長江中下游濕地保護現狀及變化趨勢分析

陳鳳先，王占朝，任景明，李天威

(環境保護部環境工程評估中心，北京　100012)

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長江中下游濕地保護現狀及變化趨勢分析

陳鳳先，王占朝，任景明，李天威

(環境保護部環境工程評估中心，北京100012)

應用“全國生態環境十年變化(2000—2010年)遙感調查與評估項目”研究成果，分析了長江中下游濕地10年間的生態保護現狀和景觀格局變化，并應用CLUE-S模型預測了長江中下游濕地保護未來5～15年的發展趨勢。結果表明：2000—2010年，長江中下游濕地構成比例發生了較大變化，自然濕地萎縮嚴重。其中，洞庭湖水域面積下降了63.4 km2，降幅為11.9%；鄱陽湖的水域面積下降了176.3 km2，降幅為13.4%。即使在優化情景下，未來5～15年長江中下游城市群濕地面積的持續減少趨勢仍難以遏制。

CLUE-S模型；景觀格局變化；情景設置；長江中下游濕地

濕地是地球生物圈內具有高度多樣性的獨特生態系統，是人類最重要的生存環境之一，被譽為“自然之腎”。加強濕地研究和保護，具有十分重要的意義。目前濕地研究主要涉及生態系統健康及評價[1-2]、景觀格局變化[3-4]、服務功能評價[5]和生態重建研究[6]等。生態系統健康及評價和服務功能評價研究是針對濕地生態的現實狀態問題，生態重建研究則側重于從生態系統功能改善角度進行濕地規劃，目的是通過人為干預使濕地生態系統向健康有序方向發展。這些研究大部分是基于濕地生態現狀進行的靜態生態研究。對于動態研究，景觀格局研究局限于從過去某一時間點開始至當前的變化，重點是闡述歷史演變趨勢及其驅動力問題。對人為活動或生態系統自身演變導致的濕地格局變化的研究目前鮮見報道，尤其是針對未來的變化趨勢分析，尚處于探索階段。

土地利用變化及效應模型(CLUE Model)由荷蘭瓦格寧根大學的Veldkamp等科學家提出。該模型在應用中不斷改進，比較突出的是在較小尺度上模擬土地利用變化及其環境效應的CLUE-S模型，目前廣泛應用于土地利用空間分布、生態系統服務價值變化等方面。本文利用CLUE-S模型研究長江中下游濕地未來景觀格局變化，旨在分析人為活動干擾引起的濕地景觀格局變化與城鎮化速度、經濟發展水平和規模等的相互聯系，并預測濕地景觀未來的變化趨勢，對于長江中下游濕地生態系統保護和濕地資源持續利用具有理論價值和現實意義。

1　研究區概況

根據中部地區發展戰略環境評價，本文中所稱長江中下游地區包括武漢城市圈、長株潭城市群、鄱陽湖生態經濟區和皖江城市帶重點區域，涉及長江、鄱陽湖、洞庭湖、巢湖等主要河流和湖泊。該區域是全國河網密度最大的地區，濕地系統非常豐富。據統計，區域內濕地面積達2.8萬km2，占長江中下游城市群總面積的10.77%，占全國濕地總面積的8.3%。豐富的濕地生態系統孕育了種類繁多的濕地生物，其中包括白鰭豚(Lipotesvexillifer)、揚子鱷(Alligatorsinensis)以及江豚(Neophocaenaphocaenoides)等國家一級保護動物。洞庭湖和鄱陽湖兩湖平原淡水湖泊群濕地因其生物多樣性地位重要，被《全國生態功能區劃》與《中國生物多樣性保護戰略與行動計劃》確定為重要生態保護區和生物多樣性保護優先區域。保護長江中下游濕地，維持其生態功能，對于保障長江中下游地區的生態系統安全至關重要。

根據“全國生態環境十年變化(2000—2010年)遙感調查與評估項目”(以下簡稱十年調查)遙感解譯，長江中下游濕地包括沼澤、湖泊和河流三個大類，森林沼澤、灌叢沼澤、草本沼澤、湖泊、水庫/坑塘、河流和運河/水渠七小類。其中，湖泊、水庫/坑塘和河流的分布較廣，其余類別分布相對較少。濕地生態系統構成見圖1。

圖1　長江中下游城市群濕地生態系統構成現狀Fig.1　The current situation of Yangtze River urban agglomeration wetland ecosystem

2　研究區濕地保護現狀

長江中下游地區氣候溫和濕潤，地勢平坦，適宜人類居住與農業生產，自古就是我國工農業發展較好的區域。近10年來，隨著新型城鎮化和工業化的推進，長江中下游城市群產業發展迅猛，發展速度高于全國平均水平，已成為中部經濟發展的重要增長極。然而，資源型、重工業為主的產業結構和快速城鎮化進程也為生態環境保護帶來了巨大的壓力，長江中下游濕地面積不斷減少，同時功能不斷退化。

根據十年調查，近10年來長江中下游濕地生態系統總面積變化不大，但構成比例變化較大。生態功能強大的灌叢沼澤和草本濕地面積分別減少了0.38 km2和186.49 km2，降幅分別為23.66%和11.58%，湖泊、水庫/坑塘、河流和運河/水渠等水面面積以及森林沼澤面積有所增加，但增幅均不到2%。人工湖庫坑塘代替自然濕地的現象比較突出，“占優補劣”問題和自然湖泊水域面積萎縮現象非常嚴峻。十年調查顯示，2000—2010年，洞庭湖和鄱陽湖水域面積分別下降了63.4 km2和176.3 km2，降幅分別為11.9%和13.4%。

3　長江中下游濕地保護未來趨勢分析

長江中下游地區是我國主體功能區劃的重點開發區，未來相當長一段時間內，還將處于工業化和城鎮化的加速推進階段，生態環境保護壓力將持續增大。為把握未來長江中下游濕地保護面臨的形勢，采用土地利用模型CLUE-S預測不同經濟社會發展情景下濕地面積的變化，為未來濕地保護提供定量或定性的理論支撐。

3.1模型介紹

CLUE-S模型基于“土地利用變化是受該地區的土地利用需求驅動的，土地利用分布格局與土地需求以及該地區的自然環境和社會經濟狀況處在動態平衡之中”的假設。該模型通過輸入土地利用變化驅動因子多元回歸系數、轉換系數等參數，模擬土地利用變化目標值約束下的土地利用變化狀況，適用于預測規劃情景下的土地利用空間格局變化。模型輸入參數包括：(1)模擬初期各土地利用類型的空間分布格局及其與相應驅動因素的相關系數；(2)歷年各土地利用類型的面積；(3)各土地利用類型的轉換規則。

本研究將生態系統分為濕地、農田、城鎮、林地、草地和其他等6種類型，并通過情景設計，估算未來的各類土地需求。具體方法是：采用Dyna-CLUE 2.0軟件進行CLUE-S模型分析，依據模型軟件運行要求，將土地利用現狀、評價區域轉化為ASCII碼格式，并將土地利用驅動力分析所獲得的參數、轉換規則以及各年份不同情景下的土地需求等，按照模型運行所需求的文件格式進行整理和數據輸入，經運行模型，即獲得各年份不同情景下的生態系統空間格局的預測結果(圖2)。對預測結果應用Kappa指數進行驗證，當Kappa指數>0.75時，則一致性較好[7]。

圖2　基于CLUE-S模型的生態系統變化預測過程Fig.2　Prediction process of ecosystem change based on CLUE-S model

3.2發展情景及預測參數設計

綜合考慮長江中下游地區2000—2012年的歷史趨勢數據，包括人口增長率、GDP增速和三產比例等，結合《國家新型城鎮化規劃(2014—2020)》關于城鎮化率的設定、研究區各行政區國民經濟發展“十二五”規劃關于GDP增速和三產比例的設定以及工業、農業、航運等專項規劃，設定模型預測參數和情景方案，最終設立兩個情景方案，如表1所示?；€情景優先考慮地方發展意愿，以經濟發展趨勢外推和地方發展目標為導向；優化情景統籌產業結構調整和技術進步，綜合考慮國家對區域經濟發展戰略指向和生態環境保護約束的強化要求。

表1不同情景下長江中下游城市群的主要經濟社會指標

Table 1Major economic and social indicators for urban agglomeration of Yangtze River under different scenarios

年份GDP/萬億元基線情景優化情景人口/萬人城鎮化率/%基線情景優化情景202012.28.6110826257203029.515.2114997062

3.3預測結果分析

3.3.1區域生態系統格局變化分析

預測結果表明：未來5～15年(2020—2030年)，長江中下游地區城鎮生態系統仍將持續擴張，長江南部地區擴張速度較快，北部地區擴張速度相對較慢；農田生態系統仍將持續減少，山區變化較為劇烈，平原河湖地區農田保持較為穩定；森林生態系統保持穩定，尤其是山區地帶的森林得到保育，而平原地區有所減少；濕地生態系統受人為干擾嚴重，將持續萎縮，尤其是草本沼澤濕地，變化幅度較大。如表2所示。

在中部崛起戰略和長江經濟帶戰略的指引下，研究區域進入深度開發階段，開發規模不斷擴大，城鎮建設用地繼續擴張，適宜城市建設開發的平原地區的耕地、林地、濕地等生態系統不斷被侵占，區域生態系統格局進一步向人工化、破碎化趨勢轉變。

表2不同情景設置下生態系統類型面積變化

Table 2Ecosystem area changes in the middle and lower reaches of the Yangtze River under different scenario setting

城市群年份情景面積/km2森林草地濕地農田城鎮其他武漢城市圈201020202030現狀15955.92738.2810427.1940059.254836.0112.64基線情景16024.83642.839877.6439871.245601.2011.56優化情景16120.74547.8810130.8239816.355404.898.61基線情景16020.14559.209345.9739605.946487.4710.59優化情景16073.71418.539815.1439734.835987.090.00皖江城市帶201020202030現狀28047.681694.148140.9745692.926904.68117.50基線情景28425.551333.187504.9645469.617752.79111.80優化情景28509.91907.017945.3745587.097639.529.00基線情景28645.151051.566934.2445121.428737.22108.31優化情景28667.88517.847763.6345509.458139.090.00長株潭城市群201020202030現狀23887.09262.363052.1113730.971964.6058.33基線情景23761.62254.422970.7813545.692370.0052.95優化情景23778.14254.423044.5813514.562310.0953.67基線情景23518.00247.112894.2713373.312874.0448.74優化情景23734.39247.043037.1013375.932561.000.00鄱陽湖生態經濟區201020202030現狀32309.191112.736753.2213583.463973.86117.79基線情景32427.69761.846413.2113447.884692.21107.41優化情景32593.06583.946708.6013410.934517.7036.01基線情景32211.47588.766144.8413251.995555.9597.23優化情景32816.88212.836676.3013153.724990.510.00

3.3.2濕地面積變化趨勢

根據預測，未來5～15年，長江中下游城市群濕地面積將持續減少?；€情景下，2010—2020年，濕地面積將從2.84萬km2降至2.68萬km2，減幅5.66%；2020—2030年，進一步減少至2.53萬km2，減幅5.41%。優化情景下，減少趨勢有所減緩，2010—2020年，濕地面積從2.84萬km2減少到2.78萬km2，減幅1.92%；2020—2030年，減少2.73萬km2，減幅1.93%。從區域上看，皖江城市帶濕地變化最為劇烈，武漢城市圈和鄱陽湖生態經濟帶次之，長株潭城市圈濕地變化幅度最小。其中，安徽宣城和江西景德鎮是濕地銳減最為嚴重的地區。

總體來說，未來5～15年，長江中下游濕地保護形勢非常嚴峻，濕地面積萎縮的趨勢暫時難以遏制。從情景設置來看，優化情景下的濕地保護狀況優于基線情景，說明濕地保護與經濟增速、城鎮化速度等社會經濟因素聯系極為密切。因此，必須從社會經濟發展和人為活動影響的角度分析影響濕地保護的驅動因子，并加以科學調節，才可有效保障濕地生態系統的良性和健康運行。

4　結果分析及建議

加強濕地研究和保護具有十分重要的意義。本文應用CLUE-S模型對研究區域濕地未來發展趨勢進行了預測，結果表明：隨著長江中下游進入深度開發階段，城鎮化進一步推進，城鎮建設用地進一步擴張，濕地保護的壓力持續增大。即使在優化情景下，未來5～15年，長江中下游地區濕地面積仍將大幅減少。從情景設置及預測參數選取情況來看，濕地保護受到人為因素的影響將持續加重。

保護濕地必須從根本上協調經濟社會發展與生態環境保護之間的關系，從區域產業綠色升級、城鎮化建設邊界合理控制、以生態紅線控制開發強度和規模、以資源環境承載力優化生產力布局等方面著手推進濕地系統的保護。主要包括以下3個方面：

(1)統籌規劃區域產業發展，將當前重型化、粗放式的產業類型和發展方式向綠色化、集約化方向轉變，以開發強度、用地效益為指標，提升產業層次，提高土地利用效益。

(2)劃定生態保護紅線和城鎮化建設邊界，嚴格限制城鎮建設用地無限擴張。建議有條件的地區進行濕地普查，確定濕地總量紅線，一經設定，在無法律依據的情況下，任何開發建設項目均不可觸碰。

(3)加強濕地質量保護工作，尤其是對自然濕地的保護，嚴格控制“以劣補優”、以土地用途變更為手段降低濕地質量。

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Analysis on the Current Situation and Trend of Wetland Protection for Middle and Lower Reaches of the Yangtze River

CHEN Feng-xian, WANG Zhan-chao, REN Jing-ming, LI Tian-wei

(Appraisal Center for Environment & Engineer, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

To assess the impact of “Rise of Central China Strategy” and “Yangtze River Economic Belt Strategy”, the current situation of ecological protection and change of landscape pattern in the Yangtze River wetlands between 2000-2010 were analyzed in this paper on base of the research achievements ofRemoteSensingSurveyandAssessmentProjectforNationalEcological&EnvironmentalChangesinTenYears(2000-2010). The results indicated that the proportion of the Yangtze River wetlands changed greatly from 2000 to 2010, and natural wetlands seriously decreased. On the basis of current situation analysis, challenges for the Yangtze River wetlands in the next 5 to 15 years were forecasted by applying CLUE-S model. The predication results suggested that the wetland area in Yangtze River would continue to decrease even under the optimal scenario.

CLUE-S model; landscape pattern; scenario setting; wetland in the middle and lower reaches of the Yangtze River

2015-08-28

區域和行業重大發展戰略環境評價(2110203)

陳鳳先(1982—)，女，河北人，工程師，碩士，研究方向為戰略環境評價與管理，E-mail：chenfx0707@126.com

李天威(1971—)，男，吉林人，研究員，博士，主要從事環境影響評價政策、理論與方法研究，E-mail：li.tianwei@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2016.05.011

X36

A

2095-6444(2016)05-0043-04