西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及格局優(yōu)化研究

杜華明

(1.綿陽師范學(xué)院 資源環(huán)境工程學(xué)院，四川 綿陽 621000; 2.生態(tài)安全與保護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽 621000)

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)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[1]。伴隨人類活動(dòng)和自然災(zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的加強(qiáng)，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)引起政府、學(xué)界、社會(huì)的廣泛關(guān)注。如馬勝等[2]對(duì)榆林市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)榆林市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度總體較高，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間變異較??；劉春艷等[3]對(duì)三江平原景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究表明，該區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體向西南方向運(yùn)移，人為干擾度、居民點(diǎn)以及保護(hù)區(qū)距離對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響最為顯著；奚世軍等[4]對(duì)烏江流域的研究認(rèn)為，頻繁的人類活動(dòng)其強(qiáng)烈干擾使得該流域內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；劉焱序等[5]對(duì)深圳市的研究發(fā)現(xiàn)，深圳市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)“西高東低”的空間分布格局；姜坤等[6]對(duì)福州鼓嶺避暑旅游區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究中指出，研究區(qū)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異明顯，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在北部和中部地區(qū)?？v觀景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究，主要針對(duì)行政單元、區(qū)域、流域、城市、旅游區(qū)等對(duì)象來開展，目前，研究者們?cè)诰坝^生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)力等方面已取得一定成績(jī)，為探索區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了廣闊視野和寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義。

西秦嶺指秦嶺西延部分，地處黃土高原和青藏高原的交綏區(qū)域，地跨甘肅、陜西、青海、四川4個(gè)省份(見圖1)，西起甘肅瑪曲，東至陜西略陽，南起四川松潘，北抵甘肅岷縣[7]。西秦嶺位于中國(guó)大陸腹地，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，海拔高差高達(dá)5 244 m，地勢(shì)起伏大，地形以高原、山地為主。區(qū)域內(nèi)牧業(yè)發(fā)達(dá)，長(zhǎng)期的粗放經(jīng)營(yíng)、生態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)管能力不足、生態(tài)環(huán)境保護(hù)缺失導(dǎo)致西秦嶺地區(qū)人地矛盾日益突出，生態(tài)損毀日益嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境遭受生態(tài)功能衰退、草地退化、土地沙漠化等問題，面臨嚴(yán)峻的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是有效應(yīng)對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要途徑，加強(qiáng)對(duì)西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及優(yōu)化研究，可以為區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防控及制定區(qū)域發(fā)展策略提供參考，以促進(jìn)區(qū)域自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

圖1 西秦嶺地區(qū)區(qū)位圖Fig.1 Location of West Qinling area

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文中所涉及的數(shù)據(jù)主要包括1∶1 000 000的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤侵蝕數(shù)據(jù)、植被覆蓋度數(shù)據(jù)等，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)；30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云，主要用于坡度、坡向的提取與相關(guān)計(jì)算。土地利用數(shù)據(jù)、土壤侵蝕數(shù)據(jù)和植被覆蓋度數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，土地利用數(shù)據(jù)主要用于香農(nóng)均勻度指數(shù)和蔓延度指數(shù)的計(jì)算。

1.2 研究方法

1.2.1景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受多源因素的綜合影響，在充分認(rèn)識(shí)西秦嶺地區(qū)地理特征、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文條件等的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，遵循生態(tài)災(zāi)害所固有的復(fù)雜性和不確定性等風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)原理，依據(jù)科學(xué)性、可靠性、可操作性、系統(tǒng)性和簡(jiǎn)明性等原則，并參考前人研究成果，選取坡度、坡向、土壤侵蝕程度、距河流距離、距城鎮(zhèn)用地距離、距居民點(diǎn)距離、距道路距離、植被覆蓋度、香農(nóng)均勻度指數(shù)、蔓延度指數(shù)等10個(gè)指標(biāo)，從“自然環(huán)境—人類社會(huì)—景觀格局”三個(gè)維度構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[8-9]。運(yùn)用ArcGIS10.5的重分類功能，對(duì)10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)(分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1)，不同景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)劃分成5個(gè)等級(jí)，1、2、3、4、5級(jí)分別表示低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

(1) 自然環(huán)境維度主要考慮了坡度、坡向、土壤侵蝕程度、距水體距離四個(gè)因子對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的綜合影響。西秦嶺地區(qū)的坡度范圍在0°～88.08°，坡度差異大，坡度越大的地區(qū)更容易產(chǎn)生水土流失、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，坡度越大景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越高[10-11]。根據(jù)《水土保持綜合治理 規(guī)劃通則》，把坡度劃分為5個(gè)等級(jí)，一級(jí)(<5°)、二級(jí)(5°～15°)、三級(jí)(15°～25°)、四級(jí)(25°～35°)、五級(jí)(>35°)[12]。坡向不同，光照、降水、氣溫、濕度等氣象要素差異顯著，熱量、水分、植被類型等也隨之發(fā)生變化，參考相關(guān)文獻(xiàn)[13]，把坡向分成五個(gè)等級(jí)(見表1)。土壤侵蝕會(huì)引發(fā)水土流失，致使生態(tài)系統(tǒng)惡化，土壤侵蝕愈嚴(yán)重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)愈高[14-16]。水域生態(tài)系統(tǒng)在涵養(yǎng)水源、保持水土、維護(hù)物種多樣性方面起著非常重要的作用，距水域越近的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越小。

表1 西秦嶺地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)及分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8-16]Table 1 Indicators and grading criteria of ecological risk in West Qinling area

(2) 人類社會(huì)維度方面選擇了距城鎮(zhèn)用地距離、距居民點(diǎn)距離、距道路距離三個(gè)指標(biāo)對(duì)西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響。距離城鎮(zhèn)用地、居民點(diǎn)、道路越近的區(qū)域，人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)越強(qiáng)烈，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞越大，因此景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也越高。參考相關(guān)文獻(xiàn)[8]，并結(jié)合區(qū)域自然地理環(huán)境特征，采用自然斷點(diǎn)法分別對(duì)三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。把距離城鎮(zhèn)用地>109 437 m、78 272～109 437 m、52 748～78 272 m、29 663～52 748 m、29 663 m以內(nèi)劃分為五個(gè)等級(jí)；根據(jù)距離居民點(diǎn)的距離，>22 021 m、14 887～22 021 m、9 485～14 887 m、5 340～9 485 m、5 340 m以內(nèi)劃分為五個(gè)等級(jí)；按照距離道路的遠(yuǎn)近劃分等級(jí)，距離道路越近其存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越大，越遠(yuǎn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越小，劃分成五個(gè)等級(jí)，>44 661 m、28 609～44 661m、16 889～28 609 m、7 553～16 889 m、7 553 m以內(nèi)，分別對(duì)應(yīng)低、較低、中等、較高、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

(3) 景觀格局維度主要考慮了植被覆蓋度、香農(nóng)均勻度指數(shù)和蔓延度指數(shù)三個(gè)指標(biāo)對(duì)西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響。不同植被覆蓋度的生態(tài)穩(wěn)定性不同，抗外界干擾能力不一樣，其生態(tài)恢復(fù)能力、水土保持能力亦不同，植被覆蓋度越高生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，抗外界干擾能力更強(qiáng)。根據(jù)區(qū)域植被覆蓋度的不同，采用自然斷點(diǎn)法劃分為五種類型，分別對(duì)應(yīng)低、較低、中等、較高、高風(fēng)險(xiǎn)。香農(nóng)均勻度指數(shù)表示給定景觀豐富度的景觀最大可能多樣性，景觀豐富度越高則生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。蔓延度指數(shù)反映斑塊間的空間配置特征，蔓延度指數(shù)越高對(duì)外界干擾抵抗力越強(qiáng)。

1.2.2空間主成分分析(SPCA)

空間主成分分析方法可將主成分因子分析結(jié)果在對(duì)應(yīng)的每一個(gè)柵格上展現(xiàn)出來，空間可視化效果良好[17]。本文運(yùn)用ArcGIS軟件下空間分析中的Principal Components工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)域10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行空間主成分分析，確定各指標(biāo)對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)度，并根據(jù)分析結(jié)果計(jì)算指標(biāo)權(quán)重[18]。具體分析流程為：打開Principal Components工具，在輸入柵格波段中添加10個(gè)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子所對(duì)應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間主成分分析并得到分析結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果中的成分矩陣及方差解釋表計(jì)算出指標(biāo)權(quán)重[19](見表1)。

1.2.3景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

參考相關(guān)文獻(xiàn)[20]，本文采用景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，具體計(jì)算公式如下：

(1)

式中：ERI為第i個(gè)柵格的綜合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Pij為第i個(gè)柵格對(duì)應(yīng)的第j個(gè)指標(biāo);Wj為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

1.2.4最小累積阻力模型(MCR)

最小累積阻力是經(jīng)過不同阻力的景觀所耗費(fèi)的距離或者克服阻力所做的功[21]，本文采用最小累積阻力模型進(jìn)行西秦嶺地區(qū)生態(tài)廊道的構(gòu)建。MCR模型的公式為：

(2)

式中：MCR表示生態(tài)源j到任意點(diǎn)i之間的最小累積阻力值;Dij表示從第j個(gè)生態(tài)源地到目標(biāo)點(diǎn)i的距離;Ri為景觀表面上第i個(gè)柵格的阻力值[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1.1區(qū)域“自然環(huán)境—人類社會(huì)—景觀格局”三個(gè)維度景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

運(yùn)用ArcGIS10.5對(duì)西秦嶺地區(qū)10個(gè)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)劃分,得到圖2。圖2-a—圖2-d是自然環(huán)境維度評(píng)價(jià)指標(biāo)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)圖，從坡度因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布看，西秦嶺西部地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低，其次是東北部區(qū)域，中部地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高。具體看，西秦嶺地區(qū)存在一個(gè)低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，即以若爾蓋為中心的班瑪縣、瑪曲縣、碌曲縣、阿壩縣、紅原縣；存在一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，即九寨溝縣、舟曲縣、迭部縣。低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為12 758.87 km2、35 500.66 km2、37 726.41 km2、29 834.69 km2、20 752.74 km2，分別占總面積的9.34%、25.99%、27.62%、21.85%、15.20%。從坡向因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)看，低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)所占面積分別為17 744.54 km2、33 141.39 km2、34 839.34 km2、33 893.02 km2、16 955.05 km2，分別占總面積的12.99%、24.27%、25.51%、24.82%、12.41%。從距河流距離的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)看，西秦嶺東南部大部分區(qū)域?qū)儆诘汀⑤^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，高、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在西北部地區(qū)。低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為46 956.72 km2、41 846.47 km2、26 608.34 km2、15 060.94 km2、6 100.89 km2，分別占總面積的34.38%、30.64%、19.48%、11.03%、4.47%。從土壤侵蝕程度看，西秦嶺地區(qū)大部分區(qū)域均屬于低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，高、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在東部的平武大部和廣元、青川、武都、禮縣、西和縣的局部區(qū)域。低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為71 155.73 km2、33 276.71 km2、22 866.07 km2、9 148.44 km2、126.42 km2，分別占總面積的52.10%、24.37%、16.74%、6.70%、0.09%。

圖2-e—圖2-g是人類社會(huì)維度評(píng)價(jià)因子風(fēng)險(xiǎn)圖，由圖2-e可知，西秦嶺東北部的碌曲縣—迭部縣—舟曲縣—文縣—青川縣一線以東地區(qū)和西部班瑪縣—瑪曲縣—紅原縣一線屬于高、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；該區(qū)域低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積為12 737.48 km2、19 329.51 km2、32 150.61 km2、39 941.84 km2、32 413.94 km2，分別占總面積的9.33%、14.15%、23.54%、29.25%、23.73%。圖2-f和圖2-g分別為距居民點(diǎn)距離和距道路距離，兩者的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在空間上表現(xiàn)較為一致，風(fēng)險(xiǎn)度與居民點(diǎn)的建設(shè)及路網(wǎng)密度密切相關(guān)，距居民點(diǎn)及道路愈近風(fēng)險(xiǎn)愈高。分析圖2-f發(fā)現(xiàn)，低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為3 323.59 km2、10 371.11 km2、25 362.86 km2、46 097.96 km2、51 417.85 km2，分別占總面積的2.43%、7.59%、18.57%、33.75%、37.65%。統(tǒng)計(jì)圖2-g發(fā)現(xiàn)，低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為5 618.80 km2、12 849.57 km2、23 905.68 km2、35 958.08 km2、57 241.25 km2，分別占總面積的4.11%、9.41%、17.50%、27.06%、41.91%。

圖2 西秦嶺地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子空間分布Fig.2 Spatial distribution of ecological risk factors in West Qinling area

圖2-h—圖2-j是西秦嶺地區(qū)景觀格局維度評(píng)價(jià)因子風(fēng)險(xiǎn)圖，受植被覆蓋度的影響，西秦嶺大部分區(qū)域?qū)儆诘?、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，天水—武都—西和—松潘—紅原一線屬于高、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；從植被覆蓋度生態(tài)因子風(fēng)險(xiǎn)的分析發(fā)現(xiàn)，低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為59 541.10 km2、28 689.02 km2、17 262.22 km2、13 735.46 km2、17 345.57 km2，分別占總面積的43.60%、21.01%、12.64%、10.06%、12.70%。從香農(nóng)均勻度指數(shù)因子(圖2-i)看，班瑪縣、瑪曲縣大部、碌曲縣、卓尼縣、迭部縣大部、紅原縣北部、若爾蓋縣大部、宕昌縣大部、九寨溝縣南部、舟曲縣大部、文縣南部、平武縣大部、青川大部、康縣南部、寧強(qiáng)縣大部、鳳縣、天水市東部、徽縣大部等區(qū)域?qū)儆诟摺⑤^高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為28 006.44 km2、20 884.94 km2、1 580.40 km2、15 113.77 km2、70 987.83 km2，分別占總面積的20.51%、15.29%、1.16%、11.07%、51.98%。從蔓延度指數(shù)(圖2-j)看，西秦嶺大部分區(qū)域均屬于高、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，主要分布在班瑪—碌曲—迭部—舟曲—平武一線以及天水、鳳縣，而低、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)所占比重相對(duì)較??；低、較低、中等、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為16 533.02 km2、17 044.61 km2、4 644.12 km2、16 051.52 km2、82 300.10 km2，分別占總面積的12.11%、12.48%、3.40%、11.75%、60.26%。

2.1.2區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用ArcGIS空間分析工具中的Weighted Overlay工具，結(jié)合指標(biāo)權(quán)重(見表1)，將10個(gè)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)柵格圖層進(jìn)行加權(quán)疊加分析，得到研究區(qū)域綜合景觀格局生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果圖(圖3)。由圖可見，西秦嶺地區(qū)低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在空間分布上具有很強(qiáng)的一致性，主要集中分布于西秦嶺的西南部地區(qū)，即班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以西的大部分區(qū)域，此線以東地區(qū)也有零星分布；低、較低、中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積分別為15 798.25 km2、26 095.36 km2、30 653.56 km2，分別占統(tǒng)計(jì)面積的11.57%、19.11%、22.44%；較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中于班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以東地區(qū)，該線以西所占比例較低；較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為41 430.27 km2，分布面積最廣，占統(tǒng)計(jì)面積的30.34%；西秦嶺東部大部分區(qū)域?yàn)楦呱鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積為22 595.93 km2，占總面積的16.54%?？傮w上看，西秦嶺地區(qū)班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以東區(qū)域綜合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，這主要?dú)w因于該區(qū)域坡度大、土壤侵蝕嚴(yán)重、居民點(diǎn)密布、道路密集等因素；西秦嶺地區(qū)班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以西區(qū)域綜合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)偏低，與該區(qū)域坡度低、土壤侵蝕程度較輕、道路少、居民點(diǎn)較少、香農(nóng)均勻度高等密切相關(guān)。

圖3 西秦嶺地區(qū)綜合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí) Fig.3 Ecological risk classification of comprehensive landscape in West Qinling area

從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)占區(qū)域總面積的比例看，低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占西秦嶺地區(qū)面積的30.67%，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占西秦嶺地區(qū)面積的22.44%，較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占46.88%，說明目前西秦嶺的生態(tài)環(huán)境整體狀況偏差。

從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布上看，西秦嶺地區(qū)班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以東區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高，而該線以西生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低。其中，低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以西，該區(qū)域坡度小，居民點(diǎn)、道路少，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，建議該區(qū)域要合理保護(hù)草地、濕地、水域，發(fā)揮生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用。中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)零星分布于西秦嶺地區(qū)。較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以東，該區(qū)域坡度大、路網(wǎng)密集、居民點(diǎn)多，雖然該區(qū)域林地占比較高，但該區(qū)域人口密集，人類建設(shè)用地耕地所占比重較高，生態(tài)較破碎，且受到的人為干擾較大，建議該區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，以保護(hù)為主，設(shè)置人類活動(dòng)的限制區(qū)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善。

2.2 西秦嶺地區(qū)景觀格局優(yōu)化

本文通過確立生態(tài)源地、構(gòu)建生態(tài)廊道、識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)，在景觀層面構(gòu)建“點(diǎn)—線—面”多層次生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，以促進(jìn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，維護(hù)西秦嶺地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

2.2.1生態(tài)源地的確定

生態(tài)源地是指生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、擴(kuò)展性高的區(qū)域。參考相關(guān)文獻(xiàn)[20]，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H狀況，選擇抗外界干擾能力較強(qiáng)的大面積林地，具有涵養(yǎng)水源、保持水土調(diào)蓄徑流的水域作為生態(tài)源地。選取面積>50 km2的林地和水域作為生態(tài)源地，共得到36個(gè)生態(tài)源地(圖4)，總面積為62 706.32 km2，占區(qū)域總面積的45.91%。

由圖4可知，西秦嶺地區(qū)生態(tài)源地整體分布欠均勻，東南部比較集中且規(guī)模較大，北部和西部區(qū)域生態(tài)源地小且分散。具體看，林地型生態(tài)源地共有16個(gè)，面積達(dá)59 384.82 km2；水域型生態(tài)源地有16個(gè)，主要分布在四川、甘肅境內(nèi)，面積為3 321.50 km2。其中面積最大的生態(tài)源地位于西秦嶺東南部的四川、甘肅、陜西交界處的青川—略陽—寶雞一線，占地面積55 056.88 km2，其次是位于甘肅境內(nèi)卓尼縣的生態(tài)源地，面積1 075.03 km2，最小的生態(tài)源地位于四川省若爾蓋縣境內(nèi)，面積僅有50.32 km2?？傮w上看，跨越四川、甘肅、陜西的規(guī)模較大生態(tài)源地只有1個(gè)，規(guī)模小且分布較分散的生態(tài)源地共35個(gè)，其中15個(gè)位于甘肅境內(nèi)，20個(gè)位于四川境內(nèi)。可以看出，該區(qū)域生態(tài)源地規(guī)模差異顯著、分散，反映出生態(tài)環(huán)境受人為干擾的程度較大，景觀破碎程度較高，不利于生態(tài)流在生態(tài)源地之間的流通。

2.2.2景觀格局阻力表面

運(yùn)用ArcGIS中的Cost Distance工具，獲得景觀累計(jì)耗費(fèi)距離表面，將其按自然斷裂法劃分為五個(gè)等級(jí)(如圖5所示)。從圖5中可以看出，低阻力區(qū)位于西秦嶺中部、東部地區(qū)，即四川、陜西、甘肅交界地帶，占地面積最大，為98 674.91 km2，占比72.25%；較低阻力區(qū)分布在低阻力區(qū)的外圍地帶，占地面積21 614.31 km2，占比15.83%；中等阻力區(qū)占地面積為9 712.57 km2，占比7.11%；較高阻力區(qū)占地面積為4 192.04 km2，占比3.07%；高阻力區(qū)占地面積為2 379.54 km2，占比1.74%?？傮w上看，低阻力區(qū)主要分布于四川、甘肅、陜西三省交界地帶，主要是林地或水域，但該區(qū)域人口密集，居民點(diǎn)密布，道路通達(dá)，生態(tài)環(huán)境受人為干擾較多，土壤侵蝕較嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；高阻力區(qū)主要位于西秦嶺的西部區(qū)域，該區(qū)域海拔高，主要以草地為主，區(qū)域阻力值大，生態(tài)流運(yùn)動(dòng)受到一定阻礙。

圖5 西秦嶺地區(qū)景觀格局阻力分級(jí)Fig.5 Classification of the landscape pattern cumulative resistance of West Qinling area

2.2.3區(qū)域生態(tài)廊道的構(gòu)建

廊道是帶狀的連接著斑塊并一起鑲嵌于基質(zhì)中的景觀要素，是連接各種生境斑塊的通道，廊道可增強(qiáng)生態(tài)源地之間的連通性，有利于物種的遷徙，是促進(jìn)生態(tài)流的主要途徑[22]。根據(jù)西秦嶺地區(qū)的生態(tài)源地和阻力成本面，運(yùn)用最小累積阻力模型進(jìn)行生態(tài)廊道的構(gòu)建，共構(gòu)建出22條生態(tài)廊道(圖6)。根據(jù)生態(tài)廊道在該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中的重要程度劃分為三個(gè)等級(jí)：

圖6 西秦嶺地區(qū)景觀格局優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)Fig.6 Optimization of landscape ecological network of West Qinling area

(1) 一級(jí)生態(tài)廊道共有6條，形成“三橫三縱”的空間分布格局，構(gòu)成西秦嶺地區(qū)生態(tài)流的主要流通渠道?！叭龣M”中的第一橫位于西秦嶺北部地區(qū)，始于碌曲縣東北部，途徑卓尼縣、岷縣，終于禮縣和天水市交界處，長(zhǎng)度為246 086.78 m；第二橫位于西秦嶺中部地區(qū)，始于瑪曲縣，經(jīng)過若爾蓋縣、迭部縣、舟曲縣、宕昌縣、禮縣、西和縣、武都縣，長(zhǎng)度為354 842.08 m；第三橫位于西秦嶺南部地區(qū)，是連接阿壩縣、紅原縣、松潘縣的生態(tài)廊道，長(zhǎng)度為255 329.07 m?！叭v”中的第一縱生態(tài)廊道位于西秦嶺西部地區(qū)，貫穿碌曲縣、瑪曲縣、若爾蓋縣、紅原縣，長(zhǎng)度為309 968.28 m；第二縱線位于西秦嶺中部地區(qū)，是連接卓尼縣、臨潭縣、迭部縣、若爾蓋縣、松潘縣的生態(tài)通道，長(zhǎng)度為271 995.05 m；第三縱位于西秦嶺東部地區(qū)，始于禮縣和天水市交界處，經(jīng)過西和縣，終于武都縣，長(zhǎng)度為146 386.21 m。

(2) 二級(jí)生態(tài)廊道共有9條，經(jīng)過16個(gè)縣區(qū)。9條二級(jí)生態(tài)廊道的長(zhǎng)度分別為77 637.16 m、130 325.85 m、161 579.22 m、144 588.06 m、219 499.13 m、180 414.55 m、302 299.58 m、303 468.09 m、131 324.19 m，總長(zhǎng)度為1 651 135.83 m。

(3) 三級(jí)生態(tài)廊道共有7條，經(jīng)過13個(gè)縣區(qū)。7條生態(tài)廊道的長(zhǎng)度分別為53 250.56 m、120 892.24 m、124 808.77 m、129 036.39 m、150 541.72 m、166 115.45 m、169 296.84 m，總長(zhǎng)度為913 941.97 m。總體上看，西秦嶺地區(qū)以“三橫三縱”的一級(jí)生態(tài)廊道為該區(qū)域生態(tài)流的主要通道，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)生態(tài)廊道共同構(gòu)成西秦嶺地區(qū)生態(tài)流的多層次網(wǎng)絡(luò)通道，該生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)對(duì)西秦嶺地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)、能量循環(huán)、生物遷徙、物種擴(kuò)散等起著非常重要的連通作用，對(duì)維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展起著非常重要的作用。

2.2.4區(qū)域生態(tài)節(jié)點(diǎn)的建立

根據(jù)參考文獻(xiàn)[17]識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)西秦嶺地區(qū)“廊道—廊道”生態(tài)節(jié)點(diǎn)共有37個(gè)。

(1) 一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)共有8個(gè)。由圖6可見，一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)均衡地分布于西秦嶺地區(qū)，分別位于宕昌縣、卓尼縣、天水市、若爾蓋縣與瑪曲縣交界處、迭部縣、武都縣、阿壩縣、松潘縣境內(nèi)。

(2) 二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)共有19個(gè)。卓尼縣境內(nèi)有二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)2個(gè)、瑪曲縣1個(gè)、阿壩縣2個(gè)、紅原縣內(nèi)3個(gè)、若爾蓋縣內(nèi)3個(gè)、松潘縣境內(nèi)1個(gè)、禮縣境內(nèi)1個(gè)、宕昌縣內(nèi)1個(gè)、武都縣境內(nèi)3個(gè)、舟曲縣與文縣交界處1個(gè)、松潘縣與平武縣交界處1個(gè)。

(3) 三級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)共有10個(gè)，卓尼縣境內(nèi)1個(gè)、若爾蓋縣境內(nèi)5個(gè)、阿壩縣境內(nèi)1個(gè)、紅原縣境內(nèi)1個(gè)、禮縣1個(gè)、西和縣1個(gè)。

總體上，生態(tài)節(jié)點(diǎn)和廊道的分布具有空間一致性，主要集中在西秦嶺西、中部區(qū)域，景觀斑塊破碎的區(qū)域廊道和節(jié)點(diǎn)較多?！袄鹊馈鹊馈鄙鷳B(tài)節(jié)點(diǎn)的生態(tài)阻力值相對(duì)較低，是促進(jìn)生態(tài)流運(yùn)行的主要節(jié)點(diǎn)[23]。

3 結(jié)論

本文從“自然環(huán)境—人類社會(huì)—景觀格局”三個(gè)維度構(gòu)建了西秦嶺地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，選取面積>50 km2的林地和水域作為生態(tài)源地，并構(gòu)建區(qū)域生態(tài)廊道，主要得到以下結(jié)論：

(1) 西秦嶺地區(qū)低、較低、中等、較高、高景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的占比分別為11.57%、19.11%、22.44%、30.34%、16.54%；西秦嶺地區(qū)班瑪縣—碌曲縣—迭部縣—九寨溝縣—平武縣一線以東區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高，而該線以西生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低；區(qū)域生態(tài)環(huán)境整體狀況偏差。

(2) 選取面積>50 km2的林地或水域作為生態(tài)源地，共識(shí)別出生態(tài)源地35個(gè)，生態(tài)源地整體分布欠均勻，東南部比較集中且規(guī)模較大，北部和西部區(qū)域生態(tài)源地小且分散。林地型生態(tài)源地共有16個(gè)，面積達(dá)59 384.82 km2；水域型生態(tài)源地有16個(gè)，面積為3 321.50 km2。

(3) 研究確立生態(tài)源地35個(gè)、構(gòu)建生態(tài)廊道22條、識(shí)別出生態(tài)節(jié)點(diǎn)37個(gè)，在景觀層面構(gòu)建“點(diǎn)—線—面”多層次生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)是連接生態(tài)源地的通道，其對(duì)維持生態(tài)流起著非常重要的生態(tài)作用，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，維持區(qū)域生態(tài)景觀多樣性及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

致謝：本文撰寫過程中與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心劉洪高級(jí)工程師進(jìn)行了有益的探討，再次表示衷心感謝。