宋友城, 田毅, 2,*, 安拴霞

大清河流域生態(tài)功能區(qū)劃研究

宋友城1, 田毅1, 2,*, 安拴霞1

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083 2. 北京市國(guó)土資源信息研究與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083

以區(qū)域生態(tài)功能特征進(jìn)行生態(tài)區(qū)劃是區(qū)域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的重點(diǎn)內(nèi)容, 根據(jù)生態(tài)主導(dǎo)性原則, 引入生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行大清河流域生態(tài)重要性評(píng)價(jià)及生態(tài)功能區(qū)劃分。研究表明: (1)生態(tài)重要性低、較低、中等、較高、高的區(qū)域面積占研究區(qū)比例分別為40.47%、32.96%、6.28%、3.20%、17.07%?？臻g上, 生態(tài)重要性呈現(xiàn)以水源地與自然保護(hù)區(qū)高, 向四周逐漸降低的趨勢(shì)。(2)將大清河流域分為山地區(qū)、丘陵過渡區(qū)、平原區(qū)3個(gè)一級(jí)生態(tài)功能區(qū), 明確不同生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn), 其中山地區(qū)以維持生態(tài)平衡、修復(fù)尾礦處理不當(dāng)造成的地質(zhì)災(zāi)害為目的; 丘陵過渡區(qū)應(yīng)注重礦業(yè)活動(dòng)開采的影響, 注重礦—地—水的協(xié)調(diào)發(fā)展; 下游地區(qū)包含有雄安新區(qū)和白洋淀水域, 應(yīng)注重耕地開發(fā)利用與水域保護(hù)相結(jié)合。(3)在一級(jí)生態(tài)功能區(qū)的基礎(chǔ)上劃分出16個(gè)二級(jí)生態(tài)功能區(qū), 包括水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)、植被保護(hù)區(qū)、洪水調(diào)蓄生態(tài)功能區(qū)3個(gè)生態(tài)功能重要區(qū), 并且明確了各個(gè)生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)保護(hù)措施與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)。據(jù)此研究結(jié)果, 可以在生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)上, 為大清河流域礦山整理修復(fù)、土壤侵蝕嚴(yán)重區(qū)整治、降低水源地風(fēng)險(xiǎn)、合理利用礦、林資源提供支持, 實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)礦—地—水的協(xié)調(diào)發(fā)展。

大清河流域; 生態(tài)功能區(qū)劃; 流域生態(tài)保護(hù); 生態(tài)修復(fù)

0 前言

我國(guó)生態(tài)環(huán)境敏感脆弱[1], 在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人口增長(zhǎng)的壓力之下, 生態(tài)環(huán)境惡化加快, 已經(jīng)限制了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。生態(tài)功能區(qū)劃是區(qū)域科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[2], 通過區(qū)劃能有效減少流域生態(tài)系統(tǒng)管理的復(fù)雜性。生態(tài)功能分區(qū)最早由Crowley[3]根據(jù)氣候和植被特征提出并劃分了加拿大生態(tài)分區(qū)地圖, 但當(dāng)時(shí)分區(qū)并未涉及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次。近年來[4,5,6], 國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多以自然地形地貌為對(duì)象, 而較少考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合性、整體性, 導(dǎo)致基于地形地貌進(jìn)行生態(tài)區(qū)劃在流域或區(qū)域綜合管理生態(tài)系統(tǒng)方面的實(shí)踐中仍有不足。針對(duì)目前生態(tài)功能區(qū)劃中重地理分布特征、輕生態(tài)系統(tǒng)功能和完整性原則的現(xiàn)狀, 有必要進(jìn)行以切實(shí)服務(wù)生態(tài)功能可持續(xù)發(fā)展為管理目標(biāo)的生態(tài)功能區(qū)劃。

大清河流域地處北京市南大門, 不但支撐京津冀地區(qū)水資源供給、氣候調(diào)節(jié), 也為雄安新區(qū)發(fā)展提供水源涵養(yǎng)和生產(chǎn)能力, 其重要程度不言而喻。流域內(nèi)煤炭資源、建材類礦產(chǎn)富集, 由于長(zhǎng)期地?zé)o序開采, 使得上游地區(qū)水土流失、土壤侵蝕狀況嚴(yán)重, 面臨諸多地質(zhì)災(zāi)害的威脅, 下游植被退化嚴(yán)重。大清河流域原有的規(guī)劃和管控多是針對(duì)單個(gè)、單項(xiàng)整治工程, 側(cè)重考慮耕地保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展等, 但很少有基于流域內(nèi)礦—地—水為整體的生態(tài)系統(tǒng)綜合整治規(guī)劃, 導(dǎo)致諸多問題積累引發(fā)了一系列嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境問題。大清河流域地處太行山水源涵養(yǎng)與土壤保持重要區(qū)以及太行山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū), 要求恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)功能, 并加強(qiáng)礦山開發(fā)的監(jiān)管, 隨著國(guó)家提出的雄安戰(zhàn)略不斷穩(wěn)步推進(jìn), 對(duì)上游空間尤其是大清河流域的土地整治就顯得迫在眉睫。然而, 現(xiàn)有研究無法滿足該要求, 尤其是基于礦—地—水為整體的生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的整治工程。

生態(tài)系統(tǒng)的所有服務(wù)價(jià)值都尤為重要, 但對(duì)于區(qū)域而言, 進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃應(yīng)該以幾個(gè)功能為重點(diǎn), 首先進(jìn)行保護(hù)與修復(fù), 以其達(dá)到流域生態(tài)功能區(qū)劃的目的。趙斌[7]認(rèn)為流域是地球內(nèi)營(yíng)力作用下的基本輪廓, 保持了生態(tài)完整性, 所以以子流域?yàn)樽匀粏卧膭澐殖叨取；诖? 以生態(tài)修復(fù)為目的, 通過開展生態(tài)綜合整治分區(qū)研究, 以區(qū)域生態(tài)敏感性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為指標(biāo), 考慮工礦廢棄地治理、煤炭資源穩(wěn)定開發(fā)、生態(tài)環(huán)境改善等為目標(biāo), 為該區(qū)開展生態(tài)修復(fù)工作提供基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

大清河流域, 介于北緯38°14′24″－39°57′30″, 東經(jīng)114°20′48″－116°54′57″之間, 東西長(zhǎng)約223 km, 南北寬約190 km, 總面積約為19058 km2。(圖1)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)主要包括影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、矢量邊界數(shù)據(jù)(表1)。

圖1 大清河流域位置圖

Figure 1 Location map of Daqing river basin

表1 數(shù)據(jù)來源

2 研究方法

本研究的研究思路主要是進(jìn)行生態(tài)重要性評(píng)價(jià), 然后基于子流域尺度的生態(tài)功能區(qū)劃, 最后結(jié)合實(shí)際情況給出生態(tài)保護(hù)與修復(fù)意見。在空間上, 利用遙感、地理信息技術(shù)(GIS)提取分析數(shù)字高程模型(DEM)、地形、土壤、土地利用、生態(tài)服務(wù)價(jià)值、礦業(yè)等數(shù)據(jù), 通過ArcGIS軟件空間分析模塊, 得到各要素空間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 采用二級(jí)分區(qū)的體系, 進(jìn)行大清河流域生態(tài)修復(fù)分區(qū)研究。最后采用綜合指標(biāo)法評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)敏感性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)得到以子流域?yàn)槌叨鹊纳鷳B(tài)功能分區(qū)(圖2)。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

專題影像制圖儀(TM/ETM)數(shù)據(jù)來源Landsat8衛(wèi)星。時(shí)間為2017年9月19日, Kappa系數(shù)0.7927, 分類精度84.42%。提取大清河流域數(shù)字高程模型, 并通過目視、監(jiān)督分類等方法得到土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)。其中坡向、坡度通過ArcGIS中的三維空間分析模塊提取, 植被指數(shù)數(shù)據(jù)通過ENVI軟件中的波段計(jì)算器得到。

式中, NDVI為歸一化植被指數(shù), NIR為近紅外波段(0.841—0.876μm), Red是紅波段(0.620—0.670 μm)。

圖2 技術(shù)路線圖

Figure 2 Technology roadmap

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理以消除不同計(jì)量單位對(duì)結(jié)果的影響。(公式2)。

式中,min和max表示數(shù)據(jù)中的最小值和最大值。

2.1 基本分區(qū)方法

研究區(qū)內(nèi)的自然環(huán)境影響生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程主要為地形地貌, 其很大程度上能夠決定工程的潛力及實(shí)施過程的難易。本研究結(jié)合研究區(qū)數(shù)字高程模型, 從地貌單元一致性出發(fā), 初步劃分一級(jí)分區(qū), 同時(shí)以黃海的高程100米等高線劃分為平原區(qū)(<100 m)、丘陵過渡區(qū)(100—500 m)和山地區(qū)(>500 m)三個(gè)區(qū), 每個(gè)區(qū)相應(yīng)的影響因素并不完全相同, 進(jìn)而選擇相應(yīng)影響因素疊加分析, 劃分二級(jí)分區(qū)得到土地整治分區(qū)。

2.2 子流域劃分

其子流域劃分基于ArcGIS軟件中的流域分析模塊進(jìn)行子流域提取。(圖3)

基于流域生態(tài)學(xué)相關(guān)學(xué)者[9], 比較積水面積閥值2000、5000、10000、20000的子流域劃分結(jié)果, 其子流域數(shù)量分別為806、322、143、93, 最終選取積水面積閥值為10000進(jìn)行研究。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)重要性分區(qū)評(píng)價(jià)

目前生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)主要研究方法有綜合指數(shù)法、模糊綜合指數(shù)法、主成分分析法等多種傳統(tǒng)方法, 由于地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理、空間分析能力, 利用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的單因子和多因子綜合評(píng)價(jià)已經(jīng)成為目前流域和區(qū)域生態(tài)功能評(píng)價(jià)的發(fā)展趨勢(shì)。本研究基于綜合指數(shù)法結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺(tái)對(duì)各因子進(jìn)行加權(quán)疊加, 得出綜合生態(tài)功能指數(shù), 然后依據(jù)自然斷點(diǎn)法將大清河流域生態(tài)功能指數(shù)按照高低分為: 高重要性區(qū)、較高重要性區(qū)、中等重要性區(qū)、較低重要性區(qū)、低重要性區(qū)。

生態(tài)系統(tǒng)重要分區(qū)是以生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為生態(tài)重要性分區(qū)評(píng)估的三部分?；趪?guó)內(nèi)外對(duì)生態(tài)敏感度相關(guān)研究[10,11,12]確定, 生態(tài)敏感度主要通過2015—2018歸一化植被指數(shù)(NDVI)變化、坡向、水源保護(hù)區(qū)及自然保護(hù)區(qū)4項(xiàng)指標(biāo)累加獲得。針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值, 根據(jù)相關(guān)研究[13,14], 選取4個(gè)一級(jí)指標(biāo), 11個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行量化。

研究區(qū)汛期上游漲水速度較快, 容易引起下游堵塞與一系列地質(zhì)災(zāi)害, 加上礦業(yè)生產(chǎn)、植被退化, 容易引起泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害, 加之當(dāng)?shù)夭糠值貐^(qū)坡度陡峭, 土壤裸露, 容易導(dǎo)致水土流失、土地侵蝕等自然災(zāi)害。根據(jù)相關(guān)研究[13]表明, 海拔、坡度對(duì)加重地質(zhì)災(zāi)害與土壤侵蝕有一定相關(guān)性, 對(duì)于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的確定主要利用潛在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)(泥石流、地面坍塌、地面滑坡等)、土壤自然侵蝕潛力、坡度及海拔累加得到。并且本研究根據(jù)每個(gè)生態(tài)功能因子的不同因素對(duì)于其生態(tài)功能影響程度選取從1到9的不同敏感度等級(jí)(表2), 利用SPSSAU軟件進(jìn)行層次分析法確定生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)權(quán)重(公式3), 并且通過一致性檢測(cè)(公式4)。

圖3 基于DEM虛擬河網(wǎng)的子流域劃分流程

Figure 3 sub-basin division process based on DEM virtual river network

表2 生態(tài)重要區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

式中,表示指標(biāo)數(shù), 矩陣的特征值表示其權(quán)重。

本研究根據(jù)上述方法, 綜合考慮生態(tài)敏感度、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)綜合指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)重要性建模(公式5), 利用自然斷點(diǎn)法劃分出生態(tài)重要性高、較高、中等、較低、低5個(gè)區(qū)域。

其中,w表示一級(jí)指標(biāo)層權(quán)重;w表示二級(jí)指標(biāo)層權(quán)重;、表示一級(jí)指標(biāo)層、二級(jí)指標(biāo)層因子數(shù)量,s表示敏感等級(jí)。

2.4 生態(tài)保護(hù)與修復(fù)優(yōu)先區(qū)和區(qū)劃方案

通過上述方法, 得到生態(tài)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果, 根據(jù)大清河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)工作要求、生態(tài)重要性、土地利用現(xiàn)狀等數(shù)據(jù), 劃分出水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)、植被保護(hù)區(qū)、洪水調(diào)蓄生態(tài)功能區(qū)3個(gè)生態(tài)紅線區(qū)。再以一級(jí)區(qū)劃方案的基礎(chǔ)上, 根據(jù)其生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)功能, 進(jìn)行二級(jí)分區(qū)并命名, 以名稱簡(jiǎn)單扼要、體現(xiàn)各區(qū)主導(dǎo)生態(tài)功能或主要生態(tài)問題、各區(qū)名稱相互對(duì)應(yīng)為命名原則(表3)。

3 結(jié)果與分析

3.1 大清河流域生態(tài)重要性空間分異

大清河流域共有1個(gè)小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū), 位于山地區(qū)東北部; 2個(gè)省級(jí)自然保護(hù)區(qū), 分別是位于山地區(qū)中北部的金華山-橫嶺省級(jí)自然保護(hù)區(qū)和位于丘陵過渡區(qū)中部的白洋淀濕地省級(jí)自然保護(hù)區(qū); 6個(gè)水庫水源保護(hù)區(qū), 分別為位于丘陵過渡區(qū)西南部的王快水庫和西大洋水庫、丘陵過渡區(qū)中南部的龍門水庫、丘陵過渡區(qū)西部的口頭水庫、山地區(qū)東南部安戈莊水庫和山地區(qū)中部的橫山嶺水庫。為顯示其之間差異, 利用自然斷點(diǎn)法對(duì)生態(tài)重要性指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)劃分來顯示其重要性的等級(jí)差異, 分別為低、較低、中等、較高和高5級(jí)。(圖4, 5)

表3 大清河流域生態(tài)分區(qū)表

由圖中可以看出生態(tài)敏感度是以生態(tài)保護(hù)區(qū)和水源保護(hù)區(qū)為中心向外變低, 也可以體現(xiàn)出對(duì)于非生態(tài)保護(hù)區(qū)、非水源保護(hù)區(qū)的歸一化植被指數(shù)(NDVI)嚴(yán)重減少。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中于山地區(qū)北部高山和丘陵過渡區(qū)中高坡度地區(qū), 其地區(qū)由于坡度陡峭加上無序采礦, 形成了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。

3.2 劃定優(yōu)先保護(hù)區(qū)

依據(jù)生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果, 將三者評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算, 利用自然斷點(diǎn)法將生態(tài)重要性分為低、較低、中等、較高、高5類。提取生態(tài)重要性高的區(qū)域, 結(jié)合大清河流域自然狀況與地區(qū)相關(guān)規(guī)劃文件, 將其劃定為生態(tài)紅線區(qū)。根據(jù)其主要生態(tài)功能劃分為植被保護(hù)區(qū)、水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)、洪水調(diào)蓄生態(tài)功能區(qū)。其中水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)分布于平原區(qū)西部和丘陵過渡區(qū)東部, 該地區(qū)分布有白洋淀、馬棚淀水庫、龍門水庫及瀑河水庫等眾多水庫。植被保護(hù)區(qū)分布于丘陵過渡區(qū)北部和山地區(qū)東南部, 該區(qū)分布小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)及金華山-橫嶺省級(jí)自然保護(hù)區(qū)。洪水調(diào)蓄生態(tài)功能區(qū)分布于山地區(qū)西南部, 該區(qū)作為白洋淀上游, 對(duì)于白洋淀生態(tài)保護(hù)區(qū)及下游眾多河流治理起到重要作用。(表4、圖6)

圖4 大清河流域生態(tài)指數(shù)分等面積占比(a. 生態(tài)敏感性, b. 生態(tài)服務(wù)價(jià)值, c. 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))

Figure 4 Area proportion of the Ecological index in the Daqing River Basin (a. ecological sensitivity, b. ecological service value, c. ecological risk)

圖5 大清河流域生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異圖

Figure 5 Spatial differentiation map of ecological sensitivity, ecological service value and ecological risk in Daqing river basin

3.3 生態(tài)功能區(qū)劃

基于大清河流域生態(tài)敏感度、生態(tài)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果, 根據(jù)區(qū)域相似性與差異性原則、可操作性原則、主導(dǎo)生態(tài)功能優(yōu)先原則[5,15,16], 結(jié)合地區(qū)地形地貌、土地利用現(xiàn)狀及生態(tài)保護(hù)的需要, 通過多次調(diào)整和完善, 最終形成大清河流域生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū)劃成果圖。(表5, 圖7)

3.4 大清河流域一級(jí)分區(qū)生態(tài)整治工程重點(diǎn)

全流域3個(gè)一級(jí)分區(qū), 山地區(qū)以維持生態(tài)平衡、修復(fù)尾礦處理不當(dāng)造成的地質(zhì)災(zāi)害為目的; 丘陵-低山過渡區(qū)應(yīng)注重礦業(yè)活動(dòng)開采的影響, 注重礦—地—水的協(xié)調(diào)發(fā)展; 下游地區(qū)包含有雄安新區(qū)和白洋淀水域, 應(yīng)注重耕地開發(fā)利用與水域保護(hù)相結(jié)合。因而在今后發(fā)展過程中, 雄安新區(qū)要考慮上游的水土流失和中游礦業(yè)活動(dòng)開采對(duì)其產(chǎn)生的影響; 對(duì)于新區(qū)下游地區(qū), 土地利用多為耕地開發(fā), 需水量較大, 可能當(dāng)下對(duì)雄安新區(qū)發(fā)展沒有影響, 但未來發(fā)展過程中, 也需注重協(xié)調(diào)水—地關(guān)系, 促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

表4 生態(tài)重要性面積占比

圖6 生態(tài)重要性空間分異

Figure 6 Spatial differentiation of ecological importance

表5 生態(tài)分區(qū)表

(1)水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)Ⅰ-1、Ⅱ-1: 水位周期性不穩(wěn)定, 水源不足, 水面逐漸縮小, 存在水體污染。作為生態(tài)功能高重要區(qū), 應(yīng)劃定生態(tài)紅線, 首先應(yīng)對(duì)流域水源進(jìn)行科學(xué)的調(diào)蓄, 實(shí)行合理用水, 節(jié)約用水。解決泥沙淤積問題的途徑在于上游搞好水土保持, 保護(hù)重點(diǎn)治理上游地區(qū), 封山育林, 養(yǎng)草, 調(diào)整種植結(jié)構(gòu), 創(chuàng)造好的生態(tài)環(huán)境。對(duì)排放污水的工廠采取有力的凈化措施, 限制污水超標(biāo)排放, 改造和完善污水處理設(shè)施, 來解決水體污染。

(2)重點(diǎn)城市群Ⅰ-2: 作為京津冀大都市群周邊, 充分利用大都市輻射效應(yīng)影響, 加快城市環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè), 加強(qiáng)城鄉(xiāng)環(huán)境綜合整治。

(3)農(nóng)產(chǎn)品提供功能區(qū)Ⅰ-3: 本區(qū)河流雖多, 河流供水和需水不一致, 汛期降水過量, 常發(fā)生澇災(zāi), 春季少雨又造成干旱, 由于開發(fā)深水層, 出現(xiàn)大范圍漏斗區(qū)。鹽堿地還未徹底改良, 在土地利用方面, 忽視地力的培肥。要因地制宜, 搞好農(nóng)作物栽培管理, 適地適種, 有水源的條件可改種水稻, 可以使鹽堿順地表水流走。水利工程措施方面, 新打機(jī)井布局和結(jié)構(gòu)要合理, 有條件的地方, 充分利用淺層淡水, 少打深水井, 有條件的地方, 可適當(dāng)發(fā)展噴灌、滴灌和滲灌, 加強(qiáng)防洪、排澇, 建立健全排灌系統(tǒng)。

圖7 大清河流域生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū)劃成果圖

Figure 7 Results of ecological system function zoning in Daqing river basin

(4)土壤保持生態(tài)功能區(qū)Ⅰ-4: 以潮土為主要類型土壤, 土壤侵蝕嚴(yán)重, 易造成缺苗斷垅, 養(yǎng)分含量屬于中下較低水平, 肥力較低。開展并加強(qiáng)土地平整工程, 維修好臺(tái)條田, 科學(xué)灌溉, 防止內(nèi)澇, 適當(dāng)種植耐鹽性作物。

(5)植被保護(hù)區(qū)Ⅱ-2、Ⅲ-1: 區(qū)域生態(tài)重要性高, 但面臨植被退化風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該劃定為生態(tài)紅線, 可以封山植樹養(yǎng)草, 遠(yuǎn)山陡坡育草養(yǎng)牧, 近山緩坡、溝谷山腳土層較厚的地方植樹造林, 實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)。

(6)水土流失綜合整治區(qū)Ⅱ-3、Ⅲ-2: 土層較薄, 坡度起伏大, 地下水位淺, 容易引起水土流失問題緊張。本區(qū)開展土地整治時(shí), 應(yīng)重點(diǎn)開展以下工作: 土層薄的地區(qū), 適合灌木和養(yǎng)草, 發(fā)展畜牧業(yè), 土層較厚的地區(qū), 可以栽種油松, 楊樹等。遠(yuǎn)山陡坡育草養(yǎng)牧, 近山緩坡、溝谷山腳土厚較厚的地方植樹造林。

(7)礦山環(huán)境綜合整治區(qū)Ⅱ-4、Ⅲ-3: 土層薄礫石多, 植被覆蓋少, 礦產(chǎn)資源開采造成土地?fù)p毀壓占, 易引發(fā)塌陷、地裂縫、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。重點(diǎn)開展露天礦山深度整治行動(dòng), 植樹造林, 加強(qiáng)尾礦庫綜合治理。

(8)地質(zhì)災(zāi)害綜合整治區(qū)Ⅱ-5、Ⅲ-4: 坡度較大, 巖體松散, 山體覆蓋層一般較薄, 易形成泥石流、不穩(wěn)定滑坡等地質(zhì)災(zāi)害, 部分地區(qū)由于尾礦處理不達(dá)標(biāo)形成地面塌陷等問題。采用植物措施與工程措施相結(jié)合的方法, 修筑邊坡等, 及時(shí)填補(bǔ)因采礦造成的地面塌陷和地裂縫, 恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境, 積極擴(kuò)大森林面積。

(9)綜合農(nóng)產(chǎn)品提供功能區(qū)Ⅱ-6、Ⅲ-5: 部分土層較薄, 土層中夾雜少量礫石, 各種養(yǎng)分含量較低, 植被覆蓋較少, 存在中度水土流失現(xiàn)象。修建梯田, 種地養(yǎng)地。合理劃定牧場(chǎng), 加強(qiáng)草場(chǎng)建設(shè), 水資源較差的旱地, 要努力增收谷子、甘薯豆類的種植面積, 增施磷肥, 提高產(chǎn)量, 增加收入。

4 結(jié)論

(1)通過對(duì)大清河流域生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 分析重要指標(biāo), 得到流域生態(tài)重要性分區(qū), 共計(jì)3個(gè)一級(jí)分區(qū), 16個(gè)二級(jí)分區(qū), 從空間分布格局入手分析生態(tài)問題, 而提出針對(duì)不同生態(tài)問題進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)、保護(hù)措施, 從整體上開展生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程。

(2)生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū)劃區(qū)別于之前的重地理分布, 輕生態(tài)系統(tǒng)功能的生態(tài)分區(qū), 引入生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值和流域內(nèi)部土壤侵蝕等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子, 有助于識(shí)別流域或區(qū)域生態(tài)高敏感區(qū)和重要區(qū), 為生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程的規(guī)劃與實(shí)施提供依據(jù)。

(3)為了維護(hù)雄安新區(qū)和大清河流域可持續(xù)發(fā)展, 生態(tài)系統(tǒng)功能分區(qū)結(jié)果可以在生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)上, 為大清河流域礦山整理修復(fù)、土壤侵蝕嚴(yán)重區(qū)整治、降低水源地風(fēng)險(xiǎn)和合理利用礦、林資源提供支持, 實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)礦—地—水的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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Study on ecological function zoning of river basin of Daqing River Basin

SONG Youcheng1, TIAN Yi1, 2,*, AN Shuangxia1

1. China University of Geosciences, Beijing 100083, China 2. Beijing Key Laboratory of Land and Resources Information Research and Development, Beijing 100083, China

Ecological regionalization based on regional ecological function characteristics is the key content of regional ecological protection and restoration. According to the principle of ecological dominance, three indexes of ecological sensitivity, ecological service value and ecological risk were introduced to evaluate the ecological importance of the Daqing River Basin and to divide the ecological function area. The results showed that: (1) the proportion of areas with low, a little bit low, medium, a little bit high and high ecological importance in the study area was 40.47%, 32.96%, 6.28%, 3.20% and 17.07% respectively. Spatially, the ecological importance showed a trend of water sources protection areas and nature reserve, and gradually decreased in all directions. (2) The Daqing River Basin was divided into three first-levels ecological function areas, namely mountain areas, hilly transition area and plain area. In the present study, the main objective was to identify the different ecological protection and restoration land. The mountain area aimd at maintaining ecological balance and repairing geological disasters caused by improper treatment of tailings. The hilly transition zone should pay attention to the influence of mining activities and the coordinated development of ore-land-water. The downstream area included Xiongan New Area and Baiyang Lake, so the combination of cultivated land development and water area protection should be emphasized. (3) On the basis of the first-level ecological function areas, 16 second-level ecological function areas were divided, including water conservation ecological function areas, vegetation reserve and flood regulation and storage ecological reserve, and the study defined measures of each ecological protection and ecological restoration.On the basis of ecological protection, this study can provide support for mine consolidation and remediation, soil erosion control, water source risk reduction, and rational utilization of mine and forest resources in the Daqing River Basin, so as to realize the coordinated development of mine-land-water in the basin.

Daqing River Basin; ecological classification; watershed ecological protection; ecological repair.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.06.024

X37

A

1008-8873(2021)06-197-10

宋友城, 田毅, 安拴霞. 大清河流域生態(tài)功能區(qū)劃研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(6): 197–206.

SONG Youcheng, TIAN Yi, AN Shuangxia. Study on ecological function zoning of river basin of Daqing River Basin[J]. Ecological Science, 2021, 40(6): 197–206.

2020-05-17;

2020-06-25

國(guó)家自然基金項(xiàng)目(41877532)

宋友城(1996—), 男, 湖南湘西人, 主要研究方向?yàn)閲?guó)土空間規(guī)劃, E-mail:2112180043@cugb.edu.cn

通信作者:田毅(1974—), 男, 陜西西安人, 博士, 副教授, 主要從事城市立體規(guī)劃研究, E-mail: tianyi@cugb.edu.cn