基于生態(tài)安全格局的喀斯特地區(qū)自然資源空間精準(zhǔn)分區(qū)與管制方法研究
——以廣西壯族自治區(qū)柳州市為例

李思旗, 陸汝成,2, 吳 彬, 覃璐園

(1.南寧師范大學(xué) 自然資源與測(cè)繪學(xué)院, 廣西 南寧 530001; 2.北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西 南寧 530001; 3.南寧師范大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院， 廣西 南寧 530001)

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，資源緊缺現(xiàn)象嚴(yán)重，人地矛盾問(wèn)題突出，加之不合理的土地利用方式導(dǎo)致土地資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。基于此，黨的十八大提出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略決策”。黨的十九大報(bào)告中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“要加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國(guó)”。因此，以生態(tài)安全建設(shè)為目標(biāo)的區(qū)域格局優(yōu)化成為生態(tài)安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生態(tài)文明建設(shè)是以自然資源空間為載體，對(duì)自然資源空間進(jìn)行分區(qū)管制可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)互促共進(jìn)。相較于其他地區(qū)而言，典型巖溶地貌區(qū)因其復(fù)雜的地形地貌會(huì)更加凸顯生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中也更容易忽視其生態(tài)系統(tǒng)最基本的功能。因此，典型巖溶地貌區(qū)自然資源空間分區(qū)必須要以生態(tài)安全格局的底線思維[1-2]。在自然資源空間格局劃分過(guò)程中，要充分考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境與糧食安全等問(wèn)題，還要解決生態(tài)源區(qū)的連通性，以期實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然資源空間的完整性[3]。重建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整的自然資源空間管制新格局要以理清“三生”空間關(guān)系與重塑區(qū)域生態(tài)安全格局為基礎(chǔ)。以生態(tài)安全格局為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)自然資源空間精準(zhǔn)管控，也可為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供重要空間保障。

生態(tài)安全格局最早在歐美國(guó)家中被提出，是維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整的關(guān)鍵性格局。人類的某些活動(dòng)直接或間接的造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降進(jìn)而破壞整體生態(tài)安全格局，威脅經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。20世紀(jì)初，國(guó)外進(jìn)入工業(yè)化快速發(fā)展階段，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中生態(tài)環(huán)境也遭受到了嚴(yán)重的破壞，為解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，緩解生態(tài)系統(tǒng)壓力，國(guó)外學(xué)者通過(guò)交互分析方法建立研究區(qū)域的生態(tài)安全格局方案，并對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與管制提供相應(yīng)措施[4-9]。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)生態(tài)安全格局研究起步較晚，1999年中國(guó)學(xué)者俞孔堅(jiān)將生態(tài)安全格局研究引入國(guó)內(nèi)，將全國(guó)生態(tài)廊道劃分為“三橫兩縱”的結(jié)構(gòu)，極大豐富了生態(tài)安全格局理論研究，為其他學(xué)者開(kāi)展生態(tài)安全格局研究工作，構(gòu)建生態(tài)安全體系提供了借鑒[10-15]。隨著新一輪國(guó)空間規(guī)劃工作的開(kāi)展及“山水林田湖草是生命共同體”的系統(tǒng)思想的提出，以生態(tài)安全格局為導(dǎo)向的自然資源空間精準(zhǔn)分區(qū)與管制成為實(shí)現(xiàn)自然資源和生態(tài)環(huán)境統(tǒng)籌治理的新舉措。當(dāng)前，基于生態(tài)安全格局的自然資源精準(zhǔn)分區(qū)研究較少，但對(duì)景觀生態(tài)安全格局、生態(tài)安全評(píng)價(jià)等都開(kāi)展了大量的研究[16-20]，為自然資源的空間管控奠定研究基礎(chǔ)。與其他地區(qū)相比，喀斯特地區(qū)地形地貌復(fù)雜，氣候獨(dú)特，復(fù)雜的地形地貌會(huì)影響物種的遷徙與物質(zhì)能量的傳遞，也會(huì)形成典型的生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)，也兼?zhèn)渲匾纳鷳B(tài)服務(wù)系統(tǒng)功能但其生態(tài)環(huán)境敏感，抗干擾能力低，自我修復(fù)能力弱，是自然資源空間管制研究的典型區(qū)域，構(gòu)建生態(tài)安全格局最終實(shí)現(xiàn)自然資源空間管制對(duì)喀斯特地區(qū)生態(tài)安全維護(hù)與“三生”空間的優(yōu)化布局具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

廣西壯族自治區(qū)柳州市處于全國(guó)南部生態(tài)廊道相對(duì)發(fā)育與密度較高的區(qū)域，生態(tài)地位突出，也是西部地區(qū)典型喀斯特山區(qū)城市。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，資源的不合理利用和城鎮(zhèn)建設(shè)用地的快速擴(kuò)張導(dǎo)致水土流失、石漠化等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。在生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重壓力下，土壤保持能力及水源涵養(yǎng)能力下降，地表常見(jiàn)裸巖，土地瘠薄，土地生產(chǎn)能力逐步下降等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出。受巖溶地貌的限制，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)成為制約柳州市社會(huì)發(fā)展的主要矛盾，作為廣西壯族自治區(qū)新一輪國(guó)土空間規(guī)劃的試點(diǎn)地區(qū)之一，柳州市秉承著實(shí)現(xiàn)“保護(hù)優(yōu)先、綠色經(jīng)濟(jì)”的目標(biāo)，是進(jìn)行自然資源空間精準(zhǔn)分區(qū)與管制研究的典型案例，對(duì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域“3類空間”的優(yōu)化布局與資源的合理配置具有實(shí)際意義，也可以為其他喀斯特地區(qū)進(jìn)行自然資源空間管控提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。本文應(yīng)用數(shù)據(jù)密集型知識(shí)挖掘[21]，利用自然資源本底要素，在理清“3類空間”的管控要求、分布格局及相互作用關(guān)系的基礎(chǔ)上，以100 m×100 m柵格數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)單元，開(kāi)展精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，構(gòu)建生態(tài)安全格局，旨在實(shí)現(xiàn)空間精準(zhǔn)分區(qū)與管制，進(jìn)一步豐富空間管制理論研究。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

柳州地處廣西壯族自治區(qū)中北部，位于108°32′—110°28′E，23°54′—26°03′N。國(guó)土面積18 596.64 km2，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，主要受季風(fēng)環(huán)流的影響，年平均降水量為1 818.5 mm，折合降水總量為3.38×1010m3，太陽(yáng)輻射量年平均為397.66～460.44 J/cm2，日照時(shí)數(shù)平均1 250～1 570 h。柳州位于第二階梯向第三階梯轉(zhuǎn)變的過(guò)渡帶且位于西南喀斯特地區(qū)，主要地貌類型為巖溶地貌和河谷地貌。但巖溶地貌相對(duì)發(fā)達(dá)，分布范圍較廣，其中市區(qū)巖溶地貌面積為2 305.27 hm，占市區(qū)總面積的35%，是典型的巖溶山區(qū)，也是中國(guó)為數(shù)不多的市區(qū)被眾多山頭分割的城市之一。全市地勢(shì)總體呈北高南低，兩極差異較為明顯，海拔為25～2 073 m，北部地區(qū)以巖溶山地和丘陵山地為主，地形坡度總體較大，地表常見(jiàn)裸巖，土地瘠薄，墾殖率低，質(zhì)量總體較差，屬全市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，極易造成水土流失、滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，柳州市水土流失面積為3 549.51 km2(水土流失面積數(shù)據(jù)來(lái)源于廣西自治區(qū)水利廳公布的2018年度廣西壯族自治區(qū)水土流失面積遙感調(diào)查成果)，約占國(guó)土面積的19.03%；中部和東南部地區(qū)屬于低丘地帶，柳江兩岸臺(tái)地為沖積平原，地勢(shì)總體較為平坦，土地質(zhì)量較好。土地資源利用條件南北差異較大以及城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)建設(shè)空間不斷往外擴(kuò)張，導(dǎo)致生態(tài)空間不斷減少，使柳州市面臨較大的生態(tài)保護(hù)壓力。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

主要涉及的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、植被覆蓋度、降水?dāng)?shù)據(jù)、蒸散發(fā)量及土壤數(shù)據(jù)等。土地利用數(shù)據(jù)通過(guò)解譯2018年Landsat 8 OLI遙感影像獲得，分辨率為30 m×30 m，經(jīng)kappa系數(shù)檢驗(yàn)精度達(dá)87.5%；地形數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云下載的30 m分辨率DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格鑲嵌獲得，并用柳州市行政界線裁剪出研究區(qū)范圍；植被覆蓋度從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)下載的2018年MODIS NDVI數(shù)據(jù)，利用ENVI 5.1通過(guò)歸一化植被指數(shù)計(jì)算出植被覆蓋度；降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自研究區(qū)15個(gè)氣象觀測(cè)站2008—2018年觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣象部門提供的近5 a平均降雨量數(shù)據(jù)；蒸散發(fā)量由氣象部門提供的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行生成；土壤數(shù)據(jù)在廣西土壤類型分布圖中提取；人口、GDP等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自2020年《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》。以100 m×100 m分辨率柵格為評(píng)價(jià)單元，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性與精準(zhǔn)性。

2 研究方法

基于ArcGIS平臺(tái)，運(yùn)用多元化的方法對(duì)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)空間化處理；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合喀斯特地區(qū)地形地貌特點(diǎn)，綜合選擇土壤侵蝕敏感性、石漠化敏感性等綜合分析生態(tài)環(huán)境敏感性，選取土壤保持、生物多樣性、生境質(zhì)量等分析生態(tài)服務(wù)功能重要性；根據(jù)生態(tài)要素綜合評(píng)價(jià)結(jié)果以評(píng)價(jià)等級(jí)為極重要、高度重要的斑塊作為生態(tài)源區(qū)劃定的基礎(chǔ)，通過(guò)加權(quán)疊加，選取生態(tài)重要性的高值區(qū)作為生態(tài)源區(qū)根據(jù)研究區(qū)自然保護(hù)地分布情況對(duì)生態(tài)源區(qū)進(jìn)行修正；基于復(fù)合因子加權(quán)求和生成綜合阻力面，并通過(guò)最小累積阻力模型，提取生態(tài)廊道，進(jìn)而構(gòu)建柳州市生態(tài)安全格局，最后基于生態(tài)安全格局進(jìn)行空間精準(zhǔn)分區(qū)并提出管制規(guī)則。

2.1 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)方法

柳州市南北地形差異較大，北部部分地區(qū)土壤貧瘠，墾殖率低，境內(nèi)又有許多河流流經(jīng)，加上雨季集中，流域范圍內(nèi)人為活動(dòng)比較強(qiáng)烈極易造成水土流失、滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。水土流失和土壤侵蝕成為該地區(qū)的主要生態(tài)問(wèn)題，故從土壤侵蝕、石漠化敏感性、水質(zhì)污染敏感性3個(gè)方面評(píng)價(jià)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境敏感性。

土壤侵蝕敏感性是指土壤侵蝕的可能性與難易程度[22]。本研究選取植被覆蓋度、地形起伏度、降雨侵蝕力、土壤質(zhì)地作為土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)因子[23]。具體評(píng)價(jià)公式為：

(1)

式中：Ci為敏感性等級(jí)值; SEj為敏感性指數(shù)。

巖溶石漠化是指地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過(guò)程[24]。依據(jù)《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn)，判斷該研究區(qū)是否為巖溶地貌，再利用坡度、土壤侵蝕強(qiáng)度、植被覆蓋度計(jì)算石漠化敏感性指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)石漠化敏感性程度[25]。計(jì)算公式如下：

(2)

式中：Mj為空間單元j的石漠化敏感性指數(shù);Sij為因子i在空間單元j的敏感性等級(jí)值。

水質(zhì)污染敏感性可以反映水域受到污染的難易程度。水域兩側(cè)土地利用類型與水質(zhì)污染有顯著的正相關(guān)效應(yīng)。相關(guān)研究[26-27]表明，水域兩側(cè)建設(shè)用地較多，當(dāng)水域的緩沖區(qū)距離為100 m時(shí)，水質(zhì)污染程度會(huì)隨著緩沖區(qū)和綠化類型斑塊的面積增加而降低甚至消失。故以100 m為劃分距離，運(yùn)用GIS工具，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的河流、湖泊、水庫(kù)進(jìn)行緩沖區(qū)分析。其中河流、湖泊、水庫(kù)本身劃分為極敏感地區(qū)，100 m緩沖區(qū)為高度敏感地區(qū)，200 m為中度敏感區(qū)，300 m為較敏感區(qū)，緩沖區(qū)以外劃分為低敏感區(qū)。

上述評(píng)價(jià)結(jié)果均通過(guò)自然斷點(diǎn)法劃分為5個(gè)等級(jí)，并按敏感性從高到低進(jìn)行分別賦值，最后等權(quán)疊加評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境敏感性。

2.2 生態(tài)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)方法

生態(tài)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)是對(duì)區(qū)域環(huán)境的主要生態(tài)服務(wù)功能重要進(jìn)行評(píng)價(jià)。立足柳州市的本底資源特征從土壤保持、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、生境質(zhì)量4個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)服務(wù)功能重要性。

(1) 土壤保持重要性是指進(jìn)行土壤保持的必要性程度，土壤侵蝕量化是研究土壤保持功能的方法。參照相關(guān)學(xué)者研究[28]，根據(jù)土壤保持的計(jì)算方法，結(jié)合RUSLE模型，對(duì)研究區(qū)域的土壤保持情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)公式如下：

A=R×K×LS×(1-C×P)

(3)

式中：A為土壤保持量;R為降雨侵蝕力因子;K為土壤侵蝕因子;LS為坡度坡長(zhǎng)因子;C為植被覆蓋和管理因子;P為水土保持措施因子。

(2) 水源涵養(yǎng)重要性評(píng)價(jià)，可揭示區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控能力。以河流源區(qū)、降水量、蒸散發(fā)量、地表覆蓋等因子進(jìn)行評(píng)價(jià)[29]。評(píng)價(jià)公式為：

(4)

式中：Pi為降雨量;Ri為地表徑流量; ETi為蒸散發(fā)量;Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積;i為生態(tài)系統(tǒng)類型;j為類型數(shù)。根據(jù)氣象部門提供的近10 a平均降雨量數(shù)據(jù),采用空間插值生成降雨量分布圖;蒸散發(fā)量由氣象部門提供的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行生成;地表徑流量為降雨量乘以平均地表徑流系數(shù)。

(3) 物種保護(hù)的熱點(diǎn)區(qū)被視為生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域。生態(tài)系統(tǒng)類型和物種豐富度的空間分布與土地利用類型對(duì)應(yīng)關(guān)系較強(qiáng)。本研究從土地利用類型的角度確定生物多樣性保護(hù)評(píng)價(jià)因子和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各類矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加，對(duì)重要分級(jí)進(jìn)行賦值，對(duì)柳州市生物多樣性進(jìn)行表征，得出生態(tài)保護(hù)多樣性評(píng)價(jià)結(jié)果。

(4) 生境質(zhì)量模塊主要的原理是將生境與威脅源建立聯(lián)系，根據(jù)不同生境類型對(duì)威脅源的響應(yīng)程度，計(jì)算生境分布與退化情況，高質(zhì)量的生境可以劃定為生態(tài)源區(qū)。選取交通運(yùn)輸用地，建筑用地，GDP，人口等作為生境質(zhì)量脅迫因子并轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，參考張夢(mèng)迪等[30]，孫興齊[31]的研究和InVEST模型使用手冊(cè)對(duì)威脅源設(shè)置有關(guān)參數(shù)等，通過(guò)InVEST模型的生境質(zhì)量模塊測(cè)算出柳州市生境質(zhì)量結(jié)果，以此表征研究區(qū)維持生物多樣性的能力。計(jì)算公式如下：

(5)

式中：Qxj為生境質(zhì)量;Hj為生境適宜性;Dxj為生境脅迫水平,z為模型參數(shù)(z=2.5),k為半飽和常數(shù)(取默認(rèn)值,k=0.5)。

(6)

式中：r為柵格數(shù);y為脅迫因子;Yx表示脅迫因子的柵格數(shù);Wx為權(quán)重，值為[0，1]；ry為脅迫因子值，其值為0或1，irxy為ry脅迫水平；βx為柵格單元x的可達(dá)性；sjx為脅迫因子敏感性。

上述評(píng)價(jià)結(jié)果均利用自然斷點(diǎn)法劃分為5個(gè)等級(jí)，并按各因子等權(quán)疊加評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性。

2.3 阻力面構(gòu)建方法

物種遷移和功能傳遞的受阻程度會(huì)受到土地覆被狀態(tài)、土地利用類型與高程等因素的影響。參考相關(guān)學(xué)者的研究[32-33]，鑒于柳州市南北地勢(shì)差異較大，單一地形因子無(wú)法較好地表征地形的空間分布特征，選用復(fù)合地形因子，可充分反映區(qū)域地形復(fù)雜狀況。在此基礎(chǔ)上，利用特爾非法確定生態(tài)阻力因子權(quán)重，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

表1 柳州市綜合阻力面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

基于GIS平臺(tái)，應(yīng)用多因子加權(quán)疊加模型，將生態(tài)阻力因子進(jìn)行疊加，得到生態(tài)源區(qū)在向外擴(kuò)張過(guò)程中受到的阻力情況，公式為：

(7)

式中：Z是綜合阻力值;Wi為權(quán)重;Ai為相對(duì)阻力值;n是阻力因子個(gè)數(shù)。

2.4 生態(tài)廊道提取方法

目前，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法有GIS空間疊置法，最小成本路徑與重力模型，圖譜理論相結(jié)合的方法，MSPA法，電路理論等[34]。采用最小累積阻力模型提取生態(tài)廊道，綜合考慮各項(xiàng)影響因子，計(jì)算物種從源運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)斑塊所受的阻力值，并選取阻力值最低的通道作為生態(tài)廊道[35]，公式如下：

(8)

式中：MCR是最小累積阻力值；f表示空間任一點(diǎn)的最小累積阻力和到生態(tài)源區(qū)的正相關(guān)函數(shù)；Dij是指源j到景觀單元i的距離；Ri是物種遷移的阻力系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)要素單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)單項(xiàng)生態(tài)要素的評(píng)價(jià)可知，研究區(qū)土壤侵蝕極敏感性總體較低，極敏感、高度敏感等級(jí)占全市國(guó)土總面積的比例僅為0.76%，敏感區(qū)域零星分布于南部；石漠化敏感性等級(jí)較高的區(qū)域主要位于北部，主要因?yàn)榈匦纹露瓤傮w較大，地表常見(jiàn)裸巖，土地瘠薄，墾殖率低，質(zhì)量總體較差，南部地區(qū)石漠化敏感性相對(duì)較低，且高敏感地區(qū)分布較為零星，主要是南部屬于低丘地帶，柳江兩岸臺(tái)地為沖積平原，地勢(shì)總體較為平坦，土地質(zhì)量較好。水質(zhì)污染極敏感區(qū)域主要集中分布在河流沿岸100 m處，越靠近河流水質(zhì)污染敏感性越強(qiáng)(圖1)。

圖1 柳州市生態(tài)要素生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

全市土壤保持重要性等級(jí)較低，土壤保持等級(jí)較高的區(qū)域主要分布在北部，低值區(qū)主要分布在東部和南部，主要因?yàn)闁|部地區(qū)礦山開(kāi)采，植被覆蓋度較低，礦山開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大，南部地區(qū)是農(nóng)作物生產(chǎn)區(qū)，受人類活動(dòng)干擾強(qiáng)烈，目前存在水土流失、生境斑塊破碎等生態(tài)問(wèn)題。水源涵養(yǎng)等級(jí)較高的區(qū)域主要位于北部，中部和南部水源涵養(yǎng)等級(jí)較低，中部和西南部主要地類為建設(shè)用地和耕地，植被覆蓋率低，水源涵養(yǎng)能力較差。生物多樣性保護(hù)等級(jí)較高的區(qū)域主要分布在自然保護(hù)地，中心城區(qū)生物多樣性保護(hù)等級(jí)較低，此處人為活動(dòng)較為強(qiáng)烈，主要土地利用類型為建設(shè)用地，對(duì)生物的棲息及遷徙的影響較大。InVEST模型綜合測(cè)定柳州市生境質(zhì)量，柳州市生境質(zhì)量高值區(qū)主要分布在柳州市北部，質(zhì)量高與較高區(qū)域主要位于自然保護(hù)地內(nèi)，生境質(zhì)量低值區(qū)主要集中在城市建成區(qū)及城市郊區(qū)，該地區(qū)人類建設(shè)開(kāi)發(fā)活動(dòng)較大，生態(tài)空間受到明顯的脅迫，生境質(zhì)量維持能力較低，總體來(lái)說(shuō)柳州市生物多樣性維持能力處于較高的水平(圖2)。

圖2 柳州市生態(tài)要素生態(tài)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2 生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)

利用自然斷點(diǎn)法將生態(tài)服務(wù)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性劃分為5個(gè)等級(jí)(圖3a,3b)。生態(tài)環(huán)境敏感性面積最大的為低敏感和輕度敏感區(qū)，總面積為9 842.63 km2，占全市總面積的53.07%，其次為中度敏感區(qū)，面積為4 110.11 km2，占全市總面積的22.10%。由此可知，柳州市生態(tài)環(huán)境敏感性總體處于低敏感和輕度敏感水平。根據(jù)生態(tài)環(huán)境敏感性分布圖，極敏感和高度敏感區(qū)主要分布在柳州市北部，該區(qū)域坡度和地形起伏度較大，自然災(zāi)害易發(fā)，同時(shí)也是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)分布的區(qū)域，是重要林地與水域及水源涵養(yǎng)區(qū)。生態(tài)服務(wù)功能重要性自南向北遞增，北部的生態(tài)服務(wù)供給能力較強(qiáng)，生態(tài)服務(wù)功能重要性等級(jí)較高，主要是因?yàn)楸辈可鷳B(tài)價(jià)值主要由林地提供，自然保護(hù)地面積占比大，而南部地區(qū)地勢(shì)平坦，土地質(zhì)量良好，土地利用類型多以生態(tài)價(jià)值較低的建設(shè)用地與農(nóng)用地為主，生物保育作用弱。將生態(tài)服務(wù)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果等權(quán)疊加得到生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，其極重要和高度重要區(qū)分布于東部、北部(圖3c)，全市生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果為極重要的有8 139.59 km2，占全市國(guó)土總面積的43.77%，其中面積較大的是融水苗族自治縣、融安縣和三江侗族自治縣。

“以詩(shī)為詞”的問(wèn)題是蘇軾詞研究史上一個(gè)著名的“公案”，一直以來(lái)備受關(guān)注，討論熱烈。多角度、多層次的闡述論證，使蘇軾詞大放異彩。伽達(dá)默爾在《真理與方法》中提出了“視域融合”的觀點(diǎn)，這正是倡導(dǎo)溝通古與今、自我與他者的多角度的觀點(diǎn)的融合，以豐富研究命題，提高研究起點(diǎn)?！拔覀兗炔惶幱诜忾]的視界中，也不是只有唯一的視界。”［1］75“視域融合”視野下蘇軾“以詩(shī)為詞”的研究，是以關(guān)懷人類生命為基礎(chǔ)的對(duì)人類自身存在的意義和價(jià)值的多元化判斷。

圖3 柳州市生態(tài)要素綜合評(píng)價(jià)空間分布格局

3.3 生態(tài)源區(qū)識(shí)別

生態(tài)源區(qū)可為物種棲息提供高質(zhì)量生態(tài)服務(wù)，依據(jù)單項(xiàng)及綜合評(píng)價(jià)結(jié)合生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果，以極重要、高度重要為生態(tài)源區(qū)的劃定基地，并結(jié)合自然保護(hù)地及山體脈絡(luò)、河流等邊界去除面積較小的細(xì)碎斑塊，提取生態(tài)源區(qū)(圖4)。

根據(jù)柳州市自然生態(tài)本底特征、空間分布格局等特點(diǎn)，同時(shí)為了避免破碎圖斑的影響，選擇面積較大的極重要與高度重要集中連片生態(tài)區(qū)作為主要生態(tài)源區(qū)，主要生態(tài)源區(qū)是全市生態(tài)系統(tǒng)功能和生態(tài)學(xué)價(jià)值較高的區(qū)域，能為物種的棲息和繁衍提供重要保障，其他生態(tài)源區(qū)也能為物種遷移過(guò)程中提供暫時(shí)的棲息地，分布在主要生態(tài)源區(qū)的周邊，最終劃定柳州市生態(tài)源區(qū)面積為3 531.24 km2，占全市總面積的18%，其中面積較大的生態(tài)源區(qū)其主要分布在北部和東南部，中部部分地區(qū)因土地質(zhì)量?jī)?yōu)良也成為生態(tài)源區(qū)。生態(tài)源區(qū)劃定結(jié)果與柳州市典型巖溶地貌分布大體相同，也與現(xiàn)行生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)和生態(tài)規(guī)劃建設(shè)要求基本保持一致。從生態(tài)源區(qū)構(gòu)成來(lái)看，生態(tài)源區(qū)以林地為主，70%的生態(tài)源區(qū)由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高的林地構(gòu)成，其次是耕地和草地，占比分別為10.6%和3.1%，其他用地和建設(shè)用地生態(tài)服務(wù)價(jià)值低，大部分被劃為非生態(tài)源區(qū)，但仍有少數(shù)建設(shè)用地因在自然保護(hù)地內(nèi)也被劃為生態(tài)源區(qū)。

3.4 阻力面構(gòu)建與廊道提取

根據(jù)生態(tài)阻力面構(gòu)建方法，構(gòu)建研究區(qū)綜合阻力面(圖5a)。其中阻力值最高為4.8，最低為1.2，阻力值高的區(qū)域主要集中在人類活動(dòng)較為劇烈的柳州市市轄區(qū)，中等偏上區(qū)域廣泛分布，但主要分布在柳州市中部。生態(tài)阻力主要受土地利用類型、地形位指數(shù)等因素的影響。根據(jù)阻力面構(gòu)建結(jié)果，選取各源區(qū)的質(zhì)心點(diǎn)作為生態(tài)源點(diǎn)(共29個(gè))，分別以每個(gè)節(jié)點(diǎn)為源，以剩余28個(gè)節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)，借助ArcGIS中的CostDistance模塊，獲得基于圖層的最小耗費(fèi)路徑作為主要生態(tài)廊道(圖5b)。選取的主要廊道受到土地利用強(qiáng)度、建設(shè)用地等因素的阻礙，沒(méi)有將全部生態(tài)源區(qū)銜接，致使物種遷移阻力加大，為保證物種有利的遷徙條件，有必要構(gòu)建完整的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。故以主要廊道為基礎(chǔ)，以綜合阻力面為參照，基于MCR模型，提取次要生態(tài)廊道。柳州市的主要、次要生態(tài)廊道分別為1 184.12， 516.89 km。整體上看，柳州市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)總體上呈環(huán)狀分布，主要集中在北部、東南部地區(qū)，主要是因?yàn)橐宰匀槐Ｗo(hù)地、大型林地為主的生態(tài)源區(qū)多分布在北部的鳳凰大山及九萬(wàn)大山，東南部的架橋嶺和大瑤山，且面積較大，生態(tài)源區(qū)多為林地，對(duì)于生物遷移阻力較小，生物遷徙路徑多；中南部城市建成區(qū)生態(tài)源區(qū)較少，且中部地區(qū)的城市建設(shè)用地對(duì)物種的遷徙起阻斷作用，加之柳江河流寬度大，流經(jīng)城區(qū)的河流段亦對(duì)城區(qū)生態(tài)廊道進(jìn)行切割，以致于南部生態(tài)廊道相對(duì)較為稀疏且遷移阻力大，不利于物種遷徙。

圖4 柳州市生態(tài)源區(qū)分布特征 圖5 柳州市綜合阻力面與生態(tài)廊道分布特征

3.5 生態(tài)安全格局構(gòu)建

柳州市處于縱橫兩條全國(guó)生態(tài)廊道“大興安嶺—太行山脈—巫山—雪峰山”與“橫斷山脈—南陵—武夷山”的交匯處，也是兩廣地區(qū)人字形生態(tài)廊道的交匯處，生態(tài)地位突出，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好。但因?qū)傥髂峡λ固貛r溶地區(qū)，巖溶地貌發(fā)育明顯，北部部分地區(qū)石漠化現(xiàn)象嚴(yán)重，區(qū)域內(nèi)部土壤侵蝕嚴(yán)重及生態(tài)環(huán)境退化形勢(shì)嚴(yán)峻，威脅整體生態(tài)安全，根據(jù)生態(tài)要素單項(xiàng)與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，以生態(tài)源區(qū)和生態(tài)廊道為支撐構(gòu)建柳州市生態(tài)安全格局(圖6)。

圖6 廣西柳州市生態(tài)安全格局分布特征

由28個(gè)生態(tài)源區(qū)，77條網(wǎng)狀分布的生態(tài)廊道構(gòu)成了全域生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)。柳州市生態(tài)安全格局主要由生態(tài)源區(qū)、生態(tài)用地、非生態(tài)用地以及生態(tài)廊道構(gòu)成。生態(tài)用地和非生態(tài)用地主要根據(jù)生態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)劃分，生態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)高的劃分為生態(tài)用地，等級(jí)較低的劃分為非生態(tài)用地。生態(tài)用地主要為耕地、林地，非生態(tài)用地以建設(shè)用地為主，其中主要生態(tài)源地以自然保護(hù)地為主也是現(xiàn)行生態(tài)保護(hù)紅線重點(diǎn)保護(hù)的核心區(qū)域，是實(shí)現(xiàn)全市可持續(xù)發(fā)展的重要生態(tài)空間保障。柳州市位于全國(guó)南部生態(tài)廊道相對(duì)發(fā)育與密度較高的區(qū)域，其生態(tài)源區(qū)和廊道主要分布在生態(tài)環(huán)境好，生態(tài)彈性較大的區(qū)域，70%的生態(tài)廊道和生態(tài)源區(qū)由林地構(gòu)成，但仍有少數(shù)源區(qū)為建設(shè)用地，對(duì)生物遷移具有較大的阻礙，為提升生態(tài)廊道的穩(wěn)定性，可以對(duì)土地利用性質(zhì)進(jìn)行變更或優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)“退建還生”，生態(tài)安全格局的構(gòu)建為柳州市實(shí)現(xiàn)自然資源空間分區(qū)管控奠定基礎(chǔ)。

3.6 自然資源空間分區(qū)與管制策略

自然資源空間管制要基于生態(tài)安全格局，在擴(kuò)大生態(tài)空間范圍的同時(shí)也要保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)與農(nóng)業(yè)種植的發(fā)展，以化解生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)在空間上的沖突。主要生態(tài)用地和生態(tài)源區(qū)應(yīng)該限制不正當(dāng)人為活動(dòng)的干擾。以格網(wǎng)為單元，依據(jù)柳州市生態(tài)安全格局與自然保護(hù)地劃定分布情況，將生態(tài)源區(qū)與主要生態(tài)廊道、主要生態(tài)用地與次要生態(tài)廊道、次要生態(tài)用地、非生態(tài)用地分別劃定為禁止開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)、限制開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)、條件開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)與優(yōu)先開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)區(qū)，結(jié)合遙感影像扣除面積細(xì)碎斑塊，便于自然資源空間的分級(jí)管理(圖7)。

圖7 廣西柳州市自然資源空間管制分區(qū)特征

4 討論與結(jié)論

4.1 結(jié) 論

以土地調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用GIS空間疊置方法，以生態(tài)安全格局的整體性、連通性為底線，通過(guò)對(duì)土地資源、生態(tài)條件、環(huán)境質(zhì)量等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)化自然資源空間布局，并針對(duì)各自然資源分區(qū)提出精準(zhǔn)管控方法。

(1) 通過(guò)生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)和生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)，識(shí)別出生態(tài)源區(qū)并通過(guò)構(gòu)建綜合阻力面提取生態(tài)廊道?？傮w而言，柳州市生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)主要分布在柳州市北部，生態(tài)服務(wù)功能重要性自南向北遞增。依據(jù)生態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，劃定生態(tài)源區(qū)面積為3 531.24 km2，占全市總面積的18%，其中70%的生態(tài)源區(qū)由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高的林地構(gòu)成。應(yīng)用最小累積阻力模型提取柳州市的主要、次要生態(tài)廊道，其中主要生態(tài)廊道為1 184.12 km，次要生態(tài)廊道為516.89 km。此外，柳州市北部、東南部山地地區(qū)自然保護(hù)地較多，生態(tài)源區(qū)以林地為主，物種遷徙受建設(shè)用地影響較小，生物遷移可選擇路徑多，而南部生態(tài)廊道鄰近城市建成區(qū)，且廊道密度相對(duì)稀疏，物種遷移阻力大，不利于物種遷徙。

(2) 綜合全市生態(tài)源區(qū)、廊道及生態(tài)規(guī)劃建設(shè)，將柳州市國(guó)土空間生態(tài)安全格局歸結(jié)為“28源87廊”，生態(tài)安全格局的構(gòu)建為整合市內(nèi)各類景觀生態(tài)資源，完善、優(yōu)化全市生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，也為柳州市實(shí)現(xiàn)自然資源空間分區(qū)管控奠定基礎(chǔ)。

(3) 基于生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)結(jié)果，按照生態(tài)保護(hù)重要性等級(jí)將研究區(qū)域劃分為禁止開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)、限制開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)、允許開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)、優(yōu)先開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)，其中限制開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)面積最大，占全市國(guó)土總面的45.49%，禁止開(kāi)發(fā)建設(shè)區(qū)面積最小。

(4) 以生態(tài)安全空間分布格局為支撐，依據(jù)不同管制區(qū)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，在充分確保區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)功能不下降的前提下提出相應(yīng)的管制規(guī)則，實(shí)現(xiàn)自然資源空間精準(zhǔn)管控，為實(shí)現(xiàn)柳州市可持續(xù)發(fā)展提供重要空間保障。

4.2 討 論

以100 m×100 m為評(píng)價(jià)單元，對(duì)各項(xiàng)資源要素進(jìn)行空間化與柵格化，保證資源空間邊境完整性與空間劃分的精準(zhǔn)性?？λ固氐貐^(qū)地形地貌條件較為復(fù)雜，生態(tài)空間的連通性、物種遷移及生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)功能傳輸?shù)挠绊懸蛩夭皇菃我坏?，因此選用復(fù)合因素構(gòu)建生態(tài)阻力面可明顯反映無(wú)序的人為活動(dòng)干擾對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。復(fù)合因素的選取針對(duì)性的考慮了區(qū)域資源本底特征，相較于用單一因子構(gòu)建阻力面，更可表征生物遷移阻力的空間分布情況以及整體山水格局掌握研究區(qū)自然資源分布情況和現(xiàn)狀景觀格局構(gòu)成的基礎(chǔ)上，構(gòu)建生態(tài)安全格局用以指導(dǎo)柳州市自然資源空間管制，對(duì)于有效和適宜的配置資源管制分區(qū)具有一定的創(chuàng)新性、實(shí)現(xiàn)自然資源精準(zhǔn)管制、促進(jìn)協(xié)調(diào)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。選取柳州市為研究對(duì)象，對(duì)其分區(qū)后提出有針對(duì)性的自然資源空間管制辦法僅進(jìn)行了初步的研究與探討，評(píng)價(jià)本底要素的選取以及分級(jí)賦值的設(shè)定、自然資源分區(qū)與生態(tài)安全格局之間的關(guān)系、管制分區(qū)后的調(diào)節(jié)手段以及管理等問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。