縣域土地生態(tài)空間管控紅線劃定的方法研究
——以江蘇省金壇區(qū)為例

朱鳳武，金志豐，3，沈春竹，王振山

（1.江蘇省土地勘測規(guī)劃院，江蘇 南京210024；2.國土資源部海岸帶開發(fā)與保護重點實驗室，江蘇 南京 210024；3.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079）

1 引言

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進，中國資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化，可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。劃定土地生態(tài)空間管控紅線是維護國家生態(tài)安全、增強經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展能力的重要舉措[1]。

生態(tài)保護紅線是指依法在重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定的嚴(yán)格管控邊界，是國家和區(qū)域生態(tài)安全的底線。在中國，制定了嚴(yán)格的紅線保護政策[2]，除此之外，生態(tài)紅線的劃定是紅線保護的關(guān)鍵，關(guān)于生態(tài)紅線劃定的方法已經(jīng)有了初步研究，如一些學(xué)者從生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性、環(huán)境災(zāi)害危險性等方面構(gòu)建指標(biāo)運用加權(quán)求和的方法對渤海區(qū)域進行了生態(tài)紅線劃定[3]；部分學(xué)者基于區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評估和生態(tài)環(huán)境敏感性評估，通過分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性對江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域劃定開展了研究[4]；還有一些學(xué)者結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對安徽省宜城市南漪湖平原地區(qū)進行了生態(tài)紅線劃定[5]。土地生態(tài)紅線的劃定與生態(tài)保護紅線的劃定不完全相同，關(guān)于土地生態(tài)紅線劃定，也有了初步探索，如一些學(xué)者基于土地生態(tài)敏感性分析、土地生態(tài)價值重要性評估、土地利用功能分區(qū)評價等結(jié)果，通過疊置分析并進行空閑屬性分析，根據(jù)綜合分值分級標(biāo)準(zhǔn)劃定生態(tài)紅線區(qū)、黃線區(qū)和綠線區(qū)[6]；一些學(xué)者基于生態(tài)因子耐受度模型土地利用規(guī)劃生態(tài)紅線，為生態(tài)紅線劃定提交了借鑒[7]；還有一些學(xué)者基于生態(tài)敏感性和生態(tài)服務(wù)價值，運用布爾運算法將生態(tài)敏感區(qū)和生態(tài)服務(wù)價值高的地區(qū)進行疊加，以此探討山地區(qū)域土地生態(tài)紅線的劃定[8]。綜合來看，目前關(guān)于生態(tài)紅線劃定的研究多集中在生態(tài)影響因素方面[9]，涉及土地生態(tài)紅線劃定的研究多采用加權(quán)求和的方法，根據(jù)綜合分值及分級標(biāo)準(zhǔn)確定土地生態(tài)紅線范圍。

本文基于土地生態(tài)服務(wù)價值評估結(jié)果和土地生態(tài)敏感性評價結(jié)果，參考環(huán)境保護規(guī)劃相關(guān)成果，識別土地生境斑塊，構(gòu)建基于斑塊—基質(zhì)—廊道的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，通過面積紅線、空間紅線和管理紅線等劃定土地生態(tài)空間管控紅線，旨在建立一套系統(tǒng)的縣域土地生態(tài)空間管控紅線劃定的方法體系。

2 研究對象及數(shù)據(jù)來源

金壇區(qū)位于江蘇省南部，地處北緯31°33′42″—31°53′22″，東經(jīng)119°17′45″—119°44′59″之間，隸屬于常州市，為寧（南京）、滬（上海）、杭（杭州）三角地帶之中樞，全區(qū)總面積975.46 km2，其中平地、水面、山地的比例約為6∶2∶2，形成了“二山二水六分田”的格局。金壇區(qū)地貌自西北部的丘陵山區(qū)逐步向東南平原地區(qū)過渡，區(qū)內(nèi)礦石、動植物資源豐富，擁有豐富的自然景觀和良好的生態(tài)環(huán)境。本文數(shù)據(jù)來源于江蘇省2016年土地利用變更數(shù)據(jù)、2016年江蘇省各氣象站點監(jiān)測數(shù)據(jù)、2016年江蘇省DEM數(shù)據(jù)及2016年江蘇省Landsat 4 - 5TM影像。

3 研究方法

在土地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)上通過面積紅線、空間紅線和管理紅線三個方面來劃定土地生態(tài)空間管控紅線。其中，面積紅線是指生態(tài)紅線的數(shù)量界線，屬于數(shù)量結(jié)構(gòu)性指標(biāo)；空間紅線是指生態(tài)紅線的空間范圍，屬于空間結(jié)構(gòu)性指標(biāo)；管理紅線旨在加強管理以確保紅線區(qū)域內(nèi)的人類活動不影響生態(tài)系統(tǒng)的完整性，實現(xiàn)紅線區(qū)的保護性質(zhì)不變、生態(tài)功能不降低、面積不減少。土地生態(tài)空間管控紅線劃定主要包括土地生境斑塊的識別、阻力面的構(gòu)建、景觀連通性格局的構(gòu)建、斑塊—基質(zhì)—廊道生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、管控紅線的劃定5個步驟。

3.1 土地生境斑塊的識別

確定土地生境斑塊是土地生態(tài)空間管控紅線劃定的基礎(chǔ)，國內(nèi)外學(xué)者常用的方法為判定生物多樣性的豐富程度或考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要程度，一般選用區(qū)域內(nèi)具有重要生態(tài)功能、面積較大的水域、林地等核心斑塊，或者通過構(gòu)建綜合指標(biāo)體系開展生態(tài)價值評估，從中選取生態(tài)價值高的斑塊。

3.2 基本阻力面的構(gòu)建

阻力面反映了物種空間運動的趨勢，不同的土地利用類型均存在一定的生態(tài)阻力。本文采用最小累積阻力模型構(gòu)建阻力面，其原理為測算從土地生境斑塊經(jīng)過不同阻力的土地利用類型，累積消耗的最小費用或者克服阻力所做最小功。

3.3 景觀連通性的構(gòu)建

采用最小累積阻力模型探討生態(tài)景觀連通性的大小，模型如下：

式（1）中，WMCR是最小累積阻力值，f是某個待定的正函數(shù)，Dij是以源地為圓心、以其中心到達(dá)空間柵格j點的外輻射半徑，Rj是空間柵格對生態(tài)流的阻力，i是生態(tài)源地的數(shù)目，j是阻力面柵格的個數(shù)。

累積阻力值采用自然斷裂法進行空間分區(qū)，按累積阻力值從小到大分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)，生態(tài)連通性阻力空間分區(qū)中，Ⅰ區(qū)土地生態(tài)連通性最好，而Ⅴ區(qū)生態(tài)連通性最亟待改善。

3.4 斑塊—基質(zhì)—廊道生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

采用最小路徑法識別出生境斑塊和目標(biāo)之間的最小消耗路徑，該路徑最有利于物種遷移和擴散，可最大效用地避免外界物質(zhì)、能量的阻礙?；诓煌那榫霸O(shè)置阻力面，根據(jù)最小路徑法進行潛在生態(tài)廊道的建設(shè)；基于重力模型計算公式，對兩種情景下的生境斑塊構(gòu)建相互作用矩陣，定量化地評價研究區(qū)生境斑塊之間的相互作用強度，以期從潛在廊道中識別出重要性相對較高的重要生態(tài)廊道；保留兩種情景下完全吻合和基本吻合關(guān)系的重要生態(tài)廊道，并綜合兩種情景下的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，選取能夠保證連通且廊道路徑較短的生態(tài)廊道，作為最終生態(tài)網(wǎng)絡(luò)廊道。

3.5 土地生態(tài)空間管控紅線的劃定

基于斑塊—基質(zhì)—廊道生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，從面積紅線、空間紅線和管理紅線三個方面劃定土地生態(tài)空間管控紅線：（1）面積紅線是指具體面積大小，屬于結(jié)構(gòu)指標(biāo)；（2）空間紅線是指生態(tài)紅線的空間范圍，包括保證生態(tài)系統(tǒng)完整性和連通性的關(guān)鍵區(qū)域；（3）空間紅線和面積紅線確定后，加強紅線管理以確保紅線區(qū)域內(nèi)的人類活動類型和強度不影響生態(tài)系統(tǒng)的完整性，不對生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵過程產(chǎn)生不利影響，是保證生態(tài)紅線劃分成果的科學(xué)價值真正發(fā)揮的關(guān)鍵。

圖1 金壇區(qū)土地生境斑塊Fig.1 The land habitat patches in Jintan District

4 結(jié)果與分析

4.1 金壇區(qū)土地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

根據(jù)金壇區(qū)2016年土地變更數(shù)據(jù)，以斑塊為評價單元，借鑒謝高地等研究成果并修正[10]，計算金壇區(qū)每個地類圖斑的土地生態(tài)服務(wù)價值，采用自然斷裂法分為5級，選取前3級斑塊作為重要生態(tài)功能區(qū)。根據(jù)金壇區(qū)水土流失敏感性指數(shù)、地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)、河流水質(zhì)敏感性指數(shù)、大氣污染敏感性指數(shù)和道路密度敏感性指數(shù)，綜合求取金壇區(qū)生態(tài)敏感性指數(shù)，采用自然斷裂法分為5級，選取前3級斑塊作為土地生態(tài)敏感/脆弱區(qū)。

基于金壇區(qū)土地生態(tài)服務(wù)價值評價和土地生態(tài)敏感/脆弱性評價，確定的金壇區(qū)土地重要生態(tài)功能區(qū)和土地生態(tài)敏感/脆弱區(qū)，參考江蘇省環(huán)境保護部門在金壇區(qū)劃定的生態(tài)保護區(qū)，綜合確定初步的源地，在此基礎(chǔ)上選取面積大于50.00 hm2的源地作為土地生境斑塊，如圖1，共計11個斑塊。

本文分別設(shè)置了兩種情景下的景觀生態(tài)阻力：一種綜合考慮景觀類型作為環(huán)境因子，將不同的景觀類型設(shè)定相應(yīng)的阻力值，構(gòu)建阻力面的景觀阻力指標(biāo)體系，將景觀類型細(xì)分為濕地、水域、風(fēng)景名勝區(qū)、耕地、園地、村莊用地、對外交通用地、水利設(shè)施用地、城鎮(zhèn)工礦用地、其他用地這10類用地，其景觀阻力值遵循景觀類型對土地生態(tài)的正負(fù)效應(yīng)和影響程度，從小到大賦值；另一種基于上述情景中不同景觀類型的景觀阻力值，對與土地生態(tài)狀況呈負(fù)相關(guān)影響的景觀類型做不同尺度的景觀阻力值設(shè)定，如表1和表2。阻力面1和阻力面2的阻力賦值體現(xiàn)不同尺度的阻力差異，景觀阻力值賦值越低，表示生境適宜性越好。

表1 不同土地利用類型的景觀阻力值（情景1）Tab.1 The landscape resistance values of different land use types（scenario 1）

基于不同情境下的不同土地利用類型的阻力值構(gòu)建阻力面，采用最小路徑方法分別生成金壇區(qū)11個土地生境斑塊的最小累積阻力面，依此生成兩種情境下的潛在生態(tài)廊道，如圖2。

根據(jù)重力模型，計算出金壇區(qū)11個生境斑塊的面積和平均阻力值，然后通過計算兩兩斑塊之間的累積阻力值，最后得出兩個情景下生境斑塊之間的相互作用矩陣。保留兩種情景下基本吻合的重要生態(tài)廊道，并綜合兩種情景下的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，選取能夠保證連通且廊道路徑較短的生態(tài)廊道，去除連接同一斑塊的廊道，構(gòu)建最終的金壇區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方案，如圖3。

4.2 金壇區(qū)土地生態(tài)空間管控紅線的劃定

基于最終生態(tài)廊道，通過土地生態(tài)服務(wù)價值評價和土地生態(tài)敏感性評價確定的金壇區(qū)11個土地生境斑塊的總面積為189.35 km2，金壇區(qū)行政區(qū)總面積為975.73 km2，土地生境斑塊約占總面積的19.40%；通過金壇區(qū)土地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，對形成的最終廊道設(shè)置50 m緩沖區(qū)作為廊道保護的基礎(chǔ)，總面積約為36.20 km2，占金壇區(qū)

總面積的3.71%；通過對最終土地生態(tài)廊道的節(jié)點設(shè)置500 m緩沖區(qū)，面積約為5.49 km2，約占金壇區(qū)總面積的0.56%。因此金壇區(qū)斑塊—基質(zhì)—廊道生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建所形成的生態(tài)紅線區(qū)的面積為231.04 km2，約占金壇區(qū)總面積的23.67%。將確定的11個土地生境斑塊、土地生態(tài)廊道及50 m緩沖區(qū)、生態(tài)節(jié)點及500 m緩沖區(qū)作為生態(tài)紅線區(qū)的重點保護區(qū)。

表2 不同土地利用類型的景觀阻力值（情景2）Tab.2 The landscape resistance values of different land use types（scenario 2）

圖2 金壇區(qū)不同情景下的潛在廊道Fig.2 The potential corridors under different scenarios in Jintan District

圖3 金壇區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建Fig.3 The ecological network construction in Jintan District

圖4 金壇區(qū)土地生態(tài)管控紅線的劃定Fig.4 The red line delineation of land ecological regulation in Jintan Distric

環(huán)保部門劃定的紅線區(qū)與確定的土地生境斑塊疊置并去除重合部分，面積約為89.79 km2，占總面積的20.30%；土地生態(tài)廊道200 m緩沖區(qū)，面積約為150.48 km2，去除重點保護區(qū)內(nèi)50 m廊道緩沖區(qū)，面積為114.28 km2。將上述融合環(huán)保部門的紅線區(qū)及土地生態(tài)廊道的200 m緩沖區(qū)作為次級保護紅線，面積共204.07 km2，約占金壇區(qū)總面積的20.91%。最終生成金壇區(qū)土地生態(tài)管控紅線劃定的“空間紅線”，如圖4。

建立體現(xiàn)生態(tài)管控紅線要求的政策機制，形成源頭嚴(yán)防、過程嚴(yán)管、責(zé)任追究的紅線管控制度體系。

（1）建立管控紅線目標(biāo)確定及分解落實機制。根據(jù)部門職責(zé)和地方實際，國土部門在摸清全區(qū)土地生態(tài)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，確定管控紅線目標(biāo)及分解方案。管控紅線確定后原則上不得調(diào)整，根據(jù)實際情況確需進行調(diào)整的，要按程序報批。

（2）加強生態(tài)管控紅線實施監(jiān)管。加強環(huán)評、排污許可、能評、用地許可、水土保持方案審批、入河（湖、海）排污口設(shè)置、水資源論證和取水許可等后評估和監(jiān)督檢查，加大違法違規(guī)行為的查處力度。建立生態(tài)管控紅線落實情況日常巡查、現(xiàn)場核查等制度，強化管控紅線落實情況的執(zhí)法監(jiān)督。

（3）建立生態(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警機制。在生態(tài)環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警機制中充分考慮生態(tài)紅線因素，對水土資源、環(huán)境容量和海洋資源超載區(qū)域，研究提出具有針對性的限制性措施。管控紅線涉及多個地區(qū)的，相關(guān)地區(qū)要建立區(qū)域、流域紅線管控預(yù)警和聯(lián)動機制。

（4）建立紅線管控責(zé)任制。將生態(tài)管控紅線納入地方政府和領(lǐng)導(dǎo)干部政績考核體系，并作為黨政領(lǐng)導(dǎo)干部生態(tài)環(huán)境損害責(zé)任追究的重要內(nèi)容，對任期內(nèi)突破管控紅線要求并造成資源浪費和生態(tài)環(huán)境破壞的，按照情節(jié)輕重，從決策、實施、監(jiān)管等環(huán)節(jié)追究有關(guān)人員的責(zé)任。

5 結(jié)論

本文基于構(gòu)建的斑塊—基質(zhì)—廊道生態(tài)網(wǎng)格，融合江蘇省環(huán)境保護部門劃定的生態(tài)紅線區(qū)域，從面積紅線、空間紅線和管理紅線三個方面開展土地生態(tài)空間管控紅線的劃定。

主要結(jié)果：形成了主次分明、點線面要素齊全的金壇區(qū)土地生態(tài)空間管控紅線區(qū)域，面積占金壇區(qū)總面積的44.58%，其中重點保護區(qū)域占金壇區(qū)總面積的23.67%，并形成了源頭嚴(yán)防、過程嚴(yán)管、責(zé)任追究的紅線管控制度體系，以保證生境斑塊的完整性、生態(tài)廊道的連通性、生態(tài)節(jié)點的穩(wěn)定性。

基于斑塊—基質(zhì)—廊道劃定的金壇區(qū)土地生態(tài)空間管控紅線，實現(xiàn)了生態(tài)要素的流動性，能夠很好地發(fā)揮土地生態(tài)服務(wù)功能，可為區(qū)域土地生態(tài)保護提供重要參考。

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