顧及生態(tài)安全格局的流域生態(tài)保護(hù)紅線劃定及管控研究*
——以云南杞麓湖流域?yàn)槔?/h1>
2020-01-09 09:00余珮珩馮明雪白少云顧世祥陳奕云
湖泊科學(xué) 2020年1期
余珮珩，馮明雪，劉 斌，白少云，顧世祥，陳奕云,3，4**
(1：武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢 430079) (2：云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，昆明 650021) (3：土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008) (4：地理國(guó)情監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430079)
生態(tài)保護(hù)紅線是在生態(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(guó)家生態(tài)安全的底線和生命線，也是國(guó)土空間規(guī)劃體系的重要組成和國(guó)土空間管控的重要依據(jù)[1]. 劃定生態(tài)保護(hù)紅線的目的在于建立最為嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)制度，對(duì)生態(tài)功能保障、環(huán)境質(zhì)量安全和自然資源利用方面提出更高的監(jiān)管要求. 2017年2月，中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》明確提出生態(tài)保護(hù)紅線在遏制生態(tài)環(huán)境退化態(tài)勢(shì)，優(yōu)化國(guó)家生態(tài)安全格局，加速生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程等方面均具有重要意義. 2019年5月，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》發(fā)布，明確堅(jiān)持底線思維，以國(guó)土空間規(guī)劃為依據(jù)，把城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田保護(hù)紅線、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)城鎮(zhèn)化不可逾越的紅線.
生態(tài)保護(hù)紅線的概念內(nèi)涵經(jīng)歷了不斷演化的過程，已經(jīng)由生態(tài)管控體系上升為國(guó)家戰(zhàn)略[2]. 廣義的生態(tài)保護(hù)紅線包括資源利用、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)功能3種紅線，狹義的生態(tài)保護(hù)紅線是與資源利用紅線、環(huán)境質(zhì)量紅線平行的生態(tài)功能保障紅線. 生態(tài)保護(hù)紅線具有尺度特征、層級(jí)特征和空間耦合性三重屬性[3]. 不同尺度(宏觀、微觀)的生態(tài)保護(hù)紅線在側(cè)重點(diǎn)、作用和精度上有所不同. 空間型生態(tài)保護(hù)紅線應(yīng)該實(shí)施分級(jí)管控. 不同領(lǐng)域和要素的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)要落實(shí)到具體的區(qū)域和地塊，分門別類地進(jìn)行管理和引導(dǎo)，生態(tài)保護(hù)紅線逐漸與環(huán)境資源承載力和環(huán)境質(zhì)量結(jié)合起來，從整體數(shù)量的控制轉(zhuǎn)向空間引導(dǎo).
關(guān)于生態(tài)保護(hù)紅線，國(guó)外的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、保護(hù)地和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)等概念與我國(guó)的生態(tài)保護(hù)紅線的思想貫通. 保護(hù)地體系這一生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)在國(guó)際上得到廣泛的認(rèn)可，保護(hù)地體系與生態(tài)保護(hù)紅線所保護(hù)的內(nèi)容具有一定相通性，其研究集中在生態(tài)保護(hù)區(qū)域的劃定、生態(tài)保護(hù)效果的評(píng)價(jià)及生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建3方面[4-6]. 目前中國(guó)生態(tài)保護(hù)紅線的研究和劃定工作尚處于起步階段[7]，生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法主要有3方面. 一是通過構(gòu)建適宜性和生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行劃定，涉及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)、生態(tài)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方面[8-12]；二是在進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)理論，基于生態(tài)的幾何形狀、景觀破碎度和連通度來判斷生態(tài)環(huán)境的健康性與穩(wěn)定性，從而進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的劃定[13-14]；三是采用智能算法進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的劃定，如離散粒子群、多智能體、元胞自動(dòng)機(jī)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、布爾運(yùn)算法等[15-17]. 現(xiàn)有研究大多以城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定為主，海洋、草原、河流及湖泊的研究工作較少；其次適宜性評(píng)價(jià)缺乏一致的綜合指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，劃分方法簡(jiǎn)單粗放、對(duì)景觀和區(qū)域尺度上的空間過程和聯(lián)系考慮不足[18]，缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)性生態(tài)空間的識(shí)別[13, 19]；另外，由于缺乏協(xié)調(diào)、監(jiān)測(cè)薄弱和執(zhí)行不力，難以取得生態(tài)保護(hù)紅線劃定的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[20].
2018年6月，《云南省人民政府關(guān)于發(fā)布云南省生態(tài)保護(hù)紅線的通知》提出云南省生態(tài)保護(hù)紅線在宏觀上呈“三屏兩帶”的基本格局，包含生物多樣性維護(hù)、水源涵養(yǎng)、水土保持3大紅線類型，共11個(gè)分區(qū). 然而，在當(dāng)前全面開展國(guó)土空間規(guī)劃工作的背景下，如何結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，在流域這一微觀尺度上開展生態(tài)保護(hù)紅線劃定及管控研究已成為當(dāng)前國(guó)土空間規(guī)劃研究的前沿?zé)狳c(diǎn). 為了克服管理沖突，保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)安全，新的生態(tài)紅線政策(ecological redline policy, ERP)已經(jīng)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一種方式[21-22].
本文選取杞麓湖流域作為研究區(qū)，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性對(duì)杞麓湖流域進(jìn)行生態(tài)安全格局體系的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上開展精細(xì)化的生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究，并進(jìn)一步結(jié)合無人機(jī)航拍影像及實(shí)地調(diào)研成果來構(gòu)建管控路徑，為可持續(xù)發(fā)展預(yù)留空間，為湖長(zhǎng)制工作提供技術(shù)依據(jù).
1 研究區(qū)概況
如圖1a所示，杞麓湖流域位于云南省玉溪市通海縣境內(nèi)，近似為一個(gè)封閉形的西東向平行四邊形，中部為封閉性的新月形斷陷高原淺水湖泊——杞麓湖，湖周為平壩區(qū)，主要分布在湖泊的南、西、北面，壩區(qū)外圍為中、低山. 杞麓湖流域有紅旗河、秀山溝、大新河、十里沙溝、二街沙溝、姜家沖溝等14條季節(jié)性河流. 杞麓湖流域轄秀山街道、九龍街道、河西鎮(zhèn)、四街鎮(zhèn)、楊廣鎮(zhèn)、納古鎮(zhèn)及興蒙鄉(xiāng)，共計(jì)6鎮(zhèn)(街道)1鄉(xiāng)，其中包括53個(gè)村委會(huì)，284個(gè)自然村. 2014年12月，國(guó)家林業(yè)局批準(zhǔn)杞麓湖為“國(guó)家濕地公園(試點(diǎn))”建設(shè). 依據(jù)《云南通海杞麓湖國(guó)家濕地公園總體規(guī)劃》，國(guó)家濕地公園規(guī)劃總面積3881.22 hm2，濕地面積3762.57 hm2，工程建設(shè)預(yù)計(jì)總投資1.87億元，截止2018年已完成投資1.13億元.
2 數(shù)據(jù)與方法
2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理
本文的研究數(shù)據(jù)包含了遙感影像、DEM等空間數(shù)據(jù)和水文、氣象、土壤、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù). 其中DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為30 m；遙感影像來源于遙感集市的高分一號(hào)數(shù)據(jù)，分辨率為16 m，包括2017年4月11日、2017年7月14日兩期；水文氣象數(shù)據(jù)包括氣溫、相對(duì)濕度、降雨量，來源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，時(shí)間范圍為1981-2010年；土壤數(shù)據(jù)來源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于政府網(wǎng)站和統(tǒng)計(jì)年鑒. 隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括空間數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)插值及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化等，獲取流域30 m的土地、降雨、溫度等柵格數(shù)據(jù). 結(jié)合研究區(qū)情況和土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T 21010-2017)，將土地利用分為耕地、林地、灌木林地、未造林、園林、草地、水體、沼澤地、建設(shè)用地、其他用地10類(圖1b).
圖1 杞麓湖流域區(qū)位(a)及土地利用類型分類(b)Fig.1 Location of Qilu Lake watershed (a) and land use type classification (b)
2.2 研究方法
2.2.1 生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建 《生態(tài)紅線劃定指南》中明確：“生態(tài)功能保障紅線一般是指具有重要水源涵養(yǎng)功能、生物多樣性維護(hù)功能、水土保持功能、維持海岸生態(tài)穩(wěn)定、防風(fēng)固沙功能等生態(tài)功能極重要區(qū)域，以及水土流失、土地沙化、石漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境極敏感脆弱區(qū)域. ”因此研究遵循客觀性、有效性、完整性、科學(xué)性、層次性、全面性、代表性及可獲得原則，將生態(tài)服務(wù)功能重要性、生態(tài)敏感性作為基礎(chǔ)，建立適用于研究區(qū)的生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1).
2.2.2 InVEST模型 美國(guó)斯坦福大學(xué)、世界自然基金和大自然保護(hù)協(xié)會(huì)開發(fā)了InVEST模型，該模型旨在通過模擬不同土地覆被情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和價(jià)值量的變化，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值定量評(píng)估的空間化. InVEST模型提供了水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性重要性評(píng)價(jià)等模塊.
1)水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)：水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)以產(chǎn)水量為基準(zhǔn)，采用InVEST模型水源供給模塊中的產(chǎn)水量進(jìn)行計(jì)算，其中產(chǎn)水量高的地區(qū)水源涵養(yǎng)能力低，反之則高. 潛在蒸散量采用Modified-Hargreaves公式，土壤有效含水量采用基于土壤質(zhì)地提出的非線性擬合土壤有效含水量的估算模型[23]，土壤的最大根系埋藏深度基于中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫所提供的土壤厚度，根系深度參考FAO56導(dǎo)引推薦的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)[24]，以不同土地利用類型為單元得到根系深度. 公式為：
表1 生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
(1)
式中，Yxy為景觀類型y的柵格單元x的年產(chǎn)水量，AETxy為景觀類型y中的柵格單元x的年實(shí)際蒸散量，Px為柵格單元x的年降雨量.
2)水土保持重要性評(píng)價(jià)：以水土保持量，即潛在與實(shí)際土壤侵蝕量的差值作為水土保持功能的評(píng)估指標(biāo). 模型采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)評(píng)估流域基本測(cè)算單元的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn). 降雨侵蝕力選用通過人工模擬降雨手段建立的月降雨侵蝕力模型[25-26]；土壤可蝕性因子采用修正的土壤可蝕性模型；地形因素反映了坡長(zhǎng)與坡度對(duì)土壤侵蝕的影響，坡長(zhǎng)和坡度的計(jì)算應(yīng)用改進(jìn)的坡長(zhǎng)和坡度因子算法[27-29]；基于高分遙感影像提取的流域NDVI，進(jìn)而利用ENVI軟件提取植被覆蓋率，通過歸一化獲取. 公式為：
A=R·K·L·S(1-C)
(2)
式中，R為降雨侵蝕力因子，K為土壤可侵蝕因子，L為坡長(zhǎng)因子，S為坡度因子，C為植被覆蓋因子.
3)生物多樣性重要性評(píng)價(jià)：生物多樣性評(píng)價(jià)以區(qū)域生境質(zhì)量的高低作為評(píng)估指標(biāo)，運(yùn)用InVEST模型的生境分析模塊進(jìn)行評(píng)價(jià). 生境質(zhì)量的高低與生態(tài)適宜性呈正比. 威脅因子包括人為和自然因素，由于研究區(qū)域人口密集，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)眾多，且影響因子對(duì)生境質(zhì)量的影響主要依托于建設(shè)、農(nóng)用地等因素，因此選取建設(shè)用地、耕地為生境質(zhì)量的威脅因子；不同生境類型對(duì)威脅因子的敏感性因子參數(shù)賦值遵循自然生境類型>半人工生境類型>人工生境類型的原則[30-31]，結(jié)合流域生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況得到各生境類型對(duì)威脅的敏感值. 公式為：
(3)
(4)
式中，Qxy為生活環(huán)境質(zhì)量，Hj為生活環(huán)境適宜度指數(shù)，Dxj為生活環(huán)境退化程度，k為半飽和常數(shù)，wr為威脅因子權(quán)重，ry為威脅因子個(gè)數(shù)，irxy為威脅因子對(duì)柵格中生活環(huán)境的威脅作用，βx為柵格x的可達(dá)性水平，Sjr為生活環(huán)境類型j對(duì)威脅因子的敏感性. 其中威脅因子權(quán)重wr參照模型的實(shí)例介紹，并結(jié)合杞麓湖流域的實(shí)際情況及相關(guān)研究進(jìn)行賦值. 威脅因子對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量的敏感度βx遵循自然生境類型>半人工生境類型>人工生境類型的原則，依據(jù) InVEST 模型指導(dǎo)手冊(cè)及國(guó)內(nèi)同類研究進(jìn)行賦值.
2.2.3 基于列表清單法的洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià) 列表清單法是Little于1971年提出的利用開列清單進(jìn)行影響評(píng)價(jià)的方法，在生態(tài)保護(hù)區(qū)域識(shí)別過程中，選取特定的具有生態(tài)價(jià)值的區(qū)域列入名錄. 杞麓湖流域內(nèi)具有洪水調(diào)蓄能力的生態(tài)系統(tǒng)有湖泊、水庫、坑塘和沼澤等. 參考相關(guān)研究[32-33]，依據(jù)湖泊、沼澤、水庫等生態(tài)系統(tǒng)的不同容水量進(jìn)行定性評(píng)價(jià). 杞麓湖和主要入湖河流的洪水調(diào)蓄能力最強(qiáng)，納入極重要區(qū)域，小型水庫納入高度重要區(qū)域，溝渠、坑塘納入中等重要區(qū)域，沼澤、植被納入一般重要區(qū)域.
2.2.4 基于層次分析法的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià) 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)一般包括水土流失敏感性評(píng)價(jià)、鹽漬化敏感性評(píng)估、石漠化敏感性評(píng)價(jià)及土地沙化敏感性評(píng)價(jià). 在以上問題中，杞麓湖流域存在較嚴(yán)重的問題是水土流失. 在參考相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南指南》中的指標(biāo)，選取了溝谷密度、土壤可蝕性、地形坡度及土地利用類型4個(gè)指標(biāo)對(duì)杞麓湖流域的水土流失敏感性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，并運(yùn)用層次分析法確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.24、0.22、0.22和0.32(表2). 根據(jù)賦權(quán)并進(jìn)行疊加計(jì)算得到水土流失敏感性指數(shù)，使用自然斷點(diǎn)法將敏感性指數(shù)由低到高依次劃分為一般、敏感、中等敏感、高度敏感和極敏感5個(gè)等級(jí). 溝谷密度和坡度因子分別通過ArcGIS里Spatial Analyst Tools工具集的Hydrology和Slope，基于DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行提取計(jì)算；土地利用因子基于土地覆蓋數(shù)據(jù)利用柵格計(jì)算器獲?。煌寥揽晌g性因子的計(jì)算同水土保持生態(tài)重要性評(píng)價(jià)中的土壤可蝕性因子方法相同. 公式為：
(5)
式中，SSj為j空間單元生態(tài)敏感性指數(shù)，Si為i因素敏感性等級(jí)值，ni為因子的權(quán)重.
表2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
3 結(jié)果與分析
3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)
在國(guó)土空間開發(fā)與保護(hù)格局下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)不僅能夠識(shí)別對(duì)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義的區(qū)域，而且可以明確其空間分布，解決生態(tài)保護(hù)紅線“劃在何處”的問題. 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)可以定量評(píng)估區(qū)域內(nèi)發(fā)生生態(tài)環(huán)境問題的可能性和難易程度，解決生態(tài)保護(hù)紅線“劃分”等級(jí)的問題，二者結(jié)合能夠共同促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù).
水源涵養(yǎng)是一項(xiàng)重要的水文調(diào)節(jié)功能，受地形地貌、土壤、土地覆蓋、氣候等多種因素的影響. 如圖2a，杞麓湖流域水源涵養(yǎng)功能極重要區(qū)主要位于林地覆蓋度較高的山區(qū)，西南、西北部的山區(qū)分布面積較廣且集中，距湖泊較遠(yuǎn)，東南、東北部呈現(xiàn)交叉分布狀態(tài)，較為分散；高度重要區(qū)集中在西南部，與極重要區(qū)穿插分布；中等重要區(qū)主要分布在杞麓湖的東南、東北部；重要區(qū)緊鄰杞麓湖西南、西北部，分布較集中；一般重要區(qū)零散分布在重要區(qū)域內(nèi)，土地覆蓋以建設(shè)用地為主.
水土資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，水土保持服務(wù)不僅能有效緩解區(qū)域水土流失，保證生態(tài)安全，還能保護(hù)水源、改良土壤等，與地形、地表覆被等因素息息相關(guān). 如圖2b，杞麓湖流域水土保持功能極重要區(qū)與高度重要區(qū)的分布方式較為一致，呈帶狀分布，主要集中于海拔較高的山區(qū)，極重要區(qū)的坡度大于25°，高度重要區(qū)的坡度大于17°；一般重要區(qū)分布較廣，地表覆蓋以建設(shè)用地及農(nóng)田為主，地勢(shì)平坦，人類干擾較強(qiáng)，此外也零星分布于坡度較緩的山區(qū).
隨著人類對(duì)生物資源的不合理利用，生物多樣性遭受了極大破壞. 如圖2c，杞麓湖流域生物多樣性極重要域分布在林地覆蓋率較高的山區(qū)，西南、西北部的山區(qū)分布面積較廣且集中；極重要區(qū)面積為132.199 km2，約占流域面積的37.4%；高度重要區(qū)包括湖泊邊緣的沼澤及西北、東南部山區(qū)，重要區(qū)地表覆蓋以農(nóng)作物為主，分布較廣；一般重要區(qū)主要為建設(shè)用地，人類活動(dòng)頻繁，地表植被覆蓋程度最低，生物多樣性受到嚴(yán)重限制.
湖泊在蓄納洪水中發(fā)揮著重要作用，水庫是我國(guó)現(xiàn)代防洪的重要工程體系. 如圖2d，杞麓湖和入湖河流洪水調(diào)蓄能力最強(qiáng)，因此納入極重要區(qū)域，入湖河流主要包括紅旗河、中河、大新河及者灣河等；高度重要區(qū)包括甸苴壩水庫、臺(tái)家山水庫、雞脖子水庫和三岔河水庫等小型水庫；中等重要區(qū)包括零星分布的坑塘、溝渠；重要區(qū)包括杞麓湖周邊的沼澤、山壩及植被覆蓋率較高的林地；一般重要區(qū)包括耕地和建設(shè)用地，地勢(shì)平坦，植被相對(duì)較少，其中建設(shè)用地地表滲水能力弱，當(dāng)洪水來臨時(shí)不能有效下滲、吸納洪水.
圖2 生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)：水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)(a)、水土保持重要性評(píng)價(jià)(b)、生物多樣性重要性評(píng)價(jià)(c)、洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià)(d)及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)(e)Fig.2 Ecosystem function assessment: Importance assessment of water conservation (a), importance assessment of water and soil conservation (b), importance assessment of biodiversity (c), importance assessment of flood regulation and storage (d) and ecological sensitivity assessment (e)
當(dāng)外界的干擾超過生態(tài)系統(tǒng)維持自身平衡的能力，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)問題. 如圖2e，杞麓湖流域生態(tài)極敏感區(qū)分布于者灣河、長(zhǎng)沙河、大沙河及杞麓湖東南、北部植被覆蓋率較低的山區(qū)坡面，土地覆蓋以耕地為主；高度敏感區(qū)包括壩區(qū)西南部和山區(qū)的零星耕地，該區(qū)域的土壤可蝕性較高，農(nóng)作物保水、保土較差；中度敏感區(qū)包括植被覆蓋率較高的山區(qū)、湖泊東南部的壩區(qū)及湖泊東部，該區(qū)域土壤發(fā)育相對(duì)較好，溝谷密度較低；敏感區(qū)集中分布在河流及杞麓湖周邊的沼澤區(qū)，也零星分布于山區(qū)的林地.
3.2 生態(tài)保護(hù)紅線的劃定
3.2.1 生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)的確定 根據(jù)《生態(tài)紅線劃定指南》，研究將杞麓湖流域水域岸線保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)及生態(tài)公益林納入禁止開發(fā)區(qū)(圖3a). 其中，水域岸線保護(hù)區(qū)參考《全國(guó)河道(湖泊)岸線利用管理規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》，選取最高水位到湖泊水的區(qū)域納入禁止開發(fā)區(qū)；飲用水源保護(hù)區(qū)選取流域內(nèi)面積較大的具有人飲功能的水庫納入禁止開發(fā)區(qū)；依據(jù)國(guó)家及省級(jí)劃定的公益林保護(hù)區(qū)，將生態(tài)公益林納入禁止開發(fā)區(qū). 杞麓湖流域的生態(tài)系統(tǒng)整體比較脆弱，對(duì)于生態(tài)極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū)的識(shí)別，應(yīng)堅(jiān)持“應(yīng)保盡保，應(yīng)化盡化”的原則. 因此，研究將上述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)中的極重要區(qū)域劃定為重要生態(tài)功能區(qū)(圖3b). 將生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的極敏感區(qū)域劃定為生態(tài)敏感區(qū)(圖3c). 對(duì)劃定的重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)進(jìn)行空間疊加，將相對(duì)聚集或鄰近圖斑聚合為完整連片的生態(tài)斑塊并扣除斑塊面積小于1 km2的范圍，隨后與禁止開發(fā)區(qū)疊加，獲取杞麓湖流域初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)(圖3d).
圖3 生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)：禁止開發(fā)區(qū)(a)、重要生態(tài)功能區(qū)(b)、生態(tài)敏感區(qū)(c)及初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)(d)Fig.3 The zone of ecological protection red line: Prohibited development zone (a), important ecological function zone (b), ecological sensitive zone (c) and preliminary demarcation of ecological protection red line (d)
3.2.2 顧及生態(tài)安全格局的生態(tài)保護(hù)紅線劃定 研究過程中以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)為主，提出了流域的生態(tài)安全格局體系(圖4a). 水域核心保護(hù)區(qū)包括杞麓湖正常蓄水位以下的全部水域及沿湖岸線保護(hù)區(qū)，該區(qū)域具有較強(qiáng)的洪水調(diào)蓄能力，同時(shí)能夠提供豐富的水產(chǎn)品、水資源和文化娛樂等. 陸域核心保護(hù)區(qū)包括陸域生態(tài)功能極重要區(qū)即距杞麓湖較遠(yuǎn)的山區(qū)，該區(qū)域能夠有效地減少流域的輸沙量和入湖淤泥，同時(shí)也是流域的綠色水庫，具有防治污染，改善水質(zhì)、滯洪蓄洪及保護(hù)野生動(dòng)物的功能. 生態(tài)緩沖區(qū)包括陸域保護(hù)區(qū)周圍的緩沖區(qū)、連接湖泊與周圍核心陸域保護(hù)區(qū)的河流生態(tài)廊道及環(huán)湖生態(tài)帶，該區(qū)域促進(jìn)了湖泊與環(huán)湖生態(tài)保護(hù)區(qū)之間的信息流通，保障了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、信息交換的順暢，提高了流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性. 生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)以基本農(nóng)田為主，是生態(tài)敏感性較高的區(qū)域，可以協(xié)調(diào)生態(tài)空間與建設(shè)用地間的關(guān)系. 生態(tài)修復(fù)區(qū)包括生態(tài)極敏感的區(qū)域，對(duì)保證生態(tài)穩(wěn)定具有極其重要的作用.
結(jié)合杞麓湖流域的生態(tài)安全格局體系，通過各類生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)得到杞麓湖流域的生態(tài)保護(hù)紅線(圖4b). 一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍是初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線，包括生態(tài)極重要區(qū)、生態(tài)極敏感區(qū)域及湖泊岸線、水庫. 該范圍的生態(tài)空間是構(gòu)成杞麓湖流域生態(tài)安全格局體系的核心，也是維持流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重點(diǎn)區(qū)域. 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍是流域內(nèi)的生態(tài)緩沖區(qū)及生態(tài)廊道，包括環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)、山區(qū)林地生態(tài)緩沖區(qū)及以河流為主的生態(tài)廊道. 其中，環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)應(yīng)配套建設(shè)人工濕地系統(tǒng)、環(huán)湖景觀和生態(tài)防護(hù)帶，從而提升湖泊周圍生態(tài)系統(tǒng)的截污及水質(zhì)凈化能力，提升環(huán)湖生態(tài)景觀和土地利用價(jià)值. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍為生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)，土地覆蓋以農(nóng)田為主，常年耕種的經(jīng)濟(jì)作物單一，土壤養(yǎng)分比例不協(xié)調(diào).
圖4 生態(tài)安全格局體系(a)及生態(tài)保護(hù)紅線劃定(b)Fig.4 Ecological security pattern system (a) and the demarcation of ecological protection red line (b)
3.2.3 生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田、建設(shè)用地的協(xié)調(diào)性分析 為了協(xié)調(diào)流域內(nèi)的生產(chǎn)、生活與生態(tài)空間，整體謀劃國(guó)土空間開發(fā)和保護(hù)，將一、二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍與流域的建設(shè)用地、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)進(jìn)行疊加，獲取流域協(xié)調(diào)空間的生態(tài)保護(hù)紅線范圍. 杞麓湖流域的現(xiàn)狀建設(shè)用地區(qū)域與生態(tài)保護(hù)紅線劃定的結(jié)果較為協(xié)調(diào)，一級(jí)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地區(qū)域幾乎沒有沖突，而二級(jí)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地存在相互沖突的地方，沖突區(qū)域零星分布于建設(shè)用地向山區(qū)延伸方向的邊沿，且沖突區(qū)域主要圍繞核心保護(hù)區(qū)的緩沖區(qū)，景觀類型以林地為主(圖5a). 相對(duì)于與建設(shè)用地，杞麓湖流域的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果沖突區(qū)域較多，主要分布在湖泊周圍的環(huán)湖緩沖區(qū)、湖泊西北、東南部的緩沖區(qū)(圖5b).
圖5 建設(shè)用地與生態(tài)保護(hù)區(qū)協(xié)調(diào)(a)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與生態(tài)保護(hù)區(qū)協(xié)調(diào)(b)Fig.5 Coordination between construction land and ecological protection area (a), coordination between basic farmland and protection area and ecological protection area (b)
3.3 生態(tài)保護(hù)紅線管控路徑
以國(guó)土綜合整治為抓手，發(fā)揮空間管控邊界的底線約束作用，構(gòu)建生態(tài)保護(hù)紅線管控命運(yùn)共同體勢(shì)在必行. 結(jié)合2018年底的無人機(jī)航拍影像和實(shí)地調(diào)研對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線重點(diǎn)管控區(qū)域進(jìn)行識(shí)別. 圖6中，點(diǎn)a、b、c、d、f均為一、二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍的交界，點(diǎn)e為一、二、三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍的交界. 由點(diǎn)a看出，杞麓湖中存在水葫蘆等水生植物，水質(zhì)易受感染，同時(shí)建設(shè)用地逐漸侵蝕水體. 點(diǎn)b、c、d、f顯示在湖泊與建筑交界處，直接接觸范圍較多，近岸水質(zhì)易受人為破壞，若產(chǎn)生超過約束的行為，如私自在湖邊建房，則不利于湖泊的水質(zhì)凈化，同時(shí)緩沖帶的建設(shè)不足，不利于環(huán)湖生態(tài)景觀的發(fā)展. 點(diǎn)e顯示，由于公路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，周邊林地受到一定程度的影響，建設(shè)用地與林地產(chǎn)生沖突，不利于生態(tài)敏感區(qū)的保護(hù)，對(duì)于以上情況，結(jié)合保護(hù)范圍提出管控措施.
對(duì)于一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍，生態(tài)極敏感區(qū)應(yīng)采取相關(guān)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)功能的保護(hù)，對(duì)于沿湖岸線應(yīng)有計(jì)劃地開展退耕還湖、草、林，提升湖泊周圍生態(tài)系統(tǒng)的截污及水質(zhì)凈化能力，提升環(huán)湖生態(tài)景觀和土地利用價(jià)值. 應(yīng)實(shí)行最嚴(yán)厲的生態(tài)保護(hù)制度，原則上除重大基礎(chǔ)設(shè)施以外，如生態(tài)修復(fù)工程等，禁止一切形式的擴(kuò)建、新增等建設(shè)活動(dòng)[23]. 對(duì)于二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍，環(huán)湖緩沖區(qū)應(yīng)配套建設(shè)人工濕地系統(tǒng)、環(huán)湖景觀和生態(tài)防護(hù)帶，對(duì)有開發(fā)需求的區(qū)域，嚴(yán)禁開展損壞其主導(dǎo)生態(tài)功能的開發(fā)及建設(shè)活動(dòng). 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)整體上生態(tài)較為敏感，同時(shí)存在人類活動(dòng)的影響使生態(tài)進(jìn)一步惡化的因素，建議通過生態(tài)修復(fù)進(jìn)行整體優(yōu)化，提高生態(tài)環(huán)境承載能力. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地的沖突區(qū)域，在先前未確定主體功能的前提下，可將沖突區(qū)域納入建設(shè)用地，加強(qiáng)生態(tài)綠化，對(duì)該區(qū)域的邊界進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止建設(shè)用地的擴(kuò)張延伸至一級(jí)保護(hù)區(qū). 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突，建議維持原景觀，但應(yīng)依據(jù)管控規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)保護(hù). 而二級(jí)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突區(qū)域，建議對(duì)環(huán)湖沖突區(qū)域退耕還林，其他管控的沖突區(qū)維持農(nóng)田原有景觀且進(jìn)行有效保護(hù). 另外，可采取生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，全面評(píng)價(jià)水域周邊地區(qū)各類建設(shè)項(xiàng)目對(duì)流域生態(tài)環(huán)境帶來的損失，建立流域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)體系.
圖6 生態(tài)保護(hù)紅線重點(diǎn)管控示意圖Fig.6 Administration of ecological protection red line
4 結(jié)果與討論
在當(dāng)前我國(guó)全面開展國(guó)土空間規(guī)劃工作的背景下，本文基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)對(duì)杞麓湖流域進(jìn)行生態(tài)安全格局體系的構(gòu)建，制定了微觀尺度的生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案. 具體結(jié)論如下：
1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)為區(qū)域生態(tài)格局的構(gòu)建提供了要素基礎(chǔ). 水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性、洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià)中的極重要區(qū)域疊加得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū). 者灣河、長(zhǎng)沙河、大沙河及溝谷密度較大的山區(qū)敏感性最高，壩區(qū)整體生態(tài)敏感性較高.
2)結(jié)合生態(tài)安全格局，通過各類生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)得到杞麓湖流域的生態(tài)保護(hù)紅線. 一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍包括生態(tài)極重要區(qū)、生態(tài)極敏感區(qū)及湖泊岸線、水庫. 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍包括環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)、山區(qū)林地生態(tài)緩沖區(qū)及以河流為主的生態(tài)廊道. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍為生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)，土地覆蓋以農(nóng)田為主.
3)一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)的生態(tài)極敏感區(qū)應(yīng)采取相關(guān)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)功能的保護(hù). 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍以生態(tài)保護(hù)為重點(diǎn)，保持該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍通過生態(tài)修復(fù)進(jìn)行整體優(yōu)化，提高整體的生態(tài)環(huán)境承載能力. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地的沖突，可將沖突區(qū)域納入建設(shè)用地. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突，建議維持原景觀，但應(yīng)依據(jù)一級(jí)保護(hù)的管控規(guī)則進(jìn)行保護(hù).
生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管控是建立國(guó)土空間規(guī)劃體系的重要組成. 在管控路徑上，未來可以結(jié)合無人機(jī)數(shù)據(jù)重點(diǎn)關(guān)注水域面積的變化情況，為后續(xù)建立空-天-地立體的水域岸線巡查監(jiān)控的技術(shù)路線提供依據(jù)，為國(guó)家發(fā)展規(guī)劃落地提供空間保障. 以國(guó)土空間規(guī)劃為統(tǒng)領(lǐng)，結(jié)合水資源利用、水污染防治等各要素的空間利用，綜合解決存在的沖突問題，進(jìn)行全域全要素的流域管控，提升國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)質(zhì)量和效率. 對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管控的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，提高規(guī)劃韌性，從而構(gòu)建微觀尺度上的生態(tài)保護(hù)紅線劃定及管控監(jiān)測(cè)預(yù)警長(zhǎng)效機(jī)制.
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余珮珩，馮明雪，劉 斌，白少云，顧世祥，陳奕云,3，4**
(1：武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢 430079) (2：云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，昆明 650021) (3：土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008) (4：地理國(guó)情監(jiān)測(cè)國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430079)
生態(tài)保護(hù)紅線是在生態(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(guó)家生態(tài)安全的底線和生命線，也是國(guó)土空間規(guī)劃體系的重要組成和國(guó)土空間管控的重要依據(jù)[1]. 劃定生態(tài)保護(hù)紅線的目的在于建立最為嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)制度，對(duì)生態(tài)功能保障、環(huán)境質(zhì)量安全和自然資源利用方面提出更高的監(jiān)管要求. 2017年2月，中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》明確提出生態(tài)保護(hù)紅線在遏制生態(tài)環(huán)境退化態(tài)勢(shì)，優(yōu)化國(guó)家生態(tài)安全格局，加速生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程等方面均具有重要意義. 2019年5月，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》發(fā)布，明確堅(jiān)持底線思維，以國(guó)土空間規(guī)劃為依據(jù)，把城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間和生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田保護(hù)紅線、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)城鎮(zhèn)化不可逾越的紅線.
生態(tài)保護(hù)紅線的概念內(nèi)涵經(jīng)歷了不斷演化的過程，已經(jīng)由生態(tài)管控體系上升為國(guó)家戰(zhàn)略[2]. 廣義的生態(tài)保護(hù)紅線包括資源利用、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)功能3種紅線，狹義的生態(tài)保護(hù)紅線是與資源利用紅線、環(huán)境質(zhì)量紅線平行的生態(tài)功能保障紅線. 生態(tài)保護(hù)紅線具有尺度特征、層級(jí)特征和空間耦合性三重屬性[3]. 不同尺度(宏觀、微觀)的生態(tài)保護(hù)紅線在側(cè)重點(diǎn)、作用和精度上有所不同. 空間型生態(tài)保護(hù)紅線應(yīng)該實(shí)施分級(jí)管控. 不同領(lǐng)域和要素的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)要落實(shí)到具體的區(qū)域和地塊，分門別類地進(jìn)行管理和引導(dǎo)，生態(tài)保護(hù)紅線逐漸與環(huán)境資源承載力和環(huán)境質(zhì)量結(jié)合起來，從整體數(shù)量的控制轉(zhuǎn)向空間引導(dǎo).
關(guān)于生態(tài)保護(hù)紅線，國(guó)外的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、保護(hù)地和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)等概念與我國(guó)的生態(tài)保護(hù)紅線的思想貫通. 保護(hù)地體系這一生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)在國(guó)際上得到廣泛的認(rèn)可，保護(hù)地體系與生態(tài)保護(hù)紅線所保護(hù)的內(nèi)容具有一定相通性，其研究集中在生態(tài)保護(hù)區(qū)域的劃定、生態(tài)保護(hù)效果的評(píng)價(jià)及生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建3方面[4-6]. 目前中國(guó)生態(tài)保護(hù)紅線的研究和劃定工作尚處于起步階段[7]，生態(tài)保護(hù)紅線的劃定方法主要有3方面. 一是通過構(gòu)建適宜性和生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行劃定，涉及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)、生態(tài)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方面[8-12]；二是在進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)理論，基于生態(tài)的幾何形狀、景觀破碎度和連通度來判斷生態(tài)環(huán)境的健康性與穩(wěn)定性，從而進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的劃定[13-14]；三是采用智能算法進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的劃定，如離散粒子群、多智能體、元胞自動(dòng)機(jī)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、布爾運(yùn)算法等[15-17]. 現(xiàn)有研究大多以城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定為主，海洋、草原、河流及湖泊的研究工作較少；其次適宜性評(píng)價(jià)缺乏一致的綜合指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，劃分方法簡(jiǎn)單粗放、對(duì)景觀和區(qū)域尺度上的空間過程和聯(lián)系考慮不足[18]，缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)性生態(tài)空間的識(shí)別[13, 19]；另外，由于缺乏協(xié)調(diào)、監(jiān)測(cè)薄弱和執(zhí)行不力，難以取得生態(tài)保護(hù)紅線劃定的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[20].
2018年6月，《云南省人民政府關(guān)于發(fā)布云南省生態(tài)保護(hù)紅線的通知》提出云南省生態(tài)保護(hù)紅線在宏觀上呈“三屏兩帶”的基本格局，包含生物多樣性維護(hù)、水源涵養(yǎng)、水土保持3大紅線類型，共11個(gè)分區(qū). 然而，在當(dāng)前全面開展國(guó)土空間規(guī)劃工作的背景下，如何結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，在流域這一微觀尺度上開展生態(tài)保護(hù)紅線劃定及管控研究已成為當(dāng)前國(guó)土空間規(guī)劃研究的前沿?zé)狳c(diǎn). 為了克服管理沖突，保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)安全，新的生態(tài)紅線政策(ecological redline policy, ERP)已經(jīng)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一種方式[21-22].
本文選取杞麓湖流域作為研究區(qū)，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性對(duì)杞麓湖流域進(jìn)行生態(tài)安全格局體系的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上開展精細(xì)化的生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究，并進(jìn)一步結(jié)合無人機(jī)航拍影像及實(shí)地調(diào)研成果來構(gòu)建管控路徑，為可持續(xù)發(fā)展預(yù)留空間，為湖長(zhǎng)制工作提供技術(shù)依據(jù).
1 研究區(qū)概況
如圖1a所示，杞麓湖流域位于云南省玉溪市通海縣境內(nèi)，近似為一個(gè)封閉形的西東向平行四邊形，中部為封閉性的新月形斷陷高原淺水湖泊——杞麓湖，湖周為平壩區(qū)，主要分布在湖泊的南、西、北面，壩區(qū)外圍為中、低山. 杞麓湖流域有紅旗河、秀山溝、大新河、十里沙溝、二街沙溝、姜家沖溝等14條季節(jié)性河流. 杞麓湖流域轄秀山街道、九龍街道、河西鎮(zhèn)、四街鎮(zhèn)、楊廣鎮(zhèn)、納古鎮(zhèn)及興蒙鄉(xiāng)，共計(jì)6鎮(zhèn)(街道)1鄉(xiāng)，其中包括53個(gè)村委會(huì)，284個(gè)自然村. 2014年12月，國(guó)家林業(yè)局批準(zhǔn)杞麓湖為“國(guó)家濕地公園(試點(diǎn))”建設(shè). 依據(jù)《云南通海杞麓湖國(guó)家濕地公園總體規(guī)劃》，國(guó)家濕地公園規(guī)劃總面積3881.22 hm2，濕地面積3762.57 hm2，工程建設(shè)預(yù)計(jì)總投資1.87億元，截止2018年已完成投資1.13億元.
2 數(shù)據(jù)與方法
2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理
本文的研究數(shù)據(jù)包含了遙感影像、DEM等空間數(shù)據(jù)和水文、氣象、土壤、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù). 其中DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為30 m；遙感影像來源于遙感集市的高分一號(hào)數(shù)據(jù)，分辨率為16 m，包括2017年4月11日、2017年7月14日兩期；水文氣象數(shù)據(jù)包括氣溫、相對(duì)濕度、降雨量，來源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，時(shí)間范圍為1981-2010年；土壤數(shù)據(jù)來源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于政府網(wǎng)站和統(tǒng)計(jì)年鑒. 隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括空間數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)插值及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化等，獲取流域30 m的土地、降雨、溫度等柵格數(shù)據(jù). 結(jié)合研究區(qū)情況和土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T 21010-2017)，將土地利用分為耕地、林地、灌木林地、未造林、園林、草地、水體、沼澤地、建設(shè)用地、其他用地10類(圖1b).
圖1 杞麓湖流域區(qū)位(a)及土地利用類型分類(b)Fig.1 Location of Qilu Lake watershed (a) and land use type classification (b)
2.2 研究方法
2.2.1 生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建 《生態(tài)紅線劃定指南》中明確：“生態(tài)功能保障紅線一般是指具有重要水源涵養(yǎng)功能、生物多樣性維護(hù)功能、水土保持功能、維持海岸生態(tài)穩(wěn)定、防風(fēng)固沙功能等生態(tài)功能極重要區(qū)域，以及水土流失、土地沙化、石漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境極敏感脆弱區(qū)域. ”因此研究遵循客觀性、有效性、完整性、科學(xué)性、層次性、全面性、代表性及可獲得原則，將生態(tài)服務(wù)功能重要性、生態(tài)敏感性作為基礎(chǔ)，建立適用于研究區(qū)的生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1).
2.2.2 InVEST模型 美國(guó)斯坦福大學(xué)、世界自然基金和大自然保護(hù)協(xié)會(huì)開發(fā)了InVEST模型，該模型旨在通過模擬不同土地覆被情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和價(jià)值量的變化，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值定量評(píng)估的空間化. InVEST模型提供了水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性重要性評(píng)價(jià)等模塊.
1)水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)：水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)以產(chǎn)水量為基準(zhǔn)，采用InVEST模型水源供給模塊中的產(chǎn)水量進(jìn)行計(jì)算，其中產(chǎn)水量高的地區(qū)水源涵養(yǎng)能力低，反之則高. 潛在蒸散量采用Modified-Hargreaves公式，土壤有效含水量采用基于土壤質(zhì)地提出的非線性擬合土壤有效含水量的估算模型[23]，土壤的最大根系埋藏深度基于中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫所提供的土壤厚度，根系深度參考FAO56導(dǎo)引推薦的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)[24]，以不同土地利用類型為單元得到根系深度. 公式為：
表1 生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
(1)
式中，Yxy為景觀類型y的柵格單元x的年產(chǎn)水量，AETxy為景觀類型y中的柵格單元x的年實(shí)際蒸散量，Px為柵格單元x的年降雨量.
2)水土保持重要性評(píng)價(jià)：以水土保持量，即潛在與實(shí)際土壤侵蝕量的差值作為水土保持功能的評(píng)估指標(biāo). 模型采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)評(píng)估流域基本測(cè)算單元的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn). 降雨侵蝕力選用通過人工模擬降雨手段建立的月降雨侵蝕力模型[25-26]；土壤可蝕性因子采用修正的土壤可蝕性模型；地形因素反映了坡長(zhǎng)與坡度對(duì)土壤侵蝕的影響，坡長(zhǎng)和坡度的計(jì)算應(yīng)用改進(jìn)的坡長(zhǎng)和坡度因子算法[27-29]；基于高分遙感影像提取的流域NDVI，進(jìn)而利用ENVI軟件提取植被覆蓋率，通過歸一化獲取. 公式為：
A=R·K·L·S(1-C)
(2)
式中，R為降雨侵蝕力因子，K為土壤可侵蝕因子，L為坡長(zhǎng)因子，S為坡度因子，C為植被覆蓋因子.
3)生物多樣性重要性評(píng)價(jià)：生物多樣性評(píng)價(jià)以區(qū)域生境質(zhì)量的高低作為評(píng)估指標(biāo)，運(yùn)用InVEST模型的生境分析模塊進(jìn)行評(píng)價(jià). 生境質(zhì)量的高低與生態(tài)適宜性呈正比. 威脅因子包括人為和自然因素，由于研究區(qū)域人口密集，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)眾多，且影響因子對(duì)生境質(zhì)量的影響主要依托于建設(shè)、農(nóng)用地等因素，因此選取建設(shè)用地、耕地為生境質(zhì)量的威脅因子；不同生境類型對(duì)威脅因子的敏感性因子參數(shù)賦值遵循自然生境類型>半人工生境類型>人工生境類型的原則[30-31]，結(jié)合流域生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況得到各生境類型對(duì)威脅的敏感值. 公式為：
(3)
(4)
式中，Qxy為生活環(huán)境質(zhì)量，Hj為生活環(huán)境適宜度指數(shù)，Dxj為生活環(huán)境退化程度，k為半飽和常數(shù)，wr為威脅因子權(quán)重，ry為威脅因子個(gè)數(shù)，irxy為威脅因子對(duì)柵格中生活環(huán)境的威脅作用，βx為柵格x的可達(dá)性水平，Sjr為生活環(huán)境類型j對(duì)威脅因子的敏感性. 其中威脅因子權(quán)重wr參照模型的實(shí)例介紹，并結(jié)合杞麓湖流域的實(shí)際情況及相關(guān)研究進(jìn)行賦值. 威脅因子對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量的敏感度βx遵循自然生境類型>半人工生境類型>人工生境類型的原則，依據(jù) InVEST 模型指導(dǎo)手冊(cè)及國(guó)內(nèi)同類研究進(jìn)行賦值.
2.2.3 基于列表清單法的洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià) 列表清單法是Little于1971年提出的利用開列清單進(jìn)行影響評(píng)價(jià)的方法，在生態(tài)保護(hù)區(qū)域識(shí)別過程中，選取特定的具有生態(tài)價(jià)值的區(qū)域列入名錄. 杞麓湖流域內(nèi)具有洪水調(diào)蓄能力的生態(tài)系統(tǒng)有湖泊、水庫、坑塘和沼澤等. 參考相關(guān)研究[32-33]，依據(jù)湖泊、沼澤、水庫等生態(tài)系統(tǒng)的不同容水量進(jìn)行定性評(píng)價(jià). 杞麓湖和主要入湖河流的洪水調(diào)蓄能力最強(qiáng)，納入極重要區(qū)域，小型水庫納入高度重要區(qū)域，溝渠、坑塘納入中等重要區(qū)域，沼澤、植被納入一般重要區(qū)域.
2.2.4 基于層次分析法的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià) 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)一般包括水土流失敏感性評(píng)價(jià)、鹽漬化敏感性評(píng)估、石漠化敏感性評(píng)價(jià)及土地沙化敏感性評(píng)價(jià). 在以上問題中，杞麓湖流域存在較嚴(yán)重的問題是水土流失. 在參考相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南指南》中的指標(biāo)，選取了溝谷密度、土壤可蝕性、地形坡度及土地利用類型4個(gè)指標(biāo)對(duì)杞麓湖流域的水土流失敏感性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，并運(yùn)用層次分析法確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.24、0.22、0.22和0.32(表2). 根據(jù)賦權(quán)并進(jìn)行疊加計(jì)算得到水土流失敏感性指數(shù)，使用自然斷點(diǎn)法將敏感性指數(shù)由低到高依次劃分為一般、敏感、中等敏感、高度敏感和極敏感5個(gè)等級(jí). 溝谷密度和坡度因子分別通過ArcGIS里Spatial Analyst Tools工具集的Hydrology和Slope，基于DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行提取計(jì)算；土地利用因子基于土地覆蓋數(shù)據(jù)利用柵格計(jì)算器獲?。煌寥揽晌g性因子的計(jì)算同水土保持生態(tài)重要性評(píng)價(jià)中的土壤可蝕性因子方法相同. 公式為：
(5)
式中，SSj為j空間單元生態(tài)敏感性指數(shù)，Si為i因素敏感性等級(jí)值，ni為因子的權(quán)重.
表2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
3 結(jié)果與分析
3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)
在國(guó)土空間開發(fā)與保護(hù)格局下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)不僅能夠識(shí)別對(duì)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義的區(qū)域，而且可以明確其空間分布，解決生態(tài)保護(hù)紅線“劃在何處”的問題. 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)可以定量評(píng)估區(qū)域內(nèi)發(fā)生生態(tài)環(huán)境問題的可能性和難易程度，解決生態(tài)保護(hù)紅線“劃分”等級(jí)的問題，二者結(jié)合能夠共同促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù).
水源涵養(yǎng)是一項(xiàng)重要的水文調(diào)節(jié)功能，受地形地貌、土壤、土地覆蓋、氣候等多種因素的影響. 如圖2a，杞麓湖流域水源涵養(yǎng)功能極重要區(qū)主要位于林地覆蓋度較高的山區(qū)，西南、西北部的山區(qū)分布面積較廣且集中，距湖泊較遠(yuǎn)，東南、東北部呈現(xiàn)交叉分布狀態(tài)，較為分散；高度重要區(qū)集中在西南部，與極重要區(qū)穿插分布；中等重要區(qū)主要分布在杞麓湖的東南、東北部；重要區(qū)緊鄰杞麓湖西南、西北部，分布較集中；一般重要區(qū)零散分布在重要區(qū)域內(nèi)，土地覆蓋以建設(shè)用地為主.
水土資源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，水土保持服務(wù)不僅能有效緩解區(qū)域水土流失，保證生態(tài)安全，還能保護(hù)水源、改良土壤等，與地形、地表覆被等因素息息相關(guān). 如圖2b，杞麓湖流域水土保持功能極重要區(qū)與高度重要區(qū)的分布方式較為一致，呈帶狀分布，主要集中于海拔較高的山區(qū)，極重要區(qū)的坡度大于25°，高度重要區(qū)的坡度大于17°；一般重要區(qū)分布較廣，地表覆蓋以建設(shè)用地及農(nóng)田為主，地勢(shì)平坦，人類干擾較強(qiáng)，此外也零星分布于坡度較緩的山區(qū).
隨著人類對(duì)生物資源的不合理利用，生物多樣性遭受了極大破壞. 如圖2c，杞麓湖流域生物多樣性極重要域分布在林地覆蓋率較高的山區(qū)，西南、西北部的山區(qū)分布面積較廣且集中；極重要區(qū)面積為132.199 km2，約占流域面積的37.4%；高度重要區(qū)包括湖泊邊緣的沼澤及西北、東南部山區(qū)，重要區(qū)地表覆蓋以農(nóng)作物為主，分布較廣；一般重要區(qū)主要為建設(shè)用地，人類活動(dòng)頻繁，地表植被覆蓋程度最低，生物多樣性受到嚴(yán)重限制.
湖泊在蓄納洪水中發(fā)揮著重要作用，水庫是我國(guó)現(xiàn)代防洪的重要工程體系. 如圖2d，杞麓湖和入湖河流洪水調(diào)蓄能力最強(qiáng)，因此納入極重要區(qū)域，入湖河流主要包括紅旗河、中河、大新河及者灣河等；高度重要區(qū)包括甸苴壩水庫、臺(tái)家山水庫、雞脖子水庫和三岔河水庫等小型水庫；中等重要區(qū)包括零星分布的坑塘、溝渠；重要區(qū)包括杞麓湖周邊的沼澤、山壩及植被覆蓋率較高的林地；一般重要區(qū)包括耕地和建設(shè)用地，地勢(shì)平坦，植被相對(duì)較少，其中建設(shè)用地地表滲水能力弱，當(dāng)洪水來臨時(shí)不能有效下滲、吸納洪水.
圖2 生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)：水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)(a)、水土保持重要性評(píng)價(jià)(b)、生物多樣性重要性評(píng)價(jià)(c)、洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià)(d)及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)(e)Fig.2 Ecosystem function assessment: Importance assessment of water conservation (a), importance assessment of water and soil conservation (b), importance assessment of biodiversity (c), importance assessment of flood regulation and storage (d) and ecological sensitivity assessment (e)
當(dāng)外界的干擾超過生態(tài)系統(tǒng)維持自身平衡的能力，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)問題. 如圖2e，杞麓湖流域生態(tài)極敏感區(qū)分布于者灣河、長(zhǎng)沙河、大沙河及杞麓湖東南、北部植被覆蓋率較低的山區(qū)坡面，土地覆蓋以耕地為主；高度敏感區(qū)包括壩區(qū)西南部和山區(qū)的零星耕地，該區(qū)域的土壤可蝕性較高，農(nóng)作物保水、保土較差；中度敏感區(qū)包括植被覆蓋率較高的山區(qū)、湖泊東南部的壩區(qū)及湖泊東部，該區(qū)域土壤發(fā)育相對(duì)較好，溝谷密度較低；敏感區(qū)集中分布在河流及杞麓湖周邊的沼澤區(qū)，也零星分布于山區(qū)的林地.
3.2 生態(tài)保護(hù)紅線的劃定
3.2.1 生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)的確定 根據(jù)《生態(tài)紅線劃定指南》，研究將杞麓湖流域水域岸線保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)及生態(tài)公益林納入禁止開發(fā)區(qū)(圖3a). 其中，水域岸線保護(hù)區(qū)參考《全國(guó)河道(湖泊)岸線利用管理規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》，選取最高水位到湖泊水的區(qū)域納入禁止開發(fā)區(qū)；飲用水源保護(hù)區(qū)選取流域內(nèi)面積較大的具有人飲功能的水庫納入禁止開發(fā)區(qū)；依據(jù)國(guó)家及省級(jí)劃定的公益林保護(hù)區(qū)，將生態(tài)公益林納入禁止開發(fā)區(qū). 杞麓湖流域的生態(tài)系統(tǒng)整體比較脆弱，對(duì)于生態(tài)極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū)的識(shí)別，應(yīng)堅(jiān)持“應(yīng)保盡保，應(yīng)化盡化”的原則. 因此，研究將上述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)中的極重要區(qū)域劃定為重要生態(tài)功能區(qū)(圖3b). 將生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的極敏感區(qū)域劃定為生態(tài)敏感區(qū)(圖3c). 對(duì)劃定的重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)進(jìn)行空間疊加，將相對(duì)聚集或鄰近圖斑聚合為完整連片的生態(tài)斑塊并扣除斑塊面積小于1 km2的范圍，隨后與禁止開發(fā)區(qū)疊加，獲取杞麓湖流域初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)(圖3d).
圖3 生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)：禁止開發(fā)區(qū)(a)、重要生態(tài)功能區(qū)(b)、生態(tài)敏感區(qū)(c)及初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)(d)Fig.3 The zone of ecological protection red line: Prohibited development zone (a), important ecological function zone (b), ecological sensitive zone (c) and preliminary demarcation of ecological protection red line (d)
3.2.2 顧及生態(tài)安全格局的生態(tài)保護(hù)紅線劃定 研究過程中以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)為主，提出了流域的生態(tài)安全格局體系(圖4a). 水域核心保護(hù)區(qū)包括杞麓湖正常蓄水位以下的全部水域及沿湖岸線保護(hù)區(qū)，該區(qū)域具有較強(qiáng)的洪水調(diào)蓄能力，同時(shí)能夠提供豐富的水產(chǎn)品、水資源和文化娛樂等. 陸域核心保護(hù)區(qū)包括陸域生態(tài)功能極重要區(qū)即距杞麓湖較遠(yuǎn)的山區(qū)，該區(qū)域能夠有效地減少流域的輸沙量和入湖淤泥，同時(shí)也是流域的綠色水庫，具有防治污染，改善水質(zhì)、滯洪蓄洪及保護(hù)野生動(dòng)物的功能. 生態(tài)緩沖區(qū)包括陸域保護(hù)區(qū)周圍的緩沖區(qū)、連接湖泊與周圍核心陸域保護(hù)區(qū)的河流生態(tài)廊道及環(huán)湖生態(tài)帶，該區(qū)域促進(jìn)了湖泊與環(huán)湖生態(tài)保護(hù)區(qū)之間的信息流通，保障了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、信息交換的順暢，提高了流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性. 生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)以基本農(nóng)田為主，是生態(tài)敏感性較高的區(qū)域，可以協(xié)調(diào)生態(tài)空間與建設(shè)用地間的關(guān)系. 生態(tài)修復(fù)區(qū)包括生態(tài)極敏感的區(qū)域，對(duì)保證生態(tài)穩(wěn)定具有極其重要的作用.
結(jié)合杞麓湖流域的生態(tài)安全格局體系，通過各類生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)得到杞麓湖流域的生態(tài)保護(hù)紅線(圖4b). 一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍是初步劃定的生態(tài)保護(hù)紅線，包括生態(tài)極重要區(qū)、生態(tài)極敏感區(qū)域及湖泊岸線、水庫. 該范圍的生態(tài)空間是構(gòu)成杞麓湖流域生態(tài)安全格局體系的核心，也是維持流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重點(diǎn)區(qū)域. 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍是流域內(nèi)的生態(tài)緩沖區(qū)及生態(tài)廊道，包括環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)、山區(qū)林地生態(tài)緩沖區(qū)及以河流為主的生態(tài)廊道. 其中，環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)應(yīng)配套建設(shè)人工濕地系統(tǒng)、環(huán)湖景觀和生態(tài)防護(hù)帶，從而提升湖泊周圍生態(tài)系統(tǒng)的截污及水質(zhì)凈化能力，提升環(huán)湖生態(tài)景觀和土地利用價(jià)值. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍為生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)，土地覆蓋以農(nóng)田為主，常年耕種的經(jīng)濟(jì)作物單一，土壤養(yǎng)分比例不協(xié)調(diào).
圖4 生態(tài)安全格局體系(a)及生態(tài)保護(hù)紅線劃定(b)Fig.4 Ecological security pattern system (a) and the demarcation of ecological protection red line (b)
3.2.3 生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田、建設(shè)用地的協(xié)調(diào)性分析 為了協(xié)調(diào)流域內(nèi)的生產(chǎn)、生活與生態(tài)空間，整體謀劃國(guó)土空間開發(fā)和保護(hù)，將一、二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍與流域的建設(shè)用地、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)進(jìn)行疊加，獲取流域協(xié)調(diào)空間的生態(tài)保護(hù)紅線范圍. 杞麓湖流域的現(xiàn)狀建設(shè)用地區(qū)域與生態(tài)保護(hù)紅線劃定的結(jié)果較為協(xié)調(diào)，一級(jí)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地區(qū)域幾乎沒有沖突，而二級(jí)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地存在相互沖突的地方，沖突區(qū)域零星分布于建設(shè)用地向山區(qū)延伸方向的邊沿，且沖突區(qū)域主要圍繞核心保護(hù)區(qū)的緩沖區(qū)，景觀類型以林地為主(圖5a). 相對(duì)于與建設(shè)用地，杞麓湖流域的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果沖突區(qū)域較多，主要分布在湖泊周圍的環(huán)湖緩沖區(qū)、湖泊西北、東南部的緩沖區(qū)(圖5b).
圖5 建設(shè)用地與生態(tài)保護(hù)區(qū)協(xié)調(diào)(a)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)與生態(tài)保護(hù)區(qū)協(xié)調(diào)(b)Fig.5 Coordination between construction land and ecological protection area (a), coordination between basic farmland and protection area and ecological protection area (b)
3.3 生態(tài)保護(hù)紅線管控路徑
以國(guó)土綜合整治為抓手，發(fā)揮空間管控邊界的底線約束作用，構(gòu)建生態(tài)保護(hù)紅線管控命運(yùn)共同體勢(shì)在必行. 結(jié)合2018年底的無人機(jī)航拍影像和實(shí)地調(diào)研對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線重點(diǎn)管控區(qū)域進(jìn)行識(shí)別. 圖6中，點(diǎn)a、b、c、d、f均為一、二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍的交界，點(diǎn)e為一、二、三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍的交界. 由點(diǎn)a看出，杞麓湖中存在水葫蘆等水生植物，水質(zhì)易受感染，同時(shí)建設(shè)用地逐漸侵蝕水體. 點(diǎn)b、c、d、f顯示在湖泊與建筑交界處，直接接觸范圍較多，近岸水質(zhì)易受人為破壞，若產(chǎn)生超過約束的行為，如私自在湖邊建房，則不利于湖泊的水質(zhì)凈化，同時(shí)緩沖帶的建設(shè)不足，不利于環(huán)湖生態(tài)景觀的發(fā)展. 點(diǎn)e顯示，由于公路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，周邊林地受到一定程度的影響，建設(shè)用地與林地產(chǎn)生沖突，不利于生態(tài)敏感區(qū)的保護(hù)，對(duì)于以上情況，結(jié)合保護(hù)范圍提出管控措施.
對(duì)于一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍，生態(tài)極敏感區(qū)應(yīng)采取相關(guān)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)功能的保護(hù)，對(duì)于沿湖岸線應(yīng)有計(jì)劃地開展退耕還湖、草、林，提升湖泊周圍生態(tài)系統(tǒng)的截污及水質(zhì)凈化能力，提升環(huán)湖生態(tài)景觀和土地利用價(jià)值. 應(yīng)實(shí)行最嚴(yán)厲的生態(tài)保護(hù)制度，原則上除重大基礎(chǔ)設(shè)施以外，如生態(tài)修復(fù)工程等，禁止一切形式的擴(kuò)建、新增等建設(shè)活動(dòng)[23]. 對(duì)于二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍，環(huán)湖緩沖區(qū)應(yīng)配套建設(shè)人工濕地系統(tǒng)、環(huán)湖景觀和生態(tài)防護(hù)帶，對(duì)有開發(fā)需求的區(qū)域，嚴(yán)禁開展損壞其主導(dǎo)生態(tài)功能的開發(fā)及建設(shè)活動(dòng). 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)整體上生態(tài)較為敏感，同時(shí)存在人類活動(dòng)的影響使生態(tài)進(jìn)一步惡化的因素，建議通過生態(tài)修復(fù)進(jìn)行整體優(yōu)化，提高生態(tài)環(huán)境承載能力. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地的沖突區(qū)域，在先前未確定主體功能的前提下，可將沖突區(qū)域納入建設(shè)用地，加強(qiáng)生態(tài)綠化，對(duì)該區(qū)域的邊界進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止建設(shè)用地的擴(kuò)張延伸至一級(jí)保護(hù)區(qū). 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突，建議維持原景觀，但應(yīng)依據(jù)管控規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)保護(hù). 而二級(jí)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突區(qū)域，建議對(duì)環(huán)湖沖突區(qū)域退耕還林，其他管控的沖突區(qū)維持農(nóng)田原有景觀且進(jìn)行有效保護(hù). 另外，可采取生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，全面評(píng)價(jià)水域周邊地區(qū)各類建設(shè)項(xiàng)目對(duì)流域生態(tài)環(huán)境帶來的損失，建立流域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)體系.
圖6 生態(tài)保護(hù)紅線重點(diǎn)管控示意圖Fig.6 Administration of ecological protection red line
4 結(jié)果與討論
在當(dāng)前我國(guó)全面開展國(guó)土空間規(guī)劃工作的背景下，本文基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)對(duì)杞麓湖流域進(jìn)行生態(tài)安全格局體系的構(gòu)建，制定了微觀尺度的生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案. 具體結(jié)論如下：
1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)為區(qū)域生態(tài)格局的構(gòu)建提供了要素基礎(chǔ). 水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性、洪水調(diào)蓄重要性評(píng)價(jià)中的極重要區(qū)域疊加得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū). 者灣河、長(zhǎng)沙河、大沙河及溝谷密度較大的山區(qū)敏感性最高，壩區(qū)整體生態(tài)敏感性較高.
2)結(jié)合生態(tài)安全格局，通過各類生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)得到杞麓湖流域的生態(tài)保護(hù)紅線. 一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍包括生態(tài)極重要區(qū)、生態(tài)極敏感區(qū)及湖泊岸線、水庫. 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍包括環(huán)湖生態(tài)緩沖區(qū)、山區(qū)林地生態(tài)緩沖區(qū)及以河流為主的生態(tài)廊道. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍為生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)，土地覆蓋以農(nóng)田為主.
3)一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)的生態(tài)極敏感區(qū)應(yīng)采取相關(guān)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)功能的保護(hù). 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍以生態(tài)保護(hù)為重點(diǎn)，保持該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量. 三級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線范圍通過生態(tài)修復(fù)進(jìn)行整體優(yōu)化，提高整體的生態(tài)環(huán)境承載能力. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與建設(shè)用地的沖突，可將沖突區(qū)域納入建設(shè)用地. 對(duì)于生態(tài)保護(hù)區(qū)與基本農(nóng)田的沖突，建議維持原景觀，但應(yīng)依據(jù)一級(jí)保護(hù)的管控規(guī)則進(jìn)行保護(hù).
生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管控是建立國(guó)土空間規(guī)劃體系的重要組成. 在管控路徑上，未來可以結(jié)合無人機(jī)數(shù)據(jù)重點(diǎn)關(guān)注水域面積的變化情況，為后續(xù)建立空-天-地立體的水域岸線巡查監(jiān)控的技術(shù)路線提供依據(jù)，為國(guó)家發(fā)展規(guī)劃落地提供空間保障. 以國(guó)土空間規(guī)劃為統(tǒng)領(lǐng)，結(jié)合水資源利用、水污染防治等各要素的空間利用，綜合解決存在的沖突問題，進(jìn)行全域全要素的流域管控，提升國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)質(zhì)量和效率. 對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管控的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，提高規(guī)劃韌性，從而構(gòu)建微觀尺度上的生態(tài)保護(hù)紅線劃定及管控監(jiān)測(cè)預(yù)警長(zhǎng)效機(jī)制.
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