李 爽,田 野,唐明方,嚴 巖

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所,城市環(huán)境與健康重點實驗室, 廈門 361021

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平的不斷加快,人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的不利影響日益加劇,生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā),導(dǎo)致了不同程度的生態(tài)環(huán)境損害,嚴重制約或減小了生態(tài)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮[1- 4]。黨的十八大以來,黨中央、國務(wù)院高度重視生態(tài)保護與修復(fù)工作,提出了一系列新理論、新思想、新戰(zhàn)略,尤其是習(xí)近平生態(tài)文明思想,給整體性和系統(tǒng)性的生態(tài)保護與修復(fù)指明了方向與道路[5]。習(xí)近平總書記2013年11月9日在《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》中指出：山水林田湖是一個生命共同體,人的命脈在田,田的命脈在水,水的命脈在山,山的命脈在土,土的命脈在樹,用途管制和生態(tài)修復(fù)必須遵循自然規(guī)律[6]。自2016年以來,由財政部、自然資源部和生態(tài)環(huán)境部三部委聯(lián)合開展了三批共25個山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點項目,可以說,生態(tài)保護與修復(fù)已成為我國生態(tài)文明建設(shè)的一項核心內(nèi)容[7-8]。

景感生態(tài)學(xué)的概念于2015年提出,是指以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),基于生態(tài)學(xué)的基本原理,從自然要素、物理感知、心理認知、社會經(jīng)濟、過程與風(fēng)險等相關(guān)方面,研究土地利用規(guī)劃、建設(shè)與管理的科學(xué)[9]。景感生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,也是聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和可持續(xù)發(fā)展的橋梁。景感生態(tài)學(xué)的研究目的是要在通常意義下的保持、改善和增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時,特別注重和強調(diào)要增加“可持續(xù)發(fā)展意識及其相關(guān)理念”的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù),通過促進人們可持續(xù)發(fā)展的共同行為規(guī)范,進而使得人們在享用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時,自覺地共同行動進一步地去保持、改善和增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以保障可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)[10]。

大凌河流域北票段自清光緒年間開始大范圍采煤,當(dāng)?shù)氐牟擅簶I(yè)曾為國家做出巨大貢獻。2009年北票市被列為國家資源枯竭型轉(zhuǎn)型試點城市[11],由于社會經(jīng)濟長期依賴資源程度極高的礦山開采業(yè),占用破壞大量土地,導(dǎo)致山體和生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,露天采坑、井工廢棄地、廢石渣堆遍布,形成地面塌(沉)陷、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患。原有的地形地貌景觀遭到破壞,導(dǎo)致了植被破壞,地表涵養(yǎng)功能退化,水土流失嚴重,水質(zhì)下降,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)退化,生態(tài)服務(wù)功能嚴重下降[12-13],傳統(tǒng)生態(tài)保護修復(fù)工作由于缺乏系統(tǒng)性、整體性和可持續(xù)性,保護修復(fù)治理的效果不盡理想[14-15]。同時,由于自然資源的枯竭,受自然環(huán)境和產(chǎn)業(yè)萎縮的雙重影響,當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展長期處于較低水平,如何在改善大凌河流域北票段生態(tài)環(huán)境的同時促進區(qū)域的綠色轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,已成為當(dāng)?shù)卣途用褡顬槠惹械默F(xiàn)實需求[16-17]。因此在大凌河流域北票段開展以景感生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理論為指導(dǎo)的生態(tài)保護與修復(fù),采用景感營造的理念全面實施山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程,對山上山下、地上地下、陸地水體以及流域上中下游進行整體保護、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理,真正改變治山、治水、護田各自為戰(zhàn)的工作格局,對于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,合理優(yōu)化第一產(chǎn)業(yè)、調(diào)整提升第二產(chǎn)業(yè)、大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè),著力加快發(fā)展綠色新興產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展,具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。

1 研究區(qū)概況

本文選擇大凌河在北票市境內(nèi)流域面積為研究區(qū)域,研究區(qū)面積4339.34 km2,具體范圍見圖1。大凌河流域北票段地處遼寧省西部、朝陽市東北部,南臨渤海,北接內(nèi)蒙,地處大凌河中游,120°16′—121°22′E,41°20′—42°30′N之間。東西最大橫距83.25 km,南北最大縱距129.5 km。

研究區(qū)總國土面積4339.34 km2,其中耕地面積1118.25 km2,園地面積181.68 km2,林地面積1342.56 km2,牧草地面積489.12 km2,城鄉(xiāng)建設(shè)用地154.01 km2,交通用地30.71 km2,水利設(shè)施用地109.23 km2,未利用土地913.76 km2(圖2)。

圖2 研究區(qū)土地利用圖Fig.2 Land use map of research area

研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)有10處高陡邊坡、9處廢棄采坑,城區(qū)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)治理區(qū)內(nèi)共有32處廢棄采場、1處矸石山,占用損毀土地面積179.77 hm2,崩塌、滑坡和泥石流等礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)；大凌河一級支流2016—2018年斷面監(jiān)測水質(zhì)超標(biāo)嚴重,大凌河干流水質(zhì)部分月份仍然不能標(biāo),2015—2018年各指標(biāo)均呈上升的趨勢,CODCr、氨氮、總磷濃度較高,甚至超過Ⅴ類限值[16]。研究區(qū)現(xiàn)有水土流失面積1896.5 km2,占全市土地總面積的42.43%。其中：輕度侵蝕面積1417.55 km2,中度侵蝕面積441.22 km2,強度侵蝕面積34.84 km2,極強度侵蝕面積2.75 km2,劇烈侵蝕面積0.14 km2,在《全國水土保持規(guī)劃(區(qū)劃)》中,屬于“國家水土流失重點治理區(qū)”[18]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究思路

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用大凌河流域北票段的相關(guān)社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、遙感影像、數(shù)值高程模型數(shù)據(jù)以及各級行政界限、水系等矢量數(shù)據(jù)。遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(hppt://www.resdc.cn/),空間分辨率為30 m。

2.2 研究思路

山水林田湖草各生態(tài)要素相互作用、相互聯(lián)系、相互依托,采用景感營造的理念統(tǒng)籌山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù),必須從系統(tǒng)思路、全局視角、流域系統(tǒng)層面出發(fā),針對核心問題和關(guān)鍵環(huán)節(jié),根據(jù)相關(guān)要素功能聯(lián)系、作用關(guān)系,統(tǒng)籌考慮各要素保護與修復(fù)需求,提出系統(tǒng)性整體解決方案[19-24]。研究區(qū)域是典型的山地-平原-河流-湖泊復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),作為一個生命共同體,這一復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)提供了水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、水質(zhì)凈化、生物多樣性維持、產(chǎn)品供給等多樣化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),而這些不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間,存在著此消彼長的權(quán)衡關(guān)系或者相互增益的協(xié)同關(guān)系。由于人類對不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)不合理的選擇利用,導(dǎo)致在增加供給功能的同時,引起生命共同體其他生態(tài)功能的下降,是區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題產(chǎn)生的根本原因[25-30]。

本研究以景感生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展為理論基礎(chǔ),采用景感營造的理念構(gòu)建了大凌河流域北票段生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)綜合治理框架(圖3)。

圖3 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)綜合治理框架Fig.3 The comprehensive management framework of ecological protection and restoration of full-array ecosystems in research area

框架以保持—改善—提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo),設(shè)計了“問題識別—系統(tǒng)治理—自然修復(fù)—景感營造”四維導(dǎo)向的生態(tài)保護與修復(fù)思路。針對大量工礦廢棄地、水土流失嚴重、水環(huán)境污染和村鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施落后等典型生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵問題,開展以流域為單元的山水林田湖草全生態(tài)要素的系統(tǒng)治理,在自然生態(tài)系統(tǒng)占主導(dǎo)區(qū)域強調(diào)應(yīng)用“再野化”方法自然修復(fù)與野生動物棲息地生境營造,減小工程量和資金投入,在人類活動密集區(qū)應(yīng)用景感生態(tài)學(xué)理論和方法,開展景感空間營造,優(yōu)化景觀格局、改善人居環(huán)境,通過塑造景感空間,寓情于景,引導(dǎo)和增強居民的生態(tài)環(huán)保意識,調(diào)動居民自發(fā)的生態(tài)保護行為,滿足居民的愿景和社會的需要,進而促進生態(tài)保護與修復(fù)的效果。

從生態(tài)安全、生態(tài)健康和生態(tài)福祉三個方面作為生態(tài)保護修復(fù)的實施路徑,通過歷史遺留礦山治理、白石水庫水環(huán)境提升和水土流失綜合治理保障區(qū)域生態(tài)安全；通過大黑山植被恢復(fù)、農(nóng)田面源污染治理、生態(tài)廊道建設(shè)、環(huán)白石水庫濕地建設(shè)、生物多樣性提升,保持生態(tài)系統(tǒng)健康；通過居民的生態(tài)意識行為導(dǎo)引,增強公眾對生態(tài)環(huán)境的滿意度,促進綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提升生態(tài)福祉的效果。

從技術(shù)、制度和資金三個方面保障生態(tài)保護與修復(fù)的實施,營造“綠水青山就是金山銀山”、區(qū)域綠色高質(zhì)量發(fā)展的美好愿景,調(diào)動全社會的積極性共同參與到大凌河流域北票段的生態(tài)保護與修復(fù)工作中,形成合力,加速生態(tài)保護與修復(fù)進程與效果。最后,在生態(tài)保護與修復(fù)的進程中,通過環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)等高科技手段,應(yīng)用景感生態(tài)學(xué)的趨善化模型,不斷進行適應(yīng)性調(diào)整與優(yōu)化,實現(xiàn)投入與產(chǎn)出效益的雙贏,助力資源枯竭型城市成功轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

3 大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)的景感營造

3.1 大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)景感空間體系構(gòu)建

本研究圍繞全面貫徹落實習(xí)近平生態(tài)文明思想,統(tǒng)籌推進山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù),堅持“保護優(yōu)先、系統(tǒng)治理、綠色發(fā)展”的原則,在系統(tǒng)治理的基礎(chǔ)上,強調(diào)自然生態(tài)系統(tǒng)的“再野化”修復(fù)和人類聚集區(qū)的景感空間營造,按照“一中心、二重點、五要素、六工程”組織實施,形成了大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)景感空間體系(圖4)。

圖4 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)景感空間體系Fig.4 The landsense creation system for ecological protection and restoration in research area

“一中心”即以聚焦于保持-改善-提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為中心；“二重點”即筑牢我國遼西北生態(tài)屏障和保障遼西北和內(nèi)蒙古東部供水安全；“五要素”即圍繞流域內(nèi)礦山、林草、河道、農(nóng)田、湖水等生態(tài)要素開展系統(tǒng)治理,協(xié)同提升流域清水產(chǎn)流、防風(fēng)固沙、水土保持、水質(zhì)提升、生態(tài)廊道連通、生物多樣性保護等關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)； “六工程”就是在前期治理的基礎(chǔ)上,分時間、分步驟、分區(qū)域,通過三年的時間,充分考慮資金年度投入強度、可行性及地方政府的實施能力,優(yōu)先啟動對國家生態(tài)安全格局產(chǎn)生重大影響的工程項目,安排實施“礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理工程、水土保持與植被修復(fù)工程、生態(tài)廊道建設(shè)與生物多樣性保護工程、重要水源地生態(tài)保護與修復(fù)工程、面源污染防治與村鎮(zhèn)環(huán)境綜合整治工程、生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)與管理支撐建設(shè)工程”等6方面重點工程項目,推動大凌河流域北票段生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善,保障遼西北、東北平原和京津冀的生態(tài)安全,促進區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展。

3.2 景感營造工程布局與分區(qū)

根據(jù)“尊重自然、差異治理”的主要原則,按照“因地制宜、重點突出”的規(guī)劃方法,結(jié)合《遼寧省“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》、《北票市環(huán)境保護“十三五”環(huán)境保護規(guī)劃》、《北票市城市總體規(guī)劃》、《白石水庫生態(tài)環(huán)境保護工程可行性研究報告》等現(xiàn)有主要生態(tài)保護修復(fù)相關(guān)規(guī)劃方案,根據(jù)景感空間營造的原則,將研究區(qū)生態(tài)保護修復(fù)分為“低山丘陵水土保持與林草植被生態(tài)修復(fù)帶、大黑山礦山地質(zhì)環(huán)境綜合整治生態(tài)修復(fù)區(qū)、高丘臺地水源涵養(yǎng)與風(fēng)沙防治生態(tài)修復(fù)區(qū)、水源地生態(tài)保護與面源污染防治區(qū)、白石水庫水生態(tài)修復(fù)與生物多樣性保護區(qū)”5個主要治理區(qū)域,形成“一帶、四區(qū)”的生態(tài)保護修復(fù)格局(圖5、表1)。

表1 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)治理分區(qū)表

圖5 研究區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)治理分區(qū)圖 Fig.5 Districts of the ecological protection and restoration in research area

3.3 景感營造工程實施的生態(tài)效益評估

(1)生態(tài)效益

根據(jù)工程量推算,通過山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程建設(shè),大凌河流域北票段荒漠化進程得到控制,阻止沙漠向東侵蝕,嚴重沙化沙漠占比減少3%；受損山體得到全面修復(fù),大黑山國家森林公園受損山體地質(zhì)環(huán)境治理率達到100%,消除次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生,實現(xiàn)生態(tài)資源價值的“兩山轉(zhuǎn)化”。

通過坡耕地水土流失治理工程,增加土壤植被蓄水效果,涵養(yǎng)水源,項目所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水土流失將得到有效控制,水土流失面積減少13500 hm2,治理的坡耕地面積占項目區(qū)可治理坡耕地總面積的72.03%,年均攔蓄天然降水量在250萬 m3以上,區(qū)域的可利用水資源總量明顯提高。

通過白石水庫水環(huán)境保護與修復(fù)工程及白石水庫生態(tài)緩沖帶建設(shè)工程,削減入庫COD 4148.62 t/a、氨氮412.08 t/a、TN 761.31 t/a、TP 123.52 t/a,河濱緩沖帶增加120 hm2,生態(tài)涵養(yǎng)林增加280 hm2,濕地增加696 hm2,有效削大凌河流域入庫河流的入湖污染量,恢復(fù)流域的優(yōu)良生態(tài)環(huán)境,促進白石水庫的水質(zhì)顯著改善,有效發(fā)揮白石水庫在我國“遼西北供水工程”的關(guān)鍵節(jié)點的生態(tài)安全保障功能,以及“東水南調(diào)西輸”的調(diào)蓄池的生態(tài)服務(wù)功能,保障內(nèi)蒙古干旱區(qū)的備用水源的生態(tài)安全。

通過大黑山-天鵝湖聯(lián)絡(luò)帶生態(tài)廊道建設(shè),向中心軸兩側(cè)延伸5 km范圍內(nèi)進行綠化生態(tài)修復(fù)治理,利用規(guī)劃范圍內(nèi)的荒灘荒地,宜林荒山和稀疏林地進行綠化造林,規(guī)劃總生態(tài)修復(fù)造林面積為6942.4 hm2,道路綠化帶長度約為50 km,在保障河道“水質(zhì)安全、行洪安全、生態(tài)安全”的基礎(chǔ)上打造一條融安全線、經(jīng)濟線、交通線于一體的“河路生態(tài)區(qū)”,提高路岸生態(tài)建設(shè),促進項目區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

(2)社會效益

項目的實施,將直接推動城鄉(xiāng)人居環(huán)境的改善和優(yōu)化,城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理率達到93%以上,鄉(xiāng)村生活垃圾無害化處理率達到85%以上,城鄉(xiāng)污水集中處理率提高到97%,農(nóng)村戶用廁所無害化改造,2019年普及率達到83%,到2020年達到85%左右,改廁數(shù)量達到3800個左右。新建村鎮(zhèn)一體化污水處理設(shè)施6座及配套污水收集管網(wǎng)。新建鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾收集站5座,設(shè)置垃圾收集點202處,垃圾熱解氣化處理站1座,人居環(huán)境將更加方便舒適,使人民群眾的幸福感、獲得感大為增加。

通過土地整治修復(fù)工程的實施,使得區(qū)域土壤理化性質(zhì)到改善,生態(tài)產(chǎn)品供給、保持水土的功能顯著提升,促進土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,提高區(qū)域基本農(nóng)田比例,增加可利用土地,為林地、耕占補平衡和工業(yè)建設(shè)用地提供后備資源,為區(qū)域的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力的土地資源保障。

在工程實施過程中,政府、企業(yè)和群眾對環(huán)境污染治理和生態(tài)保護修復(fù)的重要性和價值將有更充分的認識,進一步增強生態(tài)責(zé)任意識和綠色消費意識,重視生態(tài)脆弱區(qū)的環(huán)境承載力,自覺踐行綠色生產(chǎn)生活方式,形成全社會共治、共管、共享的生態(tài)文明新格局,實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。

(3)經(jīng)濟效益

通過生態(tài)修復(fù)試點工程的實施,可以合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)牧業(yè)、清潔能源、數(shù)字化產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游、生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖等綠色產(chǎn)業(yè),為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與展望

本研究探討了景感生態(tài)學(xué)在山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)中的應(yīng)用,基于生態(tài)學(xué)、景感生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理論,結(jié)合研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題和發(fā)展需求,設(shè)計了“問題識別—系統(tǒng)治理—自然修復(fù)—景感營造”四維導(dǎo)向的生態(tài)保護與修復(fù)思路,構(gòu)建了大凌河流域北票段生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)綜合治理框架,以保持、改善和提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo),構(gòu)建了大凌河流域北票段山水林田湖草生態(tài)保護與修復(fù)體系,形成了“一帶四區(qū)”的生態(tài)安全格局,為大凌河流域北票段的生態(tài)保護與修復(fù)提供了具有針對性和可行性的頂層設(shè)計方案。通過開展景感空間營造,優(yōu)化景觀格局、改善人居環(huán)境,引導(dǎo)和增強居民的生態(tài)環(huán)保意識,調(diào)動居民自發(fā)的生態(tài)保護行為,滿足居民的愿景和社會的需要,進而促進生態(tài)保護與修復(fù)的效果。

同時需要注意到,在傳統(tǒng)的生態(tài)保護與修復(fù)實踐中,往往將人類活動默認為對自然生態(tài)系統(tǒng)的擾動而加以限制和減少,如大量設(shè)置級別不高的保護區(qū),即增加了地方政府長期的財政負擔(dān)又占用了大量的土地資源,其結(jié)果往往效果有限并制約了區(qū)域的發(fā)展?jié)摿?。因?在未來的生態(tài)保護與修復(fù)工作中,建議充分應(yīng)用景感生態(tài)學(xué)理論,通過構(gòu)建區(qū)域居民的共同行為規(guī)范,引導(dǎo)并實現(xiàn)人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的有利影響,進一步提升生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)的效果,促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。