长江中下游湿地保护现状及变化趋势分析

陈凤先，王占朝，任景明，李天威

(环境保护部环境工程评估中心，北京　100012)



长江中下游湿地保护现状及变化趋势分析

陈凤先，王占朝，任景明，李天威

(环境保护部环境工程评估中心，北京100012)

应用“全国生态环境十年变化(2000—2010年)遥感调查与评估项目”研究成果，分析了长江中下游湿地10年间的生态保护现状和景观格局变化，并应用CLUE-S模型预测了长江中下游湿地保护未来5～15年的发展趋势。结果表明：2000—2010年，长江中下游湿地构成比例发生了较大变化，自然湿地萎缩严重。其中，洞庭湖水域面积下降了63.4 km2，降幅为11.9%；鄱阳湖的水域面积下降了176.3 km2，降幅为13.4%。即使在优化情景下，未来5～15年长江中下游城市群湿地面积的持续减少趋势仍难以遏制。

CLUE-S模型；景观格局变化；情景设置；长江中下游湿地

湿地是地球生物圈内具有高度多样性的独特生态系统，是人类最重要的生存环境之一，被誉为“自然之肾”。加强湿地研究和保护，具有十分重要的意义。目前湿地研究主要涉及生态系统健康及评价[1-2]、景观格局变化[3-4]、服务功能评价[5]和生态重建研究[6]等。生态系统健康及评价和服务功能评价研究是针对湿地生态的现实状态问题，生态重建研究则侧重于从生态系统功能改善角度进行湿地规划，目的是通过人为干预使湿地生态系统向健康有序方向发展。这些研究大部分是基于湿地生态现状进行的静态生态研究。对于动态研究，景观格局研究局限于从过去某一时间点开始至当前的变化，重点是阐述历史演变趋势及其驱动力问题。对人为活动或生态系统自身演变导致的湿地格局变化的研究目前鲜见报道，尤其是针对未来的变化趋势分析，尚处于探索阶段。

土地利用变化及效应模型(CLUE Model)由荷兰瓦格宁根大学的Veldkamp等科学家提出。该模型在应用中不断改进，比较突出的是在较小尺度上模拟土地利用变化及其环境效应的CLUE-S模型，目前广泛应用于土地利用空间分布、生态系统服务价值变化等方面。本文利用CLUE-S模型研究长江中下游湿地未来景观格局变化，旨在分析人为活动干扰引起的湿地景观格局变化与城镇化速度、经济发展水平和规模等的相互联系，并预测湿地景观未来的变化趋势，对于长江中下游湿地生态系统保护和湿地资源持续利用具有理论价值和现实意义。

1　研究区概况

根据中部地区发展战略环境评价，本文中所称长江中下游地区包括武汉城市圈、长株潭城市群、鄱阳湖生态经济区和皖江城市带重点区域，涉及长江、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖等主要河流和湖泊。该区域是全国河网密度最大的地区，湿地系统非常丰富。据统计，区域内湿地面积达2.8万km2，占长江中下游城市群总面积的10.77%，占全国湿地总面积的8.3%。丰富的湿地生态系统孕育了种类繁多的湿地生物，其中包括白鳍豚(Lipotesvexillifer)、扬子鳄(Alligatorsinensis)以及江豚(Neophocaenaphocaenoides)等国家一级保护动物。洞庭湖和鄱阳湖两湖平原淡水湖泊群湿地因其生物多样性地位重要，被《全国生态功能区划》与《中国生物多样性保护战略与行动计划》确定为重要生态保护区和生物多样性保护优先区域。保护长江中下游湿地，维持其生态功能，对于保障长江中下游地区的生态系统安全至关重要。

根据“全国生态环境十年变化(2000—2010年)遥感调查与评估项目”(以下简称十年调查)遥感解译，长江中下游湿地包括沼泽、湖泊和河流三个大类，森林沼泽、灌丛沼泽、草本沼泽、湖泊、水库/坑塘、河流和运河/水渠七小类。其中，湖泊、水库/坑塘和河流的分布较广，其余类别分布相对较少。湿地生态系统构成见图1。

图1　长江中下游城市群湿地生态系统构成现状Fig.1　The current situation of Yangtze River urban agglomeration wetland ecosystem

2　研究区湿地保护现状

长江中下游地区气候温和湿润，地势平坦，适宜人类居住与农业生产，自古就是我国工农业发展较好的区域。近10年来，随着新型城镇化和工业化的推进，长江中下游城市群产业发展迅猛，发展速度高于全国平均水平，已成为中部经济发展的重要增长极。然而，资源型、重工业为主的产业结构和快速城镇化进程也为生态环境保护带来了巨大的压力，长江中下游湿地面积不断减少，同时功能不断退化。

根据十年调查，近10年来长江中下游湿地生态系统总面积变化不大，但构成比例变化较大。生态功能强大的灌丛沼泽和草本湿地面积分别减少了0.38 km2和186.49 km2，降幅分别为23.66%和11.58%，湖泊、水库/坑塘、河流和运河/水渠等水面面积以及森林沼泽面积有所增加，但增幅均不到2%。人工湖库坑塘代替自然湿地的现象比较突出，“占优补劣”问题和自然湖泊水域面积萎缩现象非常严峻。十年调查显示，2000—2010年，洞庭湖和鄱阳湖水域面积分别下降了63.4 km2和176.3 km2，降幅分别为11.9%和13.4%。

3　长江中下游湿地保护未来趋势分析

长江中下游地区是我国主体功能区划的重点开发区，未来相当长一段时间内，还将处于工业化和城镇化的加速推进阶段，生态环境保护压力将持续增大。为把握未来长江中下游湿地保护面临的形势，采用土地利用模型CLUE-S预测不同经济社会发展情景下湿地面积的变化，为未来湿地保护提供定量或定性的理论支撑。

3.1模型介绍

CLUE-S模型基于“土地利用变化是受该地区的土地利用需求驱动的，土地利用分布格局与土地需求以及该地区的自然环境和社会经济状况处在动态平衡之中”的假设。该模型通过输入土地利用变化驱动因子多元回归系数、转换系数等参数，模拟土地利用变化目标值约束下的土地利用变化状况，适用于预测规划情景下的土地利用空间格局变化。模型输入参数包括：(1)模拟初期各土地利用类型的空间分布格局及其与相应驱动因素的相关系数；(2)历年各土地利用类型的面积；(3)各土地利用类型的转换规则。

本研究将生态系统分为湿地、农田、城镇、林地、草地和其他等6种类型，并通过情景设计，估算未来的各类土地需求。具体方法是：采用Dyna-CLUE 2.0软件进行CLUE-S模型分析，依据模型软件运行要求，将土地利用现状、评价区域转化为ASCII码格式，并将土地利用驱动力分析所获得的参数、转换规则以及各年份不同情景下的土地需求等，按照模型运行所需求的文件格式进行整理和数据输入，经运行模型，即获得各年份不同情景下的生态系统空间格局的预测结果(图2)。对预测结果应用Kappa指数进行验证，当Kappa指数>0.75时，则一致性较好[7]。

图2　基于CLUE-S模型的生态系统变化预测过程Fig.2　Prediction process of ecosystem change based on CLUE-S model

3.2发展情景及预测参数设计

综合考虑长江中下游地区2000—2012年的历史趋势数据，包括人口增长率、GDP增速和三产比例等，结合《国家新型城镇化规划(2014—2020)》关于城镇化率的设定、研究区各行政区国民经济发展“十二五”规划关于GDP增速和三产比例的设定以及工业、农业、航运等专项规划，设定模型预测参数和情景方案，最终设立两个情景方案，如表1所示。基线情景优先考虑地方发展意愿，以经济发展趋势外推和地方发展目标为导向；优化情景统筹产业结构调整和技术进步，综合考虑国家对区域经济发展战略指向和生态环境保护约束的强化要求。

表1不同情景下长江中下游城市群的主要经济社会指标

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

年份GDP/万亿元基线情景优化情景人口/万人城镇化率/%基线情景优化情景202012.28.6110826257203029.515.2114997062

3.3预测结果分析

3.3.1区域生态系统格局变化分析

预测结果表明：未来5～15年(2020—2030年)，长江中下游地区城镇生态系统仍将持续扩张，长江南部地区扩张速度较快，北部地区扩张速度相对较慢；农田生态系统仍将持续减少，山区变化较为剧烈，平原河湖地区农田保持较为稳定；森林生态系统保持稳定，尤其是山区地带的森林得到保育，而平原地区有所减少；湿地生态系统受人为干扰严重，将持续萎缩，尤其是草本沼泽湿地，变化幅度较大。如表2所示。

在中部崛起战略和长江经济带战略的指引下，研究区域进入深度开发阶段，开发规模不断扩大，城镇建设用地继续扩张，适宜城市建设开发的平原地区的耕地、林地、湿地等生态系统不断被侵占，区域生态系统格局进一步向人工化、破碎化趋势转变。

表2不同情景设置下生态系统类型面积变化

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

城市群年份情景面积/km2森林草地湿地农田城镇其他武汉城市圈201020202030现状15955.92738.2810427.1940059.254836.0112.64基线情景16024.83642.839877.6439871.245601.2011.56优化情景16120.74547.8810130.8239816.355404.898.61基线情景16020.14559.209345.9739605.946487.4710.59优化情景16073.71418.539815.1439734.835987.090.00皖江城市带201020202030现状28047.681694.148140.9745692.926904.68117.50基线情景28425.551333.187504.9645469.617752.79111.80优化情景28509.91907.017945.3745587.097639.529.00基线情景28645.151051.566934.2445121.428737.22108.31优化情景28667.88517.847763.6345509.458139.090.00长株潭城市群201020202030现状23887.09262.363052.1113730.971964.6058.33基线情景23761.62254.422970.7813545.692370.0052.95优化情景23778.14254.423044.5813514.562310.0953.67基线情景23518.00247.112894.2713373.312874.0448.74优化情景23734.39247.043037.1013375.932561.000.00鄱阳湖生态经济区201020202030现状32309.191112.736753.2213583.463973.86117.79基线情景32427.69761.846413.2113447.884692.21107.41优化情景32593.06583.946708.6013410.934517.7036.01基线情景32211.47588.766144.8413251.995555.9597.23优化情景32816.88212.836676.3013153.724990.510.00

3.3.2湿地面积变化趋势

根据预测，未来5～15年，长江中下游城市群湿地面积将持续减少。基线情景下，2010—2020年，湿地面积将从2.84万km2降至2.68万km2，减幅5.66%；2020—2030年，进一步减少至2.53万km2，减幅5.41%。优化情景下，减少趋势有所减缓，2010—2020年，湿地面积从2.84万km2减少到2.78万km2，减幅1.92%；2020—2030年，减少2.73万km2，减幅1.93%。从区域上看，皖江城市带湿地变化最为剧烈，武汉城市圈和鄱阳湖生态经济带次之，长株潭城市圈湿地变化幅度最小。其中，安徽宣城和江西景德镇是湿地锐减最为严重的地区。

总体来说，未来5～15年，长江中下游湿地保护形势非常严峻，湿地面积萎缩的趋势暂时难以遏制。从情景设置来看，优化情景下的湿地保护状况优于基线情景，说明湿地保护与经济增速、城镇化速度等社会经济因素联系极为密切。因此，必须从社会经济发展和人为活动影响的角度分析影响湿地保护的驱动因子，并加以科学调节，才可有效保障湿地生态系统的良性和健康运行。

4　结果分析及建议

加强湿地研究和保护具有十分重要的意义。本文应用CLUE-S模型对研究区域湿地未来发展趋势进行了预测，结果表明：随着长江中下游进入深度开发阶段，城镇化进一步推进，城镇建设用地进一步扩张，湿地保护的压力持续增大。即使在优化情景下，未来5～15年，长江中下游地区湿地面积仍将大幅减少。从情景设置及预测参数选取情况来看，湿地保护受到人为因素的影响将持续加重。

保护湿地必须从根本上协调经济社会发展与生态环境保护之间的关系，从区域产业绿色升级、城镇化建设边界合理控制、以生态红线控制开发强度和规模、以资源环境承载力优化生产力布局等方面着手推进湿地系统的保护。主要包括以下3个方面：

(1)统筹规划区域产业发展，将当前重型化、粗放式的产业类型和发展方式向绿色化、集约化方向转变，以开发强度、用地效益为指标，提升产业层次，提高土地利用效益。

(2)划定生态保护红线和城镇化建设边界，严格限制城镇建设用地无限扩张。建议有条件的地区进行湿地普查，确定湿地总量红线，一经设定，在无法律依据的情况下，任何开发建设项目均不可触碰。

(3)加强湿地质量保护工作，尤其是对自然湿地的保护，严格控制“以劣补优”、以土地用途变更为手段降低湿地质量。

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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

区域和行业重大发展战略环境评价(2110203)

陈凤先(1982—)，女，河北人，工程师，硕士，研究方向为战略环境评价与管理，E-mail：chenfx0707@126.com

李天威(1971—)，男，吉林人，研究员，博士，主要从事环境影响评价政策、理论与方法研究，E-mail：li.tianwei@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2016.05.011

X36

A

2095-6444(2016)05-0043-04