彭琛琛，蔡玉梅，邊振興

（1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 100866；2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院，北京100035）

近年來(lái)，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及人類(lèi)對(duì)自然資源的不合理利用與開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致區(qū)域關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程紊亂和生態(tài)完整性破損，自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能下降，資源環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻［1］。生態(tài)紅線是依據(jù) “保底線、顧發(fā)展”的基本原則，辨識(shí)生態(tài)價(jià)值較高、生態(tài)系統(tǒng)比較敏感及具有關(guān)鍵生態(tài)功能的區(qū)域，是實(shí)施分類(lèi)管理和控制，有效保障重要生態(tài)區(qū)域，避免人為活動(dòng)干擾的有效方法之一。生態(tài)紅線的劃定不僅關(guān)系著中國(guó)生態(tài)文明制度建設(shè)，更關(guān)系到整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。自生態(tài)紅線提出以來(lái)，不同學(xué)者都對(duì)其概念內(nèi)涵與具體劃定進(jìn)行了探索。生態(tài)保護(hù)紅線是指在生態(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，通常包括具有重要水源涵養(yǎng)、生物多樣性維護(hù)、水土保持、防風(fēng)固沙、海岸生態(tài)穩(wěn)定等功能的生態(tài)功能重要區(qū)域，以及水土流失、土地沙化、石漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)域。而就其劃定方法，目前主要形成3種模式：①通過(guò)將生態(tài)要素疊加劃定生態(tài)紅線。如盛鳴［2］在深圳市通過(guò)六大類(lèi)生態(tài)要素的疊加劃定基本生態(tài)控制線，實(shí)施剛性管控，禁止建設(shè)；俞龍生等［3］將地形地貌、生物多樣性、水源涵養(yǎng)、水土保持、濕地保育、土地利用6個(gè)方面要素疊加進(jìn)而劃定廣州南沙新區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線。②結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃劃定紅線。如王云才等［4］結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對(duì)安徽省宣城市南漪湖地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)紅線劃定。③基于生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)的生態(tài)紅線劃定。如許妍等［5］以濕地面積、生物資源量、歷史遺跡與自然景觀分布等指標(biāo)劃定渤海區(qū)域生態(tài)紅線；2017年5月發(fā)布的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》也確定了基于生態(tài)重要性評(píng)價(jià)劃定生態(tài)紅線的思路和技術(shù)方法，只是就如何在不同尺度和不同地域上具體確定功能類(lèi)型與評(píng)價(jià)方法并未詳細(xì)討論。綜合比較，第1種方法僅通過(guò)要素的單純疊加，雖具有極強(qiáng)的操作性但忽略了各要素之間的關(guān)系。第2種方法注重區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性，但難以進(jìn)行空間管控。第3種方法從土地利用出發(fā)側(cè)重生態(tài)系統(tǒng)功能保護(hù)，相對(duì)于前兩者容易落實(shí)到空間從而更好地滿足國(guó)土空間管制的要求。煙臺(tái)市位于山東半島低山丘陵區(qū)，境內(nèi)山巒起伏，地形復(fù)雜多變，對(duì)生產(chǎn)生活限制較多。另外，煙臺(tái)市生態(tài)資源豐富，也是生產(chǎn)建設(shè)與自然環(huán)境沖突較大的地區(qū)，因此，劃定生態(tài)紅線對(duì)于實(shí)現(xiàn)煙臺(tái)市的長(zhǎng)久發(fā)展有著重要意義。本研究結(jié)合現(xiàn)有研究成果，以煙臺(tái)市為例，針對(duì)其沿海低山丘陵區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)紅線劃定方法研究，嘗試建立具體的生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)體系并探索市級(jí)生態(tài)紅線劃定的技術(shù)方法，力圖為中國(guó)市級(jí)尺度的生態(tài)紅線劃定提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

煙臺(tái)市位于山東半島中部，36°17′～38°24′N(xiāo)， 119°33′～121°58′E， 東臨威海，西連濰坊， 西南與青島毗鄰，北瀕黃海、渤海，與大連隔海相望，陸地面積為13 746.47 km2，總?cè)丝跒?01.41萬(wàn)人。氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均降水量為651.90 mm，年平均氣溫為11.8℃。地貌屬于低山區(qū)，區(qū)域地形起伏和緩。境內(nèi)主要河流為大沽夾河、辛安河和沁水河，向北注入黃海。近海自西向東分布有套子灣、芝罘灣和四十里灣等，海岸線總長(zhǎng)909 km，市內(nèi)生態(tài)資源豐富。

長(zhǎng)島縣位于膠東、遼東半島之間，由32個(gè)島嶼和8 700 km2海域組成，全縣土地總面積僅57.27 km2。由于長(zhǎng)島縣相關(guān)資料缺失且剔除該縣對(duì)于煙臺(tái)市全市的生態(tài)紅線劃定結(jié)果影響不大，因此本研究區(qū)域不包括長(zhǎng)島縣。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

生態(tài)問(wèn)題涉及多方面因素。本研究所用數(shù)據(jù)主要包括氣象、土壤、遙感等（表1），其中降水、氣溫、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局的市級(jí)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，在Arc GIS中進(jìn)行Kring插值；土壤數(shù)據(jù)主要采用煙臺(tái)市1∶10萬(wàn)土壤圖，土壤有機(jī)碳計(jì)算采用了南京土壤所提供的 1∶100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)；數(shù)字高程（DEM）數(shù)據(jù)、遙感影像都來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云，植被覆蓋度基于像元二分模型［6］通過(guò)煙臺(tái)市2015年遙感影像反演得到；MODIS·NDVI主要用于計(jì)算研究區(qū)凈初級(jí)生產(chǎn)力（PNP），計(jì)算方法采用CASA模型［7］；此外，還涉及到煙臺(tái)市的土地利用現(xiàn)狀圖、《煙臺(tái)市海岸帶規(guī)劃（2006－2020年）》和《煙臺(tái)市土地利用總體規(guī)劃（2006－2020年）等資料。以上數(shù)據(jù)均在Arc GIS中進(jìn)行矢量化并轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，統(tǒng)一到相同坐標(biāo)系和投影系統(tǒng)中。因多元數(shù)據(jù)精度限制，研究以200 m×200 m網(wǎng)格作為基本評(píng)價(jià)單元。

2 研究方法

本研究基于生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)進(jìn)行生態(tài)紅線劃定，主要從生態(tài)功能重要性與生態(tài)敏感性2個(gè)方面展開(kāi)評(píng)價(jià)，劃定重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)敏感區(qū)，進(jìn)而劃定生態(tài)紅線區(qū)。重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)指生態(tài)系統(tǒng)十分重要，關(guān)系全國(guó)或區(qū)域生態(tài)安全，生態(tài)系統(tǒng)功能有所退化，需要在國(guó)土空間開(kāi)發(fā)中限制進(jìn)行大規(guī)模高強(qiáng)度工業(yè)化城鎮(zhèn)化開(kāi)發(fā)，以保持并提高生態(tài)產(chǎn)品供給能力的區(qū)域，主要類(lèi)型包括水源涵養(yǎng)區(qū)、水土保持區(qū)、防風(fēng)固沙區(qū)和生物多樣性維護(hù)區(qū)等。生態(tài)敏感區(qū)指對(duì)外界干擾和環(huán)境變化具有特殊敏感性或潛在自然災(zāi)害影響，極易受到人為的不當(dāng)開(kāi)發(fā)活動(dòng)影響而產(chǎn)生負(fù)面生態(tài)效應(yīng)的區(qū)域。

國(guó)土承載著生產(chǎn)、生活、生態(tài)服務(wù)等多方面功能，生態(tài)紅線主要針對(duì)生態(tài)調(diào)節(jié)功能。本研究的劃定思路是首先對(duì)評(píng)價(jià)范圍進(jìn)行識(shí)別，剔除煙臺(tái)市的建成區(qū)，并根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定確定禁止開(kāi)發(fā)區(qū)，將其直接劃入生態(tài)紅線，剩余區(qū)域全部劃入評(píng)價(jià)范圍；然后在評(píng)價(jià)范圍內(nèi)從重點(diǎn)生態(tài)功能評(píng)價(jià)與生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)2個(gè)方面構(gòu)建指標(biāo)體系，進(jìn)行生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)，將生態(tài)功能極重要區(qū)域劃為重點(diǎn)生態(tài)功能生態(tài)紅線，生態(tài)極敏感/脆弱區(qū)域劃為生態(tài)敏感性/脆弱性生態(tài)紅線；2條紅線按照等級(jí)劃分規(guī)則進(jìn)行綜合疊置，并結(jié)合已確定的禁止開(kāi)發(fā)區(qū)，得到最終的生態(tài)紅線（圖1）。

表1 主要數(shù)據(jù)來(lái)源Table 1 Sources of principal data

2.1 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)

煙臺(tái)市位于山東半島臨海地帶，生態(tài)資源豐富，牙山、崮山與昆崳山等建有多個(gè)林場(chǎng)，且境內(nèi)河網(wǎng)密布，溝壑縱橫分布。此外，還分布著門(mén)樓水庫(kù)、沐浴水庫(kù)、王屋水庫(kù)三大水庫(kù)以及高陵水庫(kù)、平山水庫(kù)等多個(gè)中小水庫(kù)及大面積的濕地沼澤。因此，本研究主要選取了水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄、碳固定與生物多樣性保護(hù)5項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1.1 水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)價(jià) 生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能主要表現(xiàn)在截留降水、加強(qiáng)土壤水分滲透、控制水分蒸發(fā)、緩沖地表水徑流等作用［8］。本研究采用水量分解模型法進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法基于區(qū)域內(nèi)降水和蒸散，并結(jié)合地表植被進(jìn)行修正。

式（1）中：WY為水源涵養(yǎng)量；P為多年平均年降水量；ET為實(shí)際蒸散量；R為地表徑流量，根據(jù)不同植被類(lèi)型的徑流系數(shù)計(jì)算求得。采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算出的水源涵養(yǎng)量分為一般重要、比較重要、中度重要、高度重要、極重要5個(gè)等級(jí)。

2.1.2 土壤保持功能重要性評(píng)價(jià) 土壤保持服務(wù)功能是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基本服務(wù)功能之一，在區(qū)域侵蝕控制以及生態(tài)安全的維持方面具有不可替代的作用［9］。運(yùn)用修正通用水土流失方程（RUSLE）來(lái)估算研究區(qū)潛在土壤侵蝕量和現(xiàn)實(shí)土壤侵蝕量，兩者之差即為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持量。

式（2）中：Ac為土壤保持量；Ap為潛在土壤侵蝕量；A為實(shí)際土壤侵蝕量；降雨侵蝕力R基于月平均降水量和年平均降水量的Wischmeier公式計(jì)算［10］；土壤抗侵蝕性K選用WILLIAMS等［11］在EPIC模型中對(duì)土壤侵蝕因子K的估算方法；L因子采用WISCHMEIER等［12］提出的坡長(zhǎng)因子計(jì)算公式；S因子采用MECOOL等［13］的計(jì)算公式以及劉寶元等［14］的陡坡計(jì)算公式；植被與經(jīng)營(yíng)因子C選用蔡崇法等［15］建立的C因子值與植被覆蓋度之間的回歸方程計(jì)算；水土保持措施P主要根據(jù)蔡崇法等［15］所提出的土地利用類(lèi)型對(duì)P值的影響，確定不同土地利用類(lèi)型的P值，賦值范圍為0～1（表2），其中0代表不會(huì)發(fā)生土壤侵蝕的地區(qū)，1值代表沒(méi)有采取任何水保措施的地區(qū)。同樣采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算出的土壤保持量分為一般重要、比較重要、中度重要、高度重要、極重要5個(gè)等級(jí)。

圖1 生態(tài)紅線劃定技術(shù)路線圖Figure 1 Ecological red line delineation technology roadmap

2.1.3 洪水調(diào)蓄功能重要性評(píng)價(jià) 生態(tài)系統(tǒng)的洪水調(diào)蓄功能主要體現(xiàn)在對(duì)洪澇災(zāi)害的調(diào)節(jié)作用。湖泊是抵御湖區(qū)水系洪水災(zāi)害的天然屏障，水庫(kù)則是現(xiàn)代防洪工程體系的重要組成部分［16］。沼澤濕地因其土壤具有較強(qiáng)的蓄水和透水能力，不僅具有削減洪峰和均化洪水能力，還能借助濕地植被減緩洪水流速，延長(zhǎng)泄洪時(shí)間，進(jìn)而削弱對(duì)下游的影響［17－18］。煙臺(tái)市有3個(gè)特大水庫(kù)（王屋水庫(kù)、沐浴水庫(kù)與門(mén)樓水庫(kù)），25個(gè)中型水庫(kù)，403個(gè)小水庫(kù)，2萬(wàn)多個(gè)坑塘水面。但目前關(guān)于洪水調(diào)蓄功能的研究一般集中在大型湖泊與水庫(kù)，對(duì)于小型水庫(kù)和濕地沼澤的考慮較少。本研究主要以調(diào)蓄水量作為洪水調(diào)蓄功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，參考饒恩明等［16］和周婷婷［19］的研究構(gòu)建湖泊、水庫(kù)、濕地沼澤調(diào)蓄功能評(píng)估模型。具體見(jiàn)下式：

表2 水土保持措施因子賦值標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for assignment of soil and water conservation measures

式（3）～（6）中：Cr為湖泊洪水調(diào)蓄量；Cf為水庫(kù)防洪庫(kù)容；Cw為沼澤濕地、坑塘水面洪水調(diào)蓄量；A為湖面面積（km2）；Ct為水庫(kù)總庫(kù)容；S為沼澤濕地的面積；R為單位面積沼澤濕地的洪水調(diào)蓄量，參考趙同謙等［20］的研究推算為2.47×106m3。根據(jù)公式計(jì)算各區(qū)域的洪水調(diào)蓄量并采用自然裂點(diǎn)法將其分為一般重要、比較重要、中度重要、高度重要、極重要5個(gè)等級(jí)。

2.1.4 碳固定功能重要性評(píng)價(jià) 碳固定作為一項(xiàng)重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，對(duì)降低大氣中二氧化碳等溫室氣體濃度，減緩全球氣候變化具有至關(guān)重要的作用［21］。因此，本研究以固碳量作為碳固定功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)?；贗nVEST模型的碳儲(chǔ)存模塊思想在Arc GIS中進(jìn)行碳固定重要性評(píng)價(jià)，該模型中陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳庫(kù)被分為5個(gè)部分，包括地上生物量（A），地下生物量（B），土壤碳庫(kù)（S），死亡有機(jī)物碳庫(kù)（O）以及木材收獲量（P）。木材收獲量Cpxt通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

其中：Cpxt是地塊x在t時(shí)間內(nèi)的木材數(shù)量，Cx表示在1個(gè)收獲周期內(nèi)從地塊x中移除的碳，y表示當(dāng)前時(shí)間，s計(jì)算的起始時(shí)間，F(xiàn)x為收獲頻率，i為收獲次數(shù)，Dx為收獲木材的半衰期，ru表示對(duì)計(jì)算結(jié)果向上取整。模型中第五大碳庫(kù)主要涉及木材衰減率、輪伐期等數(shù)據(jù)。由于目前的木材市場(chǎng)不盡完備，木材衰減率等數(shù)據(jù)難以獲得，故本研究?jī)H考慮基本碳庫(kù)的碳儲(chǔ)量［22］。因此，模型簡(jiǎn)化為下式：

式（7）中：Ctotal表示研究區(qū)總碳儲(chǔ)存量；Cabove，Cbelow，Csoil，Cdead分別表示地上、地下、土壤、凋落物碳儲(chǔ)存量；CSO為土壤剖面有機(jī)碳密度（kg·m－2）；θi為第i層大于2 mm粒徑的砂粒含量（%）；Pi為第i層土壤容重（g·cm－3）；Ci為第i層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g·kg－1）；Ti為第i層土層厚度（cm）；n為參與計(jì)算的土壤層次總數(shù)。森林以及草地（地上部分、地下部分以及凋落物）碳密度數(shù)據(jù)參考劉成杰［23］和崔傳祥等［24］對(duì)于山東省及泗水縣森林碳儲(chǔ)量的實(shí)地采樣。土壤有機(jī)碳主要采用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所提供的 1∶100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算結(jié)果分為一般重要、比較重要、中度重要、高度重要、極重要5個(gè)等級(jí)。

2.1.5 生物多樣性保護(hù)功能重要性評(píng)價(jià) 生物多樣性保護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一，它對(duì)維持區(qū)域生態(tài)安全起著至關(guān)重要的作用。針對(duì)煙臺(tái)市生物普查數(shù)據(jù)資料不足的情況，本研究選取凈初級(jí)生產(chǎn)力（PNP）定量指標(biāo)作為生物多樣性功能重要性評(píng)價(jià)方法。以生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。公式為：

式（9）中：Sbio為生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù)；PNPmean為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值，采用CASA模型利用MODIS的NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；Fpre為降水參數(shù)；Ftem為氣溫參數(shù)；Falt為海拔參數(shù)，都已歸一到0～1。采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算結(jié)果分為一般重要、比較重要、中度重要、高度重要、極重要5個(gè)等級(jí)并賦值。

2.1.6 生態(tài)功能重要性綜合評(píng)價(jià) 單因素的生態(tài)功能重要性反映了研究區(qū)單項(xiàng)生態(tài)功能的重要性程度，將其進(jìn)行加權(quán)疊置后綜合反映研究區(qū)的生態(tài)功能重要性等級(jí)。公式如下：

式（10）中：E為研究區(qū)生態(tài)功能重要性指數(shù)；ωi為第i個(gè)生態(tài)功能的重要性等級(jí)數(shù)；ei為第i個(gè)生態(tài)功能的權(quán)重，采用專(zhuān)家打分法對(duì)水源涵養(yǎng)功能、土壤保持功能、洪水調(diào)蓄功能、碳固定功能與維持生物多樣性保護(hù)功能賦權(quán)重，依次為0.17，0.35，0.15，0.10和0.23。利用Arc GIS中的柵格計(jì)算器進(jìn)行加權(quán)疊置，并采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)，得到煙臺(tái)市生態(tài)功能重要性綜合評(píng)價(jià)等級(jí)圖。

2.2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

煙臺(tái)市靠近海域，經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)降雨與大風(fēng)天氣，且臨海岸線一帶極易發(fā)生海水侵蝕等問(wèn)題。因此，本研究主要從土地沙化、水土流失與海岸線侵蝕3個(gè)方面進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)。

2.2.1 土地沙化敏感性評(píng)價(jià) 土地沙化是指在各種氣候條件下，由于多種因素導(dǎo)致土地呈現(xiàn)沙（礫）物質(zhì)為主要標(biāo)志的土地退化過(guò)程［25］。土地沙化敏感性主要與氣候、植被與土壤類(lèi)型有關(guān)。本研究選取干燥度、沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地和植被覆蓋如表分級(jí)賦值（賦值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3）評(píng)估土地沙化敏感性。

式（11）中：D為評(píng)價(jià)區(qū)域土地沙化敏感性指數(shù)；Ii，Wi，Ki，Ci分別為評(píng)價(jià)區(qū)域干燥度指數(shù)、沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地和植被覆蓋的敏感性等級(jí)值。

2.2.2 水土流失敏感性評(píng)價(jià) 水土流失敏感性評(píng)價(jià)是為了識(shí)別容易形成水土流失的區(qū)域，評(píng)價(jià)水土流失對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的敏感程度。水土流失敏感性是自然因素所決定的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人為影響的反映敏感程度。因此選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地形起伏度與植被覆蓋度等自然因素分級(jí)賦值后（表3）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。式（12）中：S為評(píng)價(jià)區(qū)域水土流失敏感性指數(shù)；Ri，Ki，LSi，Ci分別為評(píng)價(jià)區(qū)域降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地形起伏度和植被覆蓋的敏感性等級(jí)值。

表3 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表Table 3 Classification standard of assessment indexs on ecological sensitivity

2.2.3 海岸線侵蝕敏感區(qū)確定 本研究主要根據(jù)煙臺(tái)市發(fā)布的《煙臺(tái)市海岸帶規(guī)劃（2006－2020年）》，將煙臺(tái)市以下地區(qū)海岸線劃為侵蝕敏感區(qū)，包括：（1）東部岸段，（2）牟平區(qū)沿海防護(hù)林帶，（3）牟平區(qū)沁水河入?？跐竦?，（4）辛安河河口濕地，（5）西部岸段，（6）徐福鎮(zhèn)至蓬萊北溝鎮(zhèn)的沿海防護(hù)林帶，（7）萊州膠萊河至刁龍嘴一線的灘涂，（8）三山島至刁龍嘴防沿海護(hù)林帶，（9）招遠(yuǎn)防護(hù)林帶，（10）南部岸段，（11）丁字灣內(nèi)濕地，（12）紀(jì)疃河河口濕地，（13）辛安鎮(zhèn)沿海防護(hù)林帶，（14）留格莊鎮(zhèn)防護(hù)林地及基巖岸線。

2.2.4 生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià) 單因素的敏感性反映了研究區(qū)單方面的敏感性程度，將其進(jìn)行加權(quán)疊置后綜合反映研究區(qū)的生態(tài)敏感性綜合等級(jí)。公式如下：

式（13）中：S為研究區(qū)生態(tài)敏感性指數(shù)；ωi為第i個(gè)生態(tài)敏感性等級(jí)數(shù)；Si為第i個(gè)生態(tài)敏感性權(quán)重。采用專(zhuān)家打分法對(duì)水土流失敏感性評(píng)價(jià)與土地沙化敏感性評(píng)價(jià)賦權(quán)重，分別為0.65和0.35。利用柵格計(jì)算器將得到的各敏感性評(píng)價(jià)等級(jí)圖進(jìn)行加權(quán)疊置，并采用自然裂點(diǎn)法將計(jì)算結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)，將確定的海岸線侵蝕敏感區(qū)直接賦以最高級(jí)與分級(jí)結(jié)果進(jìn)行合并，得到煙臺(tái)市生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)等級(jí)圖。

2.3 紅線劃定方法

根據(jù)上述評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)將生態(tài)功能重要性等級(jí)圖與生態(tài)敏感性等級(jí)圖進(jìn)行疊加分析，按表4確定生態(tài)保護(hù)重要性綜合等級(jí)，將其中綜合等級(jí)為Ⅳ的區(qū)域與識(shí)別的禁止開(kāi)發(fā)區(qū)劃為生態(tài)紅線區(qū)，綜合等級(jí)為Ⅲ的區(qū)域作為一級(jí)管控區(qū)，綜合等級(jí)為Ⅱ的區(qū)域作為二級(jí)管控區(qū)，綜合等級(jí)為Ⅰ的區(qū)域作為三級(jí)管控區(qū)。

表4 生態(tài)保護(hù)重要性綜合等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表Table 4 Classification standard of comprehensive level on ecological protection importance

3 結(jié)果分析

最終劃定的生態(tài)紅線由生態(tài)保護(hù)重要性綜合等級(jí)為Ⅳ的區(qū)域與禁止開(kāi)發(fā)區(qū)組成，其中禁止開(kāi)發(fā)區(qū)域面積為376.66 km2，約占煙臺(tái)市總面積的2.74%，包括昆崳山各級(jí)保護(hù)區(qū)、地質(zhì)公園、森林公園與水源保護(hù)地的核心地帶（圖2）。

3.1 生態(tài)功能重要性紅線

生態(tài)功能重要性單項(xiàng)評(píng)價(jià)與綜合結(jié)果等級(jí)及面積如表5所示，最終劃定的生態(tài)功能重要性紅線區(qū)域面積為1 807.66 km2，約占煙臺(tái)市總面積的13.15%，主要分布在棲霞市及周邊山地，其次為牟平區(qū)與海陽(yáng)市（圖3）。這些地區(qū)多為山地區(qū)域，地勢(shì)較高，人跡較少，且分布著雷山林場(chǎng)、牙山林場(chǎng)、福山區(qū)林場(chǎng)等多個(gè)林場(chǎng)，植被保存較好，物種豐富，具有很強(qiáng)的土壤保持與生物多樣性維護(hù)功能，其中水源涵養(yǎng)功能極重要區(qū)域主要分布在萊陽(yáng)市與海陽(yáng)市。該地區(qū)位于煙臺(tái)市南部，有著充沛的降水，且域內(nèi)分布著飲用水水源保護(hù)區(qū)，對(duì)全市的水源供給起著重要作用。土壤保持功能極重要區(qū)域主要分布在棲霞市，部分分布在牟平區(qū)與海陽(yáng)市。這些地區(qū)多是海拔較高、坡度較陡的高山地帶，如棲霞市的牙山、崮山與牟平區(qū)的昆崳山等，這些地區(qū)建有多個(gè)林場(chǎng)，植物類(lèi)型多樣，植被覆蓋度較高，土壤保持能力強(qiáng)。洪水調(diào)蓄功能極重要區(qū)域主要分布在招遠(yuǎn)市、萊陽(yáng)市與海陽(yáng)市。煙臺(tái)市內(nèi)王屋、沐浴與門(mén)樓三大水庫(kù)與多個(gè)中小水庫(kù)、沼澤濕地在洪水調(diào)蓄方面都起著非常重要的作用，其中萊陽(yáng)、招遠(yuǎn)市水庫(kù)分布密度較大，因此具有較強(qiáng)的水庫(kù)調(diào)蓄功能。碳固定功能極重要區(qū)域主要分布在牟平區(qū)，其次為海陽(yáng)市，招遠(yuǎn)、棲霞零星分布。本研究的碳固定功能以碳儲(chǔ)量作為指標(biāo)，它主要與植被類(lèi)型和土壤類(lèi)型有關(guān)，煙臺(tái)市內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)植被分布廣泛，而農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，因?yàn)橹参镂盏奶紩?huì)以二氧化碳的形式重新排放到大氣中，不具備長(zhǎng)期存儲(chǔ)碳的能力，牟平區(qū)自然植被較多，故碳固定功能顯著。生物多樣性功能極重要區(qū)域主要分布在中部的山地地帶與牟平區(qū)的昆崳山地帶。這些地區(qū)地勢(shì)較高，人為活動(dòng)較少，植被類(lèi)型保存較好，生態(tài)系統(tǒng)較為完整，有利于維護(hù)生物多樣性。

圖2 禁止開(kāi)發(fā)區(qū)示意圖Figure 2 Distribution of prohibitive development area

圖3 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)示意圖Figure 3 Assessment of ecological function significance

表5 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Assessment of ecological function significance

3.2 生態(tài)敏感性紅線

各生態(tài)敏感性單項(xiàng)評(píng)價(jià)與綜合結(jié)果等級(jí)及面積如表6所示，最終劃定的生態(tài)敏感性紅線區(qū)域面積為1 455.71 km2，約占煙臺(tái)市總面積的11.59%，主要分布在萊陽(yáng)市、招遠(yuǎn)市與海陽(yáng)市及萊州灣與丁字灣等海岸線地帶（圖4）。這些地區(qū)被覆蓋低且臨近海域，受到強(qiáng)降水與強(qiáng)風(fēng)速兩大氣候因素影響，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的影響極為敏感，容易出現(xiàn)土地沙化與水土流失等各種生態(tài)問(wèn)題。其中水土流失極敏感區(qū)域主要分布在萊陽(yáng)市、海陽(yáng)市與招遠(yuǎn)市。招遠(yuǎn)市地勢(shì)起伏明顯，植被覆蓋較低，且土壤抗侵蝕性極差，因此容易發(fā)生水土流失。萊陽(yáng)市與海陽(yáng)市雖然地勢(shì)較緩，但植被覆蓋度較低，加上南部沿海降雨更為充沛，降雨侵蝕力強(qiáng)，因此也更容易發(fā)生水土流失。土地沙化極敏感區(qū)域主要分布在萊陽(yáng)市、招遠(yuǎn)市以及蓬萊、龍口、海陽(yáng)等市的沿海區(qū)域。土地沙化主要與土壤質(zhì)地、風(fēng)沙天數(shù)和植被有關(guān)，煙臺(tái)作為一個(gè)沿海城市，冬春兩季風(fēng)速較大，近海區(qū)域更容易發(fā)生土地沙化，其中招遠(yuǎn)市與萊陽(yáng)市因?yàn)橥寥蕾|(zhì)地的原因分布范圍更為廣泛。

3.3 生態(tài)紅線

生態(tài)紅線區(qū)域面積為3 432.49 km2，約占煙臺(tái)市總面積的24.97%，具體分布如圖5（比例尺為1∶800萬(wàn)）。煙臺(tái)市生態(tài)紅線區(qū)域主要分布在高地勢(shì)區(qū)，其中以棲霞市牙山、蓬萊艾山、招遠(yuǎn)和龍口市交界的山脈為主，其次為牟平區(qū)的昆崳山、萊州的云峰山與海陽(yáng)的招虎山。其他區(qū)域如萊陽(yáng)市因植被覆蓋度較低且土壤質(zhì)地敏感紅線分布范圍廣泛且零散，而萊州灣與丁字灣因海岸線侵蝕影響造成沿海地區(qū)大面積區(qū)域被劃入紅線，禁止開(kāi)發(fā)。這些地區(qū)包括了國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)的保護(hù)區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園以及市內(nèi)生態(tài)功能極重要、生態(tài)環(huán)境極敏感區(qū)域，有著豐富的生物資源，對(duì)于維護(hù)煙臺(tái)市的生態(tài)安全、保障煙臺(tái)市的持續(xù)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，需進(jìn)行強(qiáng)制性保護(hù)，禁止開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)。一級(jí)管控區(qū)面積為2 574.71 km2，約占煙臺(tái)市總面積的18.73%，主要分布在海陽(yáng)市與牟平區(qū)，分布較為零散。這部分區(qū)域雖沒(méi)有紅線區(qū)域關(guān)鍵，但在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中同樣發(fā)揮著重要的作用，可進(jìn)行適度開(kāi)發(fā)，嚴(yán)格控制開(kāi)發(fā)規(guī)模和功能；二級(jí)管控區(qū)面積為2 459.24 km2，約占煙臺(tái)市總面積的17.89%，適宜進(jìn)行適度規(guī)模的開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)，但仍需根據(jù)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量狀況確定合理的發(fā)展方向和管制規(guī)則；三級(jí)管控區(qū)面積為5 349.75 km2，約占煙臺(tái)市總面積的38.91%，生態(tài)環(huán)境功能較弱，生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)不敏感，可進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)，但不能過(guò)度開(kāi)發(fā)。

表6 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 6 Assessment of ecological sensitivity

圖4 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)示意圖Figure 4 Assessment of ecological sensitivity

圖5 煙臺(tái)市生態(tài)紅線分布示意圖Figure 5 Ecological functional red line in Yantai

4 結(jié)論與討論

本研究以煙臺(tái)市為例，針對(duì)其位于沿海低山丘陵區(qū)的特點(diǎn)，基本采用定量分析方法從生態(tài)功能重要性與生態(tài)系統(tǒng)敏感性2個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)進(jìn)而劃定生態(tài)紅線，探索了市級(jí)尺度生態(tài)紅線劃定的技術(shù)方法，為市級(jí)空間規(guī)劃提供參考。煙臺(tái)市生態(tài)紅線主要分布在中部山地區(qū)域、南部地區(qū)與沿海地帶。中部山地區(qū)域植被豐富，具有極強(qiáng)的生態(tài)功能，南部地區(qū)植被覆蓋低且臨近丁字灣，氣候因素影響劇烈，生態(tài)系統(tǒng)易遭破壞，此外包括國(guó)家規(guī)定的保護(hù)區(qū)等。這些地區(qū)都是維護(hù)煙臺(tái)市生態(tài)安全的關(guān)鍵，應(yīng)受到嚴(yán)格保護(hù)。研究對(duì)其他地區(qū)的生態(tài)保護(hù)重要性等級(jí)也進(jìn)行了劃分，可為日后政府制定政策提供參考。

在劃定過(guò)程中部分生態(tài)功能評(píng)價(jià)受到了數(shù)據(jù)不足的局限，且在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)各功能間的相互關(guān)系的研究還不夠深入，生態(tài)紅線的劃定方法仍需進(jìn)一步改善。此外，劃定生態(tài)紅線不可避免地與基本農(nóng)田紅線、城市擴(kuò)展邊界發(fā)生沖突。本研究?jī)H從生態(tài)保護(hù)角度出發(fā)，對(duì)于沖突的協(xié)調(diào)優(yōu)化還未討論，這將是日后研究的重點(diǎn)。

生態(tài)紅線劃定是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性工作，既需要生態(tài)學(xué)、規(guī)劃學(xué)的理論基礎(chǔ)，又需要遙感、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)支撐。在基于生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)進(jìn)行生態(tài)紅線劃定時(shí)，不同尺度、不同地區(qū)的指標(biāo)體系和劃定方法上都存在差異，對(duì)于不同地區(qū)如何根據(jù)其實(shí)際情況選取合適的功能類(lèi)型與評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)將成為生態(tài)紅線劃定領(lǐng)域的研究方向。

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