流域生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線規(guī)劃方法
——以長(zhǎng)江流域?yàn)槔?/h1>
2019-03-22 03:06孔令橋王雅晴徐衛(wèi)華歐陽志云
生態(tài)學(xué)報(bào) 2019年3期
孔令橋,王雅晴,鄭 華,肖 燚,徐衛(wèi)華,張 路,肖 洋,歐陽志云,*
1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049
生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了生存與發(fā)展所必需的產(chǎn)品和服務(wù),為人類的生產(chǎn)生活創(chuàng)造了各種條件和惠益[1]。千年生態(tài)評(píng)估表明全球性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的持續(xù)退化,威脅全球的可持續(xù)發(fā)展,并強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估是支撐決策的重要途徑[2]。自2000年以來,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估為基礎(chǔ),將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估納入土地開發(fā)決策[3- 8]、城市土地利用規(guī)劃[9- 11]、保護(hù)優(yōu)先區(qū)的識(shí)別[12-13],以及生態(tài)保護(hù)政策的制定[14]等方面已開展了大量研究,也成為決策者越來越關(guān)注的問題[15- 17]。在我國,為了保障生態(tài)安全,優(yōu)化國土空間開發(fā)格局、建設(shè)美麗中國,中央提出科學(xué)合理布局集約高效的生產(chǎn)空間、宜居適度的生活空間和山清水秀的生態(tài)空間,劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線,管控重要生態(tài)空間。
長(zhǎng)期以來,流域開發(fā)與管理忽視生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)服務(wù)的作用[3],導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化,提供生態(tài)產(chǎn)品與服務(wù)的能力下降,流域生態(tài)安全形勢(shì)惡化,嚴(yán)重威脅流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。長(zhǎng)江流域是中華民族的搖籃與中國文化發(fā)祥地之一,也是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要命脈和重要增長(zhǎng)極,以及具有全球意義的生物多樣性熱點(diǎn)區(qū),在維護(hù)國家生態(tài)安全上占據(jù)重要地位,尤其長(zhǎng)江上游是長(zhǎng)江流域和我國重要的生態(tài)安全屏障區(qū)[18]。在長(zhǎng)江流域范圍內(nèi)確定生態(tài)保護(hù)的重要區(qū)域,劃定生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線,對(duì)于平衡人類活動(dòng)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系,控制開發(fā)強(qiáng)度,調(diào)整空間結(jié)構(gòu),具有重要意義。然而,長(zhǎng)江流域上、中、下游地形地貌、氣候條件分異顯著,經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡[19],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在上下游的分布和受益人口差異顯著,研究流域尺度生態(tài)空間是協(xié)調(diào)長(zhǎng)江流域發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的科學(xué)基礎(chǔ)。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與受益對(duì)象之間的空間位置關(guān)系的不同,導(dǎo)致人類從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的受益不均等[20]。在流域尺度上,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能沿水文路徑的受益人口的不同使得其在維護(hù)流域生態(tài)安全中的重要性不同,需在評(píng)估流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性時(shí)考慮上下游關(guān)系和服務(wù)功能受益人口。本文在考慮流域的水文路徑及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受益人口的基礎(chǔ)上,建立長(zhǎng)江流域生態(tài)空間的規(guī)劃方法,重點(diǎn)開展長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性格局,及生態(tài)敏感性格局分析,劃定長(zhǎng)江流域生態(tài)空間,分析了生態(tài)空間范圍生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品與服務(wù)提供能力,并進(jìn)一步探討了長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法和范圍。本文以長(zhǎng)江流域?yàn)檠芯繉?duì)象,旨在提出一種流域尺度的生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法,為長(zhǎng)江流域大保護(hù)提供基礎(chǔ),為其他流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線規(guī)劃提供參考。
1 方法及資料
生態(tài)空間是指以提供生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品為主要目標(biāo)的國土空間,生態(tài)保護(hù)紅線是指在生態(tài)空間范圍內(nèi)具有特殊重要生態(tài)功能、必須強(qiáng)制性嚴(yán)格保護(hù)的區(qū)域,是保障和維護(hù)國家生態(tài)安全的底線和生命線,通常包括具有重要水源涵養(yǎng)、生物多樣性維護(hù)、水土保持、防風(fēng)固沙等功能的生態(tài)功能重要區(qū)域,以及水土流失、土地沙化、石漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)域。
長(zhǎng)江流域?qū)ΡＵ衔覈鷳B(tài)安全具有重要意義,根據(jù)全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評(píng)估的結(jié)果,長(zhǎng)江流域提供了我國39.2%的水源涵養(yǎng)功能,27.5%的洪水調(diào)蓄能力,36.3%的水土保持功能和24.9%的自然棲息地。同時(shí),由于長(zhǎng)江流域城鎮(zhèn)化發(fā)展和農(nóng)業(yè)開發(fā),水質(zhì)問題突出,長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境脆弱,面臨著較嚴(yán)重的水土流失、石漠化和土地退化等生態(tài)問題。長(zhǎng)江流域水土流失嚴(yán)重,水土流失面積達(dá)57.59萬km2,占全流域面積的32.3%,2010年全流域土壤流失量為10.18億t,是同期黃河流域的3.5倍。沙化土地面積達(dá)5.8%,石漠化土地面積達(dá)3.1%[21]。
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間規(guī)劃的基本思路是：以保障長(zhǎng)江流域生態(tài)安全和提升生態(tài)產(chǎn)品與服務(wù)能力為目標(biāo),以水文及其相關(guān)過程為依據(jù),在評(píng)估生態(tài)服務(wù)功能重要性與生態(tài)敏感性空間格局的基礎(chǔ)上,確定生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線范圍。生態(tài)服務(wù)功能重要性的指標(biāo)包括水源涵養(yǎng)、洪水調(diào)蓄、水質(zhì)凈化、水土保持和生物多樣性保護(hù),將沿流域水文路徑的受益人口作為權(quán)重,進(jìn)行生態(tài)功能重要性評(píng)估[4],選取水土流失、石漠化和土地沙化的生態(tài)問題,進(jìn)行生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估,旨在控制這些生態(tài)問題,保護(hù)這些服務(wù)功能。長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線劃定的技術(shù)路線圖如圖1所示。
圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 Technical roadmap
1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估方法
1.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能
水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用,對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控,主要表現(xiàn)在緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等方面。本文采用水量平衡方程來計(jì)算水源涵養(yǎng)量。水土保持是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用。本文采用修正通用水土流失方程(RUSLE)計(jì)算水土保持功能量。水源涵養(yǎng)和水土保持功能的計(jì)算方法詳見參考文獻(xiàn)[4]。
洪水調(diào)蓄量與暴雨降水量(>50 mm)、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類型等因素密切相關(guān)。洪水調(diào)蓄主要通過以下方程計(jì)算得到：
(1)
式中,FQ為洪水調(diào)蓄量(m3)；Pri為暴雨降雨量(mm)；Rri為暴雨徑流量(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積。i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)(包括森林,灌叢,草地和濕地)。通過查閱310篇文獻(xiàn)資料關(guān)于各類型生態(tài)系統(tǒng)徑流小區(qū)的暴雨降水、地表徑流和生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù),獲得暴雨地表徑流與暴雨降雨量的回歸函數(shù)[22]。
采用InVEST模型[23]中的營養(yǎng)物輸送比率模型[24]計(jì)算水質(zhì)凈化功能,估算植被和土壤對(duì)徑流中營養(yǎng)物的濾除量及輸出量。營養(yǎng)物濾除量越大,水質(zhì)凈化功能越強(qiáng)。首先使用InVEST模型中的產(chǎn)水模型[25]計(jì)算年產(chǎn)水量,然后使用年產(chǎn)水量、地形數(shù)據(jù)、生態(tài)系統(tǒng)分類圖和營養(yǎng)物輸出系數(shù)估算營養(yǎng)物輸出量。估算原理如下：
(2)
生物多樣性維護(hù)功能通過物種豐富度指標(biāo)反映,主要以國家一、二級(jí)保護(hù)物種和其他具有重要保護(hù)價(jià)值的物種(含旗艦物種)作為生物多樣性保護(hù)功能的評(píng)估指標(biāo)。評(píng)估方法詳見參考文獻(xiàn)[12]。
1.1.2 服務(wù)功能重要性分級(jí)方法
首先,將下游的受益人口作為權(quán)重,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,作為服務(wù)功能重要性指數(shù)[4]。具體計(jì)算方法為：將DEM和人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為輸入,采用ArcGIS 10.3中的水文分析工具,計(jì)算每個(gè)像元從下游到上游的水流路徑上的累積人口數(shù),影響區(qū)域即為從上游像元獲得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的下游流域區(qū)域。生物多樣性維護(hù)功能所提供的自然棲息地對(duì)全流域受益,故各柵格權(quán)重相同。
對(duì)每種服務(wù)功能,按重要性指數(shù)降序排列,分別將累積服務(wù)功能量占前30%和前75%的像元?dú)w類為極重要區(qū)域和重要區(qū)域,形成各服務(wù)功能極重要區(qū)和重要區(qū)。
1.2 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估方法
采用通用水土流失方程評(píng)估土壤侵蝕量[26]。采用水蝕強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤侵蝕強(qiáng)度,分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用水利部發(fā)布的《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) SL190- 2007》。其中,適用于長(zhǎng)江流域所包含的水蝕區(qū)(主要是南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū))的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
根據(jù)土地覆被資料和風(fēng)蝕資料,確定潛在沙化區(qū)域和沙漠/戈壁的范圍,然后根據(jù)植被區(qū)劃分布情況和NDVI進(jìn)一步精細(xì)化土地沙化區(qū)域。結(jié)合區(qū)域氣候類型和植被覆蓋度進(jìn)行沙化程度分級(jí),沙化土地范圍以及土地沙化敏感性分級(jí)方法詳見參考文獻(xiàn)[27]。
石漠化敏感性評(píng)估是為了識(shí)別容易產(chǎn)生石漠化的區(qū)域,評(píng)估石漠化對(duì)人類活動(dòng)的敏感程度。根據(jù)巖性、土地覆蓋類型、坡度、植被覆蓋度等因素的綜合特征劃分石漠化敏感性程度,分為不敏感、低敏感、中敏感、高敏感與極敏感5個(gè)等級(jí),分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
表1 土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表
表2 石漠化敏感程度等級(jí)劃分表
1.3 生態(tài)空間、生態(tài)保護(hù)紅線綜合及保護(hù)效果評(píng)價(jià)
合并服務(wù)功能重要區(qū)和生態(tài)高敏感區(qū),得到生態(tài)空間評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)范圍。合并服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū),得到生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)范圍。添加長(zhǎng)江流域的重要濕地,冰川區(qū),扣除城鎮(zhèn)用地、農(nóng)田和裸土。為減小劃定結(jié)果的破碎化程度,將面積小于1 km2的孤立斑塊扣除。
分析長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布格局。分析生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)各自然生態(tài)系統(tǒng)面積及比例,計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保護(hù)比例,及其在上、中、下游的分布。將生態(tài)保護(hù)紅線與現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行空間疊加分析,分析重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線的保護(hù)比例,以及保護(hù)空缺。
1.4 數(shù)據(jù)來源
本文所使用數(shù)據(jù)及其來源如表3所示。
表3 數(shù)據(jù)精度及來源
2 結(jié)果
2.1 長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及生態(tài)敏感性空間分布
考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的受益人口之后,對(duì)維護(hù)長(zhǎng)江流域的生態(tài)安全具有重要作用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有明顯空間異質(zhì)性(圖2),其中,涼山、岷山、邛崍山、米倉山-大巴山等地分布有重要的水土保持功能、水源涵養(yǎng)功能和生物多樣性維護(hù)功能；羅霄山和雪峰山等地分布有重要的水土保持功能、水源涵養(yǎng)功能和洪水調(diào)蓄功能；川西南山地、川滇干熱河谷、川東丘陵、山峽庫區(qū)等地具有較高的水土保持功能和水質(zhì)凈化功能；此外,渝東南山區(qū)、大婁山區(qū)等地的水質(zhì)凈化功能,鄂西南、洞庭湖等地的水源涵養(yǎng)功能,以及滇西北的生物多樣性維護(hù)功能也較高。
圖2 長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(考慮受益人口)、生態(tài)敏感性、及生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線圖Fig.2 Mapping of ecoystem services (considering the beneficiary population), ecological sensitivity, ecological space and ecological conservation redline
2.2 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間總面積為102.25萬km2,占長(zhǎng)江流域總面積的57.42%(圖2)。其中,長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線面積為59.25萬km2,占長(zhǎng)江流域總面積的33.27%。長(zhǎng)江流域上游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積最大,面積分別為60.43km2和35.08萬km2,主要分布于長(zhǎng)江源頭區(qū)、川西北、岷山、邛崍山、涼山、川西南山地、川滇干熱河谷、秦嶺、米倉山-大巴山和大婁山區(qū)等；長(zhǎng)江流域中游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別為38.30萬km2和22.53萬km2,主要分布于鄂西南、武陵山地、雪峰山、都龐嶺-萌渚嶺、羅霄山、幕阜山、九連山、洞庭湖、鄱陽湖、贛江上游和浙閩山地等；長(zhǎng)江流域下游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別為3.49萬km2和1.60萬km2,主要分布于天目山-懷玉山、皖江濕地、太湖和巢湖等地。
2.3 生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的保護(hù)效果
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)森林、灌叢和草地面積最大(表4)。就生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例來看,長(zhǎng)江流域生態(tài)空間保護(hù)了79.47%的水源涵養(yǎng)功能,86.99%的洪水調(diào)蓄功能,78.09%的水質(zhì)凈化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然棲息地。其中,長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線保護(hù)了59.27%的水源涵養(yǎng)功能,62.25%的洪水調(diào)蓄功能,64.88%的水質(zhì)凈化功能,62.89%的水土保持功能和55.55%的自然棲息地(圖3)。
表4 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)組成
將考慮受益人口的方法與不考慮受益人口的方法進(jìn)行比較,考慮受益人口后,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例提高,且生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能從下游向服務(wù)功能受益人口更多的中上游轉(zhuǎn)移(圖3)。與不考慮受益人口相比,水源涵養(yǎng)功能、洪水調(diào)蓄功能、水質(zhì)凈化功能、水土保持功能和自然棲息地的保護(hù)比例分別提升了13.0%,12.8%,9.5%,9.6%和6.5%?？紤]受益人口之后,長(zhǎng)江流域上游的生態(tài)保護(hù)紅線范圍保護(hù)了32.51%的水源涵養(yǎng)功能,17.77%的洪水調(diào)蓄功能,54.67%的水質(zhì)凈化功能,37.95%的水土保持功能和35.30%的自然棲息地；中游保護(hù)了26.12%的水源涵養(yǎng)功能,43.35%的洪水調(diào)蓄功能,10.05%的水質(zhì)凈化功能,24.30%的水土保持功能和19.26%的自然棲息地。水源涵養(yǎng)功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了3.7%和9.5%,洪水調(diào)蓄功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了2.1%和11.3%,水質(zhì)凈化功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了6.2%和3.4%,水土保持功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了5.1%和4.9%,自然棲息地在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了3.3%和3.7%。
將生態(tài)保護(hù)紅線范圍與現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍做比較：69.13%的生態(tài)保護(hù)紅線落在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍內(nèi)。仍有30.87%的生態(tài)保護(hù)紅線范圍分布于現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)之外,這部分區(qū)域提供了生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)23.57%的水源涵養(yǎng)功能,35.96%的洪水調(diào)蓄功能,24.25%的水質(zhì)凈化功能,22.61%的水土保持功能,以及21.54%的自然棲息地。這些區(qū)域主要分布于湖南省、江西省、貴州省、四川省南部及長(zhǎng)江流域下游濕地區(qū)。
圖3 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線服務(wù)功能保護(hù)比例Fig.3 Ecosystem service conservation rates of ecological space and ecological conervation redline(1)生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線的服務(wù)功能保護(hù)比例；(2)兩種方案下生態(tài)保護(hù)紅線在上、中、下游的服務(wù)功能保護(hù)比例(其中(1)表示考慮受益人口,(2)表示不考慮受益人口)
3 討論
本文基于流域水文路徑分析和與其關(guān)聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的受益人口,提出一種流域尺度的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法。本文選擇對(duì)維護(hù)長(zhǎng)江流域生態(tài)安全具有重要作用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)和長(zhǎng)江流域典型的生態(tài)敏感性指標(biāo),通過生態(tài)重要性和敏感性評(píng)估,劃定長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線范圍,并與傳統(tǒng)的區(qū)域生態(tài)重要性劃分方法進(jìn)行比較。分析了長(zhǎng)江流域生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布特征和保護(hù)效果,指出了現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的保護(hù)空缺。與不考慮服務(wù)功能受益人口的劃定方法相比,本文提出的流域尺度的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法考慮流域水文過程及流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能沿水文路徑的受益人口,更恰當(dāng)?shù)姆从沉肆饔蛏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的空間分布,得出更加合理的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的空間格局。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間位置的不同,決定了人們從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中得到的好處是不均等的[20],在確定生態(tài)重要區(qū)時(shí)如果僅將服務(wù)功能量的大小作為生態(tài)重要性劃分的唯一標(biāo)準(zhǔn),會(huì)導(dǎo)致不公平的產(chǎn)生?？紤]受益人口后,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例提高,且生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能從下游向服務(wù)功能受益人口更多的中上游轉(zhuǎn)移,因此是一種更適合于流域尺度的生態(tài)重要區(qū)的劃定方法。
長(zhǎng)江流域上游地貌類型多樣、氣候條件復(fù)雜,既是生物多樣性富集區(qū),也是生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)[28]。在長(zhǎng)江上游,生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總量高,受益人口最多,生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線分布面積最大,分別達(dá)到59.1%和59.2%,同時(shí),上游地區(qū)資源開發(fā)、水利水電建設(shè)與生態(tài)保護(hù)沖突劇烈[29]。長(zhǎng)江流域中下游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別占比40.9%和40.8%,其中中游生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的洪水調(diào)蓄服務(wù)功能比例最高,然而,長(zhǎng)江中下游的湖泊圍墾和淤積萎縮導(dǎo)致洪旱災(zāi)害頻繁發(fā)生,城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)開發(fā)頻繁擠占生態(tài)空間。因此,需協(xié)調(diào)開發(fā)與保護(hù)之間的矛盾,同時(shí)兼顧統(tǒng)籌考慮長(zhǎng)江流域上、中、下游的特點(diǎn),注重區(qū)域間生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的整體性和協(xié)調(diào)性[29]。應(yīng)完善生態(tài)補(bǔ)償制度,建立流域上下游地區(qū)之間、受益地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間、開發(fā)地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間的橫向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,同時(shí)建立受益地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間橫向轉(zhuǎn)移支付的生態(tài)補(bǔ)償制度[30]。
生態(tài)保護(hù)紅線是在主體功能區(qū)規(guī)劃指導(dǎo)下實(shí)施生態(tài)空間保護(hù)和管控的具體化,也是主體功能區(qū)規(guī)劃的基本要求[31]。在長(zhǎng)江流域,我國現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍已覆蓋了69.13%的生態(tài)保護(hù)紅線范圍,重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布基本一致。因此,本文對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線的劃定有利于貫徹落實(shí)主體功能區(qū)制度。然而,仍有30.87%的生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)或生態(tài)極敏感區(qū)落在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)之外,且這些區(qū)域提供的生態(tài)服務(wù)功能比例較高,因此,現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍還需進(jìn)一步擴(kuò)大和完善。
本文對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的劃定是基于在長(zhǎng)江流域宏觀尺度上對(duì)上、中、下游生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性的綜合評(píng)估,確定了長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的基本格局。如何在保護(hù)成本和保護(hù)效果上進(jìn)行權(quán)衡,綜合考慮自然生態(tài)系統(tǒng)層次性、完整性,以當(dāng)?shù)乜臻g發(fā)展規(guī)劃、禁止開發(fā)區(qū)、保護(hù)地分布、生態(tài)公益林分布為補(bǔ)充,結(jié)合當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)、主要生態(tài)問題、土地權(quán)屬與管理責(zé)任主體等信息,合理確定生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線實(shí)地邊界,是生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線劃定中需要實(shí)際考慮的問題。
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孔令橋,王雅晴,鄭 華,肖 燚,徐衛(wèi)華,張 路,肖 洋,歐陽志云,*
1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049
生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了生存與發(fā)展所必需的產(chǎn)品和服務(wù),為人類的生產(chǎn)生活創(chuàng)造了各種條件和惠益[1]。千年生態(tài)評(píng)估表明全球性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的持續(xù)退化,威脅全球的可持續(xù)發(fā)展,并強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估是支撐決策的重要途徑[2]。自2000年以來,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估為基礎(chǔ),將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估納入土地開發(fā)決策[3- 8]、城市土地利用規(guī)劃[9- 11]、保護(hù)優(yōu)先區(qū)的識(shí)別[12-13],以及生態(tài)保護(hù)政策的制定[14]等方面已開展了大量研究,也成為決策者越來越關(guān)注的問題[15- 17]。在我國,為了保障生態(tài)安全,優(yōu)化國土空間開發(fā)格局、建設(shè)美麗中國,中央提出科學(xué)合理布局集約高效的生產(chǎn)空間、宜居適度的生活空間和山清水秀的生態(tài)空間,劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線,管控重要生態(tài)空間。
長(zhǎng)期以來,流域開發(fā)與管理忽視生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)服務(wù)的作用[3],導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化,提供生態(tài)產(chǎn)品與服務(wù)的能力下降,流域生態(tài)安全形勢(shì)惡化,嚴(yán)重威脅流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。長(zhǎng)江流域是中華民族的搖籃與中國文化發(fā)祥地之一,也是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要命脈和重要增長(zhǎng)極,以及具有全球意義的生物多樣性熱點(diǎn)區(qū),在維護(hù)國家生態(tài)安全上占據(jù)重要地位,尤其長(zhǎng)江上游是長(zhǎng)江流域和我國重要的生態(tài)安全屏障區(qū)[18]。在長(zhǎng)江流域范圍內(nèi)確定生態(tài)保護(hù)的重要區(qū)域,劃定生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線,對(duì)于平衡人類活動(dòng)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系,控制開發(fā)強(qiáng)度,調(diào)整空間結(jié)構(gòu),具有重要意義。然而,長(zhǎng)江流域上、中、下游地形地貌、氣候條件分異顯著,經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡[19],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在上下游的分布和受益人口差異顯著,研究流域尺度生態(tài)空間是協(xié)調(diào)長(zhǎng)江流域發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的科學(xué)基礎(chǔ)。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與受益對(duì)象之間的空間位置關(guān)系的不同,導(dǎo)致人類從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的受益不均等[20]。在流域尺度上,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能沿水文路徑的受益人口的不同使得其在維護(hù)流域生態(tài)安全中的重要性不同,需在評(píng)估流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性時(shí)考慮上下游關(guān)系和服務(wù)功能受益人口。本文在考慮流域的水文路徑及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受益人口的基礎(chǔ)上,建立長(zhǎng)江流域生態(tài)空間的規(guī)劃方法,重點(diǎn)開展長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性格局,及生態(tài)敏感性格局分析,劃定長(zhǎng)江流域生態(tài)空間,分析了生態(tài)空間范圍生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品與服務(wù)提供能力,并進(jìn)一步探討了長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法和范圍。本文以長(zhǎng)江流域?yàn)檠芯繉?duì)象,旨在提出一種流域尺度的生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法,為長(zhǎng)江流域大保護(hù)提供基礎(chǔ),為其他流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線規(guī)劃提供參考。
1 方法及資料
生態(tài)空間是指以提供生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品為主要目標(biāo)的國土空間,生態(tài)保護(hù)紅線是指在生態(tài)空間范圍內(nèi)具有特殊重要生態(tài)功能、必須強(qiáng)制性嚴(yán)格保護(hù)的區(qū)域,是保障和維護(hù)國家生態(tài)安全的底線和生命線,通常包括具有重要水源涵養(yǎng)、生物多樣性維護(hù)、水土保持、防風(fēng)固沙等功能的生態(tài)功能重要區(qū)域,以及水土流失、土地沙化、石漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)域。
長(zhǎng)江流域?qū)ΡＵ衔覈鷳B(tài)安全具有重要意義,根據(jù)全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評(píng)估的結(jié)果,長(zhǎng)江流域提供了我國39.2%的水源涵養(yǎng)功能,27.5%的洪水調(diào)蓄能力,36.3%的水土保持功能和24.9%的自然棲息地。同時(shí),由于長(zhǎng)江流域城鎮(zhèn)化發(fā)展和農(nóng)業(yè)開發(fā),水質(zhì)問題突出,長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境脆弱,面臨著較嚴(yán)重的水土流失、石漠化和土地退化等生態(tài)問題。長(zhǎng)江流域水土流失嚴(yán)重,水土流失面積達(dá)57.59萬km2,占全流域面積的32.3%,2010年全流域土壤流失量為10.18億t,是同期黃河流域的3.5倍。沙化土地面積達(dá)5.8%,石漠化土地面積達(dá)3.1%[21]。
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間規(guī)劃的基本思路是：以保障長(zhǎng)江流域生態(tài)安全和提升生態(tài)產(chǎn)品與服務(wù)能力為目標(biāo),以水文及其相關(guān)過程為依據(jù),在評(píng)估生態(tài)服務(wù)功能重要性與生態(tài)敏感性空間格局的基礎(chǔ)上,確定生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線范圍。生態(tài)服務(wù)功能重要性的指標(biāo)包括水源涵養(yǎng)、洪水調(diào)蓄、水質(zhì)凈化、水土保持和生物多樣性保護(hù),將沿流域水文路徑的受益人口作為權(quán)重,進(jìn)行生態(tài)功能重要性評(píng)估[4],選取水土流失、石漠化和土地沙化的生態(tài)問題,進(jìn)行生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估,旨在控制這些生態(tài)問題,保護(hù)這些服務(wù)功能。長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線劃定的技術(shù)路線圖如圖1所示。
圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 Technical roadmap
1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估方法
1.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能
水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用,對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控,主要表現(xiàn)在緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等方面。本文采用水量平衡方程來計(jì)算水源涵養(yǎng)量。水土保持是生態(tài)系統(tǒng)(如森林、草地等)通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用。本文采用修正通用水土流失方程(RUSLE)計(jì)算水土保持功能量。水源涵養(yǎng)和水土保持功能的計(jì)算方法詳見參考文獻(xiàn)[4]。
洪水調(diào)蓄量與暴雨降水量(>50 mm)、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類型等因素密切相關(guān)。洪水調(diào)蓄主要通過以下方程計(jì)算得到：
(1)
式中,FQ為洪水調(diào)蓄量(m3)；Pri為暴雨降雨量(mm)；Rri為暴雨徑流量(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積。i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)(包括森林,灌叢,草地和濕地)。通過查閱310篇文獻(xiàn)資料關(guān)于各類型生態(tài)系統(tǒng)徑流小區(qū)的暴雨降水、地表徑流和生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)據(jù),獲得暴雨地表徑流與暴雨降雨量的回歸函數(shù)[22]。
采用InVEST模型[23]中的營養(yǎng)物輸送比率模型[24]計(jì)算水質(zhì)凈化功能,估算植被和土壤對(duì)徑流中營養(yǎng)物的濾除量及輸出量。營養(yǎng)物濾除量越大,水質(zhì)凈化功能越強(qiáng)。首先使用InVEST模型中的產(chǎn)水模型[25]計(jì)算年產(chǎn)水量,然后使用年產(chǎn)水量、地形數(shù)據(jù)、生態(tài)系統(tǒng)分類圖和營養(yǎng)物輸出系數(shù)估算營養(yǎng)物輸出量。估算原理如下：
(2)
生物多樣性維護(hù)功能通過物種豐富度指標(biāo)反映,主要以國家一、二級(jí)保護(hù)物種和其他具有重要保護(hù)價(jià)值的物種(含旗艦物種)作為生物多樣性保護(hù)功能的評(píng)估指標(biāo)。評(píng)估方法詳見參考文獻(xiàn)[12]。
1.1.2 服務(wù)功能重要性分級(jí)方法
首先,將下游的受益人口作為權(quán)重,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,作為服務(wù)功能重要性指數(shù)[4]。具體計(jì)算方法為：將DEM和人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為輸入,采用ArcGIS 10.3中的水文分析工具,計(jì)算每個(gè)像元從下游到上游的水流路徑上的累積人口數(shù),影響區(qū)域即為從上游像元獲得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的下游流域區(qū)域。生物多樣性維護(hù)功能所提供的自然棲息地對(duì)全流域受益,故各柵格權(quán)重相同。
對(duì)每種服務(wù)功能,按重要性指數(shù)降序排列,分別將累積服務(wù)功能量占前30%和前75%的像元?dú)w類為極重要區(qū)域和重要區(qū)域,形成各服務(wù)功能極重要區(qū)和重要區(qū)。
1.2 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估方法
采用通用水土流失方程評(píng)估土壤侵蝕量[26]。采用水蝕強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤侵蝕強(qiáng)度,分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用水利部發(fā)布的《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) SL190- 2007》。其中,適用于長(zhǎng)江流域所包含的水蝕區(qū)(主要是南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū))的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
根據(jù)土地覆被資料和風(fēng)蝕資料,確定潛在沙化區(qū)域和沙漠/戈壁的范圍,然后根據(jù)植被區(qū)劃分布情況和NDVI進(jìn)一步精細(xì)化土地沙化區(qū)域。結(jié)合區(qū)域氣候類型和植被覆蓋度進(jìn)行沙化程度分級(jí),沙化土地范圍以及土地沙化敏感性分級(jí)方法詳見參考文獻(xiàn)[27]。
石漠化敏感性評(píng)估是為了識(shí)別容易產(chǎn)生石漠化的區(qū)域,評(píng)估石漠化對(duì)人類活動(dòng)的敏感程度。根據(jù)巖性、土地覆蓋類型、坡度、植被覆蓋度等因素的綜合特征劃分石漠化敏感性程度,分為不敏感、低敏感、中敏感、高敏感與極敏感5個(gè)等級(jí),分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
表1 土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表
表2 石漠化敏感程度等級(jí)劃分表
1.3 生態(tài)空間、生態(tài)保護(hù)紅線綜合及保護(hù)效果評(píng)價(jià)
合并服務(wù)功能重要區(qū)和生態(tài)高敏感區(qū),得到生態(tài)空間評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)范圍。合并服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū),得到生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)范圍。添加長(zhǎng)江流域的重要濕地,冰川區(qū),扣除城鎮(zhèn)用地、農(nóng)田和裸土。為減小劃定結(jié)果的破碎化程度,將面積小于1 km2的孤立斑塊扣除。
分析長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布格局。分析生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)各自然生態(tài)系統(tǒng)面積及比例,計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保護(hù)比例,及其在上、中、下游的分布。將生態(tài)保護(hù)紅線與現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行空間疊加分析,分析重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線的保護(hù)比例,以及保護(hù)空缺。
1.4 數(shù)據(jù)來源
本文所使用數(shù)據(jù)及其來源如表3所示。
表3 數(shù)據(jù)精度及來源
2 結(jié)果
2.1 長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及生態(tài)敏感性空間分布
考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的受益人口之后,對(duì)維護(hù)長(zhǎng)江流域的生態(tài)安全具有重要作用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有明顯空間異質(zhì)性(圖2),其中,涼山、岷山、邛崍山、米倉山-大巴山等地分布有重要的水土保持功能、水源涵養(yǎng)功能和生物多樣性維護(hù)功能；羅霄山和雪峰山等地分布有重要的水土保持功能、水源涵養(yǎng)功能和洪水調(diào)蓄功能；川西南山地、川滇干熱河谷、川東丘陵、山峽庫區(qū)等地具有較高的水土保持功能和水質(zhì)凈化功能；此外,渝東南山區(qū)、大婁山區(qū)等地的水質(zhì)凈化功能,鄂西南、洞庭湖等地的水源涵養(yǎng)功能,以及滇西北的生物多樣性維護(hù)功能也較高。
圖2 長(zhǎng)江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(考慮受益人口)、生態(tài)敏感性、及生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線圖Fig.2 Mapping of ecoystem services (considering the beneficiary population), ecological sensitivity, ecological space and ecological conservation redline
2.2 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間總面積為102.25萬km2,占長(zhǎng)江流域總面積的57.42%(圖2)。其中,長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線面積為59.25萬km2,占長(zhǎng)江流域總面積的33.27%。長(zhǎng)江流域上游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積最大,面積分別為60.43km2和35.08萬km2,主要分布于長(zhǎng)江源頭區(qū)、川西北、岷山、邛崍山、涼山、川西南山地、川滇干熱河谷、秦嶺、米倉山-大巴山和大婁山區(qū)等；長(zhǎng)江流域中游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別為38.30萬km2和22.53萬km2,主要分布于鄂西南、武陵山地、雪峰山、都龐嶺-萌渚嶺、羅霄山、幕阜山、九連山、洞庭湖、鄱陽湖、贛江上游和浙閩山地等；長(zhǎng)江流域下游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別為3.49萬km2和1.60萬km2,主要分布于天目山-懷玉山、皖江濕地、太湖和巢湖等地。
2.3 生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的保護(hù)效果
長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)森林、灌叢和草地面積最大(表4)。就生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例來看,長(zhǎng)江流域生態(tài)空間保護(hù)了79.47%的水源涵養(yǎng)功能,86.99%的洪水調(diào)蓄功能,78.09%的水質(zhì)凈化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然棲息地。其中,長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線保護(hù)了59.27%的水源涵養(yǎng)功能,62.25%的洪水調(diào)蓄功能,64.88%的水質(zhì)凈化功能,62.89%的水土保持功能和55.55%的自然棲息地(圖3)。
表4 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)組成
將考慮受益人口的方法與不考慮受益人口的方法進(jìn)行比較,考慮受益人口后,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例提高,且生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能從下游向服務(wù)功能受益人口更多的中上游轉(zhuǎn)移(圖3)。與不考慮受益人口相比,水源涵養(yǎng)功能、洪水調(diào)蓄功能、水質(zhì)凈化功能、水土保持功能和自然棲息地的保護(hù)比例分別提升了13.0%,12.8%,9.5%,9.6%和6.5%?？紤]受益人口之后,長(zhǎng)江流域上游的生態(tài)保護(hù)紅線范圍保護(hù)了32.51%的水源涵養(yǎng)功能,17.77%的洪水調(diào)蓄功能,54.67%的水質(zhì)凈化功能,37.95%的水土保持功能和35.30%的自然棲息地；中游保護(hù)了26.12%的水源涵養(yǎng)功能,43.35%的洪水調(diào)蓄功能,10.05%的水質(zhì)凈化功能,24.30%的水土保持功能和19.26%的自然棲息地。水源涵養(yǎng)功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了3.7%和9.5%,洪水調(diào)蓄功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了2.1%和11.3%,水質(zhì)凈化功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了6.2%和3.4%,水土保持功能在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了5.1%和4.9%,自然棲息地在上游和中游的保護(hù)比例分別提升了3.3%和3.7%。
將生態(tài)保護(hù)紅線范圍與現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍做比較：69.13%的生態(tài)保護(hù)紅線落在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍內(nèi)。仍有30.87%的生態(tài)保護(hù)紅線范圍分布于現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)之外,這部分區(qū)域提供了生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)23.57%的水源涵養(yǎng)功能,35.96%的洪水調(diào)蓄功能,24.25%的水質(zhì)凈化功能,22.61%的水土保持功能,以及21.54%的自然棲息地。這些區(qū)域主要分布于湖南省、江西省、貴州省、四川省南部及長(zhǎng)江流域下游濕地區(qū)。
圖3 長(zhǎng)江流域生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線服務(wù)功能保護(hù)比例Fig.3 Ecosystem service conservation rates of ecological space and ecological conervation redline(1)生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線的服務(wù)功能保護(hù)比例；(2)兩種方案下生態(tài)保護(hù)紅線在上、中、下游的服務(wù)功能保護(hù)比例(其中(1)表示考慮受益人口,(2)表示不考慮受益人口)
3 討論
本文基于流域水文路徑分析和與其關(guān)聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的受益人口,提出一種流域尺度的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法。本文選擇對(duì)維護(hù)長(zhǎng)江流域生態(tài)安全具有重要作用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)和長(zhǎng)江流域典型的生態(tài)敏感性指標(biāo),通過生態(tài)重要性和敏感性評(píng)估,劃定長(zhǎng)江流域生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線范圍,并與傳統(tǒng)的區(qū)域生態(tài)重要性劃分方法進(jìn)行比較。分析了長(zhǎng)江流域生態(tài)空間與生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布特征和保護(hù)效果,指出了現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的保護(hù)空缺。與不考慮服務(wù)功能受益人口的劃定方法相比,本文提出的流域尺度的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法考慮流域水文過程及流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能沿水文路徑的受益人口,更恰當(dāng)?shù)姆从沉肆饔蛏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的空間分布,得出更加合理的生態(tài)空間及生態(tài)保護(hù)紅線的空間格局。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間位置的不同,決定了人們從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中得到的好處是不均等的[20],在確定生態(tài)重要區(qū)時(shí)如果僅將服務(wù)功能量的大小作為生態(tài)重要性劃分的唯一標(biāo)準(zhǔn),會(huì)導(dǎo)致不公平的產(chǎn)生?？紤]受益人口后,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能保護(hù)比例提高,且生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能從下游向服務(wù)功能受益人口更多的中上游轉(zhuǎn)移,因此是一種更適合于流域尺度的生態(tài)重要區(qū)的劃定方法。
長(zhǎng)江流域上游地貌類型多樣、氣候條件復(fù)雜,既是生物多樣性富集區(qū),也是生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)[28]。在長(zhǎng)江上游,生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總量高,受益人口最多,生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線分布面積最大,分別達(dá)到59.1%和59.2%,同時(shí),上游地區(qū)資源開發(fā)、水利水電建設(shè)與生態(tài)保護(hù)沖突劇烈[29]。長(zhǎng)江流域中下游生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線面積分別占比40.9%和40.8%,其中中游生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)的洪水調(diào)蓄服務(wù)功能比例最高,然而,長(zhǎng)江中下游的湖泊圍墾和淤積萎縮導(dǎo)致洪旱災(zāi)害頻繁發(fā)生,城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)開發(fā)頻繁擠占生態(tài)空間。因此,需協(xié)調(diào)開發(fā)與保護(hù)之間的矛盾,同時(shí)兼顧統(tǒng)籌考慮長(zhǎng)江流域上、中、下游的特點(diǎn),注重區(qū)域間生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的整體性和協(xié)調(diào)性[29]。應(yīng)完善生態(tài)補(bǔ)償制度,建立流域上下游地區(qū)之間、受益地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間、開發(fā)地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間的橫向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,同時(shí)建立受益地區(qū)與保護(hù)地區(qū)之間橫向轉(zhuǎn)移支付的生態(tài)補(bǔ)償制度[30]。
生態(tài)保護(hù)紅線是在主體功能區(qū)規(guī)劃指導(dǎo)下實(shí)施生態(tài)空間保護(hù)和管控的具體化,也是主體功能區(qū)規(guī)劃的基本要求[31]。在長(zhǎng)江流域,我國現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍已覆蓋了69.13%的生態(tài)保護(hù)紅線范圍,重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布基本一致。因此,本文對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)保護(hù)紅線的劃定有利于貫徹落實(shí)主體功能區(qū)制度。然而,仍有30.87%的生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)或生態(tài)極敏感區(qū)落在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)之外,且這些區(qū)域提供的生態(tài)服務(wù)功能比例較高,因此,現(xiàn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)范圍還需進(jìn)一步擴(kuò)大和完善。
本文對(duì)長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的劃定是基于在長(zhǎng)江流域宏觀尺度上對(duì)上、中、下游生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性的綜合評(píng)估,確定了長(zhǎng)江流域生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線的基本格局。如何在保護(hù)成本和保護(hù)效果上進(jìn)行權(quán)衡,綜合考慮自然生態(tài)系統(tǒng)層次性、完整性,以當(dāng)?shù)乜臻g發(fā)展規(guī)劃、禁止開發(fā)區(qū)、保護(hù)地分布、生態(tài)公益林分布為補(bǔ)充,結(jié)合當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)、主要生態(tài)問題、土地權(quán)屬與管理責(zé)任主體等信息,合理確定生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線實(shí)地邊界,是生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線劃定中需要實(shí)際考慮的問題。
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