喀斯特山区县域生态红线划定方法研究——以贵州省普定县为例

杜光华 兰安军 秦志佳 王昌浩

(贵州师范大学 地理与环境科学学院， 贵阳 550001)

喀斯特山区县域生态红线划定方法研究
——以贵州省普定县为例

杜光华 兰安军*秦志佳 王昌浩

(贵州师范大学 地理与环境科学学院， 贵阳 550001)

生态保护红线作为一种具有战略意义的管理思想，为我国的生态文明建设提供重要的理论指导和思想支撑。喀斯特山区生态红线划定方法的研究，是为了在我国西南喀斯特片区县域提出一种适合喀斯特山区生态红线的划定方法。本文在环保部下发的《生态保护红线划定指南》基础上，结合喀斯特山区的特殊性，在石漠化和水土流失敏感脆弱性的评价中增加评价单因子指标，增加河湖滨岸缓冲带敏感性评价。把普定县作为研究对象，在划分上，把普定县生态红线划为禁止开发区和限制开发区两大类红线。红线总面积为357.9km2，占普定县国土面积的33.14%。从划定结果来看，该研究方法更加完善的评价喀斯特县域生态环境，对于喀斯特山区县域红线划定提供了科学基础。

生态红线；喀斯特；限制开发区；禁止开发区；普定县

如何把生态保护和资源开发的关系协调好，成为关系到区域生态科学管理和生态可持续发展的关键问题[1]。生态保护红线对于维护生态安全格局、保障生态系统功能及经济社会可持续发展具有重要作用[2]。而区域生态红线的划定对于正确引导开发建设的空间布局，保障区域生态安全具有重要的意义[3]。

2005年《珠江三角洲环境保护规划纲要(2004-2020)》在生态红线划定方法上分成三部分，构筑区域生态安全体系，饮用水源和大气敏感区单独划定[5]。《深圳市基本生态控制线管理规定》提出了基本生态控制线，将一级水源保护区、风景名胜区、自然保护区、基本农田保护区、森林及郊野公园、坡度大于25°的山地、主干河流、水库及湿地、生态廊道和绿地、岛屿和海滨陆地等生态价值较高的区域划为“基本生态控制线”[6]。2007年昆明市在进行土地利用总体规划编修中把生态系统敏感或具有最关键生态功能区域，划为生态红线区[7]。近几年，生态红线的划定方法更加完善，符娜等[8]在生态红线区的划定方法是把生态脆弱性和生态系统服务功作为评价指标进行划定。左志莉[9]对生态红线的划定是将红线区划分为水源涵养与多样性保护、水源涵养、水土保持、蓄水等4类26个生态红线区，考虑各生态红线区的生态服务功能定位，并提出分区建设重点以及用地空间管制措施。2015年环保部下发了《生态保护红线划定技术指南》明确定义生态红线并给出科学的指导方法，对生态红线的划定是将生态红线识别为重点生态功能区、生态敏感区和脆弱区、禁止开发区以及其他区域。然后进行重要性评估，再确定划定生态保护红线划定方案[10]。本文选取普定县为研究区域，在环保部《技术指南》的基础上结合喀斯特地域特点在普定县的划定实践研究，为其他喀斯特县域生态红线划定工作提供参考。

普定县位于贵州省中部，隶属安顺市，地处云贵高原东侧斜坡地带，乌江南源三岔河自西向东横贯县境中部，将全县分为南、北两大部分。交通区位优越、旅游资源丰富，生态环境良好，县内生态环境敏感区域众多，对水源涵养、水土保持、生物多样性维护等生态功能极为重要，但同时也面临水资源保护与利用矛盾突出，水土流失、石漠化日趋发展，水源涵养能力不足，农田面源污染日趋严重等生态环境问题。

1 数据来源与处理

本次研究数据主要包括资料收集数据和遥感采集数据。其中资料收集数据包括自然保护区数据、基本农田保护区数据、水源保护区数据与普定县基本专题数据，由普定县各相关政府单位提供。遥感数据为ALOS卫星10m空间分辨率数据，经过几何精校准，图像镶嵌与色彩匹配等处理，NDVI与基岩裸露率数据均通过遥感影像反演得到。所有数据均与地形数据进行校正，统一定义为等积割圆锥(Albers)投影。

2 方法与过程

喀斯特县域生态保护红线划定技术路线如图1。

图1 喀斯特县域生态保护红线划定工作路线

2.1 生态保护红线范围识别

结合普定县自然地理条件和生态环境多方面、多层次分析，拟将其划分为禁止开发红线区和限制开发红线区两大类，其中禁止开发区包括风景名胜区、自然文化遗产区、饮用水源保护区、基本农田保护区以及其它重要区域，限制开发区包括重要(点)生态功能区、生态敏感/脆弱区等重要区域。

2.2 生态保护红线划定技术方法

2.2.1 禁止开发区类生态红线技术方法研究

自然保护区原则上全部纳入生态保护红线，对面积较大的自然保护区，其实验区根据生态保护重要性评估结果确定纳入生态保护红线的具体范围。其他类型的禁止开发区，根据生态保护重要性评估结果并结合内部管理分区，综合确定纳入生态保护红线的具体区域范围。

根据普定县生态环境现状及生态保护目标，其生态功能保护的重点区域主要集中在水源保护区、风景名胜区、自然文化遗产等区域。以上区域依据相关区划、保护区规划，结合遥感影像、地形图综合划定。

2.2.2 限制开发区生态保护红线技术方法

(1)水源涵养功能重要性评价

水源涵养功能重要性评价采用基于降水和蒸散的水量分解模型法进行评价。公式如下：

WY=P-ET

(1)

(2)

式中：WY为水源涵养量，作为水源涵养服务能力的代用指标；P为普定县多年平均年降水量；ET为蒸散量；PET为普定县多年平均潜在蒸发量；ω为下垫面(土地覆盖)影响系数，依据土地利用类型取值(表1)。

表1 水源涵养功能重要性评价参数ω取值

(2)水土保持功能区生态保护划定方法

水土保持功能区评价采用评价公式如下：

Spro=NPPmean×(1-K)×(1-Fslo)

(3)

式中：Spro为水土保持服务能力指数；NPPmean为评价区域多年生态系统净初级生产力平均值；Fslo为根据最大最小值法归一化到0～1之间的评价区域坡度栅格图；K为土壤可蚀性因子。

(3)生物多样性维护区生态保护红线

以生物多样性保护服务能力指数作为评价指标，计算公式为：

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)

(4)

式中：Sbio为生物多样性保护服务能力指数；NPPmean、Fpre参数的计算方法同上；Ftem为气温参数，由多年(10～30年)平均年气温数据插值获得，得到的结果归一化到0～1之间；Falt为海拔参数，由评价区海拔进行归一化到0～1之间获得。

(4)水土流失敏感性评价

在非喀斯特在地区对水土流失的评价一般把降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤因子、植被类型等作为主要评价因子，但在喀斯特地区水土流失敏感性评价中除了以上四个因子外，还与成土速率有很大关系，而成土速率与碳酸盐中的酸不溶物含量密切相关[11,12]。本评价选取降雨侵蚀力、地形起伏度、植被类型、土壤类型及土壤允许流失量等5个指标对研究县域水土流失敏感性进行分析评价。在ArcGIS中将前述5个因子对水土流失敏感性影响的分布图进行乘积运算，将运算结果进行计算，公式如下：

(5)

式中：SSj为j空间单元土壤侵蚀敏感性指数，Si为i因素敏感性等级值。采用自然分界法对评价结果进行分类，这种分类方法是利用统计学的Jenk最优化法得出的分界点。能使内部的各级方差之和最小。通过参考国家环保部下发的《生态功能区划暂行规程》[13]、《生态保护红线划定技术指南》[10]以及其他相关研究[14-16]，对水土流失评价各因素分级标准如表2。

(5)石漠化敏感性评价

石漠化敏感性主要取决于岩性、地形坡度、植被覆盖度、降水量、基岩裸露率5个因子。以表3确定的分级标准对普定县域石漠化敏感性名单因子进行评价[17-19],按照公式(1)和(2)进行综合叠加计算，采用自然分界法对评价结果进行分级[20-21]。

表2 水土流失敏感性评价指标分级标准

表3 土地石漠化敏感性评价指标及分级

(6)河湖滨岸缓冲带敏感性评价

河湖滨岸缓冲带具有生态环境功能、社会经济功能以及美学功能等三大功能。农业非点源污染除了因为农业生产的无序发展、缺少排污管网等基础设施等因素外，一个重要的原因是河湖滨岸生态系统缺乏管理，在河湖水体与农业生产区之间缺失良好的滨岸缓冲带。许多研究和实践表明，河湖滨岸缓冲带在防治农业面源污染、保持水土、保护和改善河湖生境方面有着极其重要的作用[22-23]。

①河滨岸带敏感性评价

依据河流水环境功能和水质目标以及滨岸带集水区土壤侵蚀强度，确定河滨带敏感性。把滨岸带植被最小保护宽度作为河滨岸带敏感性评价指标[23]，计算公式为：

H=f(a,b)

(6)

式中：H为根据水质目标敏感性和土壤侵蚀强度确定的河滨植被最小保护宽度；a为水质目标敏感性等级；b为滨岸集水区土壤侵蚀强度。

②湖滨岸带敏感性评价

按照渔业、水质、野生动物栖息地与生物多样性、休憩和视觉质量4个属性的敏感性等级综合判定A、B、C、D、E共5个等级，以4个属性中的最高敏感性作为综合等级。

(7)

式中：f(x)为湖滨带敏感性综合等级；a为湖泊渔业敏感性等级；b为湖泊水质敏感性等级；c为湖滨野生动物栖息地和生物多样性等级；d为休憩和视觉质量敏感性等级。

3 普定县生态保护红线区划定结果

3.1 禁止开发区类生态红线划定结果

普定县内主要有省级梭筛风景名胜区、原始植物保护区枫林火焰山、国家级自然文化遗产穿洞古人类文化遗址、10个水源保护区、1个五千亩大坝和2个万亩大坝。根据收集资料，在ArcMap中对其进行数字化和地理配准等处理，得出禁止开发区面积为 166.21km2，占全县国土面积的15.4%。其中，水源保护区面积为46.02km2，占普定县面积的4.3%；梭筛风景名胜区与普定县枫林火焰山保护区面积为110.6km2，占普定县面积的10.2%；穿洞古人类文化遗址面积为0.27km2，占普定县面积的0.02%；基本农田保护区面积为36.56km2，占普定县总面积的3.4%(图2)。

3.2 限制开发区类生态红线划定结果

限制开发区类生态红线分布见图3。

(1)水源涵养红线区

此次把水源涵养功能区的极重要部分作为普定县水源涵养红线区，面积为4.13km2。水源涵养功能是普定县生态功能保护区的重要生态功能之一，该生态功能的发挥主要涉及森林的数量、质量以及水土保持功能。由于人们对木材的需求增长将加大森林资源的消耗，人们随意地垦荒等行为将加大森林资源的低价值消耗，这些都将影响森林发挥水源涵养的功能。质量好的森林资源才能最高效地发挥出其水源涵养的功能，较低质量的森林对水源的涵养生态功能将大打折扣。

图2 禁止开发区红线分布图

图3 限制开发区红线分布图

(2)水土保持红线区

把水土保持评价后等级为极重要的区域纳入水土保持红线范围，其面积为86.07km2，水土保持红线区主要分布在普定县西南部，涉及到马场、龙场、马官、白岩、猫洞等乡镇。普定县属于西南喀斯特地区,是我国重点水土保持功能区，作为西南喀斯特地区比较典型的地区，此县域土壤十分容易风化，土质疏松，被侵蚀程度很严重。而且普定县降水不均且降水强度大，同时不合理的人为干扰，使得水土流失十分严重。

(3)生物多样性红线区

生物多样性维护区通过评价得出红线结果后，再与普定县政府把当地经济发展与红线结果进行讨论，最终得到生物多样性红线区，面积为16.31km2。普定县山地森林植被覆盖较低，植被退化，物种栖息地受到严重影响，局部地区石漠化严重，物种的多样性受到影响，进而影响了遗传的多样性。

(4)水土流失敏感红线区

通过水土流失敏感性评价，结合普定县实际情况把“极敏感”水土流失等级作为普定县水土流失敏感红线区，面积为40.96km2。山地-河流是全县最为重要的生态系统。在这类生态系统中，物质基本上是从山地向河流单向流动，不成一个封闭的循环体系，先天就比较脆弱。在人类干扰和破坏下，特别是随着人口压力增大以及人类对环境影响力加大，使这种脆弱的生态系统难以发挥其基本的生态功能。植被破坏导致水土流失，加速了物质从山地向河流运输的强度。这种效应的结果是山地区域长期的水土流失引起营养物质大量外流，土地日益贫瘠化，水土保持能力下降，生态恶化与贫瘠化呈现恶性循环。

(5)石漠化敏感红线区

石漠化红线区面积为46.76km2，总共有7个区域，主要分布在城关、化处、马场、鸡场坡、坪上、补郎、猫场、猫洞等乡镇。普定县地质复杂，也是喀斯特发育最广泛的地区，伴随的是普定县的石漠化也非常的严重。一旦表面覆盖植被破坏，植被层削减，表土则会在极短时间流失进而形成石漠化。

(6)河湖滨岸缓冲带敏感红线区

河湖滨岸红线区面积为50.61km2，因含有线状区域河流，涉及区域较广，普定县各个乡镇都有所涉及。保护河湖水体水质的关键是控制污染物质进入河湖水体。找出污染物质进入河湖水体的运输途径并加以控制是治理非点源污染的重要内容。河湖滨岸敏感的区域一般为河湖周边，此类区域对河湖水质影响较大[22]。

4 结论与建议

本研究考虑了普定县县域经济发展战略，城乡建设统筹部署，重点项目安排和土地供求状况，按照实际情况将普定县划为2个大类红线区，禁止开发区与限制开发区，总面积为357.90km2，占普定县国土面积的33.14%。普定县生态保护红线划定研究，对于未来西南喀斯特县域生态保护与城镇规划提供了科学依据。研究结论基本符合普定县的生态环境和空间发展的客观实际。禁止开发区主要加强对各类保护区的管理与保护，禁止一切开发活动。而限制开发区则可以在生态保护区与规划建设区协调下进行部分建设开发活动。

生态保护红线划定，国家给出了明确的划定指南。但在水土流失和石漠化脆弱性评价中的指标选择，国家给出的评价标准与本研究选取的评价标准进行比较后，国家的评价标准在省一级层面与本研究评价标准相差不大，但在县域的水土流失和石漠化脆弱性评价中本研究评价标准更加的准确。喀斯特地区降水量大，但由于地上地下二次元结构，能利用到的水资源很少，地表水就更加的珍贵。河湖滨岸缓冲带的建立就是为了更好地保护地表水资源。在划定县域生态红线，尤其是喀斯特县域生态红线必须结合当地自然环境、资源分布、生态状况等进行划分。在红线和行政区协调统一的问题上，应切实考虑当地政府部门指导意见，保证区域生态红线规划与土地利用规划相结合，划出切合实际的生态红线。

[1] 许妍.渤海生态红线的指标体系与技术方法研究[J].海洋通报,2013,32(4):361-367.

[2] 环境保护部自然生态保护司.国家生态保护红线-生态功能红线划定技术指南(试行)培训材料[S].南京,2014:1-20.

[3] 刘雪华,程迁,刘琳，等.区域产业布局的生态红线区划定方法研究-以环渤海地区重点产业发展生态评价为例[C].中国环境科学学会学术年会论文集,2010:711-716.

[4] 杨邦杰,高吉喜,邹长新. 划定生态保护红线的战略意义[J]. 中国发展,2014,14(1):1-4.

[5] 广东省人民政府.珠江三角洲环境保护规划纲要(2004-2020年)[Z].2005-2-18.

[6] 深圳市人民政府.深圳市基本生态控制线管理规定[Z].2005-10-17.

[7] 范学忠,李玉辉,角媛梅.昆明市生态红线区非生态用地转变前后生态效益分析[J].水土保持研究,2008,15(4):179-183,188.

[8] 符娜,李晓兵.土地利用规划的生态红线区划分方法研究初探[A]//中国地理学会.中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C].2007.

[9] 左志莉. 基于生态红线区划分的土地利用布局研究[D].南宁：广西师范学院,2010.

[10] 环境保护部自然保护司.生态保护红线划定技术指南培训材料[R].南京,2015.

[11] 王世杰,季宏兵,欧阳自远,等. 碳酸盐岩风化成土作用的初步研究[J]. 中国科学(D辑:地球科学),1999，29(5):441-449.

[12] 李瑞玲,王世杰,周德全,等. 贵州岩溶地区岩性与土地石漠化的相关分析[J]. 地理学报,2003,58(2):314-320.

[13] 国家环境保护总局.生态功能区划暂行规程[EB/OL].[2013-08-15].http://sts.mep.gov.cn/stbh/stglq/200308/t20030815_90755.htm.

[14] 杨广斌,李亦秋,安裕伦. 基于网格数据的贵州土壤侵蚀敏感性评价及其空间分异[J]. 中国岩溶,2006,25(1):73-78.

[15] 罗俊,王克林,陈洪松,等.桂西北喀斯特地区水土流失敏感性评价[J]. 长江流域资源与环境,2009,18(6):579-584.

[16] 凡非得,王克林,熊鹰,等. 西南喀斯特区域水土流失敏感性评价及其空间分异特征[J]. 生态学报,2011,31(21):6353-6362.

[17] 周兴,童新华,华璀,等.广西生态环境敏感性综合评价及其空间分布[J].广西师范学院学报(自然科学版),2006(S1):1-8.

[18] 李营刚,蒋勇军,单楠.基于RS·GIS的重庆南川市石漠化现状及敏感性分析[J].安徽农业科学,2009(5):2193-2195.

[19] 肖荣波,欧阳志云,王效科,等.中国西南地区石漠化敏感性评价及其空间分析[J].生态学杂志,2005(5):551-554.

[20] 周红艺,王兮之,李辉霞. 粤北山区土地石漠化敏感性评价[J].中国水土保持,2011(10):56-57.

[21] 刘春霞,李月臣,杨华. 三峡库区(重庆段)石漠化敏感性评价及空间分异特征[J].长江流域资源与环境,2011,20(03):291-297.

[22] 郭彬,汤兰,唐莉华,等.滨岸缓冲带截留污染物机理和效果的研究进展[J].水土保持研究,2010，17(6):257-262，274.

[23] 冯颖.基于生态敏感性的生态控制线划定规划——以中山市为例[J].城市建筑,2015(32):38.

Study on the method of ecological protection red line delineation in Karst mountain area ——Taking Puding County in Guizhou Province as an example

Du Guanghua, Lan Anjun, Qin Zhijia, Wang Changhao

(School of Geography and Environment Sciences，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China)

Ecological protection red line as a strategic management idea provided an important theoretical guidance and ideological support for China's ecological civilization construction. This study was to propose a method for the ecological red line delineation for karst mountain area in China. Followed the "Guidelines for the Definition of Red Line of Ecological Protection" issued by the Ministry of Environmental Protection, this paper also considered the particularity of karst mountainous areas, added the sensitivity evaluation for rivers and lake coastal buffers, and single factor index in the evaluation of rocky desertification and soil erosion susceptibility and vulnerability. By this method, the ecological protection red line of the Puding County was categorized into 2 types: prohibition development zone and restricted development zone. The total area of the red line was 357.9 km2, accounting for 33.14% of the land area of Puding County. From the delineation results, the method in this paper was more suitable for evaluation of ecological environment in Karst counties, and provided a scientific basis for red line delineation in karst mountain county.

ecological red line; Restricted Development Zone; Prohibition Development Zone;Puding County

“环境工程硕士研究生创新基金项目”(黔教研合JYSZ字[2014]006)；贵阳市科技计划项目“贵阳市域突发地质灾害危险性遥感评价及应急技术研究”(筑科合同[2012103]81号)；贵州省科技计划项目“喀斯特山区低碳旅游示范区建设关键技术与示范”(黔科合SY字[2012]3058)

2016-11-04; 2017-01-19修回

杜光华(1992-)，男，在读硕士，研究方向：环境遥感与GIS。E-mail: 875409452@qq.com

兰安军(1974-)，男，教授，研究方向：喀斯特环境遥感。E-mail：493486980@qq.com

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