徐州市銅山區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定研究

孫杰

摘要：分析徐州市銅山區(qū)的生態(tài)環(huán)境，收集該區(qū)域土地利用現(xiàn)狀資料、自然系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用ARCGIS軟件，將生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分值較高的區(qū)域進(jìn)行提取和分析，根據(jù)生態(tài)紅線(xiàn)劃定的過(guò)程擬定科學(xué)合理的生態(tài)紅線(xiàn)，得出研究區(qū)域的生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定面積為54 504 hm2，占總區(qū)域面積的28.55%。

關(guān)鍵詞：生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)；生態(tài)敏感性；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；徐州市銅山區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）20-0053-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.013 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： The land use status information and the ecological environment of Tongshan area of Xuzhou city were analyzed. Collecting the current land use data and natural system data of the region，selecting appropriate evaluation indicators and applying ARCGIS software，the ecological environment sensitivity and the importance of the ecosystem service function were extracted and analyzed，and the scientific and rational ecological red line was formulated according to the process of ecological red line. Finally，the conclusion was that the area of ecological protection red line of the study area was 54 504 hm2，accounting for 28.55% of the total area.

Key words： ecological protection red line； sensitivity of eco-environment； ecosystem services function； Tongshan district of Xuzhou city

徐州市銅山區(qū)是蘇北經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，區(qū)域內(nèi)分為自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)公益林、風(fēng)景名勝區(qū)等，交通運(yùn)輸便捷，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯。通過(guò)3S技術(shù)對(duì)區(qū)域內(nèi)的選定指標(biāo)進(jìn)行分析，劃定科學(xué)的生態(tài)紅線(xiàn)。組織劃定銅山區(qū)生態(tài)紅線(xiàn)規(guī)劃的實(shí)施，確定合理的生態(tài)保護(hù)面積，更好地滿(mǎn)足人們生產(chǎn)、生活的基本需求，緩解銅山區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞壓力，確保具有重要生態(tài)功能的區(qū)域、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、脆弱區(qū)以及生物多樣性得到有效保護(hù)。

以徐州市銅山區(qū)為研究區(qū)域，在補(bǔ)充完善各種數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，主要運(yùn)用遙感、GIS等技術(shù)手段，選擇科學(xué)合理的評(píng)價(jià)內(nèi)容和指標(biāo)，獲取和處理空間數(shù)據(jù)，根據(jù)各種數(shù)據(jù)對(duì)生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提取和分析重要的區(qū)域，以此擬定生態(tài)紅線(xiàn)。根據(jù)劃定的生態(tài)紅線(xiàn)，分析銅山區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，并提出具有建設(shè)性的建議。

1 銅山區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)

1.1 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)方法

生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空尺度相對(duì)于自然及人類(lèi)活動(dòng)干擾所具有的敏感反應(yīng)和自我恢復(fù)能力[1]。綜合徐州市銅山區(qū)的區(qū)位優(yōu)劣勢(shì)，選擇地形坡度、生境敏感性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.2 生態(tài)環(huán)境敏感性單因子評(píng)價(jià)

1.2.1 地形坡度敏感性評(píng)價(jià) 在將研究區(qū)域分為耕地和非耕地的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)的資料，劃分不同等級(jí)的坡度，并對(duì)坡度進(jìn)行敏感性分級(jí)，分為極度敏感、高度敏感、中度敏感和低度敏感。

1）評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)。從地形坡度角度，分析不同坡度給土地帶來(lái)的侵蝕影響。為直觀表現(xiàn)出銅山區(qū)不同地段坡度的生態(tài)敏感性，采用水利部土壤侵蝕強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（SL190-2007）來(lái)進(jìn)行土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)，采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1和表2[2]。

2）數(shù)據(jù)處理。在將銅山區(qū)土地利用類(lèi)型分為耕地和非耕地的基礎(chǔ)上，利用ARCGIS的坡度計(jì)算工具分析DEM數(shù)據(jù)，然后按表2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新分類(lèi)。在ARCGIS中將不同類(lèi)型的非耕地覆被占比輸入屬性表中得出銅山區(qū)非耕地植被覆蓋度的比例，耕地部分與高程進(jìn)行掩膜分析，接著進(jìn)行坡度和重新分類(lèi)操作，然后對(duì)矢量的坡度和非耕地植被進(jìn)行鑲嵌至新柵格處理，最終對(duì)新柵格重新分類(lèi)。結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1中可以看出，根據(jù)表2的指標(biāo)，土壤侵蝕敏感性強(qiáng)烈的地區(qū)較少、較零散。中度侵蝕敏感性的地區(qū)大多為各種自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、重要水源涵養(yǎng)區(qū)等，主要有漢王生態(tài)公益林、泉山森林公園、微山湖、云龍湖等；銅山區(qū)大部分地區(qū)土壤敏感性為輕度侵蝕，主要是平原地帶、低山丘陵，水土保持能力較差。

1.2.2 生境敏感性評(píng)價(jià) 生境是指由生物和非生物組成的生長(zhǎng)、繁衍的場(chǎng)所，包括其所必需的生存條件以及其他對(duì)生物起相關(guān)作用的生態(tài)因素[3]。生物生境的破壞是造成生物滅絕的重要原因之一，因此，評(píng)價(jià)并保護(hù)生態(tài)環(huán)境是減少物種滅絕、使生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要方法。

1）生境敏感性評(píng)價(jià)方法。徐州市銅山區(qū)有各種森林公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等紅線(xiàn)區(qū)域類(lèi)型，本研究以不同自然保護(hù)區(qū)和生態(tài)公益林的分布和等級(jí)情況作為評(píng)價(jià)依據(jù)。自然保護(hù)區(qū)和生態(tài)公益林對(duì)區(qū)域生態(tài)發(fā)展起著重要作用，研究區(qū)域有徐州市泉山自然保護(hù)區(qū)、銅山圣人窩森林自然保護(hù)區(qū)以及漢王生態(tài)公益林。

對(duì)保護(hù)區(qū)、生態(tài)公益林的保護(hù)不應(yīng)只局限于其內(nèi)部，還應(yīng)在附近一定范圍內(nèi)建立緩沖區(qū)，保護(hù)區(qū)的級(jí)別越高，緩沖區(qū)的范圍也應(yīng)該越大，所以國(guó)家級(jí)、省級(jí)、地市級(jí)保護(hù)區(qū)的寬度是遞減的。對(duì)于徐州市銅山區(qū)而言，沒(méi)有國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，有省級(jí)的徐州市泉山自然保護(hù)區(qū)、地市級(jí)的銅山圣人窩森林自然保護(hù)區(qū)，在不同區(qū)域的緩沖區(qū)不出現(xiàn)重疊的情況下，建立合適的緩沖帶。生境敏感性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

2）數(shù)據(jù)處理。對(duì)于不同級(jí)別的保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)，根據(jù)表3進(jìn)行賦值，獲得生境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果。

在銅山區(qū)省級(jí)自然保護(hù)區(qū)有泉山自然保護(hù)區(qū)、云龍風(fēng)景區(qū)以及微山湖湖西濕地（銅山區(qū)）風(fēng)景名勝區(qū)，這些地區(qū)的生境敏感性為高度敏感；環(huán)城（銅山區(qū)）國(guó)家森林公園、漢王生態(tài)公益林為中度敏感；其余的草地、濕地等為輕度敏感（圖2）。

1.3 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)

1）評(píng)價(jià)方法。因單一因子無(wú)法體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境對(duì)全部影響因素的敏感性，本研究生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評(píng)價(jià)是將上述研究的地形坡度和生境敏感性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，來(lái)反映生態(tài)環(huán)境對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的敏感程度。因此，可用如下的公式綜合計(jì)算生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2）綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。從圖3中可以看出，銅山區(qū)大部分地區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性值較低，這些地方大都為耕地、建設(shè)用地，敏感性綜合評(píng)價(jià)值較高的地區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等，這些區(qū)域物種豐富，非耕地植被覆蓋度較大，土壤侵蝕敏感性較其他區(qū)域大，主要分布在該區(qū)域的北部、中部和東南某些區(qū)域。

2 銅山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要表現(xiàn)在維持生物多樣性、土壤改良、水源涵養(yǎng)等。

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)方法

根據(jù)銅山區(qū)的地理特征，按照區(qū)劃原則和指標(biāo)，將區(qū)域劃分為極重要、重要、中等重要、不太重要四個(gè)等級(jí)，選擇水土保持重要性、生物多樣性重要性、水源涵養(yǎng)重要性三個(gè)因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能單因子評(píng)價(jià)

2.2.1 水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)

1）評(píng)價(jià)方法。水源涵養(yǎng)功能是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)水文過(guò)程及其水文效應(yīng)的綜合表現(xiàn)，常被認(rèn)為是攔蓄降水或調(diào)節(jié)河川徑流量的功能[4]。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)主要是由地表覆蓋層涵養(yǎng)水源的能力和土壤涵水能力構(gòu)成[5]。綜合考慮銅山區(qū)的地理位置、生態(tài)環(huán)境以及數(shù)據(jù)指標(biāo)獲取的難易程度，選擇地形、土地覆被類(lèi)型作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。地形反映區(qū)域的整體地理特征，土地覆被類(lèi)型反映保水能力的大小，如森林、濕地的保水能力是不同的。因此，根據(jù)以上分析，將選擇的指標(biāo)按照表4進(jìn)行分級(jí)賦值。

地形數(shù)據(jù)是根據(jù)表4的分值按照DEM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類(lèi)，見(jiàn)圖4。

覆被類(lèi)型數(shù)據(jù)是將數(shù)據(jù)重新分類(lèi)后，根據(jù)表4的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦值，見(jiàn)圖5。

2）評(píng)價(jià)過(guò)程及結(jié)果。在ArcGIS中利用式（2）進(jìn)行計(jì)算，以形成水源涵養(yǎng)重要性的綜合評(píng)價(jià)，見(jiàn)圖6。

從圖6可以看出，研究區(qū)域大多為山地丘陵或者盆地平原，位于銅山區(qū)北部的微山湖湖西濕地、小沿河飲用水水源保護(hù)區(qū)、順堤河飲用水水源保護(hù)區(qū)、銅山圣人窩森林自然保護(hù)區(qū)等部分區(qū)域的水源涵養(yǎng)重要性分值最高，其他的各種自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等的水源涵養(yǎng)重要性也是比較重要的，一般重要區(qū)域較多，分布于區(qū)域不同位置。

2.2.2 生物多樣性重要性評(píng)價(jià) 生物多樣性重要性評(píng)價(jià)是指評(píng)價(jià)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的重要性，地球上的生物多樣性存在于不同的自然生態(tài)系統(tǒng)中。徐州市銅山區(qū)位于江蘇省西北部，境內(nèi)丘陵崗地眾多，有山頭589座，山區(qū)林木覆蓋面積16 667 hm2，覆蓋率達(dá)83.58%。所以，銅山區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了生物的多樣性，適合不同生物的繁衍生長(zhǎng)。

1）評(píng)價(jià)的方法和標(biāo)準(zhǔn)。生物多樣性重要性評(píng)價(jià)一般會(huì)優(yōu)先選擇需要重點(diǎn)保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)和該系統(tǒng)的分布來(lái)評(píng)價(jià)。本研究結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境特征，選擇需要重點(diǎn)保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)和該系統(tǒng)的分布進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。

根據(jù)研究地區(qū)的實(shí)際情況，選定坡度、土地覆被類(lèi)型、距城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)距離為指標(biāo)對(duì)銅山區(qū)生物多樣性保護(hù)的重要性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5[7]。

2）評(píng)價(jià)過(guò)程及結(jié)果。生物多樣性重要性評(píng)價(jià)的土地覆被類(lèi)型是按照表5預(yù)處理的土地覆被數(shù)據(jù)、距城鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)距離數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類(lèi)并賦值后，在ArcGIS中按式（3）進(jìn)行疊加獲得最終評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)圖7。

從圖7可以看出，銅山區(qū)的北部微山湖湖西濕地風(fēng)景名勝區(qū)、小沿河飲用水水源保護(hù)區(qū)、銅山圣人窩森林自然保護(hù)區(qū)、云龍湖風(fēng)景名勝區(qū)等地區(qū)的多樣性重要分值最高，比較重要和分值較低的一般地區(qū)分布在除上述區(qū)域以外的其他平原或者盆地地區(qū)，銅山區(qū)的生物多樣性重要分值大體偏高。由于研究區(qū)域有多個(gè)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)及森林公園等，所以區(qū)域的生物多樣性較為豐富，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)應(yīng)因地制宜，指導(dǎo)生態(tài)建設(shè)。

2.2.3 水土保持重要性評(píng)價(jià)

1）評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)。水土保持重要性的評(píng)價(jià)是在考慮各種人為或自然因素的影響下，分析可能造成的對(duì)下游河流和水資源的危害程度與范圍[8]。根據(jù)《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程》，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

由于水土保持重要性評(píng)價(jià)主要分布在河流、湖泊的周?chē)?，所以有必要設(shè)置水體緩沖區(qū)，對(duì)銅山區(qū)境內(nèi)一定范圍內(nèi)的水體進(jìn)行研究。本研究將京杭大運(yùn)河的清水通道維護(hù)區(qū)設(shè)為一級(jí)河流，再根據(jù)河流實(shí)際寬度情況分別設(shè)置其他級(jí)別的河流。

銅山區(qū)水體緩沖區(qū)設(shè)置見(jiàn)表7。

2）評(píng)價(jià)過(guò)程和結(jié)果。利用ArcGIS對(duì)土壤侵蝕敏感性分布和水體緩沖區(qū)寬度進(jìn)行疊加分析。按照表6的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)土壤保持重要性，最終形成水土保持重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)圖8。從圖8可以看出，在不同級(jí)別的河流周?chē)帘３种匾圆煌?，一?jí)的廢黃河及京杭大運(yùn)河清水通道維護(hù)區(qū)重要性最強(qiáng)。在東南方向的張集地下水飲用水水源保護(hù)區(qū)的水土保持重要性較強(qiáng)，位于大的保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)及濕地地區(qū)水土保持功能較強(qiáng)，中等重要的地區(qū)有沿著河流分布的特點(diǎn)，其余的平原丘陵地區(qū)水土保持功能較弱。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合評(píng)價(jià)

2.3.1 評(píng)價(jià)方法 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合評(píng)價(jià)就是在綜合考慮生物多樣性、水土保持、水源涵養(yǎng)各因子的基礎(chǔ)上，利用ArcGIS對(duì)上述各因子進(jìn)行疊加分析并計(jì)算出重要性指數(shù)，得出最終結(jié)果（圖9）。

2.3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果 從圖9可以看出，銅山區(qū)的地形主要是平原，生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能重要性分值高的區(qū)域大多分布于各種自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)及重要水源涵養(yǎng)區(qū)，如銅山圣人窩森林自然保護(hù)區(qū)、徐州市環(huán)城國(guó)家森林公園、小沿河飲用水水源保護(hù)區(qū)等，與地形無(wú)太大關(guān)系。其余的平原地區(qū)評(píng)價(jià)分值較低，生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能重要性較弱，即這些地區(qū)的評(píng)價(jià)分值等級(jí)較重要或者一般重要。

3 劃定結(jié)果

3.1 銅山區(qū)生態(tài)紅線(xiàn)劃定方法

由于各評(píng)價(jià)因子的數(shù)據(jù)來(lái)源不同，綜合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在表達(dá)同一地理要素時(shí)，個(gè)別單元與其他柵格表現(xiàn)得不一致，即出現(xiàn)噪音柵格，此時(shí)可以利用ARCGIS的濾波功能消除部分“噪音”像元。然后將生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)分值大于等于6和生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)分值大于等于50的像元分別提取出來(lái)并進(jìn)行矢量化，將矢量化的成果進(jìn)行疊加，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，劃定生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)。

3.2 銅山區(qū)生態(tài)紅線(xiàn)劃定成果

綜合上述生態(tài)紅線(xiàn)劃定的各指標(biāo)因子，將銅山區(qū)的生態(tài)紅線(xiàn)劃定為下述類(lèi)型，分為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、飲用水源保護(hù)區(qū)、重要濕地等，生態(tài)紅線(xiàn)總面積為54 504 hm2，共13片區(qū)域。具體見(jiàn)表8及圖10。

4 小結(jié)

本研究提出的生態(tài)紅線(xiàn)方法具有可行性，可提供科學(xué)依據(jù)。以徐州市銅山區(qū)為研究對(duì)象，在分析各種指標(biāo)因子的基礎(chǔ)上，提取生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分值較高的區(qū)域，研究銅山區(qū)的生態(tài)紅線(xiàn)劃定?？傻贸鲆韵陆Y(jié)論。

1）在對(duì)銅山區(qū)的土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，選定地形和生境敏感性為生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子，選定水源涵養(yǎng)、生物多樣性和水土保持的重要性為生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)。

2）得到13塊生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域。這些區(qū)域主要分為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、飲用水源保護(hù)區(qū)、重要濕地等，紅線(xiàn)總面積為54 504 hm2，占研究區(qū)域總面積的28.55%。

3）銅山區(qū)的自然保護(hù)區(qū)占國(guó)土面積的7.87%，風(fēng)景名勝區(qū)占2.54%，森林公園占0.07%，飲用水源保護(hù)區(qū)占8.96%，重要濕地占1.15%，重要水源涵養(yǎng)區(qū)占2.94%，清水通道維護(hù)區(qū)占3.72%，生態(tài)公益林占1.30%。研究區(qū)域的自然保護(hù)區(qū)和引用水源保護(hù)區(qū)所占比例最大，凸顯了該區(qū)域的重要生態(tài)和水源保護(hù)區(qū)特性。

4）劃定了許多生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域，包括不同的土地類(lèi)型，需要給予特殊的生態(tài)保護(hù)。紅線(xiàn)范圍內(nèi)的區(qū)域，應(yīng)該有較為嚴(yán)格的限制建設(shè)政策，根據(jù)銅山區(qū)不同區(qū)域的地理特征，可以在紅線(xiàn)范圍內(nèi)發(fā)展特色的生態(tài)保護(hù)區(qū)、特色林業(yè)，協(xié)調(diào)各種用地，保證區(qū)域的生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展的同時(shí)，激發(fā)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展?jié)摿?，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)協(xié)調(diào)有序并進(jìn)。對(duì)于不同的用地類(lèi)型也應(yīng)該采取相異的土地利用規(guī)劃方式和分區(qū)布局，因地制宜，使土地的開(kāi)發(fā)利用符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。

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