1、 北京规划建设 101 RESEARCH 研究引言城市化进程的快速推进对生态环境造成冲击和破坏。生产生活空间的无序扩张长期挤压生态空间的发展，导致三生空间冲突加重。在“多规合一”的背景下，需加强生态空间保护，修复国土空间生态格局，从全域性、整体性和系统性的角度出发1，综合考虑各项生态要素系统之间的联系，在识别生态系统服务功能重要性和生态敏感性空间范围的基础上，确保生态空间的平衡和可持续发展。本研究以国家生态文明建设示范县栾川县为研究区域。该区域生态资源丰富，山、水、林、田、城相互镶嵌，生态格局较为完整，但特殊的地理环境及矿产资源的开发对生态环境造成了很大破坏，仍存在一定生态安全风险。为化解自然
2、环境与经济发展之间及生态修复与国土空间开发利用进程中的矛盾，本文将资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南（试行）（以下简称“双评价”）作为指导，参考生态保护红线划定技术指南（以下简称指南）中“重要性-敏感性”评价方法和指标，针对存在的主要生态问题提出生态修复对策，完善栾川县生态修复布局，对我国未来的国土空间生态保护与修复起到实践指导作用。研究区概况和数据预处理研究区概况栾川县是河南省洛阳市下辖县，总面积2477平方千米，拥有良好的自然生态本底，在河南省主体功能区规划中被划定为重点生态功能区。栾川县境内水系分属黄河、长江两大水系，森林资源丰富，构成乔、灌、草三种植物群落。栾川县域内有三个自
3、然保护地，全域空间以山区和深山区为主。土壤包括棕壤、褐土和潮土三类，地形地貌复杂，矿产资源储量位居洛阳市前列，已探明矿种50余种，矿产地200余处，伏牛、熊耳两大山脉贯彻县域东西，是河南省西南部生态屏障的重要组成部分。同时，栾川县既位于黄河流域高质量发展的伊河重要支流上，又位于南水北调水源地区域，属于汉江生态经济带重要组成部分，需做好充分对接、构筑生态屏障，融入国家生态大格局当中的准备。数据来源及预处理研究使用数据包括：第一，气象数据，来自“中国地面气候资料日值数据集(V3.0)”，选取洛阳市内共九个气象站点2000-2020年气温和降水量监测数据，通过空间插值转换为栅格数据；第二，DEM数据
4、，来自地理空间数据云，获取坡度和海拔等数据；第三，土壤数据，来自中国土壤数据集（V1.2），并在查阅整理资料的基础上，得到土壤可蚀性因子K值和Fsic值；第四，植被覆盖信息，使用LANDSAT8影像图，经ENVI软件进行镶嵌、波段计算得到；第五，2000年、2010年和2020年土地利用类型数据，分别来源于Landsat-TM/ETM和Landsat8影像图，采用LUCC分类系统，进行遥感解译；第六，NPP数据，来自MODIS MOD17A3HGF产品。研究方法本文所涉及的“双评价”指南和自然生态空间用途管制办法（试行）中的评价指标和方法，为生态空间的识别管理提供有力的理论指导和技术支持，符合
5、国家决策管理。同时我国目前对生态系统服务功能重要性和生态敏感性研究的内容主要集中在生态安全格局构建2、优化生态空间结构3、生态用地的演变和规划4等方面。结合栾川县生态环境现状，使用指南中的NPP定量指标评价法；结合“双评价”，重要性评价选取水源涵养、水土保持、生物多样性保护功能，敏感性评价选取地形起伏度、坡度、河流、植被覆盖、土地利用。多元化地针对典型生态服务功能和生态敏感性方面的问题，构建评价指标体系。生态系统服务功能重要性评价生态系统服务功能通常是指生态系统为人类创造了有益功能和赖以生存的自然环境条件与效用，使人类能够直接或间接从生态系统中获取收益5。本文考虑数据的代表性和可运用性，综合有
6、关的研究成果，选用“物种生境因子”6和“自然保护地”分别作为生物多样性保护功能重要性和综合生态系统服务功能重要性的修正指标（表1）。通过使用NPP定量指标法计算和ArcGIS10.2软件对各类型的生态系统服务进行归一后，得到单因子重要性服务值栅格图，将其进行叠加，得到综合重要性服务值栅格图，采用自然间断点法，将生态系统服务功能重要性分为三级：极重要、重要和一般重要。生态敏感性评价生态敏感性本质上是指生态系统在自然环境自主变化下及人为活动干扰中，所反映出的变化适应能力7。栾川县有河基于生态系统服务功能和生态敏感性的空间修复研究孙一帆 汪霞（通讯作者）102 北京规划建设研究 RESEARCH 谷
7、、低山、中山和丘陵四种地势类型，地形起伏度的变化对生物多样性、气温等都有显著影响。不同于平原河网缓流慢走，栾川河道具有锐角相汇、水急势大的特点；植被覆盖情况在很大程度上能反映出区域的整体生态环境；土地利用是人类活动和自然环境相互作用的结果，有效地监测出各区域人为利用程度和自然环境的变化8。参考既有研究成果9，10，根据“双评价”中分级标准，对生态敏感性进行定量评价，将各因子对敏感性的影响程度分为低、较低、中等、较高和高敏感五级，赋值为1、3、5、7、9（表2），采用层次分析法（AHP）和咨询专家意见相结合的方式，确定各因子权重。对各因子逐项比较打分并计算矩阵权重，进行一致性查验，一致性比例CR
8、值为0.062，在0-0.1之间，矩阵具有可行性，经计算矩阵最大特征根满足要求，结果可行，具体情况如表3所示。空间识别结果与分析栾川县生态系统服务功能重要性评价分析水源涵养功能重要性水源涵养能够有效反映生态系统的优劣程度。水源涵养功能指在特点区域范围内，使水分维持于系统内的过程和水文调节的能力，还可拓展为系统外部提供生态产品和服务。栾川水源涵养服务功能重要性数值与生态系统服务功能价值呈正相关。基本呈西-东递增的空间分布特征（图1），结果表明，低值一般重要性区分布最广，占研究区总面积的66.41%，主要分布在矿产资源开发、产业经济活动频繁等以商贸和工业为主导的镇域，在一定程度上对水源涵养功能维护
9、起约束作用；高值极重要性区包括龙峪湾森林旅游度假区和老君山风景名胜区等，以旅游型和综合型镇域为主，占研究区总面积的10.27%，水土保持功能重要性水土保持通常是对水土流失所导致的严重后果，通过生态系统内部的结构和过程相互作用减轻其危害。水土流失越严重，区域所提供的水土保持重要性越高。结果表明，高值极重要区占研究区总面积的34.06%，西部抱犊山和中部遏遇岭位于南水北调水源区内，北部熊耳山区域海拔较高，地形评价因子计算公式参数水源涵养WR=NPPmeanFsicFpre（1-Fslo）WR：生态系统水源涵养服务能力指数；NPPmean：多年植被净初级生产力平均值；Fslo：坡度因子，使用模糊隶属
10、度工具进行归一化；Fsic：土壤渗流能力因子；Fpre由多年（21年）平均年降水量数据处理获得。水土保持Spro=NPPmean（1-K）（1-Fslo）Spro：水土保持服务能力指数；K：土壤可蚀性因子。生物多样性Sbio=NPPmeanFpreFtem（1-Falt）物种生境因子Sbio：生物多样性保护服务能力指数；Ftem由多年（21年）平均年气温数据处理获得；Falt：海拔因子；物种生境因子赋值：中、低覆盖度草地0.6，建设用地0.01，旱地、裸土地0.2，有林地1，水域0.4，高覆盖度草地、灌木林、疏木林0.8。表1 生态系统服务功能重要性评价指标评价因子单因子生态敏感性评级权重低敏
11、感较低敏感中等敏感较高敏感高敏感地形起伏度2022-5050-100100-3003000.0456坡度1010-1818-2626-35350.0807河流缓冲区1200米800-1200米500-800米200-500米200米0.2171植被覆盖0-0.20.2-0.40.4-0.60.6-0.80.8-10.4020土地利用类型建设用地耕地草地水域、林地未利用土地0.2546赋值13579表2 生态敏感性评价指标评价因子地形起伏度坡度河流缓冲区植被覆盖土地利用类型地形起伏度11/31/31/91/5坡度311/51/51/3河流缓冲区3511/31植被覆盖95311土地利用类型5311
12、1一致性检验计算最大特征根5.2779一致性指标CI0.069是否通过验证是表3 判断矩阵、特征根及一致性检验 北京规划建设 103 RESEARCH 研究生态系统服务重要性水源涵养水土保持生物多样性保护综合生态系统服务面积比例面积比例面积比例面积比例低值一般重要区1644.9866.41305.1512.32915.7336.97575.2823.22中值重要区577.7123.321328.1153.621100.0344.41957.9338.67高值极重要区254.3110.27843.7434.06461.2418.62943.7938.10表4 生态系统服务功能重要性评价统计（单位
13、：平方公里；%）起伏大，易受强降水等极端气候影响，造成水土流失；水土保持中值重要区主要分布在明白河、伊河和小河沿岸地区，占研究区总面积的53.62%，这些地区大部分为镇域中心城区，地势相对平坦（图1）。水土流失现象基本处于山丘区和老少边穷地区，类型主要为水力侵蚀。生物多样性保护功能重要性生物多样性保护重要性评价是指生态系统在遗传基因与物种多样性保护方面的价值体现11。采用“物种生境因子”作为修正指标，增强评价结果准确性。结果表明，高值极重要区主要集中在小河流域和明白河流域，整体以落叶阔叶灌丛和落叶阔叶林为主，占研究区总面积的18.62%；中值重要区南北跨度较大，占研究区总面积的44.41%，该
14、区域降水、气温适中，为生物提供良好的生存条件；低值重要区主要分布在各个镇域，开发建设程度大，生物类型单一。综合生态系统服务功能重要性将上述单因子评价结果进行综合叠加分析后，得到栾川县生态系统服务功能重要性评价成果，利用自然保护地作为修正性指标对综合评价结果进行叠加，校正评价过程中自然保护区域的充分纳入。总体上，高值极重要区主要在县域西部，占研究区总面积的38.10%，包括三川镇、叫河镇和白土镇，北部的部分狮子庙镇和秋扒乡，此外，合峪镇的部分地区也有分布，可针对该区域建立更加完善的生态保护政策和机制；低值一般重要区主要分布在合峪镇、庙子镇和县城区，承担生态功能较弱，可作为生态保护的备选和城市建设
15、开发的重要区域；中值重要区主要分布在南部沟川区伊河沿岸，适宜开展生态保护，对研究区内生态修复具有重要意义（图1、表4）。栾川县生态敏感性评价分析单因子生态敏感性分析结果表明，生态敏感性与河流呈负相关关系，与地形起伏度、坡度和植被覆盖度呈正相关关系（图2）。河流敏感性根据缓冲区距离确定，河流低敏感性和较低敏感性区占研究区总面积的47.37%；根据植被覆盖评价图来看（图2），较高敏感性和高敏感性区占研究区总面积的66.00%，主要分布图1 生态系统服务重要性空间分布 104 北京规划建设研究 RESEARCH 在北部熊耳山和西南部山地区域，植被覆盖率高达83.51%，一起构筑环县生态屏障；坡度变化
16、越大的区域，水土流失现象越严重，大规模的开采活动造成山体不稳定性增大，高敏感区包括伏牛山西南部，中部和北部呈斑块状分布，脆弱的生态环境易诱发地质灾害；土地利用类型之间的差异，使其反应出的敏感性程度也不同，以建设用地为主的土地利用类型，生态系统结构相对稳定，水域、林地和未利用用地敏感性偏高，易受到影响。综合生态敏感性根据确定的权重，各因子按相应比例相乘计算，得出栾川县生态综合敏感性评价栅格图，将研究区划分为五个分级。低敏感和较低敏感总面积为639.20平方公里，占研究区总面积的25.80%，该区域主要为中心城镇、乡镇建设用地和地势较为平坦的农田，是地质灾害发生的重点防治区；中等敏感性区域占研究区总面积的25.08%，主要分布在明白河、小河河流沿岸；较高敏感性和高敏感性区域广泛分布在县域全境，包括南水北调水源区、部分自然保护区和森林公园等，占研究区总面积的49.12%，该区域主要以自然景观为主，可作为生态空间保护重点（图2、表5）。土地利用格局变化对生态空间的影响分析通过将土地利用类型前后变化对比（图3、表6），有助于识别生态保护与土地利用类型之间的问题及潜在风险。截止2020年，栾川县林
