劉 昕,谷 雨,鄧紅兵 (中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085)

隨著工業(yè)化的進(jìn)程,人們干預(yù)自然的能力不斷增強(qiáng),森林采伐、濕地開發(fā)、生物資源的開發(fā)利用,以及土地利用方式的改變,自然生態(tài)系統(tǒng)面積減少[1].因此有必要基于土地利用方式在目前及其較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)對(duì)土地基本屬性和生態(tài)過程的影響評(píng)價(jià)[2],促進(jìn)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保護(hù).Daily[3]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用.Costanza等[4]把生態(tài)系統(tǒng)分為16個(gè)類型、將其服務(wù)分為l7種功能,并給出了各生態(tài)系統(tǒng)類型產(chǎn)生各種生態(tài)服務(wù)的單位價(jià)值.土地評(píng)價(jià)是土地科學(xué)研究的重要內(nèi)容之一,評(píng)價(jià)方法多分為歸類法和數(shù)值法[5].我國(guó)較系統(tǒng)的土地評(píng)價(jià)工作始于20世紀(jì)50年代的荒地評(píng)價(jià)分類研究,80年代中后期,土地評(píng)價(jià)在定性歸類評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上發(fā)展了數(shù)值評(píng)價(jià)法,主要標(biāo)志是利用數(shù)學(xué)和決策模型對(duì)土地評(píng)價(jià)因子、各因子權(quán)重和土地等級(jí)劃分等環(huán)節(jié)的定量或半定量處理[6].從生態(tài)服務(wù)角度出發(fā),定義區(qū)域或城鎮(zhèn)土地中以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為主的土地利用類型為生態(tài)用地[7].江西省是我國(guó)江南丘陵的重要組成部分,經(jīng)濟(jì)發(fā)展以自然資源開發(fā)利用為主.在城市化進(jìn)程中建設(shè)用地的需求日益增加,生態(tài)用地面臨城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)業(yè)開發(fā)的威脅,導(dǎo)致生物多樣性喪失、生態(tài)退化、生態(tài)調(diào)節(jié)能力下降.加強(qiáng)生態(tài)用地的保護(hù)有利于提高自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)支持和調(diào)節(jié)能力,對(duì)江西省未來的可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn).要充分發(fā)揮生態(tài)用地的生態(tài)服務(wù)功能,需要對(duì)于生態(tài)用地的結(jié)構(gòu)功能、生態(tài)價(jià)值以及退化、破壞程度或潛在危險(xiǎn)進(jìn)行一個(gè)綜合評(píng)價(jià),即生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià).本研究將數(shù)值法與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論相結(jié)合,選取決定生態(tài)用地保護(hù)重要性的不同要素,并以要素的特點(diǎn)定出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算不同指數(shù),對(duì)各項(xiàng)指數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算得出總指數(shù),以此作為等級(jí)評(píng)定的依據(jù).并在GIS矢量化疊加等技術(shù)的支持下對(duì)生態(tài)用地的空間分布進(jìn)行分析,深化了生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià)研究.

1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)源主要為多時(shí)相 Landsat-5衛(wèi)星TM遙感影像和高空間分辨率的SPOT遙感圖像,并輔助矢量數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲取的非遙感數(shù)據(jù).遙感數(shù)據(jù)源包括 2003年江西省 TM遙感影像和2003年的SPOT遙感影像.其中TM遙感數(shù)據(jù)主要用于江西省生態(tài)環(huán)境狀況動(dòng)態(tài)分析;SPOT遙感數(shù)據(jù)主要利用其高空間分辨率的優(yōu)勢(shì),與2003年的Landsat-5影像進(jìn)行融合以便高精度地提取包括土地利用現(xiàn)狀、河流水系、濕地、道路交通、綠地分布等專題信息,無論是TM遙感圖像還是 SPOT遙感數(shù)據(jù)均采用江西獨(dú)立坐標(biāo)系.在收集的非遙感數(shù)據(jù)中,矢量數(shù)據(jù)主要包括江西省1 ∶1 0000的DEM數(shù)據(jù)、江西省土壤圖等數(shù)據(jù).DEM數(shù)據(jù)用于坡度、坡向、水土流失等專題信息提取,其他非遙感數(shù)據(jù)包括野外調(diào)研獲取的資料以及收集的文字資料.野外踏勘獲取的植被覆蓋和城市擴(kuò)張調(diào)研數(shù)據(jù)可用于輔助遙感解譯同時(shí)驗(yàn)證遙感解譯結(jié)果,收集文字材料包括政府正式頒布的統(tǒng)計(jì)年鑒和統(tǒng)計(jì)公報(bào)等數(shù)據(jù).

2 江西省生態(tài)用地建設(shè)評(píng)價(jià)體系及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立原則

穩(wěn)定性原則:土壤生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)行生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià)選取的指標(biāo)在時(shí)間上相對(duì)穩(wěn)定.

主導(dǎo)因素原則:選取最能直接影響生態(tài)用地保護(hù)重要性的因子,突出主導(dǎo)因素對(duì)生態(tài)用地保護(hù)重要性的影響.

因地制宜原則:由于土地生態(tài)環(huán)境具有地域差異性,選取因子應(yīng)充分考慮區(qū)域的實(shí)際情況,因地制宜.

可操作性原則:評(píng)價(jià)因子的數(shù)據(jù)在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)該是可獲取的,保證評(píng)價(jià)方法具有可操作性.

2.2 生態(tài)用地評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)江西省自然條件、自然資源、地形地貌條件等諸多因素,綜合考慮土地質(zhì)量和環(huán)境因素及參考其他相關(guān)文獻(xiàn)[8-13],選擇生態(tài)環(huán)境、生態(tài)敏感性、氣候、土壤和地貌5類因子作為生態(tài)用地評(píng)價(jià)的一級(jí)限制因子,對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)因子按其不同程度分別賦予相應(yīng)的權(quán)重值.指標(biāo)權(quán)重值采用層次分析法結(jié)合專家咨詢法確定:通過兩兩比較構(gòu)成矩陣,計(jì)算矩陣的標(biāo)準(zhǔn)化特征向量,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)(表 1);根據(jù)每個(gè)二級(jí)限制因子特定采取等比分級(jí)或標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)方法進(jìn)行分級(jí),得到影響系數(shù).

二級(jí)限制因子共 15個(gè),其中生態(tài)系統(tǒng)基質(zhì)即原生生態(tài)系統(tǒng),為生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià)的主要影響因子;生物多樣性包括生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性和遺傳多樣性,生態(tài)系統(tǒng)多樣性可用評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)類型、面積、分布范圍及其代表性來評(píng)價(jià),物種多樣性可用評(píng)價(jià)范圍內(nèi)國(guó)家級(jí)與省級(jí)保護(hù)對(duì)象及其數(shù)量來評(píng)價(jià);生態(tài)系統(tǒng)能力包括提供產(chǎn)品與服務(wù),物質(zhì)與非物質(zhì)的產(chǎn)出,產(chǎn)品提供功能是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力的重要組成部分,可與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品直接對(duì)接的有農(nóng)產(chǎn)品、林產(chǎn)品、畜禽產(chǎn)品和水產(chǎn)品等,通過比較產(chǎn)業(yè)增加值的對(duì)江西省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行初步評(píng)價(jià);水質(zhì)保護(hù)能力通過結(jié)合江西省各江河湖泊在本省和全國(guó)的重要性,重點(diǎn)針對(duì)主要河流上游區(qū)、工業(yè)企業(yè)較多的區(qū)、市和大型湖泊與水庫所在區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià).

表1 生態(tài)用地保護(hù)重要性評(píng)價(jià)的指標(biāo)與影響系數(shù)表Table 1 The factors and value of importance assessment of ecological land protection

2.3 生態(tài)用地分級(jí)保護(hù)

主要采用主導(dǎo)因素和綜合分析相結(jié)合的基本方法,選用生態(tài)圖法,即圖形疊置法,首先生成生態(tài)環(huán)境、生態(tài)敏感性、氣候、土壤和地貌 5類影響因素的單因子評(píng)價(jià)分布圖,再利用ArcGIS9.3中的“feature to raster”功能,將矢量單因子圖層轉(zhuǎn)化為柵格圖,最后利用“raster calculator”功能,對(duì)單因子?xùn)鸥駡D進(jìn)行疊加分析,把兩個(gè)以上的生態(tài)信息疊合到一個(gè)圖層上,構(gòu)成復(fù)合圖層.然后根據(jù)式(1)計(jì)算得到疊加之后每個(gè)空間單元的重要性分值.

式中: Sj為j空間單元重要性總分; Ai為指標(biāo)因子的分值; FAi為該指標(biāo)因子的影響系數(shù).

所得的生態(tài)用地重要性分值根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分,分為禁止開發(fā)生態(tài)用地(75＜Sj≤100)、限制開發(fā)生態(tài)用地(65＜Sj≤75)和可適當(dāng)開發(fā)生態(tài)用地(55＜Sj≤65)3類.

3 結(jié)果與討論

3.1 江西省生態(tài)用地評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

江西省總生態(tài)用地占全省國(guó)土總面積的50.3%,除了個(gè)別自然保護(hù)區(qū)邊界不確定以及水體濕地自然保護(hù)區(qū)重疊原因,禁止開發(fā)生態(tài)用地占全省比例為10.3%(表2).為保證生態(tài)建設(shè),必須嚴(yán)格保證生態(tài)用地中的禁止開發(fā)生態(tài)用地、限制開發(fā)生態(tài)用地,以及基本農(nóng)田保護(hù)面積(占全省面積14.38%),3類用地(占全省面積44.7%)必須嚴(yán)格保證原有用途,嚴(yán)禁任何建設(shè)開發(fā)活動(dòng).既要保障生態(tài)平衡也要兼顧社會(huì)救濟(jì)發(fā)展需要,因此,在區(qū)域開發(fā)建設(shè)過程中,當(dāng)土地資源承受強(qiáng)烈經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與社會(huì)需求的時(shí)候,可適當(dāng)開發(fā)生態(tài)用地可為江西省的未來發(fā)展留下發(fā)展空間,緩和人地矛盾.

根據(jù)禁止開發(fā)生態(tài)用地、限制開發(fā)生態(tài)用地和可適當(dāng)開發(fā)生態(tài)用地 3種類型采取相應(yīng)的管理措施.對(duì)禁止開發(fā)生態(tài)用地應(yīng)采取嚴(yán)格的強(qiáng)制性保護(hù)措施,嚴(yán)禁任何建設(shè)占用和亂砍濫伐,保持并養(yǎng)護(hù)其自然生態(tài)風(fēng)貌;對(duì)限制開發(fā)要采取積極的保護(hù)措施,在保證其生態(tài)系統(tǒng)功能不被破壞的前提下,實(shí)行保護(hù)優(yōu)先、適度開發(fā)的方針,發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等特色產(chǎn)業(yè),同時(shí)限制人口密度過度增加;嚴(yán)格依法報(bào)批和補(bǔ)償,可以使用可適當(dāng)開發(fā)生態(tài)用地,但是必須實(shí)行“占一補(bǔ)一”的制度,確?；謴?fù)面積不少于占用面積.

表2 江西省各地市生態(tài)用地面積Table 2 Areas of ecological land in Jiangxi Province

3.2 不同地市生態(tài)用地評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

通過各市禁止開發(fā)生態(tài)用地比重之間的比較,可以明顯看出,11個(gè)地市中,南昌市的禁止開發(fā)生態(tài)用地比重最大(圖1),高達(dá)35.8%,這主要是因?yàn)槟喜形挥谮M北平原區(qū),耕地比重最大,水域面積最廣,相應(yīng)的水源保護(hù)地和水體緩沖用地、濕地保護(hù)區(qū)所占比例也最大.

由于江西省內(nèi)大流域地勢(shì)格局特征明顯,人口主要分布在鄱陽湖平原記憶河谷平原或盆地內(nèi),而省域中部和周邊廣大山區(qū)及流域地區(qū)承擔(dān)主要的生態(tài)系統(tǒng)功能,如贛州、萍鄉(xiāng)、景德鎮(zhèn)、撫州等.11個(gè)區(qū)市水質(zhì)保護(hù)功能均較強(qiáng),除了萍鄉(xiāng)、上饒和贛州3市外,其余8市屬于省內(nèi)相對(duì)而言水質(zhì)保護(hù)功能最重要的地區(qū).生物多樣性評(píng)價(jià)顯示[14],除了景德鎮(zhèn)和撫州兩市外,其余9市的生物多樣性保護(hù)重要性很強(qiáng),說明了生物多樣性保護(hù)功能在省生態(tài)系統(tǒng)中所占的突出地位.江西年均降水量較大區(qū)域(1500～1900 mm)主要集中在鄱陽湖平原北部、吉泰盆地和贛州盆地3個(gè)地區(qū),面積較小.

3.3 鄱陽湖區(qū)及其周圍5大河流域生態(tài)用地評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

鄱陽湖區(qū)及其周圍5大河流域,即修河流域、贛江流域、信江流域、饒河流域和撫河流域占江西絕大部分面積,且彼此相連而又各自獨(dú)立,是江西省重要的生態(tài)系統(tǒng)組成.五河流域及鄱陽湖區(qū)生態(tài)用地面積占各區(qū)域土地面積比重大小依次為:修河流域(66.0%)、贛江流域(55.8%)、信江流域(52.1%)、饒河流域(47.3%)、鄱陽湖區(qū)(36.2%)及撫河流域(23.6%).其中禁止生態(tài)用地面積比重大小依次為:修河流域(21.5%)、贛江流域(7.5%)、信江流域(13.1%)、饒河流域(9.1%)、鄱陽湖區(qū)(17.0%)及撫河流域(0.1%).這表明了各區(qū)域在生態(tài)用地區(qū)劃上的不同重要性.值得指出的是鄱陽湖區(qū)雖然總的生態(tài)用地比重不大,但是其禁止開發(fā)生態(tài)用地比重最大,這充分表明了鄱陽湖區(qū)對(duì)于鄱陽湖及其濕地保護(hù)的重要性.

圖1 江西省生態(tài)用地空間分布Fig.1 The spatial distribution of ecological land in Jiangxi Province

4 結(jié)論

4.1 江西省生態(tài)用地共 83981.2km2,通過分析江西省生態(tài)用地的結(jié)構(gòu)、功能及生態(tài)敏感性,研究其生態(tài)保護(hù)重要性和空間分布,能夠更好地為恢復(fù)生態(tài)破壞嚴(yán)重地帶,退還自然生態(tài)用地提供依據(jù),有效地保障土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.

4.2 本研究的評(píng)價(jià)體系所列舉的指標(biāo)體系只是區(qū)域生態(tài)用地評(píng)價(jià)的初步探討.不同的地區(qū)在具體運(yùn)用時(shí),可以對(duì)有關(guān)指標(biāo)加以分析、補(bǔ)充和取舍.同時(shí),在具體操作中,還需對(duì)目前土地利用方式所導(dǎo)致的生態(tài)用地及其生態(tài)價(jià)值等方面的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)與調(diào)控.

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