国土空间规划中水源涵养功能生态保护红线备选区的识别

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李萌¹^,²^,³, 王传胜^,¹^,²^,³, 张雪飞¹^,²^,³1. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
2. 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室,北京 100101
3. 中国科学院大学资源与环境学院,北京 100049

Identification of the candidate areas of ecological protection red lines based on water conservation function in territory spatial planning

LI Meng¹^,²^,³, WANG Chuansheng^,¹^,²^,³, ZHANG Xuefei¹^,²^,³1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. Key Laboratory of Regional Sustainable Development Modeling, CAS, Beijing 100101, China
3. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

通讯作者: 王传胜（1965- ）,男,山东临沂人,博士,副研究员,研究方向为区域发展与区域规划。E-mail: wangcs@igsnrr.ac.cn

收稿日期:2018-01-2修回日期:2019-09-3网络出版日期:2019-10-20

基金资助:

国家自然科学基金项目.41171109
中国科学院STS项目.KFJ-EWSTS-089

Received:2018-01-2Revised:2019-09-3Online:2019-10-20
作者简介 About authors
李萌（1990-）,女,辽宁法库人,硕士,研究方向为区域发展与区域规划E-mail:lim.14s@igsnrr.ac.cn。

摘要
水源涵养功能重要性是生态保护红线划分工作中重要的评价指标之一。通过对以往生态系统水源涵养功能区划分的指标及其区域导向的系统梳理,在进一步明晰国土空间规划中水源涵养功能生态保护红线区域指向的基础上,按照国土空间规划关于“三区三线”自下而上试划的要求,探讨了水源涵养重要性生态保护红线划分及其评价的改进方法。选取中国典型喀斯特区域六盘水市作为研究案例区,分别用环保部2015版与2017版《生态保护红线划定技术指南》中的模型法、NPP法以及本研究提出的改进方法,对六盘水市水源涵养功能生态保护红线进行了试划。对比三种方法的划定结果可以看出,改进方法因评价数据精度的提高减少了《生态保护红线划定技术指南》方法的区域损失,提高了区域判别的精准性,可望为国土空间规划中生态保护红线的划定提供科学依据。
关键词： 国土空间规划;生态保护红线;生态系统服务功能;水源涵养

Abstract

The importance of the water conservation functional region is one of the key classification indexes to define the ecological protection “red line”, i.e. the ecological protection area with the highest priority. After reviewing the classification indexes previously used for identifying the water conservation functional region and investigating their potential influences on applied areas, we propose a new method of the Red Line determination, taking the water conservation ability into account and discuss an improvement in the evaluation of the red line determination method, fulfilling the requirement of the national spatial planning, i.e. the “Three Zones and Three Lines” bottom-up determination (Three Zones represent ecological space, agricultural space, and urban space; Three Lines represent ecological conservation redline, permanent capital farmland, and urban development boundary). The study area in this paper is Liupanshui, Guizhou, a typical karst landform region in China. After combing through the previously used indexes as well as the target areas for classifying the water conservation function, we compare results of the Red Line determined by three methods, which are the modeling method, the quantifying index method (NPP) (both methods were proposed in the “Guidelines for the Delimitation of the Ecological Protection Red Line” and published by the MEP of China respectively in 2015 and 2017) and an improved method we newly propose in this study. Our method introduces two factors. One is the “vegetation cover index”, used in recognizing non-ecological land and in increasing the weight of the positive effects of the water conservation function on the forest land. The other is the “elevation index”, for including qualified mountain top areas as alternatives of the red line. In Liupanshui, 34.25% of the cultivated land areas is selected as the candidates for the red line, using our newly proposed method. The percentage of the cultivated land is less than the ones obtained by the modeling method (46.62%) and NPP (38.54%). Further, our method identifies more candidates of forest land areas by the amount of 44.2%, while the modeling method reaches 25.31% only and NPP reaches 43.74%. In conclusion, using the vegetation cover index and the elevation index to classify the water conservation functional regions, the red line determined by our method has a better match with the real ecological condition of Liupanshui, compared to the results from the modeling method and NPP. Therefore, we advocate these two indexes to be included as additional indicators in the “Guidelines for the Delimitation of the Ecological Protection Red Line”, in order to increase the precision of the redline determination.

Keywords：territory spatial planning;ecological protection red-line;function of ecosystem service;water conservation

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本文引用格式
李萌, 王传胜, 张雪飞. 国土空间规划中水源涵养功能生态保护红线备选区的识别. 地理研究[J], 2019, 38(10): 2447-2457 doi:10.11821/dlyj020180011
LI Meng. Identification of the candidate areas of ecological protection red lines based on water conservation function in territory spatial planning. Geographical Research[J], 2019, 38(10): 2447-2457 doi:10.11821/dlyj020180011

1 引言

“生态保护红线”是继“18亿亩耕地红线”后,另一条被提到国家层面的“生命线”^[1]。划定生态保护红线是编制国土空间规划的基础。2016年12月,中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发《省级空间规划试点方案》（以下简称《试点方案》）,提出科学划定“三区三线”,即城镇、农业、生态空间及生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界,并以此为载体绘制形成空间规划底图。“三区三线”的划分,首先要进行全域性的资源环境承载能力评价和适宜性评价（以下简称“双评价”）,通过选择科学合理的指标和计算方法,识别空间范围,进而协调其他相关规划,形成“三区三线”方案,为实现“多规融合”、建立健全国土空间开发保护制度积累经验、提供示范。按照《试点方案》要求,生态空间和生态保护红线也要在“双评价”的基础上,首先通过生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性评价,划分生态保护重要性等级,遴选生态保护红线备选区,其次进行备选区的空间连通性评价,划分生态保护优先序序列,并吸纳整合其他相关规划中的生态保护地,形成生态保护红线的初步方案。水源涵养功能重要性的评价是生态保护等级的评价指标之一,也是遴选生态保护红线备选区的重要组成部分。

从目前的研究看,水源涵养功能重要性的评价及其区域识别大体分为两类,一类是从全域范围识别具有水源涵养功能保护重要性的地块,如河流发源地、重要水源保障和供给地,而后选取相应的评价指标进行区域水源涵养功能重要性评价。此类研究多见于政府部门主导实施的相关规划或区划（表1）,主要原理是设定一定的判定标准,通过不同级别河流源区的识别,结合地表覆盖类型确定水源涵养功能的重要性级别,同时纳入城乡居民、工农业生产供水的水源地和河流、滨海湿地等水域生态保护的重要区域。

Tab. 1
表1
表1政府主导实施的部分规划或区划中关于水源涵养功能区划分方法
Tab. 1Methods of dividing function area of water conservation planning or zoning carried out by the government

来源	划定方法						原理说明
全国主体功能区划^[2]	流域级别	生态系统类型			重要性		识别流域单元,根据各级别单元的生态系统类型的构成判别水源涵养功能的重要性。
	一级流域	森林、湿地/草原草垫/荒漠			高/较高/中等
	二级流域	森林、湿地/草原草垫/荒漠			较高/中等/较低
	三级流域	森林、湿地/草原草垫/荒漠			中等/较低/低
全国生态功能区划^[3]	①从土壤侵蚀敏感性角度评价河流、水源水体重要性						根据土壤侵蚀敏感性评价结果,识别不同水体水源涵养功能重要性。并加入重要的水源供给地及洪水调蓄区。
	土壤侵蚀敏感性影响水体	不敏感	轻度敏感	中度敏感	高度敏感	极敏感
	一级、二级河流及大众城市主要水源水体	不重要	中等重要	极重要	极重要	极重要
	三级河流及小城镇水源水体	不重要	不重要	中等重要	中等重要	极重要
	四级、五级河流	不重要	不重要	较重要	中等重要	中等重要
	② 对于水源涵养和洪水调蓄重要性评价方法
	类型	干旱	半干旱		半湿润	湿润
	城市水源地	极重要	极重要		极重要	极重要
	农灌取水区	极重要	极重要		中等重要	不重要
	洪水调蓄	不重要	不重要		中等重要	极重要
汶川/玉树/庐山资源环境承载能力评价^[4,5,6]	流域级别	生态系统类型			重要性		综合考虑流域级别和城乡供水因素,确定水源涵养功能重要性级别。
	二级以上流域河流源头,县级城市水源地	森林,湿地,草原,草垫			极重要
	三级流域河流源头,其他水源地	森林,湿地,草原,草垫			重要
	其他区域	森林,湿地,草原,草垫及其他			不重要
林业部《推进生态文明建设规划纲要》^[7]	林地和森林红线区域：流程500 km以上的江河发源地汇水处,主流与一级、二级支流两岸山地第一层山脊以内;流程500 km以下的河流,其河流发源地汇水区及主流、一级支流两岸山地第一层山脊以内;大中型水库与湖泊周围山地第一层山脊以内或平地1000 m以内,小型水库与湖泊周围第一层山脊以内或平地250 m以内;保护城镇饮用水源的森林、林木、林地。						根据河流级别,确定水源涵养区的识别标准,根据水源地功能,确定保护范围和等级。
水利部《关于推进水生态文明建设工作的意见》^[8]	在重要江河湖泊水功能区内划定水生态“三条红线”,其选取原则为：① 国家重要江河干流及其主要支流;② 涉水的国家级及省级自然保护区、国际重要湿地、国家级水产种质资源保护区、跨流域调水水源地及重要饮用水水源地;③ 国家重点湖库水域;④ 主要省际边界水域、重要河口水域。						在河流发源地、水域河口、湿地等水源涵养功能重要区域内划定水功能“三条红线”。
国家海洋局《关于建立渤海海洋生态红线制度若干意见》^[9]	重要海洋生态红线区,包括：重要河口、重要滨海湿地、海岛、海洋保护区、自然景观及历史文化遗迹。						把具有水源涵养功能的沿海湿地纳入重点保护区域。
全国资源环境承载能力及其预警评估^[10]	$TQ = \overset{j}{\sum_{i = 1}} (P_{i} - R_{i} - E T_{i}) \times A_{i}$						在重要水源涵养功能区内计算单位面积的水源涵养量,作为单位面积功能重要性评判的依据。
全国资源环境承载能力及其预警评估^[10]	式中：TQ为总水源涵养量;P_i降雨量;R_i为地表径流量;ET_i为蒸散发量;A_i为i类生态系统的面积;i为研究区第i类生态系统类型;j为研究区生态系统类型数。						在重要水源涵养功能区内计算单位面积的水源涵养量,作为单位面积功能重要性评判的依据。

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另一类是评价生态系统的水源涵养价值,主要针对现有的各类保护区域,计算保护区域内不同地块的水源涵养量,根据水源涵养量的大小划分其中需要重点保护的区域,多见于****的研究和探索。该类方法源于生态系统服务功能价值核算的相关理论和方法,水源涵养功能的价值是其中的一部分内容,主要在森林、草地和湿地生态系统中进行核算。Costanza对全世界包括陆地和海洋在内的17类主要生态系统类型的生态服务功能价值进行了评估,估算了全球主要生态系统的服务价值^[11]。国内研究大致与此类似,如欧阳志云等运用影子工程学方法分析与计算了中国生态系统服务功能的作用和经济价值^[12];陈仲新等参考Constanza等的分类方法及经济参数对中国的生态系统的生态服务功能价值进行了估算,并按生态服务功能价值量对中国各省区的生态系统的生态服务功能进行了比较^[13];谢高地等建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表^[14];吴钢等采用物质量和价值量相结合的评价方法,对长白山北坡森林生态系统的总体服务价值进行了评估^[15];崔丽娟利用影子工程法着重分析了鄱阳湖湿地的主导服务功能,得到了鄱阳湖湿地主要服务功能的总价值^[16];欧阳志云等从物质量角度定量评价海南岛生态系统涵养水分功能,然后以涵养水分量为基础,采用替代工程法,以水库蓄水成本定量评价了各类生态系统土壤涵养水分功能的价值^[17]。马琪等运用生态系统服务和权衡综合评估模型来实现需水量的空间表达,以此对干旱半干旱区的水源涵养功能重要性进行评估^[18];包玉斌等基于InVEST水源涵养功能评价模块,对退耕还林后黄土高原的水源涵养功能进行定量的评价与重要性分区^[19]。

上述两类研究中,政府主导的规划或区划主要瞄准河流源区（如分水岭）、洪水水源地、城乡生产生活供水水源地、重要湿地等区域识别水源涵养区,尽管其背后的识别方法也有定量的成分,但规划工作者使用时,多是利用现有的成果底图,进行目测绘制,其科学性容易受到质疑。价值评估方法,最大的优点是建立起了水源涵养功能区域识别的科学方法体系,但指导具体的空间规划时,需要针对水源涵养功能保护重点生态功能区进行核算,如表1中《全国资源环境承载能力及其预警评估》中所使用的评价方法,这在应用于空间规划全域性区域识别中,会造成河流、水源地、江河发源地等一些具有重要水源涵养功能保护意义的区域识别的漏白,结果也不十分理想。

本文试图吸纳上述两种方法的科学合理之处,探索一种运用于空间规划全域性评价的水源涵养功能生态保护红线的识别方法,以期为全国空间规划提供科学可行的技术案例,进一步丰富水源涵养功能价值评估和全国生态保护红线划分的方法体系。本文以贵州省六盘水市为案例区,按照空间规划《试点方案》和“双评价”的要求,对六盘水市水源涵养功能生态保护红线备选区进行试划。六盘水市地处长江水系与珠江水系的分水岭区域,多年平均降雨量在1300 mm左右,水资源较为丰富,但因地处上游,河流下切割侵蚀强度大,加之碳酸岩广布,故而地面蓄水保水能力弱,随着经济社会的快速发展,水资源供需矛盾日显突出。因此,对六盘水水源涵养功能生态保护红线划分的研究具有重要的实践意义。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2015年环保部发布了《生态保护红线划定技术指南》（以下简称2015版《指南》）,之后在征求全国各地意见的基础上,2017年与国家发展与改革委员会联合发布了《生态保护红线划定技术指南》（以下简称2017版《指南》）,本文的研究方法以上述两版《指南》提供的方法为基础,并根据评价地区的实际情况进行了改进。

2015版与2017版《指南》中提供了两种计算水源涵养功能重要性的方法,一种是模型法,另一种是NPP法。表2列出了两种方法的计算公式与分级标准。需要指出的是,在计算公式方面,两版《指南》中NPP法采用的公式是一致的,但模型法略有差异。2015版《指南》中的模型法将年平均降水量与蒸散量之差视为水源涵养量,2017版《指南》中的模型法认为水源涵养量为土壤层的涵养量,所以在2015版模型法的基础上除去了径流量。因考虑到数据的可获得性,本次选用2015版模型法进行评价方法的比较分析。在分级方法和分级标准方面,两版差别较大。2015版采用自然分界法四级分类,生态保护红线备选区为评价结果的最高级,即极重要区域;2017版采用评价单元累计水源涵养价值占比的50%和80%,按三级分类,占比50%以上的区域评价等级为极重要,即红线备选区。为了进行两种方法的比较,借鉴2017版的分级方法,按照《试点方案》中“双评价”五级分类的要求,分别选取重要性功能面积累计百分率为33%、50%、66%和80%对应的评价结果值,将重要性等级划分为五级,因所划定的生态保护红线区域需施行最严格的管控措施,故选取最高级极重要区域为生态保护红线的备选区域。此外,根据模型法和NPP法各自的优势与缺陷,《指南》建议综合两种方法的评价结果划分水源涵养功能的极重要区域作为红线备选区,本文采用最大值法综合两种方法的评价结果。

Tab. 2
表2
表2模型法、NPP法评价方法及分级标准介绍
Tab. 2Introduction to the model method, NPP method evaluation method and classification standard

方法名称	评价方法	评价分级标准
模型评价法	$WY = P - ET, 其中 ET = \frac{P (1 + ω \frac{PET}{P})}{1 + ω \frac{PET}{P} + {(\frac{PET}{P})}^{- 1}}$	将计算所得的水源涵养功能服务值采用自然分界法进行四级分类操作,并按服务值大小由低到高依次划分为一般重要、中等重要、重要、极重要。
模型评价法	式中：WY为水源涵养量;P为多年平均年降雨量;ET为蒸散量;PET为多年平均潜在蒸发量;ω为下垫面影响系数。根据土地利用类型赋值,耕地为0.5,高覆盖林地（覆盖度>30%）为2,低覆盖林地（覆盖度<30%）为1,灌丛为1,草地为0.5,人工用地为0.1,其他为0.1。
NPP定量指标评价法	$WR = NP P_{mean} \times F_{sic} \times F_{pre} \times (1 - F_{slp})$	将每一个栅格像元的生态系统服务值从高到低的顺序排列,计算累加服务值。将累加服务值占生态系统服务总值比例的50%与80%所对应的栅格值,作为生态系统服务功能评估分级的分界点。将生态系统服务功能重要性分为三级,即极重要、重要和一般重要。
NPP定量指标评价法	式中：WR为生态系统水源涵养服务能力指数;NPP_mean为区域多年生态系统净初级生产力平均值;F_sic、F_pre、F_slp分别为标准化后的土壤渗流因子、多年平均降雨量和坡度因子。

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《指南》方法推荐的基础数据为1 km格网精度,其中降雨和气温通过监测站点数据的空间插值获取。考虑到空间规划的全域性评价要求,以及地市级规划既要自下而上衔接省级规划,又要满足自上而下县级规划的精度要求,本文针对六盘水市山区地貌、两江（珠江干流北盘江、长江上游乌江）上游区的特点,以《指南》中的NPP法为基础,通过引入“地表覆盖因子”和“海拔高度因子”进行修正,一方面为了提高评价精度,另一方面也增加了垂直分异规律的解释。“地表覆盖因子”由人工与天然植被的覆盖度和植被覆盖类型决定。对具有不同水源涵养功能的地表覆盖物进行差异化的赋值,对水源涵养功能较强的地表覆盖物进行权重加强,反之进行弱化。该系数根据表3对现状地表覆盖类型赋值,数据来源于2015年地理国情普查。“海拔高度因子”以植被的垂直分异为基础,通过不同纬度和海拔的山地区域植被垂直分异的差异,选取适宜的指示性植被,目的是对于海拔在此种植被分布以上区域的水源涵养值进行权重加强,以保证评价结果中山体区域的完整性。该系数的计算方法为：

（1）[海拔高度因子]=max(H_i, H_针叶林)/H_max

式中：H_i为像元高程值;H_max为评价区域海拔高度的最大值;H_针叶林为评价区域针叶林分布面积最大的海拔高度值。根据六盘水市森林垂直分异规律,六盘水市的H_针叶林=1800 m。为方便与《指南》方法进行对比,选取极重要区域为生态保护红线备选区。

Tab. 3
表3
表3地表覆盖因子系数赋值
Tab. 3Value assignment of surface covering factor

赋值	0.9	0.7	0.5	0.3	0.1
地理国情普查代码（2015）	310/340/1000	320/330/350/380/411	360/370/412/413/420	100/200/900	500~800

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2.2 数据来源

地形数据来源为六盘水1

∶

25万地形图,根据计算精度要求处理成50 m网格的栅格数据;NPP数据来源于中科院计算机网络信息中心地理空间数据云（www.gscloud.cn）的共享数据;降雨量数据来源于中国气象科学数据共享服务中心（www.escience.gov.cn）;土壤质地数据来源于中科院资源环境科学数据中心（www.resdc.cn）;蒸散发数据来源于国家生态系统观测研究网络科技资源服务系统网站（cnern.org.cn）;地表覆盖数据来源于2015年地理国情普查;土地利用类型数据来源于第二次全国土地利用调查数据。

3 水源涵养功能生态保护红线备选区的试划与分析

六盘水市位于云贵高原一级、二级台地斜坡上,总面积9 915 km²。地势西高东低,北高南低,中部因北盘江的强烈切割侵蚀,起伏剧烈。大部分海拔在1400~1900 m之间（图1）。地面最高点在钟山区韭菜坪,同时也是贵州省海拔最高点。六盘水市地处长江水系和珠江水系的分水岭地区,分水线北为长江水系,以乌江上游三岔河为干流,展布于市境北部;南为珠江水系,以北盘江为干流,由西向东横贯市境中部,以及位于六枝特区西南部北盘江流域的牂牁江;珠江支流南盘江分布于市境南部边缘,其支流黄泥河与马别河分别位于盘州市西南和东部边缘。

图1

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图1六盘水市地图

Fig. 1Map of Liupanshui city

3.1 试划结果

图2是根据《指南》方法试划的结果。图中显示,模型法试划结果集中红线区域分布在两大区域,一是六枝特区内乌江水系上游;二是盘州市内马别河与拖长江上游之间的区域。从结果看,整体受降水量空间分异的影响较大,形成了水源涵养量高值区的大片集中分布,如六枝特区水源涵养保护极重要区域面积占六枝特区行政区域面积的比例高达85%左右。此种方法的优点是,对重要河流及湿地区域的识别比较准确,如较完整地勾画出了六枝特区西南角的牂牁江国家湿地公园核心区域和水面较宽的北盘江干流区域。NPP法试划结果显示,极重要区域主要分布在北盘江两侧、乌蒙山脉东支与苗岭山脉西端连绵山体上森林集中分布的区域,如盘州市北部和西部山体及南部马别河流域林地生长茂盛的区域、六枝特区东南部山地连绵区、水城县中部山地上林地集中分布区域。总体来看,NPP法较好地识别出了水源涵养功能重要性区域,但也有两个问题,一是因为NDVI的影响,没有较好地识别出位于山顶的分水岭区域,且河湖水域地区为低值或空白值;二是评价精度较低（1 km格网）,且在空间连续性上表现不十分理想。两种方法集成后的评价结果显示,水源涵养功能极重要区域范围显著增大,说明两种方法评价结果在空间上有较大面积的不重叠,虽然弥补了NPP法的缺陷,增加了精度并将部分河流、水域等重要湿地识别了出来,但划分结果将很多非生态用地纳入了生态保护红线范围内,导致红线区域面积占国土面积比例过大,如六枝特区仅水源涵养功能生态保护红线备选区已占国土面积的近90%,过大的红线范围不利于未来刚性管控措施的实行。

图2

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图2模型法、NPP法及两种评价方法集成的水源涵养功能极重要区域划定结果图

Fig. 2Model method, NPP method and the two-method integrated demarcation result of important area for water conservation function

图3是改进方法试划的结果。试划结果一方面增加了NPP法的精度,另一方面也较好地识别出分水岭区域和重要湿地区域。极重要区域主要集中分布在拖长江河谷西侧、乌蒙山脉东支与苗岭山脉西端的分水岭区域、北盘江两翼山脉地区,以及水城县中部、盘州市东部和北部、钟山区南北两侧、六枝特区中南部的山地及林地连片分布区。

图3

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图3改进法划定的水源涵养功能极重要区域结果图

Fig. 3Result for the water conservation function defined by the improved method

3.2 试划结果的合理性分析

合理性分析主要是比较两种试划结果在土地利用类型和禁止开发区、公益林涵盖方面的差异。图4和表4可以更为直观地看出《指南》中两种方法的集成结果与本文的改进法所划定的红线区域分布在禁止开发区、城镇和农业空间、公益林内的情况。图4显示,除在六枝特区的牂牁江国家湿地公园、黄果树瀑布源国家森林公园、月亮河森林公园与盘州市碧云洞区域,《指南》方法集成比改进法红线备选区域覆盖范围更广,其余的禁止开发区内两种划定结果红线备选区域分布基本一致;公益林范围内,《指南》方法集成后的红线备选区与改进法划定的红线备选区分布基本一致。表4显示,改进法所划定的红线区域落入禁止开发区与国家级公益林的比例比《指南》方法所划定的红线区域更大,可见改进法相比较之下可以更好地识别出水源涵养服务功能极重要的区域。而且改进方法所划定的红线备选区落入农业和城镇空间的比例占到《指南》方法所划定的红线范围的3/5左右,可见改进方法所划定的结果相较于《指南》方法更好地避开了生态功能重要性较弱的区域。《指南》模型法试划的结果中,耕地占到46.62%,城镇村及工矿用地占8.71%;NPP法的划定结果中两类用地的比例分别为38.54%和3.84%,比例明显降低。将两种方法的集成结果与本文的改进法比较,改进法占耕地和城镇村及工矿用地的比例更小,划入林地的比例更大,说明划定结果也相较于其他两种方法更为理想。改进法所划定的红线范围内虽耕地、城镇及工矿用地的比例是最小的,但仍有34.25%的耕地、2.05%的城镇及工矿用地被纳入其中。经过红线备选区范围与地形、坡度图的叠加分析得出,红线备选区内的耕地大部分分布在坡度大、海拔高的地区,该类耕地因坡度较陡,水利条件和交通状况较差,土层浅薄,土壤保水、蓄水能力差,水土流失严重;红线内的城镇及工矿用地约80%为村庄用地,农村不仅环保设施薄弱,而且生态环境脆弱。值得一提的是,此次划定的结果仅为水源涵养功能生态保护红线备选区域,因而此类红线中农业及城镇类用地或保留或移除都要经过与其他几类红线集成、叠加后综合考虑。

图4

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图4《指南》中两种评价方法集成和改进法的划定结果与禁止开发区、国家级公益林分布状况

Fig. 4The results of the integration of the two methods in "Guidelines for the Delineation of the Red-line for Ecological Protection", as well as the improved method and forbidden development zone, and public welfare forest

Tab. 4
表4
表4《指南》方法与改进方法划定的生态保护红线中各类土地利用类型的比例（%）
Tab. 4Proportion of each land use type in the ecological protection red-line defined by the methods in "Guidelines for the Delineation of the Red-line for Ecological Protection" and improved method (%)

土地利用类型	划定方法
土地利用类型	模型法	NPP法	方法集成	改进法
耕地	46.62	38.54	43.21	34.25
园地	0.51	0.49	0.52	0.43
林地	25.31	43.74	32.71	44.20
草地	9.03	8.73	8.87	13.08
交通运输用地	0.94	0.35	0.72	0.36
水域及水利设施用地	1.61	0.44	1.16	0.41
其他用地	7.27	3.86	6.02	5.22
城镇村及工矿用地	8.71	3.84	6.79	2.05
禁止开发区	3.09	5.09	3.82	4.16
公益林	1.75	5.52	3.57	7.01
农业、城镇用地	56.63	43.17	51.12	37.03

注：“禁止开发区”范围为牂柯江湿地公园、明湖湿地公园、娘娘山湿地公园、凉都森林公园、七指峰森林公园、玉舍森林公园、杨梅森林公园、六枝月亮河森林公园、野钟自然保护区、乌蒙山国家地质公园及集中式饮用水水源地一级保护区。“公益林”范围为国家级公益林一级。

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《指南》中两种方法划定结果出现偏差的原因试分析如下。首先,在模型法中实际的陆地蒸散发量难以计算,经验系数法导致显著的计算误差。而且此种方法应用到中小尺度的区域时,因为降水的水平地带性分异并不是十分明显,所测算出的结果会出现较大偏差。其次,NPP数据也存在其自身局限性。NPP数据可以反映出植物生长茂盛地区,但对一些植物生长状况较好的非生态用地区域（如耕地、园地）未能很好地区分出来;并且,山腰区域植物密度高、长势茂盛,而NPP值随海拔高度提升而递减,故此种方法对位于山顶的分水岭区域未能很好地识别;加上NPP法基于NDVI计算,河流水域区域NPP值为0,故也无法对水源涵养功能重要的河流水域区域加以识别。

此外,正如本文开篇所言,本研究只是空间规划“双评价”中的资源环境承载力评价部分,是通过生态保护等级的评价划分生态保护红线备选区,“双评价”中适宜性评价部分还要进行生态保护优先序的评价,需要根据生态廊道、禁止开发区、公益林等重要生态保护度进行红线备选区的进一步调整;最终红线方案的确定还要经过与永久基本农田、城镇开发边界划定结果的冲突分析和协调。因此,备选区的划分结果将直接影响到后续的工作,如备选区结果面积过大且空间分布不合理,不仅给后续的适宜性评价和冲突分析带来较大的工作量和工作难度,也会直接影响到生态保护红线最终方案的合理性。从这个角度看,本文的改进法通过《指南》中两种方法的融合,既增加了水源涵养保护重要性区域识别的科学性,也为生态保护红线最终结果的确定提供了合理性保障。

4 结论与讨论

（1）国土空间规划的《试点方案》中生态保护红线的划定一是基于“双评价”结果,实施全域性生态保护等级的划分,二是整合现有的各类规划中的生态保护地（如禁止开发区）,将其纳入生态保护红线内,形成“一条”生态保护红线的方案。本文以生态保护等级中水源涵养保护重要性指标为例,研究了水源涵养功能保护红线备选区的识别与划分,可望为空间规划及生态保护红线划分中水源涵养功能重要性评价提供借鉴。

（2）本文融合以往各类规划中水源涵养功能区的划分方法和生态系统价值核算中水源涵养价值的核算方法,提出了基于空间规划需求和全域“双评价”的生态保护红线备选区中水源涵养功能类型区的识别方法。研究结果表明,试划方案基本涵盖了国土空间规划要求的水源涵养保护地的区域范围,红线识别方法对六盘水市可行。

（3）本文提出的改进方法,通过“地表覆盖”因子的引入,不仅能对土地利用类型为非生态用地的区域有所区别,还能对水源涵养功能强的林木类型区域的重要性等级有所加强^[20]。“海拔高度”因子的引入,划入高海拔山顶地区,有些山顶地区虽然水源涵养量不高,但却是水源涵养功能保护重要性高的地方,例如河流源区、分水岭等。另一些山顶地区,虽既不属于水源涵养量高值区也不属于水源涵养功能保护重要性高值区,但将此类山顶地区划入生态保护红线范围内,因其海拔高人烟稀少,便于红线管控,并且也可以保持红线范围集中连片。因此,总体上说,本文的改进方法既可以弥补《指南》方法中对具有水源涵养功能保护意义重要的河流分水岭区域的整体缺漏,又可以保证水源涵养功能类型的生态保护红线备选区在空间上的集中连片,避免了备选区的破碎化;同时还通过水平地带性和垂直地带性两个方面评价精度的提高,为其他类型生态保护红线自下而上的划分提供了有价值的案例,为生态保护红线自上而下落实到县提供了可能,也更方便县一级政府开展生态保护工作。

（4）本文所提出的改进法也已应用于对福建省水源涵养功能生态保护红线的划分研究中,划分效果较好,能够较为完整地识别出福建省水源涵养功能重要的区域。可见改进法对于东南沿海山地丘陵区域也具有较高的适用性。本文所选用的“海拔高度”因子指示性植被为针叶林,对于高海拔的山区也可以考虑选取草甸、苔原等作为指示性植被,低纬度地区的山地可以考虑针阔混交林或硬阔叶林。对于山体稀少的广袤平原地区,该方法的运用仍需要进一步进行实地验证。

（5）在三种方法的适用性方面,对于数据基础较为完备的评价区域运用本文的改进法可以得到精度较高的评价结果,有利于水源涵养功能生态保护红线“自上而下”的落地;对于气象站点时空密度较高,且地表覆盖、植被生态系统数据具有长期积累的评价区域,可以考虑模型法的使用;对于站点监测数据积累较少的评价区域,可以选择NPP法作为水源涵养功能生态保护红线的划分方法。

（6）六盘水市作为中国典型的喀斯特区域,地面蓄水保水能力较弱,水资源的供需矛盾已成为制约地方经济发展的一项重要因素,因此对其进行水源涵养功能重要区域的识别与保护也显得极为重要。本文通过对六盘水市水源涵养功能生态保护红线备选区的划定,识别出六盘水市水源涵养重要区域主要集中在拖长江河谷西侧、乌蒙山脉东支与苗岭山脉西端的分水岭区域及北盘江两翼山脉地区。因此,应开展对于乌江、北盘江的河流廊道建设,构建“两江”上游生态安全屏障及乌蒙山-苗岭生态屏障,有效保护城市周边的林地、草地和水域,防止水体污染,提高植被覆盖率,减少降水损失,最终在整体上提高六盘水市涵养水源的能力。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]

李干杰 . “生态保护红线”: 确保国家生态安全的生命线
求是, 2014, ( 2):44-46.