基于生態(tài)系統(tǒng)敏感性與生態(tài)功能重要性的高原湖泊分區(qū)保護(hù)研究
——以達(dá)里湖流域?yàn)槔?/h1>
2021-03-31 06:43:32于恩逸唐明方
生態(tài)學(xué)報(bào) 2021年3期
崔 寧,于恩逸,李 爽,唐明方,*,吳 鋼
1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049
我國地域遼闊,地貌復(fù)雜,湖泊分布廣泛、類型多樣且演變歷史復(fù)雜[1-2]。高原湖泊位于高原地帶,具有對(duì)外無連通性、水體交換率低及自凈能力差等特點(diǎn)[3-4]。由于地理位置特殊,高原湖泊具有極高的生態(tài)價(jià)值,在維護(hù)高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)及我國大江大河生態(tài)安全穩(wěn)定中扮演著重要角色。與平原湖泊相比,高原湖泊結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,生態(tài)功能更為重要,具有一定的特殊性[5-7]。我國高原湖泊主要分為青藏高原湖區(qū)、云貴高原湖區(qū)和蒙新高原湖區(qū)。在全球氣候變暖的大背景下,除青藏高原以外,其他高原湖泊普遍產(chǎn)生了湖泊水位下降、湖面萎縮、湖水污染等問題,并且這些問題所產(chǎn)生的影響已經(jīng)從局部擴(kuò)展為流域性乃至區(qū)域性[8-10]。高原湖泊流域是內(nèi)蒙古地區(qū)重要的水源區(qū)域,在防汛抗旱、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持等方面發(fā)揮著重要作用[3]。近幾十年,粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式及人類生產(chǎn)生活的影響給內(nèi)蒙古高原湖泊帶來了巨大的破壞。據(jù)內(nèi)蒙古高原湖泊演變歷史的研究表明,近幾十年,內(nèi)蒙古高原湖泊面積減少了1223 km2,下降約22%,加之湖水污染及周圍生態(tài)系統(tǒng)的破壞產(chǎn)生了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題[11-12]。一方面,流域內(nèi)居民生存及產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越依賴流域生態(tài)系統(tǒng)；另一方面,受到破壞的生態(tài)系統(tǒng)所能提供的價(jià)值卻在減少,已經(jīng)嚴(yán)重威脅到流域可持續(xù)發(fā)展及資源可持續(xù)利用[13]。目前對(duì)于高原湖泊的研究主要針對(duì)青藏高原和云貴高原地區(qū)[14-20],對(duì)內(nèi)蒙古高原湖泊流域生態(tài)環(huán)境變化及生態(tài)保護(hù)對(duì)策仍需進(jìn)一步深入研究,進(jìn)而減緩內(nèi)蒙古高原湖泊流域生態(tài)環(huán)境退化趨勢。
對(duì)目前國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的梳理可以發(fā)現(xiàn),對(duì)湖泊及其流域進(jìn)行綜合治理與保護(hù)是未來研究的主要發(fā)展方向,然而對(duì)自然條件較為復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境更為脆弱及生態(tài)保護(hù)難度較大的內(nèi)蒙古地區(qū)高原湖泊的研究依然不多[21-25]。作為內(nèi)蒙古四大湖泊之一,達(dá)里湖是北方地區(qū)比較典型的高原湖泊,其流域地處干旱/半干旱地區(qū),氣候干燥,降雨稀少。近年來,在氣候變化及人類活動(dòng)雙重影響下,湖面萎縮、湖泊污染等現(xiàn)象嚴(yán)重,流域草原退化、土地沙化等問題持續(xù)發(fā)生,嚴(yán)重威脅著內(nèi)蒙古地區(qū)的生態(tài)平衡[26]。目前對(duì)達(dá)里湖流域的研究多集中在達(dá)里湖水域變化、水體污染等方面,鮮有以流域?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)及保護(hù)措施的研究,亟需針對(duì)流域特點(diǎn)及問題開展科學(xué)有序的保護(hù)措施研究[27-30]。圍繞“如何針對(duì)地理位置重要、生態(tài)環(huán)境脆弱的高原湖泊流域進(jìn)行生態(tài)分區(qū)并實(shí)施有效地保護(hù)與管理”這一科學(xué)問題,本文選取內(nèi)蒙古高原湖泊達(dá)里湖流域?yàn)檠芯繉?duì)象,在明晰其生態(tài)環(huán)境狀況及主要問題的基礎(chǔ)上,開展生態(tài)系統(tǒng)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià),找出達(dá)里湖流域生態(tài)脆弱區(qū)域及生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域,在此基礎(chǔ)上提出具有針對(duì)性的分區(qū)保護(hù)對(duì)策,研究結(jié)果可以指導(dǎo)流域的綜合規(guī)劃、治理和保護(hù),并為流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),在實(shí)現(xiàn)區(qū)域人與自然和諧發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。
1 研究區(qū)概況及主要環(huán)境問題
達(dá)里湖是我國北方典型的干旱—半干旱地區(qū)草原性湖泊,其流域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市克什克騰旗西部,地理坐標(biāo)為116°22′—117°33′E,42°33′—43°45′N(圖1)。流域面積約為4675 km2。流域?qū)儆跍貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候,多年平均氣溫約為2—4℃,年降水量大約為300 mm,年蒸發(fā)量是降水量的5倍多,約為1600 mm。流域內(nèi)景觀類型多樣,動(dòng)植物資源較為豐富。常住人口約為1.33 萬人,以牧民為主,且多數(shù)為少數(shù)民族。流域以草原農(nóng)牧業(yè)和旅游業(yè)為主要支柱產(chǎn)業(yè),是經(jīng)濟(jì)發(fā)展欠發(fā)達(dá)地區(qū)[26,31-32]。流域內(nèi)于1987年建立了達(dá)里諾爾自然保護(hù)區(qū),并于1997年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),重點(diǎn)保護(hù)珍稀鳥類及其生境,在流域內(nèi)發(fā)揮了重要的生態(tài)系統(tǒng)功能[33]。
長期以來,在氣候變化及人類活動(dòng)的雙重影響下,流域的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都遭受到嚴(yán)重影響,主要包含以下幾個(gè)方面：
(1)達(dá)里湖水質(zhì)水量問題。由于入湖河流多次出現(xiàn)斷流,使得達(dá)里湖湖面面積萎縮明顯,從1980年的220 km2下降到2018年的197 km2,減少了近12%；儲(chǔ)水量也從15億m3下降到13億m3。達(dá)里湖屬于封閉湖泊,由于湖水持續(xù)濃縮,導(dǎo)致湖中各污染物濃度持續(xù)增加,水質(zhì)為劣V類。
(2)草原退化問題。流域內(nèi)草原生態(tài)系統(tǒng)受損明顯,退化草場面積達(dá)到1773 km2,占總面積的38%；鹽漬化草原面積達(dá)到200 km2,占總面積的4%。草地的持續(xù)退化使得植物多樣性及優(yōu)質(zhì)建群植物衰退明顯,多年生牧草由19種減少到8種,一年生牧草由1種上升到7種,草群高度由28 cm減少到5 cm。
(3)水土流失問題。流域所在地為北方典型的風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū),由于長期的侵蝕,流域內(nèi)水土流失面積高達(dá)2704 km2,占流域一半的面積,局部地區(qū)甚至成為流動(dòng)沙丘群。
(4)土地沙化問題。流域位于干旱/半干旱生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)域,降水量持續(xù)減少、氣溫持續(xù)升高,再加上生態(tài)資源使用不合理,使得流域內(nèi)土地沙化面積多達(dá)1646 km2,嚴(yán)重影響了流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展。
圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 The location of study area
2 數(shù)據(jù)來源及研究方法
2.1 數(shù)據(jù)來源
通過前期與地方政府緊密合作,開展了達(dá)里湖流域野外調(diào)研及數(shù)據(jù)資料收集工作,獲取了流域較為全面的基本情況信息。本文所選用的數(shù)據(jù)主要來源于以下途徑：
(1)土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。
(2)流域內(nèi)降雨等氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)及地方政府。
(3)流域內(nèi)土壤數(shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)土壤科學(xué)數(shù)據(jù)(http://soil.geodata.cn/)及地方政府。
(4)流域內(nèi)道路數(shù)據(jù)來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(http://www.webmap.cn/)及地方政府。
(5)流域內(nèi)DEM(Digital Elevation Model, 數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)下載于地理空間數(shù)據(jù)云(https://www.gscloud.cn/search)上的ASTER GDEM V2數(shù)據(jù)源。
2.2 研究方法
2.2.1生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)方法
根據(jù)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征及狀況,并借鑒同類型湖泊流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分析已有案例[34-37],本文選取流域內(nèi)容易導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)的水土流失敏感性、土地沙化敏感性和土壤侵蝕敏感性三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)流域進(jìn)行整體分析。參考相關(guān)文獻(xiàn),3個(gè)指標(biāo)的計(jì)算過程如下[35,38-41]：
(1)水土流失敏感性：基于2015年遙感影像數(shù)據(jù),使用ArcGIS中的spatial analyst中的疊加分析,對(duì)流域內(nèi)溝谷密度、地形坡度、土壤可蝕性和土地利用類型進(jìn)行加權(quán)疊加得到,并將水土流失敏感性分為極敏感、高度敏感、中度敏感、輕度敏感和不敏感5個(gè)等級(jí)。
(2)土地沙化敏感性。
(1)
式中,Di為i評(píng)價(jià)區(qū)土壤沙化敏感性指數(shù),Ii為干燥度指數(shù),Wi為起沙風(fēng)天數(shù),Ki為土壤質(zhì)地,Ci為植被覆蓋度,同樣將結(jié)果分為5個(gè)敏感等級(jí)。
(3)土壤侵蝕敏感性：選取植被覆蓋度、地形起伏度、土壤質(zhì)地和降雨侵蝕力R值使用柵格計(jì)算器疊加得到。
(2)
式中,SSj為j空間單位土壤侵蝕敏感性指數(shù),Ci為因子敏感性等級(jí)值,n為j空間單元所包含的敏感性因子指標(biāo)個(gè)數(shù),并將結(jié)果分為5個(gè)敏感等級(jí)。
結(jié)合以上3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果,通過使用ArcGIS平臺(tái)的空間分析疊加模塊,對(duì)3個(gè)指標(biāo)的分布圖進(jìn)行空間疊加,最終得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖,并將敏感性分為3個(gè)等級(jí),即一般敏感、敏感和極敏感。
2.2.2生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)
依據(jù)研究區(qū)主要生態(tài)環(huán)境狀況,并充分參考同類型流域的相關(guān)研究文獻(xiàn)[42-46],本文選取達(dá)里湖流域能提供的重要生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持和生境質(zhì)量重要性3個(gè)指標(biāo)對(duì)流域進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn),3個(gè)指標(biāo)的計(jì)算過程如下[47-56]：
(1)水源涵養(yǎng)重要性：在計(jì)算出產(chǎn)水量的基礎(chǔ)上,依據(jù)Bai等人提出的公式,即各地類的水源涵養(yǎng)量等于各地類產(chǎn)水量減去各地類的地表徑流量。本文選取流域內(nèi)年均降水量、潛在蒸散量、植被可利用含水量、土壤深度、根系深度等數(shù)據(jù),通過公式3—5的計(jì)算,得到達(dá)里湖流域水源涵養(yǎng)重要性,并將結(jié)果分為極重要、高度重要、中等重要、較重要及一般重要5個(gè)等級(jí)。
WRij=Yij-Runoffij
(3)
Runoffij=Pij×Cj
(4)
Cj=Cr+Cs+Ct
(5)
式中,WRij是LUCCj上像元i的年持水量,Runoffij是LUCCj上像元i的年地表徑流量,Pij表示LUCCj上像元i的年均降水量,Cj表示第j類土地利用類型的地表徑流系數(shù)。
(2)土壤保持重要性：選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地表覆蓋管理、土壤保持措施等因子,通過InVEST模型中的RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)模型對(duì)研究區(qū)土壤保持量進(jìn)行估算得到,并將結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)。公式如下：
A=Rx×Kx×Lx×Sx×Cx×Px
(6)
Ap=Rx×Kx×Lx×Sx
(7)
Ac=Ap-A
(8)
式中,A是流域內(nèi)任意柵格x的實(shí)際土壤侵蝕量(t),Ap和Ac分別為流域內(nèi)任意柵格x的潛在土壤侵蝕量和土壤保持量。Rx、Kx、Cx、Px分別是柵格的降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地表覆蓋管理因子和土壤保持管理因子,Lx、Sx為坡長和坡度因子。
(3)生境質(zhì)量重要性:選取生境退化度、生境質(zhì)量指數(shù)、生態(tài)脅迫源、生境類型對(duì)脅迫源的敏感性和生態(tài)脅迫源因子圖層等數(shù)據(jù),運(yùn)用InVEST 模型中的生境質(zhì)量(Habitat quality)模塊和ArcGIS 10.3軟件處理進(jìn)行分析得到,結(jié)果同樣分為5個(gè)等級(jí)。
結(jié)合以上3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果,通過使用ArcGIS平臺(tái)的空間分析疊加模塊,對(duì)3個(gè)指標(biāo)的分布圖進(jìn)行空間疊加,最終得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖,將流域按一般重要、重要和極重要等級(jí)劃分。
2.2.3分區(qū)方法
達(dá)里湖流域的分區(qū)遵循可持續(xù)發(fā)展原則、整體性原則、主導(dǎo)性原則與可操作性原則,將生態(tài)系統(tǒng)敏感性及生態(tài)系統(tǒng)功能重要性的最終評(píng)價(jià)結(jié)果按照表1的規(guī)則進(jìn)行疊加分區(qū),將整個(gè)流域分為極重要敏感區(qū)、一般重要敏感區(qū)和低重要敏感區(qū)。
表1 達(dá)里湖流域分區(qū)規(guī)則
3 研究結(jié)果
3.1 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)
達(dá)里湖流域的3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)敏感性指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示,水土流失、土地沙化和土壤侵蝕敏感性分布有一定差異。水土流失極敏感地及高敏感地區(qū)主要分布在流域的南部部分地區(qū),其余大部分地區(qū)為水土流失敏感性較低地區(qū)；土地沙化極敏感及高度敏感地區(qū)主要分布在流域的西北部地區(qū)及東北部零星地區(qū)；土壤侵蝕極敏感及高度敏感地區(qū)主要分布在流域的東部。
從流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖(圖2)來看,生態(tài)極敏感地區(qū)主要分布在流域的西北部及東北和南部的零星地區(qū),面積大約為1577 km2,約占流域總面積的34%,該區(qū)域土地覆蓋類型主要為林地、耕地及部分草地。敏感地區(qū)主要分布在流域的中部,零星分布在流域東北部及南部,面積大約為2363 km2,約占流域總面積的51%。一般敏感區(qū)主要分布在流域的中部地區(qū),面積大約為732 km2,約占流域總面積的15%。
圖2 達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖Fig.2 The distribution map of ecosystem sensitivity in Lake Dalinor Basin
3.2 生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)
水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性維持是達(dá)里湖流域所能提供的重要生態(tài)系統(tǒng)功能,對(duì)維持流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到重要作用。通過圖3可以看出,水源涵養(yǎng)中等重要區(qū)域主要分布在流域的北部,較重要地區(qū)主要分布在流域的南部；土壤保持重要地區(qū)主要分布在流域的東北林地地區(qū),其余大部分地區(qū)為一般重要區(qū)域；生境質(zhì)量極重要地區(qū)分布在流域內(nèi)的湖區(qū)及東北地區(qū),中等重要地區(qū)分布在流域的北部,較重要地區(qū)主要分布在流域的南部。
將水源涵養(yǎng)、土壤保持和生境質(zhì)量3個(gè)結(jié)果疊加后,可以得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖(圖3)。如圖3所示,達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能極重要區(qū)域主要分布在達(dá)里湖區(qū)及東北部的林地區(qū)域,零星分布在部分草地,面積大約為964 km2,約占整個(gè)流域面積的20%。生態(tài)系統(tǒng)功能重要區(qū)域主要分布在流域北部的耕地及部分草地,面積約為2912 km2,約占整個(gè)流域面積的62%。生態(tài)系統(tǒng)功能一般重要區(qū)域主要分布在流域南部的建設(shè)用地、未利用地與部分草地,面積約為824.65 km2,約占流域總面積的18%。
圖3 達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖 Fig.3 The distribution map of importance of ecosystem function in Lake Dalinor Basin
3.3 流域分區(qū)結(jié)果
圖4 達(dá)里湖流域分區(qū)圖Fig.4 Zoning result of Lake Dalinor basin
將生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布與生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布結(jié)果進(jìn)行空間疊加,并按照極重要敏感區(qū)、一般重要敏感區(qū)及低重要敏感區(qū)劃分,并依據(jù)每個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問題與保護(hù)特點(diǎn),同時(shí)考慮到流域內(nèi)達(dá)里諾爾國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的重要性,將流域分為禁止開發(fā)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、質(zhì)量提升區(qū)與潛在威脅區(qū),得到達(dá)里湖流域的最終分區(qū)圖,如圖4所示。
由于流域內(nèi)達(dá)里諾爾國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)具有的重要生態(tài)意義,將其單獨(dú)劃分為禁止開發(fā)區(qū)進(jìn)行保護(hù)與管理。禁止開發(fā)區(qū)位于流域中間部位,面積約為1216 km2,為整個(gè)流域面積的26%。該區(qū)域湖水水質(zhì)水量問題較為嚴(yán)重,盜獵野生動(dòng)物現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)涵蓋流域內(nèi)生態(tài)極重要敏感區(qū),面積約為762 km2,為流域面積的16%。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)涵蓋了流域東北部的林地、北部部分草地及南部零星草地。該區(qū)域內(nèi)林地資源開發(fā)無序,且工作人員保護(hù)意識(shí)較低,生態(tài)保護(hù)工作效率不高。質(zhì)量提升區(qū)包括一般重要敏感區(qū),面積約為1599 km2,為流域面積的34%。該區(qū)域主要涵蓋流域東北部草原地帶、北部耕地及南部部分草地地區(qū)。質(zhì)量提升區(qū)內(nèi)草地退化現(xiàn)象嚴(yán)重,耕地結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整,存在農(nóng)業(yè)廢水現(xiàn)象。潛在威脅區(qū)包括低重要敏感區(qū),面積約為1099 km2,為流域面積的24%。該區(qū)域主要涵蓋南部的建設(shè)用地與未利用地,以及周邊零星草地。潛在威脅區(qū)是流域內(nèi)人類活動(dòng)最活躍地區(qū),生態(tài)環(huán)境受到較大影響,且有逐漸影響其他區(qū)域的可能。
3.4 分區(qū)保護(hù)對(duì)策
達(dá)里湖流域具有地理位置重要、生態(tài)文化濃厚、少數(shù)民族聚居等特征,是一個(gè)以旅游業(yè)和草原農(nóng)牧業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的特殊經(jīng)濟(jì)區(qū)域。流域所在地是生態(tài)脆弱區(qū),也是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。在對(duì)達(dá)里湖流域進(jìn)行生態(tài)分區(qū)分析后,以保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和提升生態(tài)功能為重點(diǎn),通過對(duì)達(dá)里湖流域內(nèi)4個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)及問題分析,提出針對(duì)每個(gè)區(qū)域特色的保護(hù)對(duì)策,為流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
禁止開發(fā)區(qū)涵蓋了達(dá)里湖自然保護(hù)區(qū),應(yīng)建立生態(tài)、環(huán)境、資源一體化的管理模式。達(dá)里湖保護(hù)區(qū)內(nèi)劃分了5個(gè)核心區(qū)、3個(gè)緩沖區(qū)和1個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū),保護(hù)對(duì)策應(yīng)在此基礎(chǔ)上開展。核心區(qū)是保護(hù)區(qū)內(nèi)的精華所在,要嚴(yán)格禁止一切人類活動(dòng),并采取聯(lián)合執(zhí)法嚴(yán)厲打擊破壞自然資源、偷獵等現(xiàn)象發(fā)生。緩沖區(qū)位于核心區(qū)周圍地帶,在核心區(qū)保護(hù)中起到緩沖作用。要充分利用智能化、現(xiàn)代化技術(shù),對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的自然資源及人類活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)珍稀物種和人類活動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)管。其他區(qū)域?yàn)閷?shí)驗(yàn)區(qū),在該區(qū)域內(nèi)應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況,有計(jì)劃、有目的的進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及開展科研、教學(xué)、參觀、考察等活動(dòng)[57]。
重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)的林地、草地具有重要的生態(tài)價(jià)值,并且是流域內(nèi)敏感地區(qū),對(duì)外界干擾的抵御能力較低,需要加強(qiáng)生態(tài)功能重要及敏感地區(qū)的生態(tài)保護(hù)建設(shè),包括加強(qiáng)天然林的保護(hù)以及生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)林的建設(shè),以加速被毀林地修復(fù)以及林地生態(tài)環(huán)境的改善。要科學(xué)、合理地利用區(qū)域內(nèi)的自然資源,確保生態(tài)環(huán)境為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┳銐虻纳尜Y源,以實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。
質(zhì)量提升區(qū)以重要敏感區(qū)的部分草地、耕地為主,該區(qū)域內(nèi)可以在生態(tài)環(huán)境承載力允許的情況下,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行資源開發(fā)利用,同時(shí)對(duì)有害的生產(chǎn)生活方式要絕對(duì)避免。對(duì)于該地區(qū)的草地資源,要嚴(yán)格實(shí)施草蓄平衡政策,指導(dǎo)牧民進(jìn)行蓄群結(jié)構(gòu)調(diào)整,要盡可能的防止其退化、沙化及鹽堿化,并根據(jù)草地的分布特點(diǎn)及生態(tài)環(huán)境特征,進(jìn)行因地制宜的分類規(guī)劃保護(hù)。在該區(qū)域的耕地布局中,要大力發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè),積極發(fā)展節(jié)水技術(shù)、更改農(nóng)作物結(jié)構(gòu),提高水的利用率和水的生產(chǎn)效率,以保護(hù)流域內(nèi)的水資源,提升流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[58]。
潛在威脅區(qū)以低敏感重要的建設(shè)用地與未利用地為主,零星包含周邊部分草地。與其他地區(qū)相比,潛在威脅區(qū)的人類活動(dòng)相對(duì)密集,生態(tài)環(huán)境較容易遭受破壞,且影響范圍有向周邊區(qū)域擴(kuò)散的可能。在此區(qū)域內(nèi),應(yīng)在生態(tài)環(huán)境承載力允許的條件下,加強(qiáng)控制和合理規(guī)劃資源的開發(fā)利用,適度進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),并科學(xué)、合理的進(jìn)行農(nóng)業(yè)、工業(yè)發(fā)展,以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞。要鼓勵(lì)推進(jìn)礦工企業(yè)進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn),對(duì)于效益低下、環(huán)境破壞強(qiáng)的小企業(yè)進(jìn)行合并,加強(qiáng)對(duì)高污染企業(yè)的監(jiān)督,避免發(fā)生環(huán)境破壞行為,同時(shí)鼓勵(lì)環(huán)境修復(fù)及保護(hù)的行為[59]。堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念,推進(jìn)生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,打造體現(xiàn)當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族特色文化的旅游業(yè),在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下,增加當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖隱60]。
4 結(jié)論
高原湖泊是我國極為寶貴的自然資源,是影響高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的關(guān)鍵因素之一,具有較高的生態(tài)價(jià)值。達(dá)里湖是內(nèi)蒙古典型的干旱-半干旱草原性湖泊,其流域是一個(gè)以草原農(nóng)牧業(yè)和旅游業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的特殊經(jīng)濟(jì)區(qū)域,具有地廣人稀、生態(tài)文化濃厚、地理位置重要、少數(shù)民族聚居等特征。近十幾年來,達(dá)里湖流域內(nèi)生態(tài)功能退化嚴(yán)重,使流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)矛盾進(jìn)一步惡化,保護(hù)與治理內(nèi)蒙古高原湖泊及其流域已成為社會(huì)各界關(guān)注的重大問題。為了達(dá)到扭轉(zhuǎn)內(nèi)蒙古高原重要湖泊當(dāng)前嚴(yán)重而緊迫的萎縮現(xiàn)狀、緩解生態(tài)系統(tǒng)功能降低等問題、保持流域生態(tài)系統(tǒng)健康和完整的目標(biāo),本文針對(duì)達(dá)里湖流域開展了保護(hù)對(duì)策研究,基于生態(tài)系統(tǒng)敏感性及生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果,將達(dá)里湖流域分為禁止開發(fā)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、質(zhì)量提升區(qū)與潛在威脅區(qū),并根據(jù)每個(gè)區(qū)域的生態(tài)特性,制定合理的保護(hù)對(duì)策。研究有利于豐富流域生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)方法,可為研究區(qū)及其他同類型湖泊流域的生態(tài)保護(hù)建設(shè)提出具有可操作性的建議及對(duì)策,同時(shí)為管理者制定生態(tài)保護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù),對(duì)恢復(fù)生態(tài)脆弱地區(qū)的環(huán)境及資源可持續(xù)利用具有指導(dǎo)作用。
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崔 寧,于恩逸,李 爽,唐明方,*,吳 鋼
1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049
我國地域遼闊,地貌復(fù)雜,湖泊分布廣泛、類型多樣且演變歷史復(fù)雜[1-2]。高原湖泊位于高原地帶,具有對(duì)外無連通性、水體交換率低及自凈能力差等特點(diǎn)[3-4]。由于地理位置特殊,高原湖泊具有極高的生態(tài)價(jià)值,在維護(hù)高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)及我國大江大河生態(tài)安全穩(wěn)定中扮演著重要角色。與平原湖泊相比,高原湖泊結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,生態(tài)功能更為重要,具有一定的特殊性[5-7]。我國高原湖泊主要分為青藏高原湖區(qū)、云貴高原湖區(qū)和蒙新高原湖區(qū)。在全球氣候變暖的大背景下,除青藏高原以外,其他高原湖泊普遍產(chǎn)生了湖泊水位下降、湖面萎縮、湖水污染等問題,并且這些問題所產(chǎn)生的影響已經(jīng)從局部擴(kuò)展為流域性乃至區(qū)域性[8-10]。高原湖泊流域是內(nèi)蒙古地區(qū)重要的水源區(qū)域,在防汛抗旱、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持等方面發(fā)揮著重要作用[3]。近幾十年,粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式及人類生產(chǎn)生活的影響給內(nèi)蒙古高原湖泊帶來了巨大的破壞。據(jù)內(nèi)蒙古高原湖泊演變歷史的研究表明,近幾十年,內(nèi)蒙古高原湖泊面積減少了1223 km2,下降約22%,加之湖水污染及周圍生態(tài)系統(tǒng)的破壞產(chǎn)生了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題[11-12]。一方面,流域內(nèi)居民生存及產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越依賴流域生態(tài)系統(tǒng)；另一方面,受到破壞的生態(tài)系統(tǒng)所能提供的價(jià)值卻在減少,已經(jīng)嚴(yán)重威脅到流域可持續(xù)發(fā)展及資源可持續(xù)利用[13]。目前對(duì)于高原湖泊的研究主要針對(duì)青藏高原和云貴高原地區(qū)[14-20],對(duì)內(nèi)蒙古高原湖泊流域生態(tài)環(huán)境變化及生態(tài)保護(hù)對(duì)策仍需進(jìn)一步深入研究,進(jìn)而減緩內(nèi)蒙古高原湖泊流域生態(tài)環(huán)境退化趨勢。
對(duì)目前國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的梳理可以發(fā)現(xiàn),對(duì)湖泊及其流域進(jìn)行綜合治理與保護(hù)是未來研究的主要發(fā)展方向,然而對(duì)自然條件較為復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境更為脆弱及生態(tài)保護(hù)難度較大的內(nèi)蒙古地區(qū)高原湖泊的研究依然不多[21-25]。作為內(nèi)蒙古四大湖泊之一,達(dá)里湖是北方地區(qū)比較典型的高原湖泊,其流域地處干旱/半干旱地區(qū),氣候干燥,降雨稀少。近年來,在氣候變化及人類活動(dòng)雙重影響下,湖面萎縮、湖泊污染等現(xiàn)象嚴(yán)重,流域草原退化、土地沙化等問題持續(xù)發(fā)生,嚴(yán)重威脅著內(nèi)蒙古地區(qū)的生態(tài)平衡[26]。目前對(duì)達(dá)里湖流域的研究多集中在達(dá)里湖水域變化、水體污染等方面,鮮有以流域?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)及保護(hù)措施的研究,亟需針對(duì)流域特點(diǎn)及問題開展科學(xué)有序的保護(hù)措施研究[27-30]。圍繞“如何針對(duì)地理位置重要、生態(tài)環(huán)境脆弱的高原湖泊流域進(jìn)行生態(tài)分區(qū)并實(shí)施有效地保護(hù)與管理”這一科學(xué)問題,本文選取內(nèi)蒙古高原湖泊達(dá)里湖流域?yàn)檠芯繉?duì)象,在明晰其生態(tài)環(huán)境狀況及主要問題的基礎(chǔ)上,開展生態(tài)系統(tǒng)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià),找出達(dá)里湖流域生態(tài)脆弱區(qū)域及生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域,在此基礎(chǔ)上提出具有針對(duì)性的分區(qū)保護(hù)對(duì)策,研究結(jié)果可以指導(dǎo)流域的綜合規(guī)劃、治理和保護(hù),并為流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),在實(shí)現(xiàn)區(qū)域人與自然和諧發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。
1 研究區(qū)概況及主要環(huán)境問題
達(dá)里湖是我國北方典型的干旱—半干旱地區(qū)草原性湖泊,其流域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市克什克騰旗西部,地理坐標(biāo)為116°22′—117°33′E,42°33′—43°45′N(圖1)。流域面積約為4675 km2。流域?qū)儆跍貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候,多年平均氣溫約為2—4℃,年降水量大約為300 mm,年蒸發(fā)量是降水量的5倍多,約為1600 mm。流域內(nèi)景觀類型多樣,動(dòng)植物資源較為豐富。常住人口約為1.33 萬人,以牧民為主,且多數(shù)為少數(shù)民族。流域以草原農(nóng)牧業(yè)和旅游業(yè)為主要支柱產(chǎn)業(yè),是經(jīng)濟(jì)發(fā)展欠發(fā)達(dá)地區(qū)[26,31-32]。流域內(nèi)于1987年建立了達(dá)里諾爾自然保護(hù)區(qū),并于1997年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)為國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),重點(diǎn)保護(hù)珍稀鳥類及其生境,在流域內(nèi)發(fā)揮了重要的生態(tài)系統(tǒng)功能[33]。
長期以來,在氣候變化及人類活動(dòng)的雙重影響下,流域的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都遭受到嚴(yán)重影響,主要包含以下幾個(gè)方面：
(1)達(dá)里湖水質(zhì)水量問題。由于入湖河流多次出現(xiàn)斷流,使得達(dá)里湖湖面面積萎縮明顯,從1980年的220 km2下降到2018年的197 km2,減少了近12%；儲(chǔ)水量也從15億m3下降到13億m3。達(dá)里湖屬于封閉湖泊,由于湖水持續(xù)濃縮,導(dǎo)致湖中各污染物濃度持續(xù)增加,水質(zhì)為劣V類。
(2)草原退化問題。流域內(nèi)草原生態(tài)系統(tǒng)受損明顯,退化草場面積達(dá)到1773 km2,占總面積的38%；鹽漬化草原面積達(dá)到200 km2,占總面積的4%。草地的持續(xù)退化使得植物多樣性及優(yōu)質(zhì)建群植物衰退明顯,多年生牧草由19種減少到8種,一年生牧草由1種上升到7種,草群高度由28 cm減少到5 cm。
(3)水土流失問題。流域所在地為北方典型的風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū),由于長期的侵蝕,流域內(nèi)水土流失面積高達(dá)2704 km2,占流域一半的面積,局部地區(qū)甚至成為流動(dòng)沙丘群。
(4)土地沙化問題。流域位于干旱/半干旱生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)域,降水量持續(xù)減少、氣溫持續(xù)升高,再加上生態(tài)資源使用不合理,使得流域內(nèi)土地沙化面積多達(dá)1646 km2,嚴(yán)重影響了流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展。
圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 The location of study area
2 數(shù)據(jù)來源及研究方法
2.1 數(shù)據(jù)來源
通過前期與地方政府緊密合作,開展了達(dá)里湖流域野外調(diào)研及數(shù)據(jù)資料收集工作,獲取了流域較為全面的基本情況信息。本文所選用的數(shù)據(jù)主要來源于以下途徑：
(1)土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。
(2)流域內(nèi)降雨等氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)及地方政府。
(3)流域內(nèi)土壤數(shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)土壤科學(xué)數(shù)據(jù)(http://soil.geodata.cn/)及地方政府。
(4)流域內(nèi)道路數(shù)據(jù)來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(http://www.webmap.cn/)及地方政府。
(5)流域內(nèi)DEM(Digital Elevation Model, 數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)下載于地理空間數(shù)據(jù)云(https://www.gscloud.cn/search)上的ASTER GDEM V2數(shù)據(jù)源。
2.2 研究方法
2.2.1生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)方法
根據(jù)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征及狀況,并借鑒同類型湖泊流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分析已有案例[34-37],本文選取流域內(nèi)容易導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)的水土流失敏感性、土地沙化敏感性和土壤侵蝕敏感性三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)流域進(jìn)行整體分析。參考相關(guān)文獻(xiàn),3個(gè)指標(biāo)的計(jì)算過程如下[35,38-41]：
(1)水土流失敏感性：基于2015年遙感影像數(shù)據(jù),使用ArcGIS中的spatial analyst中的疊加分析,對(duì)流域內(nèi)溝谷密度、地形坡度、土壤可蝕性和土地利用類型進(jìn)行加權(quán)疊加得到,并將水土流失敏感性分為極敏感、高度敏感、中度敏感、輕度敏感和不敏感5個(gè)等級(jí)。
(2)土地沙化敏感性。
(1)
式中,Di為i評(píng)價(jià)區(qū)土壤沙化敏感性指數(shù),Ii為干燥度指數(shù),Wi為起沙風(fēng)天數(shù),Ki為土壤質(zhì)地,Ci為植被覆蓋度,同樣將結(jié)果分為5個(gè)敏感等級(jí)。
(3)土壤侵蝕敏感性：選取植被覆蓋度、地形起伏度、土壤質(zhì)地和降雨侵蝕力R值使用柵格計(jì)算器疊加得到。
(2)
式中,SSj為j空間單位土壤侵蝕敏感性指數(shù),Ci為因子敏感性等級(jí)值,n為j空間單元所包含的敏感性因子指標(biāo)個(gè)數(shù),并將結(jié)果分為5個(gè)敏感等級(jí)。
結(jié)合以上3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果,通過使用ArcGIS平臺(tái)的空間分析疊加模塊,對(duì)3個(gè)指標(biāo)的分布圖進(jìn)行空間疊加,最終得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖,并將敏感性分為3個(gè)等級(jí),即一般敏感、敏感和極敏感。
2.2.2生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)
依據(jù)研究區(qū)主要生態(tài)環(huán)境狀況,并充分參考同類型流域的相關(guān)研究文獻(xiàn)[42-46],本文選取達(dá)里湖流域能提供的重要生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持和生境質(zhì)量重要性3個(gè)指標(biāo)對(duì)流域進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn),3個(gè)指標(biāo)的計(jì)算過程如下[47-56]：
(1)水源涵養(yǎng)重要性：在計(jì)算出產(chǎn)水量的基礎(chǔ)上,依據(jù)Bai等人提出的公式,即各地類的水源涵養(yǎng)量等于各地類產(chǎn)水量減去各地類的地表徑流量。本文選取流域內(nèi)年均降水量、潛在蒸散量、植被可利用含水量、土壤深度、根系深度等數(shù)據(jù),通過公式3—5的計(jì)算,得到達(dá)里湖流域水源涵養(yǎng)重要性,并將結(jié)果分為極重要、高度重要、中等重要、較重要及一般重要5個(gè)等級(jí)。
WRij=Yij-Runoffij
(3)
Runoffij=Pij×Cj
(4)
Cj=Cr+Cs+Ct
(5)
式中,WRij是LUCCj上像元i的年持水量,Runoffij是LUCCj上像元i的年地表徑流量,Pij表示LUCCj上像元i的年均降水量,Cj表示第j類土地利用類型的地表徑流系數(shù)。
(2)土壤保持重要性：選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地表覆蓋管理、土壤保持措施等因子,通過InVEST模型中的RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)模型對(duì)研究區(qū)土壤保持量進(jìn)行估算得到,并將結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)。公式如下：
A=Rx×Kx×Lx×Sx×Cx×Px
(6)
Ap=Rx×Kx×Lx×Sx
(7)
Ac=Ap-A
(8)
式中,A是流域內(nèi)任意柵格x的實(shí)際土壤侵蝕量(t),Ap和Ac分別為流域內(nèi)任意柵格x的潛在土壤侵蝕量和土壤保持量。Rx、Kx、Cx、Px分別是柵格的降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地表覆蓋管理因子和土壤保持管理因子,Lx、Sx為坡長和坡度因子。
(3)生境質(zhì)量重要性:選取生境退化度、生境質(zhì)量指數(shù)、生態(tài)脅迫源、生境類型對(duì)脅迫源的敏感性和生態(tài)脅迫源因子圖層等數(shù)據(jù),運(yùn)用InVEST 模型中的生境質(zhì)量(Habitat quality)模塊和ArcGIS 10.3軟件處理進(jìn)行分析得到,結(jié)果同樣分為5個(gè)等級(jí)。
結(jié)合以上3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果,通過使用ArcGIS平臺(tái)的空間分析疊加模塊,對(duì)3個(gè)指標(biāo)的分布圖進(jìn)行空間疊加,最終得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖,將流域按一般重要、重要和極重要等級(jí)劃分。
2.2.3分區(qū)方法
達(dá)里湖流域的分區(qū)遵循可持續(xù)發(fā)展原則、整體性原則、主導(dǎo)性原則與可操作性原則,將生態(tài)系統(tǒng)敏感性及生態(tài)系統(tǒng)功能重要性的最終評(píng)價(jià)結(jié)果按照表1的規(guī)則進(jìn)行疊加分區(qū),將整個(gè)流域分為極重要敏感區(qū)、一般重要敏感區(qū)和低重要敏感區(qū)。
表1 達(dá)里湖流域分區(qū)規(guī)則
3 研究結(jié)果
3.1 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)
達(dá)里湖流域的3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)敏感性指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示,水土流失、土地沙化和土壤侵蝕敏感性分布有一定差異。水土流失極敏感地及高敏感地區(qū)主要分布在流域的南部部分地區(qū),其余大部分地區(qū)為水土流失敏感性較低地區(qū)；土地沙化極敏感及高度敏感地區(qū)主要分布在流域的西北部地區(qū)及東北部零星地區(qū)；土壤侵蝕極敏感及高度敏感地區(qū)主要分布在流域的東部。
從流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖(圖2)來看,生態(tài)極敏感地區(qū)主要分布在流域的西北部及東北和南部的零星地區(qū),面積大約為1577 km2,約占流域總面積的34%,該區(qū)域土地覆蓋類型主要為林地、耕地及部分草地。敏感地區(qū)主要分布在流域的中部,零星分布在流域東北部及南部,面積大約為2363 km2,約占流域總面積的51%。一般敏感區(qū)主要分布在流域的中部地區(qū),面積大約為732 km2,約占流域總面積的15%。
圖2 達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布圖Fig.2 The distribution map of ecosystem sensitivity in Lake Dalinor Basin
3.2 生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)
水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性維持是達(dá)里湖流域所能提供的重要生態(tài)系統(tǒng)功能,對(duì)維持流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到重要作用。通過圖3可以看出,水源涵養(yǎng)中等重要區(qū)域主要分布在流域的北部,較重要地區(qū)主要分布在流域的南部；土壤保持重要地區(qū)主要分布在流域的東北林地地區(qū),其余大部分地區(qū)為一般重要區(qū)域；生境質(zhì)量極重要地區(qū)分布在流域內(nèi)的湖區(qū)及東北地區(qū),中等重要地區(qū)分布在流域的北部,較重要地區(qū)主要分布在流域的南部。
將水源涵養(yǎng)、土壤保持和生境質(zhì)量3個(gè)結(jié)果疊加后,可以得到達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖(圖3)。如圖3所示,達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能極重要區(qū)域主要分布在達(dá)里湖區(qū)及東北部的林地區(qū)域,零星分布在部分草地,面積大約為964 km2,約占整個(gè)流域面積的20%。生態(tài)系統(tǒng)功能重要區(qū)域主要分布在流域北部的耕地及部分草地,面積約為2912 km2,約占整個(gè)流域面積的62%。生態(tài)系統(tǒng)功能一般重要區(qū)域主要分布在流域南部的建設(shè)用地、未利用地與部分草地,面積約為824.65 km2,約占流域總面積的18%。
圖3 達(dá)里湖流域生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布圖 Fig.3 The distribution map of importance of ecosystem function in Lake Dalinor Basin
3.3 流域分區(qū)結(jié)果
圖4 達(dá)里湖流域分區(qū)圖Fig.4 Zoning result of Lake Dalinor basin
將生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布與生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布結(jié)果進(jìn)行空間疊加,并按照極重要敏感區(qū)、一般重要敏感區(qū)及低重要敏感區(qū)劃分,并依據(jù)每個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問題與保護(hù)特點(diǎn),同時(shí)考慮到流域內(nèi)達(dá)里諾爾國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的重要性,將流域分為禁止開發(fā)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、質(zhì)量提升區(qū)與潛在威脅區(qū),得到達(dá)里湖流域的最終分區(qū)圖,如圖4所示。
由于流域內(nèi)達(dá)里諾爾國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)具有的重要生態(tài)意義,將其單獨(dú)劃分為禁止開發(fā)區(qū)進(jìn)行保護(hù)與管理。禁止開發(fā)區(qū)位于流域中間部位,面積約為1216 km2,為整個(gè)流域面積的26%。該區(qū)域湖水水質(zhì)水量問題較為嚴(yán)重,盜獵野生動(dòng)物現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)涵蓋流域內(nèi)生態(tài)極重要敏感區(qū),面積約為762 km2,為流域面積的16%。重點(diǎn)保護(hù)區(qū)涵蓋了流域東北部的林地、北部部分草地及南部零星草地。該區(qū)域內(nèi)林地資源開發(fā)無序,且工作人員保護(hù)意識(shí)較低,生態(tài)保護(hù)工作效率不高。質(zhì)量提升區(qū)包括一般重要敏感區(qū),面積約為1599 km2,為流域面積的34%。該區(qū)域主要涵蓋流域東北部草原地帶、北部耕地及南部部分草地地區(qū)。質(zhì)量提升區(qū)內(nèi)草地退化現(xiàn)象嚴(yán)重,耕地結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整,存在農(nóng)業(yè)廢水現(xiàn)象。潛在威脅區(qū)包括低重要敏感區(qū),面積約為1099 km2,為流域面積的24%。該區(qū)域主要涵蓋南部的建設(shè)用地與未利用地,以及周邊零星草地。潛在威脅區(qū)是流域內(nèi)人類活動(dòng)最活躍地區(qū),生態(tài)環(huán)境受到較大影響,且有逐漸影響其他區(qū)域的可能。
3.4 分區(qū)保護(hù)對(duì)策
達(dá)里湖流域具有地理位置重要、生態(tài)文化濃厚、少數(shù)民族聚居等特征,是一個(gè)以旅游業(yè)和草原農(nóng)牧業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的特殊經(jīng)濟(jì)區(qū)域。流域所在地是生態(tài)脆弱區(qū),也是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。在對(duì)達(dá)里湖流域進(jìn)行生態(tài)分區(qū)分析后,以保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和提升生態(tài)功能為重點(diǎn),通過對(duì)達(dá)里湖流域內(nèi)4個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)及問題分析,提出針對(duì)每個(gè)區(qū)域特色的保護(hù)對(duì)策,為流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
禁止開發(fā)區(qū)涵蓋了達(dá)里湖自然保護(hù)區(qū),應(yīng)建立生態(tài)、環(huán)境、資源一體化的管理模式。達(dá)里湖保護(hù)區(qū)內(nèi)劃分了5個(gè)核心區(qū)、3個(gè)緩沖區(qū)和1個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū),保護(hù)對(duì)策應(yīng)在此基礎(chǔ)上開展。核心區(qū)是保護(hù)區(qū)內(nèi)的精華所在,要嚴(yán)格禁止一切人類活動(dòng),并采取聯(lián)合執(zhí)法嚴(yán)厲打擊破壞自然資源、偷獵等現(xiàn)象發(fā)生。緩沖區(qū)位于核心區(qū)周圍地帶,在核心區(qū)保護(hù)中起到緩沖作用。要充分利用智能化、現(xiàn)代化技術(shù),對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的自然資源及人類活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)珍稀物種和人類活動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)管。其他區(qū)域?yàn)閷?shí)驗(yàn)區(qū),在該區(qū)域內(nèi)應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況,有計(jì)劃、有目的的進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及開展科研、教學(xué)、參觀、考察等活動(dòng)[57]。
重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)的林地、草地具有重要的生態(tài)價(jià)值,并且是流域內(nèi)敏感地區(qū),對(duì)外界干擾的抵御能力較低,需要加強(qiáng)生態(tài)功能重要及敏感地區(qū)的生態(tài)保護(hù)建設(shè),包括加強(qiáng)天然林的保護(hù)以及生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)林的建設(shè),以加速被毀林地修復(fù)以及林地生態(tài)環(huán)境的改善。要科學(xué)、合理地利用區(qū)域內(nèi)的自然資源,確保生態(tài)環(huán)境為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┳銐虻纳尜Y源,以實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。
質(zhì)量提升區(qū)以重要敏感區(qū)的部分草地、耕地為主,該區(qū)域內(nèi)可以在生態(tài)環(huán)境承載力允許的情況下,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行資源開發(fā)利用,同時(shí)對(duì)有害的生產(chǎn)生活方式要絕對(duì)避免。對(duì)于該地區(qū)的草地資源,要嚴(yán)格實(shí)施草蓄平衡政策,指導(dǎo)牧民進(jìn)行蓄群結(jié)構(gòu)調(diào)整,要盡可能的防止其退化、沙化及鹽堿化,并根據(jù)草地的分布特點(diǎn)及生態(tài)環(huán)境特征,進(jìn)行因地制宜的分類規(guī)劃保護(hù)。在該區(qū)域的耕地布局中,要大力發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè),積極發(fā)展節(jié)水技術(shù)、更改農(nóng)作物結(jié)構(gòu),提高水的利用率和水的生產(chǎn)效率,以保護(hù)流域內(nèi)的水資源,提升流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[58]。
潛在威脅區(qū)以低敏感重要的建設(shè)用地與未利用地為主,零星包含周邊部分草地。與其他地區(qū)相比,潛在威脅區(qū)的人類活動(dòng)相對(duì)密集,生態(tài)環(huán)境較容易遭受破壞,且影響范圍有向周邊區(qū)域擴(kuò)散的可能。在此區(qū)域內(nèi),應(yīng)在生態(tài)環(huán)境承載力允許的條件下,加強(qiáng)控制和合理規(guī)劃資源的開發(fā)利用,適度進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),并科學(xué)、合理的進(jìn)行農(nóng)業(yè)、工業(yè)發(fā)展,以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞。要鼓勵(lì)推進(jìn)礦工企業(yè)進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn),對(duì)于效益低下、環(huán)境破壞強(qiáng)的小企業(yè)進(jìn)行合并,加強(qiáng)對(duì)高污染企業(yè)的監(jiān)督,避免發(fā)生環(huán)境破壞行為,同時(shí)鼓勵(lì)環(huán)境修復(fù)及保護(hù)的行為[59]。堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念,推進(jìn)生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,打造體現(xiàn)當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族特色文化的旅游業(yè),在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下,增加當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖隱60]。
4 結(jié)論
高原湖泊是我國極為寶貴的自然資源,是影響高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的關(guān)鍵因素之一,具有較高的生態(tài)價(jià)值。達(dá)里湖是內(nèi)蒙古典型的干旱-半干旱草原性湖泊,其流域是一個(gè)以草原農(nóng)牧業(yè)和旅游業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的特殊經(jīng)濟(jì)區(qū)域,具有地廣人稀、生態(tài)文化濃厚、地理位置重要、少數(shù)民族聚居等特征。近十幾年來,達(dá)里湖流域內(nèi)生態(tài)功能退化嚴(yán)重,使流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)矛盾進(jìn)一步惡化,保護(hù)與治理內(nèi)蒙古高原湖泊及其流域已成為社會(huì)各界關(guān)注的重大問題。為了達(dá)到扭轉(zhuǎn)內(nèi)蒙古高原重要湖泊當(dāng)前嚴(yán)重而緊迫的萎縮現(xiàn)狀、緩解生態(tài)系統(tǒng)功能降低等問題、保持流域生態(tài)系統(tǒng)健康和完整的目標(biāo),本文針對(duì)達(dá)里湖流域開展了保護(hù)對(duì)策研究,基于生態(tài)系統(tǒng)敏感性及生態(tài)系統(tǒng)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果,將達(dá)里湖流域分為禁止開發(fā)區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、質(zhì)量提升區(qū)與潛在威脅區(qū),并根據(jù)每個(gè)區(qū)域的生態(tài)特性,制定合理的保護(hù)對(duì)策。研究有利于豐富流域生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)方法,可為研究區(qū)及其他同類型湖泊流域的生態(tài)保護(hù)建設(shè)提出具有可操作性的建議及對(duì)策,同時(shí)為管理者制定生態(tài)保護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù),對(duì)恢復(fù)生態(tài)脆弱地區(qū)的環(huán)境及資源可持續(xù)利用具有指導(dǎo)作用。
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