苏州市吴中区生态红线区环境质量与服务功能定量评估研究

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生态红线是指依法在重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域划定的严格管控边界,是国家和区域生态安全的底线,具有涵养水源,调节气候,保持土壤、保护生物多样性、防风固沙、洪水调控等重要生态服务功能。生态红线所包围的区域为生态红线区,对于维护生态安全格局、保障生态系统功能、支撑经济社会可持续发展具有重要意义。  苏州市是全国率先进行生态红线划定工作的城市之一,2014年底出台《苏州市吴中区生态红线区域保护规划》,确定吴中区10个类型19个生态红线区域。对业已划定的生态红线进行有效保护,国内外尚无成功的经验可以借鉴,目前处于探索阶段。  本论文结合苏州市吴中区生态红线和乡镇边界,以分布于陆地的重要生态红线区为主要研究区域,在2000-2015年植被生长最佳时期的7~8月份为主要研究时段。利用CASA模型估算净初级生产力、辐射传输方程反演地表温度、归一化不透水指数估算地表裸露度、归一化差异植被指数估算植被覆盖度,然后利用这四个能反映生态环境质量的指标,根据空间主成分分析方法构建生态环境质量综合指数模型,并将生态环境质量分为五级。之后,利用线性回归模型计算了这5个指标近16年的线性变化率,并分别进行了F显著性检验,探讨生态环境质量综合指数(E)f和△Ef的垂直、坡度和坡向分异情况,以及(E)f的年际变化规律,来评价生态红线区生态环境质量。然后,从三个方面评估生态红线区的重要生态服务功能:利用光合作用方程估算固碳释氧功能、水量平衡法估算水源涵养功能、土壤侵蚀方程估算土壤保持功能。最后,探索了生态红线区的生态补偿的现状、存在问题和完善对策。  根据本研究的结果,明确当前研究的不足之处并为未来研究的进一步深化提出建议和方向。经过三年的研究,主要研究进展如下:  1.吴中区各乡镇生态红线区的生态环境质量分级结果。在2000-2015年间,角直风景名胜区生态环境质量呈Ⅱ级—Ⅲ级—Ⅳ级—Ⅴ级的迅速变差趋势,木渎风景名胜区生态环境质量在Ⅱ级和Ⅲ级之间,呈缓慢变差的趋势。其他各生态红线区的Ef大致呈4年间隔的波动变化趋势,2000-2003年,2003-2008年,2008-2011年,2011-2014年,呈先减少后增加的缓慢变化趋势,而2015年相对2014年,所有的重要生态红线区(E)f都呈减少的趋势。由(E)f年均值统计得出,生态环境质量总体为Ⅱ级((E)f为0.700±0.001),为Ⅰ级的有6个,为Ⅱ级的有9个,为Ⅲ级和Ⅳ级的各有1个,东吴国家森林公园(香山街道)(E)f最大,为0.864±0.005,角直风景名胜区(E)f最小,为0.358±0.002。  2.吴中区各乡镇生态红线区的生态环境质量变化情况。在2000-2015年间,△Ef变化不大,在[-0.08,0.06]之间,43%的面积△Ef<0,57%的面积△Ef>0,生态环境质量总体上呈缓慢变好的趋势。△Ef增加的区域主要分布于西山风景名胜区中西部,东山风景名胜区中东部,木渎风景名胜区中部,藏书生态公益林大部分,东吴国家森林公园和渔洋山生态公益林大部分范围;△Ef减少的区域主要集中在角直风景名胜区、西山风景名胜区环岛公路、山间公路、东中部沿岸及西南部沿岸鱼塘一带,东山风景名胜区西部沿岸一带,木渎风景名胜区东部及西部,石湖大部分范围,其他生态红线区域有零星分布。由垂直分异、坡度分异分析可知,人类可到达性越低的区域生态环境质量越好,生态环境质量变差的地方往往集中于公路地带和居民聚集地。(E)f和△Ef在不同海拔和坡向的规律比较明显:总体上,各坡向的(E)f值随着海拔的增加,逐渐变大,随后在海拔250m~275m以上变小,越靠近东坡和南坡坡向越大,东坡坡向最大,越靠近西坡和北坡坡向越小,西北坡向最小;各坡向的△Ef值,随着海拔的增加逐渐增加,随后在海拔100m以上开始减少,北坡坡向比南坡坡向的变化幅度大。  3.吴中区各乡镇生态红线区的生态服务功能估算结果。2000-2015年间,苏州市吴中区重要生态红线区的固碳释氧总量为39761.03±5817.71t/mon,单位固碳释氧量总体为2073.21±293.45kg/hm2/mon,最低的是角直风景名胜区,为929.45±313.85kg/hm2/mon,其他生态红线区基本相差不大,在1500~2400kg/hm2/mon之间;水源涵养总量7997.66±369.96万m3/a,单位水源涵养量最高的是东吴国家森林公园,为6357.78±355.68m3/hm2/a,最低的是角直风景名胜区,为1703.32±402.42m3/hm2/a,其他生态红线区基本相差不大,在3000~4500m3/hm2/a之间;土壤保持总量为720.61±52.87万t/a,单位土壤保持量最高的是东吴国家森林公园,为757.29±61.67t/hm2/a,最低的是用直风景名胜区,仅为5.72±2.50t/hm2/a,其他生态红线区基本相差不大,在200~650t/hm2/a之间。  4.吴中区生态红线区的生态补偿机制研究结果。苏州市吴中区的生态补偿存在的问题有标准偏低、补偿对象不合理、补偿方式简单、类型单一、范围不科学、资金转移制度不完善等。为了完善苏州市吴中区生态红线区生态补偿机制,在充分尊重自然经济发展规律的基础上,苏州市吴中区应当明确生态补偿的主客体,积极探索横向与纵向转移支付相结合的混合模式,建立各级政府的第三方监督机构,拓宽政府补偿的渠道,如改革环境税费制度、完善财政管理制度、和创新政府补偿政策,并且结合市场补偿和社会补偿模式,实施生态红线产权交易试点,引导ENGO参与补偿。  本研究的创新点包括以下两个方面:第一,生态红线的划定方法众多,但并没有针对生态红线的生态环境质量和生态服务功能进行动态评价。本文利用多源数据基于多指标,多时空,定量化的角度,利用空间主成分分析方法构建生态环境质量指数,探索生态红线区的生态环境质量的变化规律和成因,并进行了生态服务功能的估算;第二,本论文不仅重视国家政策方针划定的生态红线“顶层设计”,同时针对性的结合生态红线和乡镇行政区域,理论结合实际,从“底层落实”进行研究各乡镇生态红线区存在的实际问题,研究的结果能够为苏州市吴中区各乡镇的生态红线保护提供重要的数据支持和科学依据。  总之,通过本研究的多源数据多指标的EQI指数构建,在原有生态红线划定和调查的基础上,对苏州市吴中区重要生态红线区域的生态环境质量和生态服务功能进行了全面细化的定量研究。本研究的结果不仅能够为苏州市吴中区生态红线保护提供重要的数据支撑和科学依据同时能够为将来促进生态红线进行智能化动态监测和有效的管控提供新思路、新方法。
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