內蒙古岱海流域生態保護紅線劃定研究

張樣洋 春喜 周海軍 張婭璐 王曉珍

摘 要：岱海流域出現了水資源短缺、湖面萎縮、生物多樣性減少及生態功能退化等諸多生態環境問題，而劃定生態保護紅線是恢復流域生態系統，改善流域生態環境的重要舉措。采用“三生用地”（即生活用地、生產用地、生態用地）分類法、最小累積阻力模型及生態環境評價法劃定岱海流域各功能區生態保護紅線，結果表明：岱海流域生態保護紅線面積為504.63 km2，占流域總面積的25.63%，其中水源涵養紅線區和水土保持紅線區主要分布在目花河周邊地區，面積分別為31.39、20.56 km2，管理措施以擴大林草覆蓋面積、改善生態環境為主;生物多樣性紅線區分布在弓壩河、五號河兩岸，面積為145.72 km2，以維護河岸生態系統、保護野生動植物和提供部分農產品為主;水土流失紅線區位于流域南部和北部的山地、丘陵地帶，面積為177.26 km2，以恢復林草植被為主;紅線核心區，即自然保護區分布在現有湖泊及周邊過渡區，面積為129.70 km2，以恢復自然植被、保護野生動植物為主要管理措施，禁止各種形式的開發活動，在其東部和西南部有14.16 km2的土地需退耕還濕。

關鍵詞：“三生用地”;最小累積阻力模型;自然保護區;岱海流域

中圖分類號：P951;X321 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.04.018 引用格式：張樣洋，春喜，周海軍，等.內蒙古岱海流域生態保護紅線劃定研究[J].人民黃河，2021，43（4）：100-105.

Abstract： The environmental problems such as water shortage， lake shrinkage， biodiversity reduction and the degradation of ecological function have been occurred in the Daihai Lake Basin. Delimitating the ecological protection red line is an important measure to restore the ecological system and improve the ecological environment of the lake basin. The classification method of production-living-ecological land use （including production land use， living land use and ecological land use）， minimum cumulative resistance model and ecological environment evaluation method were used to delimitate the ecological protection red line of Daihai Lake Basin. The results indicate that the area of ecological protection red line in Daihai Lake Basin is 504.63 km2， accounting for 25.63% of the total basin area. Among them， the water conservation red line and the soil and water conservation red line are mainly distributed in the surrounding areas of Muhua River in the northeast， with areas of 31.39 km2 and 20.56 km2 respectively. And the management measures are mainly to increase the area of forest and grass and improve the ecological environment. The biodiversity conservation red line is distributed in the banks of the Gongba River and the Wuhao River in the southwest， with an area of 145.72 km2. The management measures are mainly to maintain river ecosystems， protect wildlife and provide agricultural products. The soil and water loss red line are mainly distributed in mountainous regions in the north and south of the basin， with an area of 177.26 km2. And the management measures are to restore the forest and grass vegetation. The nature reserve is 129.70 km2， which distributed in the lake and transition areas. The management measures are mainly to restore natural vegetation， protect wildlife and prohibit development activities. In addition， there are still cultivated land with 14.16 km2 that needs to be wetlands in the east and southwest of the nature reserve.

Key words： production-living-ecological land; minimum cumulative resistance model; nature reserve; Daihai Lake Basin

在全球氣候變化和人類活動影響下，北方干旱-半干旱地區內陸湖流域生態環境持續惡化，出現了湖泊面積萎縮、生態系統退化及生物多樣性減少等問題，嚴重威脅著社會經濟發展[1-2]。為了改善生態環境、協調人與自然的關系，我國提出建立和完善生態保護紅線制度[3]。目前，生態保護紅線的研究主要借鑒生態系統服務功能、生態承載力和景觀生態學等理論，從生態功能重要性、生態環境敏感性、生態適宜性等角度評價區域環境狀況，將極具保護價值的地區劃入生態保護紅線[4-7]，取得了較好的生態效益、經濟效益和社會效益。最小累積阻力模型、貝葉斯網絡、生態網絡規劃等方法引入生態保護紅線的研究中，增強了劃分方案的科學性[8-10]。但在評價生態環境狀況時，較少涉及干旱-半干旱地區的內陸湖流域，如何根據其區域特征，科學劃分保障社會經濟發展和生態系統平衡的生態保護紅線，是目前亟待解決的問題之一。

近幾十年來，岱海流域出現了水資源短缺、湖面萎縮、生物多樣性減少等環境問題[11]，而關于岱海流域的研究多集中在湖泊面積變化、水質分析、沉積環境演變等方面，對生態系統的綜合評價及可視化空間分析較少[12]。“三生用地”是在生產用地和生活用地的分類基礎上，將具有重要生態價值的土地劃為“生態用地”的分類方法，旨在預留生產、生活空間的同時，擴大綠色生態空間[13-15]。筆者以生態承載力理論為基礎，通過“三生用地”分類法、最小累積阻力模型和生態環境評價法劃分生態保護紅線，對岱海流域生態功能重要區、生態環境敏感區進行分類識別和管理，以期為流域生態環境保護和社會經濟可持續發展提供參考。

1 研究區概況

岱海流域位于內蒙古烏蘭察布市，為一內陸封閉型小流域，地處溫帶大陸性半干旱季風氣候區，多年平均氣溫5.1 ℃，年平均降水量350～450 mm，年平均水面蒸發能力約1 200 mm，主要有山地、丘陵、盆地和平原等地貌類型[16]。岱海流域涉及烏蘭察布市涼城縣、豐鎮市和卓資縣，流域面積2 312.75 km2。筆者以涼城縣境內的岱海流域為研究區進行生態保護紅線劃分，其面積為1 968.71 km2，占流域總面積的85.12%。注入岱海的河溝有22條，具有間歇性流水的特點，較大的河有弓壩河、五號河、天成河和步量河[16]。

2 資料與方法

2.1 資料來源與處理

研究區遙感影像下載自美國國家航空航天局網站。土地利用數據由Landsat8衛星遙感影像目視解譯得到，影像日期為2017-07-31，云量為1.66%。植被凈初級生產力（NPP）數據來源于美國蒙大拿大學提供的2000—2015年的MOD17A3產品。植被覆蓋度由解譯自Landsat8衛星遙感影像的歸一化植被指數（NDVI）轉換得到，影像日期為2014-08-24，云量為0.27%。土壤數據來源于寒區旱區科學數據中心。高程數據來源于地理空間數據云。氣溫和降水數據來源于中國氣象科學數據共享服務網。人口及糧食播種面積數據來源于《內蒙古統計年鑒》。

2.2 技術路線

首先，利用岱海流域某一類用地的主導功能[17]，將土地利用現狀分為生活用地、生產用地和生態用地三類，即建立“三生用地”分類體系;其次，通過最小累積阻力模型模擬生活用地的擴張格局，為社會生活預留必要的用地空間，由于流域的生產用地以耕地為主，因此通過人口自然增長法[18]預測2022年的人口及糧食播種面積，估算保障區域糧食安全的耕地面積;最后，采用生態環境評價法提取流域生態用地中生態功能極度重要的區域和生態環境極度敏感的區域，在生態用地的評價結果中去除與生活用地擴張范圍重合的區域，得到研究區生態保護紅線。

生活用地是為人們提供居住、休憩、交通、文化體育等服務功能的區域，一級分為公共管理與公共服務用地、交通運輸用地、建設用地，二級分為風景名勝設施用地、公園、鐵路用地、公路用地、農村道路、城鎮建設用地、農村建設用地;生產用地為具有工業、農業、采礦、倉儲、場站、運輸等功能的區域，一級分為耕地、園地、工礦倉儲用地、水域及水利設施用地和其他用地，二級分為水澆地、旱地、果園、采礦用地、工業用地、溝渠、設施農用地;生態用地為具有調節氣候、涵養水源、保持水土、凈化水質、提供生物產品等功能的區域，一級分為林地、草地、水域及水利設施用地和其他用地，二級分為有林地、灌木林地、其他林地、天然牧草地、人工牧草地、其他草地、河流水面、湖泊水面、水庫水面、坑塘水面、內陸灘涂，鹽堿地、裸地[19]。

2.3 生態環境評價法

根據岱海流域的生態狀況和區域特征，根據環境保護部和國家發展和改革委員會編制的《生態保護紅線劃定指南》，選取水源涵養功能、生物多樣性保護功能、水土保持功能和水土流失敏感性等4類指標評價研究區的生態環境狀況，采用自然間斷法將評估結果分為不重要、一般重要、重要、高度重要、極度重要，或不敏感、一般敏感、敏感、高度敏感、極度敏感，并提取極度重要（極度敏感）區域。

2.4 最小累積阻力模型

采用最小累積阻力模型模擬人類所需的生活用地與其他用地在空間上的競爭性，通過最小累積阻力值反映生活用地擴張需克服的阻力，計算公式為[20-21]

當MCR為負值時，表示生活用地擴張阻力小，而其他用地擴張阻力大，適宜作為生活用地;當MCR為正值時，表示適宜作為其他用地[22]。

3 結果與分析

3.1 生活用地

基于“三生用地”分類體系劃分土地利用現狀。其中，生活用地主要包括公共管理與公共服務用地、交通運輸用地和建設用地等。由于交通運輸用地參與了生活用地擴張阻力面的構建，因此擴張源為生活用地中除交通運輸用地之外的各類土地，面積為49.15 km2。選取與生活用地相關性較大的高程、坡度和距交通線的距離等因子構建阻力面，按照影響程度將各阻力因子分為1、2、3、4、5共5個等級，采用層次分析法確定權重[23]，建立生活用地擴張時的阻力評價指標體系，見表1。高程、坡度、植被覆蓋度、距水體距離、距公路距離、距鐵路距離、距工礦點距離的權重分別為0.157、0.090、0.105、0.197、0.102、0.228、0.121。

首先，通過ArcGIS軟件的柵格計算器加權計算生活用地和其他用地的綜合阻力面，運用成本距離模塊計算生活用地最小累積阻力面和其他用地最小累積阻力面;然后，運用差值分析法計算兩者的最小累積阻力差值;最后，提取阻力差值小于0的柵格，數量為59 567個，面積為53.61 km2，表示生活用地的擴張格局，見圖1。

3.2 生產用地

在生產用地中，耕地面積占比達96%，因此可以通過對耕地面積的預測，估算生產功能區的擴張規模。涼城縣2016年人口為236 592人，2000—2016年平均人口增長率為2%，采用人口自然增長法預測2022年的人口為266 441人。據統計2016年涼城縣人均糧食占有量為1 061 kg，估算2022年糧食總需求量約為282 694 t。由于土壤質地、氣候條件等耕作環境在短時間內變化不大，因此糧食產量能夠保持在較穩定水平。根據2000—2016年平均糧食單產3.89 t/hm2，預測2022年涼城縣耕地面積為726.7 km2。研究區耕地面積約占涼城縣耕地面積的87%，而糧食作物面積約占耕地面積的84%，因此岱海流域在2022年須保留約531 km2的耕地面積才能保證其糧食安全和社會經濟發展。

3.3 生態環境評價

采用生態環境評價法定量評估岱海流域生態環境，并將結果分為5個級別（見表2）。其中：水源涵養極度重要區面積為46.46 km2，主要分布在流域東北部的目花河下游地區，該區域地勢低平，植被繁茂，具有較強的蓄水能力;生物多樣性極度重要區面積為169.04 km2，主要分布在弓壩河、五號河兩岸，該區域土壤肥沃，水分條件良好，植被生長茂密，生境質量普遍較高;水土保持極度重要區面積為59.36 km2，主要分布在流域東北部，與水源涵養極度重要區有較多的重疊斑塊，該區域地勢平坦，植被狀況良好，易于存留土壤和水分;水土流失極度敏感區面積為186.12 km2，主要分布在流域南部和北部的山地、丘陵地帶，該區域地勢陡峭，植被稀少，土壤裸露，易受降水侵蝕，見圖2。

濕地是水陸生態系統的過渡地帶，具有調節氣候、凈化水質、保護生物多樣性及提供生物棲息地等生態功能[24]。根據《生態保護紅線劃定指南》對自然保護區的要求，將岱海湖泊濕地自然保護區劃入生態保護紅線，面積129.7 km2，分布在湖泊及周邊過渡區。

3.4 生態保護紅線劃分結果

通過最小累積阻力模型，獲取生活用地擴張格局的面積為53.61 km2。既考慮了當前生活用地的地域范圍，也為人口增加及城鎮擴張預留了發展空間。流域內生產用地主要為耕地，通過人口自然增長法估算2022年流域內須保留的糧食作物播種面積約為531 km2，同時獲取的果園、工礦用地、溝渠、設施農用地的面積分別為4.53、3.18、4.53、11.85 km2，基本保持現在狀態。通過對流域內生態環境的綜合評價，提取生態功能極度重要的區域和生態環境極度敏感的區域524.40 km2，并減去與生活用地擴張格局的重疊區域19.77 km2，得到岱海流域生態保護紅線，面積為504.63 km2，占流域總面積的25.63%。其中：生物多樣性紅線區面積為145.72 km2，占流域總面積的7.40%，主要分布在弓壩河、五號河兩岸;水源涵養紅線區和水土保持紅線區面積分別為31.39、20.56 km2，分別占流域總面積的1.59%、1.04%，主要分布在流域東北部的目花河周邊地區;水土流失紅線區面積為177.26 km2，占流域總面積的9.00%，主要分布在流域南部和北部的山地、丘陵地帶;自然保護區面積為129.70 km2，占流域總面積的6.60%，分布在現有湖泊及其周邊過渡地區，見圖3。

4 討 論

4.1 合理性分析

岱海流域生態保護紅線面積占流域總面積的25.63%，相較于長江流域、赤水河流域及呼倫貝爾草原[2，5，25]等（生態保護紅線面積占比30%～45%），生態保護紅線的面積占比稍低。這與近些年來岱海湖面持續萎縮、濕地環境不斷退化有關，特別是濕地西南部的大片蘆葦地被開墾為耕地，直接導致了生態空間的減小。同時，所劃的生態保護紅線主要分布在湖泊濕地、河流兩岸及山地、丘陵地區，基本覆蓋了流域內生態環境的脆弱區和敏感區，與野外考察的自然景觀相符合。而且流域內地形地貌、土壤植被等自然環境和工農業發展水平在短時間內變化較小，生態紅線區不易被其他區域覆蓋。因此所劃分的岱海流域生態保護紅線具有一定合理性。

4.2 可行性分析

截至2017年，岱海水質為劣Ⅴ類，湖面面積約為53 km2。如果湖面持續萎縮，則可能導致水環境進一步惡化，生態功能喪失。而截留地表水和抽取地下水等是岱海湖面萎縮、水位下降的主要原因[26]。通過灌溉技術改造、疏浚河道和跨流域調水等措施，可有效增加岱海的湖水補給量，具體措施如下：革新灌溉節水技術，采用水澆地改旱地、關停機電井等農業節水措施，每年可節約地下水約0.24億m3[27];建設補水工程，“引黃濟岱”工程每年從黃河引水約0.3億m3，計劃2020年完工的二期工程每年能為岱海注水2.1億m3，疏浚河道每年可增加地表徑流0.3億m3[28]。根據上述措施及對湖泊環境的實地考察，認為將岱海湖面恢復至60 km2以上是可行的，能夠在保障周邊居民生產生活的同時，促進湖泊生態系統的恢復及流域生態環境的改善。因此，在國家經濟政策扶持、地區經濟及技術支持、“引黃濟岱”工程順利實施的背景下，通過借鑒居延海[29]和塔里木河[30]在生態補水方面的成功經驗，落實岱海流域生態保護紅線具有一定可行性。

4.3 實施措施

實施分類管理是落實生態保護紅線、促進生態環境恢復的有力措施。生物多樣性紅線區的管理應以維護河岸生態系統、保護野生動植物和提供部分農產品為主;水源涵養紅線區和水土保持紅線區應以擴大林草地覆蓋面積、改善生態環境為主;水土流失紅線區應以恢復林草植被為主;自然保護區應以恢復自然植被、保護野生動植物為主，禁止各種形式的開發活動。在自然保護區的東部和西南部有14.16 km2的土地需退耕還濕，其中岱海鎮、麥胡圖鄉和三蘇木鄉的退耕還濕面積分別為6.90、6.51、0.75 km2，見圖4。對于退耕的土地，通過補種植被、圍欄禁牧限漁等措施，促進濕地生態系統的恢復。對于退耕的農戶，采取土地置換、生態移民等措施回收耕地使用權，并予以適當的生態補償，同時提供工作崗位、技術培訓等政策扶持，保障農戶的生產生活能力。

5 結 語

基于“三生用地”分類體系，采用最小累積阻力模型、人口自然增長法和生態環境評價法模擬“三生用地”在空間上的博弈過程，通過疊加分析法劃分岱海流域生態保護紅線，以期為流域生態環境保護提供依據。岱海流域生態保護紅線面積為504.63 km2，占流域總面積的25.63%，其中生物多樣性紅線區分布在弓壩河、五號河兩岸，面積為145.72 km2;水源涵養紅線區和水土保持紅線區主要分布在目花河周邊地區，面積分別為31.39、20.56 km2;水土流失紅線區分布在流域南部和北部的山地、丘陵地帶，面積為177.26 km2;自然保護區位于現有湖泊及周邊過渡區，面積為129.70 km2。

在各生態紅線區實施分類管理，其中水源涵養紅線區和水土保持紅線區以擴大林草覆蓋面積、改善生態環境為主;生物多樣性紅線區以維護河岸生態系統、保護野生動植物和提供部分農產品為主;水土流失紅線區以恢復林草植被為主;自然保護區以恢復自然植被、保護野生動植物為主，禁止各種形式的開發活動，在其東部和西南部有14.16 km2的土地需退耕還濕。

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【責任編輯 呂艷梅】