洞庭湖區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)綜合識別及特征分析

李 晟 李 濤 彭重華 黃宗勝 齊增湘

( 1. 中南林業(yè)科技大學風景園林學院，湖南 長沙 410004；2. 南華大學建筑學院，湖南 衡陽 421001；

3. 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，北京 100085；

4. 貴州大學建筑與城市規(guī)劃學院，貴州 貴陽 550002)

城鄉(xiāng)建設及社會經(jīng)濟發(fā)展帶來的環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)質量和服務功能下降、生物多樣性降低、生態(tài)空間破碎化問題形勢嚴峻[1]。研究表明[2-4]，綠地生態(tài)網(wǎng)絡能有效緩解上述生態(tài)環(huán)境問題，其能形成一個自然、高效、連續(xù)、多樣并具有較強自我調(diào)節(jié)能力的完整生態(tài)系統(tǒng)[5-6]，能有效保障生態(tài)系統(tǒng)質量和穩(wěn)定性、實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務的空間流動[7-8]、提升生物多樣性，讓人類獲得持續(xù)的自然服務[9]。而構建綠地生態(tài)網(wǎng)絡的難點工作是科學識別區(qū)域生態(tài)關鍵區(qū)[1，10]。

生態(tài)關鍵區(qū)或稱生態(tài)源地，是指對維護區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要價值的生態(tài)用地[11-12]。早期研究[13-14]大多直接將政府部門劃定自然保護地、濕地公園、風景名勝區(qū)、森林公園、大型林地等確定為生態(tài)關鍵區(qū)，這是一種較為便捷的方法，但忽略了斑塊的內(nèi)部差異及區(qū)域設定后各類干擾下的生境動態(tài)變化；近年來，對于生態(tài)關鍵區(qū)的識別，理論探索主要集中在生態(tài)系統(tǒng)服務[15]、生物多樣性保護[16]、景觀格局[17]以及生態(tài)風險防范[18-19]幾個方面。研究方法層面，采用當量因子法對生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評價[20]較為普遍，當量因子法以專家評價結果得出的當量因子表為基礎可以實現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的核算，不足之處是其作為一種靜態(tài)的評估方法，對生態(tài)系統(tǒng)質量狀況的時空差異缺乏考慮；或是采用生物物種監(jiān)測分析法及MaxENT 模型分析法[21]從生物多樣性的角度進行分析，然而這兩種方法所需數(shù)據(jù)獲取難度大且數(shù)據(jù)量需求多；或是采用景觀格局分析法對景觀結構組分和空間配置特征進行評價[22]，但是其僅強調(diào)了景觀格局。結合生態(tài)學、景觀生態(tài)學理論來看，只從生態(tài)系統(tǒng)服務、生物多樣性、景觀格局的單一層面對綠地生態(tài)關鍵區(qū)進行識別會導致研究結果的片面性。

本研究以快速城市化的洞庭湖區(qū)為研究對象，以科學性和全面性為著眼點，采用綜合識別方法判定生態(tài)關鍵區(qū)。通過功能量評估法對研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行評估、利用綜合指數(shù)法對生物多樣性進行評價、借助形態(tài)空間格局評價法對斑塊重要性進行分析，根據(jù)劃定的評價等級結果，將生態(tài)系統(tǒng)服務重要區(qū)、生物多樣性保護熱點區(qū)、形態(tài)空間格局重要區(qū)進行融合處理，得到研究區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)，并在此基礎上分析其特征。研究結果能為區(qū)域綠地生態(tài)網(wǎng)絡的構建提供基礎、為區(qū)域國土空間規(guī)劃與生態(tài)環(huán)境保護提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

洞 庭 湖 區(qū)（27°58′～30°08′N，110°29′～114°09′E）位于長江中游以南，湖南省北部。行政區(qū)劃上，包括岳陽、常德、益陽3 市所轄的21個縣市區(qū)，面積45 330 km2。區(qū)域內(nèi)的洞庭湖為中國第二大淡水湖泊，聯(lián)合國教科文組織于1992年將東洞庭湖濕地、1994年將西洞庭湖與南洞庭湖濕地列入《國際重要濕地名錄》[23]。以洞庭湖為中心，向周邊依次過渡為河湖沖積平原、丘陵崗地、山地，區(qū)域地貌總體為一碟形盆地[24]。該地區(qū)海拔高度在24～2 077 m 之間，其中平原地區(qū)海拔大多在30～50 m 間；屬北亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，四季分明，年平均溫度在16.4～17.0 ℃，年無霜期260～280 d，年平均輻射總量在418.7～455.6 kJ/cm2間，年平均降水量在1 200～1 550 mm間；區(qū)域內(nèi)有豐富濕地植物，優(yōu)勢種為禾本科及莎草科，森林植物類型主要有亞熱帶常綠闊葉林、常綠針葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、常綠落葉混交林及竹林，年最大植被覆蓋率在0.73左右[25]；區(qū)域水網(wǎng)密集，主要的成土母質為沖積湖積層、土質肥沃，是全國著名的魚米之鄉(xiāng)[26]。近年來，隨著區(qū)域城市化進程的加速，出現(xiàn)了生態(tài)用地破碎化、生態(tài)斑塊連接度降低等問題，對區(qū)域生態(tài)安全造成了威脅[27]。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

2.1.1 土地利用數(shù)據(jù)

本研究采用的洞庭湖區(qū)2018年Landsat 8 OLI 遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（www.gscloud.cn），分辨率為30 m。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）[28]，利用 ENVI 軟件對影像進行幾何校正及大氣校正，采用支持向量機的方法進行監(jiān)督分類，將洞庭湖區(qū)劃分為林地、灌叢、園地、草地、水田、旱地、水域、建設用地、未利用地9 大土地利用類型，得到研究區(qū)2018年土地利用類型圖（圖1）。通過外業(yè)調(diào)查、Google Earth 高分辨率遙感影像及土地利用現(xiàn)狀圖的比對，對分類結果進行精度驗證，結果顯示總體精度為86.2%，Kappa 系數(shù)超過0.83，達到研究所需。

圖1 洞庭湖區(qū)2018年土地利用類型Fig. 1 Land use types of Dongting Lake region in 2018

2.1.2 其他主要數(shù)據(jù)

本研究中其他數(shù)據(jù)來源及精度見表1。

表1 其他主要數(shù)據(jù)來源及精度Table 1 Sources and accuracy of other main data

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務功能視角下的重要區(qū)識別

在3S 技術支持下，采用功能量評估法在柵格像元尺度上評估各生態(tài)系統(tǒng)服務功能，并以此為基礎識別生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能重要區(qū)。結合洞庭湖區(qū)的生態(tài)功能定位，選取的生態(tài)系統(tǒng)服務及具體方法如下：

1）水源涵養(yǎng)。水源涵養(yǎng)量通過水量平衡方程計算得到。以水量的輸入量和輸出量為依據(jù)，將降水量與蒸散發(fā)量以及地表徑流量的差值做為水源涵養(yǎng)量[29]，公式如下：

式中：Qwc為水源涵養(yǎng)量（m3/a）；P為降雨量（mm/a）；R為地表徑流量（mm/a）；AET 為蒸散發(fā)量（mm/a）；A為面積（m2）。

2）水質凈化。生態(tài)系統(tǒng)能通過一系列生物物理過程對進入水體中的污染物進行吸附、轉化、吸收等，從而使水質得到凈化[15]。本研究采用In-VEST 模型中的“NDR”模塊計算生態(tài)系統(tǒng)持留N、P 的能力，來表征生態(tài)系統(tǒng)的水質凈化功能。其原理如下：

式 中：Qwp，i為 柵 格i的 對 于N、P 的 凈 化 量（kg/hm2），Loadi為柵格i的污染物負荷值（kg/hm2）；RPIi為柵格i的徑流影響指數(shù)；EXPi為柵格i的污染物輸出值（kg/hm2）。

3）洪水調(diào)蓄。生態(tài)系統(tǒng)具有特殊的生態(tài)結構、水文物理性質，能夠吸納大量的暴雨降水，蓄積洪峰水量，削減并滯后洪峰，以緩解汛期洪峰造成的威脅和損失[27]，采用下式進行計算：

式中：Qfm為洪水調(diào)蓄量（m3/a），Pheavy為暴雨降雨量（mm/a），αheavy為暴雨徑流系數(shù)，S為面積（m2）[30]。

4）氣候調(diào)節(jié)。選用生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)消耗的能量來衡量洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)功能[30]，計算公式如下：

式中：Qca為蒸散發(fā)量所消耗的能量（kW·h/a）；S為面積（m2）；AET 為生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)量（mm/a）；ρ為水的密度（1 000 kg/m3）；q為水的汽化潛熱值，以空調(diào)降溫較為舒適的溫度24 ℃作為參照，24 ℃時水的汽化潛熱值為2 443.9 kJ/kg；1/3 600 為千瓦時和焦耳之間的換算系數(shù)，即：1 kJ=1/3 600 kW·h；k為全年空調(diào)開放時數(shù)與全年總時數(shù)的比值，取0.05；r為空調(diào)能效比，取3.0。AET的值通過參考蒸散發(fā)、各類型生態(tài)系統(tǒng)的生物物理參數(shù)、降雨量等數(shù)據(jù)在InVEST 模型中運行獲得。

5）固碳釋氧。生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧功能指綠色植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將轉化而來的葡萄糖等碳水化合物以有機碳的形式固定在土壤中或植物體內(nèi)，并釋放出氧氣的功能[31]。固碳量和釋氧量通過植被凈初級生產(chǎn)力來核算，公式如下：

式 中：QC為 生 態(tài) 系 統(tǒng) 固 碳 量（g/（m2·a））；QO為生態(tài)系統(tǒng)釋氧量（g/（m2·a））；NPP 為生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力（g/（m2·a））。

6）土壤保持。土壤保持功能采用生態(tài)系統(tǒng)減少的土壤侵蝕量（潛在土壤侵蝕量與實際土壤侵蝕量的差值）來判定，通過土壤流失方程計算洞庭湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持量[15]。公式如下：

式中：Qsr為土壤保持量（m3/（hm2?a））；R為降雨侵蝕力因子（MJ?mm/（hm2?h?a））；K為土壤 可 蝕 性 因 子（t?hm2?h/（hm2?MJ?mm））；L為坡長因子、S為坡度因子，基于數(shù)字高程圖通過InVEST 模型運行得出LS 的值；C為植被覆蓋因子[32]；ρ為土壤容重（t/m3），取1.65 t/m3；λ為泥沙淤積系數(shù)，取0.24。

通過模型及公式計算，得到上述6 類生態(tài)系統(tǒng)服務功能空間格局圖，采用最大最小值法將數(shù)據(jù)進行歸一化處理，得到值域為[0， 1 000]的各生態(tài)系統(tǒng)服務柵格圖。將以上6 類歸一化的生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行等權疊加處理，得到生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能空間格局圖，再將各柵格單元的疊加值按從高到低的順序排列，計算累加服務值。將累加服務值占生態(tài)系統(tǒng)服務總值比例的20%、40%、60%、80%所對應的柵格值，作為生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估分級的分界點，劃分成1～5個等級，等級值越高，重要性越高。本研究選擇最高等級的區(qū)域作為生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能重要區(qū)域。

2.3 生境質量視角下的生物多樣性保護熱點區(qū)識別

以InVEST 的生境質量模型得出的區(qū)域生物棲息地質量評價數(shù)據(jù)[33]與地上生物量數(shù)據(jù)為基礎，采用綜合指數(shù)法在柵格像元尺度上評價生境質量，將生境質量指數(shù)最優(yōu)的區(qū)域作為生物多樣性保護熱點區(qū)[34]。

1）生物棲息地質量。生物棲息地質量是指生態(tài)系統(tǒng)為物種提供適宜生存條件的能力，綜合Habitat Quality 模型推薦的參數(shù)、專家評價意見、相關文獻[35-36]，設定各土地利用類型的生物棲息適宜度及其對不同威脅源的敏感度（表2）、威脅源類別及影響范圍（表3）、生物棲息地可達性（表4），運行模型得到柵格像元層級的棲息地退化度，再以退化度為基礎，演算得到各像元的棲息地質量高低評價數(shù)據(jù)[37]，計算公式如下：

式中：Dji為土地利用類型j中柵格單元i的生境退化程度；T為生態(tài)威脅因子總數(shù)，t為第t類生態(tài)威脅因子；y表示受生態(tài)威脅因子t影響的柵格單元數(shù)量；Yt是受生態(tài)威脅因子t影響的柵格單元總數(shù)；Wt為生態(tài)威脅因子t的權重；tji為土地利用類型j中柵格單元i的生態(tài)威脅因子個數(shù)；dim為棲息地柵格i與威脅源柵格m的距離；dtmax為威脅源t的最大影響范圍；Ai為柵格單元i的可達性程度，取值范圍為[0， 1]；Sjt為土地利用類型j對于威脅因子t的敏感度，取值范圍為[0， 1]。公式（9）中：Qji為土地利用類型j中柵格單元i的生物棲息地質量指數(shù)，值為[0， 1]；Hj為棲息地類型j的生物棲息適宜度；k為半飽和常數(shù)，即退化度最大值的一半；z為模型默認系數(shù)，值為2.5。

表2 生物棲息地適宜度及其對不同威脅源的敏感度Table 2 Habitat suitability and their sensitivity to different threat sources

表3 威脅源類別及其影響范圍Table 3 Categories of threat sources and their scope of influence

表4 生物棲息地可達性Table 4 Accessibility of habitats

2）地上生物量（AGB）。當不考慮其他環(huán)境因子時，地上生物量與生物多樣性密切相關。地上生物量高的區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)供給能力較強，生物多樣性也相對較高；反之，地上生物量低的區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)供給能力較弱，生物多樣性也相對較低[38]。本研究將AGB 作為衡量生境質量的一個指標。

3）生物多樣性保護熱點區(qū)識別。將上述兩類數(shù)據(jù)采用最大最小值法進行歸一化處理，值域為[0， 1 000]。采用綜合指數(shù)法得出各柵格像元的生物多樣性指數(shù)。公式如下：

式中：BDi表示柵格單元i的生物多樣性綜合指數(shù)，Qi為歸一化后的第i個柵格生物棲息地質量值；AGBi為歸一化后的第i個柵格的地上生物量值；Wq、Wagb分別為計兩者的權重，采用專家評價法獲得，其中：Wq=0.7、Wagb=0.3。

將上式得出的各柵格單元生物多樣性綜合指數(shù)按從高到低順序排列，計算累加值，將累加值占總值比例的20%、40%、60%、80%所對應的柵格值，作為生物多樣性評估分級的分界點，劃分成1～5個等級，等級值越高，重要性越高。本研究選擇最高等級的區(qū)域作為生物多樣性保護熱點區(qū)。

2.4 形態(tài)空間格局視角下的重要區(qū)識別

從形態(tài)空間格局的角度，借助MSPA（morphological spatial pattern analysis）方法對區(qū)域景觀構成進行形態(tài)空間格局度量、分割及識別[39]。利用Guidos 2.9 軟件，采用八鄰域分析方法對數(shù)據(jù)進行以拓撲學為基礎的形態(tài)空間格局分析，得到核心區(qū)、孤島、孔隙、邊緣區(qū)、環(huán)線、連接橋、支線7 種景觀組成類型。

根據(jù)景觀生態(tài)學理論，斑塊面積和連接度是維持景觀生態(tài)功能的重要指標，對于維系區(qū)域生態(tài)安全具有重要的價值。選擇核心區(qū)類型中面積大于10 km2的斑塊，利用Guidos 2.9 軟件構建這些核心區(qū)斑塊兩兩之間的距離矩陣，并找出核心區(qū)斑塊的距離最大值。借助Conefor 2.6 軟件，以核心區(qū)斑塊的距離最大值為距離閾值，將連通概率設為0.5，用可能連接度指數(shù)PC（式11）進行景觀連接重要度評價（式12）[40-41]。

式中：n表示景觀中斑塊總數(shù)；是物種在斑塊i和斑塊j直接擴散的幾率；ai和aj分別表示斑塊i和斑塊j的面積（m2）；AL是景觀的總面積（m2）；0＜PC＜1。

式中：DPC 為斑塊連接重要性指數(shù)，I為景觀中所有斑塊的整體可能連接度值，Iremove是去除某個斑塊后剩余斑塊的整體可能連接度值。DPC 值越高，表示該斑塊的景觀連接重要性越高。

按照景觀連接重要性指數(shù)的高低順序選取面積累積到區(qū)域總面積20%的斑塊作為洞庭湖區(qū)形態(tài)空間格局的重要區(qū)。

3 結果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能空間特征及重要區(qū)分析

由生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能空間格局圖（圖2）和生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能重要區(qū)域圖（圖3）可知，綜合功能高值區(qū)主要分布在研究區(qū)西南部的安化縣、東南部的平江縣、東北部的臨湘市；西北部的石門縣、西部的桃源縣、東部的岳陽縣也有一些高值區(qū)，高值區(qū)團聚特征較為明顯。高值區(qū)由林地、灌叢、園地、草地構成（表5），總面積為5 471.90 km2，其中，絕大部分為林地，林地面積達5 338.85 km2，比例高達97.57%。生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能低值區(qū)與較低值區(qū)主要分布在研究區(qū)中部，包括常德市區(qū)、漢壽縣、安鄉(xiāng)縣、澧縣、津市、臨澧縣、益陽市區(qū)、沅江市、南縣、岳陽市區(qū)、華容縣、南縣，基本為平原區(qū)，海拔高度多在30～48 m 之間，土地利用類型多為建設用地。生態(tài)系統(tǒng)服務綜合功能為中等的區(qū)域主要為農(nóng)業(yè)用地，與低值區(qū)、較低值區(qū)交錯分布。

圖2 生態(tài)調(diào)節(jié)服務綜合功能空間格局Fig. 2 Spatial pattern of comprehensive functions of ecological regulation services

圖3 生態(tài)調(diào)節(jié)服務綜合功能重要區(qū)域Fig. 3 Important region of comprehensive function of ecological regulation services

3.2 生物多樣性保護熱點區(qū)分析

由綜合生境質量等級圖（圖4）和生物多樣性保護熱點區(qū)圖（圖5）可知，高值區(qū)主要分布在研究區(qū)西北部的石門縣、西南部的安化縣、東北部的臨湘市；東部的岳陽縣、平江縣以及西部的桃源縣也分布了一些高值區(qū)。這些高值區(qū)遠離城鎮(zhèn)建設用地，也無高等級的過境交通，受人類生產(chǎn)生活干擾強度小，其土地利用類型為林地和灌叢（表6），總面積為3 533.46 km2，其中，林地面積為2 503.64 km2，比例為70.86%，灌叢面積為1 029.82 km2，比例為29.14%。綜合生境質量低值區(qū)與較低值區(qū)主要分布在研究區(qū)中部，面積達24 718.54 km2，其用地類型主要為建設用地、水田、旱地，該區(qū)域的人類生活、生產(chǎn)活動對生物棲息干擾較大，因而導致綜合生境質量不高。

表5 生態(tài)系統(tǒng)服務高值區(qū)土地利用類型屬性表Table 5 Land use types of high ecosystem services area

圖4 綜合生境質量等級Fig. 4 Ranking of integrated habitat quality

圖5 生物多樣性保護熱點區(qū)Fig. 5 Biodiversity conservation hotspots

3.3 MSPA 視角下重要區(qū)分析

分析洞庭湖區(qū)形態(tài)空間格局圖（圖6），形態(tài)空間格局核心區(qū)主要分布在研究區(qū)西北部、西南部、東部以及中部，其面積為11 618.08 km2，占形態(tài)空間格局景觀類型總面積的71.56%，占研究區(qū)總面積的25.63%。

表6 綜合生境質量高值區(qū)土地利用類型屬性表Table 6 Land use type of high comprehensive habitat quality area

圖6 形態(tài)空間格局Fig. 6 Morphological spatial pattern

根據(jù)景觀連接重要性指數(shù)的評價及統(tǒng)計結果，得出形態(tài)空間格局重要區(qū)由18個斑塊構成，其重要性排序如圖7 所示，各斑塊的屬性如表7 所示。其中，景觀連接度最高的斑塊為研究區(qū)中部的1 號斑塊，其主要由水域構成，DPC 值為39.53%，面積為2 062.49 km2。排名次之為位于桃源縣與安化縣交界處的2 號斑塊，面積為1 005.35 km2。7 號斑塊雖然位于研究區(qū)的中部，與其他斑塊的平均距離小，但是由于其面積為406.91 km2，與排序靠前的其他幾個斑塊的面積相比偏小，因而在重要性排序上只是排在第7。雖然第8、9、10 號斑塊的面積比7 號斑塊的面積大，但是由于其空間位置略偏研究區(qū)外圍，不如7 號斑塊占據(jù)了空間連接的有利位置，因而排序在7 號斑塊之后。15 號斑塊與7 號斑塊的情況類似，由于其位置比16、17 號斑塊更佳，面積雖然小，但是排序在16、17 號斑塊之前。以上結果表明景觀連接度與斑塊面積、斑塊所處的空間位置密切相關，斑塊面積越大、占據(jù)的空間位置越靠近研究區(qū)中心，其景觀連接度值越大。

3.4 綠地生態(tài)關鍵區(qū)分析

融合生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要區(qū)、生物多樣性保護熱點區(qū)、形態(tài)空間格局重要區(qū)，以生態(tài)系統(tǒng)完整性、土地利用與保護相結合為原則對斑塊邊界進行修正，得到研究區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)（圖8）。

圖7 高景觀連接度斑塊及重要性排序Fig. 7 High landscape connectivity patches and their importance ranking

表7 景觀連接度最高的18個斑塊屬性表Table 7 Attribute of 18 patches with the highest landscape connectivity

圖8 洞庭湖區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)Fig. 8 Key areas of green space ecology in Dongting Lake region

綠地生態(tài)關鍵區(qū)空間分布差異明顯，主要分布在研究區(qū)西北部的石門縣，西南部的桃源縣、安化縣和桃江縣，東部的臨湘市、平江縣、岳陽縣以及中部的漢壽縣、沅江市、岳陽市、湘陰縣、岳陽縣。中部關鍵區(qū)周邊的平原地區(qū)幾乎無面狀的關鍵斑塊分布，顯得較為孤立。

關鍵區(qū)的土地利用類型構成（表8）包括林地、灌叢、園地、草地、水域，總面積14 334.78 km2；其中，林地面積最大，為8 415.18 km2，占關鍵區(qū)總面積的58.70%，占研究區(qū)總面積的18.56%；其次為灌叢，面積為3 410.31 km2，占關鍵區(qū)總面積的23.79%，占研究區(qū)總面積的7.52%；水域面積為1 922.27 km2，占關鍵區(qū)總面積的13.41%，占研究區(qū)總面積的4.24%；而草地和園地的面積分別為586.39 km2和0.64 km2，所占比例較小。

表8 綠地生態(tài)關鍵區(qū)土地利用類型屬性表Table 8 Attribute of land use types of key areas of green space ecology

林地在海拔25～2 066 m、灌叢在海拔25～2 077 m 均有分布，兩者的平均海拔高度分別為371.6、402.6 m，主要位于研究區(qū)內(nèi)的山區(qū)，生物資源豐富，分布有結構穩(wěn)定的天然次生林及亞熱帶常綠闊葉林、常綠針葉林、常綠闊葉灌叢、落葉闊葉灌叢。水域主要分布在研究區(qū)中部的兩個關鍵區(qū)，主要由東洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖濕地構成，平均海拔高度約為33.5 m，生長著成片的蘆葦（Phragmites australis）、荻（Triarrhena sacchariflora）等濕地植物，是國家一級保護動物中華鱘（Acipenser sinensis）、白鱘（Psephurus gladius）、白暨豚（Lipotes vexillifer）及珍稀水禽白鶴（Grus leucogeranus）、白頭鶴（Grus monacha）、白尾海雕（Haliaeetus albicilla）、白鸛（Ciconia boyciana）、黑鸛（Ciconia nigra）等的重要棲息地。

4 結論與討論

本研究對洞庭湖區(qū)通過綜合識別方法判定生態(tài)關鍵區(qū)，得出如下結論：1）生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要區(qū)主要分布在研究區(qū)西南部、東南部及東北部，呈現(xiàn)出較為明顯的團聚特征。高值區(qū)由林地、灌叢、園地、草地構成，林地是最主要的構成部分。2）生物多樣性保護熱點區(qū)主要分布在研究區(qū)西北部、西南部及東北部，主要由林地和灌叢構成，這些區(qū)域的建設用地、農(nóng)業(yè)用地相對較少，對生物棲息的干擾小。3）形態(tài)空間格局重要區(qū)主要分布在西北部、西南部、東部及中部，由高景觀連接度的大型自然生態(tài)斑塊構成，景觀連接度最高的斑塊為研究區(qū)中部的主要由水域構成的斑塊，其面積最大而且位于中部這個有利的空間位置，這是其景觀連接重要性排在第一的原因。4）綜合生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要區(qū)、生物多樣性保護熱點區(qū)、形態(tài)空間格局重要區(qū)域得到的洞庭湖區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)空間分布不均衡；其由林地、灌叢、園地、草地、水域構成；面積大小關系為：林地＞灌叢＞水域＞草地＞園地；林地、灌叢與水域三者面積之和為綠地生態(tài)關鍵區(qū)總面積的95.90%，為研究區(qū)總面積的30.32%；關鍵區(qū)中的林地與灌叢主要位于研究區(qū)內(nèi)的山區(qū)，生物資源豐富，關鍵區(qū)中的水域主要為洞庭湖濕地，其周邊的平原區(qū)無大型的關鍵斑塊分布，生態(tài)風險較高。

相較直接劃定自然保護地、濕地公園、風景名勝區(qū)、森林公園、大型林地或者從生態(tài)系統(tǒng)服務、生物多樣性、景觀格局的單一層面進行生態(tài)關鍵區(qū)識別的方法，本研究采取的綜合識別法體現(xiàn)了科學性和全面性。將綜合識別出的綠地生態(tài)關鍵區(qū)與政府部門已劃定的自然保護地進行比較，研究區(qū)內(nèi)東洞庭湖、西洞庭湖、壺瓶山、烏云界、六步溪五個國家級自然保護區(qū)87.71%的面積包含在關鍵區(qū)內(nèi)，而目前政府部門劃定的自然保護地面積小于本研究綜合識別得出的綠地生態(tài)關鍵區(qū)面積，表明存在保護空缺，建議地方政府以現(xiàn)有自然保護地為基礎，參考本研究得到的綠地生態(tài)關鍵區(qū)，新建與擴建自然保護地，加大生態(tài)系統(tǒng)的保護范圍。

生態(tài)系統(tǒng)服務功能、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)形態(tài)空間結構三個層面的研究結果均顯示林地為綠地生態(tài)關鍵區(qū)最重要的組成部分，而融合三個層面的結果，得出林地、灌叢、水域是綠地生態(tài)關鍵區(qū)的最主要組成部分，這與既有研究[42-44]的結論一致。三者交集部分的面積僅為1 134.85 km2，分別為生態(tài)系統(tǒng)服務重要區(qū)、生物多樣性保護熱點區(qū)、形態(tài)格局分析重要區(qū)面積的20.74%、32.12%、12.53%，說明只從功能、格局、生物多樣性三者中的一個層面進行綠地生態(tài)關鍵區(qū)的識別有局限性?？紤]到分別從生態(tài)系統(tǒng)服務功能、生物多樣性、形態(tài)空間格局識別出的關鍵區(qū)會各有側重，建議將三者交集部分作為極重要區(qū)進行保護，而非交集部分應結合其特點采取不同的保護和管理對策。

綜合識別得到的關鍵區(qū)呈現(xiàn)出空間分布不均衡的格局，這與洞庭湖區(qū)濕地、林地等斑塊類型分布不均衡，破碎化程度較高的既有研究結論[45]具有一致性。林地、灌叢、水域是研究區(qū)綠地生態(tài)關鍵區(qū)的主要構成類型，地方政府在制定生態(tài)補償政策時，應重視對這些區(qū)域的補償強度；應引導生態(tài)價值低的土地利用類型向生態(tài)價值高的土地利用類型轉變；應通過生態(tài)優(yōu)化措施，提升生態(tài)系統(tǒng)的質量[15]。位于研究區(qū)中部的關鍵區(qū)顯得較為孤立，其主要由洞庭湖濕地構成，鑒于洞庭湖濕地的重要生態(tài)價值，應對其制定專門的水環(huán)境保護法規(guī)，應采取措施對濕地周邊的平原區(qū)域實施生態(tài)修復，但考慮到洞庭湖平原是我國最重要的商品糧基地之一，應注意生態(tài)修復與社會經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)。本研究也存在以下不足：1）生態(tài)系統(tǒng)服務功能未考慮文化服務；2）未結合生態(tài)關鍵區(qū)提出區(qū)域綠地生態(tài)網(wǎng)絡的構建方案。而綠地生態(tài)網(wǎng)絡能實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務的流動、提高生物多樣性、提升生態(tài)空間的連接度及整體性，這些將是后續(xù)研究的重點。