寧夏限制開發生態區生態敏感性綜合評價與保護對策

楊美玲，米文寶，李同昇，周民良，3，王婷玉

（1.寧夏大學 資源環境學院，銀川750021；2.西北大學 城市與環境學院，西安710127；3.中國社會科學院工業經濟研究所，北京100836）

限制開發生態區作為我國主體功能區劃的一個基本類型區，關系到全國乃至更大區域范圍的生態安全，是我國重要的生態功能區。同時，其內部生態系統類型多樣、復雜，既有石（沙）漠化區、水土流失嚴重區、水資源嚴重短缺區、自然災害頻發區，也有重要的水源保護區等地區。雖然同屬限制開發生態區，但這些區域內部在自然環境、社會經濟等方面均存在較大的區域差異，影響各區域發展的因素、動力機制也顯著不同。但現有對限制開發區域的研究多集中在省域尺度、流域尺度、城市范圍等專項區域，研究的尺度較大，且大多沒有對內部差異性很大的區域進行細分研究，這就使得研究結果宏觀性較強，難以反映區域內部的差異性，從而造成研究結果的實際可操作性較差；另一方面，雖然《全國主體功能區規劃》（以下簡稱“規劃”）提出對限制開發區域要進行適度開發，但如何適度開發？適度的標準是什么？《規劃》卻并沒有作出具體說明。基于此，有必要在相關理論的指導下，對限制開發區域進行細分，在此基礎上對細分之后的各類型區進行綜合研究。

生態敏感性作為主體功能區劃中的重要評價指標之一，是指生態系統對人類活動反應的敏感程度，用來反映受干擾區域產生生態失衡與生態環境問題的可能性大小，是劃分禁止開發區和限制開發區的基本依據，也是對限制開發生態區進行空間功能細分的主要指標。國外對生態敏感性研究主要是針對單一生態敏感性問題，如Rodriguez等［1］對大陸架的生態敏感性進行了研究，Horne等［2］研究了澳大利亞雨林對選擇性伐木的生態敏感性，國內研究已從單一生態敏感性問題發展到基于單一生態敏感性評價的多因子生態敏感性綜合評價。一些學者［3－4］基于自然條件的考慮，選取土壤侵蝕、土地沙漠化、土壤鹽漬化作為評價因子，運用GIS軟件分別采取單因子評價和多因子綜合評價的分析方法，從國家、省域、流域、城市內部等尺度進行生態敏感性評價［3－7］；另外一些學者［8－10］在對區域生態敏感性進行評價時，除了考慮自然因素之外，加入了人類活動的影響。這些都豐富了生態敏感性評價的理論和方法，為區域生態環境治理提供了科學的依據。但縱觀現有研究，大多是從大的區域尺度對區域進行生態敏感性評價，以鄉鎮為基本研究單元的較少，這難免會造成研究結果過于宏觀，不利于制定有針對性的治理對策。基于此，本文在借鑒相關研究成果的基礎上，以寧夏限制開發生態區為例，以鄉鎮為基本研究單元，對區域生態敏感性進行綜合評價，進而提出對生態保護和區域開發具有實際指導意義的建議和對策。

1 研究區概況

寧夏限制開發生態區主要包括寧夏中南部的鹽池縣、同心縣、紅寺堡開發區、西吉縣、海原縣、彭陽縣、涇源縣、隆德縣8個縣（區），共93個鄉鎮，該區域位于鄂爾多斯臺地、寧夏南部黃土高原、騰格里沙漠等地形單元的交接過渡區域，總面積為27 921.34 km2，占寧夏總面積的42.05%，總人口203.81萬人，占寧夏總人口的33.83%。作為一種特殊的人地關系地域系統類型，寧夏限制開發生態區生態環境脆弱，人口壓力較大，經濟發展長期處于欠發達狀態。根據研究區內部自然環境條件的差異，可以進一步將其劃分為中部干旱風沙生態區和南部黃土丘陵水土流失生態區兩個區域。

中部干旱風沙生態區主要指紅寺堡區以及鹽池縣和同心縣的大部分區域，具體包含20個鄉鎮，總面積為12 576.72km2，占寧夏限制開發生態區總面積的45.04%。此區域東臨毛烏素沙地，西接騰格里沙漠，降雨稀少，氣候干旱，風大多沙，土壤風蝕強烈，植被稀疏，覆蓋度低，水熱資源失調。區內有羅山和哈巴湖兩個國家級自然保護區，本區的植被類型屬于荒漠草原和草原化荒漠，大部分地區土壤沙性重，地表物質干燥，土壤含水率低，加之植被稀疏，極易遭受風蝕，主要的生態環境問題是水資源短缺、土地沙化、草場退化。

南部黃土丘陵水土流失生態區主要指涇源縣、隆德縣、彭陽縣、西吉縣、海原縣以及同心縣、鹽池縣的部分地區，具體包含73個鄉鎮，總面積為15 344.62 km2，占寧夏限制開發生態區總面積的54.96%。本區除六盤山山地外，多為黃土丘陵，部分地區分布有一些河谷平原及較大塬地，土壤類型主要是黑壚土、黃綿土和新積土；主要山地有六盤山、南華山、西華山及月亮山等，屬隆起構造山地地貌。此生態區地形破碎、溝壑縱橫、土壤質地比較疏松，抗侵蝕性能差，山地剝蝕切割嚴重，主要的生態環境問題是水土流失。

2 數據來源與研究方法

2.1 指標選取

研究區包含寧夏中部干旱、半干旱風沙區和南部黃土丘陵溝壑區，主要的生態環境問題是水資源短缺、土地沙化、水土流失嚴重等。考慮到在寧夏限制開發生態區主要的生態問題是土壤侵蝕和土地沙漠化，因此，選取土壤侵蝕、土地沙漠化作為生態敏感性評價的指標［11－12］。其中，選擇降水侵蝕力、土壤質地、地形起伏度、地表覆蓋類型作為土壤侵蝕敏感性評價指標；選擇濕潤指數、冬春季大于6m／s大風天數、土壤基質、植被覆蓋率作為土地沙漠化評價指標。參考《生態功能區劃暫行規程》中省級區域生態敏感性評價指標及分級標準，考慮到研究區生態實際以及以鄉鎮為評價單元的特點，對具體指標和分級標準進行調整（表1）［13］。

表1 寧夏限制開發生態區生態敏感性評價指標與分級標準

2.2 數據來源

借助GIS軟件，根據30m分辨率的遙感影像（2011年）獲得研究區植被類型、土壤質地等方面的數據，具體數據來源及處理過程為：“降水侵蝕力（R值）”參考朱志玲等［4］的研究成果，公式（1）進行計算；“土壤質地”根據寧夏土壤類型分布圖（比例尺為1∶350萬），結合《寧夏土壤》對土壤質地的描述，得出各鄉鎮土壤質地空間分布圖；“地形起伏度”利用Arc－GIS軟件在Spatial Analysis下使用柵格鄰域計算工具對寧夏地形DEM影像進行處理，得到各鄉鎮地形起伏度等級分布圖；“地表覆蓋類型”及“植被覆蓋率”根據2011年寧夏遙感影像，結合2012年對研究區生態環境現狀調查數據獲得；“濕潤度指數”為干燥度的倒數，干燥度采用張寶堃等提出的方法進行計算（公式2）：冬春季大于6m／s的大風天數根據2001—2011年寧夏各氣象站點的冬春季大風天數，利用GIS軟件生成各鄉鎮冬春季大于6m／s大風天數。

式中：R——降雨侵蝕力［（J·cm）／（m2·h）］；Pi——年均降雨量（mm）。

式中：K——干燥度；∑t——日平均氣溫10℃期間的穩定積溫；r——同時期的降雨量。

2.3 評價方法

2.3.1 單因子評價方法 根據寧夏土壤類型圖、氣候區劃圖、植被類型分布圖、水土流失現狀圖，運用GIS技術得到以鄉鎮為單元的區域單因子敏感性空間分布圖，各單因子敏感性指數等級按照不敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感分別賦值1，3，5，7，9（表1），在此基礎上，通過以下計算公式來計算土壤侵蝕敏感性指數：

式中：SSj——空間單元對第j項因子的生態敏感性指數；Ci——i項指標的敏感性等級值。

2.3.2 多因子生態敏感性綜合評價 生態敏感性綜合評價涉及諸多因子，其中任何一個因子受影響的程度一旦超過閾值，整個生態環境將受到嚴重破壞。考慮到將多個評價結果進行加權求和，會導致單因子評價結果之間的抵消或放大，從而影響區域生態敏感性綜合評價的評價結果。本研究采用極大值方法，即取各因子生態敏感性評價結果中的最大值作為最終結果。

3 寧夏限制開發生態區生態敏感性評價結果及保護對策

根據表1的指標體系及分級標準，在單因子分析的基礎上，利用極大值法對研究區進行生態敏感性綜合評價，以評價結果為依據，得到研究區生態敏感性分布圖（附圖8）。

3.1 土壤侵蝕敏感性評價結果

通過對寧夏限制開發生態區土壤侵蝕敏感性進行綜合評價，得出其土壤侵蝕敏感性分為不敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感、極敏感5個等級［15－17］（表2，附圖8）。

（1）極敏感區。極敏感區區域面積為4 699.33 km2，占區域總面積的16.83%，處于極敏感區域的鄉鎮主要分布在寧夏南部黃土丘陵溝壑區、葫蘆河兩岸部分川地區。此區地貌類型以黃土丘陵為主，是典型的黃土丘陵溝壑區。在此區域內，窯山、云霧山等低山突起于黃土丘陵之上，高差較大，且地形破碎凌亂，土壤以黑壚土和黃綿土為主，土壤質地以持水性差的粉土和壤黏土為主，土壤侵蝕極敏感。

（2）高度敏感區。高度敏感區區域面積為5 504.21km2，占區域總面積的19.71%，處于高度敏感區域的鄉鎮主要分布在葫蘆河西黃土丘陵溝壑區。此區海拔1 900～2 100m，溝深坡陡，切割強烈，植被稀少，土壤以黑壚土和黃綿土為主，土壤質地以壤土和黏壤土為主，水土流失嚴重，土壤侵蝕高度敏感。

（3）中度敏感區。中度敏感區區域面積為8 612.85km2，占區域總面積的30.31%，處于中度敏感區域的鄉鎮主要分布在海原盆坰丘陵區及六盤山水源涵養林區，海原盆坰丘陵區屬于半干旱區，年降水量350～400mm，土壤多為侵蝕灰鈣土，由于源自西華山、南華山的雙河、楊坊河等向東北注入清水河，這些河流將黃土切割成梁峁狀，使得此區域水土流失較為嚴重。六盤山水源涵養林區是寧夏雨量最多、森林資源最為豐富的地區，但由于土層較薄，加上人類不合理的開發活動，造成區域水土流失非常嚴重。

（4）輕度敏感區。輕度敏感區區域面積為3 204.98km2，占區域總面積的11.48%，處于輕度敏感區域的鄉鎮主要分布在黃土丘陵區北緣以北。此區地形平坦，氣候干旱，風大沙多，降水少，蒸發強烈，土壤以灰鈣土、新積土、風沙土為主，土地沙化較嚴重，土壤侵蝕輕度敏感。

（5）不敏感區。不敏感區域面積為6 051.14 km2，占區域總面積的21.67%，不敏感區域主要分布在寧夏中部干旱半干旱風沙區。此區地表組成物質較粗，土壤以易沙化的灰鈣土、新積土、風沙土為主。降水稀少，蒸發強烈，生態環境問題以土地沙化和草場退化為主，土壤侵蝕不敏感。

表2 生態敏感性分析結果及相關指數

3.2 土地沙漠化敏感性評價

通過對寧夏限制開發生態區土地沙漠化敏感性進行綜合評價，得出寧夏限制開發生態區土地沙化敏感性分為不敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感五個等級（表2，附圖8）。

（1）極敏感區。極敏感區區域面積為1 332.92 km2，占區域總面積的4.77%，極敏感區域主要位于中部干旱帶。此區域土壤以易沙化的灰鈣土、新積土為主，土壤質地以砂土為主，植被稀少，且以草原帶沙生植物為主，是寧夏土地沙化最嚴重的地區。

（2）高度敏感區。高度敏感區區域面積為6 364.88km2，占區域總面積的22.80%，處于高度敏感區域的鄉鎮與毛烏素沙地接壤，受毛烏素沙地的影響，土地沙漠化程度嚴重，加上植被稀少，干旱少雨，土地沙化高度敏感。

（3）中度敏感區。中度敏感區區域面積為10 894.74km2，占區域總面積的39.02%，處于中度敏感區域的鄉鎮主要分布在高度沙漠化區周圍的荒漠草原區。此區日照充足，蒸發強烈，常年干旱少雨，風沙危害嚴重，屬于土地沙化中度敏感區。

（4）輕度敏感區。輕度敏感區區域面積為6 336.55km2，占區域總面積的22.69%，處于輕度敏感區域的鄉鎮主要分布在寧南黃土丘陵地區。由于此區域降水、植被覆蓋度、濕潤指數等均高于中部干旱帶，且蒸發較小，因此，位于此區的鄉鎮土地沙化不太敏感。

（5）不敏感區。不敏感區區域面積為2 992.26 km2，占區域總面積的10.72%，處于不敏感區域的鄉鎮主要分布在六盤山地區。此區植被覆蓋率高，年降水量大，蒸發量小，濕潤指數大，土壤基質以基巖為主，難以形成沙質地表。

3.3 生態敏感性綜合評價

將土壤侵蝕和土地沙漠化兩個一級影響因子的生態敏感性空間分布結果經過疊置取最大值，可得到以鄉鎮為單元的寧夏限制開發生態區生態敏感性綜合評價空間分布圖（附圖8）。評價結果顯示，寧夏限制開發生態區生態敏感性分為四個等級：極敏感、高度敏感、中度敏感、輕度敏感。極敏感區區域面積為6 032.25km2，占區域總面積的21.60%，高度敏感區區域面積為11 377.37km2，占區域總面積的40.75%，極敏感和高度敏感區域面積占區域總面積的62.35%，中度敏感區區域面積為8 932.05km2，占區域總面積的31.99%，輕度敏感區區域面積為1 579.68km2，占區域總面積的5.66%。研究結果表明：寧夏限制開發生態區絕大部分鄉鎮生態敏感性都很高，極敏感和高度敏感區主要分布在典型的黃土丘陵溝壑區和干旱風沙區。

處于極敏感和高度敏感區的鄉鎮植被稀少，干旱少雨，水土流失極為嚴重，土壤潛在的侵蝕力較強，土地沙化趨勢較為明顯，生態系統極不穩定，生態環境極易受到人類活動的干擾，且干擾導致區域生態失衡的可能性極大。再加上人類不合理的開發活動，生態環境惡化趨勢較為明顯，不適宜進行開發活動，區域發展途徑以生態修復為主。

中度和輕度脆弱區主要位于六盤山水源涵養林區及河谷川地區和盆地區，六盤山水源涵養林區植被茂盛，森林覆蓋率高，是國家級自然保護區。河谷川地區和盆地區大多靠近葫蘆河、紅茹河，地形平坦，土層深厚，質地良好，灌溉便利，保水保肥性能良好，是農業發展的精華地帶。主要的生態環境問題是水土流失以及由于人類不合理的開發活動而導致的土地退化。

3.4 不同生態敏感區保護對策

極敏感和高度敏感區屬于生態環境極為脆弱的地區，系統穩定性差，容易受到干擾，開發難度較大，且開發成本和開發后的修復成本都很高，應作為重點保護區域，禁止大規模高強度的工業化、城市化開發活動。此區發展應以生態修復為主，發展模式以生態補償及移民搬遷為主，且今后應繼續加大荒山造林和退耕還林（草）力度，提高林地覆蓋率［18］。

中度敏感區屬于生態環境較為脆弱的地區，對外界干擾有一定的抵抗能力，可以在生態承載范圍內進行適度的開發活動；河谷川地區經濟發展基礎較好，人口密度大，勞動力充足，有利于農業集約化經營。區域發展以特色農業、生態農業、設施農業等現代農業為主；六盤山水源涵養林區屬于國家級生態保護區，生態環境較好，具有重要的生態服務價值，要實行嚴格的生態保護，核心區內不得占用土地進行生產建設活動，并逐步將其土地收歸國有。

輕度敏感區系統穩定性較好，生態敏感性處于相對平衡的狀態，外部干擾對生態環境的影響較小，可承受一定強度的開發建設，可以作為適宜開發區，允許一定程度的工業化和城市化活動。今后應加強農田管理，改變耕作方式，調整農業產業結構，發展以特色農業、生態農業為主的現代農業。

4 結論和討論

（1）寧夏限制開發生態區主要的生態環境問題是土地沙漠化和土壤侵蝕兩個方面，且生態問題空間分異明顯。生態敏感性空間分布特征為：土地沙漠化敏感性呈從南向北遞增的趨勢，土壤侵蝕敏感性呈從北向南遞增的趨勢。中部干旱半干旱風沙區植被稀疏，日照強烈，降水稀少，土壤基質多為砂土，主要環境問題是土地沙漠化；南部黃土丘陵溝壑區地形坡降迅速，土壤基質以壤土為主，土地貧瘠，水力侵蝕強，主要環境問題是土壤侵蝕。從生態敏感性綜合評價的角度看，研究區各地均存在生態敏感性問題，極敏感區比例為21.60%，高度敏感區比例為40.74%，中度敏感區比例為31.99%，輕度敏感區比例僅為5.66%，即研究區大部分鄉鎮生態環境問題嚴重，生態系統穩定性極差，區域發展以生態恢復和保護為主。

（2）以鄉鎮為基本空間單元，運用GIS技術在對土壤侵蝕敏感性、土地沙化敏感性進行評價的基礎上，對寧夏限制開發生態區生態敏感性進行綜合評價。研究結果顯示：同一縣內各鄉鎮土地沙化敏感性、土壤侵蝕敏感性及生態敏感性均存在較大差異。例如，從寧夏限制開發生態區生態敏感性分級圖中可以看出，在同心縣境內，土地沙化敏感性、土壤侵蝕敏感性及生態敏感性均分為4個等級，即各鄉鎮生態敏感性存在較大差異，類似情況在鹽池縣、西吉縣、彭陽縣等其他各縣也存在。然而，在以縣為基本空間單元進行的全國及省級主體功能區規劃中，同一縣內各鄉鎮的生態敏感性具有一致性。由此說明，以市（縣）為基本空間單元劃分出來的結果精確性較差，研究結果的實際可操作性較差。以鄉鎮為基本空間單元劃分出來的結果精確性較好，研究結果具有較強的針對性和可操作性。

（3）以鄉鎮為基本空間單元對區域進行生態敏感性評價在方法上是可行的，研究結果均質性較好，具有較強的可操作性。此結果可為以鄉鎮為基本單元的限制開發區“主體功能區建設”等研究提供科學依據。

（4）文章僅從自然因素的角度評價了區域的生態敏感性，事實上，區域系統是自然和人文的耦合系統，生態敏感性是自然因素和人文因素共同作用的結果，如何在對自然因子生態敏感性分析的基礎上，引入人文因子，是今后研究的重點。

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