蔣 嘯,周 旭,肖 楊,羅 雪,楊大方

貴州師范大學地理與環(huán)境科學學院, 貴陽 550025

在全球水生態(tài)危機頻發(fā)的背景下,湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康理論作為銜接湖泊科學、生態(tài)學、水文學的關鍵紐帶,為湖泊流域管理提供科學依據(jù)[1-4]。20世紀80年代,Schaeffer和Rapport認為健康的生態(tài)系統(tǒng)具有維持其組織結構、自我調節(jié)和對脅迫的恢復能力,可為人類提供良好的生態(tài)系統(tǒng)服務功能[5-6]。迄今,國內外湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康方面的研究成果豐碩,研究重點已由理論概念轉向評價指標體系及評價方法[7],但目前多數(shù)研究在評價后并未提出具有可行性的管控方案。

生態(tài)管控分區(qū)是地學分區(qū)面向生態(tài)領域的發(fā)展和應用。國際水環(huán)境治理實踐表明生態(tài)管控分區(qū)是當前水環(huán)境管理的趨勢之一[8-9]。在辨析流域生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務功能空間分布差異的基礎上劃定生態(tài)管控分區(qū),是協(xié)調復合生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展與環(huán)境保護關系的需要,為引導流域空間的合理發(fā)展提供強有力的支撐。生態(tài)管控分區(qū)有助于實現(xiàn)流域生態(tài)系統(tǒng)健康這一終極目標,是我國生態(tài)文明建設的重要內容[10],符合國家水污染控制與治理重大專項提出的“分區(qū)、分類、分級、分期”的水環(huán)境治理和管理的理念。隨著遙感與地理信息系統(tǒng)等技術的發(fā)展,從地理數(shù)據(jù)結構特征出發(fā)的定量、半定量分區(qū)方法規(guī)避分區(qū)的主觀判斷問題而被廣泛應用[11-13]。趙海霞等從水生態(tài)健康維護的視角構建水生態(tài)敏感性和水生態(tài)壓力分區(qū)指標體系,劃定巢湖環(huán)湖空間開發(fā)管制分區(qū)[14]。謝花林等從生態(tài)敏感性、生態(tài)服務功能重要性辨析空間差異,劃定生態(tài)空間[15]。目前,以湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康維護為導向的研究正逐步開展,而針對貴州高原湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康維護的生態(tài)管控分區(qū)卻鮮少涉及。

紅楓湖屬于高原喀斯特深水湖泊,流域生態(tài)系統(tǒng)脆弱,加之當前貴安新區(qū)高強度的城鎮(zhèn)化建設與農(nóng)業(yè)開發(fā)活動,其湖泊水環(huán)境形勢嚴峻,相繼出現(xiàn)湖泊面積萎縮、邊坡硬質化、水質退化、面源污染等生態(tài)環(huán)境問題[16]。紅楓湖還是貴陽市重要飲用水源地之一,湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況及飲用水安全已引起當?shù)毓芾聿块T和學者的高度重視?？偨Y10年來紅楓湖水污染治理經(jīng)驗表明,由于夸大受損生態(tài)系統(tǒng)的自我修復能力,重污染控制、輕生態(tài)修復,全湖無分區(qū)對待,導致其生態(tài)治理和修復效果有限[17]。因此,明確以湖泊生態(tài)系統(tǒng)維護為目標生態(tài)管控分區(qū),從全流域的視角關聯(lián)水陸生態(tài)系統(tǒng),有助于科學合理的開發(fā)湖泊資源、協(xié)調湖泊生態(tài)系統(tǒng)結構和功能,對維護湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康,實現(xiàn)生態(tài)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

紅楓湖流域位于貴陽市至貴安新區(qū)的水陸連通帶及建成區(qū)與農(nóng)耕區(qū)交錯帶(106°19′—106°28′E、26°26′—26°35′N),如圖1所示。流域面積約1596.0 km2,近五年,湖泊面積縮減至32.2 km2,庫容降至4.1億m3。流域高原喀斯特地貌特征凸顯[18],景觀破碎,易受人類活動的干擾和破壞,生態(tài)系統(tǒng)自然恢復速度緩慢且難度較大。紅楓湖主要入湖支流包括羊昌河、麻線河、后六河、麥翁河。20世紀90年代,紅楓湖由于過度開發(fā),曾爆發(fā)大面積的藍、綠藻水華事件,湖泊生態(tài)系統(tǒng)受損嚴重[17]。為維護湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康,扼制水華事件再次爆發(fā),貴陽市先后實施兩個水污染治理五年規(guī)劃(2008—2012,2013—2017),積極推進“一湖一策”治理,使紅楓湖水質得到有效提升。

圖1 研究區(qū)地理位置

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標數(shù)據(jù)主要來源于野外實地調研、統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集、遙感數(shù)據(jù)解譯。水質、生物指標數(shù)據(jù)來自2017年逐月開展的7個湖區(qū)監(jiān)測點、4個入湖監(jiān)測點的實地采樣數(shù)據(jù)。生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能評價指標數(shù)據(jù)主要通過DEM數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、NPP數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、遙感影像等計算獲取。其中DEM數(shù)據(jù)、2017年Landsat8 OLI遙感影像下載于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn),氣象數(shù)據(jù)下載于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://www.data.cma.cn),NPP數(shù)據(jù)采用美國蒙大拿大學(NTSG)提供的2000—2017年MOD17A3數(shù)據(jù),中國土壤數(shù)據(jù)集(HWSDv1.1)下載于寒區(qū)旱區(qū)科學數(shù)據(jù)中心(http://data.casnw.net/portal/),2017年土地利用類型數(shù)據(jù)通過Landsat8 OLI影像目視解譯所得。為更詳細的表達空間差異性,提高分區(qū)結果的可靠性,以200 m×200 m的格網(wǎng)為單元進行單要素和多要素的綜合評價。

2.2 湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法

水利部印發(fā)的《湖泊健康評估指標、標準與方法(試點工作)1.0版》(后簡稱為《標準》)是當前較為全面反映湖泊健康的評價體系,而被廣泛應用,且實踐證明該指標體系能夠科學合理的表征我國湖泊生態(tài)及功能特點[19-20]。本文參考《標準》提出的湖泊健康評價體系再結合紅楓湖的生態(tài)狀況,新增換水周期、湖泊補給系數(shù)、重金屬潛在風險程度指標共計16個指標,涵蓋水文水資源、物理結構、水質、生物、社會服務5個方面,指標體系及指標評分結果如表1所示,用于診斷紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。鑒于《標準》里已對各指標的計算方法及其評價依據(jù)、指標權重作詳盡的描述,故嚴格參照《標準》對各指標進行計算、賦分量化,根據(jù)綜合分值評估湖泊健康狀況。湖泊健康分為理想狀況、健康、亞健康、不健康、病態(tài)5個等級,湖泊健康評估分級標準如表2所示。

表1 紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標體系及指標評分結果

表2 湖泊健康評估分級標準

2.3 生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能評價方法

現(xiàn)階段以流域為控制單元的生態(tài)管控中更多的強調分區(qū)內部的生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能的空間差異,維護流域生態(tài)系統(tǒng)健康的同時,兼顧生態(tài)社會的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)《生態(tài)保護紅線劃定指南》[22]并結合紅楓湖流域自然生態(tài)現(xiàn)狀,對生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能進行評價,具體評價方法如表3所示。根據(jù)2017年開展的野外實地調研發(fā)現(xiàn),紅楓湖流域農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)象嚴峻,應將農(nóng)業(yè)面源污染的關鍵指標總磷、總氮納入考慮。采用土壤保持服務能力指數(shù)計算土壤保持功能[22],采用生境多樣性評價方法評價生物多樣性保護功能[22],參考趙同謙等的方法評估水源涵養(yǎng)功能[26-27],采用生態(tài)彈性度指數(shù)評價生態(tài)恢復功能[13]。

表3 生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能評價方法

將單指標生態(tài)敏感性和單指標生態(tài)服務功能評價結果進行標準化,劃分為低、較低、中、較高、高5個等級,采用析取算法得到綜合生態(tài)敏感性和綜合生態(tài)服務功能空間分布,并將其劃分為低、較低、中、高4個等級,計算公式如下[29]：

ELsen=Max(TN,TP,W,Si)

ELser=Max(Spro,Sbio,Q,E)

式中,ELsen表示綜合生態(tài)敏感性用地指數(shù),ELser表示綜合生態(tài)服務功能用地指數(shù)。

2.4 基于SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡的生態(tài)管控分區(qū)

由于無法比較單指標生態(tài)敏感性和單指標生態(tài)服務功能對綜合敏感性及綜合生態(tài)服務功能的貢獻比,因此不涉及權重差異。為保證分區(qū)的客觀性、準確性,選用SOFM自組織特征映射模型(Self-Organizing Feature Maps,SOFM)進行空間聚類。SOFM是一種將高維度數(shù)據(jù)集映射到低維度并按數(shù)據(jù)間相似關系進行聚類的網(wǎng)絡模型。SOFM模型與傳統(tǒng)分類方法相比,能在保持數(shù)據(jù)拓撲結構不變的前提下進行聚類[11-12,30]。本文運用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱構建SOFM網(wǎng)絡模型,將標準化的生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能指標作為輸入層進行訓練,最大循環(huán)次數(shù)為1000次,分類類別依次設置為3、4、5,依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)空間分異規(guī)律、空間連續(xù)性、區(qū)域管理可行性優(yōu)選分區(qū)方案,滿足區(qū)內相似和區(qū)際差異要求,確保分區(qū)界線清晰和完整。

3 結果與分析

3.1 紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價

紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價結果如圖2所示,各單指標評分如表1。經(jīng)過加權計算,水文水資源評分約73.8分,屬健康狀態(tài),最低生態(tài)水位滿足狀況堪憂。物理結構評分僅有37.0分,屬不健康狀態(tài),現(xiàn)狀湖泊面積與建庫初期湖泊面積相比萎縮率高達44.0%,其中降雨徑流補給減少、圍湖造田、河道淤積是造成湖泊面積萎縮、河湖聯(lián)通性較低的重要原因。水質評分約60.0分,存在亞健康風險,其飲用水源地水質基本達標,水體處于中營養(yǎng)化狀態(tài),但以后六河為代表的入湖支流水質超標,重金屬潛在污染風險較高[21]。生物評分約70.1分,屬健康狀態(tài),浮游植物、浮游動物、魚類、水生植物覆蓋度評分較均衡,僅無脊椎生物完整性評分較低。從社會服務指標看,紅楓湖評分高于83.0分,水功能區(qū)達標率較高,公眾對紅楓湖的社會服務基本能達到滿意程度,水資源開發(fā)利用強度較大。綜合水文水資源、物理結構、水質、生物、社會服務指標得到紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評分為68.4分,屬于健康狀態(tài),存在亞健康風險,其中物理結構成為威脅紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的主要因子。

圖2 紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價雷達圖

3.2 紅楓湖流域生態(tài)敏感性評價

紅楓湖流域生態(tài)敏感性單指標評價結果如圖3所示。地表徑流輸入是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中總氮的重要來源,其挾帶的陸源氮營養(yǎng)導致湖泊生態(tài)系統(tǒng)中氮營養(yǎng)的時空分布差異[31]。紅楓湖流域總氮敏感性空間分布差異明顯,高、較高敏感區(qū)集中分布于麥翁河及羊昌河上游,中敏區(qū)零星遍布全流域,較低、低敏區(qū)則主要分布于東南部麻線河和北部飲用水源地周圍。

圖3 單指標生態(tài)敏感性空間分布圖

湖泊生態(tài)系統(tǒng)是磷元素的主要滯留區(qū)域,磷是水質惡化、湖泊富營養(yǎng)化的關鍵因子[31]。紅楓湖流域總磷敏感性較低,低、較低、中度敏感區(qū)面積累積比例達80.0%,低敏區(qū)集中于飲用水源地周圍,高敏區(qū)極少僅占流域面積的3.5%,分布于羊昌河北部支流。

石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,地表水資源分布不均,調蓄能力較弱,且農(nóng)藥殘留物直接滲入地下造成水污染,因此,石漠化敏感性是喀斯特地區(qū)開展湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康維護不容忽視的環(huán)境特征。經(jīng)過多年治理,紅楓湖流域石漠化生態(tài)恢復效果較好,流域以石漠化不敏感區(qū)為主,其次為較低敏感區(qū),較低敏感區(qū)零星分布于麥翁河、羊昌河、麻線河上游陡坡地區(qū),敏感區(qū)分布極少,不足流域面積的2.2%。

水體污染敏感性反映湖泊水體受外界污染的風險程度,一般認為水體污染敏感性主要與湖濱帶土地利用類型及距離有關[14]。水體污染高敏感區(qū)分主要分布于紅楓湖東南部麻線河中游及下游地區(qū),低敏感區(qū)則主要位于麥翁河沿岸。

紅楓湖流域綜合生態(tài)敏感性面積占比較均勻(圖4),高敏感區(qū)集中分布于流域西南部羊昌河流域,即紅楓湖上游,該區(qū)域廣布旱地、水田,化肥農(nóng)藥施用量較高；中敏感區(qū)除大面積分布于麥翁河流域外,零星散布于其他流域；較低敏感區(qū)成為中敏感區(qū)和低敏感區(qū)的過渡帶；低敏感區(qū)則主要分布于流域北部飲用水源地周圍及流域東南部麻線河上游?？梢?經(jīng)過長期水污染治理,飲用水源地周圍植被覆蓋度較高,人類活動對水環(huán)境的負向作用基本遏制,但該區(qū)域瀕臨水體,仍是湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康維護的關鍵區(qū)域。

圖4 綜合生態(tài)敏感性空間分布圖

3.3 紅楓湖流域生態(tài)服務功能評價

紅楓湖流域生態(tài)服務功能單指標評價結果如圖5所示。土壤保持功能與湖泊水環(huán)境污染密切相關,土壤侵蝕不僅增加水體渾濁度,還是面源污染的重要載體。紅楓湖流域土壤保持功能空間分布整體呈破碎狀,分布特征不明顯。從面積統(tǒng)計看,中值區(qū)、較高值區(qū)分布相當,各占紅楓湖流域面積的30.3%左右。流域地勢南高北低、西高東低,以森林為主的高植被覆蓋區(qū)集中于流域南部,土壤保持功能較高,而流域北部人類活動頻繁,土壤保持功能較低。

圖5 單指標生態(tài)服務功能空間分布圖

良好的水源涵養(yǎng)功能是湖泊生態(tài)系統(tǒng)水源補給的重要保障。紅楓湖流域水源涵養(yǎng)功能表現(xiàn)出明顯的空間異質性和過渡性。流域以低值區(qū)為主,連片集中分布于流域西部,占流域面積的46.3%,其次為較低值區(qū),零星遍布全流域。高值區(qū)、較高值區(qū)集中分布于流域南部羊昌河、麻線河、后六河上游及流域北部湖區(qū)入口,占流域面積的14.1%。中值區(qū)、較高值區(qū)、高值區(qū)空間分布則呈現(xiàn)出明顯的過渡性。

生物多樣性變化一定程度上能夠反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)中水文變化程度,對水資源的調度具有參考意義[32]。生物多樣性保護功能空間分布南北差異明顯,低值區(qū)集中分布于流域北部,高值區(qū)、較高值區(qū)則集中分布于流域東南部麻線河上游,流域西南部羊昌河、麥翁河上游地形起伏度較大地帶,較低值區(qū)則主要分布于流域中部準保護區(qū)以內,該區(qū)域海拔相對較低,地勢平坦,為人類活動的集中區(qū)域,中值區(qū)則散落分布于支流沿岸。

生態(tài)系統(tǒng)恢復功能以中值區(qū)和較高值區(qū)為主,占流域面積的66.8%,遍布整個流域,高值區(qū)集中于流域北部湖區(qū)周圍,零星散落于流域南部,較低值區(qū)主要分布于流域中部及西南部。

紅楓湖流域綜合生態(tài)服務功能以低值區(qū)為主(圖6),約占流域面積的56.3%,成片分布于流域西南部,該區(qū)域地勢起伏較大,斑塊破碎；較低值區(qū)面積僅占5.5%；中值區(qū)及高值區(qū)交叉分布于流域東南部,該區(qū)域海拔較高,林草地密集分布,受人類活動擾動較小。對比生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能空間分布可知,流域西部呈現(xiàn)出明顯的高敏低服務功能特征,該區(qū)域地勢相對平緩,農(nóng)業(yè)種植活動及城鎮(zhèn)開發(fā)活動的擾動,一定程度上限制了生態(tài)系統(tǒng)服務功能的供給。

圖6 綜合生態(tài)服務功能空間分布圖

3.4 生態(tài)管控分區(qū)

利用SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡模型對生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能共8項指標進行空間聚類,當SOFM聚類為4類時,空間自相關Morans指數(shù)為0.59,Z值遠高于0.01顯著性水平，臨界值為2.58,表現(xiàn)出明顯的全局自相關性,說明聚類結果滿足區(qū)內相似和區(qū)際差異要求,能夠反映生態(tài)空間差異特征。根據(jù)流域生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能差異、發(fā)展和資源利用需求,結合空間聚類結果、野外實地調研情況和及空間區(qū)劃原則將紅楓湖流域劃為優(yōu)先控制區(qū)、重點控制區(qū)、緩沖控制區(qū)、一般控制區(qū),如圖7所示。

圖7 紅楓湖流域生態(tài)空間管控區(qū)劃示意圖

優(yōu)先控制區(qū)占流域面積的15.8%,主要分布于紅楓湖飲用水源地一、二級保護區(qū)內,該區(qū)域表現(xiàn)為低生態(tài)敏感性和低生態(tài)服務功能,與2008—2012年、2013—2017年實施的污水治理專項相關,該區(qū)域居民點已搬離,工業(yè)企業(yè)已逐步關?；虬犭x,但歷史遺留的重金屬污染仍然嚴峻。因瀕臨湖泊水體,該區(qū)域是湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康維護的關鍵區(qū)域,應實施封閉管理,退田造湖,控制周邊建設與生產(chǎn)活動對湖泊岸線的侵占,增加環(huán)湖監(jiān)測頻次,保證湖泊水質水量,加強歷史遺留污染治理,推進生態(tài)修復工程,核查現(xiàn)有截污治污設施,落實環(huán)湖截污管道的閉合運用,進一步完善環(huán)湖截污系統(tǒng)。

重點控制區(qū)占流域面積的6.5%,集中分布于優(yōu)先控制區(qū)外圍及支流沿岸,是修復和維護湖泊生態(tài)系統(tǒng)中水文水資源和物理結構指標的重點區(qū)域。一方面應對底泥淤積厚度較大的支流河段進行清淤,發(fā)揮河湖聯(lián)通的優(yōu)勢,引水入湖保證水質水量,緩解湖面萎縮；另一方面該區(qū)域水體污染敏感性較高,應加強湖濱(河岸)帶的維護,引導種植結構調整,強化湖濱(河岸)帶植物、大型水生植物對陸域污染物的阻隔作用,實施嚴格的環(huán)境準入條件和污染排放標準,在提升支流水質的基礎上開展生態(tài)修復。

緩沖控制區(qū)占流域面積的26.4%,主要分布于紅楓湖流域上游高海拔地區(qū),該區(qū)域生態(tài)敏感性較低而生態(tài)服務功能較高,水源涵養(yǎng)能力較高、物種豐富、受損后恢復力較強,受人類擾動較低,是流域的天然生態(tài)安全屏障,應加強該地區(qū)水源涵養(yǎng)林的保護。

一般控制區(qū)占流域面積的51.3%,遍布流域上游,生態(tài)敏感性較高而生態(tài)服務功能較低。農(nóng)業(yè)用地是該區(qū)域的主要土地利用類型,粗放型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使該區(qū)域總氮和總磷敏感性較高,人類擾動強烈,其水源涵養(yǎng)功能、生態(tài)恢復功能較低。一般控制區(qū)應加強農(nóng)業(yè)面源污染治理,引導粗放型種植方式向集約型轉變,完善各行政村的污水收集系統(tǒng),實現(xiàn)生活污水的源頭控制,積極推進生態(tài)修復工程,構筑流域生態(tài)安全屏障,推進資源有序利用和保護性開發(fā)。

4 討論與結論

4.1 討論

湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價側重于水域環(huán)境,同時生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務也是揭示生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標[33],更多的側重于陸域環(huán)境。流域是水域、陸域高度關聯(lián)和互饋的有機整體,高原湖泊流域中水域與陸域的物質和能量交換強烈,水域對陸域環(huán)境變化響應敏感。紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)診斷為健康(評分為68.4),屬防治結合型湖泊,發(fā)展與保護矛盾突出。生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能空間差異顯著,表明陸域生態(tài)系統(tǒng)結構不合理,生態(tài)敏感性較高、高的區(qū)域易引發(fā)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的惡化,而生態(tài)服務功能較高、高的區(qū)域有助于平衡水陸物質和能量交換、益于生物多樣性保護、具備較強的受損恢復能力。同時,湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康是流域生命力的重要體現(xiàn),生態(tài)服務功能依賴于健康的湖泊生態(tài)系統(tǒng)。本研究中,以湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價結果為導向,生態(tài)敏感性和生態(tài)服務功能為基礎的生態(tài)管控分區(qū)的重點任務是調結構、轉方式,消除現(xiàn)存及歷史遺留污染源,逐步修復生態(tài)系統(tǒng)。

地學分區(qū)思想已被廣泛用于水環(huán)境管理的各方面,包括水功能分區(qū)、水環(huán)境功能分區(qū)、水生態(tài)地理分區(qū)、生態(tài)分區(qū)等,因其區(qū)劃依據(jù)和目標的不同,各分區(qū)優(yōu)缺點凸顯。本文在借鑒已有研究成果的基礎上,以生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能空間差異進行SOFM聚類分區(qū),其分區(qū)結果體現(xiàn)湖泊型流域以湖泊為核心的圈層結構特征,由湖泊水體向外依次為優(yōu)先控制區(qū)、重點控制區(qū)、緩沖控制區(qū)或一般控制區(qū),管控級別遵循優(yōu)先控制區(qū)>重點控制區(qū)>緩沖控制區(qū)>一般控制區(qū)?？臻g尺度方面,陸域與湖泊生態(tài)系統(tǒng)關聯(lián),生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能差異是水文水資源、湖濱帶結構、湖泊面積、魚類、大型水生植物、富營養(yǎng)狀態(tài)、生物量等的重要決定因子[34]。本文生態(tài)管控分區(qū)響應水污染治理與重大專項提出的“分區(qū)、分類、分級”的科學問題,在國土空間規(guī)劃體系中為上層規(guī)劃提供科學依據(jù),是尋求湖泊型流域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的空間管控途徑探索,為生態(tài)文明建設提供案例支撐。

本研究是湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價結果的應用初探,參考《標準》改進后的評價體系完整的、系統(tǒng)的識別紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康問題。然而,由于長時序監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取困難,本文僅對紅楓湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀作評價,今后還需完善生態(tài)管控分區(qū)對湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康變化的影響。此外,水循環(huán)是連接水域、陸域各項生態(tài)過程的紐帶,學界普遍認同流域層面的統(tǒng)籌管理更有利于水環(huán)境質量提升,但由于水陸耦合機制研究尚不成熟,本文未能充分闡述水陸關聯(lián)。后續(xù)須著重收集基礎數(shù)據(jù),通過模型機理識別水域生態(tài)系統(tǒng)對陸域生態(tài)系統(tǒng)的響應,依托水陸耦合機理統(tǒng)籌流域綜合管理。

4.2 結論

(1)紅楓湖生態(tài)系統(tǒng)健康評分為68.4分,屬健康狀態(tài)。水文水資源、物理結構、水質、生物、社會服務準則層中,物理結構(評分37.0分)成為威脅湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的主導因子,湖泊萎縮嚴重,河湖連通狀況較差,湖濱帶植被蓋度較小,人類活動擾動程度較高；水質指標中(評分為60.0分),重金屬潛在污染風險較高,是水質提升的關鍵。

(2)紅楓湖流域生態(tài)敏感性及生態(tài)服務功能空間分布差異明顯,生態(tài)環(huán)境脆弱,生態(tài)服務功能較低。生態(tài)敏感性高值區(qū)主要分布于流域上游,飲用水源地因持續(xù)開展水污染治理,生態(tài)本底較好,生態(tài)敏感性較低。生態(tài)服務功能高值區(qū)主要分布于流域南部,羊昌河、麻線河支流沿岸人口密集區(qū)域。

(3)紅楓湖流域生態(tài)管控分區(qū)劃為優(yōu)先控制區(qū)、重點控制區(qū)、緩沖控制區(qū)、一般控制區(qū)。面積比例為一般控制區(qū)51.3%>緩沖控制區(qū)26.4%>優(yōu)先控制區(qū)15.8%>重點控制區(qū)6.5%,管控力度遵循優(yōu)先控制區(qū)>重點控制區(qū)>緩沖控制區(qū)>一般控制區(qū)。紅楓湖流域屬防治結合型流域,發(fā)展與保護矛盾突出,生態(tài)管控分區(qū)的重點任務是調結構、轉方式,逐步修復生態(tài)系統(tǒng)。