基于景觀生態(tài)風(fēng)險格局的鹽堿地分區(qū)規(guī)劃防治研究
——以黑龍江省林甸縣為例

林 佳,宋 戈,張 瑩

東北大學(xué)土地管理研究所, 沈陽 110169

土地鹽堿化是阻礙區(qū)域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的世界性環(huán)境問題之一,如何預(yù)防和治理土地鹽堿化一直是國際學(xué)術(shù)界研究的熱點[1- 2]。目前,全球鹽堿化面積已達(dá)9.6億hm2,其中,松嫩平原鹽堿化土地面積約為343萬hm2,是世界三大鹽漬土集中分布地區(qū)之一[1-3]。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速發(fā)展,人地矛盾不斷加劇,不合理的土地利用方式促使土地鹽堿化問題愈發(fā)嚴(yán)重。同時,松嫩平原地區(qū)作為我國重要的糧食生產(chǎn)基地,土地鹽堿化問題直接影響其農(nóng)牧業(yè)發(fā)展,進(jìn)而威脅國家糧食安全。相對于對已經(jīng)鹽堿化的土地進(jìn)行恢復(fù)治理而言,對鹽堿化進(jìn)行預(yù)防則更具有生態(tài)意義,其經(jīng)濟(jì)成本也更低。因此,如何對區(qū)域土地鹽堿化進(jìn)行有針對性的空間規(guī)劃,實現(xiàn)以相對較低的經(jīng)濟(jì)成本對產(chǎn)生土地鹽堿化的風(fēng)險進(jìn)行防控,是關(guān)系到區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及維護(hù)國家糧食安全的重要科學(xué)問題。

土地鹽堿化理論研究開展的較早,20世紀(jì)60年代起就大量開展鹽堿地理化性質(zhì)實驗[4-6]、土壤水鹽運動[7- 11]、鹽堿地工程治理[12-14]、鹽堿地植物改良[15-19]、鹽堿化預(yù)測[20- 22]和鹽堿化風(fēng)險[23-26]等研究。其中,對鹽堿化風(fēng)險的研究相對較少,而以鹽堿化風(fēng)險分析為基礎(chǔ)進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃防治的研究則更少。傳統(tǒng)的研究方法以構(gòu)建指標(biāo)體系對鹽堿化風(fēng)險指數(shù)進(jìn)行計算的研究居多,這降低了指導(dǎo)大尺度的土壤鹽堿化綜合治理的實踐價值;隨著遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使人們可以在較短時間內(nèi)對鹽堿地變化進(jìn)行大范圍的把握,這促使鹽堿化研究從單純的數(shù)量化研究轉(zhuǎn)向空間化研究[17,20,22,24-26],但利用土地鹽堿化風(fēng)險格局進(jìn)行空間化的研究結(jié)果中,進(jìn)行有重點性和階段性的規(guī)劃防控研究尚顯不足。鹽堿地作為一種特殊的生態(tài)景觀,與區(qū)域其他景觀要素均具有不同程度的相互作用和影響;同時,作為土地退化現(xiàn)象的一種,是各種不利因素綜合作用的結(jié)果,體現(xiàn)了區(qū)域景觀的生態(tài)風(fēng)險性[27-28]。依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)規(guī)劃原理,應(yīng)用最小累積阻力模型(Minimal Cumulative Resistance, MCR)構(gòu)建地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險格局[30- 33],并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鹽堿地防治規(guī)劃,這為大尺度的土地鹽堿化綜合防治提供了新的思路和方法,對實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)恢復(fù)、土地資源可持續(xù)利和保障糧食安全具有重要意義。

林甸縣是扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)的重要組成部分,是具有全球性珍稀野生動物保護(hù)意義的關(guān)鍵區(qū)域之一,也是松嫩平原中部糧食主產(chǎn)區(qū)之一。由于該地區(qū)位于松遼盆地中央坳陷區(qū)北部,地勢低洼、水資源豐富、土壤含鹽量高,加之土地的不合理利用,極易發(fā)生土壤鹽堿化現(xiàn)象,同時,該地區(qū)是黑龍江省重要的國營農(nóng)林牧漁場所在地之一,因此,規(guī)劃預(yù)防土壤鹽堿化是保護(hù)區(qū)域生態(tài)安全和國家糧食安全的亟待解決的問題之一。本文以大慶市林甸縣為例,基于景觀生態(tài)學(xué)的理論和方法,從鹽堿地形成的生態(tài)過程出發(fā),通過對生態(tài)流分析和生態(tài)阻力面構(gòu)建,構(gòu)建研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險格局;結(jié)合關(guān)鍵景觀與鹽堿地的生態(tài)廊道分析等方法,對鹽堿地防治的適宜程度進(jìn)行分區(qū);并進(jìn)一步確定核心防治區(qū)域,對適宜采取措施進(jìn)行防治的地區(qū)進(jìn)行空間定位,確定能以最小的成本實現(xiàn)較佳的防治效果的區(qū)域,為下一步的土地整治規(guī)劃和區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展研究提供基礎(chǔ)和參考。

1 研究區(qū)概況

林甸縣位于松遼盆地中央坳陷區(qū)北部,隸屬于大慶市,是“哈大齊”工業(yè)走廊中心地帶,距省會哈爾濱230 km。林甸縣幅員面積3503 km2,下轄4鎮(zhèn)4鄉(xiāng)3個林牧葦場,83個行政村,551個自然屯。2015年底,總?cè)丝?8萬人。林甸縣屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,少雨大風(fēng),返鹽季節(jié)(4、5、6月)蒸發(fā)量是降水量的5倍,四季溫差較大,年平均氣溫4℃,年平均降水量417.2 mm。林甸縣土壤類型以碳酸鹽草甸土、碳酸鹽黑鈣土為主,約占土地總面積的86%。林甸縣有濕地面積820 km2,占總面積的23.4%,扎龍自然保護(hù)區(qū)(世界八大濕地保護(hù)區(qū)之一)核心區(qū)位于林甸境內(nèi);有葦塘233 km2,是黑龍江省第二大蘆葦生產(chǎn)基地。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文以Landsat 8衛(wèi)星2016年的TM遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m。采用ENVI軟件為技術(shù)平臺,結(jié)合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、規(guī)劃圖和1∶5萬地形圖等圖件為輔助圖件數(shù)據(jù),對研究區(qū)沼澤濕地、建設(shè)用地(包括居民點和公路)、耕地、鹽堿地進(jìn)行遙感解譯。由于RVI(比值植被指數(shù))對綠色植物非常敏感,利用該指數(shù)的計算結(jié)果提取建設(shè)用地、鹽堿地、裸地和水域,再進(jìn)一步建立解譯標(biāo)志,分別提取鹽堿地和建設(shè)用地,將不需要的用地從圖像上掩膜掉。利用TM影像的熱紅外波段對水體敏感的特點,對研究區(qū)水域和沼澤濕地進(jìn)行提取,并把水域提取并掩膜掉,得到沼澤濕地的分布。分類結(jié)果經(jīng)過驗證,分類精度符合要求。高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云,空間分辨率為30 m,坡度和坡向數(shù)據(jù)則利用ArcGIS 10軟件的分析功能由DEM數(shù)據(jù)生成。以聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的1∶100萬中國土壤數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合研究區(qū)實地采樣加密,獲取研究區(qū)1∶5萬的土壤類型數(shù)據(jù)及土壤質(zhì)地數(shù)據(jù),其中包括表層土壤(0—30 cm)質(zhì)地和深層土壤(30—100 cm)質(zhì)地數(shù)據(jù)。研究區(qū)植被覆蓋狀態(tài)采用歸一化植被覆蓋指數(shù)NDVI來表示,利用ENVI軟件從遙感影像上計算所得。

2.2 研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險格局構(gòu)建

2.2.1 風(fēng)險源的確定

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為景觀生態(tài)風(fēng)險指自然或人為因素影響下景觀格局與生態(tài)過程相互作用可能產(chǎn)生的不利后果[29-30]。因此,其內(nèi)涵注重景觀要素對內(nèi)部風(fēng)險源和外部干擾響應(yīng)的生態(tài)過程及作用結(jié)果,在現(xiàn)實中表現(xiàn)為土地發(fā)生鹽堿化等不利的后果?！帮L(fēng)險源”是指在一定時空尺度下的景觀生態(tài)過程中,對區(qū)域景觀生態(tài)安全產(chǎn)生威脅的景觀類型[31],因此,鹽堿地作是本區(qū)域的風(fēng)險源。

2.2.2 景觀生態(tài)風(fēng)險阻力面的建立

根據(jù)島嶼生物地理學(xué)理論、復(fù)合種群理論和滲透理論[29-30]可以知道生境斑塊之間需要有一定的連續(xù)性才能保證斑塊之間的過程和功能聯(lián)系。根據(jù)擴(kuò)散作用和景觀重力原理[28-32],可以假設(shè)研究區(qū)內(nèi)任意風(fēng)險源與任意斑塊都存在相互作用和空間連通的可能;作用力的大小與兩者間距離成反比,如果距離過遠(yuǎn),其相互作用關(guān)系可以忽略不計;且空間連通會受到各種阻礙,需要付出一定的代價才能實現(xiàn),當(dāng)代價超出閾值時,便可以說兩者不連通。這實質(zhì)是表現(xiàn)風(fēng)險源對其周圍一定空間距離的生態(tài)環(huán)境造成影響的能力。鹽堿地(風(fēng)險源)地作為生境斑塊的一種,與其他景觀和生境都存在著不同程度的連接,在這些連接中產(chǎn)生物質(zhì)流,從而使兩個相連的生境相互影響,產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險。

這些連接是通過生態(tài)流克服阻力來實現(xiàn),其阻力面反映了生態(tài)用地空間連通的趨勢[28- 32]。因此,要先分析對風(fēng)險源(鹽堿地)造成影響的主要物質(zhì)流,確定對物質(zhì)流遷移造成主要影響的因素,采用理論地理學(xué)中的表面模型——最小累積阻力模型來建立阻力面。阻力面模型計算后的累積阻力面圖(圖1)是以風(fēng)險源分布為核心,表現(xiàn)風(fēng)險源到空間任意一點的累積阻力值,離“風(fēng)險源”越近阻力值越小,反之阻力值越大。計算公式如下[19-20]：

式中,MCR為物種由源擴(kuò)散到空間某一點的最小累計阻力;Dij為物種從源j到景觀類型i的空間距離;Ri為景觀類型i對物種遷移運動阻力值,由景觀基質(zhì)的基本特征和物種本身的擴(kuò)散能力決定;n,m為源與景觀類型的數(shù)目。

水無疑是對其鹽堿地(風(fēng)險源)的形成影響的物質(zhì)流[4- 15],在考慮研究區(qū)阻力因素的時候,主要考慮對水分遷移造成影響的因素,這包括了地上和地下兩個部分的因素：根據(jù)研究區(qū)的實際情況可知,該地區(qū)的水源主要來自于降水和地下水,河流位于研究區(qū)的下游,并不是主要的水源。在研究區(qū)范圍內(nèi),降水可以看成是均勻分布的,此外,土壤中的水分主要來源于淺層地下水補(bǔ)給和承壓水的人工灌溉,因而此部分所考慮的阻力因素是具有全局性的因素,本文選取高程、坡度、植被覆蓋和土壤質(zhì)地(表層、深層)這5種因素作為全局因素。而沼澤濕地、水域、溝渠等用地類型即可成為水分來源,也可以成為排水的途徑,其作用不具有全局性,因此將其作為關(guān)鍵景觀來分析其具體作用。另外,根據(jù)實地考察和相關(guān)研究[33-34]表明,研究區(qū)地下水中潛水深度為3—5 m,且流動緩慢,這是造成研究區(qū)土地易發(fā)生鹽堿化的因素之一,但其深度變化符合高程變化規(guī)律,且能否產(chǎn)生鹽堿化主要取決于土壤質(zhì)地和植被覆蓋率的影響,以及距排水途徑(如河流、溝渠)的距離遠(yuǎn)近的影響,因此,未將其列為單獨的因素進(jìn)行分析。

高程因素決定了地表徑流和地下徑流的方向,相對高程越高,水的重力勢能越大,對水的阻力值Ri越低。坡度則是影響水分流動的速度,坡度越陡峭,對水的阻力值Ri越低。植被對水的阻力體現(xiàn)在植株對水分的吸收和蒸發(fā)作用上,因此植物覆蓋度(NDVI)越高,其阻力值Ri越高,同時,這一因素也表現(xiàn)了不同的地表土地利用類型對水分遷移的阻力大小,例如建設(shè)用地和裸地對水分遷移的阻礙程度較低,而耕地和林地對水分遷移的阻礙程度較高。土壤具有固水的作用,水分在土壤中的形態(tài)包括了氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水,其中對水分遷移的作用主要體現(xiàn)在液態(tài)水的地表入滲水和地下上升水兩種形式;對這兩種形式產(chǎn)生作用的是土壤的質(zhì)地,土壤的質(zhì)地越偏向于砂土,固水能力越差,既其阻力值Ri越小,越偏向于粘土,固水能力越強(qiáng),既其阻力值Ri越大;土壤表層土和深層土質(zhì)地略有不同,表層土的質(zhì)地決定了其入滲能力大小,深層土決定了其對上升水作用的大小,本文將其作為兩個因素予以分別計算。研究區(qū)土壤類型主要有典型黑土、石灰性黑鈣土、石灰性黑土、淺育黑鈣土、淺育黑土和松軟淺育土。按照《國際制土壤質(zhì)地分級標(biāo)準(zhǔn)》,根據(jù)土壤的粘粒比和砂粒比,將研究區(qū)淺層土壤分為粘土、壤質(zhì)粘土和粉砂質(zhì)粘壤土,將深層土壤分為壤質(zhì)粘土、粉砂質(zhì)粘土和粉砂質(zhì)粘壤土,分別對應(yīng)賦予相對阻力值。阻力值實際是對其影響水流動的作用大小的相對差異,只需要表現(xiàn)出各因素內(nèi)部的相對差異即可,因此只需對每類因子分為5級,并依次賦予1—5分。本文采用ArcGIS 10軟件分類工具中自然斷裂法(Natural Bresaks (Jenks))分別對各阻力值進(jìn)行分級(C1—C5)(表1),該方法可使各個類之間的差異最大化,最終疊加出阻力面分布圖。

表1 阻力值分級

C1—C5(Class1—Class5)是對各阻力值進(jìn)行的分級

2.2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險等級劃分

因為景觀生態(tài)風(fēng)險阻力是在空間上連續(xù)的函數(shù),要得到景觀生態(tài)風(fēng)險格局就需要進(jìn)行風(fēng)險等級劃分。擬將研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險等級分為高危區(qū)、重度危險區(qū)、中度危險區(qū)、輕度危險區(qū)和安全區(qū)5個等級。通過對比劃分景觀生態(tài)風(fēng)險等級的區(qū)間值的方法的表現(xiàn)結(jié)果,本文確定采用ArcGIS 10軟件分類工具中的幾何間隔法(Geometrical interval)對計算結(jié)果確定分類分級值,該方法可確保每個所擁有的值的數(shù)量大致相等。

2.3 研究區(qū)鹽堿地防治分區(qū)的建立

2.3.1 關(guān)鍵景觀的確定與生態(tài)廊道的識別

本文根據(jù)景觀生態(tài)風(fēng)險格局進(jìn)一步將處于景觀生態(tài)高危區(qū)或者重度危險區(qū),對研究區(qū)鹽堿地的形成起到了至關(guān)重要作用,又或者需要重點保護(hù)的景觀類型做為關(guān)鍵景觀。分析關(guān)鍵景觀與鹽堿地之間的連通關(guān)系,進(jìn)而在空間上進(jìn)行定位,將更有利于對鹽堿地進(jìn)行防治。理論上,兩點間的累積路徑成本與距離成正比,且兩點之間線段最短。但在實際中,由地面上一點到另一點的最短成本路徑要考慮實地的可達(dá)性和表面的粗糙度,因此,最短成本路徑是一條有方向的曲線。在計算兩個景觀類型之間的最短成本路徑是還要考慮兩個斑塊自身的面積大小。任意一個景觀都有若干個起點,而另一個景觀都有若干個終點,有且只有一對點的成本路徑最短。而其他的路徑雖然不是最短,但是仍然可以有效連通兩個景觀,對研究區(qū)鹽堿地的防治依然具有重要意義,這些有效路徑的集合就形成了兩個景觀間的生態(tài)廊道。其計算方法為：

假設(shè)CRAB是由A景觀中任意一點a出發(fā)到B景觀中任意一點b的累積阻力,CRBA是由B景觀中任意一點b′出發(fā)到A景觀中任意一點a′的累積阻力,則有：

2.3.2 鹽堿地防治分區(qū)

對鹽堿地進(jìn)行分區(qū)防治的主要目的是判斷哪些地區(qū)最易產(chǎn)生鹽堿化問題,對預(yù)防、治理鹽堿地和保護(hù)生態(tài)景觀至關(guān)重要。到達(dá)不同關(guān)鍵景觀的生態(tài)廊道的交叉重疊部分是從風(fēng)險源到關(guān)鍵景觀阻力最低的區(qū)域,也就是最關(guān)鍵的部位,本文將這些地區(qū)作為重點防治地區(qū)。本文采用ArcGIS 10軟件的空間分析功能,將景觀生態(tài)廊道進(jìn)行疊加,并根據(jù)數(shù)值的高低,采用幾何間隔法(Geometrical interval)的進(jìn)行分類,分別確定重點治理地區(qū)、一般防治區(qū)、風(fēng)險監(jiān)督區(qū)、風(fēng)險預(yù)防區(qū)和無措施區(qū)。

2.3.3 防治核心的建立

鹽堿地防治分區(qū)實際是針對鹽堿化防治的緊迫程度進(jìn)行的劃分。在實際的鹽堿化防治過程中,除了按緊迫程度以外,更需要分主次安排治理。本文將重點防治地區(qū)與景觀生態(tài)風(fēng)險格局進(jìn)行疊加分析,采用重點防治區(qū)中處于高風(fēng)險的地區(qū)作為防治的核心。同理,在每個防治分區(qū),均可以采用同樣的方法確定該區(qū)域的“防治核心”,但是每個“防治核心”間仍然按照分區(qū)的主次有所偏重,最終實現(xiàn)有主次的鹽堿地分區(qū)防治。

3 研究結(jié)果

3.1 風(fēng)險源和生態(tài)流阻力面結(jié)果分析

2016年林甸縣的風(fēng)險源(鹽堿地)面積有263 km2,主要分布在研究區(qū)東部和南部。對比其他用地類型,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源主要分布在研究區(qū)的下游。根據(jù)阻力值疊加圖(圖1)可知,阻力疊加值總體上呈現(xiàn)東北高、西南和南部低的趨勢。其中,高阻力值(阻力值為17—20)地區(qū)呈兩個條帶狀分布,該區(qū)域形成的阻力面在空間上呈現(xiàn)以風(fēng)險源為核心的“孤島”形態(tài)(圖1),說明風(fēng)險源與周圍環(huán)境的連通性很差;中阻力值(阻力值為14—16)地區(qū)在中部地區(qū)均勻分布,該區(qū)域形成的以風(fēng)險源為核心的阻力面變化減緩,說明風(fēng)險源與周圍環(huán)境的連通性雖然增強(qiáng),但仍相對較低;低阻力值(阻力值為8—13)地區(qū),該區(qū)域形成的以風(fēng)險源為核心的阻力面集中連片,說明在這些區(qū)域風(fēng)險源與周圍環(huán)境的連通性很強(qiáng)。

圖1 累積阻力面和土地退化風(fēng)險格局Fig.1 The cumulative resistance surface and the land degradation risk pattern

3.2 研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險格局特征分析

采用幾何間隔法分級結(jié)果顯示：高危區(qū)、重度危險區(qū)、中度危險區(qū)面積分別占總面積的30.95%、10.29%和22.42%,面積最少的是安全區(qū),僅占7.46%。總體呈現(xiàn)西部和南部的景觀生態(tài)風(fēng)險等級較高,東北部、中部和西南部較為安全的格局特征(圖1)。其中,高危區(qū)和重度危險區(qū)主要分布在地區(qū)下游的紅旗鎮(zhèn)、三合鄉(xiāng)、四合鄉(xiāng)和國營農(nóng)林牧場;輕度危險區(qū)和安全區(qū)主要分布在四合鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、東興鄉(xiāng)和國營農(nóng)林牧場(表2)。

3.3 研究區(qū)鹽堿地防治分區(qū)及結(jié)果分析

對溝渠和水域的廊道進(jìn)行分析表明阻力值為1的地區(qū)是溝渠或水域到風(fēng)險源阻力最低的地區(qū)(圖2),因此應(yīng)該在這些地區(qū)加大力度進(jìn)行排水工程。并根據(jù)阻力值的高低,盡量通過低阻力的地區(qū)將溝渠間廊道、溝渠和水域間廊道進(jìn)行人工連通,以最大限度的保證多余水分的快速排出、上游灌溉用水的及時補(bǔ)充和利于進(jìn)行土壤去鹽處理,進(jìn)而以最低的成本達(dá)到最有效的預(yù)防土壤鹽堿化和降低土壤鹽堿度的目的。

對于降低區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險的重要目的之一是保護(hù)生態(tài)用地,提高區(qū)域生態(tài)安全。因此,對于沼澤濕地與鹽堿地之間阻力值較低的地區(qū),既沼澤濕地生態(tài)廊道(圖2),應(yīng)采取措施對水分遷移加以阻隔,以減少鹽分流入沼澤濕地,同時保證降雨和地下水等淡水的流入。從而在實現(xiàn)在防治鹽堿地的同時,在一定程度上調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、預(yù)防洪澇災(zāi)害。

表2 風(fēng)險等級分布/km2

圖2 林甸縣各關(guān)鍵景觀的生態(tài)廊道空間分布Fig.2 The landscape ecological corridors spatial distribution

根據(jù)對這些生態(tài)廊道的疊加分析可分為重點防治區(qū)、一般防治區(qū)、風(fēng)險監(jiān)督區(qū)、風(fēng)險預(yù)防區(qū)和無措施區(qū)(圖3)。且按照不同區(qū)域的特點,應(yīng)采取不同的防治措施,進(jìn)而確定治理目標(biāo)的優(yōu)先順序,以實現(xiàn)分階段、分主次進(jìn)行治理。

重點防治地區(qū)是多重廊道組合的最關(guān)鍵地區(qū),通過分析每個防治分區(qū)中的景觀生態(tài)風(fēng)險程度,應(yīng)優(yōu)先對重點防治區(qū)進(jìn)行規(guī)劃治理(圖3),因此,對該區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的分析規(guī)劃發(fā)現(xiàn)：該地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險等級處于高危級別的土地面積占62.24%,重度危險區(qū)占12.95%,中度危險區(qū)占19.88%,輕度危險區(qū)僅占4.93%,并沒有安全區(qū);一般防治地區(qū)作為重點防治地區(qū)與風(fēng)險監(jiān)督地區(qū)的緩沖地帶,是降低區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險和保護(hù)生態(tài)景觀的重要地區(qū),與重點防治區(qū)一起,組成“東北-西南”和“東北-西南”兩個防治景觀生態(tài)廊道,呈現(xiàn)“人”字形分布,分別為“東北-西南”沿四合鄉(xiāng)政府-合勝村-南崗村-勝利村-建國村-林甸縣農(nóng)副業(yè)基地-東升水庫-國營葦場一線為第一生態(tài)廊道,“東北-西南”沿豐產(chǎn)村-福興村-長青林場-發(fā)展村-向前村-花園鎮(zhèn)-國有草原一線為第二生態(tài)廊道。風(fēng)險監(jiān)督區(qū)和風(fēng)險預(yù)防區(qū)是既存在潛在鹽堿化風(fēng)險又對鹽堿化具有一定抗性的區(qū)域,這個區(qū)域的景觀相對穩(wěn)定,占地面積較大,且易于改良。

4 討論

從阻力值疊加和景觀生態(tài)風(fēng)險格局特征上看,林甸縣鹽堿地總體上是受到高程和坡度阻力值的影響,從而呈現(xiàn)沿等高線逐漸向高程低的地區(qū)集聚的總體特征,但局部地區(qū)鹽堿化程度主要受地表植被覆蓋、人工地物類型和地下土壤理化性質(zhì)的影響,呈現(xiàn)不規(guī)則分布。本研究將這些因素對土壤鹽堿化的綜合作用結(jié)果進(jìn)行了空間化分析,其中,高阻力值地區(qū)呈現(xiàn)兩個條帶狀分布,這主要是由高程快速變化導(dǎo)致的,該地區(qū)地勢相對較高,且植被生長茂盛;中阻力值主要因為其植被覆蓋度高,中高阻力值地區(qū)均以耕地、林地和牧草地為主要用地類型;低阻力值地區(qū)地勢相對低洼,或植被覆蓋水平低,具體表現(xiàn)為沿建設(shè)用地、溝渠、沼澤濕地和水域等景觀類型的外圍分布,說明除自然條件使該地區(qū)土壤易于鹽堿化以外,人為因素也對其土壤鹽堿化具有關(guān)鍵性作用。建設(shè)用地、耕地和牧草地等人工和半人工景觀,與自然景觀相比透水能力較弱,且本文獲取數(shù)據(jù)的時間正值7月末,是植物茂盛的時期,符合高阻力面分布規(guī)律。

與累積阻力面相對應(yīng)的景觀生態(tài)風(fēng)險格局特征表明,易于鹽堿化的地區(qū)(風(fēng)險高危區(qū)和風(fēng)險重度危險區(qū))已占林甸縣面積的41.24%,且林甸縣自然生境脆弱,對該區(qū)域進(jìn)行土壤鹽堿化防治迫在眉睫。人為作用主要表現(xiàn)為改變土地利用/覆被和土壤結(jié)構(gòu),進(jìn)而對地表水和地下水進(jìn)行大面積影響,而不能在大范圍內(nèi)對鹽堿地進(jìn)行直接的影響。林甸縣自2002年起在三合鄉(xiāng)由省農(nóng)委投資的重點鹽堿地改良水田種植實驗區(qū),到2012年已經(jīng)能實現(xiàn)水稻平均畝產(chǎn)4625.37 kg/hm2。但這些方法仍只關(guān)注某一局部地區(qū)的的鹽堿地治理,尚缺乏全區(qū)域的長遠(yuǎn)規(guī)劃,這往往導(dǎo)致對上游進(jìn)行鹽堿化治理可能會加重下游鹽堿化,治理不分主次,不利于降低治理成本。根據(jù)生態(tài)廊道分析表明,四合鄉(xiāng)處于三合鄉(xiāng)的上游,處于同一生態(tài)廊道的兩端,二者的鹽堿地治理具有緊密的聯(lián)系,對四合鄉(xiāng)鹽堿地的治理可以提高三合鄉(xiāng)鹽堿地治理效率,但對四合鄉(xiāng)鹽堿地的開發(fā)利用也可能加重三合鄉(xiāng)的鹽堿化,而目前的鹽堿地治理或者開發(fā)均較少考慮這些相關(guān)作用。

2017年的“十九大”報告中闡述了加快生態(tài)文明體制改革的重要內(nèi)容,鹽堿地開發(fā)與治理將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益,促進(jìn)林甸縣走綠色發(fā)展的道路,而科學(xué)的鹽堿地規(guī)劃防治是保障其合理開發(fā)的重要前提。因此,建議重點對治理核心區(qū)和治理次核心區(qū)分階段進(jìn)行防治,在該區(qū)域應(yīng)該加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè),沿生態(tài)廊道采用灌排洗鹽法相結(jié)合的方法洗鹽排堿,并禁止進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)用地建設(shè),對適合開發(fā)的鹽堿地進(jìn)行優(yōu)先開發(fā)。同時,第一生態(tài)廊道的下游是扎龍珍稀野生動物保護(hù)區(qū),因此,該區(qū)域不僅要保證排水通道暢通,還要將區(qū)域鹽分的排入口與沼澤濕地的水源相分離,防止過多的鹽分流入沼澤濕地而加重鹽堿化。一般防治地區(qū)應(yīng)該重點維護(hù)景觀穩(wěn)定,種植耐鹽作物或者發(fā)展改良水稻種植,在實現(xiàn)鹽堿化防治的同時提高經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)險監(jiān)督區(qū)和風(fēng)險預(yù)防區(qū)應(yīng)重點降低土壤鹽堿度對人類的開發(fā)和干擾的敏感程度,適度的進(jìn)行開發(fā),優(yōu)化土地資源配置。

5 結(jié)論

本文以景觀生態(tài)學(xué)理論和方法為基礎(chǔ),基于最小阻力模型分析了區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險,實現(xiàn)充分利用已有自然和人工條件,以保護(hù)沼澤濕地(關(guān)鍵景觀)為目標(biāo)的土地鹽堿化分區(qū)規(guī)劃防治,主要的結(jié)論如下：

(1)林甸縣景觀風(fēng)險等級分布總體特征主要受高程影響,但人為因素對其景觀生態(tài)風(fēng)險格局的形成起到?jīng)Q定性的作用;

(2)溝渠、沼澤濕地、水域與鹽堿地構(gòu)成了生態(tài)廊道,處于廊道內(nèi)的地區(qū)具有最高的連通性,連通性的高低變化決定了鹽堿地防治分區(qū)的劃分;

(3)重點防治區(qū)中的核心區(qū)所在地是可以實現(xiàn)以最低成本實現(xiàn)最大防治效益的地區(qū),應(yīng)在此地采取措施進(jìn)行鹽堿化的防治,需從區(qū)域整體角度,充分考慮上游對下游的影響,堅持預(yù)防與治理相結(jié)合的原則。