洞庭湖區(qū)山水林田湖草生態(tài)變化及修復(fù)對(duì)策研究

肖英才 胡文敏 黃熠和 李果

摘要：

探討洞庭湖區(qū)實(shí)施各項(xiàng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程后生態(tài)變化的過程及特點(diǎn)，對(duì)于指導(dǎo)區(qū)域生態(tài)建設(shè)有積極作用?；谘芯繀^(qū)2010，2015，2020年土地利用、數(shù)字高程模型與年最大歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)，探討了洞庭湖區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程實(shí)施后山水林田湖草空間格局的時(shí)空演變特征及其生態(tài)變化。結(jié)果表明：湖泊面積顯著增加，林地和農(nóng)田面積減少明顯，水域和草地面積少量增加，山地面積不變；相較崗地丘陵區(qū)和山地區(qū)，河湖平原區(qū)平均年最大植被覆蓋度降低最為明顯，其中平原農(nóng)田降幅最大，亟需重點(diǎn)保護(hù)。建議在洞庭湖區(qū)后期生態(tài)建設(shè)中完善山體自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)機(jī)制，進(jìn)行水環(huán)境針對(duì)性治理，實(shí)行林地分區(qū)修復(fù)管控，重視高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)和提升草地保護(hù)修復(fù)的關(guān)注度。最后，提出了洞庭湖區(qū)“山水林田湖草生命共同體”生態(tài)保護(hù)修復(fù)分項(xiàng)規(guī)劃策略。

關(guān) 鍵 詞：

生態(tài)保護(hù)修復(fù)； 山水林田湖草； 生態(tài)變化； 洞庭湖區(qū)； 空間格局

中圖法分類號(hào)： X171.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.07.007

0 引 言

區(qū)域人口增加、土地開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度增大是山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞、生態(tài)退化的主要原因［1］。山水林田湖草的生態(tài)修復(fù)和保護(hù)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要，是建設(shè)美麗中國(guó)的有力途徑。基于生態(tài)文明建設(shè)視角，習(xí)近平總書記多次提出山水林田湖草生命共同體的理念［2-3］。已有不少學(xué)者關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)［4-8］，以及山水林田湖草生命共同體的理論研究、技術(shù)布局、示范與應(yīng)用等［9-13］。目前，國(guó)家和各地采取了一系列生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，但結(jié)合生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程探討區(qū)域山水林田湖草空間格局生態(tài)變化的研究尚不充分。此外，雖然中國(guó)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程實(shí)施地區(qū)的地貌類型眾多，但以河湖平原為研究對(duì)象的山水林田湖草生態(tài)修復(fù)效果研究仍亟待完善。

洞庭湖作為長(zhǎng)江流域重要的調(diào)蓄湖泊，自然資源尤為豐富，在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色。近年來，由于自然災(zāi)害和人類不合理利用等因素，洞庭湖區(qū)面臨土壤重金屬污染、水環(huán)境問題、生物多樣性與植被退化等環(huán)境挑戰(zhàn)［14］，為此洞庭湖區(qū)展開了多項(xiàng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程。洞庭湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程于2018年10月成功申報(bào)國(guó)家第三批山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)。為探討生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的實(shí)施對(duì)洞庭湖區(qū)山水林田湖草生態(tài)變化過程及空間格局的影響，本文以洞庭湖區(qū)為典型研究區(qū)進(jìn)行山水林田湖草的空間格局和演變特征定量化分析，探討洞庭湖區(qū)實(shí)施各項(xiàng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程后生態(tài)的變化及特點(diǎn)，對(duì)于指導(dǎo)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升有積極作用。

1 研究區(qū)概況

洞庭湖作為中國(guó)第二大淡水湖，是承接湘、資、沅、澧四水吞吐長(zhǎng)江的洪道型湖泊。以洞庭湖為中心的洞庭湖區(qū)，在行政區(qū)劃上地跨湖南、湖北兩省?？紤]到實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程受地方行政管理，本研究選取湖南省洞庭湖區(qū)域，該區(qū)域涉及15個(gè)縣市區(qū)，分別是華容縣、云溪區(qū)、君山區(qū)、岳陽樓區(qū)、汨羅市、湘陰縣、武陵區(qū)、漢壽縣、鼎城區(qū)、南縣、資陽區(qū)、沅江市、赫山區(qū)、岳陽縣、安鄉(xiāng)縣，總面積約20 273 km2（見圖1）。

洞庭湖區(qū)地勢(shì)四周高中間低，呈階梯狀向洞庭湖傾斜的碟形盆地，植被類型以亞熱帶常綠闊葉林為主［15］，大部分地區(qū)海拔在50 m以下。湖區(qū)年均氣溫16.6 ℃，氣候類型為亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年降水量1 100～1 400 mm，湖區(qū)多年平均蒸發(fā)量1 150～1 500 mm［16］。根據(jù)研究區(qū)域各縣市區(qū)2020年統(tǒng)計(jì)年鑒可知，洞庭湖區(qū)2020年總?cè)丝跀?shù)為825.199 3萬人，占全省人數(shù)的12.42%。近年來，洞庭湖區(qū)憑借其優(yōu)越的地理位置和資源優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速率穩(wěn)步提升。然而，受自然災(zāi)害和人類不合理利用的影響，洞庭湖區(qū)面臨不同程度的生態(tài)問題，為此洞庭湖區(qū)展開了多項(xiàng)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程。本文整理了2010～2020年洞庭湖區(qū)實(shí)施的主要生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程與政策（見表1）。

由表1可知，在2010～2020年間，洞庭湖區(qū)域內(nèi)實(shí)行了多項(xiàng)有關(guān)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的工程，由于區(qū)域河湖平原環(huán)境特點(diǎn)原因，治理方向主要集中在湖、水、林、田方面；山在研究區(qū)域內(nèi)分布較少，因此關(guān)注度不夠；在草方面的治理也比較欠缺。

自2010年洞庭湖區(qū)實(shí)施環(huán)洞庭湖基本農(nóng)田建設(shè)重大工程、整治與規(guī)范管理洞庭湖區(qū)非法亂象、加強(qiáng)洞庭湖等重點(diǎn)湖泊和濕地的保護(hù)與修復(fù)工程后，耕地的保護(hù)與建設(shè)、非法矮圍和河道采砂等亂象、重點(diǎn)湖泊和濕地的保護(hù)與修復(fù)等都得到了重視與整治，各項(xiàng)工程的實(shí)施對(duì)洞庭湖區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善有極大促進(jìn)作用，有利于區(qū)域內(nèi)田、湖要素面積增加。但期間整體城市建設(shè)發(fā)展，對(duì)山水林田湖草要素面積也會(huì)造成一定影響。為此，本研究將對(duì)洞庭湖區(qū)山水林田湖草空間格局在2010～2020年間的生態(tài)變化過程進(jìn)行分析，并討論研究結(jié)果，為洞庭湖區(qū)的生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

基于研究區(qū)2010，2015，2020年的土地利用數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數(shù)據(jù)與年最大歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）數(shù)據(jù)，結(jié)合洞庭湖區(qū)自身河湖平原地貌特征，分析山水林田湖草空間格局，并采用年最大歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)，厘清各類空間格局下的生態(tài)變化過程，探討洞庭湖區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程實(shí)施后，區(qū)域內(nèi)山水林田湖草空間的生態(tài)變化，從而對(duì)后續(xù)洞庭湖區(qū)的發(fā)展保護(hù)提出建設(shè)意見。

2.1 數(shù)據(jù)來源

2.1.1 數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)

數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)獲取于地理空間數(shù)據(jù)云（http：∥www.gscloud.cn/search），數(shù)據(jù)類型為30 m分辨率的GDEMV3數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)在ArcGIS10.2軟件中進(jìn)行裁剪、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，結(jié)合洞庭湖區(qū)獨(dú)特的地貌特征，提取絕對(duì)高程，對(duì)其進(jìn)行地貌劃分。

2.1.2 土地利用數(shù)據(jù)

土地利用數(shù)據(jù)獲取于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https：∥www.resdc.cn/）。分別獲取2010，2015，2020年土地利用數(shù)據(jù)，分辨率為30 m，利用ArcGIS10.2軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、投影轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，并基于研究的需求劃分為裸地、草地、湖泊、田地、林地、水域以及山地類型。

2.1.3 年最大歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)

年最大歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)來自于國(guó)家科技共享資源服務(wù)平臺(tái)（http：∥www.nesdc.org.cn/），分辨率為30 m，該數(shù)據(jù)集基于Google Earth Engine云計(jì)算平臺(tái)，利用全年所有Landsat5/7/8遙感數(shù)據(jù)，通過系列數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)平滑等方法，得到2010，2015，2020年每個(gè)像元一年中的NDVI最大值，再利用ENVI5.3和ArcGIS10.2軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、鑲嵌、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理。

2.2 研究方法

2.2.1 地貌類型劃分

采用絕對(duì)高程作為描述高程特征的指標(biāo)。洞庭湖區(qū)高程范圍在6～934 m，結(jié)合洞庭湖區(qū)的地形地貌特征，及學(xué)者竇鴻身等［17］對(duì)洞庭湖的研究，將洞庭區(qū)的地貌類型劃分為河湖平原、崗地丘陵及山地三類（見圖2）。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)為河湖平原絕對(duì)高程<45 m，崗地丘陵絕對(duì)高程在45～250 m，山地絕對(duì)高程＞250 m。

河湖平原主要集中在研究區(qū)中部、北部，約占研究區(qū)面積的67.45%；崗地丘陵分布在研究區(qū)的四周，主要集中在西部、南部和東部地區(qū)，中部地區(qū)零星分布，約占研究區(qū)面積的30.27%；山地少量分布于東南和西部地區(qū)，約占研究區(qū)面積的2.28%。

2.2.2 山水林田湖草識(shí)別

采用ArcGIS10.2空間分析方法，依據(jù)中國(guó)土地利用/土地覆蓋遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)，針對(duì)洞庭湖區(qū)山水林田湖草做出如下界定：“山”通過ArcGIS10.2自然間斷點(diǎn)分級(jí)法，根據(jù)絕對(duì)高程劃定洞庭湖區(qū)山地范圍（絕對(duì)高程＞250 m），并進(jìn)行重分類操作，提取出山要素；“水林田湖草裸地”通過ArcGIS10.2對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，“水”包括水域大類下的河渠、湖泊、水庫(kù)坑塘、灘地，以及未利用土地大類下的沼澤地；“林”為林地大類下的林地、灌木林、疏林地、其他林地；“田”為耕地大類下的水田、旱地；“湖”為水域大類下的湖泊；“草”為草地大類下的高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地；“裸地”為未利用土地大類下的裸土地。

2.2.3 單一土地利用動(dòng)態(tài)度

基于單一土地利用動(dòng)態(tài)度來對(duì)某一地域在相應(yīng)范圍內(nèi)各個(gè)類型的土地利用面積轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行研究探索，針對(duì)變化的數(shù)量和速度進(jìn)行刻畫，其計(jì)算公式為

K=Ub-UaUa×1T×100%（1）

式中：T和K分別代表間隔的時(shí)間段和單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別代表該類型土地利用在研究初期和末期的面積。

2.2.4 植被覆蓋度提取

目前在估算植被覆蓋度的方法中最常用的是基于像元二分模型的植被覆蓋度反演，然而，受物候或植被類型等因素影響，同一區(qū)域的植被覆蓋度在各個(gè)時(shí)相遙感數(shù)據(jù)上可能有較大差別，即便植被屬同一類型，但因坡向、高程等地形影響，植被覆蓋度在同一時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的空間分布也可能有所不同。所以通過多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行反演，對(duì)某一地區(qū)水土流失、土壤侵蝕、草地退化進(jìn)行評(píng)估或是評(píng)估生態(tài)環(huán)境的荒漠化以及質(zhì)量變化情況時(shí)，所形成的結(jié)果不夠準(zhǔn)確［18］。而使用歸一化植被指數(shù)年最大值的優(yōu)點(diǎn)是可以弱化影像獲取時(shí)間差異、植被類型差別和地形因素對(duì)植被覆蓋度的影響。因此本次研究采用年最大歸一化植被指數(shù)替代以往的歸一化植被指數(shù)，對(duì)區(qū)域的植被覆蓋度進(jìn)行研究反演。

利用年最大歸一化植被指數(shù)，基于混合像元分解模型計(jì)算植被年內(nèi)最大覆蓋度，并將結(jié)果作為利用多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)評(píng)估生態(tài)空間變化分析的依據(jù)。在混合像元分解模型方法中，將遙感影像的某個(gè)像元?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)部分：土壤、植被，混合像元的NDVI值即這兩部分植被指數(shù)值的加權(quán)平均求和［19］。

NDVI=fv·NDVIveg+1-fv·NDVIsoil（2）

根據(jù)公式（2），植被覆蓋度的計(jì)算公式為：

fv=NDVI-NDVIsoilNDVIveg-NDVIsoil（3）

式中：fv、NDVIsoil、NDVIveg、NDVI分別代表的是植被覆蓋度、純土壤像元的植被指數(shù)植、純植被像元的植被指數(shù)值、混合像元的植被指數(shù)值，用NDVI最大值和最小值分別代替NDVIveg、NDVIsoil［20］，則fv的計(jì)算公式為

fv=NDVI-NDVIminNDVImax-NDVImin（4）

式中：NDVImin代表NDVI的最小值，理論上和0接近；NDVImax代表NDVI的最大值，理論上和1接近。

3 研究結(jié)果

3.1 山水林田湖草空間分布特征

2010，2015，2020年洞庭湖區(qū)山水林田湖草空間分布如圖3所示。洞庭湖區(qū)以平原為主要地形，山地面積分布少，2010～2020年面積無變化；水域以研究區(qū)域中部為主，以洞庭湖為核心，其次有入湖的湘江、資水、沅江、澧水4條河流，以及汨羅江等中小河流；林地分布在區(qū)域的東西部和南部，北部較少；農(nóng)田以洞庭湖為核心呈發(fā)散分布，且在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布；湖泊分布主要以洞庭湖為主，以及分布在洞庭湖周圍的漉湖、大通湖、黃金湖、東湖、南湖、芭蕉湖等；洞庭湖區(qū)草地分布零散且少。

利用ArcGIS10.2軟件對(duì)洞庭湖區(qū)2010，2015，2020年山水林田湖草的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到表2。洞庭湖區(qū)以水、林、田 3種類型為主。以2020年為例，田類型占土地總面積比超過一半，為50.16%，水占比為24.03%，林占比為20.99%，湖類型占土地總面積為10.26%，山占比為2.28%，草占比最少，為0.26%。洞庭湖區(qū)各種土地利用類型在各個(gè)時(shí)間段的變化速率區(qū)別較大。通過分析不同土地類型的單一土地利用動(dòng)態(tài)度差異能夠得到：湖、草類型范圍在2010～2020年間有了明顯的擴(kuò)張，單一動(dòng)態(tài)度達(dá)到1.80%和1.32%；林類型的面積在研究期間呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，單一動(dòng)態(tài)度達(dá)0.13%；山類型無變化。

水、田類型單一動(dòng)態(tài)度分別減少0和0.08%，在研究期間的變化速度較穩(wěn)定。由于近些年洞庭湖區(qū)的城市建設(shè)發(fā)展，區(qū)域內(nèi)各土地利用要素變化也受到很大程度的影響。

3.2 山水林田湖草空間格局時(shí)空演變特征

圖4、表3分別為河湖平原、崗地丘陵、山地在2010，2015年和2020年間農(nóng)田、林地、草地、水域、裸地的空間格局分布和面積變化。

（1） 河湖平原。2020年與2010年相比，平原農(nóng)田面積減少78.222 6 km2，平原農(nóng)田逐步地轉(zhuǎn)化為平原草地和平原林地，可見近些年退耕還林獲得較為明顯的成效；平原草地和平原水域有著較為相似的變化趨勢(shì)，其面積分別增加1.744 2 km2、0.678 6 km2；平原林地面積減少14.846 4 km2。

（2） 崗地丘陵。2020年與2010年相比，丘陵林地減少面積45.852 3 km2，丘陵農(nóng)田減少面積17.338 5 km2，丘陵草地面積增加5.065 2 km2，丘陵水域和丘陵裸地變化較小，其面積分別減少0.568 8 km2、0.196 2 km2。

（3） 山地。2010年與2020年無山裸地分布，2015年的山裸地面積也極小，且2020年與2010年相比各類用地面積變化較小，可見山區(qū)受人類活動(dòng)影響較小。

3.3 山水林田湖草生態(tài)變化

2010，2015，2020年洞庭湖區(qū)河湖平原區(qū)的平均年最大植被覆蓋度分別為0.726 2、0.747 3、0.349 8；崗地丘陵區(qū)分別為0.824 1、0.828 0、0.592 2；山地區(qū)分別為0.959 4、0.930 7、0.766 7，如圖5所示。

2010～2020年河湖平原的平均年最大植被覆蓋度大幅下降，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量退化情況明顯加劇。主要原因?yàn)楹雍皆秶鷥?nèi)城市建設(shè)和發(fā)展等人為干擾加劇，以及大面積的蘆葦和楊樹種植，導(dǎo)致生物物種多樣性降低、地下水位下降、土壤旱化、地力衰退［21］，洞庭湖區(qū)楊樹覆蓋面積在生態(tài)退楊政策實(shí)施后減少了1 213.761 6 km2［22］。崗地丘陵區(qū)在2010～2020年的平均年最大植被覆蓋度先增加后減少，但從整體來看，下降了0.231 9，研究區(qū)邊緣為主要高值區(qū)，中部主要是低值區(qū)。相較于河湖平原和崗地丘陵，山區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，平均年最大植被覆蓋度在2010年為0.959 4。但后10 a，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量退化較明顯，平均年最大植被覆蓋度降低0.192 8。綜上所述，洞庭湖區(qū)的整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所下降，表現(xiàn)明顯的區(qū)域?yàn)楹雍皆瓍^(qū)域。因此，在未來，河湖平原將是洞庭湖區(qū)域治理的重點(diǎn)，處理好城市發(fā)展與環(huán)境之間的關(guān)系，才能保障治理的針對(duì)性，并以此對(duì)可持續(xù)發(fā)展空間進(jìn)行協(xié)調(diào)和建設(shè)。

結(jié)合洞庭湖區(qū)的平均年最大植被覆蓋度，分析其山水林田湖草空間格局的生態(tài)演變過程。圖6為2010，2015，2020年洞庭湖區(qū)山水林田湖草空間格局下各空間類型的平均年最大植被覆蓋度情況。

在山地地區(qū)，山林、山草、山田整體的平均年最大植被覆蓋度較高，但是2010～2020年都有一定程度的下降；山水的平均年最大植被覆蓋度在2015～2020年下降明顯；研究區(qū)2010年和2020年無山裸地分布，2015年山裸地的平均年最大植被覆蓋度相較于山地地區(qū)其他類型無明顯差別。在崗地丘陵地區(qū)，丘陵林地平均年最大植被覆蓋度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，2010～2015年降低很少，2015～2020年降低明顯，10 a間下降幅度為21.4%；丘陵農(nóng)田、丘陵草地、丘陵水域、丘陵裸地平均年最大植被覆蓋度呈現(xiàn)先少量升高后明顯降低趨勢(shì)，10 a間分別減少了28.7%、21.4%、14.6%、14.5%。

相對(duì)于崗地丘陵區(qū)和山地區(qū)，河湖平原的平均年最大植被覆蓋度降低趨勢(shì)更明顯。2010～2020年，平原農(nóng)田平均植被覆蓋度大幅降低，減少了41.8%；其次是平原草地、平原水域和平原林地，分別減少了32.3%、31%、28.3%；平原裸地減少較少，為14.7%。

4 討論與建議

本研究探討了2010～2020年洞庭湖區(qū)內(nèi)實(shí)行多項(xiàng)有關(guān)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程后，其山水林田湖草空間格局的生態(tài)變化特征。研究結(jié)果表明，湖泊面積顯著增加，林地和農(nóng)田面積均減少明顯，水域和草地面積少量增加，山地面積不變?；诖?，本研究提出以下建議。

4.1 完善山體自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)機(jī)制

洞庭湖區(qū)山體主要是東部岳陽縣境內(nèi)大云山與相思山、東南部汨羅市境內(nèi)玉池山，以及其他小山體，均為海拔1 000 m以下的低山。洞庭湖區(qū)山要素面積受人為活動(dòng)影響程度不大，山地面積在2010～2020年未發(fā)生變化，但山體地區(qū)易發(fā)生水土流失、泥石流滑坡等自然災(zāi)害，特別是低山丘陵地區(qū)。在山要素的保護(hù)修復(fù)方面，完善山體自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)機(jī)制是重中之重，同時(shí)建議對(duì)山體的規(guī)劃需集中在保護(hù)、修復(fù)、利用方面。

4.2 進(jìn)行水環(huán)境針對(duì)性治理

洞庭湖區(qū)水要素面積總體變化不大，主要受河渠、湖泊、水庫(kù)坑塘、灘地綜合影響。其中湖泊面積增加較大，水庫(kù)坑塘小面積增加，河渠與灘地面積減少較多，因此水要素總體未發(fā)生較大變化。河渠與灘地的減少受自然和人為因素影響，自然因素為沉積物堆積、全球變暖等，人為因素包括引水灌溉、圍湖造田、環(huán)境污染等，目前的政策仍對(duì)這些不合理利用進(jìn)行嚴(yán)格管控。

而湖要素的增加得益于近些年洞庭湖區(qū)實(shí)施的水環(huán)境綜合整治、湖區(qū)違規(guī)設(shè)施拆除、濕地修復(fù)等生態(tài)修復(fù)工作。在洞庭湖區(qū)的水、湖生態(tài)方面，水質(zhì)主要受城市生活源、工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源的影響［23］。因此，對(duì)區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境提升治理應(yīng)重點(diǎn)從城市生活源、工業(yè)與農(nóng)業(yè)源入手，進(jìn)行針對(duì)性治理。

4.3 實(shí)行林地分區(qū)修復(fù)管控

洞庭湖區(qū)中部以平原為主，地勢(shì)平坦，林地較少，東西部和南部為林地分布集中地。2010～2020年，林地面積減少較多，主要原因是由于城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，導(dǎo)致其他類型用地相應(yīng)地產(chǎn)生變化，其中林地受影響較大。其次由于非法采伐林地資源、生態(tài)退楊工程等因素，林地面積進(jìn)一步受到影響。2005年洞庭湖區(qū)開始種植歐美黑楊造紙經(jīng)濟(jì)林后，使洞庭湖濕地大面積原生濕地植被遭到破壞，土壤含水率降低，濕地生態(tài)功能下降［24］。為此2014～2018年洞庭湖保護(hù)區(qū)開展了楊樹清理行動(dòng)，而進(jìn)行楊樹清理之后要更關(guān)注濕地的生態(tài)修復(fù)。因此，對(duì)洞庭湖區(qū)林地修復(fù)建議分為生態(tài)退楊區(qū)與非生態(tài)退楊區(qū)。

4.4 重視高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)

作為我國(guó)重要農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)區(qū)域，洞庭湖區(qū)農(nóng)田廣泛分布。而2010～2020年農(nóng)田面積減少明顯，農(nóng)田的減少與城市建設(shè)發(fā)展密切相關(guān)，此外非法侵占耕地資源和不可避免的自然災(zāi)害因素都是土地資源遭受威脅的原因。而在2010年環(huán)洞庭湖基本農(nóng)田建設(shè)重大工程啟動(dòng)后，除了對(duì)基本農(nóng)田的保護(hù)外，更加重視高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)田生態(tài)條件變好為宗旨。因此，對(duì)于田要素的保護(hù)修復(fù)關(guān)注方面不僅要對(duì)基本農(nóng)田轉(zhuǎn)出方面嚴(yán)格控制，更要重視高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有限土地資源保護(hù)利用最大化。

4.5 提升草地保護(hù)修復(fù)關(guān)注度

洞庭湖區(qū)草地分布星散且少，僅東部和南部有少量分布。在2010～2020年，其面積變化甚小，根本原因是其本身占地面積小。目前的生態(tài)保護(hù)修復(fù)政策工程中對(duì)草地的修復(fù)治理關(guān)注度較低，而草地在生態(tài)系統(tǒng)中起著防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源等作用，與其它生態(tài)要素相輔相成。因此，在未來的保護(hù)規(guī)劃中，要重視對(duì)草地的保護(hù)修復(fù)。

5 分項(xiàng)修復(fù)策略

基于對(duì)不同空間格局下的生態(tài)變化過程分析，提出洞庭湖區(qū)“山水林田湖草生命共同體”生態(tài)保護(hù)修復(fù)分項(xiàng)規(guī)劃策略。

山要素保護(hù)修復(fù)方面：① 對(duì)自然山體實(shí)施分區(qū)分級(jí)保護(hù)策略，保護(hù)山體的生態(tài)功能，建立山體保護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制；② 加強(qiáng)山體風(fēng)貌保護(hù)，禁止破壞性開發(fā)活動(dòng)，充分考慮山體的實(shí)際受損狀況，通過優(yōu)化提升、節(jié)點(diǎn)透綠、景觀修復(fù)等方式進(jìn)行修復(fù)；③ 建設(shè)山體公園與景區(qū)，增加配套服務(wù)設(shè)施，引導(dǎo)保護(hù)性開發(fā)自然山體，保障山體森林旅游產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

針對(duì)洞庭湖區(qū)的水環(huán)境問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面解決：① 不斷完善城市污水收集與處理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，合理規(guī)劃污水處理廠的布局及規(guī)模；② 調(diào)整、優(yōu)化和提升工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，控制重金屬污染，確保廢水達(dá)標(biāo)排放，對(duì)不符合規(guī)范的生產(chǎn)項(xiàng)目嚴(yán)格管控，鼓勵(lì)發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)；③ 從源頭控制農(nóng)業(yè)污染，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同面源污染分類治理。

對(duì)洞庭湖區(qū)林地修復(fù)建議分為生態(tài)退楊區(qū)與非生態(tài)退楊區(qū)：① 生態(tài)退楊區(qū)采取人工修復(fù)與自然修復(fù)相結(jié)合的方式，循序漸進(jìn)地恢復(fù)濕地植被，對(duì)采伐跡地進(jìn)行補(bǔ)植更新，恢復(fù)植被結(jié)構(gòu)與功能；通過苗木栽培基地建設(shè)和生態(tài)搬遷以及林下經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)林地保護(hù)和生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)；② 對(duì)非生態(tài)退楊區(qū)開展生物多樣性保護(hù)工作，加強(qiáng)珍稀物種棲息地管理監(jiān)測(cè)，提高珍稀野生動(dòng)植物棲息地質(zhì)量。

農(nóng)田保護(hù)應(yīng)從政策監(jiān)管與目標(biāo)實(shí)現(xiàn)著手：① 對(duì)耕地轉(zhuǎn)為非耕地嚴(yán)格控制，構(gòu)建完善的耕地補(bǔ)償和基本農(nóng)田保護(hù)機(jī)制，從而推進(jìn)土地整理、復(fù)墾開發(fā)；② 實(shí)施土地綜合整治與修復(fù)工程，具體落實(shí)到各部門，建立高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田保護(hù)建設(shè)示范區(qū)，進(jìn)行治理措施與成果宣傳。

草地的修護(hù)可在原有的草地植被保護(hù)基礎(chǔ)上，對(duì)草坪進(jìn)行改良及結(jié)合景觀綠化種植人工草坪，以達(dá)到提高草地環(huán)境質(zhì)量的目的；對(duì)于有草飼畜牧業(yè)的地方鼓勵(lì)種植人工飼料，提高農(nóng)副秸稈的使用率，從而可減少草食畜牧業(yè)對(duì)于天然草地的依賴性。

6 結(jié) 論

洞庭湖區(qū)山水林田湖草空間分布特征結(jié)果表明：2010～2020年整體來看，湖、草、水要素分布增加，田、林要素分布減少；同一年不同地貌類型的平均年最大植被覆蓋度：河湖平原＜崗地丘陵＜山地，河湖平原在2010～2020年間由于城市建設(shè)進(jìn)程加快，以及生態(tài)退楊工程等因素，其植被覆蓋度呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)；基于本文對(duì)各類山水林田湖草空間格局及植被覆蓋度年際變化分析可知，在2010～2020年，河湖平原農(nóng)田降幅最大，山地和崗地丘陵中農(nóng)田降幅比較小，平原水域與山地水域的植被覆蓋度降幅明顯。因此，在今后城市規(guī)劃建設(shè)時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注河湖平原農(nóng)田的規(guī)劃治理。

本研究利用同一時(shí)期的土地利用、高程和年最大歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析對(duì)比，再探討不同年份間的生態(tài)變化。目前獲取的2010，2015，2020年土地利用數(shù)據(jù)均是利用Landsat 7 ETM和Landsat 8遙感影像，進(jìn)行人工目視解譯生成，三期數(shù)據(jù)獲取的影像不能保證是同一時(shí)間，因此考慮不夠周全，這些不足將在今后的研究中進(jìn)一步探討。本研究的洞庭湖區(qū)為典型的河湖平原類型地區(qū)，研究結(jié)果可為洞庭湖區(qū)以及該類地貌類型山水林田湖草方面的研究提供參考。

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（編輯：黃文晉）

Ecological changes and restoration strategies of mountains，rivers，forests，fields，lakes and grasslands in Dongting Lake area

XIAO Yingcai1，2，HU Wenmin1，HUANG Yihe1，LI Guo1，2

（1.School of Landscape Architecture，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China； 2.Engineering Technology Research Center of Big Data for Landscape Resources in Nature Protected Areas in Hunan Province，Changsha 410004，China）

Abstract：

Exploring the process and characteristics of ecological changes after the implementation of various ecological protection and restoration projects in the Dongting Lake area has a positive effect on guiding regional ecological construction.Based on the land use，digital elevation model and annual maximum normalized vegetation index data of the study area in 2010，2015 and 2020，the spatial and temporal evolution characteristics and ecological changes of the spatial pattern of mountains，rivers，forests，fields，lakes and grasslands after the implementation of ecological protection and restoration projects in the Dongting Lake area were discussed.The results showed that the lake area increased significantly，the forest land and farmland area decreased significantly，the water area and grassland area increased slightly，and the mountain area was unchanged.Compared with the hilly area and mountainous area，the average annual maximum vegetation coverage in the river-lake plain area decreased most obviously，among which the plain farmland decreased the most and needed to be protected.In the later ecological construction of the Dongting Lake area，it is suggested to improve the monitoring mechanism of mountain natural disasters，carry out targeted management of the water environment，implement the management and control of forest land partition restoration，attach importance to the construction of high standard farmland and enhance the grassland protection and restoration.Finally，we proposed the subitem restoration program suggestions for the mountains，rivers，forests，fields，lakes and grasslands in the Dongting Lake area respectively.

Key words：

ecological protection and restoration；mountains，rivers，forests，fields，lakes and grasslands；ecological change；Dongting Lake area；spatial pattern