城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定與管理
——以澳門特別行政區(qū)為例

許 超,孟 楠,張 巖,謝世林,韓寶龍,蘇芝敏,4,林真光,逯 非,4,*,歐陽志云

1 北京建筑大學(xué),未來城市設(shè)計高精尖創(chuàng)新中心,建筑與城市規(guī)劃學(xué)院, 北京 100044 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院, 北京 100083 4 京津冀區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化與綜合治理國家野外科學(xué)觀測研究站, 北京 100085 5 廣州草木蕃環(huán)境科技有限公司, 廣州 510630

城市是一個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),社會、經(jīng)濟(jì)、自然三個子系統(tǒng)互相影響和制約[1],既依賴于城市范圍以外的生態(tài)系統(tǒng),同時也受益于城市內(nèi)部的生態(tài)系統(tǒng)[2]。生態(tài)空間是具備生態(tài)功能,能夠提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的區(qū)域,通過保護(hù)和管理可使其持續(xù)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù), 保障城市與區(qū)域生態(tài)安全[3]。城市中的生態(tài)空間為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù), 是保障城市生態(tài)安全、提升居民生活質(zhì)量不可或缺的城市空間[4]。它包括自然生態(tài)空間和人類生態(tài)空間,人類生態(tài)空間與退化的自然生態(tài)空間耦合關(guān)系的失調(diào)導(dǎo)致了諸多的城市生態(tài)環(huán)境問題,統(tǒng)籌管理好兩類空間至關(guān)重要[5]。通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性評估,控制和維持現(xiàn)有重要功能生態(tài)空間,保護(hù)和改善高敏感生態(tài)空間,對城市生態(tài)系統(tǒng)管理意義重大。近些年已有較多研究關(guān)注于如何利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性評估引導(dǎo)生態(tài)空間保護(hù)和管控的內(nèi)容,大多集中在生態(tài)保護(hù)紅線劃定[6-7]、生態(tài)空間劃定管制[8-9]、土地利用管理[10]、生態(tài)安全格局構(gòu)建[11]等方面,這些評估應(yīng)用為生態(tài)空間保護(hù)管理提供了新思路,也有效推動了不同生態(tài)空間針對性保護(hù)管理決策工作的進(jìn)行[12]。

在生態(tài)保護(hù)紅線劃定方面,《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13]的出臺為其提供了劃定方法和技術(shù)路線參考,在區(qū)域尺度也已有較多研究開展[14-17]。與區(qū)域不同,城市范圍內(nèi)的生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管理在多方面需要特殊考慮。在研究對象上,區(qū)域尺度紅線的劃定研究多聚焦于城鄉(xiāng)范圍的生態(tài)空間,而城市內(nèi)的生態(tài)空間更加多元和復(fù)雜,它們直接關(guān)系到社會體制、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及人類賴以生存的自然環(huán)境[18]。在評估內(nèi)容上,區(qū)域尺度紅線劃定較多關(guān)注支持服務(wù)、供給服務(wù)和調(diào)節(jié)服務(wù)3個方面,基本不涉及文化服務(wù),而在城市內(nèi)則無法忽視它的重要性。在研究方法上,就城市而言,既要加強(qiáng)劃定的科學(xué)性,研究城市生態(tài)系統(tǒng)本身的功能結(jié)構(gòu)特征,最大化保護(hù)生態(tài)資源；又要注重準(zhǔn)確性,充分考慮涉及的已建設(shè)空間狀況,在較精確的地塊尺度上,準(zhǔn)確地劃定生態(tài)控制邊界[19]。在研究意義上,通過城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定可以引導(dǎo)城市內(nèi)部生態(tài)保護(hù)與空間開發(fā)的合理分配,實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與城市發(fā)展的雙贏[20],為城市重要生態(tài)空間保護(hù)管理方案和措施的制定提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Study area

隨著澳門數(shù)年持續(xù)的填海造地,建設(shè)用地不斷擴(kuò)張[21],但人口密度仍然是全世界最高的區(qū)域之一,據(jù)統(tǒng)計澳門居民已經(jīng)超過65萬人,2017年有超過3200萬游客入境[22]。社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展卻導(dǎo)致生態(tài)空間受到侵占和壓縮,植被資源被破壞,濕地、自然岸線減少[23-24],生態(tài)環(huán)境受到威脅并出現(xiàn)了諸多問題[25-27],嚴(yán)重制約城市的可持續(xù)發(fā)展。澳門沒有農(nóng)田、農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值,其城市化率已經(jīng)達(dá)到了100%[28],每一寸土地都面對著巨大的開發(fā)建設(shè)壓力,這與已有的生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究的背景并不相同。以往的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定都聚焦在非建設(shè)用地[29-30],多用來保護(hù)重要的自然生態(tài)空間,與各方利益相關(guān)較少,容易實(shí)現(xiàn)空間的劃定和管理；而在澳門,很多生態(tài)空間與城市居民生活和工商業(yè)生產(chǎn)功能單元相互交錯,紅線劃定涉及的問題與城市人居環(huán)境密切相關(guān),劃定的過程需要多方面權(quán)衡和調(diào)整,紅線的管理需要注重實(shí)施性和針對性。

2019年2月18日,中共中央、國務(wù)院印發(fā)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》,明確要“劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線”,對澳門特別行政區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)管理提出了新要求。同時,大量本地居民和游客對澳門人居環(huán)境改善和生態(tài)保護(hù)的需求也在日益增長,建設(shè)生態(tài)安全、環(huán)境優(yōu)美的美麗澳門就顯得更為迫切。在此背景下,保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)重要功能區(qū)和高敏感區(qū),明確這些區(qū)域的空間分布,針對不同的空間提出相應(yīng)的管理策略是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效途徑。

本文遵循科學(xué)性、整體性、協(xié)調(diào)性、應(yīng)保盡保的原則,結(jié)合城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和敏感性的特征以及澳門自身的特點(diǎn),基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、敏感性評估和生物多樣性調(diào)查,綜合多因素分析,建立城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法,并在澳門陸域劃定城市生態(tài)保護(hù)紅線,為澳門的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)管理和城市可持續(xù)發(fā)展提供參考和依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

澳門特別行政區(qū)(113°31′33″—113°35′43″E,22°06′39″—22°13′06″N) 位于我國珠三角地區(qū),毗鄰廣東省珠海市,是粵港澳大灣區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)。氣候?yàn)闊釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫為22.4℃。年平均降雨量為1974.5mm,降雨受季節(jié)波動影響,4—9月為雨季,10—次年3月為旱季[31]。澳門是土地資源極為稀缺的濱海城市,為了滿足城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,一直在進(jìn)行填海造地,其陸域逐漸由原來的半島、氹仔和路環(huán)三島變成現(xiàn)在的半島和離島雙島格局。

研究區(qū)域包含半島、離島、澳門大學(xué)橫琴校區(qū)(經(jīng)全國人大表決授權(quán)澳門特別行政區(qū)對其實(shí)施管轄并實(shí)行隔離式管理)和新城A區(qū)(新填海區(qū)),總面積為33.90km2(圖1)。

2 研究方法

2.1 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定思路與框架

研究在參考《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13]的基礎(chǔ)上,提出城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定技術(shù)路線和框架(圖2)。首先,結(jié)合研究區(qū)的城市自然條件(資源及災(zāi)害等)、城市生態(tài)環(huán)境特征、城市發(fā)展?fàn)顩r(人口、產(chǎn)業(yè)等)的分析和實(shí)地調(diào)查,確定需要評估分析的關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型和關(guān)鍵敏感性類型,構(gòu)建評估指標(biāo)體系；評估分析后,基于結(jié)果劃分重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū)和高敏感區(qū)；再結(jié)合當(dāng)?shù)仃P(guān)于生態(tài)保護(hù)區(qū)等既有控制政策和規(guī)定,劃定城市生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū)；最后,結(jié)合土地屬性校核、實(shí)地調(diào)查情況(地面獲取而非遙感判讀的生態(tài)系統(tǒng)類型、土地利用狀況和權(quán)屬等)進(jìn)行核對、調(diào)整和補(bǔ)充,形成最終的劃定方案。

圖2 技術(shù)路線圖Fig.2 Technical roadmap

研究基于澳門實(shí)地生態(tài)調(diào)查并結(jié)合城市自然條件、生態(tài)環(huán)境特征和發(fā)展情況,選取了水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、熱島調(diào)節(jié)、土壤保持、海岸帶防護(hù)和休閑游憩六項(xiàng)關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,水土流失敏感性和海岸帶風(fēng)暴潮敏感性兩項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)敏感性指標(biāo),結(jié)合生物多樣性調(diào)查和現(xiàn)有保護(hù)區(qū),劃定生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū),然后結(jié)合土地屬性數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)查進(jìn)行校核和調(diào)整,最終形成澳門陸域生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案。

2.2 研究數(shù)據(jù)及來源

研究使用多源數(shù)據(jù)(表1)開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和敏感性評估、土地屬性校核等工作,其中土地覆蓋分類數(shù)據(jù)根據(jù)遙感解譯結(jié)合實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證后得到,分為建筑、道路、廣場、人工林、自然林、人工灌叢、自然灌叢、草地、裸地、湖/塘/庫、濕地和人工水面12種類型[21]。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估

2.3.1水源涵養(yǎng)

澳門淡水資源匱乏,淡水供給基本依賴內(nèi)地,2017年96.5%的淡水水源來自珠海磨刀門,但這并不是長久之計[32]。澳門屬亞熱帶地區(qū),降雨量豐沛,2015、2016、2017年3年平均降雨量達(dá)1820mm[22],是華南沿海地區(qū)降雨量較多的地區(qū)之一。如果按照研究區(qū)面積33.90km2核算,理論上澳門每年能夠利用的雨水資源為6170萬m3。2017年澳門的總用水量為8843萬m3[33],若能充分利用雨水作為淡水資源補(bǔ)充,就能夠在很大程度上緩解澳門的用水壓力。生態(tài)空間的水源涵養(yǎng)功能可以有效收集雨水資源,補(bǔ)充地下水源,對于淡水資源匱乏的澳門來說無疑是重要的服務(wù)功能。研究使用水量平衡方程[13]來評估水源涵養(yǎng)功能量,詳見下式(1)：

表1 主要研究數(shù)據(jù)及來源

(1)

式中,SWP為水源涵養(yǎng)量(t/m2)；P為年均降雨量(mm),基于氣象站平均降雨量進(jìn)行克里金插值計算得到；Ri為地表徑流量(mm),由降雨量乘以徑流系數(shù)得出,根據(jù)澳門城市植被特征[34-35]、實(shí)地調(diào)查情況和《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13],自然林和自然灌叢的徑流系數(shù)參考常綠闊葉林2.67%和常綠闊葉灌叢4.26%取值,通過NDVI加權(quán)后人工林和人工灌叢分別取4.49%和7.88%,草地參考草叢取值,濕地參考濕地取值；ET為蒸散發(fā)量(mm),基于年降雨量等數(shù)據(jù)計算[36]得出；Ai為i類植被覆蓋類型的面積(m2)；i為研究區(qū)第i類植被覆蓋類型；n為研究區(qū)植被覆蓋類型總數(shù)。

2.3.2雨洪調(diào)節(jié)

澳門所處的珠江河口經(jīng)常受到暴雨和風(fēng)暴潮影響,城市極易發(fā)生洪澇災(zāi)害[37],在近年的臺風(fēng)“天鴿”、“山竹”期間更是發(fā)生了嚴(yán)重的內(nèi)澇。雨洪調(diào)節(jié)功能是指生態(tài)空間所特有的生態(tài)結(jié)構(gòu)能夠吸納大量的降水和過境水,蓄積雨洪洪峰水量,削減并滯后雨洪洪峰,以緩解汛期洪峰造成的威脅和損失的功能。研究使用暴雨降水量、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類型[15]來評估雨洪調(diào)節(jié)的功能量(t/m2)。

2.3.3熱島調(diào)節(jié)

《粵港澳大灣區(qū)氣象發(fā)展規(guī)劃(2020—2035年)》指出,區(qū)域臺風(fēng)、暴雨、雷電、大風(fēng)、高溫等災(zāi)害性天氣多發(fā),城市內(nèi)的高溫天氣往往受熱島效應(yīng)的影響而加重,城市生態(tài)空間則具有調(diào)節(jié)城市熱島的作用,其降溫效益與所處地理環(huán)境條件、土地覆蓋類型的面積、形狀及配置方式等直接相關(guān)。基于現(xiàn)有研究數(shù)據(jù),選取土地覆蓋類型(林地、水體、草地)、DEM和NDVI作為影響地表溫度(LST)的關(guān)鍵因子,構(gòu)建地表溫度和相關(guān)影響因素關(guān)系模型,分別計算無生態(tài)空間和有生態(tài)空間的降溫量,以二者的差值表征熱島調(diào)節(jié)的功能量(℃)。

2.3.4土壤保持

土壤保持是生態(tài)空間通過其結(jié)構(gòu)與過程減少降水所致的土壤侵蝕的作用,山體是澳門主要的生態(tài)空間類型之一,其植被對土壤保持發(fā)揮著重要的作用。土壤保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān),研究采用修正通用水土流失方程(RUSLE)[38]對土壤保持服務(wù)開展評估,土壤保持功能量(t hm-2a-1)為潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量之差。

2.3.5海岸帶防護(hù)

海岸帶防護(hù)作為沿海城市一種重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,起著防護(hù)城市海岸帶和抵御風(fēng)暴潮的重要作用,是沿海城市保持韌性和彈性的重要保障。研究以澳門海岸帶為對象,基于InVEST的海岸帶脆弱性模型評估得出海岸帶脆弱性指數(shù)EI[39],預(yù)設(shè)自然植被完全消失的情景變化,并賦予每段岸線最高風(fēng)險等級值,采用下式(2)計算自然植被的重要性指數(shù),以此表征海岸帶防護(hù)功能的重要程度：

HIk=EIkmax-EIk

(2)

式中,HIk為岸線k的植被重要性指數(shù),無量綱；EIkmax為最高風(fēng)險等級下岸線k的脆弱性指數(shù),無量綱；EIk為常規(guī)風(fēng)險等級下岸線k的脆弱性指數(shù),無量綱。

2.3.6休閑游憩

城市中生態(tài)空間的休閑游憩服務(wù)功能至關(guān)重要[3,40],可以結(jié)合城市特征考慮作為城市紅線劃定的重要因素之一。研究對現(xiàn)有主要休閑游憩綠地的服務(wù)壓力進(jìn)行評估,并以此作為是否需要劃入紅線范圍的依據(jù)。鑒于澳門是世界知名的旅游城市,常年有大量游客入境,因此評估要考慮常住人口和游客兩個方面產(chǎn)生的服務(wù)壓力。

常住人口方面,居住建筑物尺度的常住人口空間分布模擬對服務(wù)需求量化和空間化具有重要意義[41],由居住建筑物層數(shù)和面積共同表征的建筑物體積是模擬這個空間尺度上人口分布的重要因素[42]。通過爬取高德地圖的澳門建筑物樓層矢量數(shù)據(jù),在ArcGIS 10.2里使用澳門土地屬性數(shù)據(jù)中的住宅用地邊界裁取得到澳門住宅樓層數(shù)據(jù),并進(jìn)行柵格化處理,得到1米分辨率的建筑樓層數(shù)據(jù)。將樓層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)以統(tǒng)計分區(qū)[22]為單元統(tǒng)計分區(qū)總數(shù)值,并與統(tǒng)計分區(qū)人口[43](其中澳門大學(xué)橫琴校區(qū)按5000人分配[44])在R語言統(tǒng)計分析軟件中進(jìn)行回歸分析(R2=0.78,P<0.001),可知分區(qū)人口分布與建筑層數(shù)分布相關(guān)性較強(qiáng),可以以此為權(quán)重進(jìn)行人口分配。

研究以每個分區(qū)為單元,以樓層數(shù)占比作為人口權(quán)重系數(shù)(無量綱),將每個分區(qū)的人口按照層數(shù)差異分配到住宅建筑尺度空間上。詳見下式(3)：

(3)

游客方面,由于POI數(shù)據(jù)有助于明確城市空間的社會屬性[45],研究基于爬取的澳門POI數(shù)據(jù)篩選出餐飲、購物、科教文化、住宿、娛樂服務(wù)等類型數(shù)據(jù)以反映這些與游客密切相關(guān)設(shè)施的空間分布,進(jìn)而在一定程度上反映研究區(qū)內(nèi)游客分布的冷熱差異。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS 10.2進(jìn)行處理并對矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析,再將分析后的值進(jìn)行歸一化處理。

研究根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況,參考澳門自然網(wǎng)[46]在錄的公園綠地、《澳門特別行政區(qū)綠化區(qū)》地圖的公園區(qū)域及澳門地圖繪制暨地圖局公開的綠地矢量數(shù)據(jù)整合為休閑游憩綠地評估數(shù)據(jù),包含了研究區(qū)內(nèi)主要的公園(花園)。

然后,結(jié)合人口分布模擬和POI核密度分析兩方面來評估研究區(qū)內(nèi)公園綠地的服務(wù)壓力。為了使兩方面數(shù)據(jù)能夠結(jié)合進(jìn)行評估,將人口分布數(shù)據(jù)也進(jìn)行歸一化處理,在ArcGIS 10.2中以每塊綠地邊界做緩沖區(qū)統(tǒng)計區(qū)內(nèi)人口、POI的歸一化值之和,其中緩沖區(qū)根據(jù)綠地面積大小(結(jié)合澳門實(shí)際情況設(shè)定為>50000m2、10000—50000m2、<10000m23個級別)分為1000m、500m和200m 3個層次,用統(tǒng)計后二者之和除以綠地面積,比值越大則壓力越大,詳見下式(4)：

DLR=POPbuffer+POIbuffer×A-1

(4)

式中,DLR為休閑游憩服務(wù)壓力指數(shù)(無量綱);POPbuffer為緩沖區(qū)內(nèi)人口的歸一化值;POIbuffer為緩沖區(qū)內(nèi)POI的歸一化值;A為綠地面積(m2)。

2.3.7生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分級

將水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、熱島調(diào)節(jié)和土壤保持服務(wù)功能值按從高到低的順序排列,計算累加值。以累加值占功能量總值比例的前30%、70%為依據(jù),將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分為三級,即極重要、重要和一般重要。

海岸帶防護(hù)重要性方面,使用下式將HI指數(shù)范圍等間距劃分為四等份,指數(shù)大于第三分割點(diǎn)值的海岸線為極重要海岸線，指數(shù)小于第一分割點(diǎn)值的海岸線為一般重要海岸線,中間部分為重要海岸線。

HIk=Vmin+k×(Vmax-Vmin)/4

(5)

式中,HIk為分割點(diǎn)k(1≤k≤3)處的指數(shù)；Vmin、Vmax分別為最小和最大指數(shù),無量綱。為減少極端值對等級劃分的影響,Vmin、Vmax分別取最小10%的平均值和最大10%的平均值。在劃分矢量岸線后,做100 m緩沖區(qū)對三級海岸帶進(jìn)行空間劃定。

休閑游憩服務(wù)從兩個方面進(jìn)行重要性判定,首先基于研究區(qū)內(nèi)綜合平均壓力值進(jìn)行重要性分級,取壓力值小于平均壓力值的區(qū)域?yàn)橐话阒匾?大于平均壓力值小于5倍平均壓力值的區(qū)域?yàn)橹匾?大于5倍平均壓力值的區(qū)域?yàn)闃O重要。然后通過統(tǒng)計極重要區(qū)域各休閑游憩綠地內(nèi)不透水地表比例進(jìn)行再篩選,將大于50%的降為重要。

2.4 生態(tài)敏感性評估

2.4.1水土流失敏感性

水土流失敏感性以前文評估的實(shí)際土壤侵蝕量(t hm-2a-1)表征,值越大敏感性越高。

2.4.2海岸帶風(fēng)暴潮敏感性

海岸帶風(fēng)暴潮敏感性以前文評估的海岸帶脆弱性指數(shù)EI值(無量綱)表征,值越大敏感性越高。

2.4.3生態(tài)敏感性分級

水土流失敏感性方面,根據(jù)土壤侵蝕量大小,結(jié)合水利部發(fā)布的《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn) SL190—2007》中的南方紅壤丘陵區(qū)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行敏感性分級,依次劃分為極敏感(極強(qiáng)烈和劇烈>80 t hm-2a-1)、敏感(中度和強(qiáng)烈25—80 t hm-2a-1)和一般敏感(微度和輕度<25 t hm-2a-1)三個等級。

海岸帶風(fēng)暴潮敏感性方面,使用下式將EI指數(shù)范圍等間距劃分為四等份[47],指數(shù)大于第三分割點(diǎn)值的海岸線為極敏感,指數(shù)小于第一分割點(diǎn)值的海岸線為一般敏感,中間部分為敏感。

EIk=EImin+k×(EImax-EImin)/4

(6)

式中,EIk為分割點(diǎn)k(1≤k≤3)處的指數(shù)；EImin、EImax分別為最小和最大指數(shù),無量綱。為減少極端值對等級劃分的影響,EImin、EImax分別取最小10%的平均值和最大10%的平均值。在劃分矢量岸線后,做100米緩沖區(qū)對三級海岸帶進(jìn)行空間劃定。

2.5 生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查及生物多樣性極重要區(qū)

針對澳門的生態(tài)環(huán)境保育,《澳門環(huán)境保護(hù)規(guī)劃2010—2020》提出了加強(qiáng)動植物保護(hù),維護(hù)動物棲息、覓食、繁殖等場所,維持與增加植物多樣性,在城市規(guī)劃和建設(shè)中根據(jù)各類群組成特點(diǎn)保留或開闊走廊通道的要求。保護(hù)生物多樣性,開展澳門區(qū)域及鄰近地區(qū)珍稀動植物資源整理及調(diào)查工作也被列入《規(guī)劃》的重點(diǎn)行動計劃之一。由于研究區(qū)面積較小,具備開展細(xì)致深入的生態(tài)調(diào)查的條件,因此可以更加準(zhǔn)確的以保護(hù)動植物為主的空間范圍確定生物多樣性重要區(qū)域。基于研究過程中進(jìn)行的數(shù)次詳盡全面的生態(tài)調(diào)查,明確了包括鳥類、哺乳類、兩棲類、爬行類、植物、水生生物、昆蟲、本地動植物多種生物類別的重要物種棲息地,作為生物多樣性極重要區(qū)納入生態(tài)保護(hù)紅線范圍。

2.6 生態(tài)保護(hù)區(qū)

澳門現(xiàn)有的生態(tài)保護(hù)區(qū)都在離島,包括路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)一區(qū)和二區(qū)。一區(qū)是位于離島西部的封閉式管理濕地,二區(qū)是位于一區(qū)西側(cè)的濱海濕地。對現(xiàn)有生態(tài)保護(hù)區(qū)必須嚴(yán)格進(jìn)行保護(hù)和建設(shè)控制,盡量避免所有與生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)無關(guān)的開發(fā)活動,通過直接劃入生態(tài)保護(hù)紅線以保護(hù)珍貴的自然資源。

2.7 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定

2.7.1相關(guān)因素疊加整合及評價識別區(qū)劃定

在ArcGIS 10.2里將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū)評估數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Shape格式,與生物多樣性極重要區(qū)和現(xiàn)有保護(hù)區(qū)進(jìn)行空間疊加合并,使用聚合工具將相對聚集或鄰近的圖斑聚合為相對完整連片圖斑[13],形成生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū)。為避免海岸帶防護(hù)極重要和風(fēng)暴潮極敏感岸線緩沖區(qū)對其他疊加區(qū)的影響,在將二者結(jié)合土地屬性等因素扣除不適宜區(qū)域后再并入評價識別區(qū)。

2.7.2其他因素的扣除和增補(bǔ)

在各項(xiàng)評估整合得到的生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū)基礎(chǔ)上,根據(jù)城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),還有一些生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查和評估之外的因素需要納入考慮,以形成具有可行性和實(shí)用性的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果。考慮到生態(tài)保護(hù)紅線空間的生態(tài)完整性和連續(xù)性,結(jié)合澳門地區(qū)實(shí)際情況,扣除1hm2以下獨(dú)立細(xì)小斑塊(若細(xì)小斑塊為重要物種棲息地或其他重要生態(tài)保護(hù)地須予以保留)和受建設(shè)開發(fā)影響破碎化的綠地。然后通過土地屬性核對扣除范圍內(nèi)的私有屬性土地,同時根據(jù)整體性原則對于范圍所包圍的小面積(面積小于2500m2)非私有土地上的建筑物予以保留,以避免未來開發(fā)改建可能對周邊紅線區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)造成的不可預(yù)估的影響。最后充分結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況,按照保護(hù)需要和開發(fā)利用現(xiàn)狀對生態(tài)保護(hù)紅線邊界進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)充勾繪。

3 結(jié)果

3.1 重要性和敏感性分級

結(jié)果表明(表2),水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)和熱島調(diào)節(jié)功能為研究區(qū)較為主要的服務(wù)功能類型,土壤保持、休閑游憩功能的極重要區(qū)和重要區(qū)占比都較小,生物多樣性極重要區(qū)面積最大,海岸帶防護(hù)功能極重要岸線占24%,風(fēng)暴潮極敏感岸線占20%,水土流失敏感性類型以一般敏感為主。

水源涵養(yǎng)和雨洪調(diào)節(jié)功能的極重要區(qū)都主要分布于半島的青洲山、松山和媽閣山及離島的大潭山、小潭山、龍環(huán)葡韻濕地、疊石塘山、九澳山等；土壤保持功能的極重要區(qū)主要分布于半島的松山及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山、九澳山等；熱島調(diào)節(jié)功能的極重要區(qū)主要分布于半島的南灣湖、西灣湖、大水塘及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山等；海岸帶防護(hù)功能的極重要區(qū)主要分布于半島的南側(cè)岸線及離島的西側(cè)、北側(cè)和東側(cè)岸線等(圖3)。

休閑游憩功能方面,選取望廈山市政公園、松山市政公園及二龍喉公園、螺絲山公園、大炮臺公園、白鴿巢公園、紀(jì)念孫中山市政公園、盧廉若公園、加思欄花園(表3)8處極重要休閑游憩綠地(圖3)并入紅線評價識別區(qū)。

表2 重要性和敏感性評估結(jié)果及構(gòu)成

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)敏感性及生物多樣性分級結(jié)果 Fig.3 Graded results of ecosystem services, ecological sensitivity and biodiversity

表3 休閑游憩服務(wù)功能評估及重要性判定

不透水地表比例根據(jù)澳門地圖繪制暨地籍局?jǐn)?shù)碼化地圖CDROM_A資料統(tǒng)計計算

水土流失極敏感區(qū)主要分布于半島的松山、媽閣山及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山、九澳山等。海岸帶風(fēng)暴潮極敏感區(qū)主要分布于半島的南側(cè)岸線及離島的北側(cè)岸線等(圖3)。

生物多樣性方面,基于調(diào)查和調(diào)查結(jié)果匯總得到了澳門有特殊保育價值的物種及分布(表4),并由澳門特別行政區(qū)政府環(huán)境保護(hù)局發(fā)布[48],將上述物種分布區(qū)域劃定為極重要區(qū)(圖3)。

3.2 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果

經(jīng)疊加合并聚合形成的生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū)總面積為8.83km2(圖4),扣除獨(dú)立細(xì)小斑塊和受建設(shè)開發(fā)影響破碎化的綠地50.39hm2；通過土地屬性核對扣除范圍內(nèi)除綠地、公共設(shè)施、水塘水庫及政府使用屬性外的土地167.61hm2；對于范圍內(nèi)所包含的面積小于2500m2的非私有土地上的建筑物予以保留,對大水塘(L10)和澳門大學(xué)橫琴校區(qū)水體(L25)進(jìn)行補(bǔ)全,補(bǔ)充被扣除的馬場北大馬路北側(cè)地塊(L3)、螺絲山公園(L5)和加思欄花園(L15),最終確定了澳門城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定范圍。

表4 生物多樣性極重要區(qū)及物種類型

澳門城市生態(tài)保護(hù)紅線最終劃定面積6.71km2(路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)二區(qū)不列入計算),占研究區(qū)面積的19.79%,共計25個地塊(L1—L25)和7條海岸帶(S1—S7)。集中分布在半島的松山、媽閣山、青洲山、望廈山、南灣湖、西灣湖、大水塘等,離島的大潭山、小潭山、龍環(huán)葡韻濕地、路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)、疊石塘山、九澳山等(圖4)。

圖4 生態(tài)保護(hù)紅線評價識別區(qū)及紅線劃定結(jié)果 Fig.4 Results of ecological conservation redline evaluation and identification area,ecological conservation redline S: 海岸Seacoast; L: 陸地Land

通過生態(tài)保護(hù)紅線的劃定,覆蓋了研究區(qū)44%的生態(tài)空間以及12.4%的海岸線,涵蓋了研究區(qū)所有的重要物種棲息地及三分之一(240棵)的古樹名木,依照此紅線實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)措施,將對澳門的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)起到明顯的積極作用,為建設(shè)“天更藍(lán)、山更綠、水更清、環(huán)境更優(yōu)美”的澳門提供有效保障和實(shí)施路徑。生態(tài)保護(hù)紅線一經(jīng)劃定要嚴(yán)格進(jìn)行保護(hù),防止城市發(fā)展帶來的侵占和影響。基于澳門的實(shí)際情況,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)包含了一些已建設(shè)內(nèi)容,因此在紅線管理上要體現(xiàn)差異化(表5),力求實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)與生態(tài)保護(hù)協(xié)同推進(jìn)。

表5 生態(tài)保護(hù)紅線管理策略

4 討論

4.1 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法及其與區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線劃定的差異

研究關(guān)注于全部城市化地區(qū)的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管理,與常規(guī)的區(qū)域尺度生態(tài)保護(hù)紅線劃定體系有著一定的差異,是針對特定背景和特征城市地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線劃定的一種探索和嘗試。和區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線劃定相比,本方法基于城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),在評估對象(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)種類)、數(shù)據(jù)精度、評估和劃定方法上都進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。首先,由城市生態(tài)環(huán)境特征、自然資源、發(fā)展情況等城市基本情況出發(fā),選擇具有針對性的評估指標(biāo),增加了文化服務(wù)(休閑游憩)和調(diào)節(jié)服務(wù)(熱島調(diào)節(jié))方面的考量,并將它們作為形成評價識別區(qū)的疊加因素,對紅線劃定具有決定性作用。其次,評估方法的選擇和使用在現(xiàn)有相關(guān)紅線劃定體系基礎(chǔ)上,結(jié)合城市特征和評估尺度進(jìn)行了適宜性的調(diào)整,包括使用評估數(shù)據(jù)的類型和精度、參數(shù)的確定及特定評估方法的構(gòu)建等。鑒于城市內(nèi)部土地的復(fù)雜性和多元化,有必要通過對不同分級劃定比例的比較分析,選擇較合適的比例以提升劃定范圍的合理性和可行性。在本研究中,由于海岸帶(狹窄)、生物多樣性(與幾項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能高度重疊,并部分處于政府部門管理的現(xiàn)有保護(hù)區(qū)內(nèi))和休閑游憩(主要由人口分布和城市自身特征決定)的改變對本研究劃定的紅線格局影響不大,故選取水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、土壤保持和熱島調(diào)節(jié)四項(xiàng)影響較大的服務(wù)功能,比較了3種累加功能值占比(20%、30%和50%)劃分極重要區(qū)的不同模式(表6)。

研究可見,20%比例的劃定情景在重要生態(tài)空間上缺失較多,識別區(qū)僅占研究區(qū)的10.41%；30%比例情景則包含了大部分的重要生態(tài)空間,且空間整體性較強(qiáng),識別區(qū)占研究區(qū)的20.60%；50%比例情景包含了更多的生態(tài)空間,識別區(qū)占研究區(qū)的37.76%,但很多不成規(guī)模的斑塊也被劃入,如行道樹、廣場綠植等。非綠地屬性土地占比方面,20%和30%比例情景相差不大,而50%比例情景則明顯納入了過多的其他屬性土地,不利于保護(hù)和管理的實(shí)施。綜上可見,選擇30%的比例進(jìn)行紅線劃定,可以對城市的保護(hù)和發(fā)展起到較好的均衡作用。

在對評價識別區(qū)進(jìn)行校核和調(diào)整的過程中,結(jié)合了土地屬性、權(quán)屬進(jìn)行增減,為其他相似土地體制城市的規(guī)劃和管理,以及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)也提供了重要借鑒。在劃定結(jié)果上,與已有高度城市化地區(qū)(北京[29]、上海[30])相比,澳門的城市生態(tài)保護(hù)紅線更多的融入了城市內(nèi)部生態(tài)空間,受到社會、經(jīng)濟(jì)因素更顯著的影響,通過明確現(xiàn)有需要保護(hù)的空間范圍,可以為城市的發(fā)展和建設(shè)提供更細(xì)致的決策依據(jù)。由于紅線劃定的過程涉及到多方因素和利益,在最后結(jié)合實(shí)地調(diào)查調(diào)整、補(bǔ)充時需要進(jìn)行統(tǒng)籌和權(quán)衡,在劃定過程和結(jié)果體現(xiàn)上可能存在一定的主觀性。

表6 不同劃定比例情景之間的比較

4.2 基于生態(tài)保護(hù)紅線的澳門城市生態(tài)系統(tǒng)管理建議

(1)統(tǒng)籌管理城市生態(tài)系統(tǒng)

城市生態(tài)系統(tǒng)是更大尺度區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的一部分,具有開放性。作為城市生態(tài)空間管理的一部分,在城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定工作中,還應(yīng)當(dāng)考慮城市生態(tài)空間與城市所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系[5]。本研究以澳門陸域生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,澳門與珠海在陸地上于關(guān)閘(珠海拱北口岸)附近和澳門大學(xué)橫琴校區(qū)接壤,其生態(tài)系統(tǒng)與周邊區(qū)域存在關(guān)聯(lián)并互相影響。但同時由于出入境管控,在澳門北部關(guān)閘東至鴨涌河段的接壤區(qū)域及澳門大學(xué)橫琴校區(qū)外圍都設(shè)置有長段圍欄和口岸通道相關(guān)建筑物、構(gòu)筑物的物理隔離,在地表對研究區(qū)邊界內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息流會起到較強(qiáng)的阻隔作用。半島內(nèi)港段及路氹航道段則會面臨同樣海岸帶風(fēng)險,也應(yīng)考慮同步預(yù)防。

(2)城市土地使用管理

由于是在城市內(nèi)部劃定生態(tài)保護(hù)紅線,紅線范圍內(nèi)涉及了多種土地屬性,其中包含77.13%的綠地、17.04%的水塘與水庫、4.66%的公共設(shè)施用地、1.01%的機(jī)關(guān)用地和0.16%的教育用地。在劃定的過程中既要考慮現(xiàn)有土地建設(shè)情況和屬性,在后續(xù)差異化管理基礎(chǔ)上也要考慮紅線內(nèi)各土地屬性的變更或規(guī)模增減。

參考我國生態(tài)紅線、濕地紅線等相關(guān)管理辦法[50],按照“面積不縮小、性質(zhì)不改變、功能不退化,服務(wù)不減少”的原則,嚴(yán)格遵循占補(bǔ)生態(tài)系統(tǒng)的替代性與同質(zhì)性,落實(shí)占補(bǔ)機(jī)制,開發(fā)建設(shè)占用占補(bǔ)平衡條件限制建設(shè)區(qū)的,建設(shè)機(jī)構(gòu)和個人必須履行補(bǔ)充生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)義務(wù),特別是涉及少量機(jī)關(guān)用地、教育用地的區(qū)域。在確保生態(tài)保護(hù)紅線占補(bǔ)平衡的基礎(chǔ)上,進(jìn)行差別化保護(hù)與管理,開展土地贖買置換以及建立政策與法律保障體系。

(3)納入城市和景觀規(guī)劃

城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定對城市和景觀規(guī)劃設(shè)計也有著重要的參考和指導(dǎo)意義。澳門城市發(fā)展對生態(tài)空間的壓迫和侵占一直存在,如受人為干擾較多的松山、望廈山、大潭山和小潭山以及受干擾相對較少的青洲山、疊石塘山和九澳山等原有自然資源,幾十年間都有了不同程度的縮減。通過生態(tài)保護(hù)紅線的劃定,可以嚴(yán)格控制城市規(guī)劃的底線,確保整體生態(tài)空間比例不降低。在存量更新背景下,還需要盡可能的將未劃入生態(tài)保護(hù)紅線的剩余空間[51]轉(zhuǎn)換為多種形式的“微綠地”,構(gòu)建微綠體系,實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益最大化[28]；見縫插針式的漸進(jìn)生態(tài)修復(fù),優(yōu)化更新城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施[52],恢復(fù)歷史生態(tài)資源與格局,提升打造微生態(tài)功能區(qū)；在保持現(xiàn)有生態(tài)空間的基礎(chǔ)上,擴(kuò)展、延伸與連通綠色網(wǎng)絡(luò)；也可以將低效的工業(yè)用地轉(zhuǎn)化為綠地或水系生態(tài)空間,最大限度的擴(kuò)大生態(tài)空間占比。在填海造地土地開發(fā)利用時,要控制新增土地的不透水地表比例,可以參考現(xiàn)有填海區(qū)的景觀格局指數(shù)進(jìn)行土地利用空間布局和各類型比例控制,確保新填海區(qū)域的生態(tài)空間占比和景觀連通性都不低于澳門現(xiàn)有指標(biāo)；還要合理利用岸線資源,提倡以功能濕地模式連接和修復(fù)生態(tài)岸線[27],提升植被占比以增加海岸帶的彈性和韌性,構(gòu)建和優(yōu)化濱海生態(tài)屏障。