保持县域边界完整性的中国生态区划方案

生态区划是指在分析研究区域生态特征空间分异规律的基础上，根据主要生态环境因子在不同区域的异质性和相似性，将研究区域划分为不同生态区的过程。生态区划的目的是能为生态系统的研究、评价、修复和管理提供一个合适的空间单元[1]。按区划的对象及其复合程度，生态区划可被划分为：①单要素生物区划，如植被区划、动物区划、鸟类区划；②单要素生态系统区划，如草地生态系统区划、森林生态系统区划、水域生态系统区划；③多要素生态系统区划，如土地利用区划；④生态系统综合区划，如生态系统生产力区划、生态资产区划；⑤服务于特定目的的生态系统管理区划，如风沙源防治区划、水土流失防治区划、生物多样性保护区划。生态区划也可从区划的内容角度出发，分解为认识性区划与应用性区划两大子类。
美国生态学家贝利(Bailey)1976年提出了美国生态区域的等级系统，并按地域(Domain)、区(Division)、省(Province)和地段(Section)4个等级进行划分，编制了1∶750万的美国生态区域图。
中国在20世纪80年代初开始生态区划研究与实践，最初的区划基本是农业生态区划[13]。直到20世纪末，中国生态区划方案都缺乏对人类活动在自然生态环境变化中的作用和影响的系统分析，尤其是忽略了对生态资产、生态服务功能以及生态脆弱性和敏感性等指标的研究[14]。对此，傅伯杰等、刘国华等在总结国际生态区划发展过程与特点的基础上，结合国家各种区划特点的基础，提出了中国生态区划的目的、任务和特点，认为中国生态区划的目的是通过开展全国生态区划和建立区划信息系统，为区域资源开发与环境保护提供决策依据，为全国和区域生态环境综合整治服务；其突出特点是将特征区划与功能区划相结合，自然环境特征与人类活动相结合，生态与经济相结合；区划的方法是在要素区划的基础上，利用专家集成和定量分析相结合的方法，初步厘定了中国生态区划的步骤与内容[14-15]，随后傅伯杰等分别以西部地区与中国整体为对象开展生态区划工作，进一步明确了生态区划的原则、指标、方法、区划层级系统及其命名规则[16-17]。其中，中国生态区划方案采用生态大区—生态地区—生态区三级区划系统。根据中国的气候、地貌、地形、生态系统特点以及人类活动规律等特征的定量与定性指标，采用自上而下逐级划分、专家集成与模型定量相结合的方法，将全国划分为3个生态大区(东部湿润、半湿润生态大区，西北干旱、半干旱生态大区和青藏高原高寒生态大区)、13个生态地区和57个生态区。生态大区的划分主要根据中国的气候和地势特点，生态地区的划分主要是根据温湿指标和地带性植被；而生态区的划分，则主要是根据地貌类型、生态系统类型与人类活动影响[17]。
几乎与此同时，不同类型的生态区划相继涌现[18-20]。但是，生态区划在研究中存在着概念不统一的问题，不同的区划在区划目的、原则、方法、指标、区划单元命名等方面也具有明显的差异，总体而言，近10a来，中国生态区划在区划对象、体系、方法等方面取得了可喜的发展，但同时也存在很多不足。首先，生态区划虽然从理论上强调考虑人类活动的影响，但在经济区划中对人类活动的考虑远远不够。其次，虽然一些区划方案是定量与定性相结合的，但定量阶段主要发生在指标处理过程，区划边界的确定仍以定性为主，基于空间技术与数量分析技术的区划边界研究仍较为不足。此外，区划原则、区划层次单元命名均存在明显的差异，这与区划系统的规范性发育不足有关，同时也是区划目的差异不可避免的结果。
基于此，本研究的目的为明晰各区域的生态功能定位，保障中国主要生态资源的生态安全，为国家或区域战略决策、生态资源保育、生态环境保护与建设等提供科学依据。本区划以中国各县为基本区划单元，运用现代生态学理论、区划理论以及GIS技术手段，通过分析研究主要生态因子、生态系统类型及其生态功能空间分异规律，在确定分区方法、分区原则、分区依据和指标的基础上，对中国进行生态区域划分。
1　方法与数据
1.1　区划原则
主导因素原则：区域生态系统的形成过程及其结构、功能是极其复杂的，它受多种因素的影响，是各个因素综合作用的结果。但在各个因素之中，必然有一两个因素起主导的、决定性的作用，其他因 素只起调节、修正或协同的作用。本区划一级生态大区的主导因素选定为温度、降水和海拔，二级生态地区主导因素为地貌，三级生态区主导因素为生态系统类型。
便于生态管理原则：生态区划的目的是促进资源的合理利用与开发，增强区域社会经济发展的生态环境支撑能力，促进区域的可持续发展。因此，本区划坚持便于生态管理原则，各级生态分区的边界保持与县界一致。
1.2　区划方法
本研究采用三级区划，一级为生态大区，二级为生态地区，三级为生态区，各级分区的依据和方法如下：
生态大区：主要依据温度、降水、海拔和植被指数，之后再结合地形地貌、气候带等数据，采用聚类分析和空间叠置方法。
生态地区：主要依据地貌。采用主导标志法和空间叠置法。
生态区：主要依据生态系统服务和植被类型。主要采用主导标志法和空间叠置法。
1.3　数据源
本研究用到的数据来源如下：全国土地利用、土壤侵蚀、气温、降水、植被指数数据来源于“国家科技基础条件平台建设项目：地球系统科学数据共享平台()”。地貌、海拔数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所中国自然资源数据库()；全国森林、国家级自然保护区数据来源于中国林业科学研究院中国林业科学数据中心()。
1.4　分区命名
生态大区名称由“地名+气候特征+生态大区”构成；
生态地区名称由“地名+(气候类型)+生态地区”构成；
生态区名称由“地名+气候类型+植被类型+生态区”构成。
2　区划结果
根据上述生态分区的原则、依据、指标体系和命名方法，结合中国的自然地理特点、生态系统类型、主要区域生态问题和人类活动状况等要素，采用自上而下逐级划分、定量分析与空间叠置的定性分析相结合的方法来区划各生态区单元。首先，一级区的划分主要依据影响生态系统功能的主要生态因子(即温度、降水、海拔和植被因子)，在得到全国各区(县)这些指标的平均值后，利用SPSS统计软件设置聚为5类进行系统聚类分析，鉴于华北平原和东北地区同属第一阶梯，且温度、降水以及植被差异较其他区小，在此将华北地区和东北地区合并为一类，再根据中国地形地貌、气候带分布等数据进行空间叠置、合并等步骤，最终得到4个生态大区，即东北部湿润半湿润生态大区、北部干旱半干旱生态大区、南部湿润生态大区和青藏高原生态大区，在此基础上，再逐级划分出11个生态地区(图1)和63个生态亚区(图2)。本研究得到的中国生态区划方案详见表1。

图1　生态大区和生态地区
Fig. 1　The distributions of domains and ecoregions

图2　生态区分区结果
Fig. 2 The distribution of ecodistricts
2.1　生态大区
生态大区可以看成是由气候因素和水热对比与地形地貌分异决定的生态区域单元，划分出4个生态大区：东北部湿润半湿润生态大区、北部干旱半干旱生态大区、南部湿润生态大区和青藏高原生态大区。具体特征如下：
东北部湿润半湿润生态大区大致北起大兴安岭，南沿内蒙古高原东南边缘，向西南沿燕山、太行山与黄土高原和淮河相连。该区处于年降雨量400mm等值线以东，气候湿润，地貌以平原为主，但也存在大、小兴安岭、长白山等山地丘陵地貌，面积约166.64×。本区既是中国粮食主产区，也是中国原始森林主要分布区。
北部干旱半干旱生态大区，沿青藏高原北部边缘，以昆仑山、阿尔金山、祁连山、秦岭、太行山、燕山、大兴安岭一线为界。根据气候、地貌和生态系统类型，明显分为内蒙古高原生态地区、黄土高原生态地区和西北干旱生态地区，面积约为315.82×，地貌以高原、戈壁和荒漠为主。由于主要受大陆性气候的影响，年降雨量较小，是中国干旱半干旱主要分布区，也是中国主要畜牧生产区。
南部湿润生态大区指的是秦岭、淮河以南、青藏高原藏东南边缘以东的广大区域，面积约247.55×，以季风气候为主，降雨充沛，气候温暖湿润。地貌类型多样，既有山地丘陵、河流、湖泊和平原，也有高原、坝子、台地等地貌。本区既是商品林主产区，也是水稻和水果主产区，还是中国主要生物多样性保育区。
青藏高原生态大区主要包括西藏、青海、川西及滇西北地区，总面积约为229.99×，约占国土总面积的四分之一，该区地势高亢、气候寒冷，多数地区热量欠缺，生态系统以高寒草甸草原、戈壁、寒漠为主。本区既是中国湿地和原始林的主要分布区，还是中国长江、黄河、澜沧江等大江大河的发源地，因此，该区是中国乃至亚洲生态安全的天然屏障。

2.2　生态地区
生态地区是中国特有的大尺度地形地貌和气候植被地带性决定的地域相对完整的生态区域。在东北部湿润半湿润生态大区中划分出东北生态地区和华北生态地区；在北部干旱半干旱生态大区中划分出内蒙古高原生态地区、西北干旱生态地区、黄土高原生态地区；在南部湿润生态大区中划分出川渝生态地区、长江中下游生态地区、华南生态地区和云贵高原生态地区；在青藏高原生态大区中划分出青藏高原高寒生态地区和横断山区生态地区。各生态地区之间具有巨大差异，各生态地区内部具有相似的生态环境特征和问题，可以作为生态环境评价和国家生态环境治理对策制定的目标生态地域。
2.3　生态区
生态区可以看成是由植被类型主导的相对独立的生态区域单元，采用主导标志法和空间叠置法，依据生态系统服务功能、原生植被类型和栽培植被类型空间异质性，兼顾地貌、河流，将生态地区进一步划分成63个生态区，其中，东北生态地区包含6个生态区，华北生态地区包含5个，内蒙古高原生态地区包含5个，西北干旱生态地区包含6个，黄土高原生态地区包含5个，川渝生态地区包含4个，长江中下游生态地区包含4个，华南生态地区包含11个，云贵高原生态地区包含7个，青藏高原高寒生态地区包含7个，横断山区生态地区包含3个生态区。生态区内部具有类似的原生植被和栽培植被，可以作为生态功能保护和生态管理的目标区域。
3　结论与讨论
本文采用生态大区—生态地区—生态区三级区划系统，根据中国的气候、地形地貌、生态系统特点等特征的定量与定性指标，采用自上而下逐级划分，将全国划分为了4个生态大区、11个生态地区和63个生态区。此一保持县域边界完整性的生态区划方案可为我国生态 环境保护和建设、生态环境监测与评价提供依据，命名方面更加注重惯用名称的应用，边界划分保持县域完整性，以便使生态环境的数据能与以县为行政单元统计的社会经济数据更好地融合，有利于生态管理的实施。
尽管本区划方案尽量使用模糊聚类等半定量方法来提高分区的科学性和可接受性，但更确切地说，这是我国多年已有自然区划、生态区划成果的集成。其中，傅伯杰等提出的中国生态区划方案将全国划分为3个生态大区(东部湿润、半湿润生态大区，西北干旱、半干旱生态大区和青藏高原高寒生态大区)、13个生态地区和57个生态区[17]，这一方案提出以来已被广泛应用，本区划方案与傅伯杰等的中国生态区划方案相比，二者的指导思想和划分原则是基本一致的，划分方法和指标只有侧重的不同，尽管划分结果有较大差异，但最大的区别是本区划保持了县域边界的完整性，使用者可以根据需求选用。生态区划领域的一项新进展是欧阳志云等完成的中国生态功能区划，该区划保留了中国生态区划方案的生态大区、生态区和生态亚区前三级分区系统，在此基础上又根据生态系统的功能特征和地理特征进行了生态功能区四级区划[21]。总体来说，本区划方案与中国生态功能区划方案也是互补的，可在此方案的基础上进行生态环境状况或者生态功能的四级区划。
由于本区划刻意保持了县域边界的完整性，这样本区划中对青藏高原、黄土高原、云贵高原等的自然边界有所打破，一方面在使用本区划成果时使用者需要注意到这一点，另一方面，这也是本区划方案需要继续改进的地方，怎样既保持县域边界的完整性又使一些自然边界充分体现，仍然是一个需要继续研究的课题。