张样洋 春喜 周海军 张娅璐 王晓珍

摘 要：岱海流域出現了水资源短缺、湖面萎缩、生物多样性减少及生态功能退化等诸多生态环境问题，而划定生态保护红线是恢复流域生态系统，改善流域生态环境的重要举措。采用“三生用地”（即生活用地、生产用地、生态用地）分类法、最小累积阻力模型及生态环境评价法划定岱海流域各功能区生态保护红线，结果表明：岱海流域生态保护红线面积为504.63 km2，占流域总面积的25.63%，其中水源涵养红线区和水土保持红线区主要分布在目花河周边地区，面积分别为31.39、20.56 km2，管理措施以扩大林草覆盖面积、改善生态环境为主;生物多样性红线区分布在弓坝河、五号河两岸，面积为145.72 km2，以维护河岸生态系统、保护野生动植物和提供部分农产品为主;水土流失红线区位于流域南部和北部的山地、丘陵地带，面积为177.26 km2，以恢复林草植被为主;红线核心区，即自然保护区分布在现有湖泊及周边过渡区，面积为129.70 km2，以恢复自然植被、保护野生动植物为主要管理措施，禁止各种形式的开发活动，在其东部和西南部有14.16 km2的土地需退耕还湿。

关键词：“三生用地”;最小累积阻力模型;自然保护区;岱海流域

中图分类号：P951;X321 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.04.018 引用格式：张样洋，春喜，周海军，等.内蒙古岱海流域生态保护红线划定研究[J].人民黄河，2021，43（4）：100-105.

Abstract： The environmental problems such as water shortage， lake shrinkage， biodiversity reduction and the degradation of ecological function have been occurred in the Daihai Lake Basin. Delimitating the ecological protection red line is an important measure to restore the ecological system and improve the ecological environment of the lake basin. The classification method of production-living-ecological land use （including production land use， living land use and ecological land use）， minimum cumulative resistance model and ecological environment evaluation method were used to delimitate the ecological protection red line of Daihai Lake Basin. The results indicate that the area of ecological protection red line in Daihai Lake Basin is 504.63 km2， accounting for 25.63% of the total basin area. Among them， the water conservation red line and the soil and water conservation red line are mainly distributed in the surrounding areas of Muhua River in the northeast， with areas of 31.39 km2 and 20.56 km2 respectively. And the management measures are mainly to increase the area of forest and grass and improve the ecological environment. The biodiversity conservation red line is distributed in the banks of the Gongba River and the Wuhao River in the southwest， with an area of 145.72 km2. The management measures are mainly to maintain river ecosystems， protect wildlife and provide agricultural products. The soil and water loss red line are mainly distributed in mountainous regions in the north and south of the basin， with an area of 177.26 km2. And the management measures are to restore the forest and grass vegetation. The nature reserve is 129.70 km2， which distributed in the lake and transition areas. The management measures are mainly to restore natural vegetation， protect wildlife and prohibit development activities. In addition， there are still cultivated land with 14.16 km2 that needs to be wetlands in the east and southwest of the nature reserve.

Key words： production-living-ecological land; minimum cumulative resistance model; nature reserve; Daihai Lake Basin

在全球气候变化和人类活动影响下，北方干旱-半干旱地区内陆湖流域生态环境持续恶化，出现了湖泊面积萎缩、生态系统退化及生物多样性减少等问题，严重威胁着社会经济发展[1-2]。为了改善生态环境、协调人与自然的关系，我国提出建立和完善生态保护红线制度[3]。目前，生态保护红线的研究主要借鉴生态系统服务功能、生态承载力和景观生态学等理论，从生态功能重要性、生态环境敏感性、生态适宜性等角度评价区域环境状况，将极具保护价值的地区划入生態保护红线[4-7]，取得了较好的生态效益、经济效益和社会效益。最小累积阻力模型、贝叶斯网络、生态网络规划等方法引入生态保护红线的研究中，增强了划分方案的科学性[8-10]。但在评价生态环境状况时，较少涉及干旱-半干旱地区的内陆湖流域，如何根据其区域特征，科学划分保障社会经济发展和生态系统平衡的生态保护红线，是目前亟待解决的问题之一。

近几十年来，岱海流域出现了水资源短缺、湖面萎缩、生物多样性减少等环境问题[11]，而关于岱海流域的研究多集中在湖泊面积变化、水质分析、沉积环境演变等方面，对生态系统的综合评价及可视化空间分析较少[12]。“三生用地”是在生产用地和生活用地的分类基础上，将具有重要生态价值的土地划为“生态用地”的分类方法，旨在预留生产、生活空间的同时，扩大绿色生态空间[13-15]。笔者以生态承载力理论为基础，通过“三生用地”分类法、最小累积阻力模型和生态环境评价法划分生态保护红线，对岱海流域生态功能重要区、生态环境敏感区进行分类识别和管理，以期为流域生态环境保护和社会经济可持续发展提供参考。

1 研究区概况

岱海流域位于内蒙古乌兰察布市，为一内陆封闭型小流域，地处温带大陆性半干旱季风气候区，多年平均气温5.1 ℃，年平均降水量350～450 mm，年平均水面蒸发能力约1 200 mm，主要有山地、丘陵、盆地和平原等地貌类型[16]。岱海流域涉及乌兰察布市凉城县、丰镇市和卓资县，流域面积2 312.75 km2。笔者以凉城县境内的岱海流域为研究区进行生态保护红线划分，其面积为1 968.71 km2，占流域总面积的85.12%。注入岱海的河沟有22条，具有间歇性流水的特点，较大的河有弓坝河、五号河、天成河和步量河[16]。

2 资料与方法

2.1 资料来源与处理

研究区遥感影像下载自美国国家航空航天局网站。土地利用数据由Landsat8卫星遥感影像目视解译得到，影像日期为2017-07-31，云量为1.66%。植被净初级生产力（NPP）数据来源于美国蒙大拿大学提供的2000—2015年的MOD17A3产品。植被覆盖度由解译自Landsat8卫星遥感影像的归一化植被指数（NDVI）转换得到，影像日期为2014-08-24，云量为0.27%。土壤数据来源于寒区旱区科学数据中心。高程数据来源于地理空间数据云。气温和降水数据来源于中国气象科学数据共享服务网。人口及粮食播种面积数据来源于《内蒙古统计年鉴》。

2.2 技术路线

首先，利用岱海流域某一类用地的主导功能[17]，将土地利用现状分为生活用地、生产用地和生态用地三类，即建立“三生用地”分类体系;其次，通过最小累积阻力模型模拟生活用地的扩张格局，为社会生活预留必要的用地空间，由于流域的生产用地以耕地为主，因此通过人口自然增长法[18]预测2022年的人口及粮食播种面积，估算保障区域粮食安全的耕地面积;最后，采用生态环境评价法提取流域生态用地中生态功能极度重要的区域和生态环境极度敏感的区域，在生态用地的评价结果中去除与生活用地扩张范围重合的区域，得到研究区生态保护红线。

生活用地是为人们提供居住、休憩、交通、文化体育等服务功能的区域，一级分为公共管理与公共服务用地、交通运输用地、建设用地，二级分为风景名胜设施用地、公园、铁路用地、公路用地、农村道路、城镇建设用地、农村建设用地;生产用地为具有工业、农业、采矿、仓储、场站、运输等功能的区域，一级分为耕地、园地、工矿仓储用地、水域及水利设施用地和其他用地，二级分为水浇地、旱地、果园、采矿用地、工业用地、沟渠、设施农用地;生态用地为具有调节气候、涵养水源、保持水土、净化水质、提供生物产品等功能的区域，一级分为林地、草地、水域及水利设施用地和其他用地，二级分为有林地、灌木林地、其他林地、天然牧草地、人工牧草地、其他草地、河流水面、湖泊水面、水库水面、坑塘水面、内陆滩涂，盐碱地、裸地[19]。

2.3 生态环境评价法

根据岱海流域的生态状况和区域特征，根据环境保护部和国家发展和改革委员会编制的《生态保护红线划定指南》，选取水源涵养功能、生物多样性保护功能、水土保持功能和水土流失敏感性等4类指标评价研究区的生态环境状况，采用自然间断法将评估结果分为不重要、一般重要、重要、高度重要、极度重要，或不敏感、一般敏感、敏感、高度敏感、极度敏感，并提取极度重要（极度敏感）区域。

2.4 最小累积阻力模型

采用最小累积阻力模型模拟人类所需的生活用地与其他用地在空间上的竞争性，通过最小累积阻力值反映生活用地扩张需克服的阻力，计算公式为[20-21]

当MCR为负值时，表示生活用地扩张阻力小，而其他用地扩张阻力大，适宜作为生活用地;当MCR为正值时，表示适宜作为其他用地[22]。

3 结果与分析

3.1 生活用地

基于“三生用地”分类体系划分土地利用现状。其中，生活用地主要包括公共管理与公共服务用地、交通运输用地和建设用地等。由于交通运输用地参与了生活用地扩张阻力面的构建，因此扩张源为生活用地中除交通运输用地之外的各类土地，面积为49.15 km2。选取与生活用地相关性较大的高程、坡度和距交通线的距离等因子构建阻力面，按照影响程度将各阻力因子分为1、2、3、4、5共5个等级，采用层次分析法确定权重[23]，建立生活用地扩张时的阻力评价指标体系，见表1。高程、坡度、植被覆盖度、距水体距离、距公路距离、距铁路距离、距工矿点距离的权重分别为0.157、0.090、0.105、0.197、0.102、0.228、0.121。

首先，通过ArcGIS软件的栅格计算器加权计算生活用地和其他用地的综合阻力面，运用成本距离模块计算生活用地最小累积阻力面和其他用地最小累积阻力面;然后，运用差值分析法计算两者的最小累积阻力差值;最后，提取阻力差值小于0的栅格，数量为59 567个，面积为53.61 km2，表示生活用地的扩张格局，见图1。

3.2 生产用地

在生产用地中，耕地面积占比达96%，因此可以通过对耕地面积的预测，估算生产功能区的扩张规模。凉城县2016年人口为236 592人，2000—2016年平均人口增长率为2%，采用人口自然增长法预测2022年的人口为266 441人。据统计2016年凉城县人均粮食占有量为1 061 kg，估算2022年粮食总需求量约为282 694 t。由于土壤质地、气候条件等耕作环境在短时间内变化不大，因此粮食产量能够保持在较稳定水平。根据2000—2016年平均粮食单产3.89 t/hm2，预测2022年凉城县耕地面积为726.7 km2。研究区耕地面积约占凉城县耕地面积的87%，而粮食作物面积约占耕地面积的84%，因此岱海流域在2022年须保留约531 km2的耕地面积才能保证其粮食安全和社会经济发展。

3.3 生态环境评价

采用生态环境评价法定量评估岱海流域生态环境，并将结果分为5个级别（见表2）。其中：水源涵养极度重要区面积为46.46 km2，主要分布在流域东北部的目花河下游地区，该区域地势低平，植被繁茂，具有较强的蓄水能力;生物多样性极度重要区面积为169.04 km2，主要分布在弓坝河、五号河两岸，该区域土壤肥沃，水分条件良好，植被生长茂密，生境质量普遍较高;水土保持极度重要区面积为59.36 km2，主要分布在流域东北部，与水源涵养极度重要区有较多的重叠斑块，该区域地势平坦，植被狀况良好，易于存留土壤和水分;水土流失极度敏感区面积为186.12 km2，主要分布在流域南部和北部的山地、丘陵地带，该区域地势陡峭，植被稀少，土壤裸露，易受降水侵蚀，见图2。

湿地是水陆生态系统的过渡地带，具有调节气候、净化水质、保护生物多样性及提供生物栖息地等生态功能[24]。根据《生态保护红线划定指南》对自然保护区的要求，将岱海湖泊湿地自然保护区划入生态保护红线，面积129.7 km2，分布在湖泊及周边过渡区。

3.4 生态保护红线划分结果

通过最小累积阻力模型，获取生活用地扩张格局的面积为53.61 km2。既考虑了当前生活用地的地域范围，也为人口增加及城镇扩张预留了发展空间。流域内生产用地主要为耕地，通过人口自然增长法估算2022年流域内须保留的粮食作物播种面积约为531 km2，同时获取的果园、工矿用地、沟渠、设施农用地的面积分别为4.53、3.18、4.53、11.85 km2，基本保持现在状态。通过对流域内生态环境的综合评价，提取生态功能极度重要的区域和生态环境极度敏感的区域524.40 km2，并减去与生活用地扩张格局的重叠区域19.77 km2，得到岱海流域生态保护红线，面积为504.63 km2，占流域总面积的25.63%。其中：生物多样性红线区面积为145.72 km2，占流域总面积的7.40%，主要分布在弓坝河、五号河两岸;水源涵养红线区和水土保持红线区面积分别为31.39、20.56 km2，分别占流域总面积的1.59%、1.04%，主要分布在流域东北部的目花河周边地区;水土流失红线区面积为177.26 km2，占流域总面积的9.00%，主要分布在流域南部和北部的山地、丘陵地带;自然保护区面积为129.70 km2，占流域总面积的6.60%，分布在现有湖泊及其周边过渡地区，见图3。

4 讨 论

4.1 合理性分析

岱海流域生态保护红线面积占流域总面积的25.63%，相较于长江流域、赤水河流域及呼伦贝尔草原[2，5，25]等（生态保护红线面积占比30%～45%），生态保护红线的面积占比稍低。这与近些年来岱海湖面持续萎缩、湿地环境不断退化有关，特别是湿地西南部的大片芦苇地被开垦为耕地，直接导致了生态空间的减小。同时，所划的生态保护红线主要分布在湖泊湿地、河流两岸及山地、丘陵地区，基本覆盖了流域内生态环境的脆弱区和敏感区，与野外考察的自然景观相符合。而且流域内地形地貌、土壤植被等自然环境和工农业发展水平在短时间内变化较小，生态红线区不易被其他区域覆盖。因此所划分的岱海流域生态保护红线具有一定合理性。

4.2 可行性分析

截至2017年，岱海水质为劣Ⅴ类，湖面面积约为53 km2。如果湖面持续萎缩，则可能导致水环境进一步恶化，生态功能丧失。而截留地表水和抽取地下水等是岱海湖面萎缩、水位下降的主要原因[26]。通过灌溉技术改造、疏浚河道和跨流域调水等措施，可有效增加岱海的湖水补给量，具体措施如下：革新灌溉节水技术，采用水浇地改旱地、关停机电井等农业节水措施，每年可节约地下水约0.24亿m3[27];建设补水工程，“引黄济岱”工程每年从黄河引水约0.3亿m3，计划2020年完工的二期工程每年能为岱海注水2.1亿m3，疏浚河道每年可增加地表径流0.3亿m3[28]。根据上述措施及对湖泊环境的实地考察，认为将岱海湖面恢复至60 km2以上是可行的，能够在保障周边居民生产生活的同时，促进湖泊生态系统的恢复及流域生态环境的改善。因此，在国家经济政策扶持、地区经济及技术支持、“引黄济岱”工程顺利实施的背景下，通过借鉴居延海[29]和塔里木河[30]在生态补水方面的成功经验，落实岱海流域生态保护红线具有一定可行性。

4.3 实施措施

实施分类管理是落实生态保护红线、促进生态环境恢复的有力措施。生物多样性红线区的管理应以维护河岸生态系统、保护野生动植物和提供部分农产品为主;水源涵养红线区和水土保持红线区应以扩大林草地覆盖面积、改善生态环境为主;水土流失红线区应以恢复林草植被为主;自然保护区应以恢复自然植被、保护野生动植物为主，禁止各种形式的开发活动。在自然保护区的东部和西南部有14.16 km2的土地需退耕还湿，其中岱海镇、麦胡图乡和三苏木乡的退耕还湿面积分别为6.90、6.51、0.75 km2，见图4。对于退耕的土地，通过补种植被、围栏禁牧限渔等措施，促进湿地生态系统的恢复。对于退耕的农户，采取土地置换、生态移民等措施回收耕地使用权，并予以适当的生态补偿，同时提供工作岗位、技术培训等政策扶持，保障农户的生产生活能力。

5 结 语

基于“三生用地”分类体系，采用最小累积阻力模型、人口自然增长法和生态环境评价法模拟“三生用地”在空间上的博弈过程，通过叠加分析法划分岱海流域生态保护红线，以期为流域生态环境保护提供依据。岱海流域生态保护红线面积为504.63 km2，占流域总面积的25.63%，其中生物多样性红线区分布在弓坝河、五号河两岸，面积为145.72 km2;水源涵养红线区和水土保持红线区主要分布在目花河周边地区，面积分别为31.39、20.56 km2;水土流失红线区分布在流域南部和北部的山地、丘陵地带，面积为177.26 km2;自然保护区位于现有湖泊及周边过渡区，面积为129.70 km2。

在各生态红线区实施分类管理，其中水源涵养红线区和水土保持红线区以扩大林草覆盖面积、改善生态环境为主;生物多样性红线区以维护河岸生态系统、保护野生动植物和提供部分农产品为主;水土流失红线区以恢复林草植被为主;自然保护区以恢复自然植被、保护野生动植物为主，禁止各种形式的开发活动，在其东部和西南部有14.16 km2的土地需退耕还湿。

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【责任编辑 吕艳梅】