許開鵬，遲妍妍，王晶晶，王月健

(1 環(huán)境保護部規(guī)劃院，北京 100012；2 石河子大學理學院地理系，新疆 石河子 832003)

人類在不斷從自然界獲取物質滿足自己需求的同時，也應兼顧自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)性發(fā)展，以便實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展[1]。隨著經(jīng)濟的持續(xù)增長，環(huán)境污染也日趨嚴重,因而，黨的十八大提出建設生態(tài)文明。生態(tài)文明是以致力于構造人與自然和諧發(fā)展為目的的文明形式。從某種意義上講，生態(tài)文明體現(xiàn)著人及其社會在處理與自然關系上所達到的文明程度。相對于人類其他類型文明而言，生態(tài)文明更強調人與自然協(xié)調發(fā)展，環(huán)境保護是生態(tài)文明建設的核心[2]。建設生態(tài)文明首先應考慮建設以資源環(huán)境承載力為基礎、以可持續(xù)發(fā)展為目標的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，因此劃分生態(tài)空間保留區(qū)就顯得十分重要[3]。

查閱相關文獻，我國大、中尺度的生態(tài)文明規(guī)劃研究取得了非常不錯的成績[4]。例如，李宗陽[5]以新疆為例，從生態(tài)文明視角探討了生態(tài)-生活-生產的三生空間耦合機制，得出了新疆主要城市承載力和城市空間耦合的驅動因素。陳秋昊[6]研究了長江經(jīng)濟帶生態(tài)文明建設，探討了如何挖掘長江沿線生態(tài)產值的思路。宋潔[7]對武漢生態(tài)示范城總規(guī)劃進行了研究，提出了生態(tài)城規(guī)劃建設新思路。閆巖[8]研究了城市空間資源配置，提出識別城市生態(tài)優(yōu)勢地區(qū)的模式。這些研究都有力的豐富了生態(tài)文明建設成果。而以區(qū)、縣尺度為基礎的生態(tài)文明規(guī)劃和建設的研究相對較少。在區(qū)、縣尺度的生態(tài)空間規(guī)劃中應把尊重自然、順應自然、保護自然作為生態(tài)文明建設的核心理念，在各種規(guī)劃中，應貫徹成為環(huán)境優(yōu)先、空間優(yōu)化意識[9]。環(huán)境優(yōu)先是實現(xiàn)人與自然和諧的基本要求，在經(jīng)濟較為發(fā)達的克拉瑪依區(qū)環(huán)境優(yōu)先要成為經(jīng)濟社會發(fā)展的首要準則，作為產業(yè)結構發(fā)展、調整、布局的前提[10]?？臻g優(yōu)化要遵循資源環(huán)境承載能力，要依據(jù)環(huán)境功能來約束和指導區(qū)域的經(jīng)濟社會活動，合理安排區(qū)域環(huán)境保護和社會經(jīng)濟發(fā)展的格局，實現(xiàn)經(jīng)濟社會與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展[11]。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

克拉瑪依區(qū)地處新疆準噶爾盆地西北緣，介于44°39′～45°25′N和84°37′～85°10′E之間，全區(qū)面積3833.58 km2，其中建城區(qū)面積26.40 km2。人口23.9萬，屬于多民族聚居地區(qū)。克拉瑪依區(qū)地處加依爾山脈南側的沖積扇前傾斜平原地帶，地貌特征比較單一，多為廣闊平坦的戈壁灘。地表部分為第四紀松散地層所覆蓋，覆蓋物厚度不等，屬戈壁傾斜平原景觀。地勢呈西北高、東南低。屬典型的大陸性干旱氣候。全區(qū)氣溫變化幅度較大，多年平均氣溫為8.4 ℃，夏季酷熱，冬季嚴寒，冬夏兩季時間漫長，春秋季時間短，季節(jié)更替不明顯[9]。

自然植被以旱生、超旱生植物為主，大部分區(qū)域植被蓋度在30%以下，礦產資源豐富，為我國重要的石油產區(qū)?？死斠浪Y源極為貧乏，人均水資源量1320 m3左右，屬于水資源緊張區(qū)域。森林覆蓋率相對較高，荒漠植被分布廣，生物多樣性較為豐富。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)包括遙感影像、土壤類型、氣象數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等。遙感數(shù)據(jù)來自中科院地理所提供的高分辨率衛(wèi)星遙感。DEM 數(shù)據(jù)來自于地理國情監(jiān)測云平臺推出的土地資源類數(shù)據(jù)產品，分辨率為30 m。土壤屬性數(shù)據(jù)來自第二次全國土地調查南京土壤所提供的1∶100 萬土壤數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來自中國氣象局氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)包括土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒。相關規(guī)劃包括：主體功能區(qū)規(guī)劃、生態(tài)功能區(qū)劃、土地利用規(guī)劃、環(huán)境功能區(qū)劃以及克拉瑪依區(qū)各專項規(guī)劃等。

1.3 研究方法

考慮克拉瑪依區(qū)不同區(qū)域的資源環(huán)境承載力、經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)狀與需求、區(qū)域生態(tài)安全需求等多種因素，確定不同區(qū)域的環(huán)境功能，以環(huán)境功能作為克拉瑪依區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展布局調整的依據(jù)。本研究確定克拉瑪依區(qū)的生態(tài)空間保留區(qū)。

對于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性的評估方法，我們采用國家環(huán)保部和發(fā)改委聯(lián)合頒布的《生態(tài)保護紅線劃定指南》方法，具體方法如下：

1.3.1 土地沙化敏感性評估

選取濕潤指數(shù)(I)、土壤質地(K)、植被覆蓋(C)及起風沙的天數(shù)(W)等來評價區(qū)域沙漠化敏感性程度。采用等權的方法,算出沙漠化敏感性綜合指數(shù)，利用地理信息系統(tǒng)軟件生成土地沙漠化敏感性分布圖，土地沙漠化敏感性計算方法為：

式中：Di為i評估區(qū)域土地沙化敏感性指數(shù)；Ii、Wi、Ki、Ci分別為評估區(qū)域干燥度指數(shù)、起沙風天數(shù)、土壤質地和植被覆蓋的敏感性等級值。

表1 土地沙化敏感性分級指標Tab.1 Classification index of land desertification sensitivity

1.3.2 生境敏感性

生境敏感性評價主要分析野生動植物生境受人類活動影響的敏感程度，主要通過生境物種的豐富度。根據(jù)保護物種的數(shù)量和級別計算不同評價區(qū)域的生境敏感性指數(shù)。具體的計算公式如下：

S=∑P1W1+∑P2W2+∑P3W3

S為敏感性指數(shù)；P1為瀕危物種數(shù)；P2為國家一級保護物種數(shù)；P3國家二級保護物種數(shù)；Wi為權重，分別取0.6、0.25、0.15，將各區(qū)計算結果通過地理信息系統(tǒng)軟件處理并使用自然斷裂點法分類作圖。

表2 生境敏感性分級指標Tab.2 Habitat sensitivity indicators

1.3.3 水源涵養(yǎng)功能重要性評估

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結構與水相互作用，通過蒸散發(fā)實現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調控。采用水量平衡方程來計算水源涵養(yǎng)量，計算公式為：

式中：TQ為總水源涵養(yǎng)量(m3)，Pi為降雨量(mm)，Ri為地表徑流量(mm)，ETi為蒸散發(fā)(mm)，Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積(km2)，i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型，j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

表3 生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)重要性分級Tab.3 Classification of importance of ecosystem water conservation

1.3.4 生物多樣性維護功能重要性評估

以生物多樣性維護服務能力指數(shù)作為評估指標，計算公式為：

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)

式中：Sbio為生物多樣性維護服務能力指數(shù)，NPPmean為多年植被凈初級生產力平均值，F(xiàn)pre為多年平均降水量，F(xiàn)tem為多年平均氣溫，F(xiàn)alt為海拔因子。

表4 生物多樣性保護評價分級Tab.4 Classification of biodiversity conservation

本研究借助Arcgis空間分析平臺，將生態(tài)功能重要性評價結果劃分為一般重要、重要和極重要3個等級，生態(tài)環(huán)境敏感性評價結果劃分為一般敏感、敏感和極敏感3個等級。采用最大值方法，綜合疊加生態(tài)功能極重要區(qū)和生態(tài)環(huán)境極敏感區(qū)，作為生態(tài)保護紅線邊界。

2 區(qū)域生態(tài)評價

本研究主要依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能重要性和敏感性評價，確定生態(tài)保護的重要區(qū)域，并作為進行產業(yè)空間布局的依據(jù)。

2.1 生態(tài)環(huán)境敏感性評價

生態(tài)環(huán)境敏感性是指當區(qū)域自然和人類活動對生態(tài)系統(tǒng)進行干擾時，生態(tài)環(huán)境的敏感程度。反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時候，可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境問題的類型和可能性大小。根據(jù)克拉瑪依區(qū)的實際情況，主要對沙漠化敏感性和生境敏感性進行評價。

(1)沙漠化敏感性

從圖1可以看到，克拉瑪依由北向南，從山地越過平原又連山地，西邊多數(shù)是戈壁，土壤類型由南向北分布規(guī)律為栗鈣土、棕鈣土、灰漠土、風沙土、灰棕漠土、鹽土、沼澤土、草甸土、石膏灰棕漠土等，克拉瑪依區(qū)西北部低山戈壁區(qū)土壤多為礫質，為沙漠化敏感性中度區(qū)，大農業(yè)區(qū)和荒漠農業(yè)開發(fā)區(qū)內多為壤質土壤，為沙漠化高度敏感性區(qū)，在荒漠地區(qū)多為沙質土壤，是沙漠化極敏感地區(qū)。

圖1 克拉瑪依區(qū)沙漠化敏感性評估Fig.1 Sensitivity assessment of desertification in Karamay region

(2)生境敏感性

生境敏感性評價主要分析野生動植物生境受人類活動影響的敏感程度，主要通過生境物種的豐富度，即區(qū)域內國家與省級保護動植物的數(shù)量來評價生境的敏感性。這些物種主要分布在東部的荒漠區(qū)，屬于生境高度敏感的區(qū)域，西北部低山戈壁區(qū)屬于生境較敏感的區(qū)域，其它地區(qū)不敏感。

圖2 克拉瑪依區(qū)生境敏感性評估Fig.2 Habitat sensitivity assessment in Karamay area

2.2 生態(tài)服務功能重要性評價

生態(tài)服務功能重要性評價的主要內容是明確區(qū)域內各生態(tài)系統(tǒng)服務功能對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的作用與重要性?？死斠绤^(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性主要體現(xiàn)在生物多樣性保護、水源涵養(yǎng)等。

(1)水源涵養(yǎng)重要性

克拉瑪依區(qū)內地表水系主要分為瑪納斯河和克拉瑪依河，瑪納斯河發(fā)源于天山山脈中段，原為克拉瑪依區(qū)主要地表水源，后由于氣候變化及農業(yè)發(fā)展，瑪納斯河在克拉瑪依境內基本斷流(圖3)。極重要地區(qū)主要包括瑪納斯河流域、阿依庫勒水庫、克拉瑪依河，這些區(qū)域是克拉瑪依重要的水源地。中等重要地區(qū)主要包括荒漠農業(yè)開發(fā)區(qū)，對于調節(jié)區(qū)域水資源具有比較重要的作用。一般重要地區(qū)主要是克拉瑪依的中心城區(qū)和西北部的低山戈壁區(qū)。

(2)生物多樣性保護重要性

克拉瑪依區(qū)優(yōu)先保護的生態(tài)系統(tǒng)類型主要是自然狀態(tài)保存良好、有一定植被覆蓋的荒漠生態(tài)系統(tǒng)，主要分布在加伊爾山以南、古爾班通古特沙漠以北的沖積平原，以及以瑪納斯河為主的河流谷地，這些地區(qū)已經(jīng)設立了自然保護區(qū)或森林公園，區(qū)內荒漠植被結構保存良好，生物物種豐富，在水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護方面具有重要保護價值(圖4)?；哪脖粚τ诳刂仆恋厣郴?、維護區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義。此外，位于城區(qū)西北部的戈壁風景名勝區(qū)也是物種保護的熱點地區(qū)。

圖3 克拉瑪依區(qū)水源涵養(yǎng)重要性評估Fig.3 Evaluation of importance of water conservation in Karamay district

圖4 克拉瑪依區(qū)生物多樣性保護重要性評估Fig.4 Evaluation of importance of biodiversity conservation in Karamay region

3 分區(qū)方案

基于克拉瑪依區(qū)區(qū)域生態(tài)評價結果，結合環(huán)境要素功能區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)劃提出引導克拉瑪依區(qū)社會經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的生態(tài)文明建設引導分區(qū)方案(表5)，其中生態(tài)空間的保留區(qū)包含2個一級區(qū)，分別為自然生態(tài)保留區(qū)(I)、生態(tài)功能調節(jié)區(qū)(II)。在一級區(qū)的基礎上，結合各區(qū)特點，進一步劃分了3個二級區(qū)，分別為自然資源保護區(qū)、后備保留區(qū)、防風固沙區(qū)。

表5 克拉瑪依區(qū)生態(tài)文明建設引導方案Tab.5 Guidance scheme of ecological civilization construction in Karamay district

3.1 自然生態(tài)保留區(qū)

自然生態(tài)保留區(qū)主要指具有重要自然文化資源價值、或尚未受到大面積人類活動影響的較大連片區(qū)域。功能定位為對具有一定自然資源價值的區(qū)域進行強制保護，對尚未受到大規(guī)模人類活動影響仍保留著自然特點的較大區(qū)域進行保留。保留該生態(tài)系統(tǒng)的自然環(huán)境，維持該生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能的完整性，保障該生態(tài)系統(tǒng)的原真性。本研究的區(qū)域包括克拉瑪依區(qū)各級自然保護區(qū)、森林公園、風景名勝區(qū)以及自然保留用地，依據(jù)是否立法保護，可進一步劃分為自然資源保護區(qū)和后備保留區(qū)(圖5)。

圖5 克拉瑪依區(qū)生態(tài)空間保留區(qū)Fig.5 Ecological reserve area in Karamay district

后備保留區(qū)指當前不具備開發(fā)條件，作為后續(xù)發(fā)展環(huán)境空間的區(qū)域，分布在西部的荒漠區(qū)，該區(qū)綠色植被比較稀疏，水源嚴重不足，人類干擾活動較弱，生態(tài)系統(tǒng)生產水平較低。具體引導措施為：①合理進行荒漠生態(tài)系統(tǒng)保護，對荒漠綠化系統(tǒng)恢復進行合理的人工撫育。②禁止人類的開發(fā)活動，切實保護荒漠生態(tài)系統(tǒng)，保護人類未來發(fā)展的后備資源。

3.2 生態(tài)功能調節(jié)區(qū)

生態(tài)功能調節(jié)區(qū)主要指東部的荒漠保護區(qū)，功能調節(jié)類型為防風固沙，該區(qū)植被稀疏、水源較少，人類干擾活動不強，荒漠特有植被繁盛，具有保護價值的物種豐富。具體引導措施為：①限制人類生產、生活開發(fā)活動，保護荒漠綠化植被系統(tǒng)。②合理進行荒漠自然植被的人工撫育行為，提高區(qū)域荒漠綠色植被的覆蓋度，增強防風固沙能力。

4 討論與結論

本研究結合克拉瑪依區(qū)當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的特征，參照生態(tài)保護紅線劃定指南，建立了克拉瑪依區(qū)的生態(tài)文明建設引導分區(qū)評價體系，在分析該區(qū)的生態(tài)敏感性和重要性的基礎上，劃定了克拉瑪依區(qū)的分區(qū)方案,最后劃定了自然資源保護區(qū)、后備資源區(qū)和防風固沙區(qū)。

生態(tài)功能調節(jié)區(qū)是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)重要，關系較大范圍區(qū)域生態(tài)安全，保持并提高生態(tài)調節(jié)能力的區(qū)域。功能定位為保障區(qū)域生態(tài)調節(jié)功能穩(wěn)定，保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，維護區(qū)域生態(tài)安全?？死斠绤^(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，常年干燥少雨，河流均為內流河，地表水系主要分為瑪納斯河和克拉瑪依河，為此，應特別注重克拉瑪依水源涵養(yǎng)功能的保護[12]。

對于水資源起重要作用的瑪納斯河流域，應嚴禁地下水資源超采，防范不合理利用致使地下水位不斷下降。應對克拉瑪依區(qū)開展水資源供需分析，可通過水資源多維臨界調控，以緩解水資源短缺和水災害嚴重的現(xiàn)狀，逐步解決水資源供需矛盾[13]。在生態(tài)功能調節(jié)區(qū)中，特別是沙漠化敏感性值得關注。有研究表明沙漠化面積逐年擴大[14]。沙漠化敏感性以中、高為主，主要是因為土壤基質多為沙粒，且植被覆蓋率較低。