保持縣域邊界的生態區劃

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保持縣域邊界的生態區劃

 

生態區劃是指在分析研究區域生態特征空間分異規律的基礎上,根據主要生態環境因子在不同區域的異質性和相似性,將研究區域劃分為不同生態區的過程。生態區劃的目的是能為生態系統的研究、評價、修復和管理提供一個合適的空間單元[1]。按區劃的對象及其復合程度,生態區劃可被劃分為:①單要素生物區劃,如植被區劃、動物區劃、鳥類區劃;②單要素生態系統區劃,如草地生態系統區劃、森林生態系統區劃、水域生態系統區劃;③多要素生態系統區劃,如土地利用區劃;④生態系統綜合區劃,如生態系統生產力區劃、生態資產區劃;⑤服務于特定目的的生態系統管理區劃,如風沙源防治區劃、水土流失防治區劃、生物多樣性保護區劃。生態區劃也可從區劃的內容角度出發,分解為認識性區劃與應用性區劃兩大子類。   美國生態學家貝利(Bailey)1976年提出了美國生態區域的等級系統,并按地域(Do-main)、區(Division)、省(Province)和地段(Section)4個等級進行劃分,編制了1∶750萬的美國生態區域圖[2]。此后,各國生態學家,對生態區劃的原則、依據及區劃的指標、等級和方法等方面進行了大量的研究和討論,并在國家和區域尺度上進行各種生態區劃,尤以北美地區生態區劃開展的最多。如在大量實際調查研究的基礎上,貝利等編制了世界各大陸的生態區域圖[3],并在此基礎上細化編制了北美陸地生態區域圖和海洋生態區域圖[4]。在加拿大,從1980年代開始也開展了一系列的全國和區域尺度的生態區劃研究,如Wiken于1982年首次提出并完善了按生態地帶(ecozone)、生態省(ecoprovince)、生態地區(ecoregion或ecolandscaperegion)和生態區(ecodistrict)4個等級進行劃分的加拿大全國生態區劃方案[5]。此外,在加拿大生態地區委員會的支持下,Wiken等于1996年進一步完成了加拿大陸地和海洋的生態區域劃分,該方案以生態地帶(ecozone)、生態地區(ecoregion)、生態區(ecodis-trict)、生態地段(ecosection)、生態地點(ecosite)和生態元素(ecoelement)6個等級將加拿大劃分為5個海洋生態地帶、15個陸地生態地帶,并對各地帶的動植物、氣候、地形、土壤等生態要素進行了詳細描述[6]。在全球尺度上,1992—1995年俄羅斯生態學家與美國生態學家合作,共同對世界生態區域圖進行了修訂。由于具備長期從事生態區劃研究的基礎,Bailey于1996年提出了生態系統地理學的概念,進一步突出了整體出發的觀點,強調采用生態系統地理學的方法對生態區域進行生態區劃的必要性和可能性,并利用該法成功地完成了對全球的陸地和海洋生態地域的劃分,編制出了全球陸地和海洋的生態區劃圖[4]。在此期間,全球生態系統區劃研究方面成績斐然。生態學家們對生態地域區劃的原則、依據以及區劃指標、等級和方法等進行了深入研究,相繼提出了一系列以生物群區(biome)為單位的全球分類方案,如Holdridge的生命地帶分類系統[7]、Matthews的世界主要生態系統類型[8]、Stolz等的陸地生物群區系統[9]、Prentice等的全球生物群區類型[10]、Box的全球潛在優勢植被類型[11]、Schultz的世界生態區劃[12]。   中國在20世紀80年代初開始生態區劃研究與實踐,最初的區劃基本是農業生態區劃[13]。直到20世紀末,中國生態區劃方案都缺乏對人類活動在自然生態環境變化中的作用和影響的系統分析,尤其是忽略了對生態資產、生態服務功能以及生態脆弱性和敏感性等指標的研究[14]。對此,傅伯杰等、劉國華等在總結國際生態區劃發展過程與特點的基礎上,結合國家各種區劃特點的基礎,提出了中國生態區劃的目的、任務和特點,認為中國生態區劃的目的是通過開展全國生態區劃和建立區劃信息系統,為區域資源開發與環境保護提供決策依據,為全國和區域生態環境綜合整治服務;其突出特點是將特征區劃與功能區劃相結合,自然環境特征與人類活動相結合,生態與經濟相結合;區劃的方法是在要素區劃的基礎上,利用專家集成和定量分析相結合的方法,初步厘定了中國生態區劃的步驟與內容[14-15],隨后傅伯杰等分別以西部地區與中國整體為對象開展生態區劃工作,進一步明確了生態區劃的原則、指標、方法、區劃層級系統及其命名規則[16-17]。其中,中國生態區劃方案采用生態大區—生態地區—生態區三級區劃系統。根據中國的氣候、地貌、地形、生態系統特點以及人類活動規律等特征的定量與定性指標,采用自上而下逐級劃分、專家集成與模型定量相結合的方法,將全國劃分為3個生態大區(東部濕潤、半濕潤生態大區,西北干旱、半干旱生態大區和青藏高原高寒生態大區)、13個生態地區和57個生態區。生態大區的劃分主要根據中國的氣候和地勢特點,生態地區的劃分主要是根據溫濕指標和地帶性植被;而生態區的劃分,則主要是根據地貌類型、生態系統類型與人類活動影響[17]。幾乎與此同時,不同類型的生態區劃相繼涌現[18-20]。但是,生態區劃在研究中存在著概念不統一的問題,不同的區劃在區劃目的、原則、方法、指標、區劃單元命名等方面也具有明顯的差異,總體而言,近10a來,中國生態區劃在區劃對象、體系、方法等方面取得了可喜的發展,但同時也存在很多不足。首先,生態區劃雖然從理論上強調考慮人類活動的影響,但在經濟區劃中對人類活動的考慮遠遠不夠。其次,雖然一些區劃方案是定量與定性相結合的,但定量階段主要發生在指標處理過程,區劃邊界的確定仍以定性為主,基于空間技術與數量分析技術的區劃邊界研究仍較為不足。此外,區劃原則、區劃層次單元命名均存在明顯的差異,這與區劃系統的規范性發育不足有關,同時也是區劃目的差異不可避免的結果。   基于此,本研究的目的為明晰各區域的生態功能定位,保障中國主要生態資源的生態安全,為國家或區域戰略決策、生態資源保育、生態環境保護與建設等提供科學依據。本區劃以中國各縣為基本區劃單元,運用現代生態學理論、區劃理論以及GIS技術手段,通過分析研究主要生態因子、生態系統類型及其生態功能空間分異規律,在確定分區方法、分區原則、分區依據和指標的基礎上,對中國進行生態區域劃分。   1方法與數據   1.1區劃原則   主導因素原則:區域生態系統的形成過程及其結構、功能是極其復雜的,它受多種因素的影響,是各個因素綜合作用的結果。但在各個因素之中,必然有一兩個因素起主導的、決定性的作用,其他因素只起調節、修正或協同的作用。本區劃一級生態大區的主導因素選定為溫度、降水和海拔,二級生態地區主導因素為地貌,三級生態區主導因素為生態系統類型。便于生態管理原則:生態區劃的目的是促進資源的合理利用與開發,增強區域社會經濟發展的生態環境支撐能力,促進區域的可持續發展。因此,本區劃堅持便于生態管理原則,各級生態分區的邊界保持與縣界一致。#p#分頁標題#e#   1.2區劃方法   本研究采用三級區劃,一級為生態大區,二級為生態地區,三級為生態區,各級分區的依據和方法如下:生態大區:主要依據溫度、降水、海拔和植被指數,之后再結合地形地貌、氣候帶等數據,采用聚類分析和空間疊置方法。生態地區:主要依據地貌。采用主導標志法和空間疊置法。生態區:主要依據生態系統服務和植被類型。主要采用主導標志法和空間疊置法。   1.3數據源   本研究用到的數據來源如下:全國土地利用、土壤侵蝕、氣溫、降水、植被指數數據來源于“國家科技基礎條件平臺建設項目:地球系統科學數據共享平臺(www.geodata.cn)”。地貌、海拔數據來源于中國科學院地理科學與資源研究所中國自然資源數據庫(http:∥www.data.ac.cn/index.asp);全國森林、國家級自然保護區數據來源于中國林業科學研究院中國林業科學數據中心(http:∥www.cfsdc.org/)。   1.4分區命名   生態大區名稱由“地名+氣候特征+生態大區”構成;生態地區名稱由“地名+(氣候類型)+生態地區”構成;生態區名稱由“地名+氣候類型+植被類型+生態區”構成。   2區劃結果   根據上述生態分區的原則、依據、指標體系和命名方法,結合中國的自然地理特點、生態系統類型、主要區域生態問題和人類活動狀況等要素,采用自上而下逐級劃分、定量分析與空間疊置的定性分析相結合的方法來區劃各生態區單元。首先,一級區的劃分主要依據影響生態系統功能的主要生態因子(即溫度、降水、海拔和植被因子),在得到全國各區(縣)這些指標的平均值后,利用SPSS統計軟件設置聚為5類進行系統聚類分析,鑒于華北平原和東北地區同屬第一階梯,且溫度、降水以及植被差異較其他區小,在此將華北地區和東北地區合并為一類,再根據中國地形地貌、氣候帶分布等數據進行空間疊置、合并等步驟,最終得到4個生態大區,即東北部濕潤半濕潤生態大區、北部干旱半干旱生態大區、南部濕潤生態大區和青藏高原生態大區,在此基礎上,再逐級劃分出11個生態地區(圖1)和63個生態亞區(圖2)。本研究得到的中國生態區劃方案詳見表1。   2.1生態大區   生態大區可以看成是由氣候因素和水熱對比與地形地貌分異決定的生態區域單元,劃分出4個生態大區:東北部濕潤半濕潤生態大區、北部干旱半干旱生態大區、南部濕潤生態大區和青藏高原生態大區。具體特征如下:   東北部濕潤半濕潤生態大區大致北起大興安嶺,南沿內蒙古高原東南邊緣,向西南沿燕山、太行山與黃土高原和淮河相連。該區處于年降雨量400mm等值線以東,氣候濕潤,地貌以平原為主,但也存在大、小興安嶺、長白山等山地丘陵地貌,面積約166.64×104km2。本區既是中國糧食主產區,也是中國原始森林主要分布區。   北部干旱半干旱生態大區,沿青藏高原北部邊緣,以昆侖山、阿爾金山、祁連山、秦嶺、太行山、燕山、大興安嶺一線為界。根據氣候、地貌和生態系統類型,明顯分為內蒙古高原生態地區、黃土高原生態地區和西北干旱生態地區,面積約為315.82×104km2,地貌以高原、戈壁和荒漠為主。由于主要受大陸性氣候的影響,年降雨量較小,是中國干旱半干旱主要分布區,也是中國主要畜牧生產區。   南部濕潤生態大區指的是秦嶺、淮河以南、青藏高原藏東南邊緣以東的廣大區域,面積約247.55×104km2,以季風氣候為主,降雨充沛,氣候溫暖濕潤。地貌類型多樣,既有山地丘陵、河流、湖泊和平原,也有高原、壩子、臺地等地貌。本區既是商品林主產區,也是水稻和水果主產區,還是中國主要生物多樣性保育區。   青藏高原生態大區主要包括西藏、青海、川西及滇西北地區,總面積約為229.99×104km2,約占國土總面積的四分之一,該區地勢高亢、氣候寒冷,多數地區熱量欠缺,生態系統以高寒草甸草原、戈壁、寒漠為主。本區既是中國濕地和原始林的主要分布區,還是中國長江、黃河、瀾滄江等大江大河的發源地,因此,該區是中國乃至亞洲生態安全的天然屏障。   2.2生態地區   生態地區是中國特有的大尺度地形地貌和氣候植被地帶性決定的地域相對完整的生態區域。在東北部濕潤半濕潤生態大區中劃分出東北生態地區和華北生態地區;在北部干旱半干旱生態大區中劃分出內蒙古高原生態地區、西北干旱生態地區、黃土高原生態地區;在南部濕潤生態大區中劃分出川渝生態地區、長江中下游生態地區、華南生態地區和云貴高原生態地區;在青藏高原生態大區中劃分出青藏高原高寒生態地區和橫斷山區生態地區。各生態地區之間具有巨大差異,各生態地區內部具有相似的生態環境特征和問題,可以作為生態環境評價和國家生態環境治理對策制定的目標生態地域。   2.3生態區   生態區可以看成是由植被類型主導的相對獨立的生態區域單元,采用主導標志法和空間疊置法,依據生態系統服務功能、原生植被類型和栽培植被類型空間異質性,兼顧地貌、河流,將生態地區進一步劃分成63個生態區,其中,東北生態地區包含6個生態區,華北生態地區包含5個,內蒙古高原生態地區包含5個,西北干旱生態地區包含6個,黃土高原生態地區包含5個,川渝生態地區包含4個,長江中下游生態地區包含4個,華南生態地區包含11個,云貴高原生態地區包含7個,青藏高原高寒生態地區包含7個,橫斷山區生態地區包含3個生態區。生態區內部具有類似的原生植被和栽培植被,可以作為生態功能保護和生態管理的目標區域。   3結論與討論   本文采用生態大區—生態地區—生態區三級區劃系統,根據中國的氣候、地形地貌、生態系統特點等特征的定量與定性指標,采用自上而下逐級劃分,將全國劃分為了4個生態大區、11個生態地區和63個生態區。此一保持縣域邊界完整性的生態區劃方案可為我國生態環境保護和建設、生態環境監測與評價提供依據,命名方面更加注重慣用名稱的應用,邊界劃分保持縣域完整性,以便使生態環境的數據能與以縣為行政單元統計的社會經濟數據更好地融合,有利于生態管理的實施。#p#分頁標題#e#   盡管本區劃方案盡量使用模糊聚類等半定量方法來提高分區的科學性和可接受性,但更確切地說,這是我國多年已有自然區劃、生態區劃成果的集成。其中,傅伯杰等提出的中國生態區劃方案將全國劃分為3個生態大區(東部濕潤、半濕潤生態大區,西北干旱、半干旱生態大區和青藏高原高寒生態大區)、13個生態地區和57個生態區[17],這一方案提出以來已被廣泛應用,本區劃方案與傅伯杰等的中國生態區劃方案相比,二者的指導思想和劃分原則是基本一致的,劃分方法和指標只有側重的不同,盡管劃分結果有較大差異,但最大的區別是本區劃保持了縣域邊界的完整性,使用者可以根據需求選用。生態區劃領域的一項新進展是歐陽志云等完成的中國生態功能區劃,該區劃保留了中國生態區劃方案的生態大區、生態區和生態亞區前三級分區系統,在此基礎上又根據生態系統的功能特征和地理特征進行了生態功能區四級區劃[21]??傮w來說,本區劃方案與中國生態功能區劃方案也是互補的,可在此方案的基礎上進行生態環境狀況或者生態功能的四級區劃。   由于本區劃刻意保持了縣域邊界的完整性,這樣本區劃中對青藏高原、黃土高原、云貴高原等的自然邊界有所打破,一方面在使用本區劃成果時使用者需要注意到這一點,另一方面,這也是本區劃方案需要繼續改進的地方,怎樣既保持縣域邊界的完整性又使一些自然邊界充分體現,仍然是一個需要繼續研究的課題。

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