青龙满族自治县生态敏感性评价及区划*

2018-01-31张立强崔海宁张蓬涛

中国农业资源与区划 2017年11期

简卿，张立强，崔海宁，赵丽，张蓬涛※

(1.河北农业大学国土资源学院，保定 071001； 2.河北瑞嘉土地规划咨询有限公司，廊坊 065000)

0 引言

随着社会经济的不断发展，自然资源的不合理利用和生态环境的破坏逐渐成为阻碍社会经济可持续发展的关键问题。虽然中国拥有世界上第三大的国土面积，但是水土流失、水资源短缺、沙漠化、耕地数量少等问题仍然使中国在面临的生态危机上排名第一[1]。因此，为了协调好人与自然的关系，以及生态环境与社会经济发展的关系，合理的土地利用规划和生态功能区划变得尤为重要，而科学的生态敏感性评价正是进行合理土地利用规划和生态功能区划的基础。生态敏感性评价就是评价一个区域内生态系统对人类活动影响以及自然环境改变的敏感程度，生态环境可能出现的问题、可能性大小以及难易程度[2]。通过对各类不同生态敏感性区域的辨识，评定生态敏感性等级，可以确定优先发展建设的区域以及重点保护的区域，以促进区域生态安全、实现生态环境可持续发展和土地可持续利用[3-4]。

目前，国外对单一性生态敏感性评价研究较多，而国内已从单因子评价发展到了多种评价因子综合评价[5]。关于研究方法的选择，宋晓龙等[6]将生态适宜性评价和人为干扰分析相结合，依据生境敏感性评价模型计算综合生境适宜性指数并分析人为干扰因子造成的生境损失，由此得到黄河三角洲自然保护区的生态敏感性评价，并根据评价结果进行了分区；吴金华等[7]在调研区域土地生态环境问题的基础上，采用客观确权法——变异系数法确定了评价因子的权重，并分析了延安市的土地生态敏感性；叶丝丝等[8]对桃花江实践区的生态敏感性评价是在定性分析区域生态环境特点后，选取了地形地貌、水土流失、水环境和生态景观4个对生态环境有较大影响的生态因子进行评价，并根据其生态敏感性的空间分布特点进行分析，提出对策建议。目前国内学术界已有针对城市生态公园[9]、湿地公园[10]、渔牧交错区[11]等区域的生态敏感性评价，但没有统一的评价方法。而在人地矛盾日益突出的情况下，生态敏感性评价不应再局限于特殊区域，针对县域进行生态敏感性评价亦具有十分重要的战略意义。

该文以河北省秦皇岛市青龙满族自治县为研究对象，在分析了青龙满族自治县生态环境现状的基础上，依据科学性、系统性和可行性原则，参考由国家环保总局下发的、适用于省域生态服务功能和生态敏感性评价及生态功能分区的《生态功能区划暂行规程》，结合县域大小和实际，选取土壤侵蚀敏感性因子、沙漠化敏感性因子和生境敏感性因子，运用多因素分析法、GIS空间分析法并结合“木桶原理”，进行县域生态敏感性评价并分级，生成青龙满族自治县生态敏感性综合评价图，旨在为该县的生态保护与管理以及类似县域的生态敏感性评价工作的开展提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

青龙满族自治县隶属于河北省秦皇岛市，位于河北省东北部，地处燕山东麓古长城北侧，东经118°34′～119°36′，北纬40°04′～40°36′。北边与辽宁凌源、建昌相交接，西边和河北宽城、迁西相连，南边与河北迁安、卢龙、抚宁相邻，东边与辽宁绥中相连，县域总面积为3 510km2。

青龙满族自治县东、西、北三面高，南面较低，呈簸箕状分布。地貌主要是中低山和丘陵，占全县面积的80%左右，河谷面积占10%，耕地面积占10%左右，所以该县素有“八山一水一分田”之称。青龙满族自治县为暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，年均温为9.3℃，年总降水量为759.1mm，一日最大降水量为121.5mm。全县河流总长478km，其中较大的河流共有6条，最大、最主要的为青龙河。土壤类型主要由褐土及棕壤土组成，其中褐土占全县总面积比例79.6%，主要分布在低山、丘陵地区，棕壤占17.6%，主要分布在较高的山地地区。该县森林覆盖率较高，达56.24%，且树种比较齐全，有野生动植物达590多种[12]。

1.2 数据来源

该研究用到的主要数据资料包括： 1： 10万的2013年青龙满族自治县土地利用现状图、2013年青龙满族自治县行政区划图、研究区土壤类型图、地貌类型图、植被类型图、基于2013年青龙满族自治县高程数据生成的DEM影像图以及2013年青龙满族自治县国民经济统计资料。

2 研究方法

2.1 评价方法

生态敏感性问题是在一定区域内多个影响因子共同作用的结果[13]，因此应在综合分析研究区特定生态环境问题的基础上明确区域生态敏感性的主要影响因子。该文在分析青龙满族自治县生态环境现状和土地利用现状的基础上，采用多因素分析法，针对青龙满族自治县生态敏感性的主要影响因子，确定评价指标和分级标准进而进行单因子敏感性评价；再运用木桶原理在GIS中确定生态敏感性综合指数，生成青龙满族自治县生态敏感性分布图，得到生态敏感性强度分布结果并进行分析。

2.2 评价因子的选取与分级

参考《生态功能区划暂行规程》及相关文献，针对研究区域的实际特点和研究的可行性，首先对区域土壤侵蚀敏感性、沙漠化敏感性以及生境敏感性3个方面进行单因子评价。为了保证评价结果的精确性，评价单元选取各个单因子评价所用底图的图斑。其中单因子敏感性等级分为5个级别：不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极敏感。

(1)土壤侵蚀因子

土壤侵蚀受气候、地形、土壤、生物等综合影响，此外不合理的土地利用结构也会破坏地表植被，加剧土壤侵蚀。青龙满族自治县属于大陆性季风气候，降水在季节上分配不均，夏季降水集中且多暴雨；地形以山地、丘陵为主，坡度多大于40°。且据该县环保局相关数据资料显示， 2009年土地耕层有机质含量在1.0%以下的面积占全县总耕地面积的54.2%，不仅有4 100hm2的土地通气性差，且养分缺乏、水分不足的土地达到10.43万hm2。其中，桃林口水库区域土壤侵蚀严重，土壤侵蚀模数达15～18t/(hm2·年)[14]。

(2)沙漠化因子

沙漠化指由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀或流水侵蚀等自然或非自然因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的现象[15]。青龙满族自治县春、秋季干旱少雨，夏季雨水集中，冬季干旱降雪量少，满足沙漠化产生的条件，因此有必要对该县的沙漠化敏感性进行分析。

(3)生境因子

生境敏感性是指重要物种的栖息地对人类活动的反应。多样性的生物物种不仅能调节气候、保持水土，还能为人类生存提供必需的物质，是生态平衡的保障。鉴于青龙满族自治县境内存在国家级风景名胜区、国家级地质公园，生物物种繁多且存在国家级保护物种，因此有必要进行生境敏感性评价。

2.3 单因子敏感性评价

2.3.1 土壤侵蚀敏感性评价

根据《生态功能区划暂行规程》，省域范围土壤侵蚀敏感性评价建议选取降水侵蚀、土壤质地、地形起伏度以及植被等评价因子。结合专家意见以及相关研究[16-17]，尽管研究区内12个气象站点数据资料显示，降水状况在该县域内空间差异较小，但仍存在季节分布不均现象，且研究区地形坡度较大。综上，选取土壤质地、地形起伏度、植被以及降水侵蚀力4个评价因子最能准确计算研究区土壤侵蚀状况，并依据《生态功能区划暂行规程》中土壤侵蚀敏感性评价的分级标准分别赋值(表1)。首先，根据县域土壤类型图，区分土壤质地并分级赋值，得到该县的土壤质地敏感性分布矢量数据；基于2013年县域高程数据生成的DEM影像图通过ArcGIS提取坡度，计算地形起伏度，分级赋值得到该县地形起伏度敏感性分布矢量数据；根据县域土地利用现状图划分植被敏感性等级，分级赋值得到该县植被敏感性评价矢量数据；根据掌握的县域年、月降水资料，根据王万忠等[18]的研究成果，进行降水侵蚀力值的估算，并分级赋值得到降水侵蚀力分布矢量数据；然后利用特尔菲法确定对应的权重值，C1～C4分别为0.340、0.275、0.275和0.110。采用加权指数法(公式1)，运用ArcGIS软件空间分析的相交功能对上述单因子敏感性分布矢量数据进行空间叠加并计算，得到青龙满族自治县土壤侵蚀敏感性分布图(图1)。

表1 土壤侵蚀敏感性评价指标及分级标准

指标不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感土壤质地(C1)石砾、沙粗砂土、细砂土、粘土面砂土、壤土砂壤土、粉粘土、壤粘土砂粉土、粉土地形起伏度(C2)0～20m20～50m51～100m101～300m>300m植被(C3)水体、草本沼泽、稻田阔叶林、针叶林、草甸、灌丛和萌生矮林稀疏灌木草原、一年二熟粮作、一年水旱两熟荒漠、一年一熟粮作无植被降水侵蚀力(C4)<2525～100100～400400～600>600分级赋值13579分级标准(SS)1 0～2 02 1～4 04 1～6 06 1～8 0>8 0 注：土壤侵蚀敏感性评价指标表参考《生态功能区划暂行规程》

表2 沙漠化敏感性评价指标及分级标准

指标不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感土壤质地基岩粘质砾质壤质沙质植被覆盖茂密适中较少稀疏裸地分级赋值13579分级标准1 0～2 02 1～4 04 1～6 06 1～8 0>8 0 注：沙漠化敏感性评价指标及分级标准表参考《生态功能区划暂行规程》

表3 生境敏感性评价指标及分级标准

(1)

式(1)中，SS为土壤侵蚀敏感性指数；Ci为i因素敏感性等级值；Wi为i因素影响土壤侵蚀性因子的权重。

2.3.2 沙漠化敏感性评价

参考《生态功能区划暂行规程》，沙漠化敏感性评价可以选取土壤质地、植被覆盖、湿润指数以及起沙风的天数等因子。但结合青龙满族自治县实际情况，湿润指数和冬春季大于6m/s大风的天数在该县域内无明显差异，因此沙漠化敏感性评价选取土壤质地和植被覆盖因子而暂不考虑湿润指数以及冬春季大于6m/s大风的天数两项因子。且选取的土壤质地因子在沙漠化敏感性评价中，参考《生态功能区划暂行规程》，只进行土壤质地大类的划分，该文依据县域土壤类型图区分土壤质地；植被覆盖度的划定则是依据县域土地利用现状图和植被类型图进行区分，按照评价体系表(表2)中的分级标准分级赋值，可分别得到土壤质地敏感性评价矢量数据以及植被覆盖敏感性分布矢量数据。利用ArcGIS软件空间叠加分析功能，根据特尔菲法确定的对应的权重值(0.5、0.5)进行叠加计算，得到青龙满族自治县沙漠化敏感性分布图(图2)。

2.3.3 生境敏感性评价

鉴于生物多样性评价指标的不易获取性，综合考虑土地利用现状的影响，青龙满族自治县生境敏感性评价选择利用国家与自治区级保护物种的丰富程度及其分布、土地利用状况和生态环境类型来评价区域生境敏感性[1](表3)。根据县域土地利用现状图区分土地用途地类，根据植被类型图结合相关知识判断植物种类和覆盖度，同时利用收集到的当地国家级、自治区级保护物种分布资料，运用ArcGIS软件，得到生境敏感性分布图(图3)。由于生境敏感性不存在不敏感区域，因此将其分为极度敏感、高度敏感、中度敏感和低度敏感4个级别。

2.4 生态敏感性综合评价

根据“木桶理论”原理，一个区域的生态环境敏感性强弱是由其最脆弱的也就是敏感性最强的部分决定。在ArcGIS软件中，将土壤侵蚀敏感性分布图、沙漠化敏感性分布图和生境敏感性分布图进行空间叠加分析，由“木桶原理”得到每个评价单元的综合分值，生成青龙满族自治县生态环境敏感性综合分布图(图4)。

图1 青龙满族自治县土壤侵蚀敏感性评价图2 青龙满族自治县沙漠化敏感性评价

图3 青龙满族自治县生境敏感性评价图4 青龙满族自治县生态敏感性综合评价

3 结果与分析

3.1 土壤侵蚀敏感性评价

青龙满族自治县土壤侵蚀极敏感区面积为526hm2，占全县面积的0.15%，主要分布在肖营子镇的上打虎店村、祖山镇的上河村、花厂峪村、青龙镇孟家铺村以及都山林场和桃林口水库的部分区域。其中，无植被覆盖的裸地居多，其次是工矿用地；土壤类型主要是褐土和少量的棕壤、粗骨土。由于缺乏植被覆盖，并受当地土壤质地以及地形坡度的影响，这些区域侵蚀沟发育迅速，土壤极易受到侵蚀。

土壤侵蚀高度敏感区面积为25.237 4万hm2，占全县面积的71.90%，几乎遍布整个青龙满族自治县。该区域亦因植物覆盖度较低，其次是受到山区的地形坡度影响，很容易受到土壤侵蚀危害。

土壤侵蚀中度敏感区域面积为4.491 2万hm2，占全县面积的12.80%，主要分布在马圈子镇、朱杖子乡以及祖山镇祖山林场、安子岭乡砖瓦窑村、土门子乡朱石岭村、八道河乡长沟村、青龙镇西双山村、娄杖子乡前牛山村和三拔子乡七拔子村。该区域植物较为茂盛，土壤侵蚀中度敏感。

土壤侵蚀轻度敏感以及不敏感区域总面积为5.318 8万hm2，占全县面积的15.15%，主要分布在茨榆山乡和大巫岚乡邢杖子村，该区域地势平坦，农业种植良好，土壤侵蚀敏感度最低。

表4 青龙满族自治县土壤侵蚀敏感性分布情况

敏感性等级面积(hm2)所占比例(%)极敏感5260 15高度敏感25237471 90中度敏感4491212 80轻度敏感及不敏感5318815 15

表5 青龙满族自治县沙漠化敏感性分布情况

表6 青龙满族自治县生境敏感性分布情况

3.2 沙漠化敏感性评价

青龙满族自治县沙漠化极敏感区面积为2.200 8万hm2，占全县面积的6.27%，主要分布在大巫岚乡大狮子沟村、祖山镇上河村、英武山村、三拔子乡的部分区域。土壤沙漠化主要由于地表无植被覆盖造成，裸地的沙漠化敏感性极强，土壤质地为沙质土壤，沙粒多，粘粒少，通气孔隙多，保水性差。

沙漠化高度敏感区面积为4.391 0万hm2，占全县面积的12.51%，主要分布在八道河乡刑厂村、官厂乡谢杖子村、大石岭乡写字洞村、凉水河乡小马坪村、肖营子镇肖营子村。该区域土地利用类型主要为自然保留地以及耕地中的旱地，植被稀疏，土壤质地主要是砾质土和壤质土。

沙漠化中度敏感区面积为9.508 6万hm2，占全县面积的27.09%，主要分布在平方子乡薛庄村、肖营子镇薛杖子村、木头凳镇兴隆台子村，张杖子乡兴隆沟村、官厂乡谢杖子村、大石岭乡写字洞村。这些区域的土地利用类型多为自然保留地中的其他草地和园地，也存在部分林地、园地及耕地中的旱地，植被较少，土壤质地类型多为砾质土或壤质土。

沙漠化轻度敏感区面积为2.411 4万hm2，占全县面积的6.87%，沙漠化不敏感区面积为16.588 2万hm2，占全县面积的47.26%，这些区域是河流水面或处于河谷地带，土壤类型主要为新积土，水热条件好，植被覆盖率高，沙漠化敏感性小。

3.3 生境敏感性评价

青龙满族自治县生境极敏感区域面积为7.020 0万hm2，占全县面积的20.00%，主要分布在都山林场区、马圈子镇西北部、桃林口水库区、八道河乡和祖山镇的部分区域。该区域植被茂盛、野生动植物种类繁多，生境敏感性极强。如都山林场拥有大片的原始林地、祖山作为国家级风景名胜区和地质公园拥有国家级保护物种。

生境高度敏感区面积为13.546 0万hm2，占全县面积的38.59%，主要分布在祖山镇、木头凳镇、安子岭乡、八道河乡、官厂乡以及双山子镇半壁山村、青龙镇大营子村、草碾乡东蚂蚁滩村，地类多为林地，植被茂盛，生物物种丰富。

生境中度敏感区面积为4.914 0万hm2，占全县面积的14.00%，主要分布在祖山镇的安门口村、安子岭乡安子岭村、八道河乡八道河村、肖营子镇白家店村等地，分布位置大体与高度敏感区一致，此区域内植被覆盖率低，生境敏感性一般。

生境轻度敏感区面积为9.620 0万hm2，占全县面积的27.41%，包括所有的裸岩、石砾地、城镇农村居民建设用地以及独立工矿用地，生物物种量少，生境敏感性低。

3.4 生态敏感性综合评价

根据评价结果，青龙满族自治县的生态环境极敏感性区域和高度敏感区域较多，总面积达24.405 7万hm2，占青龙满族自治县总面积的69.53%；其中极度敏感区面积为7.500 8万hm2，占青龙满族自治县总面积的21.37%；高度敏感区面积为16.904 2万hm2，占青龙满族自治县总面积的48.16%。极敏感区域主要分布在都山林场、祖山镇、马圈子镇西北部、八道河乡、凉水河乡东部、肖营子镇北部、七道河乡东部以及草碾乡与官场乡紧邻桃林口水库的区域。其中肖营子镇的上打虎店村、祖山镇的上河村和花厂峪村、青龙镇孟家铺村以及草碾乡与官场乡紧邻桃林口水库的区域土壤侵蚀敏感性极强；沙漠化敏感性极强的区域主要位于大巫岚乡、青龙镇拉马勾村等地；而都山林场、桃林口水库区以及祖山镇和祖山风景名胜区的生物物种十分丰富，且含有大片原始林地，因此生境敏感性极强。高度敏感区主要分布在祖山镇、木头凳镇、安子岭乡、八道河乡、官厂乡以及大石岭乡写字洞村、凉水河乡小马坪村和草碾乡东蚂蚁滩村，受到土壤侵蚀敏感性和生境敏感性因素的影响，地形坡度较大，水土流失严重，生物物种多样性容易受到威胁。

图5 青龙满族自治县生态敏感性比例

中度敏感区域面积为6.060 1万hm2，占青龙满族自治县总面积的17.27%。主要分布区与高度敏感性区域保持一致，但境内的植被覆盖和生物物种丰富程度较高度敏感性区域稍低，土地利用类型多为自然保留地中的其他草地和园地，土壤类型多为砾质土和壤质土，生态敏感性中等。

轻度敏感区域面积为4.634 2万hm2，占青龙满族自治县总面积的13.20%，是除去上述地区的该县其他地区，主要为村镇建设用地和居民点。

4 不同敏感性区保护及开发建议

根据生态敏感性综合评价结果，最终将该县分为4个不同的敏感性区域：极敏感区、高度敏感区、中度敏感区以及轻度敏感区。其中，极度敏感区和高度敏感区的面积占县域总面积的69.53%，针对不同敏感性区域，提出不同的保护和开发建议。

(1)极度敏感区及高度敏感区

生态极敏感和生态高度敏感区域是青龙满族自治县应重点实施保护工作的区域，该区域内环境敏感、脆弱。由于受当地土壤质地和地形坡度的影响，容易发生泥石流；同时该区域也是极重要的水源涵养地和水土保持区，区域环境对人类活动的反应极敏感。因此，该区域的工作重点是保护工作而非资源开发，保证植被的高度覆盖及生物物种的多样性和生态系统的完整性，实现其生态服务功能的价值。对该区域应继续加大造林植草力度，稳步提高森林覆盖率，同时要禁伐、禁猎，保护好原生植被和原有物种；严格控制建设活动，同时做好地质灾害风险评估，强化地质灾害监控防治力度；对于桃林口水库区域，要严格禁止排污，保证水质安全和生态补水，做好库区周边的水土保持工作，同时可以适当开展生态旅游。

(2)中度敏感区

生态中度敏感区尽管受一定的人类活动干扰因子的影响，但是具备一定的抗干扰能力和生态自我修复功能，因此，生态中度敏感区最应处理好开发与保护的关系，既要适当开发也要合理保护，即应在生态保护的指导下进行开发建设。鉴于青龙满族自治县的实际情况，中度敏感性区域应加大对特色农业的投入力度，即加大发展苹果、野生中药材的培育。不断优化产业结构，发展绿色循环经济，此外，也要在该区域内限制一定的大型的工业和破坏植被、土体结构的工程。

(3)轻度敏感区

生态轻度敏感区坡度平缓，适于农业生产和建设，主要承担区域的经济和发展建设功能。尽管该区域生态敏感性弱，但在土地利用方面仍需坚持生态优先的原则，保证“生活三废”和“工业三废”的合理排放；合理进行土地利用规划，加强土地节约集约利用，优化土地利用布局；不断完善和改进农业基础设施建设，保证现有耕地的数量和质量；发挥该县的资源优势，在不破坏生态环境的条件下适当扩大畜牧养殖，开拓特色土特产品市场，发展特色农业；此外，还应不断加强人居环境的投入，建设最美乡村。

[1] 左志莉.基于生态红线区划分的土地利用布局研究——以广西贵港市为例.南宁：广西师范学院， 2010

[2] 欧阳志云，王校科，苗鸿，等.中国生态环境敏感性及其区域差异规律研究.生态学报， 2000, 20(1): 9～12

[3] 李建军，苏志珠，王言荣.基于GIS的万荣县生态敏感性评价与区划.中国农业资源与区划， 2014, 25(4): 608～609

[4] 刘欢，何太蓉，张喆，等.基于生态敏感性分析的西南都市农业功能区划研究.中国农业资源与区划， 2015, 36(6): 152～157

[5] 秦贤宏，陈雯，段学军，等.复杂地貌区域生态敏感区综合评价与保护对策——以广西钦州市为例.自然资源学报， 2014, 4(28): 608～609

[6] 宋晓龙，李晓文，白军红，等.黄河三角洲国家级自然保护区生态敏感性评价.生态学报， 2009, 29(9): 4836～4837

[7] 吴金华，李纪伟，朱鸿儒.基于ArcGIS区统计的延安市土地生态敏感性评价.自然资源学报， 2011, 26(7): 1180～1183

[8] 叶丝丝，唐国安，李文星，等.基于ArcGIS技术的桃花江实践区生态敏感性分析.中外建筑， 2015, 1(1): 135～138

[9] 刘照程. 基于GIS的城市生态公园生态敏感性评价与生态功能区划研究.长沙：中南林业科技大学， 2014

[10]汪辉，李卫正，孔令娜，等.湿地公园生态敏感性评价研究——以盐城珍禽湿地公园为例.中国园林, 2014，(10)： 112～115

[11]魏文侠，王衍臻，陈秀万，等.松嫩平原农牧渔交错区生态敏感性评价研究——以杜尔伯特蒙古族自治县为例.地球信息科学， 2008, 10(6): 370～375

[12]青龙满族自治县统计局. 青龙满族自治县国民经济统计资料(2013).秦皇岛：中国标准出版社， 2014