克拉瑪依區(qū)生態(tài)文明建設(shè)引導(dǎo)分區(qū)研究

許開鵬，遲妍妍，王晶晶，王月健

(1 環(huán)境保護(hù)部規(guī)劃院，北京 100012；2 石河子大學(xué)理學(xué)院地理系，新疆 石河子 832003)

人類在不斷從自然界獲取物質(zhì)滿足自己需求的同時(shí)，也應(yīng)兼顧自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)性發(fā)展，以便實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重,因而，黨的十八大提出建設(shè)生態(tài)文明。生態(tài)文明是以致力于構(gòu)造人與自然和諧發(fā)展為目的的文明形式。從某種意義上講，生態(tài)文明體現(xiàn)著人及其社會(huì)在處理與自然關(guān)系上所達(dá)到的文明程度。相對于人類其他類型文明而言，生態(tài)文明更強(qiáng)調(diào)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的核心[2]。建設(shè)生態(tài)文明首先應(yīng)考慮建設(shè)以資源環(huán)境承載力為基礎(chǔ)、以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，因此劃分生態(tài)空間保留區(qū)就顯得十分重要[3]。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)，我國大、中尺度的生態(tài)文明規(guī)劃研究取得了非常不錯(cuò)的成績[4]。例如，李宗陽[5]以新疆為例，從生態(tài)文明視角探討了生態(tài)-生活-生產(chǎn)的三生空間耦合機(jī)制，得出了新疆主要城市承載力和城市空間耦合的驅(qū)動(dòng)因素。陳秋昊[6]研究了長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)文明建設(shè)，探討了如何挖掘長江沿線生態(tài)產(chǎn)值的思路。宋潔[7]對武漢生態(tài)示范城總規(guī)劃進(jìn)行了研究，提出了生態(tài)城規(guī)劃建設(shè)新思路。閆巖[8]研究了城市空間資源配置，提出識別城市生態(tài)優(yōu)勢地區(qū)的模式。這些研究都有力的豐富了生態(tài)文明建設(shè)成果。而以區(qū)、縣尺度為基礎(chǔ)的生態(tài)文明規(guī)劃和建設(shè)的研究相對較少。在區(qū)、縣尺度的生態(tài)空間規(guī)劃中應(yīng)把尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然作為生態(tài)文明建設(shè)的核心理念，在各種規(guī)劃中，應(yīng)貫徹成為環(huán)境優(yōu)先、空間優(yōu)化意識[9]。環(huán)境優(yōu)先是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧的基本要求，在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的克拉瑪依區(qū)環(huán)境優(yōu)先要成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的首要準(zhǔn)則，作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展、調(diào)整、布局的前提[10]?？臻g優(yōu)化要遵循資源環(huán)境承載能力，要依據(jù)環(huán)境功能來約束和指導(dǎo)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)，合理安排區(qū)域環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展[11]。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

克拉瑪依區(qū)地處新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，介于44°39′～45°25′N和84°37′～85°10′E之間，全區(qū)面積3833.58 km2，其中建城區(qū)面積26.40 km2。人口23.9萬，屬于多民族聚居地區(qū)?？死斠绤^(qū)地處加依爾山脈南側(cè)的沖積扇前傾斜平原地帶，地貌特征比較單一，多為廣闊平坦的戈壁灘。地表部分為第四紀(jì)松散地層所覆蓋，覆蓋物厚度不等，屬戈壁傾斜平原景觀。地勢呈西北高、東南低。屬典型的大陸性干旱氣候。全區(qū)氣溫變化幅度較大，多年平均氣溫為8.4 ℃，夏季酷熱，冬季嚴(yán)寒，冬夏兩季時(shí)間漫長，春秋季時(shí)間短，季節(jié)更替不明顯[9]。

自然植被以旱生、超旱生植物為主，大部分區(qū)域植被蓋度在30%以下，礦產(chǎn)資源豐富，為我國重要的石油產(chǎn)區(qū)?？死斠浪Y源極為貧乏，人均水資源量1320 m3左右，屬于水資源緊張區(qū)域。森林覆蓋率相對較高，荒漠植被分布廣，生物多樣性較為豐富。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)包括遙感影像、土壤類型、氣象數(shù)據(jù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。遙感數(shù)據(jù)來自中科院地理所提供的高分辨率衛(wèi)星遙感。DEM 數(shù)據(jù)來自于地理國情監(jiān)測云平臺推出的土地資源類數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分辨率為30 m。土壤屬性數(shù)據(jù)來自第二次全國土地調(diào)查南京土壤所提供的1∶100 萬土壤數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來自中國氣象局氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒。相關(guān)規(guī)劃包括：主體功能區(qū)規(guī)劃、生態(tài)功能區(qū)劃、土地利用規(guī)劃、環(huán)境功能區(qū)劃以及克拉瑪依區(qū)各專項(xiàng)規(guī)劃等。

1.3 研究方法

考慮克拉瑪依區(qū)不同區(qū)域的資源環(huán)境承載力、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀與需求、區(qū)域生態(tài)安全需求等多種因素，確定不同區(qū)域的環(huán)境功能，以環(huán)境功能作為克拉瑪依區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局調(diào)整的依據(jù)。本研究確定克拉瑪依區(qū)的生態(tài)空間保留區(qū)。

對于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性的評估方法，我們采用國家環(huán)保部和發(fā)改委聯(lián)合頒布的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》方法，具體方法如下：

1.3.1 土地沙化敏感性評估

選取濕潤指數(shù)(I)、土壤質(zhì)地(K)、植被覆蓋(C)及起風(fēng)沙的天數(shù)(W)等來評價(jià)區(qū)域沙漠化敏感性程度。采用等權(quán)的方法,算出沙漠化敏感性綜合指數(shù)，利用地理信息系統(tǒng)軟件生成土地沙漠化敏感性分布圖，土地沙漠化敏感性計(jì)算方法為：

式中：Di為i評估區(qū)域土地沙化敏感性指數(shù)；Ii、Wi、Ki、Ci分別為評估區(qū)域干燥度指數(shù)、起沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地和植被覆蓋的敏感性等級值。

表1 土地沙化敏感性分級指標(biāo)Tab.1 Classification index of land desertification sensitivity

1.3.2 生境敏感性

生境敏感性評價(jià)主要分析野生動(dòng)植物生境受人類活動(dòng)影響的敏感程度，主要通過生境物種的豐富度。根據(jù)保護(hù)物種的數(shù)量和級別計(jì)算不同評價(jià)區(qū)域的生境敏感性指數(shù)。具體的計(jì)算公式如下：

S=∑P1W1+∑P2W2+∑P3W3

S為敏感性指數(shù)；P1為瀕危物種數(shù)；P2為國家一級保護(hù)物種數(shù)；P3國家二級保護(hù)物種數(shù)；Wi為權(quán)重，分別取0.6、0.25、0.15，將各區(qū)計(jì)算結(jié)果通過地理信息系統(tǒng)軟件處理并使用自然斷裂點(diǎn)法分類作圖。

表2 生境敏感性分級指標(biāo)Tab.2 Habitat sensitivity indicators

1.3.3 水源涵養(yǎng)功能重要性評估

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用，通過蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調(diào)控。采用水量平衡方程來計(jì)算水源涵養(yǎng)量，計(jì)算公式為：

式中：TQ為總水源涵養(yǎng)量(m3)，Pi為降雨量(mm)，Ri為地表徑流量(mm)，ETi為蒸散發(fā)(mm)，Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積(km2)，i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型，j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

表3 生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)重要性分級Tab.3 Classification of importance of ecosystem water conservation

1.3.4 生物多樣性維護(hù)功能重要性評估

以生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)作為評估指標(biāo)，計(jì)算公式為：

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)

式中：Sbio為生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)，NPPmean為多年植被凈初級生產(chǎn)力平均值，F(xiàn)pre為多年平均降水量，F(xiàn)tem為多年平均氣溫，F(xiàn)alt為海拔因子。

表4 生物多樣性保護(hù)評價(jià)分級Tab.4 Classification of biodiversity conservation

本研究借助Arcgis空間分析平臺，將生態(tài)功能重要性評價(jià)結(jié)果劃分為一般重要、重要和極重要3個(gè)等級，生態(tài)環(huán)境敏感性評價(jià)結(jié)果劃分為一般敏感、敏感和極敏感3個(gè)等級。采用最大值方法，綜合疊加生態(tài)功能極重要區(qū)和生態(tài)環(huán)境極敏感區(qū)，作為生態(tài)保護(hù)紅線邊界。

2 區(qū)域生態(tài)評價(jià)

本研究主要依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能重要性和敏感性評價(jià)，確定生態(tài)保護(hù)的重要區(qū)域，并作為進(jìn)行產(chǎn)業(yè)空間布局的依據(jù)。

2.1 生態(tài)環(huán)境敏感性評價(jià)

生態(tài)環(huán)境敏感性是指當(dāng)區(qū)域自然和人類活動(dòng)對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行干擾時(shí)，生態(tài)環(huán)境的敏感程度。反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時(shí)候，可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境問題的類型和可能性大小。根據(jù)克拉瑪依區(qū)的實(shí)際情況，主要對沙漠化敏感性和生境敏感性進(jìn)行評價(jià)。

(1)沙漠化敏感性

從圖1可以看到，克拉瑪依由北向南，從山地越過平原又連山地，西邊多數(shù)是戈壁，土壤類型由南向北分布規(guī)律為栗鈣土、棕鈣土、灰漠土、風(fēng)沙土、灰棕漠土、鹽土、沼澤土、草甸土、石膏灰棕漠土等，克拉瑪依區(qū)西北部低山戈壁區(qū)土壤多為礫質(zhì)，為沙漠化敏感性中度區(qū)，大農(nóng)業(yè)區(qū)和荒漠農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)多為壤質(zhì)土壤，為沙漠化高度敏感性區(qū)，在荒漠地區(qū)多為沙質(zhì)土壤，是沙漠化極敏感地區(qū)。

圖1 克拉瑪依區(qū)沙漠化敏感性評估Fig.1 Sensitivity assessment of desertification in Karamay region

(2)生境敏感性

生境敏感性評價(jià)主要分析野生動(dòng)植物生境受人類活動(dòng)影響的敏感程度，主要通過生境物種的豐富度，即區(qū)域內(nèi)國家與省級保護(hù)動(dòng)植物的數(shù)量來評價(jià)生境的敏感性。這些物種主要分布在東部的荒漠區(qū)，屬于生境高度敏感的區(qū)域，西北部低山戈壁區(qū)屬于生境較敏感的區(qū)域，其它地區(qū)不敏感。

圖2 克拉瑪依區(qū)生境敏感性評估Fig.2 Habitat sensitivity assessment in Karamay area

2.2 生態(tài)服務(wù)功能重要性評價(jià)

生態(tài)服務(wù)功能重要性評價(jià)的主要內(nèi)容是明確區(qū)域內(nèi)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的作用與重要性?？死斠绤^(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性主要體現(xiàn)在生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)等。

(1)水源涵養(yǎng)重要性

克拉瑪依區(qū)內(nèi)地表水系主要分為瑪納斯河和克拉瑪依河，瑪納斯河發(fā)源于天山山脈中段，原為克拉瑪依區(qū)主要地表水源，后由于氣候變化及農(nóng)業(yè)發(fā)展，瑪納斯河在克拉瑪依境內(nèi)基本斷流(圖3)。極重要地區(qū)主要包括瑪納斯河流域、阿依庫勒水庫、克拉瑪依河，這些區(qū)域是克拉瑪依重要的水源地。中等重要地區(qū)主要包括荒漠農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，對于調(diào)節(jié)區(qū)域水資源具有比較重要的作用。一般重要地區(qū)主要是克拉瑪依的中心城區(qū)和西北部的低山戈壁區(qū)。

(2)生物多樣性保護(hù)重要性

克拉瑪依區(qū)優(yōu)先保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)類型主要是自然狀態(tài)保存良好、有一定植被覆蓋的荒漠生態(tài)系統(tǒng)，主要分布在加伊爾山以南、古爾班通古特沙漠以北的沖積平原，以及以瑪納斯河為主的河流谷地，這些地區(qū)已經(jīng)設(shè)立了自然保護(hù)區(qū)或森林公園，區(qū)內(nèi)荒漠植被結(jié)構(gòu)保存良好，生物物種豐富，在水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)方面具有重要保護(hù)價(jià)值(圖4)?；哪脖粚τ诳刂仆恋厣郴?、維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義。此外，位于城區(qū)西北部的戈壁風(fēng)景名勝區(qū)也是物種保護(hù)的熱點(diǎn)地區(qū)。

圖3 克拉瑪依區(qū)水源涵養(yǎng)重要性評估Fig.3 Evaluation of importance of water conservation in Karamay district

圖4 克拉瑪依區(qū)生物多樣性保護(hù)重要性評估Fig.4 Evaluation of importance of biodiversity conservation in Karamay region

3 分區(qū)方案

基于克拉瑪依區(qū)區(qū)域生態(tài)評價(jià)結(jié)果，結(jié)合環(huán)境要素功能區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)劃提出引導(dǎo)克拉瑪依區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)文明建設(shè)引導(dǎo)分區(qū)方案(表5)，其中生態(tài)空間的保留區(qū)包含2個(gè)一級區(qū)，分別為自然生態(tài)保留區(qū)(I)、生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)(II)。在一級區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各區(qū)特點(diǎn)，進(jìn)一步劃分了3個(gè)二級區(qū)，分別為自然資源保護(hù)區(qū)、后備保留區(qū)、防風(fēng)固沙區(qū)。

表5 克拉瑪依區(qū)生態(tài)文明建設(shè)引導(dǎo)方案Tab.5 Guidance scheme of ecological civilization construction in Karamay district

3.1 自然生態(tài)保留區(qū)

自然生態(tài)保留區(qū)主要指具有重要自然文化資源價(jià)值、或尚未受到大面積人類活動(dòng)影響的較大連片區(qū)域。功能定位為對具有一定自然資源價(jià)值的區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)制保護(hù)，對尚未受到大規(guī)模人類活動(dòng)影響仍保留著自然特點(diǎn)的較大區(qū)域進(jìn)行保留。保留該生態(tài)系統(tǒng)的自然環(huán)境，維持該生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的完整性，保障該生態(tài)系統(tǒng)的原真性。本研究的區(qū)域包括克拉瑪依區(qū)各級自然保護(hù)區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)以及自然保留用地，依據(jù)是否立法保護(hù)，可進(jìn)一步劃分為自然資源保護(hù)區(qū)和后備保留區(qū)(圖5)。

圖5 克拉瑪依區(qū)生態(tài)空間保留區(qū)Fig.5 Ecological reserve area in Karamay district

后備保留區(qū)指當(dāng)前不具備開發(fā)條件，作為后續(xù)發(fā)展環(huán)境空間的區(qū)域，分布在西部的荒漠區(qū)，該區(qū)綠色植被比較稀疏，水源嚴(yán)重不足，人類干擾活動(dòng)較弱，生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)水平較低。具體引導(dǎo)措施為：①合理進(jìn)行荒漠生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，對荒漠綠化系統(tǒng)恢復(fù)進(jìn)行合理的人工撫育。②禁止人類的開發(fā)活動(dòng)，切實(shí)保護(hù)荒漠生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)人類未來發(fā)展的后備資源。

3.2 生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)

生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)主要指東部的荒漠保護(hù)區(qū)，功能調(diào)節(jié)類型為防風(fēng)固沙，該區(qū)植被稀疏、水源較少，人類干擾活動(dòng)不強(qiáng)，荒漠特有植被繁盛，具有保護(hù)價(jià)值的物種豐富。具體引導(dǎo)措施為：①限制人類生產(chǎn)、生活開發(fā)活動(dòng)，保護(hù)荒漠綠化植被系統(tǒng)。②合理進(jìn)行荒漠自然植被的人工撫育行為，提高區(qū)域荒漠綠色植被的覆蓋度，增強(qiáng)防風(fēng)固沙能力。

4 討論與結(jié)論

本研究結(jié)合克拉瑪依區(qū)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的特征，參照生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南，建立了克拉瑪依區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)引導(dǎo)分區(qū)評價(jià)體系，在分析該區(qū)的生態(tài)敏感性和重要性的基礎(chǔ)上，劃定了克拉瑪依區(qū)的分區(qū)方案,最后劃定了自然資源保護(hù)區(qū)、后備資源區(qū)和防風(fēng)固沙區(qū)。

生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)重要，關(guān)系較大范圍區(qū)域生態(tài)安全，保持并提高生態(tài)調(diào)節(jié)能力的區(qū)域。功能定位為保障區(qū)域生態(tài)調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定，保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全。克拉瑪依區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，常年干燥少雨，河流均為內(nèi)流河，地表水系主要分為瑪納斯河和克拉瑪依河，為此，應(yīng)特別注重克拉瑪依水源涵養(yǎng)功能的保護(hù)[12]。

對于水資源起重要作用的瑪納斯河流域，應(yīng)嚴(yán)禁地下水資源超采，防范不合理利用致使地下水位不斷下降。應(yīng)對克拉瑪依區(qū)開展水資源供需分析，可通過水資源多維臨界調(diào)控，以緩解水資源短缺和水災(zāi)害嚴(yán)重的現(xiàn)狀，逐步解決水資源供需矛盾[13]。在生態(tài)功能調(diào)節(jié)區(qū)中，特別是沙漠化敏感性值得關(guān)注。有研究表明沙漠化面積逐年擴(kuò)大[14]。沙漠化敏感性以中、高為主，主要是因?yàn)橥寥阑|(zhì)多為沙粒，且植被覆蓋率較低。