黃河流域內(nèi)蒙古段生態(tài)安全格局優(yōu)化研究*

馮琰瑋，甄江紅

（內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022）

0 引言

流域生態(tài)系統(tǒng)是以流域?yàn)榭臻g單元組織起來(lái)的“地貌—水文—生態(tài)—人文”復(fù)合系統(tǒng)[1]。全國(guó)流域開發(fā)長(zhǎng)期忽視生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)服務(wù)的作用，導(dǎo)致生態(tài)功能退化[2,3]。黃河流域是中國(guó)重要的生態(tài)屏障與經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶，其生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。黃河流域內(nèi)蒙古段是內(nèi)蒙古高原生態(tài)屏障的重要組成部分，“表象在黃河，根子在流域”揭示了黃河流域生態(tài)保護(hù)的復(fù)雜性與綜合性。該流域人地矛盾主要表現(xiàn)在：①自然災(zāi)害相互交織，凌汛期較長(zhǎng)易誘發(fā)次生災(zāi)害[4]；②農(nóng)牧分界犬牙交錯(cuò)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。生態(tài)問(wèn)題包括：①水土流失：植被覆蓋偏低，水沙關(guān)系失調(diào)，大量泥沙入黃[5]；②土地沙化：流域內(nèi)植被退化、草原沙化較為嚴(yán)重；③鹽漬化：前、后套平原灌排矛盾突出，水鹽關(guān)系失衡。因此亟需劃定流域生態(tài)保護(hù)紅線，構(gòu)建優(yōu)化生態(tài)安全格局，這也是強(qiáng)化國(guó)土空間管控、推動(dòng)綠色高質(zhì)量發(fā)展的根本舉措[6,7]。此外，受黃河沖積所形成的前、后套平原是中國(guó)北方重要的商品糧基地，維護(hù)流域農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)、生態(tài)發(fā)展平衡亦是流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，黃河流域內(nèi)蒙古段的生態(tài)研究多圍繞生態(tài)水文退化和恢復(fù)機(jī)制等角度展開，宏觀尺度下的生態(tài)空間優(yōu)化研究還鮮見紙端。區(qū)域國(guó)土空間規(guī)劃已經(jīng)確立黃河“幾”字灣的保護(hù)重點(diǎn)，但缺乏實(shí)證研究支撐。

生態(tài)保護(hù)紅線是在生態(tài)空間范圍內(nèi)具有特殊重要生態(tài)服務(wù)功能、必須強(qiáng)制性嚴(yán)格保護(hù)的區(qū)域，通常包括具有重要水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性維護(hù)等生態(tài)服務(wù)功能重要區(qū)域以及水土流失、土地沙化、鹽漬化等生態(tài)敏感區(qū)域[8]。有關(guān)生態(tài)保護(hù)紅線的研究基本形成“定性—定量—定策”的框架體系。從流域尺度劃定生態(tài)保護(hù)紅線已成為現(xiàn)行國(guó)土空間規(guī)劃研究的熱點(diǎn)[9]。區(qū)域生態(tài)安全格局是各類景觀要素、空間位置及其相互聯(lián)系構(gòu)成的空間格局。生態(tài)安全格局旨在識(shí)別結(jié)構(gòu)完整、功能完備的關(guān)鍵用地基礎(chǔ)上，再對(duì)生態(tài)空間進(jìn)行科學(xué)布局。生態(tài)保護(hù)紅線作為最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)空間，對(duì)維護(hù)和控制區(qū)域生態(tài)過(guò)程意義匪淺，生態(tài)保護(hù)紅線可作為重要生態(tài)用地的識(shí)別工具[10,11]。作為生態(tài)治理的有效手段[12,13]，生態(tài)安全格局研究多基于生態(tài)功能評(píng)價(jià)[14]、景觀連通度[15]展開，研究區(qū)集中在城市群[16]、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶[17]等區(qū)域，建模常見成本阻力模型[18]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型等，或基于遙感技術(shù)構(gòu)建生態(tài)安全格局[19]。然而，已有研究成果對(duì)流域等綜合自然系統(tǒng)關(guān)注較少。有關(guān)黃河流域內(nèi)蒙古段的研究多集中在流域水熱組合變化、物候提取、水質(zhì)評(píng)價(jià)等方面[20]，涉及生態(tài)保護(hù)紅線與生態(tài)安全格局的研究較為少見。黃河沿岸既是社會(huì)生產(chǎn)生活的天然載體（河套灌區(qū)），也是防治泥沙、污染入黃的重要防線。劃定生態(tài)保護(hù)紅線、優(yōu)化生態(tài)安全格局是支撐黃河可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，對(duì)黃河沿岸的資源利用與保護(hù)具有重要意義。

各類干擾活動(dòng)所致的土地利用變化對(duì)流域生境質(zhì)量產(chǎn)生了怎樣的影響？如何突出生態(tài)保護(hù)紅線的作用？如何因地制宜確立用地安全格局？如何指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐？按照“山水林田湖草”綜合治理的思維，有必要摸清黃河流域的生境本底，再整合各地理要素，優(yōu)化生態(tài)空間。文章基于“基質(zhì)—斑塊—廊道”的研究范式，通過(guò)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性與生態(tài)敏感性劃定流域生態(tài)保護(hù)紅線，識(shí)別重要斑塊（生態(tài)源地）；基于自然資源本底條件建立生態(tài)源地?cái)U(kuò)展阻力指標(biāo)體系，結(jié)合“三生用地”構(gòu)建安全格局小區(qū)作為生態(tài)規(guī)劃基質(zhì)；提取生態(tài)廊道及生態(tài)戰(zhàn)略點(diǎn)，優(yōu)化生態(tài)空間，以期為黃河流域內(nèi)蒙古段生態(tài)建設(shè)及農(nóng)牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展建言獻(xiàn)策。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河流域內(nèi)蒙古段位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部，流域涉及內(nèi)蒙古烏海市西部、阿拉善盟東部、鄂爾多斯市北部、巴彥淖爾市南部、包頭市南部及呼和浩特市西南部，面積約22.13萬(wàn)km2（圖1）。其氣候以溫帶大陸性氣候?yàn)橹鳎昃涤炅拷橛?20～450 mm，年均氣溫約6.6℃。流域自然景觀自西向東呈荒漠、荒漠草原的過(guò)渡特征。其地形以高平原為主，海拔介于718～3 526 m，主要山脈包括中部的陰山山脈以及西南部的賀蘭山，前、后套平原受黃河沖積而成。黃河自南向北圍繞鄂爾多斯高原構(gòu)成形如馬蹄形的“幾”字灣景觀，這也使鄂爾多斯高原西側(cè)有凌汛現(xiàn)象。研究區(qū)境內(nèi)黃河干流全長(zhǎng)約830 km，結(jié)冰期較長(zhǎng)，水沙關(guān)系長(zhǎng)期不協(xié)調(diào)。以黃河流域內(nèi)蒙古段為研究區(qū)，對(duì)探討生態(tài)脆弱區(qū)流域生態(tài)安全格局優(yōu)化具有一定的代表性和典型性。

圖1 黃河流域內(nèi)蒙古段區(qū)域概況

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

1990年、2000年、2010年和2018年土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。多年凈初級(jí)生產(chǎn)力（Net Primary Productivity,NPP）根據(jù)CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型獲取，數(shù)據(jù)來(lái)源于MODIS-NDVI數(shù)據(jù)產(chǎn)品，采用最大合成法得到各期NPP數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的內(nèi)蒙古各氣象站點(diǎn)逐年觀測(cè)數(shù)據(jù)。土壤數(shù)據(jù)采用基于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)的中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)及中國(guó)1∶100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心。地下水文數(shù)據(jù)來(lái)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)水文信息網(wǎng)。數(shù)字高程、行政邊界、植被類型等數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

1.2.2 生境質(zhì)量本底計(jì)算方法

生境質(zhì)量即生態(tài)環(huán)境為生物生存提供適宜條件的能力[21]。生境質(zhì)量的優(yōu)劣程度與區(qū)域生態(tài)服務(wù)能力的大小直接相關(guān)，應(yīng)用InVEST模型對(duì)生境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的成果頗豐[22]。與傳統(tǒng)物種調(diào)查法、綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法相較，InVEST模型具有可操作性、客觀性、多層次的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)生境質(zhì)量的變化進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。采用InVEST模型中的Habitat Quality模塊計(jì)算研究區(qū)各時(shí)期的生境質(zhì)量，計(jì)算過(guò)程包括對(duì)生境退化度和生境適宜度的計(jì)算。研究區(qū)共涉及6個(gè)一級(jí)地類21個(gè)二級(jí)地類，將林地、草地、水體定義為生境，建設(shè)用地、耕地、道路定義為威脅源，具體計(jì)算方式為：

現(xiàn)如今，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了提高建筑企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就要求建筑企業(yè)在保證工程質(zhì)量的同時(shí)也要做好工程施工的成本管理。房屋工程施工的成本管理是一項(xiàng)系統(tǒng)化的工作，并且滲透到了建筑施工的各個(gè)方面，主要是通過(guò)施工前要對(duì)施工中產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，編制計(jì)劃，最終進(jìn)行核算等。這樣做既能增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，還能夠有效的控制成本，從而大大提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，做好房屋建筑工程施工的成本管理是建筑企業(yè)的重要手段，建筑企業(yè)不僅要充分認(rèn)識(shí)到成本管理的重要性，而且還要學(xué)會(huì)合理的掌控，只有這樣才能夠使得企業(yè)立于不敗之地，長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展下去。

式（1）中，Qxj為生境質(zhì)量，Hj為生境適宜度；k為半飽和常數(shù)；z為歸一化常量，一般取值為2.5；Dxj為生境退化度；ry、δr分別是威脅源R所在位置的干擾程度與權(quán)重；λx、Sjr分別是生境的抗干擾能力及敏感程度；Yr是威脅源的柵格數(shù)量；dxy、drmax分別是威脅源與生境的歐氏距離及最大干擾半徑；調(diào)整參數(shù)運(yùn)行模型，分析生境質(zhì)量的時(shí)空演變特征。為便于分級(jí)，對(duì)各期生境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化后，采用等間距分級(jí)法以0.2、0.4、0.6、0.8為界將生境質(zhì)量分為低、較低、中、較高、高5個(gè)等級(jí)。

1.2.3 生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法

生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法借鑒《生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南》（簡(jiǎn)稱《指南》），生態(tài)保護(hù)紅線的劃定需要對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性及生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)估（表1）。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性旨在通過(guò)評(píng)估區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以識(shí)別重要的生態(tài)功能區(qū)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過(guò)程所形成的有利于生物生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境條件與效用，其評(píng)價(jià)主要包括對(duì)水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙及生物多樣性等功能的評(píng)價(jià)。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)旨在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差、易受外界活動(dòng)干擾而導(dǎo)致生態(tài)退化且難以自我修復(fù)的區(qū)域加以識(shí)別[23]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估方法包括模型評(píng)估法及NPP評(píng)估法，為便于計(jì)算，選擇NPP評(píng)估法作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的計(jì)算方法，各二級(jí)評(píng)價(jià)因子的計(jì)算公式均參照《指南》。生態(tài)敏感性二級(jí)評(píng)價(jià)因子的計(jì)算公式則參照《生態(tài)服務(wù)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》。在柵格計(jì)算器內(nèi)對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性因子圖層執(zhí)行Int命令操作，按各圖層累積生態(tài)服務(wù)值占總服務(wù)值比重的80%與50%為間斷點(diǎn)進(jìn)行重分類，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分為一般重要、重要和極重要3個(gè)等級(jí)；按照自然斷裂法將生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果分為不敏感、低度敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感5個(gè)等級(jí)。聚合生態(tài)服務(wù)功能極重要區(qū)及生態(tài)極敏感區(qū)；疊加自然保護(hù)區(qū)、一級(jí)水源地等禁止開發(fā)區(qū)域，對(duì)邊界加以校正后得到生態(tài)保護(hù)紅線分布。

表1 生態(tài)保護(hù)紅線計(jì)算方法

1.2.4 生態(tài)安全格局的構(gòu)建優(yōu)化方法

（1）生態(tài)源地?cái)U(kuò)展阻力指標(biāo)體系的構(gòu)建。生態(tài)源地?cái)U(kuò)展“源”是生態(tài)源地?cái)U(kuò)展的基礎(chǔ)，將生態(tài)保護(hù)紅線與實(shí)際生態(tài)用地做相交分析，聚合得到生態(tài)源地的空間分布。一般情況下，地形越復(fù)雜、生態(tài)服務(wù)價(jià)值水平越高、植被覆蓋越密集、距水系距離越近、土壤侵蝕程度越輕就越利于生態(tài)用地?cái)U(kuò)展?；谧匀毁Y源本底條件構(gòu)建生態(tài)源地?cái)U(kuò)展阻力指標(biāo)體系，包括地形條件、生態(tài)服務(wù)價(jià)值、自然植被、土地利用、土壤條件、水系分布等9項(xiàng)相關(guān)阻力因子，按自然斷裂法將各阻力因子從小到大依次賦值為1、3、5、7、9（表2）。

表2 黃河流域內(nèi)蒙古段生態(tài)源地?cái)U(kuò)展阻力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（2）生態(tài)安全格局的構(gòu)建方法。最小累積阻力面模型（Minimal Cumulative Resistance,MCR）廣泛應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)涉及物種擴(kuò)散的研究。采用修正的MCR模型[24,25]計(jì)算生態(tài)源地?cái)U(kuò)展阻力面，計(jì)算方式為：

式（2）中，MCR表示源擴(kuò)展到某景觀處的最小累積阻力值；Dij表示生態(tài)源i到景觀j的空間距離；Ri表示源i在擴(kuò)展過(guò)程中所受到的阻力值大小，即累積阻力成本。采用自然斷裂法對(duì)生成的最小累積阻力進(jìn)行分級(jí)，將結(jié)果自低值向高值分為“生態(tài)保育區(qū)”“生態(tài)緩沖區(qū)”“生態(tài)保留區(qū)”及“生態(tài)防控區(qū)”4類，分別與“三生用地”相疊加?！叭玫亍笔侵干鷳B(tài)、生產(chǎn)與生活用地類型，生態(tài)用地以林地、草地、水體及未利用地為主，生產(chǎn)用地以耕地及工礦用地為主，生活用地以城鎮(zhèn)用地及農(nóng)村居民點(diǎn)為主。

式（3）中，Gab是斑塊a與b的相互作用力指數(shù)；φa是斑塊a的權(quán)重值，為便于計(jì)算，阻力權(quán)重賦值將參照1.2.2中生境質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果；Ra是斑塊a的阻力值；Sa是斑塊a的面積；Lab是斑塊a與b之間廊道的累積阻力值，Lmax是所有廊道累積阻力的最大值。

2 研究結(jié)果

2.1 生境基底條件

基于式（1）生成各時(shí)期生境質(zhì)量的空間分布，其結(jié)果如圖2所示，生境質(zhì)量的分級(jí)結(jié)果如圖3所示。根據(jù)各時(shí)期生境質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果，其柵格均值分別為0.144、0.141、0.133、0.140，生境質(zhì)量在經(jīng)歷大幅下降后又有所回升，但仍處于較低水平。從分級(jí)結(jié)果來(lái)看，生境質(zhì)量演變特征表現(xiàn)為低水平生境面積不斷擴(kuò)大，高水平生境范圍有所萎縮。低水平生境主要分布在阿拉善高原及鄂爾多斯高原西北部，沙漠、沙地是低水平生境的集聚區(qū)，支流周遭地區(qū)生境質(zhì)量整體偏低；高水平生境主要分布在流域東部及東南部，其空間分布較為破碎，陰山及陰山北麓、鄂爾多斯荒漠草原是高水平生境的主要集聚區(qū)，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為松散，極易受人類活動(dòng)干擾，故需提高低等級(jí)生境質(zhì)量，穩(wěn)固高等級(jí)生境質(zhì)量。具體來(lái)看，低等級(jí)生境占比始終保持領(lǐng)先位置，由1990年的36.29%上升到2018年的37.58%；較低等級(jí)生境空間占比也有所提高，由1990年的21.67%增加至2018年的22.13%；中等級(jí)生境占比有所下降，由1990年的34.98%下降至2018年的33.36%；較高等級(jí)及高等級(jí)生境占比則由1990年的7.06%下降至2018年的6.93%，生態(tài)安全格局亟需優(yōu)化。生境質(zhì)量的分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果可為生態(tài)空間優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

圖2 1990—2018年研究區(qū)生境質(zhì)量演變

圖3 1990—2018年研究區(qū)生境質(zhì)量演變分級(jí)

2.2 生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果（圖4a～d），水源涵養(yǎng)、生物多樣性維護(hù)重要性空間分布呈“西低東高”的過(guò)渡特征，其高值主要分布在前套平原地帶。低值主要分布在阿拉善高原，年均降水量?jī)H為80～220 mm，人均水資源占有量極低，生物多樣性水平亦偏低。水土保持重要性空間分布高值主要分布在后套平原及黃土高原丘陵地帶。防風(fēng)固沙重要性高值主要分布山地、荒漠草原帶，這也說(shuō)明山地、草原防風(fēng)固沙的生態(tài)優(yōu)勢(shì)。整體來(lái)看，各因子生態(tài)服務(wù)高值主要分布在山地、草原帶，低值主要分布在阿拉善高原地帶，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定成為關(guān)鍵。劃定生態(tài)服務(wù)功能極重要區(qū)和重要區(qū)（圖4e），結(jié)果顯示生態(tài)服務(wù)功能極重要區(qū)面積為7.7萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的34.79%；生態(tài)服務(wù)功能重要區(qū)面積為11.8萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的52.32%。

圖4 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估

2.2.2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)及生態(tài)保護(hù)紅線劃定

根據(jù)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果（圖5a～c），研究區(qū)水土流失敏感程度占比不大，空間分布地帶性特征明顯，高值主要分布在陰山、賀蘭山及黃土高原丘陵帶。植被覆蓋率的偏低及風(fēng)沙侵蝕的加劇使得土地沙化程度有所提高。除河套平原外，土地沙化中度敏感以上區(qū)域超過(guò)79%，開荒、過(guò)度放牧及水資源的不合理利用使得土地沙化敏感程度加深。其中，阿拉善左旗土地沙化中等敏感以上區(qū)域超過(guò)90%，該地亟需生態(tài)治理。鹽漬化極敏感區(qū)域占比為19%，其余敏感區(qū)域分布較為分散。疊加各敏感性評(píng)價(jià)因子的高敏感區(qū)及極敏感區(qū)（圖5d），結(jié)果顯示生態(tài)極敏感區(qū)面積為6.9萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的31.18%；生態(tài)高敏感區(qū)面積為4.9萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的22.14%。生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的長(zhǎng)期偏低以及生態(tài)敏感性的日益加劇使得國(guó)土空間優(yōu)化尤為緊迫。研究區(qū)禁止開發(fā)區(qū)域主要包括自然保護(hù)區(qū)及一級(jí)水源地，面積共1.1萬(wàn)km2。聚合生態(tài)服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū)，得到生態(tài)保護(hù)紅線識(shí)別范圍。疊加禁止開發(fā)區(qū)域，剔除基本農(nóng)田和建設(shè)用地（圖5e），最終得到生態(tài)保護(hù)紅線的空間分布（圖5f）。結(jié)果顯示研究區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線面積共10.7萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的48.35%。生態(tài)保護(hù)紅線反映了流域生態(tài)保護(hù)空間的分布特征，為開展國(guó)土空間優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

圖5 研究區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)估及生態(tài)保護(hù)紅線劃定

2.3 生態(tài)安全格局的構(gòu)建優(yōu)化結(jié)果

2.3.1 生態(tài)安全格局的構(gòu)建結(jié)果

生態(tài)空間是生物維持自身生存與繁衍所必須的基礎(chǔ)條件，立足生態(tài)空間，構(gòu)建流域生態(tài)安全格局以指導(dǎo)土地合理利用是推動(dòng)流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。聚合后的生態(tài)源地斑塊共9個(gè)，面積為4.5萬(wàn)km2，約占研究區(qū)總面積的20%。根據(jù)式（2）生成最小累積阻力面，采用自然斷裂法分級(jí)后與“三生用地”相互疊加，結(jié)果如圖6所示。結(jié)果顯示生態(tài)防控區(qū)生態(tài)用地面積占比最高，達(dá)到42.63%，主要分布在沙漠、沙地地區(qū)。生態(tài)緩沖區(qū)生態(tài)用地占比為21.73%，主要分布在陰山北麓及鄂托克荒漠草原帶，植被類型為溫帶叢生矮禾草。為防治草原退化，應(yīng)減少草原開墾和超載放牧，并對(duì)退化草地進(jìn)行綜合治理。各類生產(chǎn)用地占比為9.95%，主要分布在河套平原。河套平原是西北地區(qū)重要的商品糧基地，應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)，合理調(diào)控灌排水量。對(duì)于生態(tài)保留區(qū)和生態(tài)防控區(qū)的耕地應(yīng)適度施行退耕還林還草政策。生態(tài)保留區(qū)生態(tài)用地占比為13.61%，主要分布在草原邊緣地帶，植被類型為矮半灌木，可進(jìn)行圍欄封育和松土改良，發(fā)揮草原生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、防風(fēng)治沙功能。生態(tài)保育區(qū)生態(tài)用地主要分布在陰山、賀蘭山及黃土高原水土保持帶，可合理擴(kuò)大植樹造林面積。生活用地主要分布在河套平原，對(duì)生態(tài)防控區(qū)的居民可鼓勵(lì)生態(tài)移民。

圖6 研究區(qū)生態(tài)安全格局用地分布

2.3.2 生態(tài)安全格局的優(yōu)化結(jié)果

“幾”字灣內(nèi)側(cè)重要生態(tài)斑塊主要分布在鄂爾多斯荒漠草原，該地生境質(zhì)量亟需提高。根據(jù)式（3），設(shè)置鄂爾多斯荒漠草原生態(tài)源地的阻力權(quán)重高于其他源地。每個(gè)源地與其他源地之間都有累積阻力通道，即兩個(gè)源地間存在兩條廊道，由于各源地?cái)U(kuò)展系數(shù)有異，兩個(gè)源地間只有一條廊道是阻力最小通道。運(yùn)用成本路徑工具提取潛在生態(tài)廊道進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，研究區(qū)潛在生態(tài)廊道共45條，總長(zhǎng)度為4648.3 km，其中一級(jí)生態(tài)廊道9條，長(zhǎng)度為957.1 km，占總長(zhǎng)度的21%。為加強(qiáng)各源地間的連通度，引入道路、河流兩類重要廊道（圖7a）。

圖7 研究區(qū)生態(tài)安全格局優(yōu)化

對(duì)3類廊道用途及作用的說(shuō)明：①生態(tài)廊道：形式為林草廊道。沙漠、沙地中的廊道為固沙植被帶。②道路廊道：形式為道路綠化帶。該廊道主要由包蘭鐵路、臨策鐵路（臨河—策克口岸）、G6、G7高速公路等重要交通要道組成。③河流廊道：主要由渾河、納林河、烏蘭木倫河、都思兔河等黃河支流、河漫灘和部分岸邊高地組成。河岸的植被可調(diào)節(jié)水和物質(zhì)從周圍土地向河流的輸運(yùn)，若黃河沿岸的山地丘陵帶有較大寬度的植被帶，不僅利好于水土保持，還可控制泥沙入黃。此外，研究區(qū)共識(shí)別31個(gè)生態(tài)戰(zhàn)略點(diǎn)，生態(tài)源點(diǎn)和生態(tài)戰(zhàn)略點(diǎn)共同組成生態(tài)綠心。提取生態(tài)安全格局中的生態(tài)保育區(qū)及生態(tài)防控區(qū)作為生態(tài)空間規(guī)劃基質(zhì)，組合各地理要素提出“一楔兩屏三帶四區(qū)多中心”的生態(tài)規(guī)劃建議（圖7b）?！耙恍ā敝更S河各楔形水系；“兩屏”指賀蘭山、陰山自然保護(hù)區(qū)組成的天然生態(tài)屏障；“三帶”指各生態(tài)廊道搭建起的“傘形”生態(tài)防護(hù)帶（傘形頂端為陰山北麓荒漠草原區(qū)、賀蘭山、黃土高原水土保持區(qū)）；“四區(qū)”指沙漠防治區(qū)、沙地防治區(qū)、荒漠草原防風(fēng)固沙區(qū)、黃土高原水土保持區(qū)。沙漠防治區(qū)指騰格里沙漠；沙地防治區(qū)指毛烏素沙地；荒漠草原防風(fēng)固沙區(qū)包括陰山北麓荒漠草原區(qū)及鄂托克荒漠草原區(qū)；黃土高原水土保持區(qū)指準(zhǔn)格爾旗黃土高原丘陵溝壑帶?！岸嘈摹敝?0個(gè)生態(tài)綠心。

在確立流域生態(tài)安全格局的前提下，為構(gòu)建綠色高效的農(nóng)牧空間，結(jié)合流域各類用地實(shí)際，該文建議：①控制流域草原畜牧區(qū)載畜量，防治沙漠面積擴(kuò)大、沙地沙化加劇以及黃土高原丘陵溝壑水土流失，科學(xué)執(zhí)行草原禁牧政策，推進(jìn)半舍飼養(yǎng)殖；②鞏固流域農(nóng)牧區(qū)產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，高效發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)田灌溉水利用效率，培肥土壤，改良鹽堿地，提高耕地質(zhì)量，推行規(guī)?；a(chǎn)與養(yǎng)殖；③加強(qiáng)永久基本農(nóng)田建設(shè)，推進(jìn)草原復(fù)合利用，提高農(nóng)牧區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量，強(qiáng)化農(nóng)牧空間管控。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

該文以黃河流域內(nèi)蒙古段為研究區(qū)，定量評(píng)價(jià)其生境本底，劃定生態(tài)保護(hù)紅線，構(gòu)建優(yōu)化生態(tài)安全格局，主要結(jié)論如下。

（1）1990—2018年研究區(qū)生境質(zhì)量呈“U”形變化趨勢(shì)，但生境質(zhì)量水平整體偏低，其空間演變表現(xiàn)為低水平生境面積不斷擴(kuò)大，高水平生境范圍不斷萎縮。

（2）對(duì)研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性進(jìn)行分區(qū)，聚合結(jié)果顯示生態(tài)保護(hù)紅線面積共10.7萬(wàn)km2，占研究區(qū)總面積的48.35%，與實(shí)際生態(tài)用地的空間疊置率為69.01%，生態(tài)安全格局亟需重構(gòu)。

（3）提取生態(tài)源地9個(gè)，最小累積阻力面分級(jí)后與“三生用地”相疊加，得到12個(gè)安全格局小區(qū)，因地制宜提出生態(tài)安全格局構(gòu)建建議。識(shí)別一級(jí)生態(tài)廊道9條，生態(tài)綠心40個(gè)，提出“一楔兩屏三帶四區(qū)多中心”的生態(tài)規(guī)劃建議?？稍诖嘶A(chǔ)上控制流域草原畜牧區(qū)載畜量，鞏固流域農(nóng)牧區(qū)產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，提高農(nóng)牧區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量，強(qiáng)化農(nóng)牧空間管控。

3.2 討論

黃河流域內(nèi)蒙古段是內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要地帶，也是重要的生態(tài)功能區(qū)。流域歷史長(zhǎng)期關(guān)注生產(chǎn)功能，忽視發(fā)揮其生態(tài)價(jià)值。目前，該流域綜合治理的重點(diǎn)是水沙關(guān)系調(diào)節(jié)，加強(qiáng)賀蘭山、陰山的生態(tài)屏障功能。該文整合黃河流域各地理要素，發(fā)揮河流、森林、草原等生態(tài)系統(tǒng)的資源稟賦，提出“一楔兩屏三帶四區(qū)多中心”的生態(tài)規(guī)劃建議。該建議實(shí)質(zhì)上是強(qiáng)調(diào)生態(tài)優(yōu)先發(fā)展，對(duì)國(guó)土空間進(jìn)行區(qū)域化管理[26,27]。最小累計(jì)阻力面分級(jí)與“三生用地”的組合旨在因地制宜提出生態(tài)高質(zhì)量發(fā)展思路：①生態(tài)用地：開展生態(tài)保育工作。依據(jù)主體功能區(qū)劃對(duì)禁止開發(fā)區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格限制，防治水土流失、土地沙化及鹽漬化。②生活用地：城鎮(zhèn)用地盡快劃定剛性增長(zhǎng)邊界，制止圈地行為；各農(nóng)牧居民點(diǎn)應(yīng)著力改善人居環(huán)境，特別是牧區(qū)居民點(diǎn)應(yīng)從規(guī)模結(jié)構(gòu)、空間布局、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等角度探索牧區(qū)人居環(huán)境優(yōu)化策略與調(diào)控路徑，構(gòu)建草原人居環(huán)境建設(shè)模式。③生產(chǎn)用地：大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，積極開展礦山修復(fù)、適度退耕還林還草等生態(tài)治理工作。依據(jù)生態(tài)安全格局重要程度，“三生用地”與最小累計(jì)阻力面分級(jí)的空間組合更適宜生態(tài)環(huán)境差異化管控。

從以完整的流域或子流域等自然單元為研究區(qū)或以流域所包含的行政單元為研究區(qū)對(duì)比來(lái)看，以流域或子流域?yàn)檠芯繀^(qū)需考慮流域整體指向性，側(cè)重于研究流域的自然生態(tài)跟經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略功能等相關(guān)主題；以行政單元為研究區(qū)側(cè)重圍繞某種主題或區(qū)域特色，對(duì)區(qū)域內(nèi)部某種局地特征進(jìn)行研究。在近30年快速工業(yè)化和城鎮(zhèn)化引發(fā)的蔓延式用地矛盾中，黃河流域內(nèi)蒙古段經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的矛盾日益尖銳。摸清黃流流域生境本底，構(gòu)建優(yōu)化生態(tài)安全格局，對(duì)黃河沿岸可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該文通過(guò)強(qiáng)調(diào)山脈的生態(tài)屏障作用，劃分“三帶四區(qū)”進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)；強(qiáng)化生態(tài)廊道與生態(tài)綠心建設(shè)，維護(hù)流域生態(tài)要素流動(dòng)與穩(wěn)定，構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系；突出生態(tài)保護(hù)紅線的作用，共筑生境退化防線。誠(chéng)然劃定生態(tài)保護(hù)紅線及構(gòu)建生態(tài)安全格局的指標(biāo)甄選側(cè)重考慮自然因素，人文經(jīng)濟(jì)因素略顯不足，不能為政策制定提供全面的科學(xué)依據(jù)。此外，現(xiàn)行流域生態(tài)保護(hù)紅線的研究多集中在長(zhǎng)江流域，涉及黃河流域的研究?jī)H見對(duì)黃河上游水源補(bǔ)給區(qū)的定量規(guī)劃或流域生態(tài)功能區(qū)劃[28]。作為對(duì)流域生態(tài)空間格局建構(gòu)優(yōu)化的宏觀指導(dǎo)，該文在理論上是對(duì)生態(tài)安全格局研究的延伸和補(bǔ)充，實(shí)踐上可為黃河流域內(nèi)蒙古段生態(tài)建設(shè)的相關(guān)政策制定提供參考。