山水林田湖生态保护修复分区方案研究

郎需利 ，曹 波

( 1.中国人民财产保险股份有限公司 博尔塔拉蒙古自治州分公司，新疆 博乐 833400；2.北京东方利禾景观设计有限公司 生态规划设计总院，北京 100015)

0 引言

我国于2015年9月印发《生态文明体制改革总体方案》，提出了“山水林田湖是一个生命共同体”的理念[1]，要整合财政资金，推进山水林田湖生态保护修复工程；2015年10月党的十八届五中全会提出实施山水林田湖生态保护和修复工程，筑牢生态安全屏障；《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出实施山水林田湖生态工程；2016年11月国务院印发《“十三五”生态环境保护规划》又进一步细化了山水林田湖生态工程内容。

国家财政部、国土资源部、环境保护部3部门先后联合印发了《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》[2]、《重点生态保护修复治理专项资金管理办法》[3]、《关于组织申报第二批山水林田湖生态保护修复工程试点的通知》[4]。至此，山水林田湖生态保护修复重点工程启动，并打造示范区向全国推广。

《重点生态保护修复治理专项资金管理办法》中明确了陕西黄土高原、京津冀水源涵养区、甘肃祁连山、江西赣州市4个地区为国家第一批山水林田湖生态保护修复工程试点。河北省政府发布了《河北省人民政府关于加快山水林田湖生态修复的实施意见》，在全省各市积极推动这项工作，其中张家口市、承德市、保定市易县和涞水县，成功申报为国家山水林田湖生态保护修复试点地区。2017年7月，承德市启动《承德市山水林田湖生态保护修复实施规划(2016—2020年)》编制工作。

目前，国外多数国家仍以自然生态系统的地域划分为研究对象，认为区划是按照其空间关系来组合自然单元的过程，很少考虑作为主体的人类在生态系统中的作用。近年来出现了新趋势，一方面继续深入探讨有关的区划理论方法，构建更为严密完整的区域划分体系，完善、深化对人地系统及其地域分异规律的认识；另一方面，区划研究考虑人文因素的呼声越来越高。可见，人口、资源、环境和发展问题，对区划研究工作提出了更高要求。

我国首次提出山水林田湖生命共同体的概念，用途管制和生态修复必须遵循自然规律，如果种树的只管种树、治水的只管治水、护田的单纯护田，很容易顾此失彼，最终造成生态的系统性破坏[5]。而山水林田湖生命共同体，则从山、水、林、田、湖等自然资源要素巨系统视角，揭示了多层次国土空间主要自然资源要素的相互作用及其人地协同格局[6]。由上可见，以往的国内研究，已经发现了生态保护修复的系统性、差异性，但并未着重研究其内在联系，也未充分考虑生态修复空间布局与分区对后续工程的指导意义

我国是世界上经济发展最快的国家之一，开发建设项目迅猛增长，随着山水林田湖生命共同体理念的提出，我国生态保护与修复需要一个新的规划平台，分区分期滚动实施。城镇规划、景观规划分区处于管理优先的目的，更多以行政单元为界限，制约了山水林田湖生态保护修复的整体性和连通性；而生态功能区划虽然有突破行政单元，但缺乏山水林田湖生态保护修复的系统性考虑，且在边界单元上与山脉、流域、森林、耕地、湖库等存在空间错位，这些均不利于山水林田湖生态保护修复的实施，并且对于影响国家生态安全格局的核心区域、濒危野生动植物栖息地的关键区域，应将山水林田湖作为一个整体，破除行政边界、部门职能等体制机制影响，开展整体性保护[7]。因此，以承德市全域为整体，厘清各流域、各行政区域生态主导功能的内在联系，整合点状工程，提出山水林田湖生态保护修复分区方案。

1 研究方法概述

1.1 研究方法

在对前期收集资料预处理的基础上，利用ArcGIS软件构建生态系统评价模型，开展生态服务功能重要性评价、生态环境敏感性评价。在此基础上，通过叠加分析得出生态系统功能综合性评价结论。在衔接上位规划的同时，进行整合，达到多规合一，同时充分考虑自然系统整体性、区域差异化、空间布局整体性，确定分区边界并制定合理的生态保护修复分区方案，进行相应的重点工程布设。

生态服务功能重要性、生态环境敏感性评价因子及方法如表1所示。

表1 评价方法计算汇总表

1.2 技术路线

主要生态功能类型的确定，是以承德市行政区划图、1∶25万DEM图和TM遥感影像为底图，以重要生态系统服务功能类型为依据，运用ArcGIS软件将生态环境敏感性和生态功能重要性评价结果转化为象元大小为 107.9 m×107.9 m栅格图像进行空间分析，对每个栅格采用最大值法，比较生态系统敏感性和生态系统服务功能各因素的空间分布在栅格单元上的影响程度，明确对每个栅格单元敏感性或重要性评价级别最高即影响力最大的因子，确定每个栅格单元的主导服务功能。技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

1.3 数据来源

根据前述技术路线，各类功能评估所需数据包括NPP数据集、土壤数据集、气象数据集、高程数据集等，数据来源信息如表2所示。

表2 数据来源表

2 生态系统评价模型

结合承德市的情况，选取生态服务功能重要性、生态环境敏感性、生态系统功能综合性作为评价模型。

2.1 生态服务功能重要性评价

生态系统服务功能多种多样，相互之间又存在着错综复杂的关系，其在景观和区域层次上的表现主要有涵养水源、维持生物多样性、保持水土、净化空气，以及水、文化、科学教育功能等。随着工业化的进程，人们干预自然的能力不断增强，水土流失、生物多样性的破坏、水资源的紧缺等问题成为亟待解决的环境问题。研究生态系统在水源涵养、生物多样性保护和保持水土方面的服务功能与评价方法，可以更好地为解决环境问题提供依据，具有十分重要的意义。

2.1.1 水源涵养功能评价

水源涵养是生态系统(如森林、草地等)通过其特有的结构，与水相互作用，对降水进行截留、渗透、蓄积，并通过蒸散发，实现对水流、水循环的调控，主要表现在缓和地表径流、补充地下水、减缓河流流量的季节波动、滞洪补枯、保证水质等方面。在此，采用定量指标法对承德市水源涵养功能进行评价，以生态系统水源涵养服务能力指数作为评估指标，计算公式为

WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo)

式中：WR为生态系统水源涵养服务能力指数；NPPmean为多年植被净初级生产力平均值；Fsic为土壤渗流因子；Fpre为多年平均降水量因子；Fslo为坡度因子。

2.1.2 土壤保持功能评价

土壤保持是生态系统(如森林、草地等)通过其结构与过程，减少由于水蚀所导致的土壤侵蚀的作用，是生态系统提供的重要调节服务之一。其主要与气候、土壤、地形和植被有关。以生态系统水土保持服务能力指数作为评估指标，计算公式为

Spro=NPPmean×(1-K)×(1-Fslo)

式中：Spro为水土保持服务能力指数；K为土壤可蚀性因子。

2.1.3 防风固沙功能评价

防风固沙是生态系统(如森林、草地等)通过其结构与过程，减少由于风蚀所导致的土壤侵蚀的作用，是生态系统提供的重要调节服务之一。其主要与风速、降雨、温度、土壤、地形和植被等因素相关。防风固沙重要性评价主要考虑生态系统预防土地沙化、降低沙尘暴危害的能力与作用。

以定量化方式评估防风固沙功能，评价在没有生态系统防护条件下可能扬沙量，进而分析在生态系统防护条件下扬沙量，即当前的实际扬沙量。计算生态系统可能扬沙量和实际扬沙量的差值即为生态系统固沙量，则

Qd=SL潜-SL

RK=SR/SL潜

S=150.71·(WF×EF×SCF×K′×C)-0.3711

Qmax=109.8[WF×EF×SCF×K′×C]

Qmax潜=109.8[WF×EF×SCF×K′]

S潜=150.71(WF×EF×SCF×K′)-0.3711

其中：Qd为年固沙量，t·km-2；Rk为固沙率；SL潜为年潜在风力侵蚀量，t·km-2；SL为年实际土壤侵蚀量，t·km-2；QMAX为最大转移量，kg/m；z为最大风蚀出现距离，m；WF为气候侵蚀因子，kg/m；K′为地表糙度因子；EF为土壤侵蚀因子；SCF为土壤结皮因子；C为植被覆盖因子。

2.1.4 生物多样性功能评价

生物多样性维护功能是生态系统在维持基因、物种、生态系统多样性中发挥的作用，是生态系统提供的最主要功能之一。以生物多样性维护服务能力指数作为评估指标，计算公式为

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)

式中：Sbio为生物多样性维护服务能力指数；Ftem为多年平均气温；Falt为海拔因子。

2.2 生态环境敏感性评价

2.2.1 水土流失敏感性评价

根据生态功能区划技术规范的要求，结合承德市实际情况，选取降水侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长和地表植被覆盖等评价指标，对承德市水土流失敏感性进行评价，计算公式为

式中：SSi为i空间单元水土流失敏感性指数；Ri为降雨侵蚀力因子；Ki为土壤可蚀性因子；LSi为坡长坡度因子；Ci为地表植被覆盖因子。

2.2.2 沙漠化敏感性评价

根据生态功能区划技术规范的要求，结合承德市的实际情况，选取干燥指数、起沙风天数、土壤质地、植被覆盖度等评价指标，对承德市土地沙漠化进行评价，公式为

式中：Di为i空间单元土地沙化敏感性指数；Ii,Wi,Ki,Ci分别为评价区域干燥度指数、起沙风天数、土壤质地和植被覆盖的敏感性等级值。

2.3 生态系统功能综合性评价

利用ArcGIS将上述对水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性的重要性图层进行叠加计算，得出生态系统服务功能综合评价结果。承德市生态系统服务功能重要和极重要比例占承德市面积的80%以上，生态服务功能重要性总体偏高，极重要区主要分布在接坝及坝下主要河流源头区及重要受保护用地，以及围场北部塞罕坝机械林场森林区、红松洼自然保护区、兴隆县、营子区、高新区等人类活动集聚、矿山开采区及重要保护地区。

采用相同方法，将水土流失敏感性、沙漠化敏感性区域进行叠加计算，得出承德市生态环境敏感性评价结果。承德市生态环境敏感性、极敏感比例占承德市面积的20%，大部分为一般敏感区及敏感区，生态环境敏感性不高。极敏感区主要分布在坝上高原丰宁、围场小滦河流域草原草甸地带及接坝地区，围场东部接坝地区，滦河、伊逊河、潮河沿线河谷坡耕地地区，以及平泉县东部辽河源坡耕地地区，由于地形的重要性及土壤瘠薄，生态环境极敏感。

以上评价结果将作为后续确定分区方案的主要参考依据。

3 分区方案

3.1 确定分区边界

(1)一级分区。结合上位规划、区划，综合考虑生态安全格局构建需求，区域、流域生态系统完整性，以地形地貌、地理单元及主导生态服务功能类型为主要依据划分一级分区，命名体现地域的气候、地貌特征，命名方式为地名/流域命+地貌特征+生态功能类型。

(2)二级分区。在一级分区基础上，结合生态系统服务功能重要性与敏感性的评价结果，识别各个区域的主要生态服务功能及突出环境问题，把握山水林田湖生态保护修复的具体需求，统筹考虑矿山环境综合治理、土地整治与污染修复、生物多样性保护、流域水环境保护治理、水土流失综合治理、小流域综合治理、农业面源污染防治等重点工作，划分二级分区，命名方式为地名/流域命+生态系统服务功能特点+生态功能区。

(3)三级分区。在二级分区基础上，以落实任务为主旨，以乡镇为单元，划分三级分区，命名方式为地名/流域命+生态系统服务功能特点+生态功能区+县(区)名。

3.2 分区方案

分区方案是指从最大等级分区到最小等级分区所划分的层次，制定分区等级是体现地域分异规律的重要手段。山水林田湖生态保护修复作为全国最新环保理念的推广工作，承德市作为重点示范区，不仅要在宏观上明确不同区域生态保护修复的战略发展方向、防治途径和生产发展方向，还要明确不同区域生态保护修复模式和措施体系配置，便于项目布局。鉴于此，山水林田湖生态保护修复等级划分为3级。每级分区的定位、作用及对推动山水林田湖系统保护修复的作用如表3所示。

表3 分区特性表

(1)一级分区。一级分区划分为2个，即坝上高原防风固沙区、冀北燕山山地水源涵养区。

(2)二级分区。二级分区划分为12个，即坝上高原草原防风固沙区、坝上高原森林草原防风固沙区、潮白河流域水源涵养保育区、滦河中上游生态保护与修复区、蚁蚂吐河流域水土保持修复区、伊逊河流域水环境保护治理修复区、辽河北部水源涵养与森林保育区、武烈河中上游生态保护与修复区、中部城镇人居环境综合整治区、潘家口库区上游水源涵养区、承东水土流失综合治理区、承南矿山环境综合整治修复区。根据二级分区方案，分析其主要环境问题，结合区内现状总结归纳山水林田湖体系的主要生态保护修复措施。分区内的措施将逐一落实到承德市山水林田湖生态保护修复工程项目库的具体项目，分解到每一个乡镇，真正做到规划合理指导设计，按设计图合理施工，落到实处。

(3)三级分区。构建承德山水林田湖生态保护修复工程项目库，在前述分区的基础上进一步划分生态保护修复三级分区，共划分28个三级分区，在各分区内落实相应的重点工程。生态保护修复三级分区分布如图2所示。

图2 三级片区分布图

28个三级分区分别为：坝上草原防风固沙丰宁片区、坝上草原防风固沙围场片区、御道口牧场管理区、坝上森林草原防风固沙围场片区、潮白河流域水源涵养保育丰宁片区、潮白河流域水源涵养保育滦平片区、滦河中上游生态保护与修复丰宁片区、滦河中上游生态保护与修复滦平片区、滦河中上游生态保护与修复隆化片区、蚁蚂吐河流域水土保持修复围场片区、蚁蚂吐河流域水土保持修复隆化片区、伊逊河流域水环境保护治理修复围场片区、伊逊河流域水环境保护治理修复隆化片区、辽河北部水源涵养与森林保育围场片区、武烈河中上游生态保护与修复隆化片区、武烈河中上游生态保护与修复承德片区、中部城镇人居环境综合整治滦平片区、中部城镇人居环境综合整治双滦片区、中部城镇人居环境综合整治承德片区、中部城镇人居环境综合整治高新片区、中部城镇人居环境综合整治双桥片区、潘家口库区上游水源涵养承德片区、潘家口库区上游水源涵养宽城片区、潘家口库区上游水源涵养兴隆片区、承东水土流失综合治理平泉片区、承东水土流失综合治理宽城片区、承南矿山环境综合整治修复兴隆片区、承南矿山环境综合整治修复鹰手营子片区。

4 结论与建议

通过对获取资料的处理、分析总结，考虑承德市自然系统整体性、系统性和连通性，区域的差异性。在对水源涵养、土壤保持、防风固沙、生物多样性4项生态服务功能评价的基础上，得出生态服务功能重要性分布范围；在对水土流失敏感性、沙漠化敏感性2项生态环境敏感性评价的基础上，得出生态环境敏感性分布范围，然后采用叠加分析得出生态系统服务功能综合性评价。

通过研究山水林田湖的内在联系，其空间布局特征、结构，生态系统服务功能综合性评价结果得出，承德市生态服务功能重要性总体偏高，生态环境敏感性不高，大部分为一般敏感区及敏感区。在此基础上，充分考虑人地系统与地域分异，结合构建生态安全格局的要求，对其进行整体规划，划分了3级分区方案。

一级分区旨在反映大尺度的地貌分布格局，确定不同区域生态保护修复策略；二级分区旨在反映影响生态保护修复的本底条件及生态破坏严重程度，确定不同区域生态保护修复方向和途径，明确区域布局；三级分区旨在落实重点工程，明确各县(区)域重点工程治理模式和措施体系。研究共划分了一级分区2个，二级分区12个，三级分区28个，在各个三级分区内开展专项治理工程。首次提出以山水林田湖生态保护修复分区方案为依据，为当地开展山水林田湖生态保护修复工作提供指导与决策依据。

未来，应尽快制定统一的自然资源分类及认定标准，避免各部门交叉管理，使其走向科学管理的道路；进一步发掘山水林田湖体系的内在连通机制，加快完善其体系建设；出台山水林田湖生态保护修复综合防治技术体系的规范、标准、手册；制定行业统一的取费依据，调节市场。

参考文献：

[1] 宇振荣，郧文聚.“山水林田湖”共治共管“三位一体”同护同建[J].中国土地，2017(7)：8-11.

[2] 财政部.关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知：财建[2016]725号[EB/OL].(2016-09-30)[2018-03-20].http://www.mof.gov.cn/gp/xxgkml/jjjss/201610/t20161008_2512223.html.

[3] 财政部，国土资源部环境保护部. 重点生态保护修复治理专项资金管理办法：财建[2016]876号[EB/OL].(2016-12-08)[2018-03-20]. http://www.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/caizhengwengao/2017wg/wg

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[4] 财政部.关于组织申报第二批山水林田湖生态保护修复工程试点的通知：财办建[2017]26号[EB/OL].(2017-04-06)[2018-03-20]. http://www.mof.gov.cn/gp/xxgkml/jjjss/201704/t20170411_2578972.

html.

[5] 关于《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》的说明[EB/OL].(2015-07-20)[2018-03-20].http://cpc.people.com.cn/xuexi/n/2015/0720/c397563-27331312.html.

[6] 黄贤金，杨达源.山水林田湖生命共同体与自然资源用途管制路径创新[J].上海国土资源，2016，37(3)：1-4.

[7] 王波，王夏晖.推动山水林田湖生态保护修复示范工程落地出成效：以河北围场县为例[J].环境与可持续发展，2017，42(4)：11-14.