基于遙感生態(tài)指數(shù)的弋陽縣生態(tài)安全格局構(gòu)建及優(yōu)化

呂大偉，蔡海生，張學(xué)玲,3，羅海玲，曾珩，張婷

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)江西省鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點實驗室，江西 南昌 330045；2.江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330100；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心，江西 南昌 330045；4.江西省土地開發(fā)整理中心，江西 南昌 330002）

近些年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境造成的破壞也十分嚴(yán)重，隨之產(chǎn)生很多負(fù)面影響[1]。十九大報告闡述了生態(tài)安全的重要地位，它是國家安全體系的重要基石，是構(gòu)建生態(tài)安全型社會的基礎(chǔ)框架[2-3]。區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建，是保障國家生態(tài)安全的根本舉措；同時，優(yōu)化區(qū)域生態(tài)安全格局能夠更好地解決區(qū)域性生態(tài)安全問題，具有不可替代的作用[4]。

生態(tài)安全格局這一概念的雛形最早起源于西方國家[5]。20世紀(jì)60年代，國外學(xué)者提出島嶼生物地理學(xué)理論，為之后“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。這一理論主要闡述了自然界中生態(tài)斑塊的破碎化、島嶼化是一種普遍存在的現(xiàn)象，如果“島嶼”間的連接性弱化或是消失，就會形成“孤島”，破碎化程度加深導(dǎo)致生物量的下降；而“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”的作用就是加強各生態(tài)斑塊間的連接性，保障生物間物質(zhì)能量的正常流動[6]。20世紀(jì)90年代，F(xiàn)orman[7]提出“集中與分散相結(jié)合”準(zhǔn)則，歸納總結(jié)景觀格局的整體優(yōu)化方法，為生態(tài)安全格局優(yōu)化理論奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代后期，國內(nèi)學(xué)者也開始重視生態(tài)安全格局的研究，我國對此類研究起步較晚，但研究內(nèi)容和角度較為廣泛[8-10]；在生物多樣性保護方面，侯鵬等[11]基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評估，辨別國家重點生態(tài)功能區(qū)、生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)和國家級自然保護區(qū)等地生態(tài)安全格局構(gòu)建的空間缺失；在景觀生態(tài)安全方面，何珍珍等[12]基于景觀生態(tài)學(xué)理論，對渭干河-庫車河綠洲的景觀生態(tài)安全格局進行優(yōu)化；楊彥昆等[13]基于景觀連通度指數(shù)，對三峽庫區(qū)重慶段進行生態(tài)安全格局構(gòu)建；在生物保護方面，李慧等[14]基于電路理論為滇金絲猴等瀕危物種設(shè)計生態(tài)廊道及重點保護區(qū)；在生態(tài)保護與城市擴張方面，劉曉陽等[15]以閩三角城市群為研究區(qū)構(gòu)建生態(tài)安全格局并利用SLEUTH模型模擬城市擴張。

弋陽縣生態(tài)環(huán)境良好，在經(jīng)濟大發(fā)展的背景下正處于快速發(fā)展階段，如何有效協(xié)調(diào)發(fā)展與保護之間的矛盾是當(dāng)前面臨的難題。本文以三期土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將遙感生態(tài)指數(shù)識別生態(tài)源地作為切入點，結(jié)合最小累積阻力模型和重力模型構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)安全格局，然后針對該格局不足之處提出整體性和有效性更好的生態(tài)安全格局優(yōu)化設(shè)計，并基于前面構(gòu)建的要素以及研究區(qū)河流、地形等自然要素，最終形成“一帶兩區(qū)多軸”生態(tài)安全戰(zhàn)略布局，對保障區(qū)域生態(tài)安全、促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展有重要意義，為推進弋陽縣一體化協(xié)調(diào)發(fā)展提供一定思路。

1 研究區(qū)概況

弋陽縣位于江西省上饒市，地處江西省東北部，縣域面積1 593 km2，地理坐標(biāo) 為28°3'55″～ 28°46'55″N，117°13'27'～117°37'45″E之 間。地 貌 類型主要以丘陵、山地為主，平原地區(qū)為輔，全縣山地丘陵面積占57.1%，南北部為丘陵地帶，地勢較 高，中部平原地勢較低，構(gòu)成弋陽盆地。弋陽縣林地分布廣泛，以北部和南部為主要分布地區(qū)，其地理位置特殊，位于信江和饒河水系的中上游，在整個流域以及周邊地區(qū)中扮演重要的生態(tài)功能角色。弋陽縣自然資源極為豐富，有許多珍稀動植物，如國家一級保護植物水杉、國家一級保護動物中華秋沙鴨等；林地覆蓋面積廣泛，生態(tài)環(huán)境良好，擁有龍虎山世界地質(zhì)公園、中國丹霞世界自然遺產(chǎn)、龜峰國家5A級景區(qū)等多處自然風(fēng)景。本文以弋陽縣作為研究區(qū)（圖1），基于遙感生態(tài)指數(shù)構(gòu)建生態(tài)安全格局。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要運用Landsat 5/TM、Landsat 8/OLI遙感影像數(shù)據(jù)（30 m分辨率）、DEM數(shù)據(jù)（30 m分辨率），均源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http：//www.gscloud.cn/），其中研究區(qū)涉及三期遙感影像，具體成像時間為2010年8月3日、2015年10月4日和2019年8月12日，影像云量較少，質(zhì)量良好。土地利用數(shù)據(jù)也是基于遙感影像利用ENVI 5.3軟件，經(jīng)過輻射定標(biāo)、大氣校正等相應(yīng)步驟，目視解譯各個地類并進行精度校正所獲得；土壤數(shù)據(jù)源自中國科學(xué)院南京土壤研究所提供的1∶100萬土壤類型數(shù)據(jù)；采礦用地、水體、道路以及生態(tài)保護紅線數(shù)據(jù)均由弋陽縣自然資源局統(tǒng)一提供。

2.2 研究方法

2.2.1 遙感生態(tài)指數(shù) 采用遙感生態(tài)指數(shù)（remote sensing ecological index），以遙感影像為基礎(chǔ)，提取綠度、濕度、干度、熱度四個指標(biāo)進行歸一化，客觀評價研究區(qū)綜合生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[16-17]，并以此識別生態(tài)源地。計算公式如下：

1）綠度指標(biāo)計算

式中：NDVI表示研究區(qū)歸一化植被指數(shù)；ρNIR表示遙感影像數(shù)據(jù)中的近紅外波段反射率；ρR表示遙感影像數(shù)據(jù)中的紅外波段反射率[18]。

2）濕度指標(biāo)計算

式中：WET表示研究區(qū)濕度指數(shù)；c1-c6表示傳感器參數(shù)，由于傳感器類型不同，參數(shù)也有所不同，其中OLI傳感器代表的c1-c6分別為0.151 1、0.197 3、 0.328 3、0.340 7、-0.711 7、-0.455 9，而TM傳感器代表的c1-c6分別為0.031 5、0.202 1、0.301 2、0.159 4、 -0.680 6、-0.610 9，上述兩種傳感器數(shù)據(jù)本文均有 使 用；ρB、ρG、ρR、ρNIR、ρSWIR1、ρSWIR2分 別 代 表Landsat 8/OLI影像中第2、3、4、5、6、7波段反射率和Landsat 5/TM影像中第1、2、3、4、5、7波段反射率[19]。

3）干度指標(biāo)計算

式中：NDBSI表示研究區(qū)干度指數(shù)；SI表示地表裸土指數(shù)；IBI表示地表建筑指數(shù)；ρB、ρG、ρR、ρNIR、ρSWIR1分別代表Landsat 8/OLI影像中第2、3、4、5、6波段反射率和Landsat 5/TM影像中第1、2、3、4、5波段反射率[20]。

4）熱度指標(biāo)計算

式中：LST表示研究區(qū)真實地表溫度；T表示傳感器處的溫度值；λ表示熱紅外波段的中心波長；ρ=1.438×10-2m·K；ε表示地表比輻射率。詳細步驟參考了相關(guān)文獻[21]。

5）遙感生態(tài)指數(shù)計算

提取上述四個指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式為：

式中：NIi表示標(biāo)準(zhǔn)化之后的某一指標(biāo)值；Ii表示該指標(biāo)在像元i的值；Imax、Imin分別表示該研究區(qū)指標(biāo)的最大值、最小值。詳細步驟參考了相關(guān)文獻[22]。

由于大面積水體會對遙感影像處理產(chǎn)生影響，故將研究區(qū)整體進行水體掩膜處理后再運用ENVI 5.3軟件處理遙感影像數(shù)據(jù)，分別得到綠度、濕度、干度和熱度數(shù)據(jù)，對四個指標(biāo)進行離差標(biāo)準(zhǔn)化處理，使每個指標(biāo)的范圍都在[0,1]之間，并運用主成分分析法將四個指標(biāo)進行耦合，初始遙感生態(tài)指數(shù)由1減第一主成分獲??；為便于指標(biāo)度量與比較，同樣對初始遙感生態(tài)指數(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體如下：

式中：RSEI表示離差標(biāo)準(zhǔn)化處理后的遙感生態(tài)指數(shù)，RSEI的值介于[0,1]，RSEI值越趨近1，代表該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越優(yōu)良，反之，則越差；RSEI0表示初始遙感生態(tài)指數(shù)；RSEI0_max和RSEI0_min分別表示初始遙感生態(tài)指數(shù)的最大值和最小值；PC1表示第一主成分。詳細步驟參考了相關(guān)文獻[22]。

2.2.2 生態(tài)阻力面指標(biāo)體系 選取8個評價因子構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)阻力面指標(biāo)體系，將各個評價因子阻力值分為四個等級，分別用1、2、3、4代表阻力系數(shù)，系數(shù)越大代表阻力越大。利用ArcGIS10.5軟件中的歐氏距離工具計算出距采礦用地距離、距水體距離和距道路距離三個評價因子的最大影響半徑；再利用重分類工具將8個因子分別按照表1劃分的四個等級進行重分類，分別得到各個評價因子的單因子阻力面；最后根據(jù)表1中設(shè)置的權(quán)重[23]加權(quán)疊加8個單因子阻力面得到研究區(qū)綜合生態(tài)阻力面。

表1 研究區(qū)阻力因子等級劃分Table 1 Resistance factor classification of the study area

2.2.3 最小累積阻力模型 最小累積阻力模型（minimum cumulative resistance model）的原理是通過計算生態(tài)源地斑塊之間需要克服的累計阻力值來規(guī)劃出最小成本路徑，以判斷斑塊間物質(zhì)能量流動的趨勢。目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的MCR模型是由俞孔堅等[27]在Knaapen等[28]的基礎(chǔ)上修改并引入而來，具體計算公式如下：

式中：i≠j，m和n表示任意兩個生態(tài)源地編號，其取值范圍在[1,17]；MCR表示從任一生態(tài)源斑塊在空間上至某一點的最小累積阻力值；?min表示最小累積阻力值與生態(tài)過程之間的正相關(guān)函數(shù)；Dij表示生態(tài)源斑塊j到達生態(tài)源斑塊i所經(jīng)過的空間距離；Ri表示生態(tài)源斑塊i在空間某一方向的擴散阻力系數(shù)。

2.2.4 重力模型 重力模型的原理是通過計算源地之間的相互作用力來判斷各個生態(tài)廊道的重要程度，具體計算公式[29]如下：

式中：Gij表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j之間的相互作用力；Ni、Nj分別表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j的權(quán)重值；Dij表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j之間潛在生態(tài)廊道的標(biāo)準(zhǔn)化阻力值；Pi、Pj分別表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j的阻力值；Si、Sj分別表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j的面積；Lij表示生態(tài)源地斑塊i與生態(tài)源地斑塊j之間潛在生態(tài)廊道的累積阻力值；Lmax表示所有生態(tài)源地斑塊之間潛在生態(tài)廊道的最大累積阻力值。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.1.1 研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價 遙感生態(tài)指數(shù)能很好地描述區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣，相較于其他數(shù)據(jù)源，采用遙感影像數(shù)據(jù)進行評價更為客觀[30]。在參考相關(guān)研究[19，31]和《生態(tài)環(huán)境狀況技術(shù)規(guī)范》（HJ192-2015）的基礎(chǔ)上，以0.2、0.4、0.6、0.8為間隔點，將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級劃分為差[0-0.2]、較差（0.2-0.4]、中（0.4-0.6]、較優(yōu)（0.6-0.8]、優(yōu)（0.8-1]五個等級。評價結(jié)果顯示（圖2）：2010、2015、2019年遙感生態(tài)指數(shù)均值分別為0.820 3、0.846 6、0.734 9，研究區(qū)近十年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律性，總體而言，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境一直處于良好且穩(wěn)定狀態(tài)；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的地區(qū)主要分布在縣域北部和南部，以有林地為主要分布類型；縣域中部地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，主要以建設(shè)用地為主要分布類型；這樣的分布情況也符合林地的分布特征以及研究區(qū)“南北高中部低”的地形特征。

3.1.2 生態(tài)源地及緩沖區(qū)識別 生態(tài)源地是指一定區(qū)域內(nèi)具有較高生態(tài)服務(wù)價值，或一定輻射能力的斑塊類型，是構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的基石；生態(tài)源地緩沖區(qū)是生態(tài)質(zhì)量僅次于生態(tài)源地的斑塊，對生態(tài)源地的保護以及區(qū)域物質(zhì)能量流通起重要作用。選取生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為優(yōu)且近十年間穩(wěn)定性較強的16個斑塊以及中部城區(qū)的信江干流作為研究區(qū)生態(tài)源地，其中將河流作為生態(tài)源地是本文構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵之處，河流不僅具備較高的生態(tài)質(zhì)量，并且其獨有的天然流動性是其他生態(tài)源地所不具備的，可謂自帶生態(tài)廊道屬性；研究區(qū)17塊生態(tài)源地面積共76.13 km2，占研究區(qū)總面積的4.84%。選取生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為較優(yōu)且較為穩(wěn)定的斑塊作為研究區(qū)生態(tài)源地緩沖區(qū)，面積共596.76 km2， 占研究區(qū)總面積的37.93%，大面積的生態(tài)源地緩沖區(qū)具有較高的生態(tài)價值，能更好地保護核心生態(tài)源地。劃定到生態(tài)保護紅線范圍內(nèi)的區(qū)域通常具有特殊或重要生態(tài)功能，必須強制性嚴(yán)格保護，通過遙感生態(tài)指數(shù)計算選取的生態(tài)源地以及源地緩沖區(qū)與江西省劃定的生態(tài)保護紅線進行對比分析（圖3），二者面積的重合率達到73.74%，生態(tài)源地選取的有效性和準(zhǔn)確性得到了一定程度的驗證。

3.1.3 研究區(qū)生態(tài)阻力面構(gòu)建 根據(jù)前面構(gòu)建的指標(biāo)體系計算得到單因子阻力面以及綜合阻力面（圖4）。結(jié)果表明：研究區(qū)最大阻力值主要分布在中部城區(qū)以及北部居民區(qū)附近，其他地區(qū)有零星分布但面積不大；綜合阻力值二級斑塊占全域總面積的74.51%，占比最大，以林地為主要分布類型，也是生態(tài)源地和源地緩沖區(qū)的主要分布地區(qū)。最終構(gòu)建的綜合阻力面為后面生態(tài)廊道的識別打下基礎(chǔ)。

3.1.4 生態(tài)廊道構(gòu)建 生態(tài)廊道是連接生態(tài)源地的橋梁，是具有維護生物多樣性、保障能量流動等生態(tài)服務(wù)價值的線狀景觀要素。基于上述得到的研究區(qū)綜合阻力面，利用ArcGIS中的成本距離、成本路徑等工具計算出每一個生態(tài)源地到其他源地的成本路徑，剔除重復(fù)的和累積阻力值較大的成本路徑后，共識別出35條一般廊道，長度共433.83 km。在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，每條生態(tài)廊道的重要性不同，重要性較高的廊道對生態(tài)源地之間的橋梁銜接作用要大于一般廊道，需要進行重點保護，因此需要對每一條廊道的重要性進行計算，分清保護的側(cè)重點。根據(jù)重力模型識別出源地14和源地15之間的生態(tài)廊道相互作用力值最大，達到11 882，兩地之間的阻力較??；而源地1和源地17之間的生態(tài)廊道相互作用力值最小，僅為64，兩地之間的阻力也較大。通過重力模型計算得到各個源地間生態(tài)廊道的重要性值（表2），選取所有生態(tài)廊道中作用力值大于5 000的13條廊道作為構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵廊道[29]，長度共83.26 km。關(guān)鍵廊道的選取可與一般廊道相區(qū)分，為生態(tài)廊道的保護劃分側(cè)重對象。

表2 研究區(qū)生態(tài)廊道重要性識別Table 2 Identification of the importance of ecological corridors of the study area

3.1.5 生態(tài)安全格局構(gòu)建 生態(tài)節(jié)點是生態(tài)源地間物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)折點，一般位于生態(tài)廊道中生態(tài)功能最薄弱處，主要由最小路徑與最大路徑交叉點或最小路徑的匯集處交點構(gòu)成，強化生態(tài)節(jié)點建設(shè)，不僅能減少生態(tài)廊道的累計消耗成本，還能加強區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)服務(wù)功能。由于生態(tài)源地斑塊集中分布在南部和北部地區(qū)，兩地間隔距離遠且廊道阻力值極大，對生物遷徙和整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的流通性產(chǎn)生一定影響，因此選擇橫貫研究區(qū)中部的信江干流作為重要生態(tài)源地，起到銜接南、北部生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重要作用。最終選取17個生態(tài)源地斑塊、35條生態(tài)廊道和46個生態(tài)節(jié)點初步構(gòu)建起“點-線-面”相互交融的生態(tài)安全格局（圖5），為后續(xù)生態(tài)安全格局的優(yōu)化設(shè)計打下基礎(chǔ)。

3.2 研究區(qū)生態(tài)安全格局優(yōu)化設(shè)計

研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建已經(jīng)基本完成，但細節(jié)方面仍存在一些不足之處，為加強研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的整體性與有效性，在此基礎(chǔ)上，從新增生態(tài)源地、保護研究區(qū)核心源地和廊道、生態(tài)節(jié)點修復(fù)、規(guī)劃“踏腳石”斑塊四個方面入手，提出優(yōu)化設(shè)計方案 （圖6）。

3.2.1 新增生態(tài)源地 考慮到研究區(qū)生態(tài)源地斑塊較為集中的分布情況，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的輻射范圍沒有涵蓋整個研究區(qū)，因此在已選17個生態(tài)源地斑塊的基礎(chǔ)上，新增生態(tài)源地。結(jié)合研究區(qū)生態(tài)保護紅線與生態(tài)源地緩沖區(qū)，選擇研究區(qū)邊緣位置的紅線與緩沖區(qū)重疊區(qū)域作為新增生態(tài)源地，形成覆蓋范圍更廣的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。生態(tài)源地斑塊主要以植被覆蓋率高的林地和水域為主要類型，新增3處生態(tài)源地斑塊均為林地，同時利用前文用到的最小累積阻力模型和生態(tài)節(jié)點識別方法，新增生態(tài)廊道10條、新增生態(tài)節(jié)點10個（表3），共同構(gòu)建起更加完善的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍也更廣泛，能夠有效擴大生物遷徙與物質(zhì)能量流動的范圍。

表3 研究區(qū)生態(tài)安全格局優(yōu)化前后變化Table 3 Changes before and after the optimization of ecological security pattern of the study area

3.2.2 保護核心源地和廊道 研究區(qū)生物多樣性極為豐富，有許多國家級珍稀動植物，因此核心生態(tài)源地和關(guān)鍵廊道的重點保護，對維護研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與持續(xù)發(fā)展有重要意義。本文在初步構(gòu)建起研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，將連接“一帶”和“兩區(qū)”的9條生態(tài)廊道作為優(yōu)化生態(tài)安全格局的戰(zhàn)略廊道，使南北兩片區(qū)生態(tài)源地構(gòu)成整體性網(wǎng)絡(luò)；關(guān)鍵廊道的作用主要體現(xiàn)在加強南北兩個片區(qū)內(nèi)部的銜接性與流通性上，9條戰(zhàn)略廊道和13條關(guān)鍵廊道分別對研究區(qū)整體和南北局部網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起到重要作用，因此需要重點保護。生態(tài)源地方面，特別是以信江為主的條帶狀生態(tài)源地，在研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中最為重要，起到連接南北“承上啟下”的作用，并且信江也是弋陽縣域內(nèi)國家一級保護動物“中華秋沙鴨”的主要棲息場所，對珍稀生物的生存繁衍至關(guān)重要，因此保護好信江源地尤為重要。

3.2.3 生態(tài)節(jié)點修復(fù) 生態(tài)節(jié)點是研究區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)最為薄弱的地方，同時也是提升生態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)布局需要修復(fù)保護之處。研究區(qū)生態(tài)節(jié)點共56處，針對生態(tài)節(jié)點進行修復(fù)保護，尤其是戰(zhàn)略廊道阻力值較大的生態(tài)節(jié)點處，需要進行重點修復(fù)。建議在生態(tài)節(jié)點處進行一定規(guī)模的工程修復(fù)措施，如綠化措施或是修建“橋梁通道”，為動物遷徙提供便利；同時對節(jié)點處實行特殊保護，減少人類活動干擾，保證物質(zhì)能量正常流動。

3.2.4 規(guī)劃“踏腳石”斑塊 生態(tài)踏腳石是景觀生態(tài)學(xué)中的概念，是指在大型生態(tài)斑塊之間，設(shè)置一系列小型斑塊用做生物短暫棲息和遷移的通道。生態(tài)廊道的功能和穩(wěn)定性會受到外界因素和自身性質(zhì)的干擾，較短的生態(tài)廊道受到的干擾較少且穩(wěn)定性較強；而較長的生態(tài)廊道由于累積阻力值較大，經(jīng)過的障礙點較多，因此穩(wěn)定性較差，是加強規(guī)劃建設(shè)的重點對象。研究區(qū)南北兩地距離遠且連通性差，中部城區(qū)阻力值較大，生態(tài)廊道易發(fā)生斷裂從而影響整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)能量流通，因此需要增加生態(tài)“踏腳石”建設(shè)。本文在較長生態(tài)廊道的節(jié)點處、累積阻力值較大處選出24個“踏腳石”斑塊（表3），其有效建設(shè)能夠幫助動物遷徙，提高遷徙過程中動物的存活率；也能夠保障生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)能量循環(huán)，提高整體穩(wěn)定性。

3.3 研究區(qū)生態(tài)安全戰(zhàn)略布局

依托前文運用RSEI識別出的生態(tài)源地、MCR模型和重力模型構(gòu)建的生態(tài)廊道以及研究區(qū)河流水系等核心要素為基礎(chǔ)，并以保護生態(tài)用地、保障整體流通有效性為原則，最終形成以信江為中心向南北連接的“一帶兩區(qū)多軸”生態(tài)安全戰(zhàn)略布局框架（圖7）。其中，“一帶”是指以中部河流生態(tài)源地為主體沿信江干流岸線的生態(tài)帶，保障自身范圍水資源生態(tài)環(huán)境的同時銜接南北部地區(qū)陸生生態(tài)環(huán)境；“兩區(qū)”是指以南北部地區(qū)生態(tài)源地為基礎(chǔ)所劃分的生態(tài)安全保護區(qū)；“多軸”是指將戰(zhàn)略廊道和生態(tài)源地銜接所形成的生態(tài)防護軸帶。將需要重點保護的“一帶”、“兩區(qū)”和“多軸”在前文研究結(jié)果的基礎(chǔ)上劃分出來，既保留了前文研究成果的核心要素，又使整體規(guī)劃更加簡潔明了、實踐性更強，使今后研究區(qū)開展生態(tài)保護、治理等相關(guān)工作更具針對性。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文以弋陽縣為研究對象，通過計算三期遙感生態(tài)指數(shù)進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價后選取生態(tài)源地及其緩沖區(qū)，運用MCR模型與重力模型構(gòu)建生態(tài)綜合阻力面并劃分出一般廊道與關(guān)鍵廊道，對研究區(qū)生態(tài)安全格局進行構(gòu)建并提出優(yōu)化設(shè)計方案，最終形成生態(tài)安全戰(zhàn)略布局框架。主要結(jié)論如下：

1）2010—2019年間研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈穩(wěn)定且良好的狀態(tài)，但2015—2019年間生態(tài)質(zhì)量有所下滑，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較優(yōu)和優(yōu)等級的面積受到侵蝕，呈不斷縮小的態(tài)勢，而生態(tài)源地對區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建至關(guān)重要，因此需要進行重點保護以及治理。

2）按照研究區(qū)現(xiàn)狀條件初步構(gòu)建的生態(tài)安全格局具備基本要素及功能，為進一步完善，通過新增生態(tài)源地、保護核心源地和廊道、生態(tài)節(jié)點修復(fù)、規(guī)劃“踏腳石”斑塊四個方面對研究區(qū)生態(tài)安全格局進行優(yōu)化，從而擴大生態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，加強內(nèi)部聯(lián)系和景觀連通性，緩解城市發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾。

3）結(jié)合前面生態(tài)安全格局的研究結(jié)果，提出“一帶兩區(qū)多軸”的生態(tài)安全戰(zhàn)略布局框架，其能夠較好地銜接區(qū)域內(nèi)各個生態(tài)源地，確保物質(zhì)能量的空間流通性，促進生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，對景觀連接性和生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮至關(guān)重要。

4.2 討論

如何有效協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系是當(dāng)今社會所面臨的重大考驗，既要“抓經(jīng)濟”又要保護“綠水青山”，因此加強弋陽縣生態(tài)安全格局的構(gòu)建及優(yōu)化對于促進區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。本文采用遙感生態(tài)指數(shù)識別出的生態(tài)源地具有較高的準(zhǔn)確性和可信度，首先，選取遙感影像作為數(shù)據(jù)源更為客觀，避免了人為干擾的主觀性；其次，遙感生態(tài)指數(shù)包括綠度、濕度、干度、熱度四個指標(biāo)，相較于單一指數(shù)表示區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的方法，其綜合性更強；再者，與研究區(qū)生態(tài)保護紅線進行對比，面積重合率較高，結(jié)果的可信度與科學(xué)性得到進一步驗證。優(yōu)化后的生態(tài)安全格局覆蓋面更廣、流通性更強，但由于研究區(qū)中部城區(qū)對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的干擾還是較大，因此加強信江生態(tài)源地和戰(zhàn)略廊道以及踏腳石的保護建設(shè)尤為重要，關(guān)乎生態(tài)網(wǎng)絡(luò)整體功能的強弱。本文所構(gòu)建的生態(tài)安全格局優(yōu)化設(shè)計以及生態(tài)安全戰(zhàn)略布局為弋陽縣生態(tài)文明建設(shè)提供了一定的理論和實踐意義。

本研究仍存在一些有待加強的地方：1）遙感影像的質(zhì)量較為普通，分辨率只有30 m，如有分辨率更高的遙感影像，數(shù)據(jù)的精度和效果會更好； 2）與周邊縣域生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系比較少，從生態(tài)服務(wù)角度來考慮，弋陽縣不是一個獨立的系統(tǒng)，如流域、山脈、林地等都是相互聯(lián)系的，在后續(xù)研究工作中將進一步完善。上述不足之處未來還需進一步深入研究。