基于GIS的區(qū)域生態(tài)功能紅線劃分

孟彩紅 梁冬梅 孫大光

摘要：生態(tài)保護紅線是指生態(tài)空間范圍內(nèi)具有特殊重要生態(tài)功能、必須強制嚴格保護的區(qū)域以及生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定的嚴格管控邊界，是區(qū)域生態(tài)安全的底線。以吉林省為例，基于生態(tài)系統(tǒng)服務重要性評估和生態(tài)敏感性評估，通過識別去區(qū)域生態(tài)保護關鍵區(qū)域，劃定吉林省生態(tài)保護紅線區(qū)，為吉林省生態(tài)保護紅線的劃定提供思路和方法。劃定吉林省生態(tài)保護紅線區(qū)總面積為6.38萬km2（扣除重復面積），占全省總面積的34.04%，分為5類，分別是水源涵養(yǎng)紅線區(qū)、水土保持紅線區(qū)、生物多樣性維持紅線區(qū)、防風固沙紅線區(qū)、水土流失紅線區(qū)。

關鍵詞：生態(tài)保護紅線;生態(tài)保護關鍵區(qū)域;生態(tài)系統(tǒng)服務重要性評估;生態(tài)敏感性評估;劃分

隨著全球和地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展以及人類對自然生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)強度的不斷增大，人類開發(fā)利用自然生態(tài)系統(tǒng)的強度越來越大[1]，受人類影響的生態(tài)系統(tǒng)面積迅速增加，生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能受到破壞，導致區(qū)域關鍵生態(tài)過程紊亂和生態(tài)完整性破損。我國環(huán)境監(jiān)管仍存在著法制基礎薄弱、相關制度執(zhí)行不到位、監(jiān)管能力滯后、信息不夠透明等一系列問題亟待解決[2]。在此背景下，劃定生態(tài)保護紅線，落實生態(tài)保護紅線邊界，有序推進劃定工作具有重要意義。通過劃線、落地和嚴守生態(tài)紅線，對區(qū)域特殊生態(tài)服務功能價值以及生態(tài)敏感性極高的區(qū)域進行嚴格的保護和修復，防止規(guī)模大、高強度的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化開發(fā)對生態(tài)區(qū)域的侵占和破壞[3]。

《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》《生態(tài)文明體制改革總體方案》《關于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要的決議》（簡稱《“十三五”規(guī)劃綱要》）均在生態(tài)文明制度建設中明確提出了劃定并嚴守生態(tài)保護紅線。2017年2月7日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳發(fā)布了《關于劃定并嚴守生態(tài)保護紅線的若干意見》，從劃定與嚴守2個方面闡釋了國家生態(tài)保護紅線制度的核心要義和頂層設計，提出要實現(xiàn)一條紅線管控重要生態(tài)空間，科學劃定，并落實到國土空間，確保生態(tài)功能不降低、面積不減少、性質不改變，維護國家生態(tài)安全，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展[4]。因此，劃定并嚴守生態(tài)保護紅線將是我國“十三五”期間生態(tài)環(huán)境保護的核心任務之一[5]。本研究以守住生態(tài)保護紅線空間，維護和進一步完善生態(tài)系統(tǒng)功能為目標，在生態(tài)保護紅線管控要求和嚴格制度的基礎上，嘗試提出生態(tài)保護紅線方法及其配套管控措施，以期為生態(tài)保護紅線布局的進一步優(yōu)化，生態(tài)功能的顯著提升，國家生態(tài)安全的全面保障提供幫助。

1 基本情況

吉林省地處41～46°N、122～131°E，面積為18.74萬km2，約占全國面積的2%;位于東北亞地理中心、東北地區(qū)腹地，同時位于日本、俄羅斯、朝鮮、韓國、蒙古與中國東北部組成的東北亞幾何中心地帶;北接黑龍江省，南接遼寧省，西鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，東與俄羅斯接壤，東南部以圖們江、鴨綠江為界，與朝鮮民主主義人民共和國隔江相望;東西長650 km，南北寬300 km;東南部高，西北部低，中西部是廣闊的平原[6]。

2 研究方法

本研究通過現(xiàn)場調(diào)研、資料收集和遙感解譯等方法，在《生態(tài)保護紅線劃定技術指南》的總體要求下，從生態(tài)保護關鍵區(qū)域識別、生態(tài)系統(tǒng)服務重要性評估和生態(tài)敏感性評估等3個方面劃定吉林省生態(tài)保護紅線，開展吉林省生態(tài)保護紅線劃分研究。

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

利用《吉林省生態(tài)狀況變化（2010—2015年）調(diào)查與評估項目》中國家下發(fā)數(shù)據(jù)，采用2017年2月7日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳發(fā)布的《關于劃定并嚴守生態(tài)保護紅線的若干意見》中的評估方法，進行研究區(qū)生態(tài)保護紅線劃分研究;本研究在ArcGIS10.2中利用2015年的遙感影像計算研究區(qū)的植被覆蓋指數(shù)（NDVI）值，也就是求研究區(qū)的植被覆蓋度，用于水土保持功能及水土流失敏感性評價。圖1為遙感影像解譯結果，本研究中用到的土地利用數(shù)據(jù)有研究區(qū)的耕地、林地、草地、濕地、荒漠等土地利用類型數(shù)據(jù)，主要用于水源涵養(yǎng)功能底圖分析。2015年9月長春市的數(shù)字高程（DEM）數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m×30 m，來源于地理空間數(shù)據(jù)云，主要用來提取研究區(qū)坡度，用于水土保持功能和水土流失敏感性評價。

2.2 生態(tài)功能重要性評估

2.2.1 水源涵養(yǎng)功能評價 根據(jù)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》《全國生態(tài)功能區(qū)劃（修編版）》《吉林省主體功能區(qū)規(guī)劃》，吉林省境內(nèi)重要水源涵養(yǎng)功能區(qū)為長白山區(qū)水源涵養(yǎng)功能區(qū)，位于延邊、白山、吉林、通化等地區(qū);同時考慮重要飲用水

水源地，其集水區(qū)，即水利部《關于公布全國重要飲用水水源地名錄的通知》（水資源函[2011]109號）中的第1至第3批全國重點飲用水水源地，以及地級以上城市集中式飲用水水源地?；诮邓驼羯⒌乃糠纸饽Ｐ头ㄟM行水源涵養(yǎng)功能重要性評估并分級。

2.2.3 防風固沙功能評價 根據(jù)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》《吉林省主體功能區(qū)規(guī)劃》，吉林省重點防風固沙功能區(qū)為科爾沁沙地防風固沙重要區(qū)，主要分布在通榆縣。采用修正風蝕方程（RWEQ）計算固沙量、固沙率，主要考慮風速、降水、溫度、土壤質地、地形以及植被覆蓋對土壤侵蝕以及水土保持的影響。

2.2.4 生物多樣性維護區(qū)功能評價 根據(jù)《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》《全國生態(tài)功能區(qū)劃（修編版）》《吉林省主體功能區(qū)規(guī)劃》，吉林省境內(nèi)的重點生物多樣性維護功能區(qū)主要分布于延邊、白山、吉林、通化等地區(qū)（長白山區(qū)水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護重要區(qū)）和白城市、松原市（松嫩平原生物多樣性保護與洪水調(diào)蓄重要區(qū)）;同時考慮吉林省目前尚未納入自然保護區(qū)的重要保護物種、極小種群及其生境，以國家一、二級保護物種和其他具有重要保護價值的物種為保護目標，全面收集區(qū)域動植物多樣性和環(huán)境資源數(shù)據(jù)，建立物種分布數(shù)據(jù)庫。根據(jù)關鍵物種分布點的環(huán)境信息和背景信息，應用物種分布模型（SDMs）量化物種對環(huán)境的依賴關系，從而預測任何一點某物種的分布概率，結合關鍵物種的實際分布范圍最終劃定確保物種長期存活的保護紅線。

2.3 生態(tài)敏感性評估

吉林省境內(nèi)水土流失敏感區(qū)主要分布在遼源地區(qū)，同時考慮其他水土流失重點預防區(qū)，主要對水動力為主的水土流失敏感性進行評價，根據(jù)原國家環(huán)?？偩稚鷳B(tài)功能區(qū)劃技術規(guī)范的要求，選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長和地表植被覆蓋等評價指標，并根據(jù)研究區(qū)的實際對分級評價標準作相應的調(diào)整。將反映各因素對水土流失敏感性的單因子評價數(shù)據(jù)，用地理信息系統(tǒng)技術進行乘積運算，公式如下：

采用通用水土流失方程（RUSLE）計算評價區(qū)土壤侵蝕量的空間分布值，根據(jù)土壤侵蝕量大小進行敏感性分級。

3 吉林省生態(tài)保護紅線劃定結果分析

3.1 重要生態(tài)功能區(qū)和敏感區(qū)的疊加分析

采用《生態(tài)保護紅線劃定技術指南》和《吉林省生態(tài)保護紅線劃定技術方案》中的評估方法，運用地理信息系統(tǒng)空間分析技術，在統(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下，對吉林省各生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維持、防風固沙功能中極重要區(qū)和水土流失極敏感區(qū)進行空間疊加，扣除重疊面積，總面積為11.18萬km2，占全省總面積的59.66%（圖2-a）。

吉林省各生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維持、防風固沙功能中極重要區(qū)和水土流失極敏感區(qū)，集中分布于吉林省東部和西部，中部地區(qū)較少。其中，東部地區(qū)為長白山地，以水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維持功能的極重要區(qū)為主，且3種功能的極重要區(qū)重疊現(xiàn)象較多，土地覆蓋類型以林地為主;西部地區(qū)為松嫩平原，以防風固沙功能的極重要區(qū)為主，土地覆蓋類型以農(nóng)田、草地、濕地為主，尤其農(nóng)田面積較大。

3.2 生態(tài)保護紅線區(qū)的確定

3.2.1 扣除重點開發(fā)區(qū)和人工用地 考慮與相應規(guī)劃銜接，扣除圖2-a中《吉林省主體功能區(qū)規(guī)劃》中國家級重點開發(fā)區(qū)域，主要是長吉圖開發(fā)開放先導區(qū)，涉及區(qū)域包括長春市、吉林市、延吉市、琿春市、圖們市和龍井市，扣除面積為 0.39萬km2，因長春市、吉林市范圍內(nèi)的生態(tài)功能極重要區(qū)很小，所以扣除的面積主要是在延吉市、琿春市、圖們市和龍井市，其主要生態(tài)功能是水土保持;扣除圖2-a中的人工用地（城鎮(zhèn)和農(nóng)田），約3.96萬km2，主要是西部地區(qū)的農(nóng)田，其主要生態(tài)功能是防風固沙;綜上，扣除重點開發(fā)區(qū)和人工用地后，吉林省生態(tài)保護紅線初步范圍（圖2-b）面積為 6.83萬km2，占全省總面積的36.44%。

3.2.2 進行圖斑聚合處理 采用地理信息系統(tǒng)軟件，對圖 2-b 進行圖斑聚合處理，扣除獨立細小圖斑。為保證生態(tài)保護紅線區(qū)生態(tài)完整性和連續(xù)性，結合吉林省生態(tài)環(huán)境特征，西部平原區(qū)域紅線斑塊最小上圖面積原則為1 km2，東部山區(qū)紅線斑塊最小上圖面積原則為5 km2。圖斑聚合處理，約扣除0.7萬km2，受影響區(qū)域主要是中西部地區(qū)，主要生態(tài)功能為防風固沙。該區(qū)域受人類活動影響較大，大部分區(qū)域已被開發(fā)為農(nóng)田，造成區(qū)域內(nèi)草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)較為破碎。綜上，進行圖斑聚合處理后， 吉林省生態(tài)保護紅線初步范圍（圖2-c）面積為6.38萬km2，占全省總面積的34.04%。

4 吉林省各類生態(tài)保護紅線分布情況

4.1 重要生態(tài)功能區(qū)保護紅線

吉林省重要生態(tài)功能區(qū)保護紅線包括水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維持和防風固沙等生態(tài)保護紅線。由圖3-a至圖3-d可知，水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維持功能區(qū)生態(tài)保護紅線主要分布在東部山區(qū)，且重復交叉現(xiàn)象較多（即1個區(qū)域同時具有2種或3種生態(tài)功能）;防風固沙功能區(qū)生態(tài)保護紅線主要分布在西部草原。水源涵養(yǎng)生態(tài)保護紅線區(qū)面積為 40 027 km2，主要分布在通化、白山及吉林東南部地區(qū)。水土保持生態(tài)保護紅線區(qū)面積為34 431 km2，主要分布在通化、白山、延邊、吉林地區(qū)。生物多樣性維持生態(tài)保護紅線區(qū)面積為37 131 km2，主要分布在白山、通化、延邊、白城、松原地區(qū)。防風固沙生態(tài)保護紅線區(qū)面積為4 107 km2，主要分布在白城、松原地區(qū)。

4.2 生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)保護紅線

吉林省生態(tài)敏感區(qū)/脆弱區(qū)保護紅線主要為水土流失敏感區(qū)生態(tài)保護紅線，其面積為256 km2，主要分布在遼源地區(qū)和四平地區(qū)（圖3-e），該區(qū)域坡度大、降水量大，易發(fā)生水土流失，是水土流失敏感區(qū)。

5 討論

生態(tài)保護紅線目前仍處于研究階段，在實際操作中存在較多問題，其中最主要的就是人們沒有正確理解其內(nèi)涵、意義及作用[8]。生態(tài)保護紅線劃定工作涉及面太廣、數(shù)據(jù)量多，其不僅僅是環(huán)保單方面的事情，涉及國土資源、水利資源、農(nóng)林行業(yè)、建設行業(yè)等多個領域，必須要統(tǒng)籌國家和地方之間的關系，協(xié)調(diào)各部門之間的關系。國內(nèi)各地生態(tài)保護紅線劃定工作尚處于起步階段，可借鑒的相關經(jīng)驗較少，同時，不同地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平與生態(tài)系統(tǒng)具有特殊性與多樣性，因此生態(tài)保護紅線落地的實施需要在今后廣泛的實踐中進一步修改與完善。

參考文獻：

[1]Zhang L，Wang X，Zhang J，et al. Formulating a list of sites of waterbird conservation significance to contribute to Chinas ecological protection red line[J]. Bird Conservation International，2017，27（2）：153-166.

[2]李 力，王景福. 生態(tài)紅線制度建設的理論和實踐[J]. 生態(tài)經(jīng)濟，2014，30（8）：138-140.

[3]高吉喜. 加快“三個落實”建立生態(tài)保護紅線制度[J]. 環(huán)境保護，2016，44（8）：17-21.

[4]高吉喜，鞠昌華，鄒長新. 構建嚴格的生態(tài)保護紅線管控制度體系[J]. 中國環(huán)境管理，2017，14（1）：14-17.

[5]姚 紅，葛君梅. 吉林省文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SWOT分析[J]. 現(xiàn)代商業(yè)，2015（25）：64-65.

[6]孫中平，王 橋，申文明，等. 全國生態(tài)環(huán)境調(diào)查與評估“一張圖”系統(tǒng)建設與應用[J]. 環(huán)境保護，2015，43（5）：62-55.

[7]David Lewis，Eric Peterson，Jennifer Pocock. Americas National Parks. New York：Publications International[J]. Phytochemistry，2009，36（6）：33-35.

[8]馮 宇. 呼倫貝爾草原生態(tài)紅線區(qū)劃定的方法研究[D]. 北京：中國環(huán)境科學研究院，2013.劉長風，李欣燕，賈春云，等. 芘對毛霉胞外聚合物質特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2019，47（6）：267-272.