国内的生态修复分区等划定成果较为宏观，如基于全国尺度等，而对于区域甚至县域尺度、具体生态问题较为明显的综合治理以及整治修复不够明确。本文在总结目前国内外国土空间生态修复分区研究的基础上，以江西省湖口县为研究区，通过综合分析地形、地貌等自然地理特征，将国土空间划分出一级修复大区；在此基础上开展重点生态服务功能评价，划分出二级修复亚区；最后通过辨识具体的生态系统问题及整治需求，基于自然生态单元和行政单元的相对完整性、治理措施的系统性原则，划定修复单元，为实施县域国土空间生态修复提供科学依据和实践经验。

1 研究基础

1.1 研究区概况

湖口县位于长江中下游，江西省北部。县域沿江滨湖，江湖水域宽阔，鄱阳湖在县境西部流经27 km，长江沿县域北部流经22.5 km。县内地势东南高，西北低，大部分地区在海拔50 m 以下，约占全县面积的80%。东南丘陵集中，局部有低山，丘陵又以低丘为主，中部及滨湖地势较低平，其间有平原和侵蚀岗地，港汊众多。湖口县属亚热带湿润气候区，年平均气温16.8°C，常年无霜期258.8 天。

1.2 数据来源

本研究涉及土地利用数据、数字高程模型DEM，以及土壤、降水等自然基础数据和经济社会数据等。其中，土地利用数据来自Landsat 8 影像数据解译（http://www.gscloud.cn），根据第三次全国国土调查数据对解译结果进行验证和校正。DEM 精度为30 m（http://www.gscloud.cn）。土壤数据来自中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn）。气象数据（包括降水、气温、气压、风速等）来源于国家气象信息中心（http://data.cma.cn）。经济社会等数据来自湖口县统计局等部门。

1.3 研究思路

湖口县生态保护修复片区和修复单元划分以“山水林田湖草沙生命共同体”为理论基础，以重点区域识别及生态环境问题识别和诊断结果为主要依据，同时考虑区域自然地理特征、片区和单元的完整性、治理措施的系统性，以及工程部署的可行性[17]。具体思路如下。

一是兼顾全局与局部区域的统一性、保护与发展的协调性，根据地形地貌、高程等地域分异规律，考虑山水林田湖草沙各要素的系统性，突出地形、地貌、气候、水文等自然地理特征的相似性、一致性，以此划定研究区保护修复一级大区。

二是以一级分区为基础，遵循“共轭性原则”[18-20]，开展研究区生态功能重要性评价，结合研究区生产、生活、生态空间（简称“三生空间”）划定成果和行政单元边界等情况，划定研究区保护修复二级亚区。

三是辨识和诊断二级修复亚区的生态环境问题，结合行政单元完整性、一体化治理措施等，基于地理信息技术，划定研究区的生态保护修复单元（图1）。

图1 技术路线图

2 研究方法

通过野外调查、资料分析等室内外作业，对研究区生态资源本底进行调查，基于地形地貌等分异规律划定保护修复一级大区，继而选取对鄱阳湖长江口生态安全方面起主要作用的典型生态系统服务类型，包括水源涵养、土壤保持、洪水调蓄和生物多样性指标，评价研究区的生态服务功能重要性。其中，水源涵养和生物多样性功能评价主要基于InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型。InVEST 模型反映出生态系统中，生境质量与人类活动强度成反比，人类活动强度越大，生境质量越低，生物多样性水平越低。反之，生境质量越好，生物多样性水平越高[21]。因此，生物多样性可通过分析土地利用/覆被对其生物多样性威胁程度计算得出，即本研究中采用生境质量表征生物多样性水平。

在ArcGIS 软件中通过叠加分析上述各指标服务功能重要性结果，确定研究单元的主要生态服务功能，得到研究区生态系统服务功能的重要性等级。

2.1 水源涵养功能评价

水源涵养是生态系统的重要服务功能之一，指降水后经过地表截留、渗透、涵养，并进行蒸散发调控水循环[22]，其计算公式[23]为：

式中：W代表水源涵养量（mm），V是流速系数，T是地形指数，K是土壤饱和导水率（mm·d-1），Y代表年产水量（mm·a-1），Q代表栅格数量，D代表土壤厚度（mm），S代表百分比坡度（%），P代表栅格上的年均降水量（mm·a-1），A代表栅格上的实际年均蒸散发量（mm·a-1）。计算过程参考InVEST 模型用户手册与文献[24-25]。

2.2 土壤保持功能评价

土壤保持功能是指在一定植被、气象等条件下，生态系统的水土保持能力。本文利用水土流失方程进行计算，公式[20，26]为：

式中：SW代表土壤保持功能（t/hm2·a-1），R指降雨侵蚀力（MJ·mm/hm2·h-1·a-1），K指土壤可蚀程度（t·hm2·h/hm2·MJ-1·mm-1），L、S分别指坡长和坡度，C为植被覆盖率。

2.3 洪水调蓄功能评价

洪水调蓄服务功能的重要性主要通过不同生态系统类型的洪水调蓄能力差异性进行考量，以湖泊生态系统的可调蓄水量和水库的防洪库容评价调蓄功能[27]。具体公式如下：

湖泊：CrL=aAb；

水库：CrR=αCt；

其中，A为湖面面积；a，b为常数，按照湖区分类；Ct为总库容。

2.4 生物多样性（生境质量）功能评价

本文主要基于InVEST 模型计算湖口县生境质量指数，从而反映生态系统提供生物多样性服务的功能。根据外界威胁强度，以及不同土地利用类型的敏感度，计算生境质量的退化程度，进而得到生境质量，计算公式为：

式中，Qxj为土地利用/覆被类型j中x栅格的生境质量指数；Hj为土地利用/覆被类型j的生境适宜度，域值为[0，1]；Dxj为土地利用/覆被类型j中x栅格的生境退化度；k为半饱和常数，取Dxj最大值的一半；z为归一化常量，通常设为2.5。R为威胁源个数；wr为威胁源r的权重；Yr为威胁源r的栅格数；ry为栅格y的胁迫值；irxy为栅格y的胁迫值ry对栅格x的胁迫水平；βx为威胁源对栅格x的可达性；Sjr为土地利用/覆被类型j对威胁源r的敏感度。计算过程参考InVEST 模型用户手册与文献[24，28]。

2.5 生态系统服务功能重要性

本文中，生态系统服务功能的重要性由以上4种典型生态系统服务功能中的主导功能确定[29]。即：

式中，ESx为x栅格上的生态服务功能重要性等级，D1x—Dnx为x栅格上某因素生态服务功能重要性等级。

3 结果

3.1 一级大区

研究区湖口县地形为东南高西北低，东南部有武山山脉为屏，西北部有长江、鄱阳湖环绕。根据研究区地形地貌总体格局，以及水文等自然地理特征，结合行政单元区划，划定研究区保护修复一级分区，分别为北部长江岸线生态修复区、中西部平原生态修复区和东部山地生态修复区。

3.2 二级亚区

3.2.1 主要生态服务功能

研究区水源涵养重要区主要分布于西北部鄱阳湖、北部入长江口以及东部森林等地。土壤保持重要区域则集中位于中部平原区域。洪水调蓄重要区集中于鄱阳湖入长江口及县域内马迹岭水库。生境质量高的区域主要位于研究区四周，包括鄱阳湖及入江口，以及东部森林。

3.2.2 分区结果

将生态修复一级分区的结果与生态服务功能重要性评价、湖口县“三生空间”，以及行政区划等数据通过空间叠加方法进行分析，划分为7 个亚区，最终得到湖口县生态保护修复分区结果（表1）。

表1 湖口县国土空间生态修复分区结果

3.3 修复单元

3.3.1 主要生态问题

（1）北部长江岸线生态修复区

该区分布于湖口县北部，涉及湖口县水域，双钟镇和凰村镇，其中双钟镇为湖口县县政府所在地，区域人口密度高，建设用地比例显著高于湖口县其他乡镇及地区，区域上包括国家森林公园等。针对重要生态功能评价、各乡镇的具体问题，以及湖口县“三生空间”等研究成果，将该区域进一步划分为两个修复亚区。

一是北部沿江水源涵养生态修复亚区，包括湖口县双钟镇等地区。此区域是长江生态带与鄱阳湖生态带交汇处的重要生态保护区，生态价值极为重要，存在的主要生态问题是岸线侵占侵蚀、水土流失，以及水环境恶化。

二是北部城乡生态修复亚区，区域上包括凰村镇等。区域内城镇建设用地利用低效，棚户区改造工作任重道远，部分小微企业歇业停产导致用地闲置等土地资源的浪费。

（2）中西部平原生态修复区

区域上主要包括流芳乡、城山镇和舜德乡等乡镇及地区，该区地形平坦，土壤肥沃，水源充足，是农村生活重点区域、现代农业发展重点区域，湖口县大部分农业种植基地设立于此。此修复区面积最大，约占湖口县总面积的49.84%，将该区域进一步划分为三个修复亚区。

一是南部农产品保障与水土保持生态修复亚区，区域涉及流芳乡等。该亚区的典型生态问题主要是水土流失和土壤污染。

二是中部农产品保障生态修复亚区，涉及城山镇等。该区域内耕地面积较大，是湖口县的重要粮油类作物农业产业基地。区域主要生态问题是水土流失，以及农用地破碎化。

三是西部湖泊生物多样性维护与洪水调蓄生态修复亚区，涉及舜德乡等乡镇，区域内包括南北港水产场与鄱阳湖重要湿地，以及湖口县的国家级生态公益林（沿江公益林），具有重要的生态功能，但面临着水环境污染、洪涝灾害等一系列生态环境问题。

（3）东部山地生态修复区

主要包括大垅乡等山地丘陵地区。该区域是湖口县重要生态安全屏障、水土保持区、生物多样性保护区，具有较高生态功能价值。根据区域内的地形地貌等要素，进一步划分为两个修复亚区。

一是东部山地生物多样性保护生态修复亚区，涉及东部山地生态修复区内的所有山地丘陵区域，区域土地类型以林地为主，拥有数个保护区，为湖口县的东部屏障，矿产资源丰富，区域内分布有铜、铅、锌、钼等多种矿产。但该区水土流失较严重，水旱灾害较多，地质灾害频次较高，矿山治理成效低下，存在土壤污染、生境恶化等生态问题。

二是东部水土保持生态修复亚区，该区为东部山地生态修复区内的平原区域，区域内以农用地为主，同样也存在水土流失、农业面源污染等生态问题。

3.3.2 修复单元及修复模式

通过辨析7 个亚区中存在的主要生态问题，设置各片区优先的任务，针对问题突出的区域多措并举地开展综合治理，并使修复工程能够落实到责任主体，进一步将每一个修复片区划分成若干个修复单元。7 个修复亚区共包括18 个修复单元，修复单元为自然生态单元（如保护区）或行政单元（一个或多个村），单元内存在一类或几类主要生态环境问题，因地制宜地实施生态修复工程，包括生物多样性保护、水土流失治理、水质提升、矿山修复、土地整治与修复等一种或多种保护修复模式，进行国土空间一体化修复。

4 结论与讨论

4.1 结论

通过对湖口县自然地理特征进行分析，结合水源涵养、土壤保持、洪水调蓄和生物多样性保护等重要生态系统服务功能评价，对湖口县的国土空间生态修复进行了二级分区，再根据湖口县实际存在的生态问题及各区域的不同整治需求，进行了生态修复单元的划定，主要研究结论有：①在方法上，研究中的二级分区主要以湖口县自然地理特征、重要生态服务功能评价为基础，其中自然地理特征充分分析和总结已有湖口县各种国土空间主要主导功能型分区；再通过科学性、可行性的方法进行重要生态功能评估，将评估结果作为二级分区的主要依据，这也有助于提出有针对性的整治修复方向；最后根据具体生态问题，划定修复单元，这样能够针对问题突出的区域多措并举地开展综合治理，并使工程能够落实到责任主体。②结果与整治修复措施：湖口县国土空间生态修复分区可划分为3 个大区，分别为北部长江岸线生态修复区、中西部平原生态修复区和东部山地生态修复区；根据一级分区的重要生态服务功能评价结果，综合考虑“三生空间”划定及行政边界完整性，进一步划分7 个亚区；把握各二级分区的主要生态问题，明确各片区主要的生态修复和综合整治方向，划定了各片区内的修复单元，共可分为18 个生态修复单元，各修复单元内存在一类或几类主要生态环境问题，实施包括生物多样性保护、水土流失治理、水质提升、矿山修复、土地整治与修复等一种或多种保护修复模式。

4.2 讨论

我国幅员辽阔，国土空间存在地域分异，对国土空间生态修复分区的划定首先应该把握区域的特征，围绕特定的生态功能，以及针对特定的保护修复目标进行；其次，应结合生态问题，实施全面、综合的保护修复措施。本文的分区方法综合考虑了湖口县域的自然地理特征、重要生态功能，以及存在的实际生态问题，划定了具有针对性和综合性的修复片区与单元，为县域国土空间生态修复提供了一定的依据和参考。与其他研究方法相比，本文根据具体的生态问题，基于自然生态单元和行政单元的相对完整性、治理措施的系统性等原则，划定了生态修复单元，突出了区域性与单元性，而且修复单元的划定有助于针对问题突出的区域多措并举地开展综合治理，以及落实整治修复的责任主体。

研究虽然基于县域尺度，综合考虑了县域的多种自然、社会要素，但对生态修复分区的尺度特征把握以及生态修复工程模式选择等方面，仍需进一步深入、优化与完善。