基于等級層次分析法的金沙江下游地區生態功能分區

高俊剛，吳　雪，張鐿鋰,*，劉林山，王兆鋒，姚治君

1 中國科學院地理科學與資源研究所陸地表層格局與模擬重點實驗室, 北京 100101

2 Kansas State University, Manhattan, KS 66502, USA

3 中國科學院大學, 北京　100049

基于等級層次分析法的金沙江下游地區生態功能分區

高俊剛1,2，吳雪1,3，張鐿鋰1,3,*，劉林山1，王兆鋒1，姚治君1

1 中國科學院地理科學與資源研究所陸地表層格局與模擬重點實驗室, 北京 100101

2 Kansas State University, Manhattan, KS 66502, USA

3 中國科學院大學, 北京100049

摘要:金沙江下游地區是我國西南重要的生態環境保護區域，也是我國未來水電建設的重要區域，在西南民族經濟和區域可持續發展等方面都具有十分重要的戰略意義。該地區水能資源開發潛力巨大，是我國重要的能源基地，但是該地區生態環境相對脆弱。為了保護這些脆弱生態環境的地區，盡管國家和大多數省級層次的生態功能分區已經制定并頒布和實施，但是如何探索和制定區域、流域尺度的生態功能分區研究卻為數不多。而大尺度的生態功能分區研究并不一定非常適合這一具體流域實際情況，所以小尺度典型流域的生態功能分區探索是非常必要的。基于金沙江下游地區的生態環境特征，運用空間分析的方法和技術，采用定性和定量分析相結合的等級層次分析法，對金沙江下游地區進行了生態功能分區。結果表明：金沙江下游地區可劃分為2個生態區、6個生態亞區和29 個生態功能區；以流域尺度上水源涵養、水土保持和生物多樣性保護為主導生態系統功能，進行了重要生態功能分區，確定了金沙江下游地區具有重要意義的19個重要生態功能區域。該重點區域的劃分對金沙江下游地區生態安全具有重要生態意義，可用于指導金沙江下游地區自然資源的有序開發利用和產業布局的合理配置，為金沙江下游地區生態環境保護提供科學依據，對維護金沙江下游地區的水電生態安全提供重要指導。

關鍵詞：金沙江下游；生態適宜性；生態敏感性；生態系統服務；生態功能分區

生態區域劃分(生態區劃)是在自然區劃的基礎上發展而來的。它經歷了從自然分區到功能分區的發展，研究對象從以自然要素為基礎發展到以生態系統為基礎[1]。生態功能是生態系統的屬性，生態功能區劃主要考慮生態、地理和氣候的空間分異特征[2]。根據區域生態系統類型、生態敏感性和生態系統服務功能重要性的空間分異規律，生態功能區劃可對區域生態功能進行地理空間分區[3]。自19 世紀初以來，開始提出地表自然區劃和主要單元內部逐級分區的概念，以及后來現代自然區劃研究的開創[4]，直到首次真正意義上的生態區劃實施，經歷了一個不斷完善和發展的過程。1976年，Bailey提出了美國真正意義上的生態分區等級系統[5]。我國于2002 年發布了《生態功能區劃技術暫行規程》[6]，2008 年環境保護部和中國科學院發布了《全國生態功能區劃》[7]，是國際上首次提出了基于生態系統服務功能的生態功能區劃思路和區劃方法，并完成了國家尺度生態功能區劃方案，同時對于區域生態系統管理以及區域發展戰略提供了指導和借鑒。但這些研究均是在全國或各省市行政區劃尺度上進行的生態功能區劃[3, 8]，而對于反映流域尺度特征生態功能環境現狀、生態環境敏感性和生態功能重要性在空間上的異質性存在一定的不足，其區劃方案也很難直接用于當地生態保護和生態建設方案的實施。因此，建立以流域為尺度單元的生態功能區劃理論框架和例證，將會更加有效和具體地均衡各方沖突[9]。有針對性地開展具體實地生態系統結構、過程和功能演變的研究，查明生態系統具體區劃方案對流域生態系統的影響，將為流域生態系統的可持續發展奠定理論基礎。

目前，對于流域生態功能功能規劃的研究，生態環境敏感性和生態系統服務功能對流域是兩個重要的方面，一些研究基于這兩方面進行生態功能分區[10]；也有研究基于具體流域生態系統的時空演化規律，并對流域水生態功能的主要驅動因子進行了辨識，最后進行流域生態功能分區[11]；或者應用生態系統某些重要的指標，比如河道生境維持功能、生態系統多樣性維持功能、珍稀物種維持功能和特征物種維持功能功能來進行流域生態功能分區[12]。另外，也有研究采用因素分析法，通過對流域主要組分進行分析之后，再對流域劃分生態功能區[13]。這些研究在一定程度上為定量和定性開展全方位生態功能評價和分區奠定了基礎。但是，如何能夠運用定量將眾多因素進行科學的綜合，在具體流域尺度進行合理的生態功能規劃尚待深入研究。本文總結以上研究，在金沙江下游地區開展了進一步生態功能評價和分區的研究。

金沙江下游地區是我國西南重要的、最需要保護的生態環境和自然區域，也是長江經濟產業帶的重要組成部分，在西南地區生態環境建設、民族經濟和區域可持續發展等方面都具有十分重要的戰略意義。一方面，金沙江下游地區水能資源開發潛力巨大，是我國重要的能源基地，同時攀西—六盤水地區又是我國資源最富集的地區之一，農業、礦產和旅游資源都極其豐富；另一方面，這一地區少數民族分布較多，生態環境脆弱，產業經濟發展水平較低[14]。盡管國家和大多數省級層次的生態功能區劃已經制定并頒布和實施，但是如何探索和制定區域、流域層次的生態功能分區卻很少在該區進行開展。而本地區是重要的生態環境保護區域，大尺度的研究并不一定非常適合該區域的具體實際，所以具體流域的生態功能分區探索是非常必要的。本研究通過對金沙江下游地區生態系統進行生態功能評價和分區，在流域尺度上，建立評價生態適宜性、生態環境敏感性、以及生態系統服務功能重要性等指標體系；對各類生態系統特征和功能類型進行定量評價；基于這些分析對金沙江下游地區進行生態功能分區，并對金沙江下游地區重要生態功能區的主要環境問題進行分析，為指導金沙江下游地區生態環境保護和生態建設、因地制宜地進行產業結構布局及協調下游地區社會經濟發展提供科學依據，為區域生態系統管理提供理論框架。

1研究區域概況

圖1　研究區位置圖Fig.1　Location of study area

金沙江下游地區(100°57′—104°38′E，24°29′—28°53′N)指從攀枝花市(雅礱江注入金沙江的匯口處)至宜賓(岷江注入金沙江的匯口處)段的金沙江流域(圖1)。研究區地質構造復雜，地層褶皺、斷裂發育，海拔249 — 4313 m，呈西南向東北傾斜的狹長型。區內金沙江主干流長約782 km。流經云南、四川、貴州3個省，包括10個地級市(共58個縣)，流域總面積約8.8×104km2。研究區內氣候為亞熱帶季風濕潤氣候，多年平均降水量為893 mm，水量豐沛穩定，地形落差大，水能蘊含量極大，向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四大水電站均分布在這一區域。區域內植物屬亞熱帶常綠闊葉林植物，植物種類繁多。金沙江下游地區地處邊遠山區，少數民族聚居，由于受歷史、地理等諸多條件的限制，區域生產力水平低，經濟發展緩慢，相當部分還處在國家貧困線以下。金沙江下游地區的發展需要依靠當地的資源優勢，結合水能開發的契機促進自身產業發展。同時更應該注重當地環境資源的可持續發展。而通過合理的生態功能分區開展相應的經濟發展和規劃策略，對于當地資源環境的可持續發展就有著非常重要的指導意義[14]。金沙江下游是長江流域生態環境脆弱的地區之一, 也是長江最大的泥沙產沙區, 據觀測資料顯示, 金沙江下游多年平均輸沙量約占長江宜昌站沙量的41%；林地、灌草地和耕地是金沙江下游地區主要的土地覆被類型，其中過度的開荒墾地尤其陡坡耕種，加上該地區干熱氣候條件，是本區生態環境脆弱和退化的主要誘導因素。另外，由于滑坡和泥石流的影響，在干流河谷和小江流域的生態環境惡化較為嚴重[15]。

2研究方法

2.1分區原則

金沙江下游地區的態系統功能分區遵循以下幾個原則。首先，生態系統功能的分異原則。該區地處亞熱帶濕潤地區，河流是非常重要的區域聯系紐帶，在本研究中特別強調和重視流域內與上游、中游間的相互關系，以及由于自然因素和人類活動的區域差異性所導致的區域生態系統結構、功能和服務的差異。其次，主導生態功能一致性原則。分區重點考慮區域生態環境問題、生態環境敏感性、生態服務功能和結構，以及主導因子的生態學基礎與依據。在各評價參數中，篩選出主導參數，并賦予相關權重，同時還考慮參數的相互影響與綜合作用[16]。第三，區域共扼原則。生態功能區域劃分單元必須具有獨特性和空間上完整的自然區域。即任何一個生態功能區必須是完整的個體，不存在彼此分離的部分。第四，生態-社會-經濟可持續發展原則。生態功能分區結合了社會經濟發展水平，實現資源的合理開發利用，堅持生態、社會、經濟效益相統一的原則[17- 18]，促進區域社會的可持續發展。最后，前瞻性原則。生態功能分區的目的是保護具有重要生態服務功能的生態區。分區在充分把握生態系統結構與功能演變趨勢的基礎上，結合區域社會經濟發展方向，高度重視區域未來社會經濟發展導致的生態環境效應、生態服務功能的變化。

2.2研究方法

以2000年該地區的遙感影像、土地覆被數據和植被數據作為該地區功能分區的數據源，得到土地覆被類型、植被等數據；基于氣候數據得到該地區的年降水量、年均溫等氣象指標數據；利用金沙江下游地區1∶25萬DEM數據及經濟、社會數據，建立金沙江下游地區生態-社會-經濟信息系統數據庫?？紤]到不同尺度生態分區結果的統一與分級管理的需要，金沙江下游地區生態功能分區應與大尺度生態分區結果相協調。基于中國生態系統與生態功能區劃數據庫的中國生態系統敏感性數據集和中國生態服務功能重要性數據集，提取了金沙江下游地區生態系統敏感性數據集和生態服務功能重要性數據集。

在選擇的眾多生態因子中，各因子對經濟發展和生態建設的影響程度不盡相同，因此，應當根據影響程度賦予不同的權值，影響大的因子賦予較大的權值，反之亦然[19]。本研究采用等級層次分析法(AHP)確定各因子的權重。AHP是一種分析多因素、多準則、多目標、復雜大系統的定性與定量相結合的系統分析方法[20]。具體方法包括兩個步驟：1)構造判斷矩陣 邀請生態功能區劃專家進行指標間兩兩重要性的判評，構建的判斷矩陣C。矩陣C的最大特征根λmax和其對應的特征向量為W，滿足CW=λmaxW。特征向量W的分量就是各生態因子的權重。2)一致性檢驗 衡量不一致程度的指標(CI)為CI= (λmax)/(n-1)，n是矩陣的階數。根據n查表得平均隨機一致性指標(RI)。當CI/RI≤ 0.1 時，認為矩陣C的不一致性可以接受，即計算得出的權重值可靠；反之，則需要重新調整判斷矩陣。

依據評價因子分級標準，計算出基于不同柵格的單因子評價結果，并在GIS的柵格加權疊加技術支持下，采用加權因子法對單因子評價結果進行疊加分析，計算公式為：SCi=ΣSDkiWk。式中，i為柵格編號，n為評價因子總數，k為評價因子編號，SCi為第i個柵格的綜合評價值，SDki為第i個柵格的第k個評價因子適宜度、敏感性或者生態系統服務功能重要性的評價值，Wk為k因子對第i個柵格的權重。

2.2.1生態適宜性評價

生態適宜度從生態學角度出發，根據各項土地利用的生態要求，分析區域土地開發利用的適宜性，確定區域開發的環境制約因素，從而尋求最佳的土地利用方式和合理的規劃方案。它是土地利用規劃的核心問題之一，是確定生態規劃方案的基礎。該分析方法應用一個綜合評價的指數確定其規劃方向的整體合理性[21]。該研究選取了地形、氣候、領域、土地覆被、地質地貌和土壤作為主要的因子，然后基于判斷矩陣的權重系數來加權生成生態適宜性評價圖。

2.2.2生態環境敏感性評價

生態環境敏感性是指生態環境對人類活動反應的敏感程度，用來反映生態系統產生生態失衡與生態環境問題的可能性大小?？梢砸源舜_定生態環境影響最敏感的地區和最具有保護價值的地區，為生態功能分區提供依據[6]。生態環境敏感性評價的內容，包括土壤侵蝕敏感性、石漠化敏感性、酸雨敏感性、沙漠化敏感性和鹽漬化敏感性，通過這些指數的加權計算得到生態環境敏感性的空間分布特征。鑒于金沙江下游地區的地理分布特征，選取前三者。在評價中應利用遙感數據、地理信息系統技術及空間模擬等先進的方法與技術手段[6]。土壤侵蝕敏感性以通用土壤侵蝕方程為基礎，綜合考慮降水、地貌、植被與土壤質地等因素，運用地理信息系統來評價土壤侵蝕敏感性及其空間分布特征。石漠化敏感性根據評價區域是否喀斯特地貌、土層厚度以及植被覆蓋度等進行評價。酸雨敏感性根據區域的氣候、土壤類型與母質、植被及土地利用方式等特征來綜合評價區域的酸雨敏感性。另外，為了進一步細化流域尺度的生態環境敏感性評價，本研究收集了該地區更為精細的氣候數據(多年均降水量和年均溫度)、坡度、高程和土地覆被類型數據。同樣利用這些因子的判斷矩陣所生成的特征向量，加權來分析金沙江下游地區的敏感性地區。

2.2.3生態系統服務功能重要性評價

生態系統服務功能是指生態系統及其生態過程所形成的有利于人類生存與發展的生態環境條件與效用，例如森林生態系統的水源涵養、土壤保持、氣候調節、環境凈化功能等。生態服務功能重要性評價的內容包括生物多樣性保護評價，水源涵養和水文調蓄、土壤保持評價，沙漠化控制，營養物質保持和海岸帶防護功能評價等。評價方法主要參考了國務院西部地區領導小組辦公室和國家環境保護總局2002年發布的《生態功能區暫行規程》，具體方法是對每一項生態服務功能按照其重要性劃分出不同級別，明確其空間分布，然后在區域上進行綜合。對于生態系統服務功能，目前針對自然生態系統開展了大量的研究[22- 23]。本研究選取的內容包括：1)水源涵養和水文調蓄，區域生態系統水源涵養的生態重要性在于整個區域對評價地區水資源的依賴程度及洪水調節作用；2)土壤保持，其在考慮土壤侵蝕敏感性的基礎上，分析其可能造成的對下游河床和水資源的危害程度與范圍；3)生物多樣性保護，優先保護生態系統與物種保護的熱點地區均可作為生物多樣性保護具有重要作用的地區。利用這三方面的不同因子之間的兩兩對比生成判斷矩陣，同時得到各因子之間的權重系數，最后生成生態系統服務功能重要性評價圖。

2.2.4生態功能分區

生態適宜度是生態功能分區的基礎，它決定著各類規劃在空間上的配置；生態環境敏感性是生態功能分區的重點，金沙江地區的生態環境非常脆弱，一旦破壞所產生的后果非常嚴重，它將直接影響該地區的水電安全和人民生活；生態服務功能重要性是生態功能分區的核心，生態功能規劃最終是想自然如何能夠更好地為人類所利用，它也是長期可持續發展的關鍵所在。三者的疊加組合形成了生態功能分區的結果，因為3個過程中各自的獨立評價是基于歸一化的標準分值，同時3個過程對于生態功能分區的權重相對平行，所以三者賦予了相同的權重。

在各類指標評價分級時，采用ArcGIS空間分析功能中自然分類法(Natural break)，該方法利用統計學Jenk最優化法得出分界點，能夠使各級內部方差之和最小[24]。本研究基于全國生態功能分區的基礎數據，同時結合所獲取更為精細的空間數據，包括氣象數據、地形數據、領域數據、土壤數據等，進一步開展流域尺度生態功能評價和重要生態功能區的劃分，旨在形成更為具體和切實的流域尺度的生態功能分區方案。

3結果與討論

3.1生態適宜度評價

依據對土地覆被和土地利用影響的顯著性及指標的相對獨立性[25- 27]，篩選評價因子，用9、7、5、3、1表示評價因子對金沙江下游地區生態適宜程度的高低，并采用AHP確定了12個評價因子的各自權重(表1)，然后加權疊加，對綜合適宜度疊加結果進行聚類，劃分為5類生態適宜性區域：不可用地[2.9, 3.7]、不適用地(3.7, 4.2]、基本適宜用地(4.2, 5.3]、適宜用地(5.3, 5.8]和最適宜用地(5.8, 7.2](圖2)。

由生態適宜評價結果可以看出，最適宜用地主要分布于研究區南部地區的昆明及其周邊地區，以及金沙江下游的宜賓地區，面積為763.00 km2，占流域總面積的7.18%；適宜用地主要分布于流域南部的安寧縣、富民縣、嵩明縣、馬龍縣以及尋甸回族彝族自治縣，另外在金沙江上游的會理縣及其周邊地區也有不少分布，其分布面積為2126.55 km2，占流域總面積的20.02%；基本適宜用地分布面積最大，主要位于流域的中部地區，面積為6848.17 km2，占流域總面積的64.47%；不適宜用地主要集中在昭通市、會澤縣以及威寧彝族回族苗族自治縣的西部地區，另外在布拖縣也有零散分布，其總面積為836.97 km2，占流域總面積的7.88%；不可用地主要分布于流域中偏北地區，威寧彝族回族苗族自治縣的西南地區，以及昭通市和魯甸縣的西部地區，面積為47.31 km2，占流域總面積的0.45%(圖2)。從各類適宜類型的空間分布來看，基本適宜用地占絕大部分，不適宜的類型主要是中部高山峽谷地區，最適宜類型主要是分布在金沙江下游和海拔相對較低的地區。這顯示高程和地形是該地區生態適宜性的重要決定因素。

表1　生態適宜性評價因子分級標準及權重

圖2　生態適宜度評價Fig.2　Ecological suitability regionalization

圖3　生態環境敏感性評價Fig.3　Ecological environment sensitivity regionalization

3.2生態環境敏感性評價

基于生態環境敏感性評價因子選取的研究[28- 30]，同時兼顧金沙江下游地區生態環境實際情況和長期可持續發展，最終選取的因子和基于AHP法賦值的權重如表2所示。依據敏感度評價值分為5級：極敏感區(6.5, 7.4]、最敏感區(5.8,6.5]、敏感區(4.2, 5.8]、低敏感區(3.5, 4.2]和不敏感區(1.7, 3.5](圖3)。

生態環境敏感性評價顯示，極度敏感區域主要分布于流域金陽縣周邊、以及威寧彝族回族苗族自治縣和巧家縣與會澤縣的交界處，另外在會東縣略有分布，其面積為114.57 km2，占流域總面積的1.41%；高度敏感區域主要分布于流域中北部相對較高海拔的地區，面積為755.50 km2，占流域總面積的9.29%；中度敏感區域廣泛分布在金沙江下游的整個區域，分布范圍最大，總面積達6156.63 km2，占流域總面積的75.67%；輕度敏感區域主要位于流域的西南部、北部的綏江縣、以及南部的安寧縣和晉寧縣等地，其面積為1004.94 km2，占流域總面積的12.35%；一般敏感區域主要分布于云南呈貢縣的周邊，以及四川的水富縣和宜賓地區，其它地區則分布較少，其面積為104.16 km2，占流域總面積的1.28%。敏感性空間分析顯示和生態適宜性空間分布的類似的格局，也就是說生態適宜性的地方所具有的生態敏感性也高，反之亦然。這兩個方面的評價相互佐證了該生態功能分區方法的合理性。

表2　生態敏感性評價因子分級標準及權重

3.3生態系統服務功能重要性評價

基于相關研究和金沙江下游地區的生態環境，選取了水源涵養、土壤保持、生物多樣性維持和保護3個方面生態系統的服務功能來反映金沙江下游地區生態系統生產、生活和生態環境特征的評價因子(表3)，對不同生態服務功能單元及價值大小進行評估，根據各生態系統服務功能價值，將金沙江下游地區生態服務功能分為5類：極重要區(6.0, 7.0]、高度重要區(5.1, 6.0]、中等重要區(2.6, 5.1]、輕度重要區(1.6, 2.6]和一般重要區[1.0, 1.6](圖4)。

表3　生態系統服務功能評價因子分級標準及權重

圖4　生態系統服務功能重要性分區Fig.4　Ecoregion delineation on importance of ecosystem services

由生態系統服務功能重要性評價可以看出，極重要區域主要雷波縣和祿勸彝族苗族自治縣的高海拔地區，其它地區也有零星分布，總面積為440.95 km2，占流域總面積的4.13%；高度重要區域主要位于美姑縣的北部、昭通市的西部、會東縣、以及祿勸彝族苗族自治縣的低海拔地區，總面積為1639.81 km2，占流域總面積的15.35%；中等重要區域廣泛分布于整個流域的大部分地區，面積最大，達6229.07 km2，占流域總面積的58.31%；輕度重要區域集中的分布主要有流域的南北部，中部地區也有許多零散的分布，面積為1302.83 km2，占流域總面積的12.20%；一般重要區域集中的分布主要有魯甸縣的東部、姚安縣、牟定縣、南華縣，以及云南的呈貢縣、晉寧縣和嵩明縣等地，另外在布拖縣和昭覺縣也有零星分布，面積為1069.20 km2，占流域總面積的10.01%。生態系統服務功能重要性的空間格局和前兩者并不相同，最重要的區域分布在下游的高山地區，另外在流域內其它高海拔地區也有一些零散的分布，這就說明金山江高海拔地區的生態系統服務功能的重要性要比低海拔地區的更為重要。

3.4生態功能分區

3.4.1金沙江下游地區生態功能分區方案

主要參照《全國生態功能區劃》[7]，采用空間疊置法、相關分析法以及專家集成，在其一級和二級劃分基礎之上，根據該地區的實際調查特征，三級略加調整，同時兼顧金沙江下游地區生態適宜性、生態環境敏感性、生態系統服務價值重要性的評價圖，按生態功能區劃的等級體系，通過自上而下劃分方法進行重要生態功能區的劃分?；A的三級分區結果顯示：金沙江下游地區生態功能區劃可劃分為2個生態區、6個生態亞區(圖5) 和29個生態功能區(圖6)。

Ⅰ 四川盆地農林復合生態區包括2個亞區：盆中丘陵農林復合生態亞區(I- 1)和四川盆地南緣巖溶常綠-落葉闊葉林生態亞區(I- 2)；前者的突出問題是森林覆蓋率比較低，水土流失非常嚴重，后者是土地利用不合理，造成土地退化和環境一定程度的惡化，這兩個亞區應當以土壤保持為主要恢復措施；

Ⅱ川西南-滇中北山地常綠闊葉林生態區包括4個亞區：山地偏干性常綠闊葉林生態亞區(Ⅱ- 1)、山地云南松林-羊草草甸生態亞區(Ⅱ- 2)、常綠灌叢-稀樹草原生態亞區(Ⅱ- 3)、滇青岡-元江栲林-云南松林生態亞區(Ⅱ- 4)。這四個亞區根據分布的空間和地理特征，兼具水源涵養、生物多樣性保護和土壤保持的生態保護的主要功能。

三級生態功能區29個包括：城市污染控制生態功能區、四川盆地水土保持區、四川盆地農林復合生態農業區、四川盆地農林復合生態農業區、四川盆地土壤保持生態功能區、川西南山地生物多樣性保護生態功能區、川西南山地城鎮-農業生態功能區、川西南山地土壤保持生態功能區、烏蒙山林草生態農業區、烏蒙山林草水源涵養與生態農業區、烏蒙山濕地生物多樣性保護生態功能區、烏蒙山林草礦業污染控制生態功能區、烏蒙山林草林草土壤保持生態功能區、烏蒙山林草城鎮-農牧區生態功能區、烏蒙山林草高山峽谷水土保持區、干熱河谷水源涵養與生態農業區、干熱河谷生態脆弱區、干熱河谷水土保持區、干熱河谷生態脆弱區、干熱河谷土壤保持生態功能區、高原盆谷水源涵養與生態農業建設區、高原盆谷水土保持區、高原盆谷生態農業區、高原盆谷生態農業區、高原盆谷生態脆弱區、高原盆谷水土保持區、高原盆谷水土流失綜合整治區、高原盆谷水源涵養區、高原盆谷生態農業區(表4)。

本研究中，一級和二級分區主要是基于《全國生態功能區劃》，一級是基于大的生態類型進行的劃分，分為農林復合和林區兩大類；二級分類反應出各區不同的突出問題，如森林覆蓋率，水土流失，土地利用和土地退化，一級環境惡化等問題，這兩級和全國規劃一致。三級分類和國家規劃略有差別，主要根據水源涵養、生物多樣性保護和土壤保持的生態保護的主要功能分布進行劃分。與國家不同的是將類似生態功能區域進行適當歸類，形成一個較為統一的不同生態功能的三級分類區。

圖5　金沙江下游地區生態功能一級、二級區劃Fig.5　First & second orders of ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

該地區生態功功能分區顯示，該地區的主要問題有以下幾方面：①人口密集，土地開墾嚴重，農業結構不合理，造成了大面積的土地退化和水土流失；②森林覆蓋率低，滑坡、崩塌、泥石流等自然災害嚴重；③面源污染和工農業污染較重。針對以上問題，提出以下幾條保護建議：①以水土保持為目標，調整農業種植結構，改善耕作條件和管理方式，保護農田生態環境；②封山育林，增加森林面積，對于一些地區適當進行生態移民。③嚴格控制工業對于土地的污染，發展第三產業增加當地居民的其它經濟收入渠道。

圖6　金沙江下游地區三級生態功能區劃Fig.6　Third order of ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

生態區Ecotope生態亞區Sub-ecotope生態功能區EcologicalfunctionregionalizationⅠ四川盆地農林復合生態區ⅠAgroforestryecotopeinSichuanba-sin盆中丘陵農林復合生態亞區(I-1)Hillyagroforestrysub-ecotopeincentralSichuanbasin(I-1)城市污染控制生態功能區四川盆地南緣巖溶常綠-落葉闊葉林生態亞區(I-2)四川盆地水土保持區Karstbroadleaveddeciduousforestsub-ecotope四川盆地農林復合生態農業區insouthedgeofSichuanbasin(I-2)四川盆地農林復合生態農業區四川盆地土壤保持生態功能區Ⅱ川西南-滇中北山地常綠闊葉林生態區川西南山地偏干性常綠闊葉林生態亞區(Ⅱ-1)川西南山地生物多樣性保護生態功能區ⅡMountainbroadleaveddeciduousforestMountainaridevergreenhardwoodforestsub-ecotope川西南山地城鎮-農業生態功能區ecotopeinthesouthwestSichuanandinthesouthwestSichuan(Ⅱ-1)川西南山地土壤保持生態功能區centralYunnan烏蒙山山地云南松林-羊草草甸生態亞區(Ⅱ-2)烏蒙山林草生態農業區Wumengshanmountainpine-chinensis烏蒙山林草水源涵養與生態農業區meadowsub-ecotopeinYunnan(Ⅱ-2)烏蒙山濕地生物多樣性保護生態功能區烏蒙山林草礦業污染控制生態功能區烏蒙山林草林草土壤保持生態功能區烏蒙山林草城鎮-農牧區生態功能區烏蒙山林草高山峽谷水土保持區金沙江下游干熱河谷常綠灌叢-稀樹草原生態亞區(Ⅱ-3)干熱河谷水源涵養與生態農業區Dry-hotvalleyevergreenbushes-savannain干熱河谷生態脆弱區thelowerJinshaRiverBasin(Ⅱ-3)干熱河谷水土保持區干熱河谷生態脆弱區干熱河谷土壤保持生態功能區滇中高原盆谷滇青岡-元江栲林-云南松林生態亞區(Ⅱ-4)高原盆谷水源涵養與生態農業建設區Cyclobalanopsis-Castanopsis-pineforestsub-ec-otope高原盆谷水土保持區ofbasinvalleyonplateauinthecentralYunnan(Ⅱ-4)高原盆谷生態農業區高原盆谷生態農業區高原盆谷生態脆弱區高原盆谷水土保持區高原盆谷水土流失綜合整治區高原盆谷水源涵養區高原盆谷生態農業區

3.4.2金沙江下游地區重要生態功能區

圖7　金沙江下游地區重要生態功能分區　Fig.7　Important ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin

金沙江下游地區重要生態功能分區不同于生態系統服務功能重要性評價，二者的區別在于后者是評價，主要是基于生態系統服務功能進行評價，針對區域典型生態系統，評價生態系統服務功能的綜合特征。而前者是分區，生態系統服務功能的重要性只是重要生態功能區劃分中的一項內容，該分區同時兼顧和綜合了生態適宜評價和生態環境敏感性評價的內容，分析了生態服務功能的區域分異規律，明確了生態系統服務功能的重要區域。金沙江下游地區重要生態功能區是以水源涵養、水土保持和生物多樣性保護3類具有明顯流域特征的主導生態功能為依據，結合生態適宜性、生態環境敏感性以及生態系統服務功能重要性評價的評分值，分析生態系統評價和區劃結果，辨識和劃分金沙江下游生態系統服務功能的重要區域(圖7)，共確定出19 個對區域生態安全具有顯著意義的生態系統服務功能重要區域。其中，水源涵養重要區 13 個，面積 11403 km2，占金沙江下游地區總面積的 13.15%；水土保持重要區 5 個，面積10733 km2，占金沙江下游地區總面積的 1238%；生物多樣性重要區 1 個，面積 2710 km2，占金沙江下游地區總面積的 3.13%。水源涵養區主要為河流源頭及重要水源涵養林，這些地區生態敏感性最強，很容易受到外來干擾的影響，或具有最重要的生態服務功能，需要重點保護。水土保持重要區生態敏感性強，對外來的干擾抵抗力弱，或對金沙江下游地區的發展具有生態屏障功能。生物多樣性保護區物種豐富，對于該地區物種資源的保護和可持續發展具有重要作用。

AHP是一種對于多因素，多標準的綜合評價方法，它可以將定性和定量相結合來分析和解決問題，是一種有效的系統分析方法。可以將專家的主觀判斷與經驗導入模型，并加以量化處理。許多案例利用APH進行了生態功能分區，其局限性主要在于一致性問題和標度問題，所以如果該方法未來能和其它專家判斷方法相結合，以解決在確定各因子屬性權重時，專家主觀偏好問題，從而提高判斷的精度。國家環境保護部2014年發布的《生態功能分區技術規范》(征求意見稿)指出，生態環境敏感性和生態系統服務功能重要性是生態功能分區的兩項內容。另外，許多案例研究中也應用這兩方面的內容進行生態功能分區的研究。從這些規范和研究實例中，可以看出，為了滿足宏觀指導與分級管理的需要，必須對自然區域開展分級區劃。第一級主要是從大的自然氣候和地理特點進行自然生態區的劃分；第二級根據生態系統類型與生態系統服務功能類型進行生態亞區的劃分。第三級分區主要是基于生態環境敏感性和生態系統服務功能重要性進行的劃分。本研究中三級生態功能區的劃分也主要是參考這些內容進行開展的，另外，重要生態功能區的劃分是基于這樣思想指導下進行的分區，不僅考慮了生態服務功能重要性和生態環境敏感性，同時加入了生態適宜性評價的內容，進行了重要生態功能區的劃分。所以采用生態功能分區方案以及重要生態功能區的劃分，具有一定合理性和科學性。

4結論

本研究明確了金沙江下游地區生態系統空間分布特征，以及生態敏感性區域和生態功能區域的空間分異規律。金沙江下游地區可劃分為2個生態區、6個生態亞區 和29個生態功能區，對于指導金沙江下游地區自然資源的有序開發利用和產業合理布局具有重要意義。劃分重要生態功能區對于實施流域生態環境保護和資源合理利用具有重要意義[31]。在大多數情況下，生態系統的保護是以協調人類發展需求與自然環境可持續發展為基礎，但是，生態環境的保護首先針對主要生態環境問題和優先保護對象進行生態系統的保護。為了更好地協調金沙江下游地區生態系統保護與社會經濟發展的關系，選取了19 個重要生態功能區域，將解決問題的焦點從流域尺度縮小到了重要的關鍵區域，對于地方生態功能重點保護區域的建立具有重要指導意義,將有助于提出流域實際可行的規劃方案，也將為該地區制定有效的管理措施提供參考，也將為該地區四大水電站的建設提供生態安全的保障。

在充分貫徹了流域生態功能區劃方法和原則的前提下，基于GIS空間分析的區域聚類方法，建立了生態系統的層次結構，然后基于層次分析的方法確定了生態功能分區的方案。在劃分生態功能區的過程中，雖然氣候、植被、坡度、土壤等在形成生態功能空間類型中有著主導作用，但是在實際生態功能分區中，如何確定最具代表性的參數組合仍十分困難。研究區邊界以及各類區界的劃分是固定的，而在實際自然環境中，通常為過渡邊界，即生態交錯區[32- 33]。采用GIS空間分析的優點是制圖過程定量化、自動化，以及變量靈活增刪、更新和重新組合；也可以結合遙感數據，進行生態環境的實時監控。但是變量的選擇、變量重要性對比分值、研究區的環境特性數據的代表性都需要專家知識的辨識。另外，該結果可用于金沙江下游地區水環境管理、水資源保護、生態修復和生態系統可持續性保護。但是，如何協調金沙江下游地區生態環境保護與社會經濟發展，是管理者、利益相關者和專家學者面臨的挑戰，尚需深入研究。

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Ecological function regionalization in the lower Jinsha River Basin using analytic hierarchy process method

GAO Jungang1,2, WU Xue1,3, ZHANG Yili1,3,*, LIU Linshan1, WANG Zhaofeng1, YAO Zhijun1

1KeyLaboratoryofLandSurfacePatternandSimulation,InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China

2KansasStateUniversity,Manhattan,KS66502,USA

3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Abstract：The lower Jinsha River Basin (LJRB) is an important protected area in the regional environments and ecosystems in the southwest of China. It is also a key region for future hydroelectric development and is of great strategic significance for national economy and regional sustainable development. Although the LJRB is one of vital energy bases in China for its huge potential hydropower resources, the region′s ecosystems are very fragile. In order to protect these ecologically fragile environments, eco-regionalization based on ecological function at national scale has been recently formulated, promulgated, and implemented; however, only few studies have addressed ecological regionalization at basin scale. It was assumed that the eco-regionalization at the national scale could not be applied equally and accurately to the local eco-regionalization. Therefore, we tested weather national eco-regionalization could be used at the small regional scale, and sought appropriate eco-regionalization plan applicable at a specific scale. This research on regionalization based on ecological function was carried out in the LJRB by incorporating spatial analysis methods in remote sensing and GIS and qualitative and quantitative analytic hierarchy process analyses in the process of regionalization in accordance with the local climate, topography, and ecological environment. The LJRB was divided into two eco-regions and six sub-eco-regions composed of 19 eco-functional zones. Furthermore,19 critical eco-functional zones were delineated by synthetically analyzing dominant eco-functions, involving conservation of water and soil, and conservation of biodiversity in the LJRB. The results indicated that regionalization in the LJRB is very important for the local ecological sustainability. This study will help to exploit and allocate natural resources orderly, rationally guide the land planning for industries, as well as provide scientific support for protecting the environment and maintaining ecological security of hydroelectric development in the LJRB.

Key Words:Lower Jinsha River Basin; ecological suitability; ecological sensitivity; ecosystem service; ecological function regionalization

DOI:10.5846/stxb201407201474

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhangyl@igsnrr.ac.cn

收稿日期:2014- 07- 20; 網絡出版日期:2015- 05- 22

基金項目:國家科技支撐項目(2012BAC06B02)；中國科學院戰略性先導科技專項(XDB03030500)

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