基于國(guó)土空間規(guī)劃“雙評(píng)價(jià)”專題中生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)的研究

王紅兵

（中國(guó)建材地勘中心甘肅總隊(duì)，甘肅 天水 741000）

生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)主要分析的是水土流失對(duì)人類活動(dòng)的敏感程度。生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果集成了上述兩類的評(píng)價(jià)結(jié)論，結(jié)合二者的評(píng)價(jià)，從而分析得到生態(tài)保護(hù)重要性的評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)是在分析生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析生態(tài)系統(tǒng)功能特征，結(jié)合最新的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論與研究成果，分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究進(jìn)展與趨勢(shì)，按其對(duì)某區(qū)域生態(tài)安全的重要性程度從而劃分出生態(tài)系統(tǒng)的重要性等級(jí)。

1.1 生物多樣性維護(hù)功能重要性

生物多樣性維護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)在維持物種、基因多樣性中發(fā)揮的作用，生物多樣性的意義主要體現(xiàn)在生物多樣性的價(jià)值，對(duì)于人類來說，生物多樣性有直接、間接和潛在使用價(jià)值。對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)，來識(shí)別現(xiàn)狀以及未來可以承擔(dān)生物多樣性維護(hù)功能的范圍，根據(jù)生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)生物多樣性維護(hù)功能。

1.1.1 評(píng)價(jià)模型

通過生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體計(jì)算公式如下：

上公式中的指標(biāo)分別為：Sbio為生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)，F(xiàn)tem為多年平均氣溫，NPPmean為多年平均植被凈初級(jí)生產(chǎn)力，F(xiàn)alt為海拔因子，F(xiàn)pre為多年平均降水量。

1.1.2 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源及處理

根據(jù)1.1.1 評(píng)價(jià)模型，生物多樣性維護(hù)功能評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)包括、高程數(shù)據(jù)、地表反射率數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等。

多年平均植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)：從美國(guó)USGS 網(wǎng)站下載landsat8 OLI 數(shù)據(jù)集，通過CASA 模型插件，導(dǎo)入靜態(tài)參數(shù)、植被類型、NDVI 數(shù)據(jù)、月平均氣溫、月降水量、太陽(yáng)總輻射量等多項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)計(jì)算處理得到NPP 數(shù)據(jù)。

多年平均降水量：根據(jù)全國(guó)和某縣氣象數(shù)據(jù)處理得到。多年平均氣溫因子：根據(jù)全國(guó)和某縣氣象數(shù)據(jù)處理得到。

海拔因子：從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站下載的DEM 數(shù)據(jù)（30×30m），經(jīng)裁剪處理后得到某縣DEM 數(shù)據(jù)，并通過模糊隸屬度做歸一化處理，得到歸一化之后的海拔因子。

1.1.3 評(píng)價(jià)結(jié)論

根據(jù)上述評(píng)價(jià)結(jié)果，得到某縣生物多樣性功能重要性大多數(shù)以重要為主，評(píng)價(jià)結(jié)果某縣極重要區(qū)主要分布在某縣的西部，面積134.91km2，占全縣國(guó)土面積的6.28%；重要區(qū)面積1431.60km2，占全縣國(guó)土面積的66.63%；一般重要區(qū)面積581.89km2，占全縣國(guó)土面積的27.09%

1.2 水源涵養(yǎng)功能重要性

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)（如草甸、樹木、土壤等）通過該生態(tài)系統(tǒng)特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用，對(duì)水資源進(jìn)行蓄積、截留、滲透，并通過蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水的調(diào)控。根據(jù)該項(xiàng)指標(biāo)，識(shí)別出現(xiàn)狀以及以后可以承載水源涵養(yǎng)功能的重點(diǎn)范圍。水源涵養(yǎng)一般可以通過恢復(fù)植被、建設(shè)水源涵養(yǎng)區(qū)達(dá)到控制土壤沙化、降低水土流失的目的。水源涵養(yǎng)功能主要與植被覆蓋、土壤、降水量、地形等有關(guān)。

1.2.1 評(píng)價(jià)模型

通過水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)來評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能，計(jì)算公式為：

上式中的各指標(biāo)分別為：WR 為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)，F(xiàn)pre為多年平均降水量因子，NPPmean為多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值，F(xiàn)slo為坡度因子，F(xiàn)sic 為土壤滲流因子。

1.2.2 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源及處理

通過上述評(píng)價(jià)模型，水源涵養(yǎng)功能評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)為：氣象數(shù)據(jù)、地表反射率數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)。

多年平均植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)（NPP）：同上1.1.2中的方法。

多年平均降水量：同上1.1.2 中的方法。

土壤滲流因子：采用ArcGIS 軟件打開土壤數(shù)據(jù)集中的柵格圖，連接?xùn)鸥駡D屬性中的value 字段與HWSD.mdb 的字段MU_GLOBAL，將字段T_USDA_TEX 的屬性值除以13，計(jì)算出土壤滲流因子?xùn)鸥駡D。

坡度因子：采用ArcGIS 軟件中柵格計(jì)算器工具直接計(jì)算坡度，并通過模糊隸屬度做歸一化處理得到坡度因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)。

1.2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，某縣水源涵養(yǎng)重要性主要以重要和一般重要為主，評(píng)價(jià)結(jié)果某縣極重要區(qū)主要分布在植被覆蓋度高及河流分布等地區(qū)，面積437.47km2，占全縣國(guó)土面積的20.41%；某縣重要等級(jí)面積713.87km2，占全縣國(guó)土面積的33.30%；某縣一般重要等級(jí)面積992.57km2，占全縣國(guó)土面積的46.30%。

1.3 水土保持功能重要性

水土保持是生態(tài)系統(tǒng)通過其結(jié)構(gòu)，減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕作用，對(duì)自然因素和人為活動(dòng)造成水土流失所采取的預(yù)防和治理措施。水土保持一般包括治坡工程、治溝工程和小型水利工程。通過對(duì)水土保持功能重要性的評(píng)價(jià)，識(shí)別出目前和以后承擔(dān)水土保持功能的重要范圍。

1.3.1 該功能評(píng)價(jià)模型

以水土保持量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用修正的水土流失方程進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

式中，A 為水土保持量，R 為降雨侵蝕力因，C 為植被因子，K 為土壤可蝕性因子，S 表示坡度因子，L 表示坡長(zhǎng)因子。

1.3.2 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源及處理

根據(jù)評(píng)價(jià)模型，水土保持服務(wù)功能評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)包括：土壤及高程數(shù)據(jù)等。

降雨侵蝕力因子：從資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)下載中國(guó)降雨侵蝕量數(shù)據(jù)，經(jīng)過裁剪處理后得到某縣降雨侵蝕因子。

土壤可蝕性因子：是土壤顆粒被水力分離和搬運(yùn)的難易程度，主要與土壤質(zhì)地、土體結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、滲透性等性質(zhì)有關(guān)，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理方法按下計(jì)算公式：

上計(jì)算公式中，KEPIC表示修正前的土壤可蝕性因子，K 表示修正后的土壤可蝕性因子，mc、msilt、ms 和orgC 分別為粘粒、粉粒、砂粒和有機(jī)碳的百分比含量，該數(shù)據(jù)來源于全國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)，后經(jīng)裁剪處理后得到某縣土壤數(shù)據(jù)。

坡長(zhǎng)因子：采用ArcGIS 軟件中柵格計(jì)算器工具計(jì)算坡長(zhǎng)，通過模糊隸屬度得到歸一化之后的坡長(zhǎng)因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)。

坡度因子：同上1.2.2 中的方法。

1.3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，某縣水土保持重要性大多數(shù)以極重要跟重要為主，某縣極重要區(qū)大多數(shù)分布在植被覆蓋高、坡度大的區(qū)域，面積為805.55km2，占全縣國(guó)土面積的37.00%；某縣重要等級(jí)面積977.88km2，占全縣國(guó)土面積的44.92%；某縣一般重要等級(jí)面積393.71km2，占全縣國(guó)土面積的18.08%。

在單項(xiàng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，集成評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，某縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)面積676.27km2，約占全縣國(guó)土面積的31.57%；重要區(qū)面積1264.16km2，約占全縣國(guó)土面積的59.01%；一般重要區(qū)面積201.75km2，約占全縣國(guó)土面積的9.42%。

2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

生態(tài)敏感性是自然狀況下生態(tài)系統(tǒng)某一生態(tài)潛在的活動(dòng)強(qiáng)度，用于標(biāo)明其對(duì)人類活動(dòng)反應(yīng)的敏感程度，來說明產(chǎn)生生態(tài)失衡與生態(tài)環(huán)境問題的可能性大小。通過一定的技術(shù)手段，得到某一生態(tài)問題的綜合敏感性，從而進(jìn)行敏感性等級(jí)評(píng)價(jià)。主要包括水土流失敏感性、沙化敏感性、石漠化敏感性。

2.1 評(píng)價(jià)模型

根據(jù)條件以降水侵蝕力、地形起伏度、土壤侵蝕力和植被覆蓋等作為某縣水土流失敏感性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)計(jì)算公式如下：

上式中：R 為降雨侵蝕力因子，C 是地表植被覆蓋因子，K為土壤可蝕性因子，LS 是地形起伏度因子。

2.2 數(shù)據(jù)來源

水土流失敏感性評(píng)價(jià)所需主要數(shù)據(jù)見表1。

表1 水土流失敏感性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表

降雨侵蝕力因子：同上1.3.2 中的方法。

土壤可蝕性因子：同上1.3.2 中的方法。

地形起伏度因子：根據(jù)某縣DEM 數(shù)據(jù)得到。

植被覆蓋度因子：對(duì)光譜信號(hào)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過建立植被指數(shù)與植被覆蓋度的轉(zhuǎn)換信息，從而提取植被覆蓋度信息。

上式中：NDVIsoil、NDVIveg分別為無植被覆蓋地表所貢獻(xiàn)的信息和完全植被覆蓋地表所貢獻(xiàn)的信息。

根據(jù)公式（4）計(jì)算得到某縣水土流失敏感性指數(shù)。綜上過程，最終考慮某縣實(shí)際情況，某縣土壤質(zhì)地均為敏感等級(jí)，地形起伏度大部分地區(qū)小于200，植被覆蓋度最高在0.8。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，某縣水土流失主要以敏感和一般敏感為主，北部與西部地區(qū)主要由于坡度大，造成水土流失較嚴(yán)重，南部水土流失嚴(yán)重的區(qū)域主要分布在植被覆蓋低的地區(qū)，某縣極敏感區(qū)面積460.28km2，占全縣國(guó)土面積的22.12%；某縣敏感等級(jí)面積840.11km2，占全縣國(guó)土面積的40.37%；某縣一般敏感等級(jí)面積783.50km2，占全縣國(guó)土面積的37.51%。

3 生態(tài)保護(hù)重要性集成評(píng)價(jià)結(jié)果

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)和水土流失極敏感區(qū)作為生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)，其余重要區(qū)和敏感區(qū)作為生態(tài)保護(hù)重要區(qū)，一般重要和一般敏感區(qū)作為生態(tài)保護(hù)一般重要區(qū)。結(jié)合某縣生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)的相關(guān)成果，某縣生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)面積367.93km2，占全縣國(guó)土總面積的16.81%；結(jié)合生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，某縣屬于水土保持區(qū)和水土流失敏感區(qū)，極重要區(qū)面積較分散；某縣生態(tài)保護(hù)與治理是一個(gè)有機(jī)整體，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先，統(tǒng)籌山水林田湖草綜合治理，著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理各項(xiàng)工作，促進(jìn)全縣高質(zhì)量發(fā)展。