三峡库区县域土地生态红线划定研究——以重庆市江津区为例

李世佳，张安明，郭欢欢，张志刚，呼和孟古拉

（1.西南大学地理科学学院，重庆 400715；2.重庆市国土资源和房屋勘测规划院，重庆 400020；3.北京大学城市与环境学院，北京 100871；4.江苏省城乡发展研究中心，江苏 南京 210036）

不合理的人类活动导致生态环境形势日益严峻，恶化的生态环境威胁着国家生态安全。对于生态红线的划定，无论是政府部门还是诸多学者，陆续开展了大量研究及具体工作。国家层面上出台了相关规程，如2015年5月环境保护部出台的《生态保护红线划定技术指南》，指出生态保护红线是指依法在重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域划定的严格管控边界，是国家和区域生态安全的底线，生态保护红线所包围的区域为生态保护红线区，对于维护生态安全格局、保障生态系统功能、支撑经济社会可持续发展具有重要作用［1］。许妍等［2］从生态环境敏感性、生态功能重要性和环境灾害危险性三个方面建立渤海生态红线划定指标体系，燕守广等［3］在江苏省生态环境现状评估和生态环境敏感性评估的基础上划分出15类生态红线，杨世凡等［4］有机结合生态环境敏感性和生态服务功能重要性将贵州赤水河流域划分出9大类生态红线区，杨姗姗等［5］通过生态敏感性评价和生态系统服务重要性评价并结合现有的生态保护地区综合划定江西省生态红线区，丁雨賝等［6］基于生态服务价值和生态敏感性综合评价土地生态，划定出义和镇刚性和弹性生态红线。

三峡库区位于长江上游，地跨重庆和湖北两省（市），是中国乃至世界上最为特殊的生态功能区和典型的生态系统脆弱区之一，不合理的人类活动和气候变化的影响使三峡库区的生态环境问题十分突出，区域生态环境安全受到威胁，三峡库区作为长江流域生态屏障的“咽喉”，保障库区的生态安全对区域社会经济的可持续发展以及长江流域的生态安全具有典型的意义和科学示范价值［7-8］。库区面临的众多问题多与生态环境的特殊性以及土地利用有关，从生态敏感性和生态系统服务功能的价值划定土地生态红线，对于保障生态安全和土地可持续利用具有重要的意义。从省域或市域的层面来划定库区的生态红线，容易忽视库区各区县的社会经济发展差异状况，镇域层面不便于红线区域的划定与保护，而以县域为单元划定生态红线，既便于生态红线的划定与保护，又能兼顾县域的社会经济发展状况。

本研究选择三峡库区典型县域——江津区为例，借助空间技术方法，通过生态敏感性评价和生态服务价值评价，综合划定土地生态红线，以期为江津区生态红线划定乃至三峡库区生态红线划定提供有益的参考，不仅对实现区域生态安全和土地可持续利用具有重要的意义，也是实现“两规合一”甚至“多规合一”的基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

江津区位于重庆市西南部，三峡库区库尾，地理坐标 105°49′～106°38′E、28°28′～29°28′N，北靠重庆市璧山区、九龙坡区、大渡口区，东临重庆市巴南区、綦江区，西接重庆市永川区、四川省合江区，南邻贵州省习水县（图1，彩插一）。江津区位于“川东褶皱带”和“川黔南北构造带”的过渡地带，地势四周高中间低，地貌以山地和丘陵为主，地带性土壤为黄壤。气候属于亚热带季风气候，光照充足，年均气温18.2℃，年均降雨量为1 000 mm。江津区是距离重庆主城区最近的区域中心城市，也是“一小时经济圈”发展核心的增长极和重要的现代制造业基地、能源基地、物流基地。本研究根据江津区土地利用总体规划（2006—2020年）将其划分为三大区域：北部浅丘城乡高度发展区，中部中高丘耕园地稳定发展区，南部山地林农稳步发展区。

1.2 数据来源

本研究采用的数据包括江津区土地利用数据、NDVI数据、土壤属性数据、DEM数据等。土地利用数据来源于江津区第二次土地调查成果变更的地类数据库及野外实地调研；NDVI数据使用美国地质勘探局（United States Geological Survery，USGS）提供的30 m空间分辨率MODIS NDVI MOD13Q1数据；土壤属性数据来源于中国科学院南京土壤研究所的1：100万中国土壤数据库，并从中提取出研究区的土壤类型分布；DEM数据tif来自中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站，精度为30 m；坡度数据由DEM数据派生；水体数据从地类数据库中提取。以上所有数据均在ArcGIS10.2软件平台处理，栅格数据处理像元大小均为30 m×30 m，地理坐标系统统一为GCS_WGS_1984。

1.3 研究方法

县域土地生态红线划定起着承上启下的作用，不仅要明确区域当前的生态环境问题和生态服务功能，还要具体落实到空间和数量上。本研究从生态敏感性和生态系统服务价值两个方面进行土地生态综合评价，以此对江津区的土地生态红线进行划定。

1.3.1 生态敏感性评价 生态敏感性是指生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反应程度，反映发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小［9］。生态敏感性评价是指在不考虑人类活动影响的前提下，评价具体的生态过程在自然状况下潜在的产生生态环境问题的可能性大小，敏感性高的区域，当受到人类不合理活动影响时，就容易产生生态环境问题，这是生态环境保护和恢复建设的重点［10］。根据江津区的自然环境条件、生态问题及数据可获取性，选取高程、坡度、水体、植被覆盖度和土壤类型5个因子。首先对这5个因子分别进行单独评价并依据敏感程度划分为5级（不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感、极敏感），再运用AHP（Analytic Hierarchy Process）层次分析法，将高程、坡度、水体、植被覆盖度和土壤类型这5个因子作为指标层，生态敏感性为目标层，计算各因子的权重，最后使用ArcGIS中栅格计算器加权计算江津区生态敏感性综合评价结果。生态敏感性综合评价公式为：

式中，SSi为某土地评价单元（30 m×30 m）生态敏感性总分，Wi为第i（i= 1，2，3，…n）个因子的权重值，Fi为第i个因子的生态敏感性评分值。

（1）高程。江津区海拔介于143 m和1652 m之间，高程差异较大。高程影响小区域的温度、湿度、降水等，进而影响土壤、植被以及人类活动，形成敏感程度各异的多种生态系统。结合江津区自然概况及《重庆市“四山”地区开发建设管制规定》，将江津区北部“四山”区域中海拔320 m以上的区域划分为极敏感，“四山”区域中低于320 m的划分为不敏感；将其他区域高程分为5级，分别为不敏感（＜320 m）、轻度敏感（320～500 m）、中度敏感（500～800 m）、高度敏感（800～1 000 m）、极敏感（＞1 000 m）（表1）。

（2）坡度。江津区地处云贵高原和四川盆地边沿低山浅丘交界处，由于地势地貌的特殊性，时常发生山体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等自然灾害。坡度也是影响地表侵蚀的主要因素，不同坡度形成的坡面流差异较大，产生的土壤流失程度也有较大的差别［11］。按照《第二次全国土地调查技术规程》，本研究将坡度分为5级，分别为不敏感（≤2°）、轻度敏感（2°～6°）、中度敏感（6°～15°）、高度敏感（15°～25°）、极敏感（＞ 25°）（表 1）。

（3）植被覆盖度。植被覆盖度指示植被的茂密程度及植物进行光合作用面积的大小，是反映地表植被群落生长态势的重要指标和描述生态系统的重要基础数据，对区域生态系统环境变化有着重要指示作用［12］。本研究将植被覆盖度分为5级，分别为极敏感（＞80%）、高度敏感（60%～80%）、中度敏感（40%～60%）、轻度敏感（20%～40%）、不敏感（≤20%）（表1）。

（4）水体。人类活动在不同程度上会对水体环境产生影响，从而影响水域生态系统的稳定性和可持续性。江津区位于三峡库区库尾，水域质量的优劣对生态系统的影响更为突出。根据三峡库区消落带的情况，将海拔在175 m以下的长江流域划分为河流，从土地利用数据中提取河流、水库、山坪塘作为水体，建立缓冲区，根据距离水体的远近分为5级，分别为极敏感（≤100 m）、高度敏感（100～200 m）、中度敏感（200～350 m）、轻度敏感（350～500 m）、不敏感（＞500 m）（表1）。

（5）土壤类型。不同土壤类型反映了不同程度的土壤侵蚀敏感性，对于土壤侵蚀的形成和分异规律有着显著影响，且可以在一定程度上反映水土流失情况［13］。三峡库区作为水土流失的严重地区，以土壤类型表征不同程度上的水土流失，具有可行性。根据不同土壤类型分为5级：水稻土为不敏感，新积土和山地草甸土为轻度敏感，棕壤、黄褐土和石灰（岩）土为中度敏感，黄壤、黄棕壤、粗骨土为高度敏感，紫色土为极敏感（表1）。

表1 生态敏感性因子分级

1.3.2 生态服务价值评价 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用［14］。它不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料，还创造与维持了地球生态支持系统，形成了人类生存所必须的环境条件［15］。据Costanza等人［16］和谢高地等［17］人的研究，并结合江津区2016年土地利用变更数据类型和地域生态系统特征，将生态系统分为旱地、水田、阔叶林、灌木林、草地、湿地、荒漠、水域、城镇用地9种类型，生态服务价值分为供给服务、调节服务、支持服务和文化服务4大类，再选取食物生产、原料生产、水资源供给等11个指标（表2）来衡量。参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表，采用重庆市粮食单位面积产量与全国农田粮食单位面积产量的比值作为地区修订系数，计算江津区生态系统单位面积生态服务价值（表2）。

表2 江津区不同土地利用类型单位面积生态服务价值（元/hm2·年）

2 结果与分析

2.1 生态敏感性评价结果

2.1.1 单因子评价结果 （1）高程因子评价。对高程的敏感性分级结果图2（彩插一）和表3显示，江津区高程敏感性等级的面积分布依次为：不敏感 1 491.66 km2、占46.61%，轻度敏感654.18 km2、占 20.44%，极敏感 528.11 km2、占16.5%，中度敏感324.8 km2、占10.15%，高度敏感201.24 km2、占6.26%，表明江津区的高程以中低高度为主，主要分布北部和中部地区，这些地区人类活动强度大，敏感性较弱，而在山区，由于高程较大，分布的森林一旦遭到破坏，生态系统便会受到极大影响，因此高海拔地区的敏感性较高。

（2）坡度因子评价。坡度和高程是地形的两大基本要素。由图2（彩插一）、表3可知，江津区坡度敏感性等级的面积分布依次为：中度敏感1165.97 km2、占36.23%，轻度敏感988.37 km2、占30.71%，高度敏感487.58 km2、占15.15%，极敏感313.48 km2、占9.74%，不敏感262.59 km2、占8.16%，表明江津区的坡度分布以2°～15°为主。坡度敏感性的空间分布与高程的较为相似，两者相互作用，并叠加影响江津区的生态敏感性。

（3）土壤因子评价。对土壤的敏感性分级结果图2（彩插一）、表3显示，江津区土壤敏感性等级的面积分布依次为：不敏感1 567.21 km2、占48.7%，极敏感853.22 km2、占26.51%，高度敏感769.19 km2、占23.9%，轻度敏感24.02 km2、占0.75%，中度敏感4.35 km2、占0.14%。这与高程和坡度的分布有所不同，由于江津区的水稻土分布较广，且主要分布在南部和北部海拔较高的地带，水稻土经常年的耕作，其生态敏感性较为稳定，因此水稻土不敏感区的分布面积较大。差异最大的是极敏感性和高度敏感性这两个等级，其分布面积占近1/2，在一定程度上左右着土壤的敏感性。

（4）水体因子评价。对水体的敏感性分级结果图2（彩插一）、表3显示，江津区水体敏感性等级的面积分布依次为：不敏感781.91 km2、占24.3%，中度敏感 756.76 km2、占23.52%，高度敏感640.13 km2、占19.89%，极敏感 628.8 km2、占19.54%，轻度敏感 410.1 km2、占12.75%。除轻度敏感外，另外4个等级的面积大致相同。不敏感性等级主要集中在南部，其余4个敏感性等级则集中分布在北部和中部。

（5）植被覆盖度因子评价。对植被覆盖度的敏感性分级结果图2（彩插一）、表3显示，江津区植被覆盖度敏感性等级的面积分布依次为：极敏感2 025.44 km2、占 62.94%，高度敏感916.41 km2、占 28.48%，中度敏感127.34 km2、占3.96%，轻度敏感78.95 km2、占2.45%，不敏感69.86 km2、占 2.17%，表明江津区植被覆盖度的敏感程度由高到低面积逐渐减少，植被覆盖度总体较好，大部分区域对生态敏感性的影响较大。

表3 生态敏感性因子评价结果

2.1.2 综合评价结果 根据AHP决策分析法确定5个生态敏感性单因子权重，将权重分别加权到各个单因子上，运用ArcGIS软件计算生态敏感性因子综合结果，见图3（彩插一）、表4。由图3（彩插一）可知，江津区敏感性得分介于1～9分之间，再重分类得出不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感、极敏感5个等级。

从表4可以看出，江津区的生态敏感性以中度和轻度为主，两者分布的面积分别为1 264.35、796.45 km2，分别占研究区总面积39.29%和24.75%，中度和轻度敏感性分布的空间表现较为分散，以破碎化为主，分布在整个研究区（图3，彩插一）；其次是高敏感性，分布面积为769.75 km2，占比为23.92%，表明这一等级的敏感性占据了研究区的一定空间范围，主要分布在南部山地农林稳步发展区，集中分布较为明显，这些区域主要以山地丘陵为主，林地分布较多；最后是分布面积较少的不敏感性和极敏感性，分布面积分别为205.95、181.5 km2，在整个敏感性分布区域中所占的面积比例均不超过10%，分别为6.4%和5.64%。尽管最低等级和最高等级的敏感性分布空间最小，但所分布的空间特征最为显著，主要表现为以条带状为主，如不敏感性的区域有沿长江分布、沿条带状山体分布等，极敏感性区域主要分布在北部的“四山”，条带分布显著。由此可见，江津区的生态敏感性存在一定的地域空间特征。

表4 生态敏感性分级赋值表

2.2 生态服务价值评价结果

将江津区按照土地利用划分为旱地、水田、阔叶林、灌木林、草甸、湿地、水体、裸地、水系、城镇用地9个生态系统。根据各生态系统生态服务价值评价值，将其标准化到0～100之间，再分为极低、低、一般、高、极高5级生态服务价值，评分标准及结果见表5，评价结果见图4（彩插一）。从表5可以看出，江津区生态服务价值评价结果以一般生态服务价值等级和高价值生态服务价值等级为主，面积分别为1 447.13和1272.71 km2，占比分别为44.97%和39.55%；低价值和极低价值面积总和为352.58 km2，仅占10.95%；极高价值生态服务面积为145.45 km2，占比为4.52%。从图4（彩插一）可以看出，江津区生态服务价值整体呈现出南高北低的态势，其中极高生态价值等级主要分布在长江沿岸；高生态价值等级面积大，集中分布明显，主要分布在南部山地农林稳步发展区和北部浅丘城乡高度发展区中的“四山禁建区”，这些区域主要以山地丘陵地形为主，林地分布较多；一般生态价值等级面积大但分布较为零散，主要分布在中部中高丘耕园地稳定发展区，该区地形多为低丘和深丘地形地貌，耕地和园地较为集中；低生态价值等级主要分布在多平坝和低丘地形的北部浅丘城乡高度发展区，分布的区域主要为长江沿岸的城镇地区及靠近重庆主城的双福新区。

表5 江津区生态服务价值评价结果

2.3 生态红线划定与保护

使用栅格计算器将生态敏感性综合评价结果和生态服务价值评价结果相加，得到最终结果。将最终结果分为极低价值生态服务、低价值生态服务、一般生态服务价值、高生态服务价值和极高生态服务价值，将高生态服务价值区域和极高生态服务价值区域划定为生态红线。丘陵山区的特殊地形地貌致使土地利用类型破碎分散，综合划定的结果中，各种评价等级交叉分布，为保证生态红线区域内的生态系统完整性、功能一致性和空间连续性，并便于生态红线区的保护与管理，剔除划定的生态红线区域内的细小破碎图斑，并将密集分布或靠近的图斑聚合为相对完整成片的图斑。

根据划定结果（图5，彩插一），江津区生态红线面积为1 091.30 km2，占江津区总面积的33.9%。红线区域主要分布在北部浅丘城乡高度发展区的长江及其沿岸、长江支流及其沿岸、“四山”禁建区、江津区南部山地林农稳定发展区的四面山自然保护区和中山鹭类自然保护区、江津区西南部渝川结合部的滚子坪森林公园和黑山石-滚子坪风景名胜区以及其他区域。生态红线一旦划定，就应严格保护，确保红线区域内自然生态用地的性质不改变、生态服务功能不降低、面积不改变等。相关主管部门在分清红线区域内职责的同时，应按照相应法律法规对生态红线区域实行严格管控。

3 结论与讨论

本研究以典型丘陵山区重庆市江津区为例，从土地利用和生态价值的角度，探讨了以县域为单位的生态红线划定，从生态敏感性和生态系统服务价值两个层面建立评价体系并划定土地生态红线。根据生态敏感性评价结果和生态服务价值评价所划定的江津区生态红线面积为1 091.30 km2，占江津区总面积的33.9%，红线区域主要分布在长江及其沿岸、长江支流及其沿岸、“四山”禁建区、江津区南部的四面山自然保护区和中山鹭类自然保护区、江津区西南部渝川结合部的滚子坪森林公园和黑山石-滚子坪风景名胜区以及其他区域。

从面积上看，本研究划定的生态红线面积与江津政府划定的生态红线面积1 050.54 km2仅相差40 km2左右；空间上看，生态红线区域大致相近，都包括了河流、大型水库和自然保护区、森林公园、风景名胜区、“四山”禁建区等。不同之处在于，后者划定的生态红线区域将河流水库等分级做缓冲区，使得河流水库等区域的红线面积增加，而本研究在政府划定的生态红线区域之外还存在部分生态服务价值高且生态敏感性程度大的区域，因此二者划定的红线面积相近。

在划定生态红线过程中，受制于自然地形和经济发展状况，部分生态红线区域还与非红线区域犬牙交错，不利于集中连片保护，在实际划定工作中应酌情考虑。本研究受理论、方法和数据获取所限，在生态敏感性评价时仅考虑高程、坡度、水体、植被覆盖度和土壤类型，江津区的其他敏感性如酸雨敏感性、和生境敏感性还有待进一步研究。在考虑三峡库区其他区县生态红线划定时，生态敏感性因子选取应根据当地实际情况选取，以便更好的反映生态系统的抗干扰能力。

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