高俊剛，吳　雪，張鐿鋰,*，劉林山，王兆鋒，姚治君

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地表層格局與模擬重點實驗室, 北京 100101

2 Kansas State University, Manhattan, KS 66502, USA

3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京　100049

基于等級層次分析法的金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能分區(qū)

高俊剛1,2，吳雪1,3，張鐿鋰1,3,*，劉林山1，王兆鋒1，姚治君1

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地表層格局與模擬重點實驗室, 北京 100101

2 Kansas State University, Manhattan, KS 66502, USA

3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049

摘要:金沙江下游地區(qū)是我國西南重要的生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)域，也是我國未來水電建設(shè)的重要區(qū)域，在西南民族經(jīng)濟(jì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等方面都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。該地區(qū)水能資源開發(fā)潛力巨大，是我國重要的能源基地，但是該地區(qū)生態(tài)環(huán)境相對脆弱。為了保護(hù)這些脆弱生態(tài)環(huán)境的地區(qū)，盡管國家和大多數(shù)省級層次的生態(tài)功能分區(qū)已經(jīng)制定并頒布和實施，但是如何探索和制定區(qū)域、流域尺度的生態(tài)功能分區(qū)研究卻為數(shù)不多。而大尺度的生態(tài)功能分區(qū)研究并不一定非常適合這一具體流域?qū)嶋H情況，所以小尺度典型流域的生態(tài)功能分區(qū)探索是非常必要的。基于金沙江下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征，運(yùn)用空間分析的方法和技術(shù)，采用定性和定量分析相結(jié)合的等級層次分析法，對金沙江下游地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)功能分區(qū)。結(jié)果表明：金沙江下游地區(qū)可劃分為2個生態(tài)區(qū)、6個生態(tài)亞區(qū)和29 個生態(tài)功能區(qū)；以流域尺度上水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保護(hù)為主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)功能，進(jìn)行了重要生態(tài)功能分區(qū)，確定了金沙江下游地區(qū)具有重要意義的19個重要生態(tài)功能區(qū)域。該重點區(qū)域的劃分對金沙江下游地區(qū)生態(tài)安全具有重要生態(tài)意義，可用于指導(dǎo)金沙江下游地區(qū)自然資源的有序開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)布局的合理配置，為金沙江下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，對維護(hù)金沙江下游地區(qū)的水電生態(tài)安全提供重要指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：金沙江下游；生態(tài)適宜性；生態(tài)敏感性；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；生態(tài)功能分區(qū)

生態(tài)區(qū)域劃分(生態(tài)區(qū)劃)是在自然區(qū)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它經(jīng)歷了從自然分區(qū)到功能分區(qū)的發(fā)展，研究對象從以自然要素為基礎(chǔ)發(fā)展到以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)[1]。生態(tài)功能是生態(tài)系統(tǒng)的屬性，生態(tài)功能區(qū)劃主要考慮生態(tài)、地理和氣候的空間分異特征[2]。根據(jù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)類型、生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的空間分異規(guī)律，生態(tài)功能區(qū)劃可對區(qū)域生態(tài)功能進(jìn)行地理空間分區(qū)[3]。自19 世紀(jì)初以來，開始提出地表自然區(qū)劃和主要單元內(nèi)部逐級分區(qū)的概念，以及后來現(xiàn)代自然區(qū)劃研究的開創(chuàng)[4]，直到首次真正意義上的生態(tài)區(qū)劃實施，經(jīng)歷了一個不斷完善和發(fā)展的過程。1976年，Bailey提出了美國真正意義上的生態(tài)分區(qū)等級系統(tǒng)[5]。我國于2002 年發(fā)布了《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》[6]，2008 年環(huán)境保護(hù)部和中國科學(xué)院發(fā)布了《全國生態(tài)功能區(qū)劃》[7]，是國際上首次提出了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)功能區(qū)劃思路和區(qū)劃方法，并完成了國家尺度生態(tài)功能區(qū)劃方案，同時對于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理以及區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略提供了指導(dǎo)和借鑒。但這些研究均是在全國或各省市行政區(qū)劃尺度上進(jìn)行的生態(tài)功能區(qū)劃[3, 8]，而對于反映流域尺度特征生態(tài)功能環(huán)境現(xiàn)狀、生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)功能重要性在空間上的異質(zhì)性存在一定的不足，其區(qū)劃方案也很難直接用于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)和生態(tài)建設(shè)方案的實施。因此，建立以流域為尺度單元的生態(tài)功能區(qū)劃理論框架和例證，將會更加有效和具體地均衡各方?jīng)_突[9]。有針對性地開展具體實地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能演變的研究，查明生態(tài)系統(tǒng)具體區(qū)劃方案對流域生態(tài)系統(tǒng)的影響，將為流域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。

目前，對于流域生態(tài)功能功能規(guī)劃的研究，生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對流域是兩個重要的方面，一些研究基于這兩方面進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)[10]；也有研究基于具體流域生態(tài)系統(tǒng)的時空演化規(guī)律，并對流域水生態(tài)功能的主要驅(qū)動因子進(jìn)行了辨識，最后進(jìn)行流域生態(tài)功能分區(qū)[11]；或者應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)某些重要的指標(biāo)，比如河道生境維持功能、生態(tài)系統(tǒng)多樣性維持功能、珍稀物種維持功能和特征物種維持功能功能來進(jìn)行流域生態(tài)功能分區(qū)[12]。另外，也有研究采用因素分析法，通過對流域主要組分進(jìn)行分析之后，再對流域劃分生態(tài)功能區(qū)[13]。這些研究在一定程度上為定量和定性開展全方位生態(tài)功能評價和分區(qū)奠定了基礎(chǔ)。但是，如何能夠運(yùn)用定量將眾多因素進(jìn)行科學(xué)的綜合，在具體流域尺度進(jìn)行合理的生態(tài)功能規(guī)劃尚待深入研究。本文總結(jié)以上研究，在金沙江下游地區(qū)開展了進(jìn)一步生態(tài)功能評價和分區(qū)的研究。

金沙江下游地區(qū)是我國西南重要的、最需要保護(hù)的生態(tài)環(huán)境和自然區(qū)域，也是長江經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶的重要組成部分，在西南地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、民族經(jīng)濟(jì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等方面都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。一方面，金沙江下游地區(qū)水能資源開發(fā)潛力巨大，是我國重要的能源基地，同時攀西—六盤水地區(qū)又是我國資源最富集的地區(qū)之一，農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)和旅游資源都極其豐富；另一方面，這一地區(qū)少數(shù)民族分布較多，生態(tài)環(huán)境脆弱，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低[14]。盡管國家和大多數(shù)省級層次的生態(tài)功能區(qū)劃已經(jīng)制定并頒布和實施，但是如何探索和制定區(qū)域、流域?qū)哟蔚纳鷳B(tài)功能分區(qū)卻很少在該區(qū)進(jìn)行開展。而本地區(qū)是重要的生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)域，大尺度的研究并不一定非常適合該區(qū)域的具體實際，所以具體流域的生態(tài)功能分區(qū)探索是非常必要的。本研究通過對金沙江下游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)功能評價和分區(qū)，在流域尺度上，建立評價生態(tài)適宜性、生態(tài)環(huán)境敏感性、以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性等指標(biāo)體系；對各類生態(tài)系統(tǒng)特征和功能類型進(jìn)行定量評價；基于這些分析對金沙江下游地區(qū)進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)，并對金沙江下游地區(qū)重要生態(tài)功能區(qū)的主要環(huán)境問題進(jìn)行分析，為指導(dǎo)金沙江下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)、因地制宜地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局及協(xié)調(diào)下游地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理提供理論框架。

1研究區(qū)域概況

圖1　研究區(qū)位置圖Fig.1　Location of study area

金沙江下游地區(qū)(100°57′—104°38′E，24°29′—28°53′N)指從攀枝花市(雅礱江注入金沙江的匯口處)至宜賓(岷江注入金沙江的匯口處)段的金沙江流域(圖1)。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層褶皺、斷裂發(fā)育，海拔249 — 4313 m，呈西南向東北傾斜的狹長型。區(qū)內(nèi)金沙江主干流長約782 km。流經(jīng)云南、四川、貴州3個省，包括10個地級市(共58個縣)，流域總面積約8.8×104km2。研究區(qū)內(nèi)氣候為亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，多年平均降水量為893 mm，水量豐沛穩(wěn)定，地形落差大，水能蘊(yùn)含量極大，向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四大水電站均分布在這一區(qū)域。區(qū)域內(nèi)植物屬亞熱帶常綠闊葉林植物，植物種類繁多。金沙江下游地區(qū)地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，少數(shù)民族聚居，由于受歷史、地理等諸多條件的限制，區(qū)域生產(chǎn)力水平低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，相當(dāng)部分還處在國家貧困線以下。金沙江下游地區(qū)的發(fā)展需要依靠當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢，結(jié)合水能開發(fā)的契機(jī)促進(jìn)自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時更應(yīng)該注重當(dāng)?shù)丨h(huán)境資源的可持續(xù)發(fā)展。而通過合理的生態(tài)功能分區(qū)開展相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和規(guī)劃策略，對于當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展就有著非常重要的指導(dǎo)意義[14]。金沙江下游是長江流域生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)之一, 也是長江最大的泥沙產(chǎn)沙區(qū), 據(jù)觀測資料顯示, 金沙江下游多年平均輸沙量約占長江宜昌站沙量的41%；林地、灌草地和耕地是金沙江下游地區(qū)主要的土地覆被類型，其中過度的開荒墾地尤其陡坡耕種，加上該地區(qū)干熱氣候條件，是本區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱和退化的主要誘導(dǎo)因素。另外，由于滑坡和泥石流的影響，在干流河谷和小江流域的生態(tài)環(huán)境惡化較為嚴(yán)重[15]。

2研究方法

2.1分區(qū)原則

金沙江下游地區(qū)的態(tài)系統(tǒng)功能分區(qū)遵循以下幾個原則。首先，生態(tài)系統(tǒng)功能的分異原則。該區(qū)地處亞熱帶濕潤地區(qū)，河流是非常重要的區(qū)域聯(lián)系紐帶，在本研究中特別強(qiáng)調(diào)和重視流域內(nèi)與上游、中游間的相互關(guān)系，以及由于自然因素和人類活動的區(qū)域差異性所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)的差異。其次，主導(dǎo)生態(tài)功能一致性原則。分區(qū)重點考慮區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題、生態(tài)環(huán)境敏感性、生態(tài)服務(wù)功能和結(jié)構(gòu)，以及主導(dǎo)因子的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)與依據(jù)。在各評價參數(shù)中，篩選出主導(dǎo)參數(shù)，并賦予相關(guān)權(quán)重，同時還考慮參數(shù)的相互影響與綜合作用[16]。第三，區(qū)域共扼原則。生態(tài)功能區(qū)域劃分單元必須具有獨(dú)特性和空間上完整的自然區(qū)域。即任何一個生態(tài)功能區(qū)必須是完整的個體，不存在彼此分離的部分。第四，生態(tài)-社會-經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展原則。生態(tài)功能分區(qū)結(jié)合了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，實現(xiàn)資源的合理開發(fā)利用，堅持生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一的原則[17- 18]，促進(jìn)區(qū)域社會的可持續(xù)發(fā)展。最后，前瞻性原則。生態(tài)功能分區(qū)的目的是保護(hù)具有重要生態(tài)服務(wù)功能的生態(tài)區(qū)。分區(qū)在充分把握生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，高度重視區(qū)域未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、生態(tài)服務(wù)功能的變化。

2.2研究方法

以2000年該地區(qū)的遙感影像、土地覆被數(shù)據(jù)和植被數(shù)據(jù)作為該地區(qū)功能分區(qū)的數(shù)據(jù)源，得到土地覆被類型、植被等數(shù)據(jù)；基于氣候數(shù)據(jù)得到該地區(qū)的年降水量、年均溫等氣象指標(biāo)數(shù)據(jù)；利用金沙江下游地區(qū)1∶25萬DEM數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)、社會數(shù)據(jù)，建立金沙江下游地區(qū)生態(tài)-社會-經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫?？紤]到不同尺度生態(tài)分區(qū)結(jié)果的統(tǒng)一與分級管理的需要，金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能分區(qū)應(yīng)與大尺度生態(tài)分區(qū)結(jié)果相協(xié)調(diào)?；谥袊鷳B(tài)系統(tǒng)與生態(tài)功能區(qū)劃數(shù)據(jù)庫的中國生態(tài)系統(tǒng)敏感性數(shù)據(jù)集和中國生態(tài)服務(wù)功能重要性數(shù)據(jù)集，提取了金沙江下游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)敏感性數(shù)據(jù)集和生態(tài)服務(wù)功能重要性數(shù)據(jù)集。

在選擇的眾多生態(tài)因子中，各因子對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的影響程度不盡相同，因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)影響程度賦予不同的權(quán)值，影響大的因子賦予較大的權(quán)值，反之亦然[19]。本研究采用等級層次分析法(AHP)確定各因子的權(quán)重。AHP是一種分析多因素、多準(zhǔn)則、多目標(biāo)、復(fù)雜大系統(tǒng)的定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法[20]。具體方法包括兩個步驟：1)構(gòu)造判斷矩陣 邀請生態(tài)功能區(qū)劃專家進(jìn)行指標(biāo)間兩兩重要性的判評，構(gòu)建的判斷矩陣C。矩陣C的最大特征根λmax和其對應(yīng)的特征向量為W，滿足CW=λmaxW。特征向量W的分量就是各生態(tài)因子的權(quán)重。2)一致性檢驗 衡量不一致程度的指標(biāo)(CI)為CI= (λmax)/(n-1)，n是矩陣的階數(shù)。根據(jù)n查表得平均隨機(jī)一致性指標(biāo)(RI)。當(dāng)CI/RI≤ 0.1 時，認(rèn)為矩陣C的不一致性可以接受，即計算得出的權(quán)重值可靠；反之，則需要重新調(diào)整判斷矩陣。

依據(jù)評價因子分級標(biāo)準(zhǔn)，計算出基于不同柵格的單因子評價結(jié)果，并在GIS的柵格加權(quán)疊加技術(shù)支持下，采用加權(quán)因子法對單因子評價結(jié)果進(jìn)行疊加分析，計算公式為：SCi=ΣSDkiWk。式中，i為柵格編號，n為評價因子總數(shù)，k為評價因子編號，SCi為第i個柵格的綜合評價值，SDki為第i個柵格的第k個評價因子適宜度、敏感性或者生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的評價值，Wk為k因子對第i個柵格的權(quán)重。

2.2.1生態(tài)適宜性評價

生態(tài)適宜度從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，根據(jù)各項土地利用的生態(tài)要求，分析區(qū)域土地開發(fā)利用的適宜性，確定區(qū)域開發(fā)的環(huán)境制約因素，從而尋求最佳的土地利用方式和合理的規(guī)劃方案。它是土地利用規(guī)劃的核心問題之一，是確定生態(tài)規(guī)劃方案的基礎(chǔ)。該分析方法應(yīng)用一個綜合評價的指數(shù)確定其規(guī)劃方向的整體合理性[21]。該研究選取了地形、氣候、領(lǐng)域、土地覆被、地質(zhì)地貌和土壤作為主要的因子，然后基于判斷矩陣的權(quán)重系數(shù)來加權(quán)生成生態(tài)適宜性評價圖。

2.2.2生態(tài)環(huán)境敏感性評價

生態(tài)環(huán)境敏感性是指生態(tài)環(huán)境對人類活動反應(yīng)的敏感程度，用來反映生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)失衡與生態(tài)環(huán)境問題的可能性大小。可以以此確定生態(tài)環(huán)境影響最敏感的地區(qū)和最具有保護(hù)價值的地區(qū)，為生態(tài)功能分區(qū)提供依據(jù)[6]。生態(tài)環(huán)境敏感性評價的內(nèi)容，包括土壤侵蝕敏感性、石漠化敏感性、酸雨敏感性、沙漠化敏感性和鹽漬化敏感性，通過這些指數(shù)的加權(quán)計算得到生態(tài)環(huán)境敏感性的空間分布特征。鑒于金沙江下游地區(qū)的地理分布特征，選取前三者。在評價中應(yīng)利用遙感數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)及空間模擬等先進(jìn)的方法與技術(shù)手段[6]。土壤侵蝕敏感性以通用土壤侵蝕方程為基礎(chǔ)，綜合考慮降水、地貌、植被與土壤質(zhì)地等因素，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)來評價土壤侵蝕敏感性及其空間分布特征。石漠化敏感性根據(jù)評價區(qū)域是否喀斯特地貌、土層厚度以及植被覆蓋度等進(jìn)行評價。酸雨敏感性根據(jù)區(qū)域的氣候、土壤類型與母質(zhì)、植被及土地利用方式等特征來綜合評價區(qū)域的酸雨敏感性。另外，為了進(jìn)一步細(xì)化流域尺度的生態(tài)環(huán)境敏感性評價，本研究收集了該地區(qū)更為精細(xì)的氣候數(shù)據(jù)(多年均降水量和年均溫度)、坡度、高程和土地覆被類型數(shù)據(jù)。同樣利用這些因子的判斷矩陣所生成的特征向量，加權(quán)來分析金沙江下游地區(qū)的敏感性地區(qū)。

2.2.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程所形成的有利于人類生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境條件與效用，例如森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)、環(huán)境凈化功能等。生態(tài)服務(wù)功能重要性評價的內(nèi)容包括生物多樣性保護(hù)評價，水源涵養(yǎng)和水文調(diào)蓄、土壤保持評價，沙漠化控制，營養(yǎng)物質(zhì)保持和海岸帶防護(hù)功能評價等。評價方法主要參考了國務(wù)院西部地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室和國家環(huán)境保護(hù)總局2002年發(fā)布的《生態(tài)功能區(qū)暫行規(guī)程》，具體方法是對每一項生態(tài)服務(wù)功能按照其重要性劃分出不同級別，明確其空間分布，然后在區(qū)域上進(jìn)行綜合。對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，目前針對自然生態(tài)系統(tǒng)開展了大量的研究[22- 23]。本研究選取的內(nèi)容包括：1)水源涵養(yǎng)和水文調(diào)蓄，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)的生態(tài)重要性在于整個區(qū)域?qū)υu價地區(qū)水資源的依賴程度及洪水調(diào)節(jié)作用；2)土壤保持，其在考慮土壤侵蝕敏感性的基礎(chǔ)上，分析其可能造成的對下游河床和水資源的危害程度與范圍；3)生物多樣性保護(hù)，優(yōu)先保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)與物種保護(hù)的熱點地區(qū)均可作為生物多樣性保護(hù)具有重要作用的地區(qū)。利用這三方面的不同因子之間的兩兩對比生成判斷矩陣，同時得到各因子之間的權(quán)重系數(shù)，最后生成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價圖。

2.2.4生態(tài)功能分區(qū)

生態(tài)適宜度是生態(tài)功能分區(qū)的基礎(chǔ)，它決定著各類規(guī)劃在空間上的配置；生態(tài)環(huán)境敏感性是生態(tài)功能分區(qū)的重點，金沙江地區(qū)的生態(tài)環(huán)境非常脆弱，一旦破壞所產(chǎn)生的后果非常嚴(yán)重，它將直接影響該地區(qū)的水電安全和人民生活；生態(tài)服務(wù)功能重要性是生態(tài)功能分區(qū)的核心，生態(tài)功能規(guī)劃最終是想自然如何能夠更好地為人類所利用，它也是長期可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。三者的疊加組合形成了生態(tài)功能分區(qū)的結(jié)果，因為3個過程中各自的獨(dú)立評價是基于歸一化的標(biāo)準(zhǔn)分值，同時3個過程對于生態(tài)功能分區(qū)的權(quán)重相對平行，所以三者賦予了相同的權(quán)重。

在各類指標(biāo)評價分級時，采用ArcGIS空間分析功能中自然分類法(Natural break)，該方法利用統(tǒng)計學(xué)Jenk最優(yōu)化法得出分界點，能夠使各級內(nèi)部方差之和最小[24]。本研究基于全國生態(tài)功能分區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時結(jié)合所獲取更為精細(xì)的空間數(shù)據(jù)，包括氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、領(lǐng)域數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等，進(jìn)一步開展流域尺度生態(tài)功能評價和重要生態(tài)功能區(qū)的劃分，旨在形成更為具體和切實的流域尺度的生態(tài)功能分區(qū)方案。

3結(jié)果與討論

3.1生態(tài)適宜度評價

依據(jù)對土地覆被和土地利用影響的顯著性及指標(biāo)的相對獨(dú)立性[25- 27]，篩選評價因子，用9、7、5、3、1表示評價因子對金沙江下游地區(qū)生態(tài)適宜程度的高低，并采用AHP確定了12個評價因子的各自權(quán)重(表1)，然后加權(quán)疊加，對綜合適宜度疊加結(jié)果進(jìn)行聚類，劃分為5類生態(tài)適宜性區(qū)域：不可用地[2.9, 3.7]、不適用地(3.7, 4.2]、基本適宜用地(4.2, 5.3]、適宜用地(5.3, 5.8]和最適宜用地(5.8, 7.2](圖2)。

由生態(tài)適宜評價結(jié)果可以看出，最適宜用地主要分布于研究區(qū)南部地區(qū)的昆明及其周邊地區(qū)，以及金沙江下游的宜賓地區(qū)，面積為763.00 km2，占流域總面積的7.18%；適宜用地主要分布于流域南部的安寧縣、富民縣、嵩明縣、馬龍縣以及尋甸回族彝族自治縣，另外在金沙江上游的會理縣及其周邊地區(qū)也有不少分布，其分布面積為2126.55 km2，占流域總面積的20.02%；基本適宜用地分布面積最大，主要位于流域的中部地區(qū)，面積為6848.17 km2，占流域總面積的64.47%；不適宜用地主要集中在昭通市、會澤縣以及威寧彝族回族苗族自治縣的西部地區(qū)，另外在布拖縣也有零散分布，其總面積為836.97 km2，占流域總面積的7.88%；不可用地主要分布于流域中偏北地區(qū)，威寧彝族回族苗族自治縣的西南地區(qū)，以及昭通市和魯?shù)榭h的西部地區(qū)，面積為47.31 km2，占流域總面積的0.45%(圖2)。從各類適宜類型的空間分布來看，基本適宜用地占絕大部分，不適宜的類型主要是中部高山峽谷地區(qū)，最適宜類型主要是分布在金沙江下游和海拔相對較低的地區(qū)。這顯示高程和地形是該地區(qū)生態(tài)適宜性的重要決定因素。

表1　生態(tài)適宜性評價因子分級標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重

圖2　生態(tài)適宜度評價Fig.2　Ecological suitability regionalization

圖3　生態(tài)環(huán)境敏感性評價Fig.3　Ecological environment sensitivity regionalization

3.2生態(tài)環(huán)境敏感性評價

基于生態(tài)環(huán)境敏感性評價因子選取的研究[28- 30]，同時兼顧金沙江下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境實際情況和長期可持續(xù)發(fā)展，最終選取的因子和基于AHP法賦值的權(quán)重如表2所示。依據(jù)敏感度評價值分為5級：極敏感區(qū)(6.5, 7.4]、最敏感區(qū)(5.8,6.5]、敏感區(qū)(4.2, 5.8]、低敏感區(qū)(3.5, 4.2]和不敏感區(qū)(1.7, 3.5](圖3)。

生態(tài)環(huán)境敏感性評價顯示，極度敏感區(qū)域主要分布于流域金陽縣周邊、以及威寧彝族回族苗族自治縣和巧家縣與會澤縣的交界處，另外在會東縣略有分布，其面積為114.57 km2，占流域總面積的1.41%；高度敏感區(qū)域主要分布于流域中北部相對較高海拔的地區(qū)，面積為755.50 km2，占流域總面積的9.29%；中度敏感區(qū)域廣泛分布在金沙江下游的整個區(qū)域，分布范圍最大，總面積達(dá)6156.63 km2，占流域總面積的75.67%；輕度敏感區(qū)域主要位于流域的西南部、北部的綏江縣、以及南部的安寧縣和晉寧縣等地，其面積為1004.94 km2，占流域總面積的12.35%；一般敏感區(qū)域主要分布于云南呈貢縣的周邊，以及四川的水富縣和宜賓地區(qū)，其它地區(qū)則分布較少，其面積為104.16 km2，占流域總面積的1.28%。敏感性空間分析顯示和生態(tài)適宜性空間分布的類似的格局，也就是說生態(tài)適宜性的地方所具有的生態(tài)敏感性也高，反之亦然。這兩個方面的評價相互佐證了該生態(tài)功能分區(qū)方法的合理性。

表2　生態(tài)敏感性評價因子分級標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重

3.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價

基于相關(guān)研究和金沙江下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，選取了水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維持和保護(hù)3個方面生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能來反映金沙江下游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)、生活和生態(tài)環(huán)境特征的評價因子(表3)，對不同生態(tài)服務(wù)功能單元及價值大小進(jìn)行評估，根據(jù)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，將金沙江下游地區(qū)生態(tài)服務(wù)功能分為5類：極重要區(qū)(6.0, 7.0]、高度重要區(qū)(5.1, 6.0]、中等重要區(qū)(2.6, 5.1]、輕度重要區(qū)(1.6, 2.6]和一般重要區(qū)[1.0, 1.6](圖4)。

表3　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價因子分級標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重

圖4　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分區(qū)Fig.4　Ecoregion delineation on importance of ecosystem services

由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價可以看出，極重要區(qū)域主要雷波縣和祿勸彝族苗族自治縣的高海拔地區(qū)，其它地區(qū)也有零星分布，總面積為440.95 km2，占流域總面積的4.13%；高度重要區(qū)域主要位于美姑縣的北部、昭通市的西部、會東縣、以及祿勸彝族苗族自治縣的低海拔地區(qū)，總面積為1639.81 km2，占流域總面積的15.35%；中等重要區(qū)域廣泛分布于整個流域的大部分地區(qū)，面積最大，達(dá)6229.07 km2，占流域總面積的58.31%；輕度重要區(qū)域集中的分布主要有流域的南北部，中部地區(qū)也有許多零散的分布，面積為1302.83 km2，占流域總面積的12.20%；一般重要區(qū)域集中的分布主要有魯?shù)榭h的東部、姚安縣、牟定縣、南華縣，以及云南的呈貢縣、晉寧縣和嵩明縣等地，另外在布拖縣和昭覺縣也有零星分布，面積為1069.20 km2，占流域總面積的10.01%。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的空間格局和前兩者并不相同，最重要的區(qū)域分布在下游的高山地區(qū)，另外在流域內(nèi)其它高海拔地區(qū)也有一些零散的分布，這就說明金山江高海拔地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性要比低海拔地區(qū)的更為重要。

3.4生態(tài)功能分區(qū)

3.4.1金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能分區(qū)方案

主要參照《全國生態(tài)功能區(qū)劃》[7]，采用空間疊置法、相關(guān)分析法以及專家集成，在其一級和二級劃分基礎(chǔ)之上，根據(jù)該地區(qū)的實際調(diào)查特征，三級略加調(diào)整，同時兼顧金沙江下游地區(qū)生態(tài)適宜性、生態(tài)環(huán)境敏感性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值重要性的評價圖，按生態(tài)功能區(qū)劃的等級體系，通過自上而下劃分方法進(jìn)行重要生態(tài)功能區(qū)的劃分?；A(chǔ)的三級分區(qū)結(jié)果顯示：金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能區(qū)劃可劃分為2個生態(tài)區(qū)、6個生態(tài)亞區(qū)(圖5) 和29個生態(tài)功能區(qū)(圖6)。

Ⅰ 四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)區(qū)包括2個亞區(qū)：盆中丘陵農(nóng)林復(fù)合生態(tài)亞區(qū)(I- 1)和四川盆地南緣巖溶常綠-落葉闊葉林生態(tài)亞區(qū)(I- 2)；前者的突出問題是森林覆蓋率比較低，水土流失非常嚴(yán)重，后者是土地利用不合理，造成土地退化和環(huán)境一定程度的惡化，這兩個亞區(qū)應(yīng)當(dāng)以土壤保持為主要恢復(fù)措施；

Ⅱ川西南-滇中北山地常綠闊葉林生態(tài)區(qū)包括4個亞區(qū)：山地偏干性常綠闊葉林生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ- 1)、山地云南松林-羊草草甸生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ- 2)、常綠灌叢-稀樹草原生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ- 3)、滇青岡-元江栲林-云南松林生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ- 4)。這四個亞區(qū)根據(jù)分布的空間和地理特征，兼具水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)和土壤保持的生態(tài)保護(hù)的主要功能。

三級生態(tài)功能區(qū)29個包括：城市污染控制生態(tài)功能區(qū)、四川盆地水土保持區(qū)、四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、四川盆地土壤保持生態(tài)功能區(qū)、川西南山地生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)、川西南山地城鎮(zhèn)-農(nóng)業(yè)生態(tài)功能區(qū)、川西南山地土壤保持生態(tài)功能區(qū)、烏蒙山林草生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、烏蒙山林草水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、烏蒙山濕地生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)、烏蒙山林草礦業(yè)污染控制生態(tài)功能區(qū)、烏蒙山林草林草土壤保持生態(tài)功能區(qū)、烏蒙山林草城鎮(zhèn)-農(nóng)牧區(qū)生態(tài)功能區(qū)、烏蒙山林草高山峽谷水土保持區(qū)、干熱河谷水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、干熱河谷生態(tài)脆弱區(qū)、干熱河谷水土保持區(qū)、干熱河谷生態(tài)脆弱區(qū)、干熱河谷土壤保持生態(tài)功能區(qū)、高原盆谷水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)區(qū)、高原盆谷水土保持區(qū)、高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)、高原盆谷生態(tài)脆弱區(qū)、高原盆谷水土保持區(qū)、高原盆谷水土流失綜合整治區(qū)、高原盆谷水源涵養(yǎng)區(qū)、高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)(表4)。

本研究中，一級和二級分區(qū)主要是基于《全國生態(tài)功能區(qū)劃》，一級是基于大的生態(tài)類型進(jìn)行的劃分，分為農(nóng)林復(fù)合和林區(qū)兩大類；二級分類反應(yīng)出各區(qū)不同的突出問題，如森林覆蓋率，水土流失，土地利用和土地退化，一級環(huán)境惡化等問題，這兩級和全國規(guī)劃一致。三級分類和國家規(guī)劃略有差別，主要根據(jù)水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)和土壤保持的生態(tài)保護(hù)的主要功能分布進(jìn)行劃分。與國家不同的是將類似生態(tài)功能區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)歸類，形成一個較為統(tǒng)一的不同生態(tài)功能的三級分類區(qū)。

圖5　金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能一級、二級區(qū)劃Fig.5　First & second orders of ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

該地區(qū)生態(tài)功功能分區(qū)顯示，該地區(qū)的主要問題有以下幾方面：①人口密集，土地開墾嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，造成了大面積的土地退化和水土流失；②森林覆蓋率低，滑坡、崩塌、泥石流等自然災(zāi)害嚴(yán)重；③面源污染和工農(nóng)業(yè)污染較重。針對以上問題，提出以下幾條保護(hù)建議：①以水土保持為目標(biāo)，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，改善耕作條件和管理方式，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境；②封山育林，增加森林面積，對于一些地區(qū)適當(dāng)進(jìn)行生態(tài)移民。③嚴(yán)格控制工業(yè)對于土地的污染，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)增加當(dāng)?shù)鼐用竦钠渌?jīng)濟(jì)收入渠道。

圖6　金沙江下游地區(qū)三級生態(tài)功能區(qū)劃Fig.6　Third order of ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

生態(tài)區(qū)Ecotope生態(tài)亞區(qū)Sub-ecotope生態(tài)功能區(qū)EcologicalfunctionregionalizationⅠ四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)區(qū)ⅠAgroforestryecotopeinSichuanba-sin盆中丘陵農(nóng)林復(fù)合生態(tài)亞區(qū)(I-1)Hillyagroforestrysub-ecotopeincentralSichuanbasin(I-1)城市污染控制生態(tài)功能區(qū)四川盆地南緣巖溶常綠-落葉闊葉林生態(tài)亞區(qū)(I-2)四川盆地水土保持區(qū)Karstbroadleaveddeciduousforestsub-ecotope四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)insouthedgeofSichuanbasin(I-2)四川盆地農(nóng)林復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)四川盆地土壤保持生態(tài)功能區(qū)Ⅱ川西南-滇中北山地常綠闊葉林生態(tài)區(qū)川西南山地偏干性常綠闊葉林生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ-1)川西南山地生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)ⅡMountainbroadleaveddeciduousforestMountainaridevergreenhardwoodforestsub-ecotope川西南山地城鎮(zhèn)-農(nóng)業(yè)生態(tài)功能區(qū)ecotopeinthesouthwestSichuanandinthesouthwestSichuan(Ⅱ-1)川西南山地土壤保持生態(tài)功能區(qū)centralYunnan烏蒙山山地云南松林-羊草草甸生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ-2)烏蒙山林草生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)Wumengshanmountainpine-chinensis烏蒙山林草水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)meadowsub-ecotopeinYunnan(Ⅱ-2)烏蒙山濕地生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)烏蒙山林草礦業(yè)污染控制生態(tài)功能區(qū)烏蒙山林草林草土壤保持生態(tài)功能區(qū)烏蒙山林草城鎮(zhèn)-農(nóng)牧區(qū)生態(tài)功能區(qū)烏蒙山林草高山峽谷水土保持區(qū)金沙江下游干熱河谷常綠灌叢-稀樹草原生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ-3)干熱河谷水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)Dry-hotvalleyevergreenbushes-savannain干熱河谷生態(tài)脆弱區(qū)thelowerJinshaRiverBasin(Ⅱ-3)干熱河谷水土保持區(qū)干熱河谷生態(tài)脆弱區(qū)干熱河谷土壤保持生態(tài)功能區(qū)滇中高原盆谷滇青岡-元江栲林-云南松林生態(tài)亞區(qū)(Ⅱ-4)高原盆谷水源涵養(yǎng)與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)區(qū)Cyclobalanopsis-Castanopsis-pineforestsub-ec-otope高原盆谷水土保持區(qū)ofbasinvalleyonplateauinthecentralYunnan(Ⅱ-4)高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)高原盆谷生態(tài)脆弱區(qū)高原盆谷水土保持區(qū)高原盆谷水土流失綜合整治區(qū)高原盆谷水源涵養(yǎng)區(qū)高原盆谷生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)

3.4.2金沙江下游地區(qū)重要生態(tài)功能區(qū)

圖7　金沙江下游地區(qū)重要生態(tài)功能分區(qū)　Fig.7　Important ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

金沙江下游地區(qū)重要生態(tài)功能分區(qū)不同于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價，二者的區(qū)別在于后者是評價，主要是基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評價，針對區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng)，評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的綜合特征。而前者是分區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性只是重要生態(tài)功能區(qū)劃分中的一項內(nèi)容，該分區(qū)同時兼顧和綜合了生態(tài)適宜評價和生態(tài)環(huán)境敏感性評價的內(nèi)容，分析了生態(tài)服務(wù)功能的區(qū)域分異規(guī)律，明確了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要區(qū)域。金沙江下游地區(qū)重要生態(tài)功能區(qū)是以水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保護(hù)3類具有明顯流域特征的主導(dǎo)生態(tài)功能為依據(jù)，結(jié)合生態(tài)適宜性、生態(tài)環(huán)境敏感性以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價的評分值，分析生態(tài)系統(tǒng)評價和區(qū)劃結(jié)果，辨識和劃分金沙江下游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要區(qū)域(圖7)，共確定出19 個對區(qū)域生態(tài)安全具有顯著意義的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要區(qū)域。其中，水源涵養(yǎng)重要區(qū) 13 個，面積 11403 km2，占金沙江下游地區(qū)總面積的 13.15%；水土保持重要區(qū) 5 個，面積10733 km2，占金沙江下游地區(qū)總面積的 1238%；生物多樣性重要區(qū) 1 個，面積 2710 km2，占金沙江下游地區(qū)總面積的 3.13%。水源涵養(yǎng)區(qū)主要為河流源頭及重要水源涵養(yǎng)林，這些地區(qū)生態(tài)敏感性最強(qiáng)，很容易受到外來干擾的影響，或具有最重要的生態(tài)服務(wù)功能，需要重點保護(hù)。水土保持重要區(qū)生態(tài)敏感性強(qiáng)，對外來的干擾抵抗力弱，或?qū)鹕辰掠蔚貐^(qū)的發(fā)展具有生態(tài)屏障功能。生物多樣性保護(hù)區(qū)物種豐富，對于該地區(qū)物種資源的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

AHP是一種對于多因素，多標(biāo)準(zhǔn)的綜合評價方法，它可以將定性和定量相結(jié)合來分析和解決問題，是一種有效的系統(tǒng)分析方法?？梢詫＜业闹饔^判斷與經(jīng)驗導(dǎo)入模型，并加以量化處理。許多案例利用APH進(jìn)行了生態(tài)功能分區(qū)，其局限性主要在于一致性問題和標(biāo)度問題，所以如果該方法未來能和其它專家判斷方法相結(jié)合，以解決在確定各因子屬性權(quán)重時，專家主觀偏好問題，從而提高判斷的精度。國家環(huán)境保護(hù)部2014年發(fā)布的《生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)規(guī)范》(征求意見稿)指出，生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性是生態(tài)功能分區(qū)的兩項內(nèi)容。另外，許多案例研究中也應(yīng)用這兩方面的內(nèi)容進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)的研究。從這些規(guī)范和研究實例中，可以看出，為了滿足宏觀指導(dǎo)與分級管理的需要，必須對自然區(qū)域開展分級區(qū)劃。第一級主要是從大的自然氣候和地理特點進(jìn)行自然生態(tài)區(qū)的劃分；第二級根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型進(jìn)行生態(tài)亞區(qū)的劃分。第三級分區(qū)主要是基于生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性進(jìn)行的劃分。本研究中三級生態(tài)功能區(qū)的劃分也主要是參考這些內(nèi)容進(jìn)行開展的，另外，重要生態(tài)功能區(qū)的劃分是基于這樣思想指導(dǎo)下進(jìn)行的分區(qū)，不僅考慮了生態(tài)服務(wù)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性，同時加入了生態(tài)適宜性評價的內(nèi)容，進(jìn)行了重要生態(tài)功能區(qū)的劃分。所以采用生態(tài)功能分區(qū)方案以及重要生態(tài)功能區(qū)的劃分，具有一定合理性和科學(xué)性。

4結(jié)論

本研究明確了金沙江下游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)空間分布特征，以及生態(tài)敏感性區(qū)域和生態(tài)功能區(qū)域的空間分異規(guī)律。金沙江下游地區(qū)可劃分為2個生態(tài)區(qū)、6個生態(tài)亞區(qū) 和29個生態(tài)功能區(qū)，對于指導(dǎo)金沙江下游地區(qū)自然資源的有序開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)合理布局具有重要意義。劃分重要生態(tài)功能區(qū)對于實施流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和資源合理利用具有重要意義[31]。在大多數(shù)情況下，生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)是以協(xié)調(diào)人類發(fā)展需求與自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，但是，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)首先針對主要生態(tài)環(huán)境問題和優(yōu)先保護(hù)對象進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。為了更好地協(xié)調(diào)金沙江下游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，選取了19 個重要生態(tài)功能區(qū)域，將解決問題的焦點從流域尺度縮小到了重要的關(guān)鍵區(qū)域，對于地方生態(tài)功能重點保護(hù)區(qū)域的建立具有重要指導(dǎo)意義,將有助于提出流域?qū)嶋H可行的規(guī)劃方案，也將為該地區(qū)制定有效的管理措施提供參考，也將為該地區(qū)四大水電站的建設(shè)提供生態(tài)安全的保障。

在充分貫徹了流域生態(tài)功能區(qū)劃方法和原則的前提下，基于GIS空間分析的區(qū)域聚類方法，建立了生態(tài)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，然后基于層次分析的方法確定了生態(tài)功能分區(qū)的方案。在劃分生態(tài)功能區(qū)的過程中，雖然氣候、植被、坡度、土壤等在形成生態(tài)功能空間類型中有著主導(dǎo)作用，但是在實際生態(tài)功能分區(qū)中，如何確定最具代表性的參數(shù)組合仍十分困難。研究區(qū)邊界以及各類區(qū)界的劃分是固定的，而在實際自然環(huán)境中，通常為過渡邊界，即生態(tài)交錯區(qū)[32- 33]。采用GIS空間分析的優(yōu)點是制圖過程定量化、自動化，以及變量靈活增刪、更新和重新組合；也可以結(jié)合遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的實時監(jiān)控。但是變量的選擇、變量重要性對比分值、研究區(qū)的環(huán)境特性數(shù)據(jù)的代表性都需要專家知識的辨識。另外，該結(jié)果可用于金沙江下游地區(qū)水環(huán)境管理、水資源保護(hù)、生態(tài)修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性保護(hù)。但是，如何協(xié)調(diào)金沙江下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是管理者、利益相關(guān)者和專家學(xué)者面臨的挑戰(zhàn)，尚需深入研究。

參考文獻(xiàn)(References):

[1]Wright R G, Murray M P, Merrill T. Ecoregions as a level of ecological analysis. Biological Conservation, 1998, 86(2): 207- 213.

[2]Davis W S, Simon T P. Biological Assessment and Criteria: Tools for Water Resource Planning and Decision Making. Boca Raton: CRC Press, 1995.

[3]賈良清, 歐陽志云, 趙同謙, 王效科, 肖燚, 肖榮波, 鄭華. 安徽省生態(tài)功能區(qū)劃研究. 生態(tài)學(xué)報, 2005, 25(2): 254- 260.

[4]傅伯杰, 陳利頂, 劉國華. 中國生態(tài)區(qū)劃的目的、任務(wù)及特點. 生態(tài)學(xué)報, 1999, 19(5): 591- 595.

[5]Bailey R G. Ecoregions of the United States. Ogden Utah: USDA Forest Service, 1976.

[6]國務(wù)院西部地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室, 國家環(huán)境保護(hù)總局. 生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程, 2002.

[7]中國科學(xué)院, 國家環(huán)境保護(hù)總局. 全國生態(tài)功能區(qū)劃, 2008.

[8]歐陽志云, 鄭華, 黃寶榮, 高吉喜. 區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價與生態(tài)功能區(qū)劃. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2009.

[9]燕乃玲. 生態(tài)功能區(qū)劃與生態(tài)系統(tǒng)管理: 理論與實證. 上海: 上海社會科學(xué)院出版社, 2007.

[10]白楊, 鄭華, 歐陽志云, 徐衛(wèi)華, 江波, 方瑜. 海河流域生態(tài)功能區(qū)劃. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2011, 22(9): 2377- 2382.

[11]陳利頂, 孫然好, 汲玉河. 海河流域水生態(tài)功能分區(qū)研究. 北京: 科學(xué)出版社, 2013.

[12]劉素平. 遼河流域三級水生態(tài)功能分區(qū)研究[D]. 沈陽: 遼寧大學(xué), 2011.

[13]高永年, 高俊峰. 太湖流域水生態(tài)功能分區(qū). 地理研究, 2010, 29(1): 111- 117.

[14]劉剛, 沈鐳, 孫尚志, 張菲菲. 金沙江下游梯級電站開發(fā)影響區(qū)域的資源開發(fā)與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展. 長江流域資源與環(huán)境, 2007, 16(5): 565- 570.

[15]周小娟, 張嫣, 祝莉玲. 金沙江下游生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測及GIS系統(tǒng)建設(shè). 資源環(huán)境與工程, 2011, 25(2): 148- 151.

[16]Zhou Y C, Narumalani S, Waltman W J, Waltman S W, Palecki M A. A GIS-based spatial pattern analysis model for eco-region mapping and characterization. International Journal of Geographical Information Science, 2003, 17(5): 445- 462.

[17]Bertinelli L, Black D. Urbanization and growth. Journal of Urban Economics, 2004, 56(1): 80- 96.

[18]Olsson P, Folke C, Berkes F. Adaptive comanagement for building resilience in social-ecological systems. Environmental Management, 2004, 34(1): 75- 90.

[19]岳東霞, 李文龍, 李自珍. 甘南高寒濕地草地放牧系統(tǒng)管理的AHP決策分析及生態(tài)恢復(fù)對策. 西北植物學(xué)報, 2004, 24(2): 248- 253.

[20]王蓮芬, 許樹柏. 層次分析法引論. 北京: 中國人民大學(xué)出版社, 1990.

[21]王萬忠, 焦菊英. 中國的土壤侵蝕因子定量評價研究. 水土保持通報, 1996, 16(5): 1- 20.

[22]高中貴, 李升峰, 彭補(bǔ)拙. 工業(yè)園生態(tài)型土地功能區(qū)構(gòu)建探討——以常熟市國際工業(yè)園為例. 長江流域資源與環(huán)境, 2001, 10(6): 523- 529.

[23]County T, Plan L U. Land Suitability Analysis. Ravalli County, Montana, USA, 2008.

[24]Steiner F, McSherry L, Cohen J. Land suitability analysis for the upper Gila River watershed. Landscape and Urban Planning, 2000, 50(4): 199- 214.

[25]Malczewski J. GIS-based land-use suitability analysis: a critical overview. Progress in Planning, 2004, 62(1): 3- 65.

[26]Koutsias N, Karteris M. Classification analyses of vegetation for delineating forest fire fuel complexes in a Mediterranean test site using satellite remote sensing and GIS. International Journal of Remote Sensing, 2003, 24(15): 3093- 3104.

[27]Rossi P, Pecci A, Amadio V, Rossi O, Soliani L. Coupling indicators of ecological value and ecological sensitivity with indicators of demographic pressure in the demarcation of new areas to be protected: The case of the Oltrepò Pavese and the Ligurian-Emilian Apennine area (Italy). Landscape and Urban Planning, 2008, 85(1): 12- 26.

[28]Bergengren J C, Waliser D E, Yung Y L. Ecological sensitivity: a biospheric view of climate change. Climatic Change, 2011, 107(3/4): 433- 457.

[29]Bailey R G. Delineation of ecosystem regions. Environmental Management, 1983, 7(4): 365- 373.

[30]Bydekerke L, Van Ranst E, Vanmechelen L, Groenemans R. Land suitability assessment for cherimoya in southern Ecuador using expert knowledge and GIS. Agriculture, Ecosystems & Environment, 1998, 69(2): 89- 98.

[31]Wallace K J. Classification of ecosystem services: problems and solutions. Biological Conservation, 2007, 139(3/4): 235- 246.

[32]Bailey R G. Identifying ecoregion boundaries. Environmental Management, 2004, 34(Suppl 1): S14-S26.

[33]Attrill M J, Rundle S D. Ecotone or ecocline: ecological boundaries in estuaries. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2002, 55(6): 929- 936.

Ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin using analytic hierarchy process method

GAO Jungang1,2, WU Xue1,3, ZHANG Yili1,3,*, LIU Linshan1, WANG Zhaofeng1, YAO Zhijun1

1KeyLaboratoryofLandSurfacePatternandSimulation,InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China

2KansasStateUniversity,Manhattan,KS66502,USA

3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Abstract：The lower Jinsha River Basin (LJRB) is an important protected area in the regional environments and ecosystems in the southwest of China. It is also a key region for future hydroelectric development and is of great strategic significance for national economy and regional sustainable development. Although the LJRB is one of vital energy bases in China for its huge potential hydropower resources, the region′s ecosystems are very fragile. In order to protect these ecologically fragile environments, eco-regionalization based on ecological function at national scale has been recently formulated, promulgated, and implemented; however, only few studies have addressed ecological regionalization at basin scale. It was assumed that the eco-regionalization at the national scale could not be applied equally and accurately to the local eco-regionalization. Therefore, we tested weather national eco-regionalization could be used at the small regional scale, and sought appropriate eco-regionalization plan applicable at a specific scale. This research on regionalization based on ecological function was carried out in the LJRB by incorporating spatial analysis methods in remote sensing and GIS and qualitative and quantitative analytic hierarchy process analyses in the process of regionalization in accordance with the local climate, topography, and ecological environment. The LJRB was divided into two eco-regions and six sub-eco-regions composed of 19 eco-functional zones. Furthermore,19 critical eco-functional zones were delineated by synthetically analyzing dominant eco-functions, involving conservation of water and soil, and conservation of biodiversity in the LJRB. The results indicated that regionalization in the LJRB is very important for the local ecological sustainability. This study will help to exploit and allocate natural resources orderly, rationally guide the land planning for industries, as well as provide scientific support for protecting the environment and maintaining ecological security of hydroelectric development in the LJRB.

Key Words:Lower Jinsha River Basin; ecological suitability; ecological sensitivity; ecosystem service; ecological function regionalization

DOI:10.5846/stxb201407201474

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhangyl@igsnrr.ac.cn

收稿日期:2014- 07- 20; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 05- 22

基金項目:國家科技支撐項目(2012BAC06B02)；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDB03030500)

高俊剛，吳雪，張鐿鋰，劉林山，王兆鋒，姚治君.基于等級層次分析法的金沙江下游地區(qū)生態(tài)功能分區(qū).生態(tài)學(xué)報,2016,36(1):134- 147.

Gao J G, Wu X, Zhang Y L, Liu L S, Wang Z F, Yao Z J.Ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin using analytic hierarchy process method.Acta Ecologica Sinica,2016,36(1):134- 147.