陳鳳先，王占朝，任景明，李天威

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心，北京　100012)

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長江中下游濕地保護(hù)現(xiàn)狀及變化趨勢分析

陳鳳先，王占朝，任景明，李天威

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心，北京100012)

應(yīng)用“全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評估項目”研究成果，分析了長江中下游濕地10年間的生態(tài)保護(hù)現(xiàn)狀和景觀格局變化，并應(yīng)用CLUE-S模型預(yù)測了長江中下游濕地保護(hù)未來5～15年的發(fā)展趨勢。結(jié)果表明：2000—2010年，長江中下游濕地構(gòu)成比例發(fā)生了較大變化，自然濕地萎縮嚴(yán)重。其中，洞庭湖水域面積下降了63.4 km2，降幅為11.9%；鄱陽湖的水域面積下降了176.3 km2，降幅為13.4%。即使在優(yōu)化情景下，未來5～15年長江中下游城市群濕地面積的持續(xù)減少趨勢仍難以遏制。

CLUE-S模型；景觀格局變化；情景設(shè)置；長江中下游濕地

濕地是地球生物圈內(nèi)具有高度多樣性的獨特生態(tài)系統(tǒng)，是人類最重要的生存環(huán)境之一，被譽(yù)為“自然之腎”。加強(qiáng)濕地研究和保護(hù)，具有十分重要的意義。目前濕地研究主要涉及生態(tài)系統(tǒng)健康及評價[1-2]、景觀格局變化[3-4]、服務(wù)功能評價[5]和生態(tài)重建研究[6]等。生態(tài)系統(tǒng)健康及評價和服務(wù)功能評價研究是針對濕地生態(tài)的現(xiàn)實狀態(tài)問題，生態(tài)重建研究則側(cè)重于從生態(tài)系統(tǒng)功能改善角度進(jìn)行濕地規(guī)劃，目的是通過人為干預(yù)使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)向健康有序方向發(fā)展。這些研究大部分是基于濕地生態(tài)現(xiàn)狀進(jìn)行的靜態(tài)生態(tài)研究。對于動態(tài)研究，景觀格局研究局限于從過去某一時間點開始至當(dāng)前的變化，重點是闡述歷史演變趨勢及其驅(qū)動力問題。對人為活動或生態(tài)系統(tǒng)自身演變導(dǎo)致的濕地格局變化的研究目前鮮見報道，尤其是針對未來的變化趨勢分析，尚處于探索階段。

土地利用變化及效應(yīng)模型(CLUE Model)由荷蘭瓦格寧根大學(xué)的Veldkamp等科學(xué)家提出。該模型在應(yīng)用中不斷改進(jìn)，比較突出的是在較小尺度上模擬土地利用變化及其環(huán)境效應(yīng)的CLUE-S模型，目前廣泛應(yīng)用于土地利用空間分布、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化等方面。本文利用CLUE-S模型研究長江中下游濕地未來景觀格局變化，旨在分析人為活動干擾引起的濕地景觀格局變化與城鎮(zhèn)化速度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和規(guī)模等的相互聯(lián)系，并預(yù)測濕地景觀未來的變化趨勢，對于長江中下游濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和濕地資源持續(xù)利用具有理論價值和現(xiàn)實意義。

1　研究區(qū)概況

根據(jù)中部地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略環(huán)境評價，本文中所稱長江中下游地區(qū)包括武漢城市圈、長株潭城市群、鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和皖江城市帶重點區(qū)域，涉及長江、鄱陽湖、洞庭湖、巢湖等主要河流和湖泊。該區(qū)域是全國河網(wǎng)密度最大的地區(qū)，濕地系統(tǒng)非常豐富。據(jù)統(tǒng)計，區(qū)域內(nèi)濕地面積達(dá)2.8萬km2，占長江中下游城市群總面積的10.77%，占全國濕地總面積的8.3%。豐富的濕地生態(tài)系統(tǒng)孕育了種類繁多的濕地生物，其中包括白鰭豚(Lipotesvexillifer)、揚(yáng)子鱷(Alligatorsinensis)以及江豚(Neophocaenaphocaenoides)等國家一級保護(hù)動物。洞庭湖和鄱陽湖兩湖平原淡水湖泊群濕地因其生物多樣性地位重要，被《全國生態(tài)功能區(qū)劃》與《中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動計劃》確定為重要生態(tài)保護(hù)區(qū)和生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域。保護(hù)長江中下游濕地，維持其生態(tài)功能，對于保障長江中下游地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)安全至關(guān)重要。

根據(jù)“全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評估項目”(以下簡稱十年調(diào)查)遙感解譯，長江中下游濕地包括沼澤、湖泊和河流三個大類，森林沼澤、灌叢沼澤、草本沼澤、湖泊、水庫/坑塘、河流和運河/水渠七小類。其中，湖泊、水庫/坑塘和河流的分布較廣，其余類別分布相對較少。濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1　長江中下游城市群濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)狀Fig.1　The current situation of Yangtze River urban agglomeration wetland ecosystem

2　研究區(qū)濕地保護(hù)現(xiàn)狀

長江中下游地區(qū)氣候溫和濕潤，地勢平坦，適宜人類居住與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，自古就是我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展較好的區(qū)域。近10年來，隨著新型城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的推進(jìn)，長江中下游城市群產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，發(fā)展速度高于全國平均水平，已成為中部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長極。然而，資源型、重工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程也為生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力，長江中下游濕地面積不斷減少，同時功能不斷退化。

根據(jù)十年調(diào)查，近10年來長江中下游濕地生態(tài)系統(tǒng)總面積變化不大，但構(gòu)成比例變化較大。生態(tài)功能強(qiáng)大的灌叢沼澤和草本濕地面積分別減少了0.38 km2和186.49 km2，降幅分別為23.66%和11.58%，湖泊、水庫/坑塘、河流和運河/水渠等水面面積以及森林沼澤面積有所增加，但增幅均不到2%。人工湖庫坑塘代替自然濕地的現(xiàn)象比較突出，“占優(yōu)補(bǔ)劣”問題和自然湖泊水域面積萎縮現(xiàn)象非常嚴(yán)峻。十年調(diào)查顯示，2000—2010年，洞庭湖和鄱陽湖水域面積分別下降了63.4 km2和176.3 km2，降幅分別為11.9%和13.4%。

3　長江中下游濕地保護(hù)未來趨勢分析

長江中下游地區(qū)是我國主體功能區(qū)劃的重點開發(fā)區(qū)，未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)，還將處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加速推進(jìn)階段，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力將持續(xù)增大。為把握未來長江中下游濕地保護(hù)面臨的形勢，采用土地利用模型CLUE-S預(yù)測不同經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展情景下濕地面積的變化，為未來濕地保護(hù)提供定量或定性的理論支撐。

3.1模型介紹

CLUE-S模型基于“土地利用變化是受該地區(qū)的土地利用需求驅(qū)動的，土地利用分布格局與土地需求以及該地區(qū)的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)狀況處在動態(tài)平衡之中”的假設(shè)。該模型通過輸入土地利用變化驅(qū)動因子多元回歸系數(shù)、轉(zhuǎn)換系數(shù)等參數(shù)，模擬土地利用變化目標(biāo)值約束下的土地利用變化狀況，適用于預(yù)測規(guī)劃情景下的土地利用空間格局變化。模型輸入?yún)?shù)包括：(1)模擬初期各土地利用類型的空間分布格局及其與相應(yīng)驅(qū)動因素的相關(guān)系數(shù)；(2)歷年各土地利用類型的面積；(3)各土地利用類型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。

本研究將生態(tài)系統(tǒng)分為濕地、農(nóng)田、城鎮(zhèn)、林地、草地和其他等6種類型，并通過情景設(shè)計，估算未來的各類土地需求。具體方法是：采用Dyna-CLUE 2.0軟件進(jìn)行CLUE-S模型分析，依據(jù)模型軟件運行要求，將土地利用現(xiàn)狀、評價區(qū)域轉(zhuǎn)化為ASCII碼格式，并將土地利用驅(qū)動力分析所獲得的參數(shù)、轉(zhuǎn)換規(guī)則以及各年份不同情景下的土地需求等，按照模型運行所需求的文件格式進(jìn)行整理和數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)運行模型，即獲得各年份不同情景下的生態(tài)系統(tǒng)空間格局的預(yù)測結(jié)果(圖2)。對預(yù)測結(jié)果應(yīng)用Kappa指數(shù)進(jìn)行驗證，當(dāng)Kappa指數(shù)>0.75時，則一致性較好[7]。

圖2　基于CLUE-S模型的生態(tài)系統(tǒng)變化預(yù)測過程Fig.2　Prediction process of ecosystem change based on CLUE-S model

3.2發(fā)展情景及預(yù)測參數(shù)設(shè)計

綜合考慮長江中下游地區(qū)2000—2012年的歷史趨勢數(shù)據(jù)，包括人口增長率、GDP增速和三產(chǎn)比例等，結(jié)合《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020)》關(guān)于城鎮(zhèn)化率的設(shè)定、研究區(qū)各行政區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃關(guān)于GDP增速和三產(chǎn)比例的設(shè)定以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航運等專項規(guī)劃，設(shè)定模型預(yù)測參數(shù)和情景方案，最終設(shè)立兩個情景方案，如表1所示。基線情景優(yōu)先考慮地方發(fā)展意愿，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢外推和地方發(fā)展目標(biāo)為導(dǎo)向；優(yōu)化情景統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步，綜合考慮國家對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略指向和生態(tài)環(huán)境保護(hù)約束的強(qiáng)化要求。

表1不同情景下長江中下游城市群的主要經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)

Table 1Major economic and social indicators for urban agglomeration of Yangtze River under different scenarios

年份GDP/萬億元基線情景優(yōu)化情景人口/萬人城鎮(zhèn)化率/%基線情景優(yōu)化情景202012.28.6110826257203029.515.2114997062

3.3預(yù)測結(jié)果分析

3.3.1區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局變化分析

預(yù)測結(jié)果表明：未來5～15年(2020—2030年)，長江中下游地區(qū)城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)仍將持續(xù)擴(kuò)張，長江南部地區(qū)擴(kuò)張速度較快，北部地區(qū)擴(kuò)張速度相對較慢；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)仍將持續(xù)減少，山區(qū)變化較為劇烈，平原河湖地區(qū)農(nóng)田保持較為穩(wěn)定；森林生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定，尤其是山區(qū)地帶的森林得到保育，而平原地區(qū)有所減少；濕地生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾嚴(yán)重，將持續(xù)萎縮，尤其是草本沼澤濕地，變化幅度較大。如表2所示。

在中部崛起戰(zhàn)略和長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的指引下，研究區(qū)域進(jìn)入深度開發(fā)階段，開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)建設(shè)用地繼續(xù)擴(kuò)張，適宜城市建設(shè)開發(fā)的平原地區(qū)的耕地、林地、濕地等生態(tài)系統(tǒng)不斷被侵占，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局進(jìn)一步向人工化、破碎化趨勢轉(zhuǎn)變。

表2不同情景設(shè)置下生態(tài)系統(tǒng)類型面積變化

Table 2Ecosystem area changes in the middle and lower reaches of the Yangtze River under different scenario setting

城市群年份情景面積/km2森林草地濕地農(nóng)田城鎮(zhèn)其他武漢城市圈201020202030現(xiàn)狀15955.92738.2810427.1940059.254836.0112.64基線情景16024.83642.839877.6439871.245601.2011.56優(yōu)化情景16120.74547.8810130.8239816.355404.898.61基線情景16020.14559.209345.9739605.946487.4710.59優(yōu)化情景16073.71418.539815.1439734.835987.090.00皖江城市帶201020202030現(xiàn)狀28047.681694.148140.9745692.926904.68117.50基線情景28425.551333.187504.9645469.617752.79111.80優(yōu)化情景28509.91907.017945.3745587.097639.529.00基線情景28645.151051.566934.2445121.428737.22108.31優(yōu)化情景28667.88517.847763.6345509.458139.090.00長株潭城市群201020202030現(xiàn)狀23887.09262.363052.1113730.971964.6058.33基線情景23761.62254.422970.7813545.692370.0052.95優(yōu)化情景23778.14254.423044.5813514.562310.0953.67基線情景23518.00247.112894.2713373.312874.0448.74優(yōu)化情景23734.39247.043037.1013375.932561.000.00鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)201020202030現(xiàn)狀32309.191112.736753.2213583.463973.86117.79基線情景32427.69761.846413.2113447.884692.21107.41優(yōu)化情景32593.06583.946708.6013410.934517.7036.01基線情景32211.47588.766144.8413251.995555.9597.23優(yōu)化情景32816.88212.836676.3013153.724990.510.00

3.3.2濕地面積變化趨勢

根據(jù)預(yù)測，未來5～15年，長江中下游城市群濕地面積將持續(xù)減少?；€情景下，2010—2020年，濕地面積將從2.84萬km2降至2.68萬km2，減幅5.66%；2020—2030年，進(jìn)一步減少至2.53萬km2，減幅5.41%。優(yōu)化情景下，減少趨勢有所減緩，2010—2020年，濕地面積從2.84萬km2減少到2.78萬km2，減幅1.92%；2020—2030年，減少2.73萬km2，減幅1.93%。從區(qū)域上看，皖江城市帶濕地變化最為劇烈，武漢城市圈和鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶次之，長株潭城市圈濕地變化幅度最小。其中，安徽宣城和江西景德鎮(zhèn)是濕地銳減最為嚴(yán)重的地區(qū)。

總體來說，未來5～15年，長江中下游濕地保護(hù)形勢非常嚴(yán)峻，濕地面積萎縮的趨勢暫時難以遏制。從情景設(shè)置來看，優(yōu)化情景下的濕地保護(hù)狀況優(yōu)于基線情景，說明濕地保護(hù)與經(jīng)濟(jì)增速、城鎮(zhèn)化速度等社會經(jīng)濟(jì)因素聯(lián)系極為密切。因此，必須從社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人為活動影響的角度分析影響濕地保護(hù)的驅(qū)動因子，并加以科學(xué)調(diào)節(jié)，才可有效保障濕地生態(tài)系統(tǒng)的良性和健康運行。

4　結(jié)果分析及建議

加強(qiáng)濕地研究和保護(hù)具有十分重要的意義。本文應(yīng)用CLUE-S模型對研究區(qū)域濕地未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明：隨著長江中下游進(jìn)入深度開發(fā)階段，城鎮(zhèn)化進(jìn)一步推進(jìn)，城鎮(zhèn)建設(shè)用地進(jìn)一步擴(kuò)張，濕地保護(hù)的壓力持續(xù)增大。即使在優(yōu)化情景下，未來5～15年，長江中下游地區(qū)濕地面積仍將大幅減少。從情景設(shè)置及預(yù)測參數(shù)選取情況來看，濕地保護(hù)受到人為因素的影響將持續(xù)加重。

保護(hù)濕地必須從根本上協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，從區(qū)域產(chǎn)業(yè)綠色升級、城鎮(zhèn)化建設(shè)邊界合理控制、以生態(tài)紅線控制開發(fā)強(qiáng)度和規(guī)模、以資源環(huán)境承載力優(yōu)化生產(chǎn)力布局等方面著手推進(jìn)濕地系統(tǒng)的保護(hù)。主要包括以下3個方面：

(1)統(tǒng)籌規(guī)劃區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將當(dāng)前重型化、粗放式的產(chǎn)業(yè)類型和發(fā)展方式向綠色化、集約化方向轉(zhuǎn)變，以開發(fā)強(qiáng)度、用地效益為指標(biāo)，提升產(chǎn)業(yè)層次，提高土地利用效益。

(2)劃定生態(tài)保護(hù)紅線和城鎮(zhèn)化建設(shè)邊界，嚴(yán)格限制城鎮(zhèn)建設(shè)用地?zé)o限擴(kuò)張。建議有條件的地區(qū)進(jìn)行濕地普查，確定濕地總量紅線，一經(jīng)設(shè)定，在無法律依據(jù)的情況下，任何開發(fā)建設(shè)項目均不可觸碰。

(3)加強(qiáng)濕地質(zhì)量保護(hù)工作，尤其是對自然濕地的保護(hù)，嚴(yán)格控制“以劣補(bǔ)優(yōu)”、以土地用途變更為手段降低濕地質(zhì)量。

[1]喻立, 王建力, 李昌曉, 等. 基于DPSIR與AHP的寧夏沙湖濕地健康評價[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2014, 36(2): 124- 130.

[2]徐夢佳, 朱曉霞, 趙彥偉, 等. 基于底棲動物完整性指數(shù)(B-IBI)的白洋淀濕地健康評價[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2012, 31(9): 1 808- 1 814.

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Analysis on the Current Situation and Trend of Wetland Protection for Middle and Lower Reaches of the Yangtze River

CHEN Feng-xian, WANG Zhan-chao, REN Jing-ming, LI Tian-wei

(Appraisal Center for Environment & Engineer, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

To assess the impact of “Rise of Central China Strategy” and “Yangtze River Economic Belt Strategy”, the current situation of ecological protection and change of landscape pattern in the Yangtze River wetlands between 2000-2010 were analyzed in this paper on base of the research achievements ofRemoteSensingSurveyandAssessmentProjectforNationalEcological&EnvironmentalChangesinTenYears(2000-2010). The results indicated that the proportion of the Yangtze River wetlands changed greatly from 2000 to 2010, and natural wetlands seriously decreased. On the basis of current situation analysis, challenges for the Yangtze River wetlands in the next 5 to 15 years were forecasted by applying CLUE-S model. The predication results suggested that the wetland area in Yangtze River would continue to decrease even under the optimal scenario.

CLUE-S model; landscape pattern; scenario setting; wetland in the middle and lower reaches of the Yangtze River

2015-08-28

區(qū)域和行業(yè)重大發(fā)展戰(zhàn)略環(huán)境評價(2110203)

陳鳳先(1982—)，女，河北人，工程師，碩士，研究方向為戰(zhàn)略環(huán)境評價與管理，E-mail：chenfx0707@126.com

李天威(1971—)，男，吉林人，研究員，博士，主要從事環(huán)境影響評價政策、理論與方法研究，E-mail：li.tianwei@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2016.05.011

X36

A

2095-6444(2016)05-0043-04