LA专题 | 程可欣 王志芳 唐瑜聪 | 国土空间尺度下生态修复空间优先级与策略探究——以矿山用地为例
全文刊登于《风景园林》2021年第12期 P10-15
程可欣,王志芳,唐瑜聪.国土空间尺度下生态修复空间优先级与策略探究:以矿山用地为例[J].风景园林,2021,28(12):10-15.
国土空间尺度下生态修复空间优先级与策略探究——以矿山用地为例
程可欣
女 / 硕士 / 北京大学建筑与景观设计学院助理研究员 / 研究方向为景观生态规划、土地规划
王志芳*
女 / 博士 / 北京大学建筑与景观设计学院副教授 / 本刊特约编辑 / 研究方向为可持续发展策略及其效益评价
唐瑜聪
女 / 硕士 / 上海市浦东新区规划建筑设计有限公司规划师 / 研究方向为土地规划、土地资源管理
摘要:矿山生态修复是国土空间生态修复的重要组成部分,然而现有相关研究主要聚焦工程视角下的单体矿山修复项目,或是纯生态视角下的修复优先级研究,少有体现国土空间尺度下矿山生态修复的统筹决策思路。以典型的矿山城市江西省丰城市为例,综合生态安全格局下的生态本底与国土空间规划中的社会发展诉求,判定矿山中生态–社会复合效益最大化的重点投入区及其他分区,并提出不同区域的修复策略。结果表明:丰城市采矿用地面积大、分布广;具有生态重要性的矿山占比达一半,但其中需要高投入进行修复的区域仅为1/10;位于自然恢复区与低投入修复区的矿山占比最高,印证了国土空间尺度下基于自然途径的生态修复合理性。研究补充了矿山生态修复在宏观尺度决策的不足,摈弃均匀做功的生态修复模式,根据空间差异选择区域与策略,兼具生态保护与社会发展需求的双重视角,实现矿山生态修复的综合效益最大化,也使矿山生态修复专项规划能更好地融入国土空间规划体系。
关键词:国土空间规划;矿山生态修复;生态安全格局;社会需求度;空间优先级;投资效益比;效益最大化
0 引言
生态修复是当今中国生态文明建设的重要举措之一,旨在降低人类活动对于生态系统的破坏,进而为人与自然和谐共生提供安全保障。矿山修复是生态修复的重要组成部分,其在战略层面一直强化生态修复的整体性和系统性,然而实际开展的矿山生态修复一般作为中微观尺度的工程类项目。有学者提出,系统的、大尺度的矿山生态修复将是未来的重要研究方向,在新一轮国土空间规划中也将国土综合整治与生态修复作为必要的专题进行研究,此举意味着未来的生态修复工作应体现“以国土空间的全域统筹为核心”的新理念。
将生态修复项目融入国土空间规划的重要载体之一是市域国土空间尺度下矿山修复的优先级判定。现有研究一般基于自然资源条件及生态本底进行优先级分析,与人类社会活动及城市发展规划的关联度较低。此外,采矿用地作为紧缺的建设用地资源,亟须寻求最合适且最高效的修复策略。因此本研究重点关注:市域范围内矿山生态修复优先级该如何结合生态本底和社会使用需求进行判定?不同矿山用地又该以何种最有效的策略进行修复?国土空间尺度下,生态修复需要从宏观视角强调矿山修复区域在空间中所占据的重要生态意义及社会意义,并明确其与城市发展及国土空间规划之间的相互关系。
基于上述相应研究方向的空白与不足,为推进国土空间尺度的生态修复思路,本研究采用较成熟的国土空间规划“双评价”及生态安全格局的部分技术与方法,同时引入社会需求度评估方法,立足市域国土空间规划以及矿山生态修复专项,进行国土空间尺度的矿山生态修复空间优先级及其策略研究,为矿山生态修复在城市生态保护与城市发展规划层面提供借鉴。
1 国土空间尺度的矿山生态修复思路与方法
1.1 丰城市矿山概况
丰城市位于江西省中部、赣江下游,隶属宜春市。市域面积为2 845 km2,矿产资源丰富,以煤矿为主,是中国江南地带重要的原煤产区和江西省炼焦用煤的主要产区之一。丰城矿产地有着点多面广的分布特征,现有采矿用地共计860处,总面积21.67 km2(图1)。
1 丰城市矿山分布图
长期以来,丰城市出现了大量无序开发矿山的现象。为保障城市生态环境,截至2019年底,丰城市已有90%以上的矿山关停,亟须推进矿山修复治理工作。由于煤矿山基本不会对周边区域造成污染,因此丰城市矿山生态修复的重点是如何对其进行修复与利用。
1.2 数据来源及处理
本研究所用数据主要包括:1)遥感影像;2)地形;3)土地利用现状;4)其他研究范围、土壤、水文等数据。因土地利用数据为2019年版,其他数据也均选用2019年版。研究团队对丰城市所有街道及乡镇进行了实地踏勘与访谈调研工作,并重点完成了市域范围内共计860处矿山的田野调查,基于踏勘情况对上述数据做出了一定的修正。
1.3 整体技术路线
本研究主要分3个部分:一是基于国土空间现状,对不同维度提取相关因子进行综合评价;二是结合生态安全格局构建及社会需求度评价,分别确定生态视角与社会需求视角下矿山生态修复的空间优先级区域;三是在上述双重视角下,完成基于生态-社会综合效益的矿山生态修复优先级区域识别,并结合国土空间规划诉求探究不同区域的空间策略(图2)。
2 技术路线及思路
1.4 生态视角下的矿山生态修复空间优先级识别
生态视角下的矿山修复空间优先级识别是在全域生态安全格局的基础上,对矿山所在空间的生态保护重要性进行评估分级。
生态安全格局是指能够保护和恢复生物多样性、维持生态系统结构和过程完整性、维护区域与城市安全刚性的空间格局。越来越多的研究采用“源地-廊道”的组合方式识别与构建生态安全格局。目前已有多种定量识别方法,其中,最小累计阻力模型能更好地表达“源地-廊道”格局和生态过程的相互作用关系。
在生态过程中,生态源地的识别首先要对市域内生态保护极重要区域进行判定,再将生态保护极重要区域与生态保护红线、自然保护地等法定生态保护空间进行叠加,提取生态源地。生态廊道的识别则依赖于各生态源地在生态阻力面上的相互作用,耗费最小成本完成水平生态过程的路径即为必要的生态廊道。本研究选取地形地貌、土地覆盖及生态风险3个方面进行生态阻力面的构建,分别对相关因子分级并赋值。根据生态源地和生态阻力面,识别市域范围内必要的生态廊道,并完成丰城市生态安全格局构建。
生态视角下的矿山生态修复优先区域拟分为4个层级:优先生态修复区、重要生态修复区、一般生态修复区及非生态区。而矿山生态修复重点区域的识别应由生态源地、生态廊道、高安全格局区域3个重要生态区域共同作用。
1.5 社会需求视角下的矿山生态修复空间优先级识别
生态修复工作的社会资源投入应结合当地实际的社会发展需求来判定,以避免财力、人力高投入但生态修复效益不佳的情形。因此,本研究结合国土空间规划的发展思路,进行社会需求度分析。
社会需求度评价主要考虑两方面因素:1)空间价值,主要考虑距建成区、乡镇集镇的距离来判别矿山与人类活动的密切程度,距离城市核心片区越近,其空间价值越高。2)社会价值,主要考虑包括资源潜力、灾害风险、居民使用意愿等矿山资源条件,用以判别矿山对于人类活动的社会效益。
该视角下,高社会需求的矿山应当进行发展与建设,低社会需求的矿山无须投入大量社会资源修复,而生态修复的重点区域则以中、高社会需求区域为佳。
1.6 基于生态-社会综合效益的矿山生态修复空间优先级识别与策略指引
选择修复策略时,应根据修复矿山的空间实际情况,考虑生态重要性的同时兼顾其社会需求程度等因素,提出具有空间异质性的矿山修复策略,以求实现最合理的资源分配与最佳的修复效果。将最终的矿山生态修复空间归纳总结为5类:1)发展建设区;2)高投入修复区;3)中投入修复区;4)低投入修复区;5)自然修复区。
2 研究结果
2.1 生态视角下的矿山生态修复空间优先级
基于生态视角,丰城市860处采矿用地修复优先级分区结果为:1)优先生态修复区共计92处,总面积为2.38 km2,占矿山总面积的10.98%;2)重要生态修复区共计123处,总面积为3.13 km2,占矿山总面积的14.44%;3)一般生态修复区共计210处,总面积为4.85 km2,占矿山总面积的22.38%;4)非生态区共计435处,总面积为11.31 km2,占矿山总面积的52.15%(图3~6)。
3 丰城市生态源地分布图(左)
4 丰城市生态廊道(中)
5 丰城市生态安全格局(右)
6 生态视角下的矿山生态修复空间优先级分区
2.2 社会需求视角下的矿山生态修复空间优先级
基于社会需求视角,丰城市860处采矿用地修复优先级分区结果为:1)高社会需求矿山修复区共计104处,总面积为3.18 km2,占矿山总面积的14.67%;2)中社会需求矿山修复区共计397处,总面积为9.06 km2,占矿山总面积的41.81%;3)低社会需求矿山修复区共计421处,总面积为9.43 km2,占矿山总面积的43.52%(图7)。
7 社会需求视角下的矿山生态修复空间优先级分区
2.3 基于生态-社会综合效益的矿山生态修复空间优先级识别及策略指引
综合生态重要性与社会需求度的评价结果,丰城市860处采矿用地中:1)发展建设区多位于中心城区附近,处于非生态区域,共计66处,总面积为1.66 km2,占矿山总面积的7.66%;2)高投入修复区处于优先及重要生态区域,且社会需求度大,对城市生态网络的构建有重要意义,该区域人类活动密集,需投入高人力、物力进行生态修复工作,共计15处,面积为1.16 km2,占比约5.35%;3)中等投入修复区位于优先及重要生态区,但社会需求度相对适中,无过多的人类活动,对生态的破坏较小,因此其投入的成本预计适中,共计75处,总面积为2.04 km2,占矿山总面积的9.41%;4)低投入修复区处于社会需求度适中的一般生态区域或非生态区,矿山是否进行生态修复应依据未来城市及乡镇发展而定,即可作为备用发展区,丰城低投入修复区共计283处,总面积为8.03 km2,占比约37.06%;5)其他社会需求度低的自然修复区,因地区偏远且人类活动稀少,可采取“零干预”的方式,使其在自然做功下进行生态演替,逐渐恢复为林地或草地,此类矿山共计421处,总面积达8.77 km2,占比约40.47%(图8)。
8 基于生态–社会综合效益最大化的矿山修复策略分区
由上述评价结果可得,真正需要高投入进行矿山生态修复的区域占少数,低投入或不投入人力物力进行生态修复的矿山面积占比则约达70%。相较于以往矿山生态修复工作仅依托单个项目而不考虑全域统筹的实践方式,此种国土空间尺度的矿山生态修复空间优先级的判定方法意味着社会资源的更合理分配与有效利用。
3 结语
本研究拓展了矿山生态修复的研究尺度,在国土空间层面建立生态重要性与社会需求度2个维度的评价方法,并提出了一套相对完善的研究体系以确定矿山生态修复空间优先级与对应策略。该方法可为国土空间规划体系下矿山生态修复专项的编制提供参考,兼具理论性与落地性。需指出的是,矿山生态修复在不同地域有更复杂的实际情况,运用本研究方法的同时理应结合当地实际需求,进而探索不同地域下矿山生态修复的不同方法与实践。在国土空间规划“国土空间综合整治与生态修复”的专题研究中,需要与国土综合整治工程有更紧密的衔接,这也是未来值得探索与研究的新方向。
图表来源:
文中图1~8由作者根据丰城市规划管理部门提供的2019年土地利用类型数据底图改绘;表1~5均由作者绘制。
为了微信阅读体验,文中参考文献标注进行了删减,详见杂志。
参考文献
[1] 王威,贾文涛.生态文明理念下的国土综合整治与生态保护修复[J].中国土地,2019(5):29-31.
[2] 白中科,周伟,王金满,等.试论国土空间整体保护、系统修复与综合治理[J].中国土地科学,2019,33(2):1-11.
[3] MERINO-MARTIN L, COMMANDER L, MAO Z, et al. Overcoming Topsoil Deficits in Restoration of Semiarid Lands: Designing Hydrologically Favourable Soil Covers for Seedling Emergence[J]. Ecological Engineering, 2017, 105: 102-117.
[4] NUSSBAUMER Y, COLE M A, OFFLER C E, et al. Identifying and Ameliorating Nutrient Limitations to Reconstructing a Forest Ecosystem on Mined Land[J]. Restoration Ecology, 2016, 24(2): 202-211.
[5] SINHA N, DEB D, PATHAK K. Development of a Mining Landscape and Assessment of its Soil Erosion Potential Using GIS[J]. Engineering Geology. 2017: 216.
[6] 张绍良,米家鑫,侯湖平,等.矿山生态恢复研究进展:基于连续三届的世界生态恢复大会报告[J].生态学报,2018,38(15):5611-5619.
[7] 杨芝歌,周彬,余新晓,等.北京山区生物多样性分析与碳储量评估[J].水土保持通报,2012,32(3):42-46.
[8] 黄卉.基于InVEST模型的土地利用变化与碳储量研究[D].北京:中国地质大学,2015.
[9] 吕欣怡.基于InVEST模型的资源型城市碳储量时空变化研究[D].曲阜:曲阜师范大学,2018.
[10] 郭友红,李树志,高均海.采煤沉陷区复垦景观格局分析[J].矿山测量,2012(1):63-65.
[11] 田有元.丰城市煤矿开发对矿区环境的影响及控制[J].西部探矿工程,2015,27(6):143-145.
[12] 俞孔坚,王思思,李迪华,等.北京市生态安全格局及城市增长预景[J].生态学报,2009,29(3):1189-1204.
[13] 周锐.快速城镇化地区城镇扩展的生态安全格局[J].城市发展研究,2013,21(8):82-87+100.
[14] 王海珍,张利权.基于GIS、景观格局和网络分析法的厦门本岛生态网络规划[J].植物生态学报,2005,29(1):144-152.
[15] 陈利顶,吕一河,田惠颖,等.重大工程建设中生态安全格局构建基本原则和方法[J].应用生态学报,2007,18(3):674-680.
[16] 彭建,赵会娟,刘焱序,等.区域生态安全格局构建研究进展与展望[J].地理研究,2017,36(3):407-419.
[17] 刘孝富,舒俭民,张林波.最小累积阻力模型在城市土地生态适宜性评价中的应用:以厦门为例[J].生态学报,2010,30(2):421-428.
[18] 蒋依依,张小飞,王仰麟,等.旅游景观生态系统功能优化研究初探[J].地理科学进展,2008,27(3):127-133.
[19] KONG F, YIN H, NAKAGOSHI N, et al. Urban Green Space Network Development for Biodiversity Conservation: Identification Based on Graph Theory and Gravity Modeling[J]. Landscape and Urban Planning, 2009, 95(1): 16-27.
[20] 吴健生,张理卿,彭建,等.深圳市景观生态安全格局源地综合识别[J].生态学报,2013,33(13):4125-4133.
[21] 李纪宏,刘雪华.基于最小费用距离模型的自然保护区功能分区[J].自然资源学报,2006,21(2):217-224.
[22] FERRERAS P. Landscape Structure and Asymmetrical Inter-Patch Connectivity in A Metapopulation of the Endangered Iberian Lynx[J]. Biological Conservation, 2001, 100(1): 125-136.
[23] 朱强,俞孔坚,李迪华.景观规划中的生态廊道宽度[J].生态学报,2005(9):2406-2412.
[24] 王志芳,高世昌,苗利梅,等.国土空间生态保护修复范式研究[J].中国土地科学,2020,34(3):1-8.
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文章编辑 李清清
微信编辑 刘芝若
微信校对 王亚莺
审核 曹娟
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