渤海生態紅線劃定的指標體系與技術方法研究

許妍，梁斌，鮑晨光，蘭冬東，于春艷，馬明輝

（國家海洋環境監測中心，遼寧大連116023）

隨著沿海社會經濟的高速發展，頻繁的人類開發活動對海洋生態系統的破壞愈加劇烈，海洋生態系統功能退化，海域污染及富營養化日趨嚴重，生物多樣性下降勢頭明顯，海洋開發與保護的矛盾日益凸顯（Pikitch et al，2004），已在一定程度上影響和制約了海洋經濟的可持續發展。如何合理配置人類空間開發活動，處理好沿海地區保護與開發的關系，滿足海洋生態系統健康發展，成為關系到海洋科學管理和持續發展的關鍵問題。

生態紅線是依據“保底線、顧發展”的基本原則，辨識生態價值較高、生態系統比較敏感及具有關鍵生態功能的區域，是實施分類管理和控制，有效保障重要生態區域，避免人為活動干擾的有效方法之一（劉雪華等，2010）。因此，加快海洋生態紅線劃定，嚴格生態準入，強化生態監管，施行生態補償對于恢復和改善海洋生態功能，實現沿海及海洋保護與開發的協調，維護海洋生態安全具有重要意義。近年來，生態紅線劃定已引起國家及相關部門的高度重視，2005年由廣東省頒布實施的《珠江三角洲環境保護規劃綱要》劃定了“紅線調控、綠線提升、藍線建設”三線調控區；《深圳市基本生態控制線管理規定》 提出了“基本生態控制線”的城市生態保護制度；《全國海洋功能區劃》、《國家環境保護“十二五”規劃》中也明確指出生態紅線的重要性；2011年《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》首次以規范性文件形式提出“生態紅線”的概念。2012年，國家海洋局印發《關于建立渤海海洋生態紅線制度的若干意見》，指出建立生態紅線制度對于渤海環境保護具有重要意義。此外，部分學者也針對生態紅線劃定開展研究，符娜等（2008）以生態脆弱性和生態系統服務功能作為劃定依據，對云南省土地利用規劃劃定生態紅線區。劉雪華等（2010） 以環渤海地區為例，綜合考慮了生態系統敏感性、生態系統服務功能和自然生態風險等因子，劃定了產業布局的生態紅線區、生態黃線區和可開發利用區。饒勝等（2012） 系統梳理了生態紅線的概念與內涵，對生態紅線的劃分與管理進行了討論并提出初步建議。作為新生事物，生態紅線的概念、內涵、類型和管理政策尚未統一，劃定的技術方法也處于探索階段，針對海洋生態紅線劃定的研究鮮有報道。本文選取渤海為典型區域，對海洋生態紅線劃定的指標體系與技術方法進行深入研究，以期為渤海生態環境保護與建設提供參考。

1 研究區概況

渤海地處溫帶，南起37°05′N，北至41°00′N，西起117°30′E，東至123°40′E，海域面積7.7×104km，平均水深18 km，是深入我國內陸的唯一封閉型內海，大陸岸線全長2 288.5 km，為遼寧、河北、山東和天津三省一市所環繞，經狹窄的渤海海峽與外海相通（圖1）。渤海產卵場眾多，餌料生物充足，三角洲等濱海濕地生境廣闊，生物多樣性豐富（國家海洋局科技司等，1998）。此外，渤海的砂質海灘、海岸帶景觀等為濱海旅游業興起與持續發展提供重要的保證。隨著濱海城市化及臨海工業迅猛發展，能源、重化工業向渤海沿岸集聚，城鎮、交通等基礎設施在沿海布局，各類海洋工程建設規模不斷擴大，渤海生態系統受到強烈干擾，陸源污染物排海量加大，2011年渤海劣四類水質海域面積增加了990 km2（國家海洋局，2012）；大規模圍填海活動使大量生境永久性喪失，濱海濕地面積減少，局部區域海洋資源衰退、海洋生態功能減弱。

圖1 渤海區域地理位置

2 方法與過程

2.1 指標體系建立

表1 生態紅線劃定指標體系

借鑒生態功能區研究（孟偉等，2007；白楊等，2011）、海洋功能區劃（欒維新等，2002；何廣順等，2010） 和海洋環境保護法，結合渤海自然地理條件和生態環境特征，從生態功能重要性、生態環境敏感性和環境災害危險性三方面構建生態紅線劃定指標體系（表1）。其中，珍稀瀕危生物保護區、歷史遺跡分布區、自然景觀區等依據相關區劃、保護區規劃，結合遙感影像、地形圖綜合劃定；濕地、岸線類型等通過2011年的TM遙感影像解譯提取，并結合實際調查修正；生物資源豐富度及生物多樣性則通過實際監測獲得；環境災害數據采取現場調查、監測和遙感影像分析相結合方式確定。

生態功能重要性指生態系統在維護生態平衡、發揮生態系統服務功能等方面具有的重要生態價值，主要是對區域生態系統典型服務功能的能力和價值進行評估，明確生態功能對區域可持續發展的作用與重要性（賈良清等，2005；凡非得等，2011）。主要通過濕地、生物資源量進行評價，其中，濕地指標采用單元內濕地所占面積比表征生態功能重要程度；生物資源量選用底棲生物量表示。

生態環境敏感性指生態系統對人類活動干擾和自然環境變化的反映程度，說明發生區域性生態環境問題的難易程度和可能性大小（歐陽志云等，2000；宋曉龍等，2009）。主要選取歷史遺跡與自然景觀區、自然岸線類型、生物多樣性等指標。各類敏感區（歷史遺跡區、自然景觀區等）通過所占評價單元的面積比例表征生態環境敏感程度。自然岸線則針對不同類型岸線敏感程度賦予相應權重，按照岸線比例進行加權計算，其中砂質岸線最敏感，基巖、淤泥質岸線次之。生物多樣性采用底棲生物多樣性指數表征。

環境災害危險性是指海洋環境災害對沿海地區造成風險損失的程度，主要包括自然生態系統結構、功能脆弱、抗御區域開發等外力干擾能力較低的地質災害和自然災害影響區，選取海岸侵蝕、海水入侵等海洋環境災害，按照評估單元內不同等級災害發生程度占評價單元的比值計算環境災害危險程度。

單個指標計算結果如圖2。本研究采用權重法進行綜合計算。權重體現每個指標對評價目標的重要性和影響程度，其確定要充分體現生態環境和生態系統的分異特點（徐建華，2002），其中生態環境要素著重考慮其可修復性和可替代性，環境災害要素考慮其危險性和易損性。權重確定采用層次分析法（Thomas，2000），具體見表1。

2.2 評價方法

通過實地調查、現場監測等方法收集相關數據和圖像資料，以2.5 km×2.5 km 的網格為基本評價單元，應用ArcGIS 技術對研究區域進行空間網格概化（左偉 等，2003；范一大等，2004；王耕，2007），并進行圖像數字化、誤差修正，建立渤海生態紅線劃定的空間屬性數據庫。根據公式（1） 對各單項評價指標進行標準化，并按照公式（2） 采用逐級分層歸并方法，將平行獨立的各項指標加權求和，最終計算得到各單元內重要性、敏感性、危險性指數及綜合指數。

式中，Yi為生態功能重要性（生態環境敏感性、環境災害危險性） 中第i 個指標標準化值，Xi為指標實際值，Xmin為指標最小值，Xmax為指標最大值。

式中，S 為綜合指數，Yi為指標標準化值，wi為第i 個指標的權重，i 為指標數，λj為各因素權重，j為因素數。

圖2 生態紅線劃定指標及計算結果

根據評價結果，運用ArcGIS 的Natural Break法將計算出的綜合指數（S） 劃分為“高、中、低”3 個級別，依次命名為紅線區、黃線區和綠線區。

3 渤海生態紅線劃定

3.1 單項評價要素分析

渤海海岸帶有寬闊的灘涂和豐富的自然資源。從圖3a 可見，渤海生態服務功能較重要的區域主要分布在遼河三角洲、黃河三角洲、渤海灣沿岸及萊州灣沿岸，這些區域是濱海濕地集中分布區，擁有大面積的沿海灘涂、堿蓬濕地和蘆葦濕地，生物資源豐富，具有極高的生物多樣性保護價值。此外，黃河、海河、灤河等重要河口區，在維持海洋生態環境、保障服務功能、防止水質污染等方面具有重要功能。

生態環境敏感性評價結果顯示（圖3b），渤海生態環境敏感性整體呈現周邊高中間低的趨勢，其中，盤錦雙臺子河口一帶、秦皇島沿岸、唐山東南部沿岸、濰坊、黃河口岸段、煙臺西北部沿岸生態環境敏感程度極高，區內擁有漫長砂質岸線、重要的歷史遺跡及風景名勝區，本底環境約束程度較高，受到破壞不易恢復。此外，分布在極高敏感區域外圍的錦州-盤錦市鄰近海域、唐山-秦皇島市鄰近海域、滄州市東部海域，由于鄰近陸域，受外界干擾強，生物多樣性降低，環境容量減小，生態系統穩定性和彈性度變差，因此，這些區域生態環境也較為敏感。

渤海地區環境災害較為嚴重，多種災害類型疊加發生，從圖3c 可見，研究區環境災害危險性較高的區域集中在山東省濰坊至煙臺岸段、秦皇島岸段及東營北部和東部岸段，這些岸段均出現不同程度的海岸侵蝕和海水入侵，生態環境質量下降，給沿岸耕地、村莊、城鎮及工礦建設和重要交通線路帶來嚴重影響和威脅，需要采取措施加以防范。

圖3 生態紅線劃定的單項要素評價

3.2 生態紅線劃定結果

疊加生態功能重要性、生態環境敏感性和環境災害危險性評價圖層，得到渤海綜合評價結果（圖4），綜合評價指數在0.00～0.61 之間，運用A rcGIS 將其劃分為3 個級別：0.61～0.35，0.35～0.11，0.11～0.00，分別命名為紅線區、黃線區、綠線區（圖5）。

圖4 綜合評價結果

圖5 生態紅線劃定

其中，紅線區面積為14 568.75 km2，占研究區域的18%，主要分布在大連市西北部海域、遼河口、黃河口等典型河口附近海域、濱州東北部海域及萊州灣、渤海西部沿岸及廟島群島，這些區域國家級海洋保護區眾多，是珍稀瀕危生物、自然景觀及歷史文化遺跡的重點分布區，擁有蘆葦、堿蓬等典型濱海濕地及敏感岸線，其中保護區面積約占紅線區總面積的68.50%，濕地占9.41%；敏感岸線包括海岸侵蝕、海水入侵嚴重的砂質岸線及基巖岸線，約占渤海總岸線的12.60 %。黃線區面積為11 925 km2，占整個區域的14.70 %，集中分布在遼河三角洲外圍海域、葫蘆島-秦皇島-唐山沿岸海域及滄州東北部海域，主要為海水入侵、海岸侵蝕等環境災害高發區和生態系統遭受嚴重破壞的區域。這一區域受經濟發展和海洋開發影響，生態系統結構和功能遭到破壞，生態環境較為敏感，應采取人工治理和自然恢復等相關措施，改善海洋環境，增強生物群落的多樣化，引導生態系統向健康方向發展。綠線區占整個區域的67.30%，主要包括紅線區、黃線區以外的海域。

通過對各市近岸海域不同分區所占面積及比例進行統計（表2），得出大連市紅線區面積最大，所占比例為46.60 %；其次是東營市，比例為27.95%。黃線區面積最大的是唐山市，其次為秦皇島市。為進一步有針對性地指導海洋生態資源與環境管理，本文在各單項因子及綜合評價結果的基礎上，依據各指標貢獻程度大小，辨識不同評價單元內的主導生態功能類型及關鍵生態特征（表3），以此明確紅線區內的生態保護重點與方向，協調海洋生態環境與開發活動的關系。需要指出的是，本文與已有研究（劉雪華等，2010） 相比，均選取了保護區、重要濕地及風險災害等指標，因此，相關海岸帶紅線區劃定結果類似，分布范圍大致相同，從而使本文的海岸帶紅線區與其陸地紅線區實現了對接。在此基礎上，本文著重加入海洋生態系統和海洋資源等海域特有指標，對海洋部分生態紅線區進行了初步劃定，反映了海洋生態紅線的特殊性。

表2 各市近岸海域不同分區所占面積及比例

表3 紅線區的劃分及分布情況

3.3 分區管控措施

結合上述結果，依據分區生態特點和管理需求制定管控措施。

紅線區包括各級保護區、具有重要或特殊生態服務功能的區域、生態環境敏感性極高區域及環境災害易發區。該區是在海洋開發建設過程中，必須嚴格管理和保護的區域，需要按照法律法規和相關規劃實施強制性保護，嚴禁不符合生態環境功能定位的開發建設活動。

黃線區主要指資源環境承載力較弱并關系到較大范圍內生態安全或環境污染、損害較嚴重亟需修復的區域，其級別僅次于紅線區，但仍在生態環境保護中發揮重要的作用，應控制開發規模和功能，有目的性地限制對于環境影響較大的開發活動進入，或者在能夠補償產業所造成的生態環境影響的前提下有條件地批準開發建設活動。

綠線區生態環境功能較弱，生態系統相對不敏感，因此，海洋開發活動對生態環境功能的損害相對較小，是生態成本較低的區域，適宜進行適度規模的開發建設活動，但仍需根據內部海洋環境功能和質量要求的細微差異，合理確定發展方向和管制規則。

4 結論

以渤海為實證，在中微觀尺度下，通過網格化評價，應用ArcGIS 空間分析模塊，進行渤海生態紅線劃定研究，為未來合理有序的引導海洋開發活動，維護區域海洋安全提供了科學依據，對于促進海洋生態環境健康可持續發展具有一定的指導意義。研究結論基本符合渤海海洋生態環境和空間發展的客觀實際，研究方法科學、合理。按照渤海生態紅線劃定結果，紅線區應以“保”為主，加強對自然保護區管理，嚴禁一切開發活動，對于與紅線沖突區應進行嚴格調整；黃線區則以“保”、“建”相結合，在維護生態服務功能的同時可以建設一些生態修復工程，達到生態恢復的目的；綠色區則以“建”為主，應注重建設區與保護區之間的協調。

生態紅線劃定是一項綜合區劃，需要兼顧自然環境、資源分布、生態狀況等諸多領域，依據不同的保護目標和目的，選擇的指標和劃定的方法都存在較大差別。目前為止，對生態紅線的理解和認識還非常有限，關于生態紅線劃定的原則、內容等相關理論和方法還處于探索階段。此外，如何確保各分區的可操作性，做到生態紅線區與行政區協調統一也是面臨的重要問題。

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