李永格,李宗省,*,馮 起,衛(wèi) 偉,楊 靜,呂越敏,桂 娟,袁瑞豐,張百娟

1 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(籌),內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省水文水資源工程技術(shù)中心,蘭州 730000 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049 3 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 4 青海省剛察縣氣象局,海北藏族自治州 812300

祁連山橫亙于我國(guó)西北干旱半干旱荒漠地區(qū),是河西地區(qū)三大內(nèi)陸河重要的水源涵養(yǎng)地,也是黃河和青海湖的重要水源補(bǔ)給區(qū),更是我國(guó)生物多樣性保護(hù)的優(yōu)先區(qū)域[1]。受全球氣候變化和人類活動(dòng)的影響,祁連山地區(qū)的冰川處于物質(zhì)虧損狀態(tài),普遍退縮減薄[2-3],水源涵養(yǎng)功能減弱,植被嚴(yán)重退化,生物多樣性減少,水土流失等諸多問(wèn)題加劇[4-6],進(jìn)而影響到祁連山地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,制約周邊地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,祁連山生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)成為亟待分析和解決的問(wèn)題。

劃定生態(tài)紅線是加快生態(tài)文明制度建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容,對(duì)于維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮,保障國(guó)家和區(qū)域生態(tài)安全具有關(guān)鍵作用,是遏制生態(tài)環(huán)境退化形勢(shì)的迫切需要和有效手段[7]。2017年7月20日,我國(guó)環(huán)保部和發(fā)改委最新印發(fā)《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南(http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201707/t20170728_418679.htm)》對(duì)生態(tài)紅線劃定提出指導(dǎo)借鑒,并指出“生態(tài)紅線是在生態(tài)空間范圍內(nèi)具有特殊重要生態(tài)功能,必須強(qiáng)制性嚴(yán)格保護(hù)的區(qū)域,以保障和維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全的底線和生命線,通常包括生態(tài)功能重要區(qū)域和生態(tài)環(huán)境敏感脆弱區(qū)域”。雖然國(guó)外沒(méi)有生態(tài)紅線的概念,但在生態(tài)脆弱性/敏感性[8-9]、自然保護(hù)區(qū)、國(guó)家公園建設(shè)管理方面做的大量工作可為中國(guó)生態(tài)紅線劃定研究提供參考[10-11]。如世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)推動(dòng)的全球自然保護(hù)地建設(shè)[12]、美國(guó)國(guó)家公園建設(shè)[13]、歐盟自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)(Natura 2000)[14-15]、澳大利亞大堡礁海洋公園對(duì)保護(hù)地的分區(qū)規(guī)劃建設(shè)[16]。

目前,我國(guó)生態(tài)紅線劃定的研究已經(jīng)取得了大量的研究成果,但我國(guó)對(duì)生態(tài)紅線劃定并沒(méi)有統(tǒng)一的方法,相關(guān)研究大多是依據(jù)國(guó)家出臺(tái)的生態(tài)紅線劃定政策,劃定空間生態(tài)紅線[17]。由于生態(tài)問(wèn)題具有尺度和區(qū)域差異,不同地區(qū)在生態(tài)紅線劃定時(shí),都充分體現(xiàn)本區(qū)域生態(tài)環(huán)境的指標(biāo),國(guó)內(nèi)學(xué)者已從不同空間尺度上進(jìn)行了生態(tài)紅線劃定研究,如鄂州市[17]、重慶涪陵區(qū)義和鎮(zhèn)[18]、四川省汶川縣[19]、湖南省[20]等省市區(qū)的研究；不同地域上,前人從渤海的海洋環(huán)境災(zāi)害危險(xiǎn)性[21],呼倫貝爾草原的土地沙化敏感性和防風(fēng)固沙敏感性[22],喀斯特地區(qū)的水土流失和石漠化敏感性[23],深圳市大鵬新區(qū)的環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)功能保障和資源利用[24]等方面,開(kāi)展生態(tài)保護(hù)紅線的劃定。上述生態(tài)紅線劃定研究成果中,主要借鑒生態(tài)安全、生態(tài)承載力、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面的理論,從生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性、生態(tài)適宜性等方面構(gòu)建生態(tài)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)中較多涉及土地沙化、水土流失、石漠化敏感性等方面,紅線劃定過(guò)程中缺乏關(guān)于凍融侵蝕敏感性評(píng)價(jià),本文將凍融侵蝕敏感性作為生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子。

長(zhǎng)期以來(lái),對(duì)于祁連山地區(qū)主要涉及植被覆蓋變化[25]、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力[26]、水源涵養(yǎng)[27]、氣候變化[28]、冰川凍土變化[29]和生物多樣性[30]等方面的研究較為成熟,針對(duì)整個(gè)祁連山地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)較少,缺少整體的可視化空間分析,考慮到祁連山地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)完整性和保護(hù)祁連山生態(tài)環(huán)境的急迫性,開(kāi)展祁連山地區(qū)生態(tài)紅線劃定工作,對(duì)保障甘肅和青海生態(tài)環(huán)境安全、維護(hù)祁連山生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要意義。本文以生態(tài)承載力為理論基礎(chǔ),運(yùn)用GIS技術(shù)和層次分析法,從生態(tài)彈性力、生態(tài)敏感性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力方面,構(gòu)建祁連山生態(tài)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,通過(guò)劃定生態(tài)紅線,從空間上進(jìn)行分區(qū),對(duì)祁連山生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、重要生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行保護(hù), 并提出相應(yīng)的管控對(duì)策,以期為祁連山生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展提供有效參考。

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Study area

祁連山(93.5°—103.4°E,35.5°—40°N)位于亞歐大陸中部,是青藏高原東北部最大的邊緣山系,東起烏鞘嶺,西至當(dāng)金山口,北臨河西走廊,南接柴達(dá)木盆地(圖1)。祁連山橫跨甘肅和青海兩省(圖1),共涉及37個(gè)縣市,是青藏、內(nèi)蒙古、黃土高原的分界線,在自然氣候分區(qū)上起著非常重要的作用[28]。祁連山脈位于季風(fēng)區(qū)、非季風(fēng)區(qū)和青藏高原區(qū)三大氣候區(qū)的交匯處,降水量呈自東向西的遞減趨勢(shì),山區(qū)多于平原,年均降水量30—600 mm左右[31]。祁連山的中、東段屬大陸性半干旱高山草原氣候,西段屬大陸性干旱荒漠氣候[29]。祁連山地勢(shì)西北高,東南低,由多條西北—東南走向的平行山系組成,東西長(zhǎng)約850 km,南北寬250—400 km[32],海拔為1951—5786 m左右,最高峰——團(tuán)結(jié)峰高達(dá)5826.8 m,高聳的地勢(shì)使得多年凍土得以發(fā)育和保存,山區(qū)終年積雪并有現(xiàn)代冰川的分布,根據(jù)第二次中國(guó)冰川編目數(shù)據(jù),祁連山共有冰川2683條,現(xiàn)有冰川面積(1597.81±70.30) km2,儲(chǔ)量約84.48 km3[3]。祁連山區(qū)河流多,以冰川融水補(bǔ)給為主,水系非常發(fā)育,圍繞祁連山中心地向四周呈輻射狀分布,主要包括河西內(nèi)流水系、柴達(dá)木內(nèi)流水系和黃河流域水系[3]。獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候條件孕育了森林、草原、濕地、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)。祁連山的區(qū)域性特征顯著,并且涉及市縣較多,為了便于分析,本文將101°E和98°E分別作為祁連山區(qū)東段、中段和西段的分界線[33]。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

生態(tài)紅線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以生態(tài)承載力為理論基礎(chǔ),并借鑒環(huán)保部最新生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南、生態(tài)功能區(qū)劃[34]和中國(guó)主體功能區(qū)劃[35]中的方法和前人研究成果,結(jié)合研究區(qū)的自然地理?xiàng)l件和生態(tài)環(huán)境特征,并遵循指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)具代表性、易操作性、易獲性、綜合性和系統(tǒng)性原則,從生態(tài)彈性力、生態(tài)敏感性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力3個(gè)方面來(lái)構(gòu)建,權(quán)重由文獻(xiàn)調(diào)查、專家打分法和層次分析法[36]獲得,具體指標(biāo)及其權(quán)重見(jiàn)表1。

表1 祁連山生態(tài)紅線評(píng)價(jià)因子權(quán)重表

CI：層次總排序的一致性指標(biāo),Consistency Index；RI：層次總排序的隨機(jī)一致性指標(biāo),Random Index；CR,層次總排序的隨機(jī)一致性比例,Consistency Ratio；CR=CI/RI=0.012785/0.5595= 0.02285<0.10,總層次排序的結(jié)果具有滿意的一致性[36]

生態(tài)彈性力指生態(tài)系統(tǒng)的可自我維持、自我調(diào)節(jié)及抵抗各種壓力與擾動(dòng)的能力大小,主要反映生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界作用的調(diào)節(jié)和緩沖能力[37]。研究區(qū)的生態(tài)類型包括森林、草地、濕地、農(nóng)田、荒漠等生態(tài)系統(tǒng),不同生態(tài)類型的生態(tài)彈性力存在差異。生態(tài)彈性力主要由地形地貌、氣候、水文、土壤、植被狀況決定[38-40]。生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)干擾和自然環(huán)境變化的敏感程度和反應(yīng)程度,即發(fā)生區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的難易程度和可能性大小[41]。生態(tài)環(huán)境問(wèn)題因時(shí)空而異,根據(jù)祁連山地區(qū)面臨的主要問(wèn)題,本文從水土流失、土地沙化和凍融侵蝕敏感性3個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià),凍融侵蝕敏感性主要選取氣溫年較差、年均降水量、坡度、坡向、植被覆蓋度、高程來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)[42-44]。人類活動(dòng)是引起生態(tài)系統(tǒng)變化的重要因素,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)的影響有兩方面,一是人口增加和生活質(zhì)量的提高,引起需求增加而產(chǎn)生的生態(tài)壓力[3],選取人口密度、游客人數(shù),作為負(fù)向指標(biāo)。二是科技進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生正面影響,人類社會(huì)逐漸提高生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理能力和潛力,選取人均GDP、農(nóng)村居民人均純收入、旅游收入等作為正向指標(biāo)。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://data.cma.cn),包括祁連山及周邊地區(qū),1981—2016年共74個(gè)氣象臺(tái)站的月降水量、月平均溫度、日降水量、日照時(shí)數(shù)、日平均溫度、日平均風(fēng)速等數(shù)據(jù)。降水侵蝕力采用Arnoldus降雨侵蝕力簡(jiǎn)易算法[45]求得。

MODIS NDVI 數(shù)據(jù)采用NASA(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)提供的MOD13A1級(jí)植被指數(shù)產(chǎn)品,空間分辨率為500 m,時(shí)間分辨率為16 d,選取時(shí)間為2016年8月份。使用MRT(MODIS Reprojection Tools)軟件將數(shù)據(jù)批處理進(jìn)行合成并提取NDVI數(shù)據(jù),并由NDVI計(jì)算得到植被覆蓋度[46]。

DEM 數(shù)據(jù)來(lái)自于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn),分辨率為30 m×30 m,并由DEM數(shù)據(jù)通過(guò)ArcGIS計(jì)算地形起伏度、坡度、坡向和河網(wǎng)密度[47]。

2010年土地利用數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)分類方法[48]、1983—1995年青藏高原凍土數(shù)據(jù)[49]和冰川數(shù)據(jù)來(lái)源于“寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心”和“黑河計(jì)劃數(shù)據(jù)管理中心”(http://westdc.westgis.ac.cn)。冰川數(shù)據(jù)采用最新中國(guó)第二次冰川編目數(shù)據(jù),該編目數(shù)據(jù)始于2006年末,2011年完成,反映的是2005—2006年的冰川狀況[50]。

1990年土壤質(zhì)地和1980s土壤有機(jī)質(zhì)含量數(shù)據(jù)是該地區(qū)所對(duì)應(yīng)土壤類型下的平均值,其來(lái)源于國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)—國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)(http://www.geodata.cn)。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)：年末常住人口、農(nóng)村居民人均純收入、人均GDP、縣區(qū)面積是通過(guò)2016年甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒、2016年青海省統(tǒng)計(jì)年鑒、2016年各市/州/縣統(tǒng)計(jì)年鑒獲得。游客人次和旅游收入是通過(guò)2015年各市/州/縣的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)獲得,公報(bào)上的旅游數(shù)據(jù)是由各縣旅游局提供。

2.3 評(píng)價(jià)方法

本研究利用ArcGIS的空間疊置法,采用行政單元和柵格單元相結(jié)合的辦法,使以1 km×1 km柵格單元作為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)載體,投影Transverse Mercator,投影坐標(biāo)為WGS_1984_UTM_Zone_46N,地理坐標(biāo)系統(tǒng)為GCS_WGS_1984,自然數(shù)據(jù)主要采用空間差值法,社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以縣級(jí)行政單元為載體,然后矢量轉(zhuǎn)柵格,并利用研究邊界進(jìn)行裁剪。采用層次分析法確定權(quán)重,需要通過(guò)專家打分法和查閱相關(guān)文獻(xiàn),根據(jù)指標(biāo)相對(duì)重要性,構(gòu)造判斷矩陣[36]。利用極差變換法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,以消除指標(biāo)間的量綱影響,各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響有正負(fù)效應(yīng)之分,對(duì)負(fù)向指標(biāo)通過(guò)進(jìn)行正向化處理[51]。采用加權(quán)求和多指標(biāo)運(yùn)算,代入模型

式中,E為生態(tài)紅線評(píng)價(jià)結(jié)果值,Qi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,Pi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值,n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)目。

在ArcMap中利用地圖代數(shù)進(jìn)行運(yùn)算,按照自下而上的順序依次計(jì)算生態(tài)彈性力、生態(tài)敏感性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力指標(biāo)層結(jié)果。運(yùn)用GIS的空間分析技術(shù),對(duì)生態(tài)彈性力、生態(tài)敏感性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力進(jìn)行疊加分析,根據(jù)疊加結(jié)果將研究區(qū)劃分為生態(tài)紅線區(qū)、生態(tài)黃線區(qū)和生態(tài)綠線區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)彈性力評(píng)價(jià)

生態(tài)彈性力評(píng)價(jià)結(jié)果(圖2)顯示,祁連山地區(qū)生態(tài)彈性力指數(shù)從西北向東南呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì),較低值出現(xiàn)在祁連山西部,較高值出現(xiàn)在祁連山中東部地區(qū),表明祁連山東部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)比西部穩(wěn)定。整個(gè)祁連山的冰川覆蓋地區(qū),生態(tài)彈性力指數(shù)也較小,這與高海拔、氣溫低,植被覆蓋率低,土壤有機(jī)質(zhì)含量少有關(guān)。一般情況下,影響生態(tài)彈性力的主要因素是植被和降水。祁連山的中、東段屬于大陸性半干旱高山草原氣候,西段屬大陸性干旱荒漠氣候,降水量呈自東向西減少趨勢(shì)[29]。祁連山東部降水多濕度較大,西部降水少氣候干燥,東部較西部具有相對(duì)充沛水量,植被覆蓋率高,喬木林、灌木林、高寒草甸、草本沼澤廣布,生態(tài)系統(tǒng)類型豐富多樣,生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力較強(qiáng),生態(tài)彈性力也較高,西部地區(qū)受氣候影響,裸地、沙漠/沙地廣布,植被稀疏,生態(tài)彈性力低。

圖2 祁連山生態(tài)彈性力評(píng)價(jià)Fig.2 Ecosystem resilience evaluation of Qilian Mountains

3.2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

從水土流失、土地沙化、凍融侵蝕3個(gè)方面對(duì)生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)。水土流失高度敏感區(qū)主要分布在祁連山西段和除冰川以外的大部分高山地區(qū)、這些地區(qū)大多是各個(gè)河流的中上游,處于冰川末端,凍融侵蝕強(qiáng)烈、地形起伏變化大,受山地降水和季風(fēng)降水的影響較強(qiáng)烈,植被覆蓋率較低,且以裸地和零星分布的高寒草原為主,易發(fā)生水土流失,同時(shí),甘肅省境內(nèi)靠近河西走廊一側(cè),也存在不同程度的水土流失(圖3)。土地沙化高度敏感區(qū),主要分布在天峻縣以西,這些地區(qū)降水少,氣候干燥,蒸發(fā)強(qiáng),且干燥度指數(shù)大于6,植被覆蓋度低于30%,又毗鄰庫(kù)姆塔格沙漠和柴達(dá)木沙漠,在人類不合理開(kāi)發(fā)利用的情況下,極易加劇土地沙化(圖3)。凍融侵蝕高度敏感區(qū)主要分布在祁連山的西北部,且集中于海拔3600 m及以上區(qū)域,最高敏感區(qū)分布在海拔4500 m及以上區(qū)域,這些地區(qū)海拔高、氣溫年較差大、坡度陡、以陽(yáng)坡為主、植被蓋度較低,增加了凍融侵蝕發(fā)生強(qiáng)度(圖3)。通過(guò)疊加分析,水土流失、土地沙化和凍融侵蝕三種現(xiàn)象在地域上重合,導(dǎo)致肅北縣、阿克塞縣、肅南縣、海西州轄區(qū)北部、天峻縣西北部成為生態(tài)高度敏感區(qū),祁連山冰川主體部分都在生態(tài)最敏感地區(qū),多年凍土處于生態(tài)較敏感地區(qū),國(guó)家級(jí)鹽池灣保護(hù)區(qū)的核心區(qū)是最敏感區(qū)域,青海省祁連山自然保護(hù)區(qū)和甘肅省國(guó)家級(jí)祁連山自然保護(hù)區(qū)都位于此。

圖3 祁連山生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)Fig.3 Ecological sensitivity evaluation of Qilian Mountains

3.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力評(píng)價(jià)

祁連山地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖4。社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力值越大,表明生態(tài)系統(tǒng)受到的壓力越小；值越小,表明生態(tài)系統(tǒng)受到的壓力越大。社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力最大值主要分布在祁連山西段的肅北縣、阿克塞縣、海西自轄區(qū)(大柴旦)和中段的肅南縣(不包括北部區(qū)塊),人口密度為1—15人/km2,第一產(chǎn)業(yè)所占GDP的比重相對(duì)較低為3%—15%,第二產(chǎn)業(yè)所占GDP比重高達(dá)60%以上,除肅南縣以外,這些氣候干旱、植被稀疏的地區(qū),人口稀少、對(duì)土地的依存度較小,社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力的值較高,肅南縣(不包括北部區(qū)塊)是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),該地以高寒草甸和高寒荒漠景觀為主,近些年來(lái),草原生態(tài)環(huán)境問(wèn)題凸顯,政府已安排、部署生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、監(jiān)察、修復(fù)和治理工作。社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力最小值區(qū),主要位于祁連山東側(cè),西寧市及周邊縣區(qū)的較高密度人口對(duì)農(nóng)牧產(chǎn)品的需求量增大,人們大量開(kāi)墾荒地,土地資源緊張,易形成潛在的水土流失和土地沙化,對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅。在祁連山中部地區(qū),以海北州祁連縣、剛察縣,海西州天峻縣為代表,人口密度也低于10人/km2,是祁連山冰川與水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)主體部分,社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力處于中等水平,這些地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)占GDP比重高達(dá)20%—30%,單一化的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)加劇了資源環(huán)境和人類需求的矛盾,經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后和科技水平較低,制約其對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善。

3.4 生態(tài)紅線劃定

對(duì)祁連山地區(qū)的生態(tài)彈性力、生態(tài)敏感性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響力評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加分析,綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖5。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)值在3.7—8.6之間,按照GIS的自然斷裂法將其劃分為3個(gè)級(jí)別：3.7—5.3為生態(tài)紅線區(qū),面積61549 km2,占研究區(qū)總面積的32%；5.3—6.2為生態(tài)黃線區(qū),面積為77469 km2,占研究區(qū)總面積的40%；6.2—8.6為生態(tài)綠線區(qū),面積為53201 km2,占研究區(qū)總面積的28%。

3.4.1生態(tài)紅線區(qū)及開(kāi)發(fā)建議

生態(tài)紅線區(qū)主要位于祁連山中段托來(lái)山以南、西南段、東段的青海湖及區(qū)內(nèi)所有冰川分布地區(qū)。生態(tài)紅線區(qū)中所占面積較大區(qū)域是海西州自轄區(qū)(大柴旦)、德令哈,處于“低穩(wěn)定、高敏感、低壓力”狀態(tài),海西州自轄區(qū)屬于內(nèi)陸高原荒漠氣候,年均降水量50—100 mm,荒漠廣布,植被覆蓋度低于20%,生態(tài)彈性力低,區(qū)內(nèi)有冰川和凍土分布,且以季節(jié)凍土為主,存在一定強(qiáng)度的凍融侵蝕,人類不合理的采礦和開(kāi)墾,導(dǎo)致草地進(jìn)一步退化、沙化。目前,該區(qū)人口較少,除采礦開(kāi)發(fā)外,其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力較小,且該區(qū)位于柴達(dá)木盆地,礦產(chǎn)資源豐富,應(yīng)以點(diǎn)開(kāi)發(fā),以面保護(hù),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為主。德令哈境內(nèi)的哈拉湖周邊冰川和凍土廣布,植被覆蓋度低于35%,地形起伏大,生態(tài)環(huán)境敏感性較強(qiáng),其人口密度高于大柴旦,對(duì)生態(tài)環(huán)境也會(huì)造成不可忽視的負(fù)面影響。

甘肅祁連山自然保護(hù)區(qū)肅南縣境內(nèi)的西側(cè),處于“中等穩(wěn)定、較高敏感和低壓”狀態(tài),年均降水量100—400 mm,植被覆蓋度低于50%,林地和草地交錯(cuò)分布,生態(tài)系統(tǒng)處于中等穩(wěn)定狀態(tài)。該區(qū)冰川分布集中,生態(tài)環(huán)境高度脆弱,且盛行西風(fēng),靠近沙源地,易加速土地沙化現(xiàn)象,并且位于祁連山自然保護(hù)區(qū),但存在一定比例的農(nóng)牧業(yè)人口,生態(tài)環(huán)境易遭到人為破壞,應(yīng)適度引導(dǎo)生態(tài)移民,減輕壓力。

在上述的生態(tài)紅線區(qū)中,祁連山冰川分布地區(qū)是最重要的紅線區(qū),生態(tài)環(huán)境高度脆弱,也是西部干旱區(qū)最重要的重要水源補(bǔ)給區(qū),應(yīng)實(shí)行最嚴(yán)格管控,禁止祁連山冰川的末端及周邊進(jìn)行大規(guī)模人類開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng),已經(jīng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的冰川探險(xiǎn)旅游項(xiàng)目,應(yīng)在保護(hù)冰川、旅游環(huán)境治理、廢棄物管理和污染控制的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè),保持適度保護(hù)性旅游開(kāi)發(fā),其他紅線區(qū)應(yīng)根據(jù)政府的相關(guān)政策和要求進(jìn)行調(diào)整。

3.4.2生態(tài)黃線區(qū)及開(kāi)發(fā)建議

生態(tài)黃線區(qū)是祁連山分布面積最廣的區(qū)域,主要集中在祁連山西段、青海湖周邊、湟水谷地的中游,烏鞘嶺南部,以肅北縣、阿克塞縣為代表,基本分布在生態(tài)紅線的周邊。生態(tài)黃線區(qū)主要處于“中穩(wěn)定、中敏感,中壓力”狀態(tài),在維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和農(nóng)產(chǎn)品供給中發(fā)揮著重要作用,關(guān)系到較大范圍的生態(tài)安全,其級(jí)別僅次于生態(tài)紅線區(qū),大部分屬部分農(nóng)產(chǎn)品的主產(chǎn)區(qū),小部分屬于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),以修復(fù)治理生態(tài)環(huán)境和提供部分農(nóng)產(chǎn)品為主,允許適度開(kāi)發(fā)能源和礦產(chǎn)資源。

西寧市的湟中縣、大通縣、海東市的互助縣及周邊屬生態(tài)黃線區(qū),處于“高穩(wěn)定、中敏感和高壓力”狀態(tài),年均降水量350—400 mm,植被覆蓋度高于40%,生態(tài)彈性力指數(shù)較大,動(dòng)植物資源豐富。該區(qū)地處湟水中游盆地,存在潛在土壤鹽漬化現(xiàn)象,也屬農(nóng)牧交錯(cuò)帶,生態(tài)環(huán)境脆弱,較高的人口壓力使得大量開(kāi)墾荒地,易造成水土流失。由于該區(qū)屬于青海省重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū),在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,應(yīng)注重水土保持和土壤鹽漬化的改良,保持必要的耕地和綠色生態(tài)空間,積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高服務(wù)產(chǎn)品和工業(yè)品的質(zhì)量,以實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。城市建設(shè)易擠占耕地和生態(tài)用地,影響城市生態(tài)系統(tǒng)安全,城市開(kāi)發(fā)邊界應(yīng)介于生態(tài)保護(hù)紅線與現(xiàn)有建設(shè)用地邊界線之間,提高現(xiàn)有建設(shè)用地利用效率、優(yōu)化城市空間布局[52]。

3.4.3生態(tài)綠線區(qū)及開(kāi)發(fā)建議

生態(tài)綠線區(qū)處于“高穩(wěn)定、低敏感、低壓力”狀態(tài),主要分布在疏勒南山以東地區(qū),以剛察縣、祁連縣、門源縣、天峻縣、海晏縣、肅南縣為代表,人口密度在10人/km2左右,植被覆蓋度高于50%,以森林、草地、濕地生態(tài)系統(tǒng)為主,生態(tài)承載力高,生態(tài)環(huán)境功能較強(qiáng),是國(guó)家生態(tài)保護(hù)的戰(zhàn)略要地,綠線區(qū)主要位于國(guó)家級(jí)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),是祁連山冰川與水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)的主體部分,也是河西內(nèi)陸河流域的生態(tài)屏障,祁連山地區(qū)的國(guó)家森林公園、自然保護(hù)區(qū)多數(shù)位于綠線區(qū),動(dòng)植物資源豐富。目前局部地區(qū)不合理開(kāi)采,導(dǎo)致草原退化嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境惡化。該區(qū)應(yīng)以生態(tài)修復(fù)、保護(hù)環(huán)境、提供生態(tài)產(chǎn)品為主,以農(nóng)牧產(chǎn)品、工業(yè)品、服務(wù)產(chǎn)品為輔,通過(guò)政府征求多方意見(jiàn)和建議,統(tǒng)一合理規(guī)劃,因地制宜地發(fā)展以生態(tài)環(huán)境保護(hù)為主的相關(guān)產(chǎn)業(yè),分區(qū)連片對(duì)旅游區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,包括藏族、裕固族、蒙古族、哈薩克族等民族文化,開(kāi)展各具民族特色的體驗(yàn)式生態(tài)旅游,構(gòu)建民族文化生態(tài)旅游區(qū),將地方宗教文化與自然旅游資源、鄉(xiāng)村與城市旅游相結(jié)合,形成組團(tuán)式開(kāi)發(fā)模式[53],在保護(hù)自然環(huán)境同時(shí),也保護(hù)地方文化景觀。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)研究區(qū)的綜合評(píng)價(jià)分級(jí),劃定了生態(tài)紅、黃、綠線區(qū),分別占研究區(qū)面積的32%、40%、28%。生態(tài)紅線區(qū)主要位于祁連山的西南段,托來(lái)山以南、東部的青海湖及區(qū)內(nèi)所有冰川分布地區(qū),其中,祁連山冰川分布區(qū)是最重要的紅線區(qū),占紅線區(qū)的2.5%,其生態(tài)環(huán)境高度脆弱,也是西部干旱區(qū)最重要的水資源來(lái)源地,應(yīng)實(shí)行最嚴(yán)格的管控,禁止祁連山冰川的末端及周邊進(jìn)行大規(guī)模人類開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)；生態(tài)黃線區(qū)是祁連山分布面積最廣的區(qū)域,以修復(fù)生態(tài)環(huán)境和提供部分農(nóng)產(chǎn)品為主,在當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境可承載范圍內(nèi),可允許適度開(kāi)發(fā)能源和礦產(chǎn)資源；生態(tài)綠線區(qū)主要位于國(guó)家級(jí)祁連山冰川與水源涵養(yǎng)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的主體部分,應(yīng)以生態(tài)修復(fù)、保護(hù)環(huán)境、提供生態(tài)產(chǎn)品為主,將地方宗教文化與自然旅游資源、鄉(xiāng)村與城市旅游相結(jié)合,形成組團(tuán)式開(kāi)發(fā)模式,開(kāi)展各具民族特色的生態(tài)旅游,在保護(hù)自然景觀的同時(shí),保護(hù)必要的文化景觀。

祁連山生態(tài)紅線區(qū)占研究區(qū)面積的32%,這相對(duì)于其他地區(qū)(渤海[21]、呼倫貝爾草原[22]、鄂州市[54]、貴安新區(qū)[55]、淄博[56]等)劃定的生態(tài)紅線區(qū)的面積比例18%—31%稍高,而且祁連山生態(tài)綠線區(qū)是生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定的區(qū)域,生態(tài)環(huán)境功能較高,屬限制開(kāi)發(fā)區(qū),與上述其他地區(qū)的研究存在差異,是其生態(tài)戰(zhàn)略地位重要所致,祁連山地區(qū)主體部分既是國(guó)家級(jí)祁連山冰川與水源涵養(yǎng)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),也是眾多國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)所在地,如祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、鹽池灣國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、連城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等。本文也存在不足之處,生態(tài)紅線劃定方面沒(méi)有考慮完整的行政區(qū)劃,而是以整個(gè)祁連山地區(qū)為邊界,某種程度上忽視了祁連山周邊地區(qū)的邊緣效應(yīng)。但在綜合評(píng)價(jià)中,考慮到人類活動(dòng)的能動(dòng)性,紅線劃定過(guò)程中將凍融侵蝕敏感性作為生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的因子,以期為高寒區(qū)生態(tài)紅線劃定提供參考。

致謝：感謝國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)——國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)(http://www.geodata.cn)和寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://westdc.westgis.ac.cn)提供的數(shù)據(jù)支撐,感謝中共甘肅省委黨校經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究所溫煜華老師幫助指導(dǎo)。