鄔志龍,楊濟瑜,謝花林,*

1 江西財經(jīng)大學(xué)生態(tài)文明研究院,南昌 330013 2 江西財經(jīng)大學(xué)土地管理研究中心,南昌 330013 3 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源與環(huán)境學(xué)院,南昌 330013

在快速城市化、工業(yè)化背景下,社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的雙重博弈,致使生態(tài)空間不斷被壓縮、生態(tài)安全問題日益突出[1—2]。因此,黨的十八大、十九大明確指出將優(yōu)化生態(tài)安全格局提升到國家戰(zhàn)略高度[3],并強調(diào)“實施重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)重大工程,優(yōu)化生態(tài)安全屏障體系,構(gòu)建生態(tài)廊道和生物多樣性保護網(wǎng)絡(luò),提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性”。生態(tài)安全格局是景觀格局優(yōu)化的空間表現(xiàn),需對維護和控制某種生態(tài)過程起關(guān)鍵性作用的局部、點以及位置關(guān)系進行優(yōu)化配置[4]。生態(tài)修復(fù)是對受損國土空間、退化生態(tài)系統(tǒng)進行恢復(fù)與重建[5]。構(gòu)建科學(xué)合理的生態(tài)安全格局是維系生態(tài)安全的宏觀把握,實施精準有效的生態(tài)修復(fù)則是提高生態(tài)安全的具體抓手,兩者相輔相成、相得益彰,對維持景觀格局整體性和生態(tài)系統(tǒng)功能完整性具有重要的理論和現(xiàn)實意義[6]。

自20世紀90年代生態(tài)安全格局相關(guān)理論和方法的系統(tǒng)提出[7],“識別源地—構(gòu)建阻力面—提取廊道及節(jié)點”已逐漸成為生態(tài)安全格局研究的基本范式[4,8]。生態(tài)源地是指具有重要生態(tài)功能和較強敏感性的大型生境斑塊,是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的發(fā)源地和匯集地,通常根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值[9—10]、生態(tài)敏感性[11—12]、生境質(zhì)量[13]等綜合評價提取。阻力面是反映物種空間擴散和潛在流動所面臨的阻礙和困難程度,大多通過地類賦值[14—15]、指數(shù)修正[16—17]和最小阻力模型[18]構(gòu)建。生態(tài)廊道是物種遷移擴散的最小阻力通道,維系著生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部要素間的能量流、物質(zhì)流、信息流,常用識別方法有成本路徑法[19]、電路理論[20—21]、圖論方法[22]等。生態(tài)節(jié)點則是生態(tài)廊道上占據(jù)重要區(qū)位的關(guān)鍵性、戰(zhàn)略性節(jié)點,并由此衍生出生態(tài)戰(zhàn)略點[23]、生態(tài)夾點[20]、生態(tài)障礙點[6]、生態(tài)斷裂點[9]等多種概念類型。合理有序的“源地-廊道-節(jié)點”結(jié)構(gòu)框架是支撐區(qū)域生態(tài)功能健康運行和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)[15]。

目前,國內(nèi)外學(xué)者將此框架應(yīng)用于省域[24]、城市群[25]、城市[14,26]、縣(區(qū))[27]、鄉(xiāng)鎮(zhèn)[28]等不同尺度和礦區(qū)[29]、旱區(qū)[30]、城市森林[31]、濕地[32]等典型客體的生態(tài)安全格局研究,并在技術(shù)方法上做了大量改進。然而,基于“源地-廊道-節(jié)點”的生態(tài)格局研究大多淪為刻板教條式分析,缺乏對生態(tài)安全格局成因的深入探究和社會經(jīng)濟因素的充分考量[33],也鮮有對生態(tài)安全預(yù)警和生態(tài)修復(fù)區(qū)域的有效識別[34—35],以至于未能提出具體有效的生態(tài)安全格局優(yōu)化和生態(tài)保護修復(fù)措施建議,理論指引和實踐操作性不強。而現(xiàn)有生態(tài)修復(fù)又以工程修復(fù)措施為主,缺乏生態(tài)要素統(tǒng)籌修復(fù)意識,不利于生態(tài)系統(tǒng)整體功能發(fā)揮[6,36]。生態(tài)安全格局的宏觀優(yōu)化與生態(tài)保護修復(fù)的具體實施未能很好地結(jié)合起來,缺乏宏觀與細節(jié)、整體與局部的有效銜接。此外,生態(tài)安全格局構(gòu)建相關(guān)技術(shù)方法的改進,對數(shù)據(jù)要求越來越高,操作過于復(fù)雜,反而不利于生態(tài)安全格局的研究分析。因此,生態(tài)安全格局研究應(yīng)更多關(guān)注兩方面的科學(xué)問題：1)如何快速有效地解構(gòu)區(qū)域生態(tài)安全格局及其空間要素組分,厘清其自然生態(tài)與社會經(jīng)濟內(nèi)涵特點；2)如何基于“源地-阻力面-廊道與節(jié)點”生態(tài)格局識別生態(tài)預(yù)警與保護修復(fù)核心區(qū)域,提出具體有效的生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案,統(tǒng)籌宏觀空間規(guī)劃和具體生態(tài)措施。

南方丘陵山區(qū)作為我國生態(tài)安全戰(zhàn)略格局中“兩屏三帶”的重要組成部分,生態(tài)區(qū)位重要、生態(tài)問題突出,被納入全國首批山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點,將開展系列生態(tài)建設(shè)與保護修護工作,投資巨大、工程繁多[37]。因此,研究南方丘陵山區(qū)生態(tài)安全格局優(yōu)化及其保護修復(fù)具有典型代表性和現(xiàn)實迫切性。鑒于此,本文以南方丘陵山區(qū)瑞金市為例,綜合生態(tài)敏感性評價與最小阻力模型,識別生態(tài)源地,梳理潛在廊道和生態(tài)節(jié)點,解構(gòu)瑞金市生態(tài)安全格局及其空間組分,分析其自然生態(tài)與社會經(jīng)濟內(nèi)涵特點,劃分生態(tài)預(yù)警與保護修復(fù)核心、重點區(qū)域,提出生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案,以期為南方丘陵山區(qū)乃至全國生態(tài)安全構(gòu)建及其優(yōu)化修復(fù)提供參考借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

瑞金市位于江西省東南部,武夷山脈南段西麓,贛江東源貢水上游,處于贛閩粵三省交界,是中西部省市溝通東南沿海的中轉(zhuǎn)要地(圖1)。瑞金市總國土面積2448km2,其中,耕地面積238km2,林地面積1850km2,森林覆蓋率高達75.6%。其地勢周邊高、中部低,盆地面積大,屬江西四大盆地之一。瑞金市地處華中氣候區(qū)與華南氣候區(qū)的過渡帶,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤型氣候,熱量豐富、雨量充沛,光照充足,四季分明。境內(nèi)地表水資源豐富,多年平均徑流總量21.156億m3,有綿江河、九堡河、萬田河、梅江河、古城河等主干河流,流域總面積2449km2,水庫17座,儲水量1.98億m3。

瑞金市是一個典型的丘陵山區(qū)城市,同時是享譽中外的“紅色故都”、共和國搖籃。由于豐富的歷史文化和獨特的自然資源,瑞金市大力發(fā)展旅游經(jīng)濟。然而,近年來隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,瑞金市建設(shè)擴張、綠地擠占、污水排放與農(nóng)村大規(guī)模的毀林墾荒、臍橙種植、工礦挖采等,造成較為嚴重的水土流失、環(huán)境污染和生態(tài)退化,生態(tài)環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾日漸突出。生態(tài)脆弱、資源緊張,與密集的人口分布、高強度的經(jīng)濟活動迫使瑞金市亟需加強生態(tài)安全格局的宏觀把控和生態(tài)保護修護的精細實施。因此選取瑞金市研究丘陵山區(qū)生態(tài)安全格局具有一定的典型性和代表性。

圖1 瑞金市地理位置Fig.1 Geographical location of Ruijin City

圖2 瑞金市土地利用現(xiàn)狀圖Fig.2 Land use and land cover in Ruijin City

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文的主要數(shù)據(jù)包括：瑞金市2017年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù),源自瑞金市自然資源局,土地利用類型分為耕地、園地、林地、草地、交通運輸用地、水域、城鎮(zhèn)村及工礦用地和其他土地(圖2)；數(shù)字高程模型(DEM 30m分辨率),源自地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/),用于提取高程、坡度數(shù)據(jù)；中國區(qū)域2019年歸一化植被指數(shù)(NDVI 250m分辨率),源自地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(http://www.geodata.cn/),用于植被覆蓋度分析；其他參考性數(shù)據(jù)文件還包括瑞金市社會經(jīng)濟空間規(guī)劃等,來源于瑞金市發(fā)展和改革委等職能部門。

2 研究方法

2.1 生態(tài)敏感性評價

2.1.1評價因子選取與等級劃分

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對人類活動干擾和自然環(huán)境變化的反映程度,表征區(qū)域發(fā)生生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和可能性大小[11]。瑞金市作為典型的丘陵山區(qū),面臨地質(zhì)災(zāi)害(如滑坡、泥石流)、水土流失、環(huán)境污染、景觀破碎、生物多樣性減少等多種生態(tài)風(fēng)險和環(huán)境問題,受自然生態(tài)條件和人為干擾因素的綜合影響,因此在敏感性評價中宜采取多個因子進行綜合評價。參考已有研究[12,18,38]和瑞金市實際情況,本文選取坡度、高程、植被覆蓋度、水域、地類5個指標對瑞金市生態(tài)敏感性進行綜合評價。其中,坡度、高程、植被覆蓋度、水域充分反映瑞金市丘陵山區(qū)自然生態(tài)特點,地類指標則綜合反映人類活動對自然生態(tài)的干擾。參照國家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》的分級標準[39],將評價因子生態(tài)敏感性分為高度敏感、較高敏感、中度敏感、較低敏感和低度敏感5個等級,并分別賦值9、7、5、3、1,具體分類標準如表1所示。

表1 生態(tài)敏感性分析因子等級及其權(quán)重

2.1.2因子權(quán)重賦值

通過層次分析法和專家咨詢,對比不同因子的相對重要性,對坡度、高程、植被覆蓋度、水域、地類這5個因子進行評分、確定權(quán)重。運用Yaahp軟件,構(gòu)建判斷矩陣,將每一行和各縱列的因子進行兩兩比較,進行評分,對判斷矩陣最大特征根的特征向量歸一化后,得到各因子的權(quán)重值。進行一致性檢驗,確保檢驗系數(shù)CR=0<0.1,具有完全一致性,最終確定瑞金市生態(tài)敏感性評價因子的權(quán)重(表1)。

2.1.3空間疊加與源地識別

應(yīng)用ArcGIS 10.6軟件,通過裁剪、建立緩沖區(qū)、要素轉(zhuǎn)柵格、重分類等工具將坡度、高程、植被覆蓋度、水域、地類這5個指標因子分別賦予對應(yīng)的等級數(shù)值,得到單因子生態(tài)敏感性分析圖。根據(jù)單因子分級標準,利用柵格計算器對各因子進行加權(quán)疊加計算,得到綜合瑞金市生態(tài)敏感性綜合得分,并利用自然斷點將敏感程度劃為高度敏感、較高敏感、中度敏感、較低敏感和低度敏感5類。

生態(tài)源地是物種維持和擴散的源點[40],往往是生態(tài)高度敏感地區(qū)。因此,本文在生態(tài)敏感性評價基礎(chǔ)上,結(jié)合瑞金市土地利用與土地覆被現(xiàn)狀,選取生態(tài)敏感性高、斑塊面積大且集中連片的區(qū)域作為生態(tài)源地。通過對比瑞金市已有生態(tài)紅線[41],本文最終以大于0.8km2的、集中連片的高度敏感斑塊作為生態(tài)源地。

2.2 生態(tài)阻力分析

2.2.1最小累積阻力模型

最小累積阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)是模擬物種從源地穿越不同景觀基質(zhì)過程中所耗費代價的最小成本路徑[42],阻力面則反映了物種空間運動的趨勢[43]。MCR模型最早由Knaapen等[44]提出,后經(jīng)俞孔堅[45]加以改進,目前廣泛應(yīng)用在景觀生態(tài)戰(zhàn)略點的判別[46]?；竟饺缦拢?/p>

(1)

式中,MCR為最小累積阻力值；f表示最小累計阻力模型與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系,是個未知單調(diào)遞增函數(shù)；∑表示柵格i與源j之間穿越所有單元的距離和阻力的累積[47]；Dij表示生態(tài)要素從源j到景觀單元i的空間距離(單位m)；Ri表示景觀單元i對某種生態(tài)要素運動的阻力值。

2.2.2生態(tài)阻力因子指標體系

結(jié)合研究區(qū)的實際情況,綜合考慮指標的可獲取性以及易于量化的原則,分別從自然干擾和人為影響中選取7個指標作為阻力評價因子,構(gòu)建生態(tài)安全阻力面。阻力面是指生態(tài)流在景觀單元中流動時的受阻程度。自然干擾因子包括NDVI、坡度、土地利用強度。NDVI可以指示植被空間密度以及影響局部氣候,坡度可以衡量物種遷徙的難易程度以及土地資源在空間上的分布,土地利用強度能夠表征要素與土地之間的作用關(guān)系,要素與土地之間的作用關(guān)系越強,其阻力值越高。距縣道距離、距公路/高速距離以及距居民點距離則是干擾因子。距離越近,則干擾越強,即阻力越強；反之,則阻力越弱。通過閱讀大量文獻[18,29,42,47]參考阻力等級以及阻力值的劃分,運用層次分析法和Yaahp軟件計算各阻力因子對應(yīng)權(quán)重值，并進行一致性檢驗。最終得到各阻力因子等級權(quán)重如表2所示，檢驗系數(shù)CR=0.007<0.1,具有較好的一致性。

2.2.3生態(tài)廊道及節(jié)點提取

廊道是兩相鄰源地之間的最小阻力通道。運用ArcGIS 10.6中的重分類、緩沖區(qū)分析建立單因子阻力面,將得到的7個單因子阻力面加權(quán)疊加得到綜合阻力面,再運用成本距離計算累積耗費阻力面。分別將各個生態(tài)源地依次作為起點和終點,運用ArcGIS成本路徑分析,識別生態(tài)廊道。依據(jù)密度分析工具,結(jié)合生態(tài)源地的重要性識別出重點廊道和一般廊道[18,48]。生態(tài)節(jié)點位于生態(tài)廊道中生態(tài)功能較脆弱的地方,對生態(tài)流的運行具有關(guān)鍵作用[23]?；谏傻臐撛诶鹊?運用等值線工具生成阻力等值線,根據(jù)生態(tài)廊道與阻力等值線的交點識別生態(tài)節(jié)點。其中,最大阻力等值線與生態(tài)廊道的交點為重要生態(tài)節(jié)點,其他等值線與生態(tài)廊道的交點為一般生態(tài)節(jié)點,形成有梯度層次的生態(tài)節(jié)點體系。一條生態(tài)廊道上往往有一個重要節(jié)點和多個一般節(jié)點,既能識別重要生態(tài)節(jié)點從而決定重要生態(tài)工程建設(shè),又能通過生態(tài)節(jié)點密集程度判別生態(tài)廊道的連通性能進而展開系統(tǒng)保護。梯度化的生態(tài)節(jié)點體系建設(shè)保護可以使生態(tài)廊道更加穩(wěn)定,增強與生態(tài)源地間的連通性,進而使整個生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連通性與穩(wěn)定性得到提高。

2.3 生態(tài)安全分級與空間優(yōu)化

綜合上述生態(tài)源地、生態(tài)廊道以及生態(tài)節(jié)點共同構(gòu)建出瑞金市的生態(tài)安全格局。用自然斷點法對最小累積阻力面中的阻力值進行重分類,將研究區(qū)生態(tài)安全等級劃分為五類,分別為高度生態(tài)安全區(qū)、較高生態(tài)安全區(qū)、中等生態(tài)安全區(qū)、較低生態(tài)安全區(qū)、低度生態(tài)安全區(qū)?；谠吹?廊道-節(jié)點和生態(tài)安全等級分區(qū),通過部門走訪(自然資源局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境局、發(fā)展改革委等)、專家咨詢和野外調(diào)研,綜合了解瑞金市城建、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、社會、經(jīng)濟等空間運行的現(xiàn)狀、困境和未來趨勢,判別生態(tài)預(yù)警與保護修復(fù)核心區(qū)、重點區(qū),明確空間管制原則和生態(tài)修復(fù)工程措施,從而制定科學(xué)有效、切實可行的生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案。

表2 生態(tài)阻力因子等級及其權(quán)重

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)源地識別

3.1.1生態(tài)敏感性分析

從圖3單因子敏感性可以看出,地類、坡度敏感性較大,植被、高程敏感性中等,水域敏感性最小。各因子敏感性具有典型的丘陵山區(qū)特點,即：受地形地貌影響,中部盆地與四周丘陵山地差異顯著。其中,土地利用類型直觀反映人類活動對自然生態(tài)的干擾,中部盆地及山澗溝域由于地勢平坦、土地開發(fā)強度大,生態(tài)活力和生態(tài)敏感性明顯較低；四周丘陵山地由于海拔較高、坡度較陡難以開發(fā)利用,受人類活動干擾較小、植被覆蓋保留較好,但易發(fā)生巖土崩落、山體滑坡,因而具有較高的生態(tài)敏感性；此外,由于盆地和山澗溝域水系匯集,距離水域較近地區(qū)常年易受水流沖刷而發(fā)生水土流失,因而水域因子敏感性較高。

綜合五個單因子敏感性結(jié)果,運用柵格計算器加以權(quán)重計算得到瑞金市綜合敏感性結(jié)果。從整體上看,瑞金市綜合敏感性呈現(xiàn)“中部盆地與山澗溝域低敏感,四周丘陵山地高敏感”的特點,且敏感區(qū)多為重要水庫水源地和山地生態(tài)林場。其中,敏感區(qū)集中連片面積較大的有東北部的日東水庫與羅漢巖景區(qū)、日東林場,南部的拔英林場等,分別占研究區(qū)面積的15.29%、11.59%以及26.69%。

圖3 生態(tài)敏感性分析Fig.3 Ecological sensitivity analysis

基于生態(tài)敏感性空間要素識別,為降低細碎斑塊的不利影響,合并細碎斑塊,并參考瑞金市生態(tài)紅線,提取集中連片且面積大于0.8km2的高度敏感斑塊作為生態(tài)源地,最終得到20個生態(tài)源地(表3)?？梢钥吹?瑞金市生態(tài)源地較多,主要包括了國家森林公園、重點景區(qū)、大型水庫、重要林地等,圍繞中部盆地均勻地分布于周邊丘陵山地。

3.2 生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點構(gòu)建

3.2.1阻力面構(gòu)建

運用ArcGIS 10.6對各因子阻力值進行分析計算,生成了單因子阻力面(圖4)?？梢钥闯?阻力值高的地區(qū)多為植被覆蓋低、人口密集、土地利用強度大的城鎮(zhèn)化地區(qū)、工礦區(qū)和道路沿線地區(qū),這些地區(qū)人類活動頻繁,生態(tài)破壞較大。運用柵格計算器進行加權(quán)計算得到綜合阻力面(圖5),可以看出,中部盆地、西部工礦區(qū)以及西南部山澗溝域生態(tài)阻力較大,西北部和北部次之,且呈現(xiàn)阻力值由盆地中心向外輻射降低的特點。根據(jù)俞孔堅(1998)對阻力面的類型界定[39],瑞金市生態(tài)阻力面是較為典型的高原型阻力面,具有典型的山地特點。

表3 瑞金市重要生態(tài)源地

圖4 單因子阻力面Fig.4 Resistance surface of each factor

圖5 瑞金市生態(tài)安全格局與綜合阻力面Fig.5 Ecological security pattern and total resistance surface in Ruijin City

3.2.2廊道和節(jié)點構(gòu)建

本文通過成本距離計算得到研究區(qū)最小累積耗費阻力面,再運用成本路徑分析生成潛在生態(tài)廊道,依據(jù)廊道重復(fù)的次數(shù)以及源地重要程度區(qū)分一般廊道和重要廊道；選取最大阻力等值線與生態(tài)廊道的交點為重要生態(tài)節(jié)點、其他等值線與生態(tài)廊道的交點為一般生態(tài)節(jié)點,構(gòu)建有梯度層次的生態(tài)節(jié)點體系。最終得到潛在廊道119條,其中,一般廊道41條,重要廊道78條；生成生態(tài)節(jié)點72個,其中重要節(jié)點19個,一般節(jié)點53個。

從圖5可以看到,瑞金市生態(tài)廊道的整體空間連接程度較好,且閉合度較高。其中,重要生態(tài)廊道和重要生態(tài)節(jié)點主要分布于南部的拔英-澤潭生態(tài)林場、東部的日東國家水庫水源地和西部的九堡-綿江林場等區(qū)域。這些區(qū)域內(nèi)生態(tài)廊道多而密集,較好地連接了各個重要生態(tài)源地；生態(tài)節(jié)點稀疏卻區(qū)位重要,能高效控制景觀過程、強化空間聯(lián)系。而中部盆地與山澗溝域等生態(tài)阻力值較大的區(qū)域,生態(tài)廊道單一細長且易發(fā)生生態(tài)斷裂,廊道的生態(tài)溝通功能較弱,如連接中部沙洲水庫、北部丁陂水土涵養(yǎng)區(qū)的生態(tài)廊道普通節(jié)點密集,建設(shè)投入要求較大。

(1) 提高碳纖維生產(chǎn)能力和水平。目前，我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離世界先進水平還有一定的差距，投入商用的CFRP大都來自國外。國內(nèi)應(yīng)加大相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資力度、更新技術(shù)水平、擴大生產(chǎn)能力，使相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量盡快趕超世界先進水平。

3.3 生態(tài)安全格局分析

圖6 瑞金市生態(tài)安全區(qū)劃及其社會生態(tài)屬性 Fig.6 Ecological security regionalization and social-ecological attribute of Ruijin City

基于生態(tài)敏感性評價與MCR生態(tài)阻力分析,綜合源地、潛在廊道、生態(tài)節(jié)點,可知瑞金市生態(tài)安全格局總體較好,表現(xiàn)為：(1)“源地-廊道-節(jié)點”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)完整但仍有不足。源地多而均勻,廊道密集且閉合度高,重要節(jié)點戰(zhàn)略性強,但部分廊道懸掛且斷裂風(fēng)險大(圖5)。(2)生態(tài)安全水平總體較高但局部問題突出(圖6),具體體現(xiàn)在：

高度生態(tài)安全區(qū)和較高生態(tài)安全區(qū)總面積為1767.17km2,占總國土面積的72.36%,且空間分布均勻,說明瑞金市生態(tài)安全水平總體較高。其中,高度生態(tài)安全區(qū)主要是山林生態(tài)保護區(qū)、大型水庫水源地、重要河流緩沖區(qū),如南部集中連片的拔英林場,東部大面積的日東林場和贛江源國家森林公園,東北部龍山-日東大型水庫,北部九堡水土涵養(yǎng)山林地,西北部瑞林-丁陂梅江河緩沖區(qū)等,環(huán)繞中部盆地均勻分布于瑞金市周邊。幾乎所有的生態(tài)源地和大部分的重要生態(tài)廊道都分布于高度生態(tài)安全區(qū),形成了空間分布均勻、網(wǎng)絡(luò)閉合度較高的生態(tài)結(jié)構(gòu)體系。較高生態(tài)安全區(qū)主要是山地向盆地、溝域過渡的低丘緩坡地帶,是人類活動空間向自然空間轉(zhuǎn)換的邊緣區(qū)域,表現(xiàn)為自然景觀與人文景觀交錯演替,如退耕還林。這部分區(qū)域由于海拔較低、坡度較緩、生境質(zhì)量較好,既為生態(tài)空間保護提供緩沖,又為丘陵山區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展提供后備空間資源。

中等生態(tài)安全區(qū)有438.76km2,占總國土面積的17.97%,主要為溝域經(jīng)濟延伸帶,分布于山澗溝域和中部盆地邊緣,自西南向東北延伸,也有小部分區(qū)域分布在北部山澗洼地。由于地勢相對平坦、水土肥沃,山澗溝域與洼地有較豐富的耕地、園地資源,同時零星農(nóng)村居民點分布于此,經(jīng)營種植煙葉、蓮子、臍橙等山區(qū)特色經(jīng)濟作物。中等生態(tài)安全區(qū)由于受人類活動干擾程度不深,生態(tài)安全維持在中等穩(wěn)定水平。

較低生態(tài)安全區(qū)與低度生態(tài)安全區(qū)總面積為236.13km2,占總國土面積的9.67%,主要為中部盆地城鎮(zhèn)發(fā)展核心區(qū)、農(nóng)業(yè)人口密集區(qū)和西部多個工礦挖采區(qū)。城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)由于城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)發(fā)展、水體污染等原因,生態(tài)阻力大、物種連通性低,儼然已成為生態(tài)孤島；城區(qū)周邊城鄉(xiāng)結(jié)合部農(nóng)業(yè)人口密集,由于規(guī)模集約農(nóng)業(yè)和密集分布的農(nóng)村居民點對土地高強度的開發(fā)利用,自然景觀破碎、生態(tài)系統(tǒng)退化；西部工礦挖采點零星分布,卻是對生態(tài)系統(tǒng)的嚴重掠奪,引起大面積的土地塌陷、粉塵污染,造成嚴重的生態(tài)損害。較低生態(tài)安全區(qū)與低度生態(tài)安全區(qū)內(nèi)生態(tài)廊道較少,但卻密集分布著各類生態(tài)節(jié)點,尤其是中部連接沙洲壩水庫的生態(tài)廊道,需要修復(fù)的生態(tài)斷裂點較多。

3.4 生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化

(1)統(tǒng)籌優(yōu)化生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展空間運行

基于瑞金市生態(tài)安全格局,劃定生態(tài)修復(fù)核心區(qū)、生態(tài)監(jiān)測預(yù)警區(qū)、生態(tài)保護緩沖區(qū)和生態(tài)保護重點區(qū)(圖7),優(yōu)化融合“三生”空間,協(xié)調(diào)生態(tài)保護與經(jīng)濟發(fā)展。其中,生態(tài)修復(fù)核心區(qū)主要針對低度生態(tài)安全區(qū)和部分較低生態(tài)安全區(qū),尤其是中部盆地城市發(fā)展區(qū)和西部工礦開采區(qū)。結(jié)合城市開發(fā)邊界線,控制城市空間無序擴張；嚴格礦產(chǎn)開采審批,限制礦區(qū)空間規(guī)模。生態(tài)監(jiān)測預(yù)警區(qū)涵蓋中等生態(tài)安全區(qū)和部分較低生態(tài)安全區(qū),結(jié)合基本農(nóng)田和耕地保護紅線,限制經(jīng)濟開發(fā)強度,監(jiān)測保護農(nóng)田生態(tài)空間。生態(tài)保護緩沖區(qū)主要涵蓋較高生態(tài)安全區(qū),保護低丘緩坡地帶,防止人類活動對自然空間的侵占,預(yù)留后備空間資源。生態(tài)保護重點區(qū)為高度生態(tài)安全區(qū),應(yīng)涵蓋所有重要山林地、水庫水源地、風(fēng)景名勝地等生態(tài)源地,結(jié)合生態(tài)紅線,勘界定標,守住生態(tài)保護底線空間。

(2)分區(qū)推進生態(tài)保護修復(fù)工程

基于瑞金市生態(tài)空間保護修復(fù)分區(qū),明確不同區(qū)域生態(tài)修復(fù)重點任務(wù),分類推進生態(tài)工程實施(圖7)。對生態(tài)修復(fù)核心區(qū)的城市區(qū)域,應(yīng)重點實施公園綠地建設(shè)、污染水體治理和城鄉(xiāng)結(jié)合部破碎景觀修復(fù)；對工礦開采區(qū)則需因地制宜制定科學(xué)合理的生態(tài)重建方案,宜林則林、宜草則草,積極推進土地平整、景觀修復(fù)。對生態(tài)監(jiān)測預(yù)警區(qū),重點推進農(nóng)田整治、水利建設(shè)和土壤污染修復(fù)治理,測土配方提升農(nóng)地質(zhì)量,動態(tài)監(jiān)測、預(yù)警農(nóng)田保護。對生態(tài)保護緩沖區(qū),進一步實施退耕還林工程,嚴格管控臍橙種植毀林墾荒現(xiàn)象；同時加大低丘緩坡的邊坡治理,防控水土流失,保護后備國土空間資源。對生態(tài)保護重點區(qū),宜繼續(xù)封山育林,禁止一切開發(fā),嚴格保護生態(tài)源地。

(3)建設(shè)完善源地-廊道-節(jié)點生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

基于已建立的生態(tài)安全格局,對瑞金市生態(tài)源地、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點進行系統(tǒng)保護建設(shè)?，F(xiàn)存生態(tài)安全格局中,中部城鎮(zhèn)發(fā)展核心區(qū)形成典型的生態(tài)孤島,廊道稀疏卻節(jié)點密集。應(yīng)結(jié)合瑞金市東西向、南北向雙“十”字鐵路、公路和縣級道路網(wǎng)絡(luò),增寬路旁綠化,建設(shè)形成以防護性、生產(chǎn)性綠地為主的綠色生態(tài)走廊；積極構(gòu)建綿江河生態(tài)水體廊道、梅江河生態(tài)水體廊道,尤其是中部盆地城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū),修建天橋、隧道適當增加城區(qū)生態(tài)廊道,連片成網(wǎng),消除孤島。在節(jié)點處加強生態(tài)保護,嚴格限制生態(tài)節(jié)點處的開發(fā)建設(shè),修建人工綠林,修復(fù)生態(tài)環(huán)境脆弱的節(jié)點,提高節(jié)點質(zhì)量。從生態(tài)系統(tǒng)原真性與完整性、生態(tài)功能連通性、空間布局合理性、保護管理有效性等多個角度統(tǒng)籌整合現(xiàn)有保護地,確保贛江源國家森林公園、羅漢巖景區(qū)、綿江河與梅江河水系、日東等大型水庫、以及銅缽山等各大山體之間的有效溝通,增強山水林田湖草協(xié)同關(guān)系,重塑生態(tài)景觀網(wǎng)絡(luò)化格局。

圖7 瑞金市生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案Fig.7 The plan for ecological protection & restoration and spatial optimization in Ruijin City

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文以南方丘陵山區(qū)瑞金市為例,綜合生態(tài)敏感性評價與最小阻力模型,識別生態(tài)源地,梳理潛在廊道和生態(tài)節(jié)點,厘清瑞金市生態(tài)安全格局及其空間組分,劃分生態(tài)預(yù)警與保護修復(fù)核心區(qū)、重點區(qū),提出生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案。得出以下結(jié)論：

(1)“源地-廊道-節(jié)點”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)完整但仍有不足。瑞金市生態(tài)源地有123.22km2,占總國土面積5%,主要為重要山林地和水域,環(huán)繞中部盆地呈衛(wèi)星狀分布；潛在廊道119條,生態(tài)節(jié)點72個,在周邊山地呈閉合網(wǎng)絡(luò)狀,但中部盆地廊道單一、節(jié)點密集,網(wǎng)絡(luò)連通性較低。

(2)生態(tài)安全水平總體較高但局部問題突出。瑞金市高度生態(tài)安全區(qū)和較高生態(tài)安全區(qū)占總國土面積72.36%,涵蓋了大部分山林生態(tài)保護區(qū)、大型水庫水源地、重要河流緩沖區(qū),且空間分布較為均勻合理。中等生態(tài)安全區(qū)占17.97%,主要為溝域經(jīng)濟延伸帶,分布于山澗溝域和中部盆地邊緣,自西南向東北延伸。較低生態(tài)安全區(qū)與低度生態(tài)安全區(qū)占9.67%,主要為中部盆地城鎮(zhèn)發(fā)展核心區(qū)、農(nóng)業(yè)人口密集區(qū)和西部多個工礦挖采區(qū),生態(tài)阻力高、源地輻射弱,應(yīng)生態(tài)預(yù)警與重點修復(fù)。

(3)生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化應(yīng)宏觀統(tǒng)籌、分區(qū)推進、精細落實?；谌鸾鹗猩鷳B(tài)安全格局,融合生態(tài)安全等級、對接經(jīng)濟活動空間,劃分生態(tài)修復(fù)核心區(qū)、生態(tài)監(jiān)測預(yù)警區(qū)、生態(tài)保護緩沖區(qū)和生態(tài)保護重點區(qū),明確各區(qū)域空間管控原則,分區(qū)推進生態(tài)保護,圍繞“源地-廊道-節(jié)點”精細落實生態(tài)修復(fù)。生態(tài)修復(fù)核心區(qū)重點開展城市綠地建設(shè)、污染水體治理、礦山綠化修復(fù)；生態(tài)監(jiān)測預(yù)警區(qū)主要對溝域經(jīng)濟生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測預(yù)警,開展農(nóng)田整治和土壤修復(fù)；生態(tài)保護緩沖區(qū)進一步實施退耕還林,管控臍橙種植毀林墾荒,保護低丘緩坡后備空間資源；生態(tài)保護重點區(qū)落實勘界定標、封山育林,強化生態(tài)源地保護。

4.2 討論

本文構(gòu)建的生態(tài)敏感性評價與最小阻力模型簡單易操作,能夠快速有效地解構(gòu)丘陵山區(qū)生態(tài)安全格局及其空間要素組分?；谏鷳B(tài)阻力分級的生態(tài)安全區(qū)劃充分反映了丘陵山區(qū)自然生態(tài)和社會經(jīng)濟特點,避免了單純的“源地-廊道-節(jié)點”教條式分析。本文在部門走訪、專家咨詢和野外調(diào)研基礎(chǔ)上提出了具有針對性的生態(tài)保護修復(fù)與空間優(yōu)化方案,對協(xié)調(diào)丘陵山區(qū)人地矛盾、緩解發(fā)展與保護沖突具有一定現(xiàn)實意義和實踐價值,也能為其他類似區(qū)域的生態(tài)保護修復(fù)提供參考借鑒。

然而,生態(tài)安全格局優(yōu)化及其后期生態(tài)效應(yīng)驗證是一個系統(tǒng)性問題,涉及長時間尺度的生態(tài)過程,且影響生態(tài)安全的生態(tài)過程發(fā)生包括水平方向和豎直方向。目前,本文缺乏對豎直方向和時間尺度的生態(tài)格局、過程分析,未來將圍繞山區(qū)地域生態(tài)安全垂直定級評價和空間優(yōu)化生態(tài)效應(yīng)評價進行豎直方向和時間動態(tài)的深入研究。