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文章导读
本文通过量化生境质量和景观格局脆弱度构建生态分区，并利用PLUS模型预测了不同发展情景下的土地利用变化。然后，通过比较不同情景下的生态系统服务价值，评估了生态分区的合理性。研究结果表明，合理的生态分区能有效提升国土空间的综合价值，并为昭通市的国土空间优化提供了策略参考，对于其他具有类似生态敏感性和经济发展需求的山地城市具有借鉴意义。
本文字数：5300字
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01
引言
随着社会经济发展对自然资源需求的增长，生态与建设目标的结构性冲突愈发不可避免。我国西南地区山地占国土面积的75%以上，物种丰富，生态敏感、空间异质性突出，是中国生态保护的关键地区，也是当前城镇化发展需求最高的地区，循平原城市发展模式导致的建设用地与自然空间的竞争给生态系统造成巨大压力，新型城镇化过程中必须保证国土空间格局与资源环境相适应。针对这一问题，约束性用地边界的划定的技术和方法引起了学界的广泛探讨。本研究从山地城市生态约束下的保护需求和景观斑块抵抗外部干扰的能力出发，基于生境质量—景观格局脆弱度的空间耦合结果构建山地城市生态分区。进而，对不同分区施加与发展目标相匹配的土地转换规则，预测遵循规划情景的土地发展。最后，从建设用地增量与生态系统服务价值角度评估不同发展情景的综合效益，为优化山地城市空间功能布局、实现国土空间协调发展提供策略参考。
02
研究方法
2.1 研究地区概况
云南省昭通市地处金沙江下游右岸，西、北与四川省隔江相邻，东、南与贵州省接壤，西南连接省内曲靖市，面积22378.45 km²，辖9县1市1区。全境处于四川盆地向云贵高原抬升过渡地带的乌蒙山区，市域海拔约为250～4026m，地势西南高、东北低（图1），是长江上游重点生态区中石漠化极敏感、高度敏感集中区，水源涵养极重要区。近年来，昭通市各区县建设需求大幅增加，不断开发平地资源，开发建设行为向山坡地扩展的现象愈发突出，威胁国土空间的健康发展。
2.2 研究路径
研究遵循 “分区规划—土地发展预测—比较评估”的路径（图2）。首先，利用空间数据量化市域生境质量和景观格局脆弱度特征，耦合生境质量—景观格局脆弱度空间格局划定生态分区；第二，制定与生态分区发展目标相匹配土地利用转换规则，借助PLUS模型预测2035年不同发展情境下的土地利用变化；第三，通过量化建设用地增量和生态系统服务价值，讨论生态分区的合理性。
2.3 研究方法
2.3.1 生境质量评价
使用inVEST模型计算生境质量 。其指数阈值为0到1，数值越高代表生境质量越好。参考生态环境部门意见，研究将建设用地、耕地、未利用地作为昭通市物种栖息生境的主要威胁源，同时调整Invest用户手册中的推荐参数，设定威胁源权重与最大影响距离（表1）和各类景观类型的生境适宜程度及其对于威胁源的敏感程度（表2）。对于研究区生境质量计算结果采用自然断点法划分为低、中、高三个等级。
2.3.2 景观格局脆弱度指数计算
通过景观格局敏感性和景观格局适应性计算景观格局脆弱度指数。计算公式如下：
式中，LVI为景观格局脆弱度指数，LSI为景观敏感性，LAI为景观适应性；n为景观类型数量，本研究中n=6，Ui 为景观类型i 的干扰度指数，Ui 和Vi 为景观类型i 的干扰度和易损度指数，参考已有研究结果，将建设用地赋值为1，水域为2，耕地为3，林地为4，草地为5，未利用地为6；FNi、FDi和DOi分别为类型维度上景观类型的破碎度，分维数倒数及优势度，a、b、c代表其权重，参考已有研究结果，分别赋值0.5，0.3和0.2；PRD、SHDI和SHEI分别表示景观维度上景观斑块的丰密度、多样性及均匀性指数。将研究区分为1032个网格单元进行景观格局脆弱度指数计算，结果采用自然断点法划分为低、中、高3个等级。
2.3.3 基于PLUS模型的土地利用模拟
斑块生成土地利用模拟模型（PLUS）是一个以元胞自动机为基础构建的土地利用变化模拟模型。选取山地城市重要的海拔高程、坡度、土壤类型、地灾发生点等8项自然环境因子，人口密度等6项社会经济因子构成土地利用变化的潜在驱动因素，根据昭通市发展的实际需求设计经济发展优先和保护发展两类情景，以2005年、2020年两期土地利用数据为基础预测2035年的土地利用变化。
制定基于分区规划的土地转移规则。在经济发展优先情景下，建设用地不转出，耕地仅被允许向建设用地转化，不设置转化限制区。保护发展情景下，比对重点修复区2005和2020年两期土地利用栅格，将林地、草地、水域向建设用地、裸地转移的栅格做逆向计算，结果镶嵌至常规计算后的扩张适宜性栅格中，设置高脆弱区内非建设用地不转出，同时将生态涵养区内的中、低脆弱区设置为转换限制区。
2.3.4 生态系统服务价值量化
基于单位面积价值当量因子法，计算并比较2020年与两种发展情境下2035年的生态系统服务价值。基于昭通市1个标准单位生态系统服务价值当量1591.96元/hm²，计算生态系统服务价值当量（表3）。
03
结果与分析
3.1 市域生态分区
3.1.1 现状生境质量与景观格局脆弱度分析
昭通市生境质量以中、高质量为主，分别占市域总面积的52.10%和45.64%，构成了市域生境质量的基底（图3）。高生境质量区与海拔呈现高度相关，大多分布于1000～2000m的过渡地带。从用地类型看，该片区域主要以林地、大面积水域为主。中生境质量区在昭阳区大部、巧家县南部和永善县南部分布较为集中，主要是大面积耕地、高山草地，以及线性的河流为主的用地类型。低生境质量区在市域呈现整体散布、局部集聚的特征，主要是以城乡建设用地和未利用地为主的用地类型。昭通市景观格局脆弱度以中、高度为主，分别占市域总面积的45.63%和36.53%。整体脆弱度较高，由内向外呈现高—中—低的近环状空间分布格局。
3.1.2 生态分区构建
将生境质量等级与景观脆弱度等级结果进行叠加分析，耦合划分9类生境质量—景观格局脆弱度空间类型。以《市级国土空间总体规划编制指南（试行）》中强调的“突出主导功能”为原则，划分生态涵养区、重点修复区和城乡发展区三类生态分区（图4）。具体划分结果如下：
（1）以保护现状质量最佳生境为主要功能导向划定生态涵养区，包括高生境质量—低景观脆弱、高生境质量—中景观脆弱、高生境质量—高景观脆弱地带；同时，检查并确保市域范围内的各界别自然保护地、重要湿地的核心保护区纳入该区域。划分该区域面积10310.88km²，占市域总面积的46.08%。
（2）以修复生境不佳且景观格局脆弱区域为主要功能导向划定重点修复区，包括中生境质量—高景观脆弱、低生境质量—中景观脆弱、低生境质量—高景观脆弱地带。划分该区域面积3534.10km²，占市域总面积的15.79%。
（3）以合理开发利用不脆弱区域为主要功能导向划定城乡发展区，包括中生境质量—低景观脆弱、低生境质量—低景观脆弱、中生境质量—中景观脆弱地带。划分该区域面积8533.47km²，占市域总面积的38.13%。
3.2 不同发展情景的土地利用预测
在PLUS模型中遵照1.3.3部分的转换规则，对于不同情境下土地利用进行预测（图5）。在经济优先发展情景下，昭通市的优势地类仍是林地，面积为10123.51km²，占市域面积的45.23%；其次是耕地，面积为6125.82km²，占市域面积的27.37%。耕地、草地面积均延续2005—2020年间的减少趋势，分别减少了164.57km²、81.33km²；水域和建设用地分别增加了16.71km²和227.99km²。在此情景下，建设用地大面积扩张，主要对以草地为主的生态空间形成侵占和挤压。
在保护发展情境下，昭通市林地面积达到10185.36km²，占市域面积的45.51%；其次是耕地，占市域面积的27.46%。与2020年相比，林地和水域分别增加了63.55km²和22.45km²，增加幅度均高于经济优先发展情景；耕地和草地分别减少了144.67km²和19.98km²，减少幅度低于经济优先发展情景，而建设用地增加了79.16km²。在此情境下，林地、水域为主的生态用地向更好趋势发展，草地和农业用地得到保护，建设用地也获得了一定发展空间。
3.3 生态系统服务价值对比
计算2020年、2023年各项生态系统服务价值，并进行价值变化的空间制图（图6）。供给服务在经济优先发展情景下，价值提升和降低区域均呈零散的空间分布状态；从数值上看，整体比2020年降低约2.1×104元。在保护发展情形下，仅在市域北部出现提升，整体比2020年降低约2.5×104元。
生态系统服务总价值与调节服务、支持服务、文化服务价值的空间变化一致。相较于经济优先情景，在保护发展情景下价值提升的面积更大。在经济优先发展情景下，调节服务价值比2020年提升约3.8×104元，支持服务、文化服务价值分别降低约4.6×104元、3.2×104元，生态系统服务总价值降低约3.2×104元；在保护发展情形下，调节服务、支持服务、文化服务价值均有所提升，分别提升约3.6×105元、1.7×104元、9.9×103元、2.9×105元，生态系统服务总价值提升约2.9×105元。
04
生态分区发展建议
（1）生态涵养区：规范管控生态红线，主动维护屏障稳定
为了避免人为活动对于该区域的消极扰动，在市级国土空间规划所划定的生态红线内，应实行严格紧缩的标准和措施，对生态功能不造成破坏的有限人为活动进行规范管控。即使内部有适宜建设的平坦空间，原则上也应禁止建设现有用地扩张、永久建筑建设等强开发行为。对于生态红线内外的生态空间予以原貌保留，强化生态保育，限制开发建设，重点保护长江上游、赤水河流域重要生态空间和生态系统稳定性。
（2）重点修复区：逐步提升生态品质，系统改善脆弱格局
在生态建设区内推动大尺度绿化，有序恢复绿地，提升绿色空间的斑块优势度，并防止林地、草地进一步退化。同时，依据山区垂直地带性特征，实行以自然恢复为主、人工修复为辅的退化绿地修复，强化斑块丰密度和多样性，降低斑块破碎度，系统改善脆弱性。对其中生态修复区面积比例比较大的乡镇，按照生态优先、区域协调的原则进行空间调整，科学编制实用性村庄规划，严格管控村庄建设活动，保障生态系统服务价值的最大提升。
（3）城乡发展区：适度开发建设用地，全民共享绿色空间
该区域对外部干扰具有一定抵抗性力，可基于地形地貌适宜性、交通网络、建设成本等综合评估进行建设开发。区域耕地比例大，需合理规划农业生产与生活空间的关系，通过空间布局规划与形态组织设计，推助特色工业、山地农业的绿色化发展，借此开展以县城为载体的新型城镇化。结合山地城市禀赋，将近郊与建设区内能发挥城市公共绿地功能的山体、水系纳入结构性绿地；在建设区内，充分利用城—园交织的空间基底，将小规模园地、农田作为生态“踏脚石”，提高建设区与市域绿色空间的功能连接；确定城市绿地与开敞空间的总量、人均用地面积和覆盖率指标，实现包括社区公园、口袋公园在内的各类绿地的全民共享、全龄友好目标。在建设用地展拓的同时，也需细化既有土地使用和空间布局，挖掘平地空间中裸地、废弃建设用地潜力，鼓励土地混合使用，为山地特色产业及高新技术产业规划空间支撑。
05
结论与讨论
合理的生态分区能够支持城市空间优化决策，提升国土空间综合价值，然而当前在山地城市的研究仍面临分区依据针对性弱、分区合理性论证缺失等问题。本研究以西南地区山地城市昭通市为研究案例，基于生境质量—景观格局脆弱度指标，在Invest模型、景观生态学理论、PLUS模型、生态系统服务理论支持下构建了“分区规划—土地发展预测—比较评估”这一多情景、弹性的空间优化路径，并提出对应的分区发展策略。研究得到以下结论：（1）昭通市生态本底优良，但整体空间抗干扰能力不理想，划定生态分区、规范建设行为以应对可能发生的生态退化威胁，具有紧迫性与现实意义。（2）生态保护与城乡发展是昭通市未来国土空间优化发展中的主要功能导向，重点修复区主要集中在由山脉至河谷的垂直变化带中。（3）遵循生态分区规划的保护发展情景，能够实现市域建设用地规模与生态系统整体健康水平的协同增长。
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本刊名誉主编:吴良镛;
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