基于GIS的揭陽市城市生態(tài)安全格局構建

后雪峰， 屈 清， 江英志

(1. 華南師范大學地理科學學院， 廣州 510631； 2. 重慶市永川區(qū)土地房屋征收中心， 永川 402160； 3. 揭陽職業(yè)技術學院， 揭陽 522000)

隨著快速城市化進程的推進，人類對自然的開發(fā)力度不斷加大，造成了巨大的資源環(huán)境壓力，生態(tài)系統(tǒng)面臨嚴重威脅. 特別是由于高強度的土地開發(fā)和不合理的土地利用，造成城市景觀格局及生態(tài)系統(tǒng)的功能和結構發(fā)生重大變化，城市生態(tài)安全受到不同程度的影響[1-3]. 構建生態(tài)安全格局是緩解經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾，從而實現(xiàn)城市生態(tài)安全的重要途徑，對促進城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義. 城市生態(tài)安全格局的構建主要是通過識別生態(tài)源地、生態(tài)緩沖區(qū)及生態(tài)廊道[4]，進而優(yōu)化城市生態(tài)系統(tǒng)要素結構與空間格局，最后制定針對性的保護框架及應對風險的具體措施. 完整且適宜的生態(tài)安全格局構建措施有利于達到城市各要素有效配置的效果[5].

關于城市生態(tài)安全格局的研究主要集中在生態(tài)安全格局的識別方法[6-7]、生態(tài)安全格局的構建模式和內(nèi)容體系[8-9]、生態(tài)安全空間結構優(yōu)化布局和路徑[10-11]等方面. 由于生態(tài)安全格局構建的基礎是有效的生態(tài)識別和判斷，關于識別方法的研究最為豐富，如被廣泛接受的“識別生態(tài)源—構建阻力面—判別安全格局”構建方法[12]、“源地—廊道”構建方法[13]及單要素生態(tài)安全格局綜合疊加方法[14]等. 在識別內(nèi)容上，識別生態(tài)源地和生態(tài)廊道是生態(tài)安全格局構建的重要基礎. 關于生態(tài)源地識別方法主要有直接識別和綜合評價識別[15]，其中，綜合識別不僅要評估生態(tài)功能的重要性，還需要預測生態(tài)退化風險對生態(tài)用地的影響. 關于生態(tài)廊道識別方法有最小累積阻力模型[16]、電流理論[17]等，其中最小累積阻力模型運用最為廣泛，這種方法能較好地模擬生物空間運動趨勢與景觀格局變化之間的雙向關系.

對生態(tài)安全格局構建雖然已有較豐富的研究，但在研究方法上還需要進一步深入探索. 如：生態(tài)源地識別方法中的直接識別法缺乏外界環(huán)境對生態(tài)源地的影響因子分析[18]，而綜合識別法無法對生態(tài)斑塊自身特征進行有效識別[19]，需將2種方法結合起來構建更科學的生態(tài)源地識別方法；生態(tài)廊道識別的關鍵在于構建生態(tài)阻力面，而生態(tài)阻力面主要采用土地利用/覆被類型專家經(jīng)驗賦值法，無法反映同一土地植被類型下不同土地利用方式對生態(tài)過程的影響[19]，需構建影響生態(tài)過程的多因素影響因子；城市生態(tài)安全格局構建方法與空間結構優(yōu)化布局缺少整合[20]，需在識別方法構建的基礎上進一步提出生態(tài)安全格局優(yōu)化的措施和方案. 此外，生態(tài)安全格局構建的研究對象以發(fā)達地區(qū)的城市群為主[21]，而針對經(jīng)濟基礎薄弱、人口密度大且進行城市快速擴張的市級城市的研究較少[22].

揭陽市位于廣東省東部，人多地少，土地開發(fā)強度高，生態(tài)環(huán)境敏感，生態(tài)安全壓力較大. 本文以揭陽市為研究區(qū)，運用GIS空間技術方法，利用生物多樣性、水資源安全和土壤保持等指標識別生態(tài)源地；運用最小累積阻力模型構建生態(tài)阻力面，識別生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)廊道，進而構建城市生態(tài)安全格局，以期為實現(xiàn)揭陽市生態(tài)文明發(fā)展目標與城市發(fā)展戰(zhàn)略、協(xié)調(diào)環(huán)境與發(fā)展和諧共贏、保障城市生態(tài)安全及促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學參考.

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)域

揭陽市位于廣東省東北部(22°50′ N～23°46′ N，115°36′ E～116°37′ E)，下轄榕城區(qū)、揭東區(qū)、普寧市、揭西縣及惠來縣5個縣級行政區(qū)(圖1). 全市土地面積為5 240.5 km2(其中市區(qū)面積為1 031 km2)，屬于亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為21.4 ℃，年平均降水量為2 000 mm. 地勢自西向東傾斜，西北部和南部多為山地、丘陵，屬于一級生態(tài)管制區(qū)；中東部和東南部以平原為主，屬于二級生態(tài)管制區(qū). 2018年，全市耕地面積為 868 km2，人均耕地面積為206 m2，不足全國人均耕地的四分之一. 林地面積為2 885 km2，森林覆蓋率為55.72%[23].

2018年，全市生產(chǎn)總值為2 152億元，人均生產(chǎn)總值為35 358元，人均GDP僅是全省的40%，在全省排名靠后；戶籍人口705萬人，常住人口609萬人，人口外流較大；人口密度為1 187人/ km2，接近全省的2倍之多；城鎮(zhèn)人口312萬人，常住人口城鎮(zhèn)化率為51.18%，低于全省近20%；城鎮(zhèn)用地增加539萬m2，同比增加4%；基礎設施投資同比增長50.5%，房地產(chǎn)開發(fā)投資同比增長16.0%[23]. 揭陽市濱海新區(qū)粵東新城及榕江新城的區(qū)域性開發(fā)建設加快，城市快速擴張?zhí)卣髅黠@. 境內(nèi)分布大量小型不銹鋼加工廠，產(chǎn)生一定程度的環(huán)境污染和生態(tài)破壞. 由于經(jīng)濟基礎薄弱，人口密度大，城鎮(zhèn)用地規(guī)模擴大，耕地、能源和水能等資源短缺，生態(tài)問題突出，已制約著揭陽市的可持續(xù)發(fā)展.

圖1 揭陽市區(qū)位圖

1.2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 研究數(shù)據(jù)來自6個方面：(1)在中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心(https:∥www.resdc.cn/Default.aspx)上獲取土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過人工目視解譯生成揭陽市2018年土地利用數(shù)據(jù)；(2)在中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心(https:∥www.resdc.cn/Default.aspx)上獲取中國縣級邊界行政數(shù)據(jù)；(3)在地理空間數(shù)據(jù)云(https:∥www.resdc.cn/Default.aspx)上獲取空間分辨率為30 m的數(shù)字高程數(shù)據(jù)，將DEM數(shù)據(jù)解譯獲得揭陽市2018年土地植被類型；(4)在中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心(https:∥www.resdc.cn/Default.aspx)上獲取土壤類型空間分布數(shù)據(jù)；(5)2019年《揭陽年鑒》[23]、《2019年揭陽國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》[24]及《揭陽市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量報告書》[25]；(6)揭陽市2018年編制的《揭陽市生態(tài)控制線劃定規(guī)劃》[26]、《揭陽市城市總體規(guī)劃(2011—2035)》[27]及《揭陽市海綿城市專項規(guī)劃》[28].

1.2.2 研究方法 運用GIS空間分析技術，結合揭陽市生態(tài)系統(tǒng)結構和功能特征，基于生態(tài)安全格局構建方法，從而構建揭陽市城市生態(tài)安全格局. 首先，選取生物多樣性、水資源安全和土壤保持指標并提取生態(tài)用地斑塊為生態(tài)源地；其次，運用最小累積阻力模型構建生態(tài)阻力基面，劃定生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)廊道；最后，根據(jù)生態(tài)安全關鍵要素搭建生態(tài)安全保護框架，以優(yōu)化生態(tài)安全格局. 具體路徑如下：

(1)生態(tài)源地識別. 結合生態(tài)源地的內(nèi)涵和特征，選擇適宜的模型對生物多樣性、水資源和土壤狀態(tài)進行有效識別和評價，提取大于5 km2的生態(tài)用地斑塊獲得生態(tài)源地. 具體上：采用棲息地質(zhì)量模型識別生物多樣性保護狀況；從水域等級和距水域距離兩方面評估資源安全狀況；采用土壤擾動地表流失模型評價土壤保持狀況[29]. 其中，生物多樣性識別采用InVest模型，計算公式如下：

(1)

其中：Qxj是土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hj是土地利用類型j的生境適宜性；Dxj是土地利用類型j中柵格x的生境脅迫水平；k和z為比例因子，k為半飽和常數(shù)，z為模型默認參數(shù). 土地利用數(shù)據(jù)包括建設用地、河流、道路和農(nóng)業(yè)用地等阻礙因子，采用人口和經(jīng)濟密度表征人類活動強度及對生態(tài)源地的限制和障礙.

土壤擾動地表流失模型結合地形、土壤侵蝕類型、植被類型、氣候特征及生物空間流動等擾動水土流失的因子進行分析. 計算公式如下：

(2)

其中：W表示擾動地表土壤流失量(單位：t)；k是預測時間周期；Fk是第k個時間周期內(nèi)的預測面積(單位：km2)；Mk是擾動后第k個時間周期內(nèi)預測單元的土壤侵蝕模數(shù)(單位：t/(km2·a))；Tk表示第k個時間周期內(nèi)的擾動單位時段，通常以年為單位.

(2)生態(tài)阻力基面設置. 采用GIS空間分析模塊，計算生態(tài)源地到其他景觀單元的累積距離，獲得生態(tài)流擴散過程中的最小阻力值，從而可知生態(tài)源地與其他景觀之間的連通性和可達性，也可獲得影響生態(tài)源擴張的障礙性因子. 最小阻力值的大小主要受自然條件和人類活動的影響，包括土地類型、地形坡度、距主干道路距離和距水域距離4項阻力因子，賦予權重(土地植被類型、地形坡度、距主干道路距離和距水域距離4項阻力因子權重分別是0.5、0.1、0.2和0.2)和相對阻力值(表1). 生態(tài)源地的輻射力一般與阻力因子呈正相關關系，土地類型多樣、地形坡度越陡、距主干道路及水域越近，則生態(tài)源地與其他景觀的交叉越頻繁，生態(tài)源地的輻射效果越好，阻力值越小. 可采用最小累積阻力模型(MCR)計算生態(tài)源地向外輻射所需克服的生態(tài)阻力，進而獲得生態(tài)源地的累積阻力面及空間發(fā)展態(tài)勢[30]. 計算公式如下：

(3)

其中：MCR表示最小累積阻力值；f是阻力值生態(tài)反應函數(shù)；Dij為生態(tài)源地j到其他景觀單元i的空間距離；Ri是景觀單元i的阻力系數(shù).

表1 MCR模型阻力因子的阻力值Table 1 The resistance value in the MCR model

(3)生態(tài)安全格局構建. 首先，參照最小累積阻力面計算結果和頻率變化，獲得拐點值，進一步劃定緩沖區(qū)和生態(tài)廊道. 其中，緩沖區(qū)是生態(tài)源地周圍的低累積阻力區(qū)，可根據(jù)拐點值對生態(tài)源地以外的區(qū)域劃分低、中、高3個不同安全水平的輻射區(qū)：距離生態(tài)源地越近，阻力值越低，對生態(tài)環(huán)境的影響效果越好，生態(tài)安全水平越高. 生態(tài)廊道是從生態(tài)源地向外圍景觀輻射的低阻力通道，主要包括輻射廊道和源間廊道. 其中,輻射廊道是從生態(tài)源地出發(fā)向外擴散的最低累積阻力谷線；源間廊道是連接生態(tài)源地之間的生態(tài)流向外擴散的低阻力谷線. 然后，根據(jù)識別和劃分的生態(tài)源地、緩沖區(qū)及生態(tài)廊道，構建生態(tài)保護框架，以達到生態(tài)安全格局優(yōu)化的目的.

2 結果與分析

2.1 生態(tài)用地質(zhì)量評價

從生物多樣性、水源安全及土壤保持三方面將揭陽市生態(tài)用地進行等權疊置，最終獲取揭陽市生態(tài)用地面積為3 177.69 km2,占全區(qū)總面積的60.34%. 對揭陽市生態(tài)用地質(zhì)量的綜合評價如下：

(1)在生物多樣性保護方面，揭陽市生態(tài)用地面積為1 512.36 km2，占揭陽市總面積的28.56%，主要分布在揭陽市四周邊緣的生態(tài)保育用地和休閑游憩用地，包括自然保護區(qū)、生態(tài)公益林及其他重要生態(tài)保護區(qū). 自然保護區(qū)有北部山區(qū)的揭東區(qū)桑浦—雙坑省級自然保護區(qū)，西部山區(qū)的揭西縣李望嶂自然保護區(qū)；生態(tài)公益林主要是南部山區(qū)的惠來縣國家生態(tài)公益林. 《揭陽市生態(tài)控制線劃定規(guī)劃》[26]指出：在市域生態(tài)控制線占主導的生態(tài)保育用地中，自然保護區(qū)、生態(tài)公益林作為承擔生物多樣性保護功能的主體性生態(tài)用地，占地面積分別是348.7 km2和1 138.61 km2. 本文的評價結果與該規(guī)劃數(shù)據(jù)大致相同.

(2)在水資源安全方面，揭陽市生態(tài)用地面積為1 079.39 km2，占揭陽市總面積的20.59%. 這與揭陽市各種類型河流、水庫廣泛分布境內(nèi)密切相關[31]，主要表現(xiàn)在水源保護區(qū)、主干河流、水庫、水源林及環(huán)城綠帶等方面. 水資源保護區(qū)分布在北部、西部及南部的桑浦山—大北山—李望嶂—峨帽峰山地水源發(fā)源區(qū)，主干河流主要是榕江、練江、龍江，水庫及水源林是一些大中型水庫及小型水塘和溪流. 大中型水庫包括揭西縣的龍頸水庫、橫江水庫、大北山(黑潭)水庫，普寧市的湯坑水庫、白沙溪水庫,惠來縣的榴潭水庫、船橋水庫等. 環(huán)城綠帶以中心城區(qū)環(huán)城綠帶為主，如揭陽市中心城區(qū)榕江北河及榕江南河環(huán)城綠帶長度長、范圍廣，是居民休閑的最佳場所. 水源保護區(qū)、主干河流、水庫、水源林及環(huán)城綠帶不僅可調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)水循環(huán)，還在分散局部污染和保障用水安全上發(fā)揮著重要作用. 《揭陽市生態(tài)控制線劃定規(guī)劃》[26]指出：水源保護區(qū)為479.21 km2，環(huán)城綠帶為437.02 km2，兩者共占揭陽市總面積的17.48%. 本文的評價結果與該規(guī)劃數(shù)據(jù)基本一致.

(3)在土壤保持方面，揭陽市生態(tài)用地的面積為2 563.59 km2，占揭陽市總面積的47.83%. 主要表現(xiàn)在西部、北部的山地、丘陵地區(qū)，南部的生態(tài)公益林，分散的聚落生產(chǎn)林地及基本農(nóng)田. 西部、北部自然保護區(qū)由于坡度較高、降雨量集中，易造成土壤侵蝕問題. 聚落生產(chǎn)林地及基本農(nóng)田雖在一定程度上阻止了土壤侵蝕，但其四周遍布的小型加工廠排放了過量的有色金屬，加劇了土壤污染，一定程度上削弱了土壤的保持能力. 《揭陽市生態(tài)控制線劃定規(guī)劃》[26]中規(guī)劃墾殖生產(chǎn)用地作為市域生態(tài)控制線用地的重要組成部分，明確要求加強基本農(nóng)田保護，加強土壤污染的治理. 通過識別這些生態(tài)用地為加強水資源、土壤和生物多樣性的保護奠定了基礎，使生態(tài)用地能夠更好地為城市生態(tài)安全服務.

2.2 生態(tài)安全格局

2.2.1 生態(tài)源地 根據(jù)生態(tài)用地質(zhì)量評價結果，提取面積大于5 km2的重要生態(tài)用地作為生態(tài)源地(表2)，共識別29塊生態(tài)源地斑塊(圖2)，面積共1 682.26 km2，占揭陽市總面積的32.11%，主要分布在區(qū)內(nèi)北部、西部及南部植被良好的山地、小型丘陵區(qū)及主要河流、水庫流域，與《揭陽市生態(tài)控制線劃定規(guī)劃》[26]中1級管制區(qū)的空間分布范圍相一致. 將生態(tài)源地分別與生態(tài)功能區(qū)、土地植被類型進行疊加分析，可知：大北山國家森林公園、大洋云景湖度假村、湯坑水庫、雙梅水庫和榕江流域等重要生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)源地基本重合；生態(tài)源地內(nèi)的土地植被類型主要由具有高生態(tài)服務價值的森林、水域、水塘及農(nóng)田組成，其中森林占生態(tài)源地比例最高，占生態(tài)源地的37%. 其次是水域、園地和耕地，占生態(tài)源地的50%以上.

由圖2可知揭陽市生態(tài)源地在空間上呈現(xiàn)C字型，即北部、西部及南部半包圍型向東部敞開的狀態(tài). 越趨向邊緣地區(qū)的林草生態(tài)源越集中，大中型水庫也分布在邊緣地區(qū)，水庫與林場在空間分布上趨于一致. 林地、草地、水庫共同組成強有力的生態(tài)屏障，是生態(tài)源地的核心. 生態(tài)源地的生物多樣性完整、水資源豐富，盡管土壤有一定程度的流失，但整體上可控. 越靠近城鎮(zhèn)建成區(qū)的區(qū)域演變成耕地、園地的比例越大，生物多樣性減少，水資源、土壤重金屬污染凸顯. 在行政區(qū)劃上，生態(tài)源地集中在揭東區(qū)西北部、揭西縣西部及南部、惠來縣北部和普寧市南部的中間結合地帶，以馬鞍山林場和石榴潭水庫等代表的生態(tài)源地最為突出，面積較大，輻射范圍較廣.

圖2 揭陽市的生態(tài)源地

表2 生態(tài)源地及生態(tài)緩沖區(qū)的各土地覆被類型面積及占比Table 2 The area and proportion of land cover types in the ecological sources and ecological buffer zones

2.2.2 生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)廊道 利用最小累積阻力模型計算揭陽市生態(tài)源地的最小累積阻力面(圖3)，獲得累積阻力值較高區(qū)和較低區(qū). 根據(jù)生態(tài)阻力值高低,將生態(tài)源地以外的區(qū)域劃分為3個分區(qū)：生態(tài)緩沖區(qū)(累積阻力值為1 132～9 281)、生態(tài)過渡帶(累積阻力值為9 282～35 412)和開發(fā)建設區(qū)(累積阻力值為35 413～252 417). 生態(tài)緩沖區(qū)表征為低累積阻力區(qū)，面積為2 751.02 km2，占市域總面積的52.51%；在空間分布上集中在森林覆蓋率較高的西部、北部山地丘陵邊緣地帶和東部、南部水域的濱海地區(qū)，在土地植被類型上以耕地、林地為主,對于維護景觀連通性和保護源地不受人類活動干擾具有重要作用，是保護生態(tài)源地的重要緩沖地帶. 開發(fā)建設區(qū)表征為高累積阻力區(qū)，面積為198.32 km2；在空間上表現(xiàn)為“榕城—揭東”“普寧—惠來”城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)，這些地區(qū)以平原為主，水源豐富[32]，距生態(tài)源地較遠，適宜進行城鎮(zhèn)建設. 生態(tài)過渡帶表征為中累積阻力區(qū)，面積為2 142.75 km2，介于生態(tài)緩沖區(qū)和開發(fā)建設區(qū)之間，主要發(fā)展農(nóng)田、漁業(yè)養(yǎng)殖和園林培育等第一產(chǎn)業(yè)，為開發(fā)建設區(qū)提供食物供給和休憩場所. 根據(jù)《揭陽市城市總體規(guī)劃(2011—2035)》[27]中的規(guī)劃空間層次規(guī)圖，規(guī)劃揭普(潮)惠發(fā)展軸、惠來沿海經(jīng)濟帶及西部生態(tài)發(fā)展區(qū)為三大功能區(qū). 前兩者側重城市開發(fā)，作為開發(fā)建設區(qū)；后者側重生態(tài)保護，作為生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)過渡帶，其規(guī)劃范圍與本文得到的累積阻力區(qū)基本一致.

圖3 揭陽市的生態(tài)阻力面

基于最小累積阻力距離計算獲得揭陽市的生態(tài)廊道(圖4). 將廊道寬度設為1 km，共得到生態(tài)廊道21條，總長度為845.23 km，生態(tài)廊道總面積為293.45 km2. 影響生態(tài)廊道的景觀構成中，林地、耕地、環(huán)城綠帶、沿岸防護林、道路及水域占主要部分. 林地、水域等部分景觀是生態(tài)源地的一部分，組成較小阻力，為動物提供連接生態(tài)源地的便捷通道，也為人類提供最快的生態(tài)源地輻射通道. 其中，林地是重要的生物棲息場所，水體周邊的人造林木也為動物遷移提供了暫棲地. 揭陽市耕地由于較為破碎，很難對動物遷徙造成絕對性障礙. 道路、環(huán)城綠帶雖然不是生態(tài)源地，但兩側的綠地亦可形成輻射效應，為生物提供暫時休憩的空間. 在空間分布上，受生態(tài)源地和聚集型城鎮(zhèn)區(qū)的影響，源間通道與城鎮(zhèn)建設集中區(qū)關聯(lián)性強，如揭東區(qū)曲溪街道和普寧市洪陽鎮(zhèn)等擴展型城鎮(zhèn)的源間通道分布較多，但分布較為破碎，說明城鎮(zhèn)區(qū)對生態(tài)過程有強烈的阻隔作用；輻射通道是生態(tài)源地連接城鎮(zhèn)的重要廊道，從西部生態(tài)源地沿低阻力通道向外擴散，由于面積和范圍較小，對城鎮(zhèn)建成區(qū)生態(tài)效應的輻射效果不足，需要加強輻射通道人工綠地的營造和修復，以提高生態(tài)廊道的生態(tài)功能和效用. 《揭陽市海綿城市專項規(guī)劃》[28]對河流廊道、道路廊道、環(huán)城綠帶及濱海防護林建設進行了明確規(guī)定，要求構建水陸生態(tài)岸線體系，其具體要求與本文得到的生態(tài)廊道覆蓋范圍(圖4)基本一致.

圖4 揭陽市的生態(tài)廊道

2.2.3 生態(tài)安全格局構建 關鍵景觀、位置及空間聯(lián)系組成景觀的生態(tài)空間格局，對維護或控制區(qū)域生態(tài)過程具有重要意義[33]. 其中，生態(tài)源地和生態(tài)廊道是構建生態(tài)安全格局的核心部分；緩沖區(qū)作為生態(tài)源地擴張的后備資源，并將生態(tài)源地與外界干擾相隔離，也是生態(tài)安全格局的重要組成要素(圖5). 依據(jù)揭陽市自然地理特征、土地植被類型和生態(tài)安全現(xiàn)實狀況，提出搭建“綠色屏障—生態(tài)廊道—農(nóng)田綠網(wǎng)”的生態(tài)安全保護框架以優(yōu)化生態(tài)安全格局(圖6). 揭陽市的生態(tài)安全保護框架與《揭陽市城市總體規(guī)劃(2011—2035)》[27]提出的“兩山兩環(huán)六帶”生態(tài)保護屏障、“三縱三橫”城市生態(tài)網(wǎng)及“山水相連”生態(tài)結構布局相呼應，為進一步清晰提出各自需要優(yōu)化的重點奠定了基礎.

圖5 揭陽市的城市生態(tài)安全格局

圖6 揭陽市的生態(tài)安全保護框架

綠色屏障功能和結構的完善是揭陽市生態(tài)安全格局構建的基礎,主要體現(xiàn)在保障若干大型自然保護區(qū)、綠島及天然濕地在涵養(yǎng)水源和保持物種多樣性方面的效果. 首先要保障生態(tài)源地的功能和結構，如加強桑浦山自然保護區(qū)及李望嶂自然保護區(qū)的保護和管理，加強三坑水源林自然保護區(qū)和盤龍閣自然保護區(qū)的生態(tài)保護治理；開辟一些新的自然保護區(qū)，如新西河自然保護區(qū)、黃光山自然保護區(qū)、虎頭巖自然保護區(qū)、圓通自然保護區(qū)、龍湖濕地自然保護區(qū)等；完善和建設森林公園及濕地公園，包括大北山森林公園、黃岐山森林公園和紫峰山森林公園等. 其次，要加強生態(tài)緩沖區(qū)的治理. 低水平生態(tài)緩沖區(qū)以生態(tài)保護為主，如保護榕江流域的龍頸水庫、金山洞等水庫，練江流域的湯坑水庫、白沙溪等水庫,惠來縣的石榴潭、蜈蚣嶺等水庫的水源安全，這些水源保護區(qū)要限制建設開發(fā). 中水平緩沖區(qū)處于城市擴張與生態(tài)源地的過渡區(qū)域，應減少開發(fā)并加以保護，發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務和生態(tài)旅游功能. 高水平緩沖區(qū)在開發(fā)建成區(qū)的同時，應充分利用水域和綠地，加強環(huán)境治理和景觀改造，提高居住區(qū)的生態(tài)環(huán)境.

生態(tài)廊道建設是揭陽市生態(tài)安全格局構建的關鍵，主要以江河堤壩、道路、沿海防護林、主城區(qū)防護帶、環(huán)城景觀帶及重點城鎮(zhèn)輻射廊道方面的營造為重點. 在江河堤壩和道路方面，需在江河兩岸防洪堤壩內(nèi)側30～50 m、高速公路路基外側各50 m的范圍內(nèi)建設植被綠化防護隔離帶. 在沿海防護林方面，營造沿海紅樹林建設，使其成為防御海水侵襲和氣象災害的屏障和休閑賞景的旅游觀光區(qū). 在主城區(qū)防護帶方面，以揭陽市主城區(qū)為核心，連接揭東區(qū)、普寧市及惠來縣城區(qū)，將生態(tài)防護圈層逐層擴展，構建多層級生態(tài)防護廊道. 在環(huán)城景觀帶方面，結合河道整治工程，建設榕江北河、榕江南河、練江河流廊道. 以環(huán)城景觀改造為契機，將縣級行政區(qū)城區(qū)的環(huán)城景觀工程與河流廊道改造工程充分結合，形成環(huán)城生態(tài)廊道. 在重點城鎮(zhèn)輻射廊道方面，依托沿河廊道、綠道、濕地和公園等綠色基礎設施，加強城鎮(zhèn)核心區(qū)的輻射廊道建設，構建城鎮(zhèn)生態(tài)景觀. 通過發(fā)揮防護林、防護帶、景觀帶及多種輻射廊道的作用，有效將生態(tài)源地和開發(fā)建設區(qū)連接起來，達到提高生態(tài)源地質(zhì)量和改善城市生態(tài)環(huán)境的目的.

農(nóng)田綠網(wǎng)工程建設是揭陽市生態(tài)安全格局構建的重要補充，主要包括基本農(nóng)田建設、村莊綠化工程建設、喬木工程建設、林木種植結構調(diào)整建設及生態(tài)示范村建設等方面. 在基本農(nóng)田建設方面，努力打造榕江平原、練江平原、沿海平原的耕地農(nóng)田防護林網(wǎng)，建成一批高標準平原綠化示范點，提高糧食產(chǎn)量，提升生態(tài)源地以外的生態(tài)用地效應，為城市提供有效的食物供給和休閑場所；在村莊綠化工程建設方面，結合新農(nóng)村建設，充分利用農(nóng)村河溪、水塘周邊的閑置地，因地制宜選擇綠化樹種，推進鄉(xiāng)村添綠；在喬木工程建設方面，推動農(nóng)村田邊、路邊、渠邊、溝邊栽植經(jīng)濟樹種或喬木工程建設，實現(xiàn)鄉(xiāng)村全面綠化；在林木種植結構調(diào)整建設方面，進一步優(yōu)化市域用材林、經(jīng)濟林、土壤改良林、林農(nóng)間作林及村莊綠化林之間的結構，因地制宜提高適宜當?shù)匦枨蠛蜕L的樹種比重；在生態(tài)示范村方面，積極創(chuàng)建和完善生態(tài)示范村，發(fā)揮揭西縣作為國家級生態(tài)示范區(qū)的輻射效應，提升其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，創(chuàng)建不同級別的生態(tài)示范村，最終提高村民的生活質(zhì)量和幸福指數(shù).

3 結論與討論

本文以揭陽市為例，選取2018 年的DEM數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，借助GIS空間分析技術，選取生物多樣性、水資源安全和土壤保持等指標，識別并提取生態(tài)源地；運用最小累積阻力模型構建生態(tài)阻力面，識別生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)廊道，構建城市生態(tài)安全格局，提出經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護融合的生態(tài)安全保護框架. 主要結論如下：

(1)揭陽市生態(tài)用地的面積為3 177.69 km2，占揭陽市總面積的60.34%，生態(tài)用地質(zhì)量需要加強并需進一步調(diào)整和完善生態(tài)用地保護方案；

(2)根據(jù)識別的生態(tài)用地斑塊，提取面積大于5 km2的重要生態(tài)用地為生態(tài)源地，識別生態(tài)源地面積為1 682.26 km2，占全區(qū)總面積的32.11%. 生態(tài)源地呈C字型分布，且分布范圍與生態(tài)功能區(qū)在空間分布上較為吻合，主要由北部、西部、南部山地丘陵地區(qū)的林地，東部、中部的河流、濕地及園地組成；

(3)低累積阻力生態(tài)緩沖區(qū)面積為2 751.02 km2，占全區(qū)總面積的52.51%，集中在森林覆蓋率較高的西、北部山地丘陵邊緣地帶和東、南部水域的濱海地區(qū). 高累積阻力區(qū)主要有“榕城—揭東”“普寧—惠來”城鎮(zhèn)發(fā)展區(qū)；

(4)識別生態(tài)廊道21條，總長度為845.23 km，生態(tài)廊道總面積為293.45 km2；

(5)生態(tài)源地、生態(tài)緩沖區(qū)及生態(tài)廊道共同構成了揭陽市城市生態(tài)安全格局，所搭建的“綠色屏障—生態(tài)廊道—農(nóng)田綠網(wǎng)”的生態(tài)保護框架優(yōu)化了揭陽市的生態(tài)安全格局.

根據(jù)本文實證分析結果，結合揭陽市生態(tài)環(huán)境實際發(fā)展狀況可知：揭陽市城市生態(tài)安全形勢不容樂觀，需采取切實可行的措施加以干預. 如：在生態(tài)用地質(zhì)量提高上，要加強市域四周的自然保護區(qū)及生態(tài)公益林的保護，積極進行居民點附近耕地的土壤修復；在生態(tài)源地結構優(yōu)化上，按照C字型空間分布范圍保護各類重點生態(tài)源地，尤其是加強生態(tài)保育用地的修復和改善；在緩沖區(qū)治理上，提高高水平緩沖區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)建設用地的開發(fā)效果，提高土地利用效率，進一步增加生態(tài)用地供給；在生態(tài)廊道營造上，加強沿海防護林綠色通道、環(huán)城綠帶及道路、河流兩邊的綠化景觀帶建設. 通過加強揭陽市生態(tài)源地—廊道—緩沖區(qū)3個類別的生態(tài)用地的保護和治理，不僅可有效協(xié)調(diào)城市建設用地與生態(tài)用地之間的矛盾和沖突，還可加強環(huán)境治理和景觀改造，改善城市的生態(tài)環(huán)境，提高城市生態(tài)安全.

本文遵循的先有效識別，再構建城市生態(tài)安全格局的研究思路較好地反映了揭陽市總體生態(tài)安全狀況. 有效的識別是生態(tài)安全格局建構的核心，本文構建的識別方法借鑒成熟的生態(tài)源地識別方法和最小累積阻力模型方法，符合綜合評價方法中生態(tài)服務重要性和生態(tài)敏感性評價要求，也符合最小累積阻力模型方法中兼顧發(fā)展和生態(tài)協(xié)調(diào)的原則. 由于部分數(shù)據(jù)獲取和綜合指標因子凝合的限制，一些氣象、災害因子沒有納入到指標評價體系之中，后續(xù)還需進一步探索綜合、有效的指標評價體系. 此外，生態(tài)源地、生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)廊道與建成區(qū)的連接度和互動機制還需要進一步探討.