吳一帆 唐洋博 李瑋
摘要:
理清六安市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能現(xiàn)狀和優(yōu)先保護(hù)區(qū),評(píng)估重要生態(tài)環(huán)境治理工程的成效,對(duì)支撐“合肥都市圈”的綠色發(fā)展具有重要意義。采用InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)和空間自相關(guān)等技術(shù)手段,探明六安主城區(qū)(金安區(qū)、裕安區(qū))2000~2009年及2010~2019年的重點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū),并通過對(duì)比分析明確六安主城區(qū)的優(yōu)先保護(hù)區(qū)和治理區(qū)。以位于治理區(qū)的蘇大堰濕地項(xiàng)目為例,分析其生態(tài)治理成效。結(jié)果顯示:南部林地為六安主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)先保護(hù)區(qū),蘇大堰濕地項(xiàng)目位于中心城區(qū)的面源污染防治和土壤保持治理區(qū)內(nèi);蘇大堰濕地項(xiàng)目的建成將極大地提升項(xiàng)目所在地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,其中“淠河綠廊”將增加項(xiàng)目區(qū)域土壤保持量49%,實(shí)現(xiàn)污染物消減增加54%,“濕地與農(nóng)業(yè)示范區(qū)”將增加項(xiàng)目區(qū)域36%的土壤保持量,提升24%的污染物消減量。
關(guān) 鍵 詞:
優(yōu)先保護(hù)區(qū); 生態(tài)治理; 空間自相關(guān); InVEST模型; 六安市
中圖法分類號(hào): X52
文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.05.016
0 引 言
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生活需要的條件和過程,是人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的惠益,同時(shí)也是自然資源價(jià)值核算評(píng)估的基礎(chǔ)[1-2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能涉及整個(gè)生態(tài)環(huán)境的多種循環(huán),包括物質(zhì)循環(huán)、能量循環(huán)、信息循環(huán)、動(dòng)態(tài)演化等多方面,對(duì)環(huán)境的改變極為敏感[3]。
大量的研究表明,土地利用變化是影響陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量循環(huán)的重要因素[4],人類活動(dòng)對(duì)土地利用的改變(土地利用變化)大大降低了全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[5]。隨著城鎮(zhèn)化的加速,中國城市的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了巨大的改變,相關(guān)研究顯示,中國每年需投入當(dāng)年GDP的7%~20%來彌補(bǔ)生態(tài)系統(tǒng)破壞和環(huán)境污染帶來的經(jīng)濟(jì)損失[6]。例如,城市化過程中林草轉(zhuǎn)化為不透水地面會(huì)影響自然水循環(huán),導(dǎo)致區(qū)域水資源供給平衡被破壞[7];單位面積人口的增加,造成城市內(nèi)重點(diǎn)河流湖泊污染負(fù)荷加劇,生態(tài)系統(tǒng)自凈能力受損[8];此外,市政項(xiàng)目建設(shè)改變了土地利用類型,從而造成城市地下巖體承載力降低,導(dǎo)致水土流失[9]。然而,生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)工程技術(shù)復(fù)雜,資金投入較大,難以在城市全域開展相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)診斷和治理[10]。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和權(quán)衡的綜合評(píng)估(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs,InVEST)模型作為評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的方法之一,已被廣泛應(yīng)用于重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)估[5]。例如,劉陽等[11]應(yīng)用InVEST模型劃分了北京市密云區(qū)的水分涵養(yǎng)和土壤保持重點(diǎn)區(qū)域;楊文仙等[12]應(yīng)用InVEST模型識(shí)別了云南重要的生物多樣性保護(hù)區(qū)。然而,年際間土地利用、溫度、降雨等條件的變化是影響InVEST模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)估結(jié)果的重要因素[4]。因此,為了更準(zhǔn)確地劃定研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)和防治的重點(diǎn)區(qū)域,需要利用多年的評(píng)估結(jié)果對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行分類??臻g自相關(guān)即是一種可用于空間分類的研究方法。范雙云等[13]在長沙應(yīng)用空間自相關(guān)的方法實(shí)現(xiàn)了耕地的保護(hù)分類;王芳等[14]在重慶澎溪河濕地應(yīng)用該方法對(duì)生物多樣性的空間格局和重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了識(shí)別。本次研究通過結(jié)合較長時(shí)間序列的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能模擬與空間自相關(guān)方法,識(shí)別研究區(qū)內(nèi)多年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重點(diǎn)區(qū)域,為城市生態(tài)環(huán)境的精準(zhǔn)治理提供一種科學(xué)的方法和路徑。
六安市是長江大保護(hù)實(shí)施的重要城市,位于合肥市上游。淠河作為合肥市的供水水源穿六安主城區(qū)(金安區(qū)、裕安區(qū))而過,因此,理清六安市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能現(xiàn)狀和優(yōu)先保護(hù)區(qū),評(píng)估重要生態(tài)環(huán)境治理工程的成效,對(duì)支撐“合肥都市圈”的綠色發(fā)展具有重要意義。本次研究通過InVEST模型和空間分析方法定量識(shí)別分析2000~2009年及2010~2019年六安市主城區(qū)重點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū)和優(yōu)先保護(hù)區(qū),為六安城市發(fā)展進(jìn)程中生態(tài)環(huán)境保護(hù)的精準(zhǔn)施策提供科學(xué)支持;最后,以位于六安市重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的蘇大堰濕地項(xiàng)目為例,分析生態(tài)保護(hù)工程對(duì)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升成效,為下一階段的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程布局提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源
1.1 六安概況
六安市位于安徽省西部,長江三角洲西翼,與合肥市、淮南市、阜陽市、安慶市、黃岡市和信陽市接壤(見圖1)。六安市總面積約15 451.2 km2,分為裕安區(qū)、金安區(qū)、葉集區(qū)、霍邱縣、金寨縣、霍山縣和舒城縣。六安市地表水豐富,河流眾多,境內(nèi)有淠河、石河、杭布河等6條主要河流[15],水資源公報(bào)和相關(guān)文獻(xiàn)顯示,六安市地表水資源總量83.66億m3。
1.2 東風(fēng)湖流域黑臭問題
本次研究聚焦六安市主城區(qū)(裕安區(qū)、金安區(qū)),為長江大保護(hù)六安生態(tài)環(huán)境治理布局提供科學(xué)依據(jù)。六安市裕安區(qū)和金安區(qū)為主城區(qū),占地面積約為3 583 km2,占市域面積的23.2%。淠河由南向北穿過主城區(qū)。2019年主城區(qū)土地利用類型大致分為耕地、林地、草地、水域、荒地和城鎮(zhèn)等6種,其中耕地面積最大(2 663.85 km2),占比最高(74.38%);林地次之,面積為566.97 km2,占比15.83%,主要分布在主城區(qū)海拔較高的北部;城鎮(zhèn)用地集中在淠河六安主城區(qū)中段,面積為271.1 km2,占比7.53%。
六安主城區(qū)在2000~2019年間土地利用發(fā)生了較大的改變(見表1),城鎮(zhèn)面積幾乎增長了一倍,由2000年的144.87 km2增長為2019年的271.10 km2,2005~2010年城鎮(zhèn)面積增長幅度最大,為28%。分析土地利用轉(zhuǎn)移流向發(fā)現(xiàn),淠河六安主城區(qū)中段有140 km2的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)用地(見圖2),城鎮(zhèn)的擴(kuò)張和人口的集聚產(chǎn)生的污染負(fù)荷上升,增加了六安市淠河水環(huán)境保護(hù)的壓力。2002年起,中國啟動(dòng)了退耕還林行動(dòng),六安市積極開展相關(guān)工作,20 a間有133 km2的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?,主要集中在主城區(qū)北部(見圖2(a)),其中在2000~2005年間,林地面積增長最快,約20%。
1.3 數(shù)據(jù)來源
本次研究涉及的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/site/index.html);土地利用數(shù)據(jù)來源于武漢大學(xué)30m土地利用數(shù)據(jù)集[16];土壤數(shù)據(jù)來源于國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥data.tpdc.ac.cn/zh-hans/);全國及省市區(qū)縣矢量邊界數(shù)據(jù)來源于中科院資源與環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.dsac.cn/DataProduct/Index)。
2 研究方法
2.1 InVEST模型
InVEST模型主要著重于量化多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以及其空間分布[17],模型的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠通過易獲取的空間數(shù)據(jù),以網(wǎng)格為基本計(jì)算單元模擬大尺度空間范圍的多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[18-19]。大量研究顯示,InVEST模型能很好地反映區(qū)域年際間以及不同生態(tài)環(huán)境情景間的變化趨勢(shì)等[20]。因此,本次研究采用InVEST模型,在分析20 a間六安主城區(qū)重點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的演變特征的基礎(chǔ)上識(shí)別優(yōu)先保護(hù)區(qū)。本次研究涉及水源涵養(yǎng)量以年徑流深表征(mm),土壤保持能力以土壤質(zhì)量表征(t/km2),污染控制能力由氮元素質(zhì)量表征(kg/hm2)。
2.1.1 水源涵養(yǎng)
InVEST模型的水源涵養(yǎng)模塊的原理是基于Budyko水熱耦合平衡的估算方法,水源涵養(yǎng)模塊根據(jù)降雨量、潛在蒸散發(fā)、下墊面條件、植被可利用含水量、土壤類型等條件進(jìn)行模型模擬[21]。模擬結(jié)果以網(wǎng)格為單位輸出,研究者可以根據(jù)不同的需求,應(yīng)用相應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活的分流域、區(qū)域統(tǒng)計(jì)。其中,某一網(wǎng)格單元的降水量減去實(shí)際蒸散的水量即為水源涵養(yǎng)量,模型主要算法如式(1)~(3)所示。
研究認(rèn)為,生態(tài)環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)應(yīng)是高空間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能集聚的區(qū)域,因此,研究選擇對(duì)水源涵養(yǎng)、土壤保持和污染控制等三種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間自相關(guān)分析,明確空間上各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較高聚集區(qū)的分布,并將其認(rèn)定為優(yōu)先保護(hù)區(qū),反之較低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能聚集區(qū)域?yàn)閮?yōu)先治理區(qū)。研究首先將不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能依照各自的取值范圍,按照自然段點(diǎn)法分為14類,并相應(yīng)賦值為1~14,應(yīng)用Moran′s I 指數(shù),識(shí)別各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能4個(gè)象限中的高-高及低-低象限,認(rèn)為兩種象限分別代表應(yīng)作為優(yōu)先保護(hù)區(qū)的生態(tài)功能區(qū)和應(yīng)開展相應(yīng)的治理工程生態(tài)環(huán)境治理區(qū)。
2.3 蘇大堰濕地項(xiàng)目土地利用情景設(shè)置
通過對(duì)六安主城區(qū)優(yōu)先保護(hù)區(qū)和治理區(qū)的識(shí)別,研究處于治理區(qū)的蘇大堰濕地項(xiàng)目對(duì)治理區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升。蘇大堰濕地土地利用情景相關(guān)數(shù)據(jù)資料來源于《淠河右岸生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)項(xiàng)目》規(guī)劃。本研究以規(guī)劃為基礎(chǔ),通過改變蘇大堰濕地區(qū)域的土地利用類型,研究蘇大堰濕地工程對(duì)六安主城區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升成效。
根據(jù)武漢大學(xué)30 m土地利用數(shù)據(jù)分析,2019年蘇大堰濕地項(xiàng)目范圍如圖3所示,其中圖3(a)是項(xiàng)目位置及土地利用現(xiàn)狀;圖3(b),(c)為根據(jù)規(guī)劃建成后的土地利用格局。建成前,蘇大堰濕地區(qū)域以占比超過77%的農(nóng)業(yè)用地為主,其余23%為城鎮(zhèn)建設(shè)用地。濕地建成后,生態(tài)濕地主要用作徑流污染的緩沖區(qū),面積占比28%;生態(tài)農(nóng)業(yè)用地集中在“濕地與農(nóng)業(yè)示范”區(qū)西側(cè),占比為蘇大堰項(xiàng)目的27%;林地和草地分布在“淠河綠廊”及“濕地與農(nóng)業(yè)示范”區(qū)近淠河段,占比為蘇大堰項(xiàng)目的45%(草地30%;林地15%);區(qū)域內(nèi)無城鎮(zhèn)和傳統(tǒng)耕地。
3 結(jié)果與討論
3.1 六安主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間特征
本次研究將研究時(shí)間段劃分為2000~2009年和2010~2019年兩個(gè)時(shí)期,兩個(gè)時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間分布由各時(shí)期網(wǎng)格點(diǎn)年均值獲得。探究不同時(shí)期六安主城區(qū)水源涵養(yǎng)、土壤保持、水質(zhì)凈化功能的空間分布特征,為識(shí)別不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重點(diǎn)功能區(qū)提供基礎(chǔ)。六安主城區(qū)水源涵養(yǎng)功能空間分布呈現(xiàn)由南向北遞增的趨勢(shì),這與六安的地形高程由南向北降低相關(guān),北部的平原地區(qū)承載了降雨后南部山區(qū)形成的大量地表徑流,成為六安的“蓄水池”。隨著20 a 間林地面積的增長,高覆蓋度的林地和草地增加了南部山區(qū)的水源涵養(yǎng)能力,使六安主城區(qū)高水源涵養(yǎng)能力區(qū)域(>1 000 mm)面積增長約30%(見圖4(a),(b))。中心城區(qū)的擴(kuò)張,導(dǎo)致更大面積的土壤硬化為不透水路面,降低了雨水的入滲能力,從而弱化了中心城區(qū)的水源涵養(yǎng)能力[24]。值得注意的是淠河由南向北流經(jīng)主城區(qū),保持南部山區(qū)淠河上游良好的水源涵養(yǎng)能力,對(duì)保障淠河水資源和下游六安、合肥的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重大意義[25]。
研究顯示,土壤保持能力與土地利用類型、降雨、地形等因素息息相關(guān)。以土地利用類型為例,研究證明林地的土壤保持能力最高[26],因此,六安主城區(qū)高土壤保持能力區(qū)域主要集中在南部林地和草地植被覆蓋度較高的區(qū)域。值得注意的是,六安主城區(qū)東南部以耕地為主的區(qū)域也顯示出了較高的土壤保持能力,這可能是由六安的地形和降雨分布決定的。研究時(shí)間段內(nèi),六安土壤保持能力較高的區(qū)域(>2 000 t/km2)面積增長約16%;中等土壤保持能力區(qū)域(1 000~2 000 t/km2)的面積增長約34%,且廣泛分布于六安主城區(qū)的平原地帶(見圖4(c),(d)),說明耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)、林地和草地,一定程度上降低了降雨徑流沖刷的侵蝕作用[26]。
六安主城區(qū)超過74%的土地利用類型為耕地,面源污染可能會(huì)成為危害環(huán)境質(zhì)量、制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素[27]。由于植被和各土地利用類型對(duì)污染物的截留效率不同,污染物在不同土地利用類型和結(jié)構(gòu)的遷移距離和路徑各異。隨著林地、草地面積的擴(kuò)大,六安主城區(qū)南部山區(qū)的污染負(fù)荷進(jìn)一步減少(自然環(huán)境氮磷負(fù)荷的來源以大氣沉降以及植被腐敗后被微生物分解為主)[27],低污染負(fù)荷區(qū)域(<2 kg/hm2)面積增加了約27%(見圖4(e),(f))。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染物負(fù)荷較降雨帶來的城市地表徑流污染負(fù)荷高,因此隨著城鎮(zhèn)面積增加,六安中心城區(qū)污染負(fù)荷整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
3.2 六安主城區(qū)優(yōu)先保護(hù)區(qū)識(shí)別
研究采用Morlan′s I指數(shù)對(duì)六安主城區(qū)的水源涵養(yǎng)、土壤保持和污染防治等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行空間自相關(guān)分析,對(duì)高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的網(wǎng)格進(jìn)行聚類,以明確研究時(shí)間段內(nèi)為六安發(fā)展提供動(dòng)力的重點(diǎn)功能區(qū)。圖5中紅色網(wǎng)格代表在99%置信區(qū)間上高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的集合,藍(lán)色網(wǎng)格代表在99%置信區(qū)間上低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的集合。通過對(duì)比分析,本研究分別將六安主城區(qū)兩個(gè)時(shí)期(2000~2009年和2010~2019年)的聚類結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)在兩個(gè)時(shí)期均為高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的區(qū)域定義為優(yōu)先保護(hù)區(qū),對(duì)在兩個(gè)時(shí)期均為低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的區(qū)域定義為治理區(qū)。
研究結(jié)果顯示,六安市水源涵養(yǎng)功能的優(yōu)先保護(hù)區(qū)集中在南部林地和北部平原區(qū),西南部為治理區(qū)。土壤保持的優(yōu)先保護(hù)區(qū)為西南部林地和東南部耕地,六安中心城區(qū)北部淠河邊的部分區(qū)域?yàn)橥寥辣3值闹卫韰^(qū),該區(qū)域以耕地為主,海拔較低,與淠河相臨,在汛期受到降雨沖刷,造成土壤流失的風(fēng)險(xiǎn)較大。六安主城區(qū)的北部林地也是污染控制的優(yōu)先保護(hù)區(qū),對(duì)淠河上游污染物的攔截和凈化起到重要作用。因此,從空間分布上來看,六安市各生態(tài)環(huán)境的優(yōu)先保護(hù)區(qū)主要位于南部山區(qū),也是淠河的上游。淠河是合肥都市圈重要的水源來源,保障該區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力,提升水土保持功能,減少農(nóng)業(yè)面源污染是支撐區(qū)域協(xié)同發(fā)展的基礎(chǔ),同時(shí)也是該區(qū)域的重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。此外,由于淠河穿過六安市區(qū),城市面源污染控制是保障淠河及六安河網(wǎng)水環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)工作之一,污染控制的治理區(qū)除了六安中心城區(qū)外,還有中北部平原地區(qū)的耕地,因此該地區(qū)的沿河污染控制也是急需解決的重要問題。研究結(jié)果與實(shí)際情況也較為符合,有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)價(jià)值。
3.3 蘇大堰濕地治理成效
將識(shí)別出的六安中心城區(qū)土壤保持和污染控制重點(diǎn)治理區(qū)重合作為新的研究對(duì)象。蘇大堰生態(tài)濕地項(xiàng)目位于治理區(qū)的北部,其中“濕地與農(nóng)業(yè)示范”位于污染負(fù)荷控制重點(diǎn)治理區(qū);“淠河綠廊”大部分面積位于土壤保持重點(diǎn)治理區(qū)(見圖6)。本次研究以2019年的土地利用和氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在中心城區(qū)的治理區(qū),模擬分析蘇大堰濕地的建設(shè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升成效。
由圖7可見,蘇大堰濕地建成后將顯著增強(qiáng)治理區(qū)的土壤保持能力,同時(shí)降低污染負(fù)荷,對(duì)保障淠河干流的水環(huán)境、水生態(tài)和水安全具有較強(qiáng)的意義。
濕地建成后,“淠河綠廊”的土地利用類型由耕地轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒采w度林地,增加了植被對(duì)污染物的截留能力,也提高了植被在極端降雨情勢(shì)下對(duì)雨水的緩沖能力,降低了降雨對(duì)土壤的侵蝕?!颁暮泳G廊”的建設(shè)通過改變用地景觀格局[28],阻攔了原有的降雨徑流條件,在一定程度上提高周邊區(qū)域的土壤保持能力(見圖7(c))。經(jīng)統(tǒng)計(jì),“淠河綠廊”的高土壤保持能力(>2 000 t/km2)面積增加約33%,高污染負(fù)荷消減(>8 kg/hm2)面積增加了76%,較建成前增加土壤保持量49%,實(shí)現(xiàn)污染物消減量增加54%(見圖7(f)),相應(yīng)的提高了六安主城區(qū)土壤保持治理區(qū)2.6%的土壤保持總量,同時(shí)削減了污染負(fù)荷治理區(qū)2.9%的入河污染量。
“濕地與農(nóng)業(yè)示范區(qū)”建成后,區(qū)域中提升景觀品質(zhì)的林地、草地以及相應(yīng)的不同區(qū)域生態(tài)濕地顯著提高了區(qū)域土壤保持能力,高土壤保持能力(>2 000 t/km2)面積增加約73%,土壤保持總量增加36%(見圖7(c))?!皾竦嘏c農(nóng)業(yè)示范區(qū)”中不同功能區(qū)對(duì)污染控制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升具有較大的差別,其中,生態(tài)河道和深度凈化塘污染物的消減能力提升較多,高污染負(fù)荷消減(>8 kg/hm2)面積增加了52%;有機(jī)農(nóng)業(yè)、休閑田園、藝術(shù)田園和生態(tài)田園由于使用了新技術(shù)、優(yōu)化了植被配置[29],且有部分林地和草地覆蓋,相較“濕地與農(nóng)業(yè)示范區(qū)”建成前,將實(shí)現(xiàn)污染物消減增加24%(見圖7(f)),相應(yīng)提高了六安全城區(qū)土壤保持治理區(qū)1.8%的土壤保持總量,同時(shí)削減了污染負(fù)荷治理區(qū)2.7%的入河污染量。
4 結(jié)論與展望
4.1 主要結(jié)論
六安在2000~2019年間城市化發(fā)展迅速,使六安主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間格局發(fā)生了較大的改變。本研究應(yīng)用InVEST模型和空間自相關(guān)等研究技術(shù)手段發(fā)現(xiàn):六安市主城區(qū)南部林地為重要的生態(tài)功能區(qū),對(duì)支撐六安及下游合肥等城市具有較強(qiáng)的意義,應(yīng)優(yōu)先重點(diǎn)啟動(dòng)保護(hù)工作;六安中心城區(qū)則應(yīng)開展土壤保持和污染防治等保護(hù)和治理項(xiàng)目,蘇大堰濕地的建成將提高項(xiàng)目區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,其中“淠河綠廊”將提高中心城區(qū)治理區(qū)土壤保持和污染物消減2.6%和2.9%;“濕地與農(nóng)業(yè)示范區(qū)”將提高治理區(qū)土壤保持和污染物消減1.8%和2.7%。
4.2 不足與展望
研究采用武漢大學(xué)30 m土地利用數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)進(jìn)行分析,由于六安市主城區(qū)分布著大量的耕地,難以與草地區(qū)分,將對(duì)土地利用轉(zhuǎn)移分析及模型模擬相關(guān)分析結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差。研究從生態(tài)的角度評(píng)價(jià)六安市主城區(qū)的優(yōu)先保護(hù)區(qū),缺乏對(duì)建成區(qū)點(diǎn)源等污染的分析。在未來的研究中,應(yīng)嘗試綜合應(yīng)用生態(tài)模型和城市排水系統(tǒng)模型,更科學(xué)地識(shí)別關(guān)鍵保護(hù)區(qū),為優(yōu)化生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程布局提供支持。
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(編輯:黃文晉)
Abstract:
To support the green development of the Hefei metropolitan area,it is important to clarify the current status of Liu′an ecosystem services and priority protection areas,and to assess the effectiveness of major environmental improvement projects.In this study,the InVEST model(integrated valuation of ecosystem services and trade-offs)and spatial autocorrelation technical methods were used to identify the key ecosystem services functional areas in downtown of Liu′an City(Jin′an District and Yu′an District)from 2000 to 2009 and 2010 to 2019,and priority protection areas were identified through comparative analysis.This study took Sudayan wetland as an example to analyze the effectiveness of ecological measures.The results show that forest in the south Liu′an City is the priority protection area for the ecosystem service function.Sudayan wetland project is located in the non-point source pollution and the soil conservation prevention area in downtown of Liu′an city.Sudayan wetland can enhance the ecosystem service of the site,especially the Pihe River green corridor can increase the soil conservation by 49%,and achieve an increase of 54% in pollutant reduction.The wetland and agricultural area will improve the total soil conservation by 36% and reduce the pollutant by 24%.
Key words:
priority protection areas;ecological restoring;space autocorrelation;InVEST model;Liu′an City