陳和彥

(云南省臨滄瀾滄江省級自然保護(hù)區(qū)云縣管護(hù)分局，云南 云縣 675800)

水土保持功能是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價的主要指標(biāo)之一[1]，尤其對水土流失嚴(yán)重或重要水源涵養(yǎng)區(qū)。水土保持功能重要性評價目的在于研究區(qū)域水土保持功能重要性空間分布規(guī)律，劃定水土保持功能的重要區(qū)域[2]，為區(qū)劃水土保持功能區(qū)域，制定水土保持工作對策提供理論支撐[3]，充分發(fā)揮水土資源的社會和經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。省級尺度水土保持功能重要性評價方法主要有《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價技術(shù)指南(試行，2021)》(以下稱“雙評價指南”“雙評價法”)和環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展改革委《生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南》“模型評價法”。張利君[6]對這兩種方法進(jìn)行了比較研究，認(rèn)為“模型評價法”部分指標(biāo)(如地形起伏度因子和植被覆蓋因子)的數(shù)據(jù)來源與處理方法，不適用于評價精度要求更高的縣級尺度評價工作。為給地處亞洲最具特色水電基地——漫灣、大朝山和小灣三大電站中心腹地的云縣縣域生態(tài)服務(wù)功能集成評價以及生態(tài)保護(hù)和持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)與參考，我們采用“雙評價法”對滇西云縣水土保持功能現(xiàn)狀、水保功能重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了分析識別，并對水土保持功能重要性進(jìn)行了評價。

1 評價區(qū)概況

云縣位于云南省臨滄市東北部，距省會昆明市440 km，東與普洱市的景東縣隔瀾滄江為界，南與臨翔區(qū)、耿馬縣接壤，西與鳳慶縣、永德縣相鄰，北以瀾滄江為界與大理州南澗縣相望，轄7鎮(zhèn)5鄉(xiāng)。地理位置東經(jīng)99°43′～100°33′、北緯23°56′～24°46′，總面積3 760 km2。海拔720～3 429.6 m，相對高差2 679.6 m[7]。低緯高原亞熱帶季風(fēng)氣候和暖溫帶季風(fēng)氣候，年均降水量1 367.2 mm。森林資源豐富，森林覆蓋率為58.8%[8]，土壤有赤紅壤、紅壤、黃壤、黃棕壤及紫色土五個土類[9]。水資源豐富，有瀾滄江和怒江兩大水系，以瀾滄江水系為主[10]。羅扎河和大寨河匯入瀾滄江，南汀河流過云縣幸福鎮(zhèn)后匯入怒江。

2 數(shù)據(jù)來源

從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn)獲取全國2000-2015年歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)年度柵格數(shù)據(jù)集，并用ArcGIS軟件柵格計算器處理為年平均值數(shù)據(jù)。從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)獲取研究區(qū)DEM高程數(shù)據(jù)(30 m精度)和行政區(qū)域邊界范圍數(shù)據(jù)。

3 研究方法

3.1 評價指標(biāo)體系確立

依據(jù)“雙評價指南”規(guī)定，對生態(tài)系統(tǒng)類型、植被覆蓋度和地形特征(DEM派生坡度)等評價因子用ArcGIS進(jìn)行綜合計算分析，區(qū)劃出生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能的3種重要等級區(qū)域(極重要、重要和一般重要)。其中植被覆蓋度越高、坡度越大的區(qū)域，水土保持功能重要性越高。結(jié)合云縣實(shí)際制定評價等級標(biāo)準(zhǔn)表(表1)，結(jié)合水土保持相關(guān)規(guī)劃設(shè)計成果，對評級結(jié)果進(jìn)行適度調(diào)整[11]。

表1 森林生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要性評價等級表

3.2 數(shù)據(jù)處理與計算

運(yùn)用ArcGIS軟件處理生態(tài)類型數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)(坡度)和植被指數(shù)數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)統(tǒng)一為CGCS2000高斯克呂格投影坐標(biāo)，重采樣空間精度為30 m×30 m。將云縣DEM地形數(shù)據(jù)使用表面分析工具(坡度)計算得出云縣坡度柵格數(shù)據(jù)，把坡度等級重分類為三類(表1和圖1)。將云縣植被指數(shù)NDVI按掩膜提取云縣范圍，用ENVI軟件計算植被覆蓋度C(公式1)[12]。植被指數(shù)可以真實(shí)地表達(dá)地表植被覆蓋情況。植被覆蓋度信息提取是在對光譜信號進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過建立歸一化植被指數(shù)與植被覆蓋度的轉(zhuǎn)換信息， 直接提取植被覆蓋度信息,當(dāng)NDVI越接近1時，說明植被越健康。

圖1 坡度分級

C=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

歸一化植被指數(shù)(NDVI)與植被覆蓋度具有較強(qiáng)的相關(guān)性[13-14],已作為地表植被覆蓋的指標(biāo)被廣泛運(yùn)用于植被研究中[15]。C為植被覆蓋度指數(shù)(表2)。用ENVI軟件對植被指數(shù)數(shù)據(jù)(NDVI)進(jìn)行累積頻率統(tǒng)計，云縣植被指數(shù)2%累積頻率為0.855，98%累積頻率為0.900，重分類處理并賦值(圖2)。

圖2 植被覆蓋(NDVI)

表2 研究區(qū)植被覆蓋度(C)計算表

將云縣土地利用現(xiàn)狀和森林二類資源調(diào)查數(shù)據(jù)作標(biāo)識等數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)“雙評價指南”規(guī)定，計算云縣出生態(tài)類型數(shù)據(jù)：云縣Ⅰ級生態(tài)系統(tǒng)類型為森林、灌叢和草地(Ⅱ級生態(tài)類型為常綠闊葉林等6種類型，表1、圖3)。

圖3 森林生態(tài)系統(tǒng)類型

將地形、生態(tài)系統(tǒng)類型、植被覆蓋數(shù)據(jù)統(tǒng)一為矢量數(shù)據(jù)，用ArcGIS標(biāo)識工具進(jìn)行處理，按評價等級賦分處理表達(dá)，計算森林生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能評價結(jié)果(圖4)。

圖4 森林生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要性分級

不同植被類型總體水土保持功能重要性程度值P計算公式為：

式中P為水土保持功能重要性程度值;n為重要性程度等級個數(shù)，n=1,2,3;Xi為第i等級面積占同類型植被面積的比例；Qi為第i等級賦值。

4 結(jié)果與分析

4.1 云縣不同類型林草生態(tài)系統(tǒng)面積

從表3可看出，云縣林草生態(tài)系統(tǒng)總面積250 402 hm2，其中常綠闊葉林面積最大，為88 586 hm2，占林草生態(tài)系統(tǒng)總面積35.38%；其次為常綠針葉林，面積50 063 hm2，占19.99%；針闊混交林面積最小，為2 695 hm2，僅占林草生態(tài)系統(tǒng)總面積1.08%；草叢面積也較小，面積7 685 hm2，也僅占3.07%。面積方面，常綠闊葉林、常綠針葉林在云縣水土保持生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，針闊混交林和草叢的作用相對較小。

4.2 不同水土保持功能重要程度的自然生態(tài)系統(tǒng)面積

從表3看出，云縣不同水土保持功能重要性程度的自然生態(tài)系統(tǒng)面積不同，其中重要程度一般者面積最大，為179 412 hm2，占總林草地面積71.65%；其次是極重要者，面積68 068 hm2，占總林草地面積27.18%；中等重要者面積最小，面積2 922 hm2，占1.17%，表明云縣基于水土保持功能的自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與經(jīng)營管理任務(wù)較輕，難度較低。

4.3 云縣林草生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要程度

表3顯示，云縣林草生態(tài)系統(tǒng)總體水土保持功能重要程度值為2.11，較為重要，其中針闊混交林最高(2.60)，其次為常綠針葉林(2.50)，稀疏林重要程度值最低(1.03)，草叢(1.99)和落葉闊葉林(1.99)也較低，常綠闊葉灌叢和常綠闊葉林居中。另外，云縣7種主要植被類型中，同類植被不同水土保持功能重要程度等級面積占比不同，其中在一般重要程度，稀疏林面積比例最高，為99.11%，其次為落葉闊葉林和草叢，分別占比74.39%、74.40%，針闊混交林最低，為59.29%，常綠針葉林也較低，為61.88%；在極重要程度，針闊混交林占比最高，為39.00%，其次為常綠闊葉林，占比30.50%，稀疏林占比最低，僅為0.83%。說明云縣不同類型植被水土保持功能重要程度存在差異，從水土保持功能重要程度值和極重要等級、一般重要等級面積比例看，針闊混交林、常綠闊葉林整體相對重要性程度高，常綠針葉林重要性程度也較高，它們是植被保護(hù)與經(jīng)營管理的重中之重；疏林地、草叢及落葉闊葉林各整體的水土保持功能重要程度相對較低，保護(hù)與經(jīng)營管理中受重視的程度可以相對較低。

表3 自然生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要性評價等級

4.4 云縣不同水土保持功能重要程度植被空間分布

從圖4和表4看出，云縣自然生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要性程度的空間分布總體呈四周高中部低的格局，極重要區(qū)集中分布在東部和西南部，中部大片區(qū)域水土保持功能重要性程度較低。從行政區(qū)劃看，幸福鎮(zhèn)林草面積和極重要程度林草面積都最大，其次為愛華鎮(zhèn)的林草面積和極重要程度林草面積；茶房鄉(xiāng)林草面積、極重要程度林草面積都最小，后箐鄉(xiāng)林草面積和大寨鎮(zhèn)極重要程度林草面積分別也都較小。極重要程度林草面積占當(dāng)?shù)亓植菘偯娣e比例，栗樹鄉(xiāng)最高，其次為忙懷鄉(xiāng)，后箐鄉(xiāng)、漫灣鎮(zhèn)也較高，茶房鄉(xiāng)、大寨鎮(zhèn)較低。表明云縣林草生態(tài)系統(tǒng)面積及其重要程度空間分布不均，從林草面積、極重要程度林草面積及其占比看，愛華鎮(zhèn)、幸福鎮(zhèn)、栗樹鄉(xiāng)、忙懷鄉(xiāng)是云縣自然生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能重要程度最高的區(qū)域，應(yīng)特別予以重視，另外，主要集中分布在瀾滄江流域的茂蘭鎮(zhèn)、漫灣鎮(zhèn)、后箐鄉(xiāng)、大朝山西鎮(zhèn)，它們極重要程度林草面積占比也較高，且一般海拔在1 600 m以上，地形起伏度較大，坡度大于25°，經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)活動較少，主要為常綠闊葉林和針葉林，也是應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)和管理的區(qū)域；茶房鄉(xiāng)、大寨鎮(zhèn)、曉街鄉(xiāng)是云縣水土保持功能重要程度較低的區(qū)域，保護(hù)和經(jīng)營管理壓力相對較小。

表4 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水土保持功能重要性評價等級

5 結(jié)論與討論

云縣林草生態(tài)系統(tǒng)總面積250 402 hm2，以常綠闊葉林和常綠針葉林為主，二者合計138 649 hm2，占總面積55.37%；針闊混交林及草叢面積小，合計10 380 hm2，占總面積4.15%；不同水土保持功能重要程度的林草地面積不同，重要程度一般、極重要、中等重要占林草生態(tài)系統(tǒng)總面積比例依次為71.65%、27.18%、1.17%，且7種主要林草型的面積都是以重要程度一般者為主，占各自總面積59.29%～99.11%；林草地總體水土保持功能重要程度值為2.11，7種主要林草型的重要程度不同，針闊混交林>常綠針葉林>常綠闊葉林>常綠闊葉灌叢>落葉闊葉林=草叢>稀疏林；針闊混交林、常綠闊葉林、常綠針葉林水土保持功能相對重要性較強(qiáng)，是植被保護(hù)與經(jīng)營管理的重中之重；疏林地、草叢、落葉闊葉林重要程度較低，保護(hù)與經(jīng)營管理中受重視的程度可以相對較低。

云縣林草生態(tài)系統(tǒng)面積及其重要程度空間分布不均，總體呈四周高中部低的格局，極重要區(qū)集中分布在東部和西南部，中部重要性程度較低；幸福鎮(zhèn)、愛華鎮(zhèn)的林草面積、極重要程度林草面積都大，茶房鄉(xiāng)、后箐鄉(xiāng)、大寨鎮(zhèn)的林草面積及(或)極重要程度林草面積小，極重要程度林草面積占比栗樹鄉(xiāng)、忙懷鄉(xiāng)、后箐鄉(xiāng)、漫灣鎮(zhèn)較高；愛華鎮(zhèn)、幸福鎮(zhèn)、栗樹鄉(xiāng)、忙懷鄉(xiāng)是水土保持功能重要程度最高區(qū)域，應(yīng)特別予以重視，同時為改善重要性程度較低的中部地區(qū)水土保持功能，也應(yīng)加強(qiáng)植被保護(hù)[16]，實(shí)施生態(tài)保護(hù)措施。另外對面積遠(yuǎn)大于生態(tài)公益林的商品林，為提高水土保持功能穩(wěn)定性、連續(xù)性，應(yīng)優(yōu)化生態(tài)公益林區(qū)劃，將生態(tài)保護(hù)區(qū)位重要的商品林逐步調(diào)整為生態(tài)公益林，嚴(yán)格落實(shí)生態(tài)公益林、天然林停伐措施和補(bǔ)償政策，使天然林、生態(tài)公益林在生態(tài)保護(hù)功能中發(fā)揮主體作用。