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摘 要： 摘要: 生態空間管制是我國國土空間管制的重要內容。針對目前國內對生態空間認知有差異，對其劃定技術方法還處于探索階段的情況下，以生態系統服務功能和生態敏感性技術評價方法為手段，以廣西壯族自治區南寧市為研究對象，開展了基于生態系統服務功能重要性
摘要: 生態空間管制是我國國土空間管制的重要內容。針對目前國內對生態空間認知有差異，對其劃定技術方法還處于探索階段的情況下，以生態系統服務功能和生態敏感性技術評價方法為手段，以廣西壯族自治區南寧市為研究對象，開展了基于生態系統服務功能重要性和生態敏感性的生態空間劃定方法的探索研究。結果表明: ( 1) 研究區域內主導的生態系統服務功能主要為生物多樣性維護功能和水土保持功能，其次為水源涵養功能。生態系統綜合服務功能重要性類型以一般重要為主，約占研究區總面積的 42.32%。( 2) 研究區生態敏感性以水土流失敏感性為主，其次為石漠化敏感類型。生態環境綜合敏感類型以敏感為主，約占總面積的 85.44%。( 3) 研究區內初步劃定生態空間總面積約 9325.27 km2 ，占研究區總面積的 42.19%，占研究區內生態用地面積的 76.59%。土地利用類型以林地為主，約占生態空間面積的 83.65%。劃定的生態空間范圍涵蓋了絕大部分生態用地。本研究在一定程度上豐富了生態空間的內涵，可為進一步理解和劃定生態空間提供參考與借鑒。
關鍵詞: 生態系統服務功能; 生態敏感性; 生態空間; 空間規劃
改革開放以來，隨著經濟社會發展對生產、生活空間需求的不斷增長，城鎮空間、農業空間和生態空間的矛盾進一步加劇，導致生態空間不斷被擠壓，生態功能破壞、生態系統退化、生態環境惡化等區域生態安全問題日益突出[1-2]。《生態文明體制改革總體方案》明確提出，“劃定生產空間、生活空間、生態空間，建立空間規劃體系，健全國土空間用途管制制度。”[3]。黨的十九大報告指出，“必須堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針，形成節約自然和保護環境的空間格局、產業結構、生產方式、生活方式”，這標志著生態空間管制已成為我國國土空間管制的重要內容和構建空間治理體系的重要組成部分。合理劃定生態空間，對保障區域生態安全需求，提高區域生態環境承載力，促進人與自然和諧發展具有重要的理論和現實意義[4-6]。
一般認為，生態空間是指具有重要生態功能、以提供生態產品和生態服務為主的區域，在保障國家或區域生態安全中發揮重要作用[7]。隨著《生態文明體制改革總體方案》逐步實施，關于生態空間的學術問題已逐漸成為研究的重點，其研究內容主要集中在生態用地需求規模量化研究[8-9]、生態空間的現狀及演化特征分析[10-12]、生態空間規劃與管控等內容[13-15]。由于目前學術界對生態空間的理解和認知還存在差異，其劃定的技術方法還處于不斷探索過程中[16-18]，就生態空間劃定的相關研究報道較少。如何劃定生態空間? 這已成為現階段生態環境保護與管理需要解決的主要問題之一。
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生態空間作為一種為人類生存和經濟社會發展持續提供生態服務的重要空間形態，其數量規模和空間格局將直接影響到區域國土空間的生態安全[19]。因此，從保障區域生態系統健康的角度出發，探索研究區域內生態空間劃定方法，可為保護國土空間生態安全提供決策依據。生態系統服務功能和生態敏感性是揭示生態系統健康的主要指標。生態系統服務功能維系與支持著地球生命系統和環境的動態平衡，為人類生存和社會發展提供了基本保障。生態敏感性反映了生態系統對自然環境變化和人類活動干擾的反應程度，可反映區域生態環境問題的難易程度和可能性大小[20]。基于生態系統服務功能和生態敏感性的生態系統保護和決策管理，能夠協調生態系統與土地利用間的沖突，利于恢復或維持區域生態系統整體性和可持續性[20]。
目前，國內外學者對生態系統服務功能研究主要集中在生態系統服務功能度量、生態系統服務功能與人類福祉的關系、多種生態系統服務功能權衡、生態系統服務功能保護規劃和基于生態系統服務功能的生態補償機制研究等方面[21-25]。生態敏感性評價的研究主要集中在敏感機制的分析和特定生態過程的敏感性評價[20]。怎樣將生態系統服務功能與生態敏感性研究應用到生態系統管理和決策方面已成為現階段生態學領域研究的熱點，包括空間規劃、三生空間劃定、生態安全保障技術研究、自然資源資產政策研究等內容[26-28]。
基于此，本文針對空間規劃中劃定生態空間的專業需求，以生態系統服務功能和生態敏感性技術評價方法為手段，以廣西壯族自治區南寧市為研究對象，開展基于生態系統服務功能和生態敏感性的生態空間劃定方法研究，以期為國土空間管控方案的制定和生態系統管理決策提供理論依據和技術支持。
1 研究區概況
南寧市地處廣西壯族自治區西南部( 圖 1) ，是中國西南地區出海通道的樞紐城市，地理范圍介于 107°45'—108°51' E 與 22°13'—23°32' N 之間。區域為低山丘陵環繞的橢圓形盆地，地形以平原和丘陵為主，邕江蜿蜒曲折流經盆地中央穿過。研究區地處亞熱帶，屬于濕潤的亞熱帶季風氣候，氣候溫潤，降雨豐沛，年平均氣溫約為 21.6℃，年均降雨量為 1304.2 mm，平均相對濕度為 79%，境內河流屬于珠江流域西江水系。研究區總面積約為 22112 km2 ，轄青秀區、興寧區、江南區、良慶區、邕寧區、西鄉塘區、武鳴區等 7 區，橫縣、隆安縣、馬山縣、上林縣、賓陽縣等 5 縣。2016 年，研究區常住人口約為 706. 22 萬人，全年地區生產總值約為 3703.39億元。區域內上林縣、馬山縣為國家重點生態功能縣，屬于桂黔滇喀斯特石漠化防治生態功能區。
2 數據與方法
2.1 研究數據
本文使用的植被凈初級生產力數據為 2000—2014 年的 MOD17A3NPP 產品，空間分辨率為 0.0083℃，該產品由美國蒙大拿大數字地球動態模擬研究發布( http: / /www.ntsg.umt.edu /project /mod17) ，通過 ArcGIS 10.1 軟件進行重采樣為 100 m 空間分辨率數據。氣象數據來源于中國氣象科學數據共享服務網中的中國地面氣候資料數據集( 包括降雨量、氣溫、蒸散發等) ，時間為 1984—2014 年，通過 ArcGIS 10.1 軟件進行空間插值生成 100 m 空間分辨率數據。土地利用數據來源于地理國情監測云平臺( www.dsac.cn) ，時間為 2015 年。植被覆蓋數據來源于國家綜合地球觀測數據共享平臺( http: / /www.chinageoss.org /) 。高程數據來源于地理空間數據云( http: / /www.gscloud.cn /) ，數據分辨率為 30 m。土壤數據來源于全球土壤屬性數據庫中的中國土壤數據集( Harmonized World Soil Database v1.2) ，為第二次全國土地調查南京土壤所提供的 1∶100 萬土壤數據，通過 ArcGIS 10.1 軟件進行重采樣為 100 m 空間分辨率數據。
2.2 研究思路
本文研究思路具體分為( 圖 2) : ①識別區域主導的生態系統服務功能和生態敏感性特征，針對主導生態系統服務功能和生態環境敏感性特征開展生態重要性和生態敏感性的科學評估，將生態功能重要性劃分為一般重要、重要和極重要 3 個等級。將生態敏感性劃分為一般敏感、敏感和極敏感 3 個等級。②根據 2015 年南寧市土地利用數據，按照《土地利用現狀分類》( GB /T21010—2007) ，提取南寧市生態用地[13]，主要包括林地 ( 有林地、灌木林地、其他林地) 、草地( 天然牧草地、人工牧草地、其他草地) 、水域( 河流水面、湖泊水面、水庫水面、坑塘水面、內陸灘涂、溝渠、沼澤地) 和其他土地( 沙地、裸地) ，總面積約為 12174.84 km2 ，約占研究區國土面積的 55.09%。③在生態用地的國土空間范圍內，利用 ArcGIS 軟件，經過相交疊加分析，提取生態用地范圍內生態系統服務功能綜合重要性( 極重要和重要) 和生態敏感綜合性( 極敏感和敏感) 區域，經過邊界處理，形成生態空間范圍。
2.3 評價方法
2.3.1 評價方法
根據《廣西壯族自治區主體功能區規劃》、《廣西壯族自治區生態功能區劃》、《廣西壯族自治區生物多樣性保護戰略與行動計劃( 2013—2030 年) 》、《南寧市生態功能區劃》，得出研究區主導的生態系統服務功能為水源涵養、水土保持、生物多樣性維護，主要的生態環境敏感特征為水土流失和石漠化。根據《生態保護紅線劃定指南》[29]中推薦的方法，結合南寧市生態環境實際情況，水源涵養功能重要性評估采用水量平衡方程模型評估法，水土保持功能重要性評估采用修正通用的水土流失方程模型評估法，生物多樣性維護功能采用凈初級生產力( NPP) 定量指標評估法。水土流失敏感性評估選取降水侵蝕力、土壤可蝕性、坡長坡度、地表植被覆蓋等指標構成的評估模型。石漠化評估選取碳酸巖面積百分比、地形坡度、植被覆蓋度因子等指標構成的評估模型( 表 1 和圖 3) 。
2.3.2 分級標準
生態系統服務功能重要性評價分級和生態敏感性分級標準采用《生態保護紅線劃定指南》[29]中分級標準:
( 1) 生態系統服務功能重要性評價分級
通過模型計算，得到不同類型生態系統服務功能值柵格圖。在 ArcGIS 中，運用柵格計算器，輸入公式 “Int( [某一功能的柵格數據]/[某一功能柵格數據的最大值]×100) ”，得到歸一化后的生態系統服務功能值柵格圖。導出柵格數據屬性表，屬性表記錄了每一個柵格像元的生態系統服務功能值，將服務功能值按從高到低的順序排列，計算累加服務功能值。將累加服務功能值占生態系統服務功能總值比例的 50%與 80%所對應的柵格值，作為生態系統服務功能評估分級的分界點，利用 ArcGIS 軟件的重分類工具，將生態系統服務功能重要性分為 3 級，即極重要、重要和一般重要( 表 2) 。
( 2) 生態環境敏感性評價分級
利用 ArcGIS 的重分類模塊，將生態環境敏感性評估結果分為 3 級，即一般敏感、敏感和極敏感，具體分級賦值及標準見表 3。
3 結果與分析
3.1 生態系統服務功能重要性評價
( 1) 水源涵養功能重要性
水源涵養是指森林、灌叢、草地、濕地等生態系統通過其特有的結構與水相互作用，對降水進行截留、蓄積，并通過蒸散發實現對水流、水循環的調控。因此，本文重點針對研究區內森林、灌叢、草地、濕地生態系統，評價水源涵養能力。結果表明( 圖 4) ，研究區水源涵養功能重要性類型以一般重要為主，面積約為 10005.6 km2 ，約占總評估面積的 89.12%，主要分布在研究區的武鳴區、賓陽縣、興寧區、隆安縣、橫縣等東部、西部和南部地區。其次為極重要地區，面積約為 662.29 km2 ，約占總評估面積的 5.9%，主要分布在馬山縣東北部地區和上林縣北部的局部地區，主要原因為區域內降雨量相對較高，植被覆蓋度較高，蒸散發能力相對適中。水源涵養重要區域面積較小，約為 559.11 km2 ，約占總評估面積的 4.98%，主要分布在極重要區域周邊外圍地帶。
( 2) 水土保持功能重要性
水土保持是生態系統通過結構與過程作用來減少由于水蝕所導致的土壤侵蝕的功能。結果表明( 圖 5) ，研究區內水土保持功能重要性類型以一般重要為主，面積約為 14478.85 km2 ，約占研究區總面積的 65.50%，主要分布在南部的良慶區、江南區、邕寧區、橫縣等。其次為水土保持功能重要區域，面積約為 4399.78 km2 ，約占研究區總面積的 19. 92%，主要分布在研究區北部和中部地區。水土保持功能極重要區域面積約為 3223.17 km2 ，約占研究區總面積的 14.58%，主要分布在馬山東北部巖溶山地區域、大明山區域、隆安西部區域、研究區中部的高峰嶺-白花山-三狀嶺等山地區域。
