許 靜，吳鑫悅，李文龍

（1. 蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院西部資源環(huán)境與區(qū)域發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730101；2. 蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，甘肅 蘭州 730101；3. 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020）

西北地區(qū)深居中國(guó)西北部?jī)?nèi)陸，在黃土高原–黃河中上游以西，昆侖山–阿爾金山–祁連山–秦嶺以北，包括新疆、青海、甘肅、陜西、寧夏五省(區(qū))，約占全國(guó)總面積的1/3。西北地區(qū)自古以來(lái)就是保障國(guó)家安全的重要屏護(hù)，具有重要的戰(zhàn)略地位。西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后、人均收入較低，加快發(fā)展仍然是該區(qū)當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期的緊迫任務(wù)。然而，西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境極為脆弱，生境條件相對(duì)惡劣[1]。特殊的生態(tài)現(xiàn)狀和生態(tài)區(qū)位，決定了西北地區(qū)承擔(dān)國(guó)家生態(tài)安全屏障的關(guān)鍵使命，必須在確保生態(tài)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)型。

作為生態(tài)環(huán)境問(wèn)題催生的新興領(lǐng)域，生態(tài)保護(hù)紅線不僅可以對(duì)潛在重大生態(tài)問(wèn)題起到警示作用，還可以為區(qū)域生態(tài)安全與狀態(tài)穩(wěn)定起到保障作用。生態(tài)保護(hù)紅線作為維護(hù)生態(tài)安全、推進(jìn)生態(tài)文明的保障線以及促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、建設(shè)美麗中國(guó)的起點(diǎn)線，也已成為我國(guó)政府著力推行的關(guān)鍵舉措。2015 年，原環(huán)境保護(hù)部在《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》)草案中明確生態(tài)保護(hù)紅線是管控與保障生態(tài)安全的基本指導(dǎo)線，即在具有重要生態(tài)服務(wù)功能的，生態(tài)環(huán)境脆弱、敏感的區(qū)域依法劃定的空間界線；2017 年在正式印發(fā)的《指南》中進(jìn)一步闡述了生態(tài)保護(hù)紅線是具有水源涵養(yǎng)、生物多樣性維持等重要生態(tài)服務(wù)功能，以及存在水土流失、土地“三化”等生態(tài)環(huán)境敏感脆弱性，必須加以嚴(yán)格管控的區(qū)域。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)學(xué)者也從各自的研究領(lǐng)域出發(fā)，開(kāi)始對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線進(jìn)行深入細(xì)致的研究，生態(tài)保護(hù)紅線的內(nèi)涵不斷豐富和發(fā)展[2-4]，已由最初的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)或生態(tài)安全維護(hù)拓展到生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康穩(wěn)定等方面，更加注重生態(tài)保護(hù)紅線的內(nèi)在機(jī)理與外在形式的表征[5-8]。

在生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)研究與實(shí)踐方面，盡管?chē)?guó)內(nèi)外沒(méi)有明確的生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)的相關(guān)提法，但其實(shí)質(zhì)已經(jīng)體現(xiàn)在自然保護(hù)區(qū)建設(shè)、生物多樣性保育、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)以及土地利用規(guī)劃等方面的研究中，與生態(tài)保護(hù)紅線的內(nèi)涵和本質(zhì)相互印證，如美國(guó)的國(guó)家公園[9]、歐盟的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施[10]、沿海國(guó)家的海岸建設(shè)退縮帶[11]等。在我國(guó)，早期的生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)是直接將自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和歷史文化區(qū)等納入保護(hù)區(qū)范圍[12-13]。隨著空間信息技術(shù)、空間統(tǒng)計(jì)方法的迅猛發(fā)展，以地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)支持為主要手段的空間區(qū)劃方法已成為主流，且多以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性的差異作為生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)依據(jù)[14-16]。此外，也有研究基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)思想[17]、最小累積阻力模型[18]、壓力狀態(tài)響應(yīng)模型[19-20]等對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。雖目前的生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)方法有較大發(fā)展，但仍存在以下問(wèn)題亟待改善：第一，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題具有典型的尺度性和區(qū)域差異性。多數(shù)研究忽略了生態(tài)系統(tǒng)特征、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定與生態(tài)安全維護(hù)中的重要作用；第二，區(qū)域尺度上的研究可以協(xié)調(diào)各行政區(qū)在生態(tài)保護(hù)空間劃分上存在的差異和矛盾，解決相鄰地理單元在分區(qū)中出現(xiàn)的無(wú)法銜接、空間沖突等問(wèn)題[21-22]，避免生境破 碎 化。然 而，多 數(shù) 研 究 以 省[5,23-24]、市[8,12, 25]為 空間范圍，在區(qū)域尺度上的研究非常有限。

綜上，本研究以生態(tài)保護(hù)紅線理論為基礎(chǔ)，優(yōu)化分區(qū)指標(biāo)體系和劃分方法，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估的基礎(chǔ)上，充分考慮區(qū)域生態(tài)脆弱性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分異，對(duì)西北地區(qū)進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)。研究旨在完善生態(tài)保護(hù)紅線理論，以及為各級(jí)政府國(guó)土空間管理、規(guī)劃實(shí)踐提供理論依據(jù)和有益參考。

1 研究方法

1.1 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)體系

從空間尺度上分析生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)的影響要素，生態(tài)脆弱性的影響尺度較大，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平的影響尺度次之。并且，生態(tài)脆弱性表現(xiàn)得相對(duì)穩(wěn)定，在很大程度上決定著西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)特征空間分異格局。由此，本研究在充分考慮西北地區(qū)生態(tài)脆弱性特征、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立二級(jí)分區(qū)體系對(duì)西北地區(qū)進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)。首先進(jìn)行區(qū)域生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)與分區(qū)，然后以《指南》為依據(jù)，開(kāi)展西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估、生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估和區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。其中，將每一項(xiàng)要素屬性與特征進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，并根據(jù)每一項(xiàng)要素在決定生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康、安全、穩(wěn)定中的作用測(cè)算權(quán)重，綜合評(píng)定后納入生態(tài)保護(hù)紅線劃分范圍。各要素在柵格單元尺度上進(jìn)行分區(qū)后，通過(guò)空間聚類(lèi)方法向上一級(jí)合并，最終形成生態(tài)保護(hù)紅線空間疊加圖。

1.2 生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)指標(biāo)體系

一級(jí)區(qū)表達(dá)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)的宏觀背景，即生態(tài)脆弱性的自然屬性差異，主要指地帶尺度上的溫度、降水與植被覆蓋度等宏觀影響因素；二級(jí)區(qū)表達(dá)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)的直接影響要素，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性與區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分異。在選擇分區(qū)指標(biāo)時(shí)考慮其獨(dú)立性與顯著性，并建立生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)指標(biāo)體系(表1)。

表1 西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)指標(biāo)體系Table 1 Zoning index system for ecological conservation redline zoning in northwest China

1.3 指標(biāo)評(píng)估與分區(qū)方法

1.3.1生態(tài)脆弱性評(píng)估方法

結(jié)合西北地區(qū)基本生態(tài)特征以及指標(biāo)間的可操作性、可比性與精煉性，選取年均降水量、年均溫度[26-27]和植被覆蓋度[28-29]作為表征區(qū)域生態(tài)脆弱性的關(guān)鍵指標(biāo)，以分析西北地區(qū)生態(tài)脆弱性的空間分異規(guī)律。基于2015年氣象數(shù)據(jù)與植被覆蓋數(shù)據(jù)，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行單因子評(píng)估，歸一化并綜合單因子評(píng)估結(jié)果，得到生態(tài)脆弱性綜合評(píng)估結(jié)果，并利用ArcGIS 10.2軟件的重分類(lèi)工具，完成西北地區(qū)生態(tài)脆弱性一級(jí)分區(qū)方案。

1.3.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)估方法

依據(jù)《指南》，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙和生物多樣性維持)以及生態(tài)環(huán)境敏感性(水土流失、土地沙化)進(jìn)行評(píng)估。鑒于西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)所承擔(dān)的上述各項(xiàng)服務(wù)功能的重要性，以及各類(lèi)生態(tài)環(huán)境的敏感性有所差異，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)需要考慮各項(xiàng)功能的權(quán)重。熵權(quán)法基于熱力學(xué)原理，因具有客觀性強(qiáng)、適用多指標(biāo)綜合決策等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于區(qū)域生態(tài)綜合評(píng)估[30]。本研究采用熵權(quán)法對(duì)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以及各類(lèi)生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行賦權(quán)，具體方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[31]。

1.3.3生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是衡量外界干擾下生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的一系列景觀格局參數(shù)，如景觀破碎度、分離度、損失度等[32]?；谌珖?guó)土地資源分類(lèi)系統(tǒng)和西北地區(qū)土地利用現(xiàn)狀，將景觀類(lèi)型劃分為8類(lèi)，即耕地、森林、草地、灌木、濕地、水體、建設(shè)用地和裸地。采用等間距系統(tǒng)采樣法，以10 km ×10 km 的正方形樣地對(duì)景觀損失度指數(shù)空間化，共劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)29 274個(gè)。在GIS支持下，建立西北地區(qū)景觀格局矢量圖，利用空間分析方法探討西北地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分異，具體內(nèi)涵與計(jì)算方法如下：

景觀破碎度指數(shù)(Ci)：表征在一定時(shí)段內(nèi)，景觀由單一均勻的連續(xù)整體轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜異質(zhì)的斑塊鑲嵌體，即景觀整體或部分的破碎化程度。隨著破碎度增加，景觀內(nèi)部穩(wěn)定性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性都會(huì)降低。

式中：ni為景觀類(lèi)型i的斑塊數(shù)；Ai為景觀類(lèi)型i的總面積。

景觀分離度指數(shù)(Ni)：表征景觀中各類(lèi)景觀要素的分離程度。值越高，表明各要素在空間分布上越分散，景觀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，破碎化程度越高。

式中：ni為景觀類(lèi)型i的斑塊數(shù)；Ai為景觀類(lèi)型i的總面積；A為景觀總面積；li為景觀類(lèi)型i的距離指數(shù)。

景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Di)：表征斑塊在景觀中的主導(dǎo)地位，反映斑塊對(duì)景觀格局及其動(dòng)態(tài)的影響程度，優(yōu)勢(shì)度越小則景觀多樣性越大。

式中：Qi為斑塊i出現(xiàn)的樣方占比；Mi為斑塊i的數(shù)量占比；Li為斑塊i的面積占比。

景觀干擾度指數(shù)(Si)：表征景觀受到外界干擾，特別是人類(lèi)活動(dòng)的影響程度。

式中：Ci為景觀破碎度指數(shù)，Ni為景觀分離度指數(shù)，Di為景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，a、b、c為各景觀指數(shù)的權(quán)重。

景觀脆弱度指數(shù)(Fi)：表征受到外界干擾后生態(tài)系統(tǒng)的損失程度，與群落演替階段有關(guān)。處于演替初級(jí)階段、群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)脆弱度較高，專(zhuān)家咨詢(xún)并歸一化。耕地、森林、草地、灌木、濕地、水體、建設(shè)用地和裸地的景觀脆弱度指數(shù)賦值，分別為0.111、0.056、0.119、0.103、0.194、0.167、0.028和0.222。

景觀損失度指數(shù)(Ri)：表征生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾后，其自然屬性的損失程度。

式中：Si為景觀干擾度指數(shù)，F(xiàn)i為景觀脆弱度指數(shù)。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(ERIi)：式中：Ri為景觀i的損失度指數(shù)，Aki和Ak分別為風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)k中景觀類(lèi)型i的面積與風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)k的總面積。經(jīng)查閱文獻(xiàn)與專(zhuān)家咨詢(xún)后，破碎度、優(yōu)勢(shì)度和分離度分別賦予0.6、0.1和0.3的權(quán)重[33]。

1.3.4生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)方法

在分區(qū)過(guò)程中，基于“自下而上”的定量合并與“自上而下”的空間系統(tǒng)劃分相結(jié)合的思想，指導(dǎo)各指標(biāo)向高一級(jí)合并，以提高分區(qū)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。在空間聚類(lèi)時(shí)，采用歐式距離衡量各因子或指標(biāo)間的相似度，運(yùn)用K 均值聚類(lèi)法進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)定量。K 均值聚類(lèi)的主旨思想是迭代。在確定分類(lèi)類(lèi)別后，首先選定初始聚類(lèi)中心，按最小距離法將數(shù)值分配到中心，然后計(jì)算新的變量中心，循環(huán)上述步驟，直到中心不再改變，則聚類(lèi)完成[34]。各指標(biāo)進(jìn)行初步分區(qū)后需進(jìn)行邊界綜合調(diào)整，將一級(jí)區(qū)分區(qū)界線作為約束條件，指導(dǎo)修正二級(jí)區(qū)分區(qū)界線，即由生態(tài)脆弱性分區(qū)界線約束，指導(dǎo)識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)分區(qū)界線。此外，結(jié)合“就高不就低”的原則綜合考慮，合并處理零碎斑塊，將其劃入相應(yīng)級(jí)別的分區(qū)。

參考《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》，本研究中所使用數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)、國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)、全國(guó)生態(tài)狀況遙感調(diào)查評(píng)估成果、全國(guó)生態(tài)環(huán)境調(diào)查1∶100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)、地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站等。

2 研究結(jié)果

2.1 生態(tài)保護(hù)紅線一級(jí)分區(qū)

依據(jù)生態(tài)脆弱性評(píng)估結(jié)果，西北地區(qū)可分為6個(gè)生態(tài)保護(hù)紅線一級(jí)分區(qū)(圖1)，生態(tài)脆弱性由高至低分別為A 區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)、E區(qū)、F區(qū)。

A 區(qū)：青海中–西部至新疆南–西部寒帶中溫帶干旱低植被覆蓋區(qū)。該區(qū)面積69.6萬(wàn)km2，占西北地區(qū)總面積的24.5%，平均海拔在6個(gè)一級(jí)分區(qū)中最高，為4 131 m，人口密度和GDP密度在6個(gè)一級(jí)分區(qū)中均為最低，分別為2.8人·km?2和10.7萬(wàn)元·km?2。

B區(qū)：塔里木–準(zhǔn)噶爾–柴達(dá)木–河西走廊–寧夏北部中溫帶暖溫帶干旱極干旱低植被覆蓋區(qū)。該區(qū)面積在6個(gè)一級(jí)分區(qū)中最大，為128.96萬(wàn)km2，占西北地區(qū)總面積的45.3%，平均海拔為1 291 m，人口密度為18.9人·km?2，GDP密度為75.4萬(wàn)元·km?2。

C區(qū)：天山阿爾泰山中溫帶亞干旱較高植被覆蓋區(qū)，位于新疆北部邊緣地帶。該區(qū)面積19.5萬(wàn)km2，占西北地區(qū)總面積的6.9%，平均海拔為1 572 m，人口密度為42.4人·km?2，GDP密度為266.2萬(wàn)元·km?2。

D區(qū)：青海東–南部至寧夏南部陜西北部高原溫帶中溫帶亞濕潤(rùn)中植被覆蓋區(qū)。該區(qū)面積45.0萬(wàn)km2，占西北地區(qū)總面積的15.8%，平均海拔為3 315 m，人口密度為51.9人·km?2，GDP密度為153.4萬(wàn)元·km?2。

E區(qū)：伊犁平原東部中溫帶亞干旱高植被覆蓋區(qū)。該區(qū)面積0.73萬(wàn)km2，僅占西北地區(qū)總面積的0.3%，平均海拔為1 692 m，人口密度為39.4人·km?2，GDP密度為95.2萬(wàn)元·km?2。

F區(qū)：陜西中–南部至甘肅東–南部暖溫帶北亞熱帶濕潤(rùn)高植被覆蓋區(qū)。該區(qū)面積20.4萬(wàn)km2，占西北地區(qū)總面積的7.2%，平均海拔為1 267 m，人口密度和GDP 密度均在6個(gè)一級(jí)分區(qū)中最高，分別為203.4人·km?2和777.7萬(wàn)元·km?2。

2.2 生態(tài)保護(hù)紅線二級(jí)分區(qū)

由熵權(quán)法測(cè)算的水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙和生物多樣性維持的權(quán)重分別為0.610、0.130、0.030和0.230；水土流失和土地沙化敏感性的權(quán)重分別為0.516和0.484。以西北地區(qū)生態(tài)脆弱性空間分異為基礎(chǔ)劃分生態(tài)保護(hù)紅線一級(jí)區(qū)(圖1)，綜合西北地區(qū)的生態(tài)功能重要性(圖2)、生態(tài)環(huán)境敏感性(圖3)與區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(圖4)等級(jí)的劃分結(jié)果，并以此為依據(jù)劃分50個(gè)生態(tài)保護(hù)紅線二級(jí)分區(qū)(圖5)，各區(qū)代碼、名稱(chēng)及特征值如表2所列。

圖1 西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線一級(jí)分區(qū)圖Figure 1 First level zoning of the ecological conservation redline in northwest China

圖2 西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等級(jí)空間分異圖Figure 2 Spatial differentiation of ecosystem services in northwest China

圖3 西北地區(qū)生態(tài)敏感性等級(jí)空間分異圖Figure 3 Spatial differentiation of ecological sensitivity in northwest China

圖4 西北地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)空間分異圖Figure 4 Spatial differentiation of ecological risk in northwest China

表2 西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)名稱(chēng)及特征值Table 2 Names and characteristic valuesfor ecological conservation redline zoning in northwest China

續(xù)表2Table 2(Continued)

圖5 西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)圖Figure 5 Ecological conservation redline zoning in northwest China

3 討論

3.1 西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)結(jié)果

西北地區(qū)生態(tài)脆弱性高等級(jí)區(qū)面積較大，約占總面積的70%，主要分布在新疆大部，青海北部、中部，甘肅北部、西部和寧夏北部、中部(圖1，A 區(qū)和B區(qū))；生態(tài)脆弱性中等級(jí)區(qū)面積約占總面積的22%，主要分布在新疆北部邊緣區(qū)、青海東部、南部，甘肅中部，寧夏南部，陜西北部(圖1，C區(qū)和D區(qū))；生態(tài)脆弱性低等級(jí)區(qū)面積僅占總面積的8%，主要分布在伊犁平原東部，甘肅東部、南部以及陜西南部(圖1，E 區(qū)和F區(qū))。

西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等級(jí)呈現(xiàn)由東南向西北逐漸遞減的趨勢(shì)。高值區(qū)(6、7級(jí)區(qū))主要分布在陜西南部及陜西、甘肅交界地帶，僅占西北地區(qū)總面積的9%；中值區(qū)(3、4、5級(jí)區(qū))主要分布在青海大部、甘肅南部、新疆北部等地區(qū)，占總面積的43%；低值區(qū)主要分布在新疆塔克拉瑪干沙漠、青海柴達(dá)木沙漠地區(qū)，占總面積的48%(圖2)。

西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性高值區(qū)(6、7級(jí)區(qū))集中在新疆東部和西南部邊緣區(qū)、甘肅和青海交界處以及青海西南部，占總面積的22%；中值區(qū)(3、4、5級(jí)區(qū))主要分布在甘肅中部、青海大部、寧夏、新疆中部，占總面積的63%；低值區(qū)(1、2級(jí)區(qū))分布在陜西北部、中部地區(qū)，新疆北部、中部以及南部邊緣地帶，占總面積的15%(圖3)。

西北地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)(6、7級(jí)區(qū))主要分布在新疆北部、南部和東部地區(qū)，甘肅西北部地區(qū)以及青海西北部地區(qū)，占總面積的35%；中值區(qū)(3、4、5 級(jí)區(qū))主要分布在新疆西北部、陜西北部、青海大部、寧夏和甘肅中部，占總面積的38%；低值區(qū)(1、2級(jí)區(qū))集中分布在陜西中部、南部地區(qū)以及甘肅南部地區(qū)，占西北地區(qū)總面積的27%(圖4)。

3.2 二級(jí)綜合分區(qū)體系的優(yōu)越性

首先，二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)體系不僅能夠反映西北地區(qū)生態(tài)脆弱性的空間分異規(guī)律，體現(xiàn)生態(tài)脆弱性與生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)間的關(guān)系，而且能夠從不同的空間尺度上更全面系統(tǒng)地闡釋生態(tài)系統(tǒng)特征、結(jié)構(gòu)、功能及狀態(tài)；其次，本研究將區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估納入生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)體系中，并通過(guò)引入權(quán)重充分考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性、區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中各單項(xiàng)指標(biāo)在決定生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)中的相對(duì)重要性，改進(jìn)和完善了生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)指標(biāo)體系和技術(shù)方法，使其能夠更客觀地表征關(guān)鍵生態(tài)屬性的空間分異規(guī)律；再次，區(qū)域尺度上的生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)可以協(xié)調(diào)各相鄰行政區(qū)在保護(hù)區(qū)分區(qū)中的空間沖突和矛盾，解決由行政邊界導(dǎo)致的地理單元在生態(tài)保護(hù)區(qū)劃分中出現(xiàn)的隔離問(wèn)題，保證生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性和連通性；最后，在3S技術(shù)支持下，基于“自下而上”的定量合并與“自上而下”的空間系統(tǒng)劃分相結(jié)合的思想，采用多維聚類(lèi)、分區(qū)分級(jí)等定性定量相結(jié)合的方法，將柵格尺度的分區(qū)數(shù)據(jù)定量綜合到基本分區(qū)單元，極大地提高了分區(qū)界線的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本研究依據(jù)國(guó)家在生態(tài)保護(hù)紅線方面的宏觀政策要求和技術(shù)指導(dǎo)，充分考慮西北地區(qū)最顯著的生態(tài)環(huán)境特征(生態(tài)脆弱性結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性與區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等要素的空間分異特征)，構(gòu)建了多尺度、多要素的生態(tài)保護(hù)紅線二級(jí)分區(qū)體系并進(jìn)行了分區(qū)，進(jìn)一步體現(xiàn)了西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)特征的空間分異，為西北地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線分區(qū)優(yōu)化提供了定量參考。研究結(jié)果表明，西北地區(qū)可分為6個(gè)一級(jí)分區(qū)，生態(tài)脆弱性由高至低面積占比分別為24.5%、45.3%、6.9%、15.8%、0.3%和7.2%。在一級(jí)分區(qū)約束下，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)環(huán)境敏感性和區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)決定的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，將西北地區(qū)進(jìn)一步劃分為50個(gè)生態(tài)保護(hù)紅線二級(jí)分區(qū)。

由于生態(tài)保護(hù)紅線的本質(zhì)是一條空間界線，且生態(tài)學(xué)單元具有很強(qiáng)的尺度效應(yīng)，不同尺度的數(shù)據(jù)、規(guī)律無(wú)法建立起有效的對(duì)應(yīng)關(guān)系，會(huì)導(dǎo)致指導(dǎo)性不足或偏差等問(wèn)題。后續(xù)研究應(yīng)在不同空間格局上，全面構(gòu)建以生態(tài)保護(hù)紅線為空間界線的，以數(shù)值型紅線為指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的多尺度立體式綜合紅線體系，全面保障和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)安全。