基于MCR模型的城市生態(tài)安全格局構(gòu)建
——以甘肅省平?jīng)鍪袨槔?/h1>
2021-10-21 02:16:52張藝璇那嘉明歐維新
南京師大學(xué)報(自然科學(xué)版) 2021年3期
張藝璇,位 宏,那嘉明,歐維新,藍(lán) 菁,盧 秀
(1.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210023) (2.虛擬地理環(huán)境教育部重點實驗室(南京師范大學(xué)),江蘇 南京 210023) (3.江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210023) (4.江蘇省地理環(huán)境演化國家重點實驗室培育建設(shè)點,江蘇 南京 210023) (5.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院,江蘇 南京 210095) (6.農(nóng)村土地資源利用與整治國家地方聯(lián)合工程研究中心,江蘇 南京 210095)
生態(tài)安全是指區(qū)域的生態(tài)環(huán)境條件與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力可以有效保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展,在生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞時,也可以支撐人民生活、健康不受其損害的狀態(tài)與能力[1-2]. 近年來,諸多學(xué)者從不同的空間尺度,利用不同的方法和模型對生態(tài)安全的概念、空間格局和評價指標(biāo)體系等做了大量研究[3-5]. 為了應(yīng)對區(qū)域內(nèi)日益凸顯的生態(tài)問題,并更有效地控制生態(tài)過程,生態(tài)安全格局的概念應(yīng)運而生[6]. 生態(tài)安全格局旨在保護(hù)物種多樣性、保持完整的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程,而構(gòu)建多目標(biāo)、多層次、多類別的潛在生態(tài)系統(tǒng)空間配置格局,是區(qū)域生態(tài)安全保護(hù)的重要內(nèi)容[7-8].
目前,生態(tài)安全格局已成為我國國土空間開發(fā)保護(hù)的三大戰(zhàn)略格局之一[9],也是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分. 學(xué)者針對生態(tài)安全格局的構(gòu)建與優(yōu)化做了大量的研究[10],主要集中在生態(tài)環(huán)境敏感與脆弱的區(qū)域,如水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域[11]、干旱/半干旱區(qū)域[12]、人為因素影響下的生態(tài)環(huán)境惡化區(qū)等[13]. 常見的生態(tài)安全格局構(gòu)建的方法主要有圖論、電路理論、疊加法、最小累計阻力模型等[14],其中,最小累計阻力(minimal cumulative resistance,MCR)模型因其能較好地反映景觀格局變化與生態(tài)過程演變間的耦合關(guān)系而受到研究者們的青睞. 國內(nèi)學(xué)者們基于MCR模型在生態(tài)安全格局、城市空間增長、土地利用、旅游規(guī)劃等諸多領(lǐng)域中進(jìn)行了嘗試和探索[15-16]. 例如,俞孔堅[17]基于MCR模型首次提出了景觀生態(tài)安全格局的概念;馬克明等[7]進(jìn)一步將生態(tài)安全格局的概念應(yīng)用在區(qū)域生態(tài)安全中;魏偉等[18]基于MCR模型構(gòu)建了土地利用的生態(tài)安全格局,對土地利用進(jìn)行優(yōu)化配置. 大量的研究為區(qū)域生態(tài)安全格局構(gòu)建提供了較為成熟的理論和實踐流程,然而,研究成果與實際規(guī)劃決策之間難以銜接的問題一直存在,理論研究與實際應(yīng)用脫節(jié)也成為當(dāng)前生態(tài)安全研究中的一個困局. 為此,本研究以典型西部城市為例,構(gòu)建城市生態(tài)安全格局,并提出具體的城市生態(tài)安全格局優(yōu)化方案,為理論研究與實際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合提供探索案例.
在建設(shè)生態(tài)文明的過程中,西部地區(qū)是重點關(guān)注區(qū)域之一. 生態(tài)框架不穩(wěn)定、資源配置不完善等問題使得該地區(qū)一直是我國生態(tài)文明建設(shè)的重難點區(qū)域. 有研究指出西部地區(qū)空間開發(fā)保護(hù)格局優(yōu)化進(jìn)展緩慢、綠色發(fā)展阻力較大、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)治理力度不強(qiáng)[19],因此,對西部地區(qū)的生態(tài)安全格局研究顯得極為重要. 平?jīng)鍪凶鳛楦拭C省東部的區(qū)域性中心城市,地處陜、甘、寧交匯處,自古以來就是古“絲綢之路”東端的交通要塞,是西北地區(qū)重要的交通樞紐. 近年來,隨著人類活動和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)環(huán)境發(fā)生了很大的變化,一些生態(tài)問題凸顯出來. 自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱,水土流失嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)環(huán)境受到污染,對平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)安全構(gòu)成了威脅. 本文以甘肅省平?jīng)鍪袨槔?基于MCR模型構(gòu)建城市生態(tài)安全與開發(fā)保護(hù)格局,以期為西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和其他市域生態(tài)安全格局的構(gòu)建提供參考.
1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)
1.1 研究區(qū)概況
平?jīng)鍪形挥诟拭C省東部,地理位置34°54′N～35°45′N、105°20′E～107°57′E,行政區(qū)劃包含1區(qū)6縣,總面積約1.11萬km2[20]. 平?jīng)鍪械靥廃S土高原重點水土流失區(qū),區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜,地貌類型多樣,溝壑縱橫. 該區(qū)域?qū)冱S河流域,區(qū)域內(nèi)水系發(fā)育豐富,豐富的水系為野生動植物提供了充足的水資源. 由于處于內(nèi)陸腹地,屬溫帶半濕潤氣候,西部和東北部為半干旱區(qū),中部和東南部為半濕潤區(qū),全市多年年平均降水量420～600 mm,且降水量在一年中分布不均. 境內(nèi)地質(zhì)環(huán)境脆弱,斜坡失穩(wěn)等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā). 近年來,平?jīng)鍪袃?nèi)的工礦企業(yè)迅速發(fā)展,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增多在一定程度上加重了平?jīng)鍪袃?nèi)的環(huán)境污染問題[21],同時,區(qū)域內(nèi)耕地和城建用地面積的增加擠占了生態(tài)用地,隨之產(chǎn)生了一系列的生態(tài)環(huán)境問題.
1.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理
研究數(shù)據(jù)來源見表1,其中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一由WGS84經(jīng)過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標(biāo)系(CGCS 2000),柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過裁剪、重采樣等數(shù)據(jù)預(yù)處理工作后,統(tǒng)一重采樣為250 m×250 m空間分辨率.
表1 數(shù)據(jù)來源及用途Table 1 Data sources and uses
2 研究方法
2.1 生態(tài)用地重要性評價方法
生態(tài)用地是指區(qū)域土地中以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為主的土地利用類型,即能夠直接或間接改良區(qū)域生態(tài)環(huán)境、改善區(qū)域人地關(guān)系的用地類型[22]. 本研究根據(jù)研究區(qū)實際情況,選取了水土流失敏感性、生物多樣性維護(hù)功能、水源涵養(yǎng)功能及水土保持功能4個綜合生態(tài)評價因子對平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地重要性進(jìn)行定量評價. 綜合因子評價方法避免了單純多因子疊加方法對強(qiáng)約束性因子的削弱作用和對一般約束性因子的增強(qiáng)作用,更客觀地反映了不同影響因子的相對重要性程度. 各綜合生態(tài)因子評價方法如下:
2.1.1 水土流失敏感性評價
水土流失敏感性評價方法是基于通用土壤流失方程式改進(jìn)得到的,在考慮坡度、坡長因子的基礎(chǔ)上,選取了降雨侵蝕力、土壤可蝕性和地表植被覆蓋3個指標(biāo). 計算公式如下[23]:
(1)
式中,SSi為水土流失敏感性指數(shù);Ri表示降雨的侵蝕力;Ki表示土壤的可蝕性;LSi為坡長與坡度的乘積,可用地形起伏度替代;Ci表示地表植被的覆蓋.其中,降雨侵蝕力因子Ri的計算公式如下[24]:
(2)
(3)
式中,Ri為半月的降雨侵蝕力;Rj為半月j天的有效降雨量;k為有效降雨天數(shù);α、β為不確定參數(shù);Rd為日均降雨量≥12 mm的日降雨量;Ry為年平均的降雨量.
土壤可蝕性因子Ki可基于土壤的的質(zhì)地和有機(jī)碳的含量計算出來,公式如下[25]:
(4)
式中,Sn=1-Sa/100,C、Sa、Si、Ci分別為土壤中有機(jī)碳、沙粒、粉粒、黏粒的含量,可從中國1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫中獲取.
2.1.2 生物多樣性維護(hù)功能重要性評價
生物多樣性維護(hù)功能有助于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,該功能與生境多樣性密切相關(guān),主要以生境常見參數(shù)作為評價指標(biāo)[26].公式如下[27]:
Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt),
(5)
式中,Sbio為生物多樣性指數(shù);NPPmean為研究區(qū)平均的多年植被凈初級生產(chǎn)力的大小;Fpre為降水參數(shù),依據(jù)多年平均年降水量數(shù)據(jù)插值得到;Ftem為氣溫參數(shù),由多年平均年氣溫數(shù)據(jù)插值并歸一化獲得;Falt為高程,由DEM數(shù)據(jù)歸一化后獲得.
2.1.3 水源涵養(yǎng)功能重要性評價
水源涵養(yǎng)反映生態(tài)系統(tǒng)對水資源的循環(huán)和調(diào)控能力,主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)地表徑流、補(bǔ)充地下水資源、調(diào)控季節(jié)變化下的河流流量波動、保證水質(zhì)等方面[28-29].公式如下:
WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo),
(6)
式中,WR為水源涵養(yǎng)指數(shù);Fsic為土壤滲流因子;Fpre為多年的平均降水量因子;Fslo為坡度因子.
2.1.4 水土保持功能重要性評價
水土保持能夠防治水土流失,是土地治理和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),其主要受氣候、土質(zhì)、地形和植被等因素的影響[30].計算公式如下[31]:
Spro=NPPmean×(1-Ki)×(1-Fslo),
(7)
式中,Spro為水土保持能力指數(shù);Fslo為坡度因子;Ki為土壤可蝕性因子.
生態(tài)用地重要性的綜合評價方法參考程迎軒等[32]提出的累計修正求和方式,具體計算公式如下:
(8)
式中,Ei為綜合生態(tài)用地重要性指數(shù);SSi為水土流失敏感性指數(shù);Sbio為生物多樣性指數(shù);WR為水源涵養(yǎng)指數(shù);Spro為水土保持能力指數(shù).
2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建
2.2.1 最小累積阻力面模型
本研究中的生態(tài)安全格局構(gòu)建采用國際上通用的MCR模型,最早在1992年由Knaapen等提出,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)及物種保護(hù)等領(lǐng)域[33].累積阻力表示物種從源出發(fā)到目的地的過程中,經(jīng)過不同景觀單元時所耗費的總阻力值[34].該模型較充分地考慮了源、空間距離和阻力基面等因素,公式如下:
(9)
式中,MCR為最小累積阻力值;Dij為物種從源j到景觀單元i經(jīng)過的單元距離;Rj為景觀單元i的阻力系數(shù);f表示MCR與生態(tài)過程之間的正相關(guān)關(guān)系.
2.2.2 阻力面的建立
阻力面可以反映物種在不同景觀單元間運動時受到的阻力大小,阻力面的建立是區(qū)域生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)[35-36]. 依據(jù)平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,從自然、經(jīng)濟(jì)和社會3個因素篩選了高程、坡度、土地利用、植被覆蓋等8個阻力因子,構(gòu)建阻力面(表2). 參考相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果[8,37-39],采用專家評定打分取值的方法確定各阻力因子的權(quán)重,并在ArcGIS平臺中進(jìn)行空間加權(quán)計算,得到平?jīng)鍪猩鷳B(tài)源地的擴(kuò)張過程阻力面.
2.2.3 生態(tài)源地、生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點的確定
生態(tài)源地是維持一個區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)的核心區(qū),其本身生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也較高[14]. 通過生態(tài)用地重要性評價識別出來的極重要生態(tài)用地是區(qū)域生態(tài)安全保護(hù)中的關(guān)鍵. 在識別出來的極重要生態(tài)用地中,存在大量面積很小的細(xì)碎斑塊,這些細(xì)碎斑塊對于區(qū)域生態(tài)保護(hù)來說意義不大,而且會影響區(qū)域生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,因此需要消除這些細(xì)碎斑塊. 經(jīng)斑塊面積統(tǒng)計分析,本研究選取了極重要生態(tài)斑塊中面積大于5 km2的斑塊作為生態(tài)源地. 生態(tài)廊道是生態(tài)源地之間進(jìn)行物質(zhì)、能量交換與傳輸?shù)耐ǖ?在生態(tài)環(huán)境中呈線狀或帶狀分布[37]. 在最小累計阻力面上,廊道就是相鄰的兩個生態(tài)源地之間阻力值最低的地方[40]. 生態(tài)節(jié)點一般是生態(tài)廊道上功能最薄弱的點,也是最小路徑或最大路徑的交點,這個節(jié)點一般是植被覆蓋、水源保護(hù)的關(guān)鍵點,對維護(hù)區(qū)域生態(tài)功能的穩(wěn)定、生態(tài)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和整體性有著重要意義[41]. 生態(tài)節(jié)點的確定方法是提取生態(tài)廊道之間的交點,并消除重復(fù)節(jié)點,對于兩生態(tài)節(jié)點間距離小于1 km的鄰近點,則保留所在生態(tài)廊道較長的節(jié)點[42].
3 結(jié)果與討論
3.1 生態(tài)用地重要性評價與生態(tài)源地識別結(jié)果
依據(jù)上述生態(tài)用地單因子的評價方法評價了研究區(qū)水土流失敏感性、生物多樣性維護(hù)功能、水土保持功能及水源涵養(yǎng)功能(圖1),并進(jìn)行了面積統(tǒng)計(表3). 由水土流失敏感性評價結(jié)果(圖1(a))可知,高度敏感區(qū)面積為1 413.38 km2,面積占比為12.71%,主要分布在中部和東部的崆峒區(qū)、涇川縣、崇信縣、靈臺縣及華亭市周邊的大部分區(qū)域,這些區(qū)域?qū)儆邳S土高原溝壑區(qū),土壤疏松,降雨量多,地表植被稀疏,是水土流失災(zāi)害的易發(fā)區(qū)域. 生物多樣性維護(hù)功能評價結(jié)果(圖1(b))表明,極重要區(qū)面積為634.28 km2,占比為5.70%,主要分布在平?jīng)鍪袞|南部的達(dá)溪河國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)及南部林區(qū),也有部分分布在崇信縣五龍山省級森林公園等地區(qū). 水源涵養(yǎng)功能的評價結(jié)果(圖1(c))表明,極重要區(qū)面積為272.48 km2,面積占比為2.45%,研究區(qū)內(nèi)的大型水庫、重要水系等區(qū)域多分布于此,水量豐富,能夠進(jìn)行水源補(bǔ)給,防止水、旱災(zāi)害. 由水土保持功能識別結(jié)果(圖1(d))可以看出,極重要區(qū)面積占比為10.56%,空間分布較為零散,主要分布在平?jīng)鍪斜辈刻y(tǒng)—崆峒國家級自然保護(hù)區(qū)及東部的涇川、靈臺兩縣,包括涇河、汭河、黑河及達(dá)溪河源頭區(qū)域.
圖1 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地單因子評價等級分布Fig.1 Single factor evaluation grade distribution of ecological land in Pingliang City
表3 生態(tài)用地重要性評價結(jié)果統(tǒng)計Table 3 Statistics on evaluation results of ecological land importance
將單一生態(tài)過程評價結(jié)果進(jìn)行空間等權(quán)疊加分析,使用了自然斷點分級法對疊加后的結(jié)果進(jìn)行重分類,從而劃分出研究區(qū)的生態(tài)用地為一般重要、重要、極重要3個等級(圖2(a)). 由劃分結(jié)果可以看出:平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)用地主要以一般重要生態(tài)用地為主,占比超過土地總面積的60%,空間分布上主要集中在莊浪縣、靜寧縣、崆峒區(qū)等區(qū)域;重要生態(tài)用地面積為3 048.41 km2,面積占比為27.41%,空間分布較為零散,主要分布在研究區(qū)東部的涇川、靈臺兩縣;極重要生態(tài)用地面積為1 390.97 km2,面積占比為12.51%,空間分布上較為零散但也表現(xiàn)出一定的集聚效應(yīng). 依據(jù)上述生態(tài)源地劃分原則,共識別出生態(tài)源地面積 1 049.38 km2,占研究區(qū)總面積的9.44%(圖2(b)),這些區(qū)域是保障研究區(qū)正常生態(tài)服務(wù)功能的最小生態(tài)空間,因此應(yīng)重點保護(hù),嚴(yán)格限制人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或工程開發(fā)等建設(shè)活動.
圖2 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地重要性評價結(jié)果空間分布Fig.2 Spatial distribution of evaluation results of ecological land importance in Pingliang City
3.2 MCR評價結(jié)果
基于各單因子阻力面及生態(tài)源地的識別結(jié)果,利用MCR模型生成生態(tài)源地各斑塊間的最小成本路徑,將所有路徑疊加后剔除重復(fù)路徑,提取出研究區(qū)所有的生態(tài)廊道,然后依據(jù)生態(tài)源地之間的聯(lián)系強(qiáng)度和生態(tài)廊道質(zhì)地類型對其進(jìn)行等級劃分,提取了研究區(qū)的主要生態(tài)廊道、次要生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(圖3). 本研究共識別出主要生態(tài)廊道16條,次要生態(tài)廊道25條,生態(tài)節(jié)點34處. 從生態(tài)廊道的空間分布來看,既有與真實廊道(如河流、道路等)重疊的部分,也有現(xiàn)實中不存在的廊道. 受研究區(qū)地形地貌因素的限制,生態(tài)廊道的空間走向多呈現(xiàn)東西向分布. 研究區(qū)中部的華亭市、崆峒區(qū)和崇信縣內(nèi)的廊道空間網(wǎng)絡(luò)化程度較高,生態(tài)節(jié)點分布也較廣泛,有利于該區(qū)域內(nèi)生態(tài)源地之間的物種流、能量流及生態(tài)流的相互擴(kuò)散. 但在研究區(qū)東部及西部地區(qū),廊道空間密度較低,生態(tài)節(jié)點數(shù)量也較少,生態(tài)源地間的能量流動、物質(zhì)交換及物種遷移相對受限,需要基于現(xiàn)存的生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)對這部分區(qū)域進(jìn)行景觀格局優(yōu)化,加強(qiáng)生態(tài)廊道建設(shè),提高這些區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源間的連接程度.
圖3 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)空間識別結(jié)果Fig.3 Results of ecological space identification in Pingliang City
3.3 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)空間安全格局
作為區(qū)域生態(tài)管理的重要參考,生態(tài)安全格局對于指導(dǎo)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的合理布局及重點區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)都具有重要意義. 本研究構(gòu)建了“兩屏、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)格局框架,搭建多層次、網(wǎng)絡(luò)化、功能互補(bǔ)的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)(圖4),最大化地發(fā)揮不同區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源的集聚、關(guān)聯(lián)和擴(kuò)散等生態(tài)效應(yīng). 其中,“兩屏”是指關(guān)山—六盤山生態(tài)屏障、崆峒山—五龍山—靈臺南部林區(qū)生態(tài)屏障,這是維持市域生態(tài)平衡的天然屏障. 它可以阻斷外界生態(tài)影響力的輻射,并且對鄰近區(qū)域的能量流動和物質(zhì)循環(huán)同樣意義重大. “五廊”包括涇河沿岸生態(tài)帶、汭河沿岸生態(tài)帶、黑河沿岸生態(tài)帶、達(dá)溪河沿岸生態(tài)帶及葫蘆河沿岸生態(tài)帶,這5條廊道是連接區(qū)域內(nèi)重要生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)和生態(tài)功能區(qū)的重要軸帶,其形狀呈現(xiàn)出樹枝狀的分散狀態(tài),可以使各生態(tài)節(jié)點的生態(tài)功能得以補(bǔ)充延續(xù),也提高了生態(tài)格局的連通性. “三區(qū)”是指靜寧水土保持功能區(qū)、莊浪水土保持功能區(qū)和涇川—靈臺水土保持功能區(qū),各區(qū)內(nèi)具有一定的區(qū)域聚集性,可以控制局部地域之間物質(zhì)的流動. 要保護(hù)水土保持功能區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,保障區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展空間,尤其需要重點保障生態(tài)功能區(qū),控制城鎮(zhèn)和工業(yè)開發(fā)區(qū)帶來的人為水土流失,開展小流域綜合治理,提高水土保持能力. “多點”是指以云崖寺國家森林公園、崆峒山國家森林公園為主體的各類自然保護(hù)地、重要生態(tài)用地等細(xì)小斑塊. 對于“多點”中的自然保護(hù)核心區(qū)和緩沖區(qū),應(yīng)嚴(yán)格禁止在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行旅游、農(nóng)業(yè)種植等各類開發(fā)建設(shè)活動. 最后,依據(jù)構(gòu)建出的“兩屏、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)格局總體框架,進(jìn)行區(qū)域環(huán)境分區(qū)管治,并對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行評估與防控,引導(dǎo)城市綠色發(fā)展,擴(kuò)大綠色生態(tài)空間,為綠水青山的建設(shè)提供基礎(chǔ)保障.
圖4 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)安全格局構(gòu)建Fig.4 Construction of ecological security pattern in Pingliang City
4 結(jié)論
本文采用MCR模型、適宜性評價、GIS空間分析等方法,評價了平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)空間重要性并劃分出不同等級,識別出平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)源地. 最后,構(gòu)建了平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)安全格局,以期為西部城市生態(tài)安全格局的構(gòu)建與優(yōu)化提供參考范例. 本研究識別出的平?jīng)鍪猩鷳B(tài)源地面積為1 049.38 km2,占研究區(qū)總面積的9.44%,主要集中分布在莊浪縣與華亭市交界處、華亭市的東側(cè)、崆峒區(qū)的西側(cè)、崇信縣東側(cè)及靈臺縣的南部,多為自然保護(hù)區(qū)和森林公園. 最小累計阻力模型共識別出生態(tài)廊道41條,其中主要生態(tài)廊道16條,次要生態(tài)廊道25條,識別出生態(tài)節(jié)點34處. 空間分布上,研究區(qū)中部的廊道密度和節(jié)點密度顯著高于研究區(qū)東西部,體現(xiàn)了研究區(qū)中部高效的物質(zhì)流與能量流. 據(jù)此,構(gòu)建了平?jīng)鍪小皟善?、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)安全格局.
本研究可為區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)的合理規(guī)劃布局及生態(tài)紅線的劃定提供科學(xué)依據(jù),但也存在一些不足. 依據(jù)地理相似性定律,不同事物之間都是相互關(guān)聯(lián)的,相鄰事物之間的關(guān)聯(lián)會更緊密. 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)傳輸在空間上是連續(xù)的,地理區(qū)域間的相互影響使得相鄰區(qū)域間的生態(tài)過程也彼此聯(lián)系,在構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局時,還需要考慮區(qū)域之間的整體性.
猜你喜歡
天山廊道與唐朝治理西域研究社會科學(xué)戰(zhàn)線(2022年6期)2022-08-25 09:26:56 大美黃河生態(tài)廊道資源導(dǎo)刊(2020年5期)2020-06-12 11:36:58 格局今日農(nóng)業(yè)(2019年13期)2019-08-12 07:59:02 平?jīng)鍪谐雠_生態(tài)護(hù)林員管理實施辦法(試行)甘肅林業(yè)(2019年4期)2019-03-19 16:47:29 聯(lián)手共建 努力打造大調(diào)解工作格局人民調(diào)解(2019年5期)2019-03-17 06:55:16 長城廊道能使陜西旅游更豐富多彩嗎西部大開發(fā)(2017年7期)2017-06-26 03:13:56 平?jīng)鍪袊彝顿Y項目評審中心中國工程咨詢(2017年7期)2017-01-31 03:01:18 平?jīng)鍪兴Y源優(yōu)化配置方案研究水利技術(shù)監(jiān)督(2016年6期)2017-01-15 14:01:29 小人物的大格局小說月刊(2015年12期)2015-04-23 08:51:10 平?jīng)鍪?012年疑似預(yù)防接種異常反應(yīng)監(jiān)測分析衛(wèi)生職業(yè)教育(2014年12期)2014-05-16 03:54:58
張藝璇,位 宏,那嘉明,歐維新,藍(lán) 菁,盧 秀
(1.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210023) (2.虛擬地理環(huán)境教育部重點實驗室(南京師范大學(xué)),江蘇 南京 210023) (3.江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210023) (4.江蘇省地理環(huán)境演化國家重點實驗室培育建設(shè)點,江蘇 南京 210023) (5.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院,江蘇 南京 210095) (6.農(nóng)村土地資源利用與整治國家地方聯(lián)合工程研究中心,江蘇 南京 210095)
生態(tài)安全是指區(qū)域的生態(tài)環(huán)境條件與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力可以有效保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展,在生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞時,也可以支撐人民生活、健康不受其損害的狀態(tài)與能力[1-2]. 近年來,諸多學(xué)者從不同的空間尺度,利用不同的方法和模型對生態(tài)安全的概念、空間格局和評價指標(biāo)體系等做了大量研究[3-5]. 為了應(yīng)對區(qū)域內(nèi)日益凸顯的生態(tài)問題,并更有效地控制生態(tài)過程,生態(tài)安全格局的概念應(yīng)運而生[6]. 生態(tài)安全格局旨在保護(hù)物種多樣性、保持完整的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程,而構(gòu)建多目標(biāo)、多層次、多類別的潛在生態(tài)系統(tǒng)空間配置格局,是區(qū)域生態(tài)安全保護(hù)的重要內(nèi)容[7-8].
目前,生態(tài)安全格局已成為我國國土空間開發(fā)保護(hù)的三大戰(zhàn)略格局之一[9],也是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分. 學(xué)者針對生態(tài)安全格局的構(gòu)建與優(yōu)化做了大量的研究[10],主要集中在生態(tài)環(huán)境敏感與脆弱的區(qū)域,如水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域[11]、干旱/半干旱區(qū)域[12]、人為因素影響下的生態(tài)環(huán)境惡化區(qū)等[13]. 常見的生態(tài)安全格局構(gòu)建的方法主要有圖論、電路理論、疊加法、最小累計阻力模型等[14],其中,最小累計阻力(minimal cumulative resistance,MCR)模型因其能較好地反映景觀格局變化與生態(tài)過程演變間的耦合關(guān)系而受到研究者們的青睞. 國內(nèi)學(xué)者們基于MCR模型在生態(tài)安全格局、城市空間增長、土地利用、旅游規(guī)劃等諸多領(lǐng)域中進(jìn)行了嘗試和探索[15-16]. 例如,俞孔堅[17]基于MCR模型首次提出了景觀生態(tài)安全格局的概念;馬克明等[7]進(jìn)一步將生態(tài)安全格局的概念應(yīng)用在區(qū)域生態(tài)安全中;魏偉等[18]基于MCR模型構(gòu)建了土地利用的生態(tài)安全格局,對土地利用進(jìn)行優(yōu)化配置. 大量的研究為區(qū)域生態(tài)安全格局構(gòu)建提供了較為成熟的理論和實踐流程,然而,研究成果與實際規(guī)劃決策之間難以銜接的問題一直存在,理論研究與實際應(yīng)用脫節(jié)也成為當(dāng)前生態(tài)安全研究中的一個困局. 為此,本研究以典型西部城市為例,構(gòu)建城市生態(tài)安全格局,并提出具體的城市生態(tài)安全格局優(yōu)化方案,為理論研究與實際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合提供探索案例.
在建設(shè)生態(tài)文明的過程中,西部地區(qū)是重點關(guān)注區(qū)域之一. 生態(tài)框架不穩(wěn)定、資源配置不完善等問題使得該地區(qū)一直是我國生態(tài)文明建設(shè)的重難點區(qū)域. 有研究指出西部地區(qū)空間開發(fā)保護(hù)格局優(yōu)化進(jìn)展緩慢、綠色發(fā)展阻力較大、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)治理力度不強(qiáng)[19],因此,對西部地區(qū)的生態(tài)安全格局研究顯得極為重要. 平?jīng)鍪凶鳛楦拭C省東部的區(qū)域性中心城市,地處陜、甘、寧交匯處,自古以來就是古“絲綢之路”東端的交通要塞,是西北地區(qū)重要的交通樞紐. 近年來,隨著人類活動和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)環(huán)境發(fā)生了很大的變化,一些生態(tài)問題凸顯出來. 自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱,水土流失嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)環(huán)境受到污染,對平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)安全構(gòu)成了威脅. 本文以甘肅省平?jīng)鍪袨槔?基于MCR模型構(gòu)建城市生態(tài)安全與開發(fā)保護(hù)格局,以期為西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和其他市域生態(tài)安全格局的構(gòu)建提供參考.
1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)
1.1 研究區(qū)概況
平?jīng)鍪形挥诟拭C省東部,地理位置34°54′N～35°45′N、105°20′E～107°57′E,行政區(qū)劃包含1區(qū)6縣,總面積約1.11萬km2[20]. 平?jīng)鍪械靥廃S土高原重點水土流失區(qū),區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜,地貌類型多樣,溝壑縱橫. 該區(qū)域?qū)冱S河流域,區(qū)域內(nèi)水系發(fā)育豐富,豐富的水系為野生動植物提供了充足的水資源. 由于處于內(nèi)陸腹地,屬溫帶半濕潤氣候,西部和東北部為半干旱區(qū),中部和東南部為半濕潤區(qū),全市多年年平均降水量420～600 mm,且降水量在一年中分布不均. 境內(nèi)地質(zhì)環(huán)境脆弱,斜坡失穩(wěn)等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā). 近年來,平?jīng)鍪袃?nèi)的工礦企業(yè)迅速發(fā)展,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增多在一定程度上加重了平?jīng)鍪袃?nèi)的環(huán)境污染問題[21],同時,區(qū)域內(nèi)耕地和城建用地面積的增加擠占了生態(tài)用地,隨之產(chǎn)生了一系列的生態(tài)環(huán)境問題.
1.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理
研究數(shù)據(jù)來源見表1,其中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一由WGS84經(jīng)過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標(biāo)系(CGCS 2000),柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過裁剪、重采樣等數(shù)據(jù)預(yù)處理工作后,統(tǒng)一重采樣為250 m×250 m空間分辨率.
表1 數(shù)據(jù)來源及用途Table 1 Data sources and uses
2 研究方法
2.1 生態(tài)用地重要性評價方法
生態(tài)用地是指區(qū)域土地中以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為主的土地利用類型,即能夠直接或間接改良區(qū)域生態(tài)環(huán)境、改善區(qū)域人地關(guān)系的用地類型[22]. 本研究根據(jù)研究區(qū)實際情況,選取了水土流失敏感性、生物多樣性維護(hù)功能、水源涵養(yǎng)功能及水土保持功能4個綜合生態(tài)評價因子對平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地重要性進(jìn)行定量評價. 綜合因子評價方法避免了單純多因子疊加方法對強(qiáng)約束性因子的削弱作用和對一般約束性因子的增強(qiáng)作用,更客觀地反映了不同影響因子的相對重要性程度. 各綜合生態(tài)因子評價方法如下:
2.1.1 水土流失敏感性評價
水土流失敏感性評價方法是基于通用土壤流失方程式改進(jìn)得到的,在考慮坡度、坡長因子的基礎(chǔ)上,選取了降雨侵蝕力、土壤可蝕性和地表植被覆蓋3個指標(biāo). 計算公式如下[23]:
(1)
式中,SSi為水土流失敏感性指數(shù);Ri表示降雨的侵蝕力;Ki表示土壤的可蝕性;LSi為坡長與坡度的乘積,可用地形起伏度替代;Ci表示地表植被的覆蓋.其中,降雨侵蝕力因子Ri的計算公式如下[24]:
(2)
(3)
式中,Ri為半月的降雨侵蝕力;Rj為半月j天的有效降雨量;k為有效降雨天數(shù);α、β為不確定參數(shù);Rd為日均降雨量≥12 mm的日降雨量;Ry為年平均的降雨量.
土壤可蝕性因子Ki可基于土壤的的質(zhì)地和有機(jī)碳的含量計算出來,公式如下[25]:
(4)
式中,Sn=1-Sa/100,C、Sa、Si、Ci分別為土壤中有機(jī)碳、沙粒、粉粒、黏粒的含量,可從中國1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫中獲取.
2.1.2 生物多樣性維護(hù)功能重要性評價
生物多樣性維護(hù)功能有助于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,該功能與生境多樣性密切相關(guān),主要以生境常見參數(shù)作為評價指標(biāo)[26].公式如下[27]:
Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt),
(5)
式中,Sbio為生物多樣性指數(shù);NPPmean為研究區(qū)平均的多年植被凈初級生產(chǎn)力的大小;Fpre為降水參數(shù),依據(jù)多年平均年降水量數(shù)據(jù)插值得到;Ftem為氣溫參數(shù),由多年平均年氣溫數(shù)據(jù)插值并歸一化獲得;Falt為高程,由DEM數(shù)據(jù)歸一化后獲得.
2.1.3 水源涵養(yǎng)功能重要性評價
水源涵養(yǎng)反映生態(tài)系統(tǒng)對水資源的循環(huán)和調(diào)控能力,主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)地表徑流、補(bǔ)充地下水資源、調(diào)控季節(jié)變化下的河流流量波動、保證水質(zhì)等方面[28-29].公式如下:
WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo),
(6)
式中,WR為水源涵養(yǎng)指數(shù);Fsic為土壤滲流因子;Fpre為多年的平均降水量因子;Fslo為坡度因子.
2.1.4 水土保持功能重要性評價
水土保持能夠防治水土流失,是土地治理和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),其主要受氣候、土質(zhì)、地形和植被等因素的影響[30].計算公式如下[31]:
Spro=NPPmean×(1-Ki)×(1-Fslo),
(7)
式中,Spro為水土保持能力指數(shù);Fslo為坡度因子;Ki為土壤可蝕性因子.
生態(tài)用地重要性的綜合評價方法參考程迎軒等[32]提出的累計修正求和方式,具體計算公式如下:
(8)
式中,Ei為綜合生態(tài)用地重要性指數(shù);SSi為水土流失敏感性指數(shù);Sbio為生物多樣性指數(shù);WR為水源涵養(yǎng)指數(shù);Spro為水土保持能力指數(shù).
2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建
2.2.1 最小累積阻力面模型
本研究中的生態(tài)安全格局構(gòu)建采用國際上通用的MCR模型,最早在1992年由Knaapen等提出,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)及物種保護(hù)等領(lǐng)域[33].累積阻力表示物種從源出發(fā)到目的地的過程中,經(jīng)過不同景觀單元時所耗費的總阻力值[34].該模型較充分地考慮了源、空間距離和阻力基面等因素,公式如下:
(9)
式中,MCR為最小累積阻力值;Dij為物種從源j到景觀單元i經(jīng)過的單元距離;Rj為景觀單元i的阻力系數(shù);f表示MCR與生態(tài)過程之間的正相關(guān)關(guān)系.
2.2.2 阻力面的建立
阻力面可以反映物種在不同景觀單元間運動時受到的阻力大小,阻力面的建立是區(qū)域生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)[35-36]. 依據(jù)平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,從自然、經(jīng)濟(jì)和社會3個因素篩選了高程、坡度、土地利用、植被覆蓋等8個阻力因子,構(gòu)建阻力面(表2). 參考相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果[8,37-39],采用專家評定打分取值的方法確定各阻力因子的權(quán)重,并在ArcGIS平臺中進(jìn)行空間加權(quán)計算,得到平?jīng)鍪猩鷳B(tài)源地的擴(kuò)張過程阻力面.
2.2.3 生態(tài)源地、生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點的確定
生態(tài)源地是維持一個區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)的核心區(qū),其本身生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也較高[14]. 通過生態(tài)用地重要性評價識別出來的極重要生態(tài)用地是區(qū)域生態(tài)安全保護(hù)中的關(guān)鍵. 在識別出來的極重要生態(tài)用地中,存在大量面積很小的細(xì)碎斑塊,這些細(xì)碎斑塊對于區(qū)域生態(tài)保護(hù)來說意義不大,而且會影響區(qū)域生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,因此需要消除這些細(xì)碎斑塊. 經(jīng)斑塊面積統(tǒng)計分析,本研究選取了極重要生態(tài)斑塊中面積大于5 km2的斑塊作為生態(tài)源地. 生態(tài)廊道是生態(tài)源地之間進(jìn)行物質(zhì)、能量交換與傳輸?shù)耐ǖ?在生態(tài)環(huán)境中呈線狀或帶狀分布[37]. 在最小累計阻力面上,廊道就是相鄰的兩個生態(tài)源地之間阻力值最低的地方[40]. 生態(tài)節(jié)點一般是生態(tài)廊道上功能最薄弱的點,也是最小路徑或最大路徑的交點,這個節(jié)點一般是植被覆蓋、水源保護(hù)的關(guān)鍵點,對維護(hù)區(qū)域生態(tài)功能的穩(wěn)定、生態(tài)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和整體性有著重要意義[41]. 生態(tài)節(jié)點的確定方法是提取生態(tài)廊道之間的交點,并消除重復(fù)節(jié)點,對于兩生態(tài)節(jié)點間距離小于1 km的鄰近點,則保留所在生態(tài)廊道較長的節(jié)點[42].
3 結(jié)果與討論
3.1 生態(tài)用地重要性評價與生態(tài)源地識別結(jié)果
依據(jù)上述生態(tài)用地單因子的評價方法評價了研究區(qū)水土流失敏感性、生物多樣性維護(hù)功能、水土保持功能及水源涵養(yǎng)功能(圖1),并進(jìn)行了面積統(tǒng)計(表3). 由水土流失敏感性評價結(jié)果(圖1(a))可知,高度敏感區(qū)面積為1 413.38 km2,面積占比為12.71%,主要分布在中部和東部的崆峒區(qū)、涇川縣、崇信縣、靈臺縣及華亭市周邊的大部分區(qū)域,這些區(qū)域?qū)儆邳S土高原溝壑區(qū),土壤疏松,降雨量多,地表植被稀疏,是水土流失災(zāi)害的易發(fā)區(qū)域. 生物多樣性維護(hù)功能評價結(jié)果(圖1(b))表明,極重要區(qū)面積為634.28 km2,占比為5.70%,主要分布在平?jīng)鍪袞|南部的達(dá)溪河國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)及南部林區(qū),也有部分分布在崇信縣五龍山省級森林公園等地區(qū). 水源涵養(yǎng)功能的評價結(jié)果(圖1(c))表明,極重要區(qū)面積為272.48 km2,面積占比為2.45%,研究區(qū)內(nèi)的大型水庫、重要水系等區(qū)域多分布于此,水量豐富,能夠進(jìn)行水源補(bǔ)給,防止水、旱災(zāi)害. 由水土保持功能識別結(jié)果(圖1(d))可以看出,極重要區(qū)面積占比為10.56%,空間分布較為零散,主要分布在平?jīng)鍪斜辈刻y(tǒng)—崆峒國家級自然保護(hù)區(qū)及東部的涇川、靈臺兩縣,包括涇河、汭河、黑河及達(dá)溪河源頭區(qū)域.
圖1 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地單因子評價等級分布Fig.1 Single factor evaluation grade distribution of ecological land in Pingliang City
表3 生態(tài)用地重要性評價結(jié)果統(tǒng)計Table 3 Statistics on evaluation results of ecological land importance
將單一生態(tài)過程評價結(jié)果進(jìn)行空間等權(quán)疊加分析,使用了自然斷點分級法對疊加后的結(jié)果進(jìn)行重分類,從而劃分出研究區(qū)的生態(tài)用地為一般重要、重要、極重要3個等級(圖2(a)). 由劃分結(jié)果可以看出:平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)用地主要以一般重要生態(tài)用地為主,占比超過土地總面積的60%,空間分布上主要集中在莊浪縣、靜寧縣、崆峒區(qū)等區(qū)域;重要生態(tài)用地面積為3 048.41 km2,面積占比為27.41%,空間分布較為零散,主要分布在研究區(qū)東部的涇川、靈臺兩縣;極重要生態(tài)用地面積為1 390.97 km2,面積占比為12.51%,空間分布上較為零散但也表現(xiàn)出一定的集聚效應(yīng). 依據(jù)上述生態(tài)源地劃分原則,共識別出生態(tài)源地面積 1 049.38 km2,占研究區(qū)總面積的9.44%(圖2(b)),這些區(qū)域是保障研究區(qū)正常生態(tài)服務(wù)功能的最小生態(tài)空間,因此應(yīng)重點保護(hù),嚴(yán)格限制人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或工程開發(fā)等建設(shè)活動.
圖2 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)用地重要性評價結(jié)果空間分布Fig.2 Spatial distribution of evaluation results of ecological land importance in Pingliang City
3.2 MCR評價結(jié)果
基于各單因子阻力面及生態(tài)源地的識別結(jié)果,利用MCR模型生成生態(tài)源地各斑塊間的最小成本路徑,將所有路徑疊加后剔除重復(fù)路徑,提取出研究區(qū)所有的生態(tài)廊道,然后依據(jù)生態(tài)源地之間的聯(lián)系強(qiáng)度和生態(tài)廊道質(zhì)地類型對其進(jìn)行等級劃分,提取了研究區(qū)的主要生態(tài)廊道、次要生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(圖3). 本研究共識別出主要生態(tài)廊道16條,次要生態(tài)廊道25條,生態(tài)節(jié)點34處. 從生態(tài)廊道的空間分布來看,既有與真實廊道(如河流、道路等)重疊的部分,也有現(xiàn)實中不存在的廊道. 受研究區(qū)地形地貌因素的限制,生態(tài)廊道的空間走向多呈現(xiàn)東西向分布. 研究區(qū)中部的華亭市、崆峒區(qū)和崇信縣內(nèi)的廊道空間網(wǎng)絡(luò)化程度較高,生態(tài)節(jié)點分布也較廣泛,有利于該區(qū)域內(nèi)生態(tài)源地之間的物種流、能量流及生態(tài)流的相互擴(kuò)散. 但在研究區(qū)東部及西部地區(qū),廊道空間密度較低,生態(tài)節(jié)點數(shù)量也較少,生態(tài)源地間的能量流動、物質(zhì)交換及物種遷移相對受限,需要基于現(xiàn)存的生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)對這部分區(qū)域進(jìn)行景觀格局優(yōu)化,加強(qiáng)生態(tài)廊道建設(shè),提高這些區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源間的連接程度.
圖3 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)空間識別結(jié)果Fig.3 Results of ecological space identification in Pingliang City
3.3 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)空間安全格局
作為區(qū)域生態(tài)管理的重要參考,生態(tài)安全格局對于指導(dǎo)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的合理布局及重點區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)都具有重要意義. 本研究構(gòu)建了“兩屏、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)格局框架,搭建多層次、網(wǎng)絡(luò)化、功能互補(bǔ)的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)(圖4),最大化地發(fā)揮不同區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源的集聚、關(guān)聯(lián)和擴(kuò)散等生態(tài)效應(yīng). 其中,“兩屏”是指關(guān)山—六盤山生態(tài)屏障、崆峒山—五龍山—靈臺南部林區(qū)生態(tài)屏障,這是維持市域生態(tài)平衡的天然屏障. 它可以阻斷外界生態(tài)影響力的輻射,并且對鄰近區(qū)域的能量流動和物質(zhì)循環(huán)同樣意義重大. “五廊”包括涇河沿岸生態(tài)帶、汭河沿岸生態(tài)帶、黑河沿岸生態(tài)帶、達(dá)溪河沿岸生態(tài)帶及葫蘆河沿岸生態(tài)帶,這5條廊道是連接區(qū)域內(nèi)重要生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)和生態(tài)功能區(qū)的重要軸帶,其形狀呈現(xiàn)出樹枝狀的分散狀態(tài),可以使各生態(tài)節(jié)點的生態(tài)功能得以補(bǔ)充延續(xù),也提高了生態(tài)格局的連通性. “三區(qū)”是指靜寧水土保持功能區(qū)、莊浪水土保持功能區(qū)和涇川—靈臺水土保持功能區(qū),各區(qū)內(nèi)具有一定的區(qū)域聚集性,可以控制局部地域之間物質(zhì)的流動. 要保護(hù)水土保持功能區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,保障區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展空間,尤其需要重點保障生態(tài)功能區(qū),控制城鎮(zhèn)和工業(yè)開發(fā)區(qū)帶來的人為水土流失,開展小流域綜合治理,提高水土保持能力. “多點”是指以云崖寺國家森林公園、崆峒山國家森林公園為主體的各類自然保護(hù)地、重要生態(tài)用地等細(xì)小斑塊. 對于“多點”中的自然保護(hù)核心區(qū)和緩沖區(qū),應(yīng)嚴(yán)格禁止在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行旅游、農(nóng)業(yè)種植等各類開發(fā)建設(shè)活動. 最后,依據(jù)構(gòu)建出的“兩屏、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)格局總體框架,進(jìn)行區(qū)域環(huán)境分區(qū)管治,并對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行評估與防控,引導(dǎo)城市綠色發(fā)展,擴(kuò)大綠色生態(tài)空間,為綠水青山的建設(shè)提供基礎(chǔ)保障.
圖4 平?jīng)鍪猩鷳B(tài)安全格局構(gòu)建Fig.4 Construction of ecological security pattern in Pingliang City
4 結(jié)論
本文采用MCR模型、適宜性評價、GIS空間分析等方法,評價了平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)空間重要性并劃分出不同等級,識別出平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)源地. 最后,構(gòu)建了平?jīng)鍪械纳鷳B(tài)安全格局,以期為西部城市生態(tài)安全格局的構(gòu)建與優(yōu)化提供參考范例. 本研究識別出的平?jīng)鍪猩鷳B(tài)源地面積為1 049.38 km2,占研究區(qū)總面積的9.44%,主要集中分布在莊浪縣與華亭市交界處、華亭市的東側(cè)、崆峒區(qū)的西側(cè)、崇信縣東側(cè)及靈臺縣的南部,多為自然保護(hù)區(qū)和森林公園. 最小累計阻力模型共識別出生態(tài)廊道41條,其中主要生態(tài)廊道16條,次要生態(tài)廊道25條,識別出生態(tài)節(jié)點34處. 空間分布上,研究區(qū)中部的廊道密度和節(jié)點密度顯著高于研究區(qū)東西部,體現(xiàn)了研究區(qū)中部高效的物質(zhì)流與能量流. 據(jù)此,構(gòu)建了平?jīng)鍪小皟善?、五廊、三區(qū)、多點”的生態(tài)安全格局.
本研究可為區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)的合理規(guī)劃布局及生態(tài)紅線的劃定提供科學(xué)依據(jù),但也存在一些不足. 依據(jù)地理相似性定律,不同事物之間都是相互關(guān)聯(lián)的,相鄰事物之間的關(guān)聯(lián)會更緊密. 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)傳輸在空間上是連續(xù)的,地理區(qū)域間的相互影響使得相鄰區(qū)域間的生態(tài)過程也彼此聯(lián)系,在構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局時,還需要考慮區(qū)域之間的整體性.
猜你喜歡
社會科學(xué)戰(zhàn)線(2022年6期)2022-08-25 09:26:56
資源導(dǎo)刊(2020年5期)2020-06-12 11:36:58
今日農(nóng)業(yè)(2019年13期)2019-08-12 07:59:02
甘肅林業(yè)(2019年4期)2019-03-19 16:47:29
人民調(diào)解(2019年5期)2019-03-17 06:55:16
西部大開發(fā)(2017年7期)2017-06-26 03:13:56
中國工程咨詢(2017年7期)2017-01-31 03:01:18
水利技術(shù)監(jiān)督(2016年6期)2017-01-15 14:01:29
小說月刊(2015年12期)2015-04-23 08:51:10
衛(wèi)生職業(yè)教育(2014年12期)2014-05-16 03:54:58
