基于生境質(zhì)量和生態(tài)安全格局的阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域識別

樊 影,王宏衛(wèi),*,楊勝天,劉 勤,衡嘉堯,高一薄

1 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046 2 新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046 3 北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院, 北京 100875 4 新疆大學(xué)旅游學(xué)院, 烏魯木齊 830046

隨著人口的增長和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動(dòng)對自然生態(tài)系統(tǒng)的干擾不斷增大,對生態(tài)環(huán)境的威脅日益增長,人類對自然資源的需求劇增導(dǎo)致對自然的過度索取,盡管各國已意識到生態(tài)環(huán)境破壞的嚴(yán)重性,開始將生態(tài)保護(hù)放在重要的戰(zhàn)略地位,但由生態(tài)系統(tǒng)退化、破壞引發(fā)的災(zāi)害并未得到有效緩解,大氣污染、海平面上升等問題甚至對人類的生存造成威脅和挑戰(zhàn),生態(tài)安全問題在國內(nèi)外受到越來越多的關(guān)注[1]。在生態(tài)文明建設(shè)的國家戰(zhàn)略背景下,生態(tài)安全在國家安全中具有重要的地位和意義,自然資源部將國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)納入新職責(zé),對山水林田湖草生命共同體系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程受到國家的高度重視[2]?！叭齾^(qū)三線”是在開展資源環(huán)境承載能力評價(jià)和國土空間生態(tài)適宜性評價(jià)的基礎(chǔ)上劃定的,這就需要對生態(tài)資源本底進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的評估,保證對生態(tài)空間進(jìn)行科學(xué)、完整的識別[3],思考如何從生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性和動(dòng)態(tài)平衡性出發(fā),因地制宜地推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)修復(fù)和綜合治理工作[4]。識別生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū)域,構(gòu)建國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)格局,保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能完整是當(dāng)前生態(tài)空間保護(hù)修復(fù)工程面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),對維持生態(tài)平衡、維護(hù)生態(tài)安全起到關(guān)鍵作用。

如何科學(xué)有效地提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,改善區(qū)域生態(tài)安全質(zhì)量,構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局已成為研究關(guān)注的的熱點(diǎn)方向[5],學(xué)者們從不同視角對生態(tài)安全進(jìn)行研究,從研究對象看,包括土地利用、綠洲、森林、草原等；從研究尺度看,時(shí)間尺度從短期到長期,空間尺度涉及城市、縣域、省域、流域等[6- 11]。加強(qiáng)生境質(zhì)量研究對于生物多樣性保護(hù)、生態(tài)安全格局構(gòu)建、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能具有重要意義,人類活動(dòng)對生境產(chǎn)生的影響可以利用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality Model)來衡量,通過將生物對威脅源的敏感程度和不同類型的土地覆被的適宜度建立聯(lián)系[12],根據(jù)不同類型的生境對威脅源的敏感程度來評估不同景觀下的生境質(zhì)量狀況。該方法可評估一個(gè)區(qū)域內(nèi)的生境質(zhì)量相對高低狀況和空間變化情況,故近年來在區(qū)域尺度生態(tài)環(huán)境變化研究方面應(yīng)用廣泛[13- 17]。可以通過研究生境質(zhì)量和生態(tài)安全格局來探索維持區(qū)域生態(tài)平衡、系統(tǒng)健康和國土生態(tài)安全的方向。生態(tài)安全格局是對區(qū)域生態(tài)空間進(jìn)行國土空間格局優(yōu)化的空間配置方案,對保障區(qū)域生態(tài)功能與區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義[18],故基于生態(tài)安全格局識別國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域更具系統(tǒng)性和生態(tài)學(xué)價(jià)值[19]。

阿勒泰地區(qū)是新疆的相對豐水區(qū),也是全國六大林區(qū)之一,自然資源種類多樣,物種豐富,地貌多樣,被國務(wù)院確定為水源涵養(yǎng)型山地草原生態(tài)功能區(qū),且《全國主體功能區(qū)劃》將阿勒泰地區(qū)列為阿爾泰山地水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)功能區(qū)。但由于人類生產(chǎn)生活對生態(tài)環(huán)境造成了許多負(fù)面影響,比如上游灌溉面積大幅增加造成烏倫古湖湖面萎縮、濫砍亂伐導(dǎo)致林區(qū)面積減少,過度放牧和采礦破壞地表植被導(dǎo)致沙漠化等嚴(yán)重生態(tài)危機(jī)。本文利用InVEST模型和GIS技術(shù)對阿勒泰地區(qū)其生境質(zhì)量變化狀況和生態(tài)安全格局進(jìn)行分析,對其不同時(shí)期生境質(zhì)量狀況的研究分析本區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化情況,建立點(diǎn)-線-面狀的生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)格局,識別并分析阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域,以期為阿爾泰山地水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)功能區(qū)的生態(tài)保護(hù)恢復(fù)建設(shè)與管理提供理論支持,為阿勒泰地區(qū)國土空間規(guī)劃中生態(tài)空間的識別和保護(hù)提供參考,并為開展國土空間規(guī)劃做好前期有關(guān)生態(tài)空間規(guī)劃上的基礎(chǔ)工作,以期為阿勒泰地區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別和為保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)整體保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展政策制定提供參考。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

阿勒泰地區(qū)地處新疆北部,準(zhǔn)噶爾盆地以北,阿爾泰山中段西南麓,總面積117989.21km2,約占全疆總面積的7.1%,下轄6縣1市,地區(qū)內(nèi)還分布有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十師北屯市和8個(gè)團(tuán)場。阿勒泰地區(qū)是新疆的相對豐水地區(qū),分布有額爾齊斯河、烏倫古河和吉木乃山溪三大水系,較大的湖泊有烏倫古湖和喀納斯湖；地貌類型復(fù)雜多樣,主要分布有山地、丘陵、平原和沙漠；自然資源豐富,分布有許多珍稀動(dòng)植物資源和礦產(chǎn)資源,同時(shí)也是全國六大林區(qū)之一,被國務(wù)院確定為水源涵養(yǎng)型山地草原生態(tài)功能區(qū)；

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Research area

1.2 數(shù)據(jù)來源

阿勒泰地區(qū)縣級行政邊界數(shù)據(jù)和空間分辨率為30m×30m的1995、2005、2018年的土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)；通過CASA光能利用率模型計(jì)算取得的NPP數(shù)據(jù)空間分辨率為1km；空間分辨率為30m×30m的高程與坡度數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http: //www.gscloud.cn)。

2 研究方法

2.1 生境質(zhì)量評估模型

由美國斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(The Nature Conservancy)與世界自然基金會(huì)(World Wide Fund for Nature or World Wildlife Fund)聯(lián)合開發(fā)的InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)中的生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality model)可以將土地覆蓋圖與威脅源建立聯(lián)系,根據(jù)不同生境對威脅源的影響距離、影響強(qiáng)度和響應(yīng)程度計(jì)算得到的生境質(zhì)量來評估不同景觀下的生境分布和退化情況,可以反映生態(tài)系統(tǒng)多樣性狀態(tài)及其能為物種提供生存條件的潛力水平,已逐步應(yīng)用于相關(guān)研究[20- 21]。

生境質(zhì)量能夠衡量生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性狀態(tài),表示生態(tài)系統(tǒng)能夠?yàn)樯锾峁┥鏃l件的能力[22],被認(rèn)為是[0,1]之間從低到高的連續(xù)變量。生境質(zhì)量越接近1,表示生境質(zhì)量水平越高；生境質(zhì)量越接近0,生境質(zhì)量水平越低,生境質(zhì)量的計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中,Dxj為生境類型j中x柵格的生境退化度；r為威脅源；y為威脅源r的柵格數(shù)量；ωr為威脅因子的權(quán)重；ry為柵格y的脅迫值；irxy為柵格y中的威脅源r對柵格x的脅迫水平,分為指數(shù)與線性兩種作用；βx為威脅源到柵格x的可達(dá)性水平；Sjr為生境類型j對威脅源r的敏感性；Qxj為生境質(zhì)量；Hij為生境適宜度；k為半飽和參數(shù),通常取值2.5。

參考InVEST模型指南手冊[23]及相關(guān)研究[24- 26]基礎(chǔ)上,綜合考慮研究區(qū)實(shí)際情況與人為影響,確定阿勒泰地區(qū)的18種生境類型,并將耕地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、工礦用地、主要道路和未利用地定義為生境的威脅源因子,確定威脅源因子的最大影響距離和權(quán)重、不同類型生境的適宜度及各生境對威脅因子的敏感性,設(shè)計(jì)Habitat Quality模塊參數(shù)表(表1、表2)。

表1 威脅數(shù)據(jù)

2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建

生態(tài)安全格局是對維持區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全具有重要作用與意義的空間格局,包括對維持某個(gè)生態(tài)過程具有關(guān)鍵作用的斑塊、廊道、區(qū)域等。構(gòu)建生態(tài)安全格局需要用到由俞孔堅(jiān)參考Knaapen等的模型和ArcGIS的成本距離原理修改確定的最小阻力模型(MCR)[27],通過設(shè)定由生態(tài)源地向其他空間單元擴(kuò)散的最小阻力值表示物種在區(qū)域間流動(dòng)時(shí)需要克服的阻力,由此判斷生態(tài)源地到各空間單元的連通性與可達(dá)性。其公式為：

(3)

式中,MCR是從源j擴(kuò)散到空間某點(diǎn)的最小累積阻力；f是反映MCR與變量(Dij×Ri)生態(tài)過程的正比函數(shù)；Dij是目標(biāo)單元從源j到某空間單元i穿過的距離；Ri是區(qū)域某空間單元i向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)過程中的阻力系數(shù)。

表2 不同生境類型對不同威脅源的相對敏感程度

2.2.1生態(tài)源地識別

生態(tài)源地內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)比較穩(wěn)定,具有一定的擴(kuò)展性,生態(tài)服務(wù)功能比較完整,可為生物提供良好的生存環(huán)境,本文以生態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性和生態(tài)過程完整性為目標(biāo),通過形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)分析方法與景觀連通性評價(jià)相結(jié)合的方法識別生態(tài)源地。

以生境質(zhì)量最優(yōu)的林地和水體作為前景要素,利用GuidosToolbox軟件進(jìn)行MSPA分析,分析結(jié)果得到的7種景觀類型中,最大的斑塊為核心區(qū),面積6452.26km2,占前景要素的80.23%(表3),且核心區(qū)對景觀連通性具有重要意義。再利用Conefor2.8軟件對核心區(qū)斑塊進(jìn)行景觀連通性評價(jià),用景觀斑塊連通性指數(shù)(PC)和斑塊重要性(dPC)來衡量核心區(qū)景觀斑塊的連通性。評價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn),dPC值小于2的核心區(qū)斑塊面積都較小,景觀連通性差,且距離研究區(qū)工礦用地都較近,容易受人類活動(dòng)干擾,不宜確定為生態(tài)源地,故將dPC值大于2的核心區(qū)斑塊確定為生態(tài)源地。

表3 MSPA分析景觀分類統(tǒng)計(jì)

2.2.2最小阻力面構(gòu)建

不同的地理?xiàng)l件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對物種遷徙等生態(tài)過程具有不同影響,本文在參考相關(guān)研究[28- 32]的基礎(chǔ)上,綜合考慮到研究區(qū)的自然條件(土地覆蓋類型、高程、坡度、地形起伏度、NPP)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素(距水域距離、距道路距離、距居民點(diǎn)距離),選取8個(gè)因素構(gòu)建阻力等級表(表4),依據(jù)生態(tài)用地?cái)U(kuò)張的阻力由小到大設(shè)立1、2、3、4、5五個(gè)阻力等級,依據(jù)AHP法與專家打分法相結(jié)合的方法確定各阻力因子權(quán)重,邀請四位研究生態(tài)安全、生態(tài)敏感程度的專家基于前期收集的資料和相關(guān)研究,為阻力等級表內(nèi)各指標(biāo)構(gòu)造的判斷矩陣打分,確定目標(biāo)標(biāo)度并計(jì)算得出CI值為0.067小于0.1,通過一致性檢驗(yàn),得到各阻力因子的權(quán)重。

留城！這是女友給我下的最后通牒，在短短的兩個(gè)字背后，女友嬌美的笑容背后暗藏的冷漠讓我剛剛勃起的躁動(dòng)，如一堆火苗突然被潑下了一盆冷水，只剩下了一縷被被青煙裊裊而起。彼時(shí)我們在校園后山的樹林一角約會(huì)，當(dāng)我把這個(gè)消息當(dāng)作喜訊告訴女友，女友卻一把打掉我的手。我的手像蛇一樣正準(zhǔn)備鉆入她胸前。

表4 阻力等級表

2.2.3生態(tài)廊道識別

生態(tài)廊道是連接兩個(gè)源地,對源地間物種進(jìn)行交流、遷徙和擴(kuò)散具有重要意義的路徑,本文利用最小累積阻力模型和最小成本路徑識別研究區(qū)生態(tài)廊道,利用ArcGIS軟件的Cost Distance工具將15個(gè)生態(tài)源地的幾何中心作為源/匯點(diǎn),計(jì)算每個(gè)源地到其它目標(biāo)源地的最小成本路徑,阿勒泰地區(qū)共得到105條潛在生態(tài)廊道。通過剔除重復(fù)和經(jīng)過同一斑塊而造成冗余的潛在生態(tài)廊道,得到38條有效生態(tài)廊道,主要從林地、草地和耕地景觀類型穿越,一般沿山體邊緣、城市邊緣、河流沿岸疏林草地分布,這些景觀類型生境質(zhì)量較好。

2.2.4生態(tài)節(jié)點(diǎn)識別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)源地之間進(jìn)行能量、物質(zhì)交流途中具有關(guān)鍵意義的生態(tài)戰(zhàn)略點(diǎn),生態(tài)源地間生物正常生態(tài)聯(lián)系主要依賴于生態(tài)節(jié)點(diǎn),是生物進(jìn)行遷徙或活動(dòng)時(shí)最可能停憩的空間,對生態(tài)廊道的連通性和生態(tài)安全格局的穩(wěn)定性具有重要作用。由于生態(tài)節(jié)點(diǎn)周圍的景觀組分跨度較大,容易受外界干擾,因此生態(tài)節(jié)點(diǎn)也是生態(tài)功能較為薄弱的地點(diǎn),阿勒泰地區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)處于生態(tài)廊道交叉處與上述計(jì)算得到的最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交點(diǎn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生境質(zhì)量分析

由圖2和表5可以看出生境質(zhì)量空間分布的總體特征表現(xiàn)為東北高、西南低,山區(qū)高,平原低,存在明顯的空間分異,生境質(zhì)量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)北部阿爾泰山區(qū)的林地區(qū)域，包括哈巴河縣、吉木乃縣南部的林地和福海縣烏倫古湖流域,低值區(qū)集中在福?？h、富蘊(yùn)縣南部的古爾班通古特沙漠地區(qū)和礦區(qū)。

圖2 1995—2018年生境質(zhì)量變化Fig.2 The Changes of habitat quality from 1995 to 2018 in Altay Prefecture

表5 阿勒泰地區(qū)1995年至2018年生境質(zhì)量變化統(tǒng)計(jì)

總體來看,阿勒泰地區(qū)整體生境質(zhì)量處于中等水平,平均生境質(zhì)量在0.4以上,呈逐年下降趨勢,優(yōu)、良等級柵格數(shù)占比逐年下降,說明阿勒泰地區(qū)生態(tài)環(huán)境有不斷退化的趨勢。相較于1995—2005年的退化趨勢,2005—2018年生境質(zhì)量退化趨勢增強(qiáng)。1995年阿勒泰地區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)平均值為0.5041,其中等級為優(yōu)、良的柵格數(shù)分別占全地區(qū)的30.34%和20.67%；2005年生境質(zhì)量指數(shù)平均值下降到0.4951,等級為優(yōu)、良的柵格數(shù)占比下降到26.12%和18.95%；2018年生境質(zhì)量指數(shù)平均值為0.4847,較2005年還呈下降趨勢,優(yōu)、良的柵格數(shù)占比下降到25.76%和18.32%,但比1995—2005年的下降速率大大減緩。1995年等級為差、極差的柵格主要分布在富蘊(yùn)縣和北部山區(qū),分別占全地區(qū)的26.08%和20.21%；2005年等級為差的柵格數(shù)上升至33.26%,極差的柵格數(shù)下降到18.63%；2018年等級為差柵格數(shù)占比上升到34.99%,而極差的柵格數(shù)下降至16.27%,生境質(zhì)量極差的地區(qū)大幅減少,生態(tài)環(huán)境稍有改善。

3.2 生態(tài)安全格局分析

圖3 單因子阻力等級Fig.3 Resistance Level of Single Factor

圖4 阿勒泰地區(qū)生態(tài)安全格局Fig.4 The Ecological Security Pattern in Altay Prefecture

生態(tài)廊道是生態(tài)源地間的低累積阻力區(qū),是區(qū)域生態(tài)保護(hù)過程的重要通道,承載著區(qū)域內(nèi)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞,也是生物遷徙的重要途徑。阿勒泰地區(qū)共識別出38條有效生態(tài)廊道,根據(jù)區(qū)域研究尺度,構(gòu)建生態(tài)廊道200m緩沖區(qū),阿勒泰地區(qū)生態(tài)廊道長約2466km,總面積約80.08km2(表6),約占研究區(qū)域總面積的0.68%。其中,草地是生態(tài)廊道的主要景觀要素,面積約39.82km2,占生態(tài)廊道總面積的49.73%,說明草地不僅是物種重要的棲息地,還對物種遷移具有重要連接作用；其次是林地和未利用地(未利用地主要以裸巖石質(zhì)地為主),面積約22.25km2和10.22km2,分別占生態(tài)廊道總面積的27.77%和12.76%；水體、耕地和建設(shè)用地面積占比較小,分別約占生態(tài)廊道總面積的5.54%、3.94%和0.24%。

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是“生態(tài)源地”之間相互聯(lián)系且具有關(guān)鍵意義的生態(tài)戰(zhàn)略點(diǎn),是生態(tài)功能較為薄弱的地點(diǎn),生態(tài)源地間生物正常生態(tài)聯(lián)系主要依賴于生態(tài)節(jié)點(diǎn),是生物遷徙或活動(dòng)時(shí)最可能停憩的空間,需要著力保護(hù),提高其連通性。阿勒泰地區(qū)共識別出阿勒泰地區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)52個(gè),其中25個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布在草地,其次是林地為18個(gè)。

表6 阿勒泰地區(qū)生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)景觀組成

3.3 生態(tài)保護(hù)分區(qū)

基于2018年生境質(zhì)量與綜合阻力面計(jì)算結(jié)果,將二者等權(quán)疊加,形成阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護(hù)分區(qū)(圖6),將阿勒泰地區(qū)分為三類生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū),分別是生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),生態(tài)維護(hù)區(qū)和生態(tài)保育區(qū),生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)位于生境質(zhì)量較好,距離生態(tài)源地近、生態(tài)斑塊擴(kuò)散阻力小的區(qū)域；生態(tài)維護(hù)區(qū)處于生境質(zhì)量較差,生態(tài)斑塊擴(kuò)散阻力較大的區(qū)域；生態(tài)保育區(qū)位于生境質(zhì)量差,生態(tài)阻力大、生態(tài)斑塊難以擴(kuò)散的區(qū)域。

圖5 生態(tài)保護(hù)分區(qū)Fig.5 Ecological Protection Zone

4 討論

在我國提出“三區(qū)三線”國土空間規(guī)劃戰(zhàn)略背景下,生態(tài)空間的統(tǒng)籌規(guī)劃與管理成為國土空間規(guī)劃的重要組成部分,其要求依據(jù)重要生態(tài)系統(tǒng)識別的結(jié)果,改善生態(tài)系統(tǒng)、流域水系的系統(tǒng)性、整體性和連通性,維持自然地貌特征,明確生態(tài)屏障、生態(tài)廊道和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)格局,確定生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,在這種戰(zhàn)略背景下,本文以阿勒泰地區(qū)為研究區(qū),分析了1995—2018年生境質(zhì)量變化,構(gòu)建點(diǎn)-線-面狀的生態(tài)保護(hù)格局,并結(jié)合兩者劃分出三類生態(tài)保護(hù)區(qū)。本文從生態(tài)空間系統(tǒng)的視角分析了阿勒泰地區(qū)的生境質(zhì)量和生態(tài)安全格局,定量評估了生境質(zhì)量受人類生產(chǎn)生活等活動(dòng)的影響,突破了以往對區(qū)域生態(tài)空間研究的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)主義認(rèn)識。

從生境質(zhì)量變化來看,阿勒泰地區(qū)的生境質(zhì)量總體處于中等水平且呈下降趨勢,阿勒泰地區(qū)生境質(zhì)量為優(yōu)良的地區(qū)主要分布在東北山區(qū),土地覆蓋類型以林地、草地為主,分析原因可能是由于東北部地區(qū)處于阿爾泰山西南麓,海拔高,地形起伏大,優(yōu)質(zhì)牧場也主要分布在生境質(zhì)量較好的區(qū)域,由于受人為生產(chǎn)活動(dòng),例如放牧、砍伐森林、采礦等活動(dòng)影響,1995—2005年生境質(zhì)量等級為優(yōu)的區(qū)域下降幅度較大,2005—2018年生境質(zhì)量的下降趨勢有所緩解,可能是因?yàn)榘⒗仗┑貐^(qū)2002年起實(shí)行的退耕退牧還林還草的建設(shè)工程得到了良好的實(shí)施,緩解了生境退化速率,同時(shí)喀納斯國家級自然保護(hù)區(qū)也位于阿勒泰地區(qū)北部,對該地區(qū)生境質(zhì)量提升有較好的促進(jìn)作用；生境質(zhì)量中等地區(qū)分布在城鎮(zhèn)周邊與綠洲、耕地邊緣,受城鎮(zhèn)建設(shè)、耕作放牧等人類活動(dòng)的長期影響退化程度高；而生境質(zhì)量較差的區(qū)域主要處于阿勒泰地區(qū)南部,土地覆蓋類型主要以沙漠和裸地為主,且有礦區(qū)大量分布于此,生態(tài)環(huán)境脆弱,更容易受到人為活動(dòng)的影響,生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重,但總體看來生境質(zhì)量等級為極差的地區(qū)大幅下降,其中變化最為明顯的地區(qū)在富蘊(yùn)縣中部卡拉麥里自然保護(hù)區(qū)和礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū),可能受到卡拉麥里自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理項(xiàng)目和富蘊(yùn)縣自2012年以來對“綠色工業(yè)”和可可托海“生態(tài)旅游”大力發(fā)展、礦山生態(tài)治理以及在縣城外圍周邊開荒山綠化、近郊建設(shè)多功能生態(tài)綠地等工程的影響使得生態(tài)環(huán)境有所改善。

從生態(tài)安全格局的構(gòu)建來看,研究區(qū)中高阻力區(qū)分布在福海縣和富蘊(yùn)縣南部的古爾班通古特沙漠杯沙漠闊布北-阿克庫姆沙漠地區(qū),此地區(qū)地貌類型以固定半固定沙丘為主,由于氣候原因和人類對自然資源的開發(fā),使得本地區(qū)的生態(tài)斑塊難以擴(kuò)散；低阻力區(qū)分布在福海縣、富蘊(yùn)縣、青河縣北部、哈巴河縣南部和吉木乃縣東部,這些地區(qū)處于額爾齊斯河流域,更有哈巴河白樺林公園、科克托海濕地公園等自然景觀分布在此,生態(tài)多樣性豐富,生態(tài)廊道連通性較好；生態(tài)阻力值最小的區(qū)域位于阿勒泰北部的阿爾泰山西南麓地區(qū),自然資源豐富,以林草景觀為主,海拔高,地勢起伏度大,受人類活動(dòng)影響小,有利于動(dòng)植物生存與遷徙,生態(tài)斑塊容易在此區(qū)域發(fā)展。生態(tài)安全格局注重自然生態(tài)系統(tǒng)的整體性、復(fù)雜性和多樣性,注重生態(tài)過程的規(guī)律性、連通性和完整性,阿勒泰地區(qū)擁有典型和獨(dú)特的生態(tài)資源要素,阿勒泰地區(qū)生存有北山羊、盤羊、野驢、馬鹿等哺乳動(dòng)物,阿勒泰地區(qū)也是許多候鳥遷徙路線上的重要節(jié)點(diǎn),相關(guān)研究表明,當(dāng)生態(tài)廊道在100—200m寬度范圍時(shí)是保護(hù)生物多樣性比較適合的寬度[33],以200m為寬度構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)廊道緩沖區(qū),通過生態(tài)廊道將“山、水、林、田、草”等生態(tài)系統(tǒng)各要素與生態(tài)功能薄弱的生態(tài)節(jié)點(diǎn)有效地串聯(lián)起來,實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)整體性、復(fù)雜性和多樣性,以林地、水體為主要景觀的生態(tài)源地,通過草地、林地、耕地的生態(tài)廊道與分布在廊道交叉點(diǎn)與阻力面交點(diǎn)的生態(tài)節(jié)點(diǎn),三者共同構(gòu)成點(diǎn)、線、面相互交織的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局。研究區(qū)在進(jìn)行開發(fā)建設(shè)與生態(tài)修復(fù)時(shí),應(yīng)當(dāng)綜合考慮生態(tài)安全格局中的生態(tài)要素與研究區(qū)其他要素之間的相互聯(lián)系,以實(shí)現(xiàn)自然資源的可持續(xù)發(fā)展,維持良好的生態(tài)安全格局有利于維持生態(tài)過程的正常進(jìn)行和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,為區(qū)域內(nèi)維持良好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人居環(huán)境提供基本保障。

從生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū)的角度看,將生境質(zhì)量與生態(tài)安全格局結(jié)合分出三類生態(tài)保護(hù)區(qū)域,分別為生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)維護(hù)區(qū)和生態(tài)保育區(qū)。(1)生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)分布在北部山地丘陵地區(qū),是額爾齊斯河、烏倫古河和烏倫古湖的源頭,起到了非常重要的水源涵養(yǎng)、生物多樣性維持、水土保持等功能；在生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)南部是綠洲的核心區(qū)域,是阿勒泰人民生活生產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域。生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣,北以森林和草原生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo),南以湖泊生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)為輔,山區(qū)內(nèi)生物、礦產(chǎn)資源豐富,平原地區(qū)是牧、水、農(nóng)等生態(tài)產(chǎn)品的主要生產(chǎn)供給區(qū)域,生態(tài)源地與生態(tài)廊道也分布在此,生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)是阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域,保護(hù)好此區(qū)的生態(tài)環(huán)境對阿勒泰地區(qū)乃至全疆都至關(guān)重要。生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)主要存在的生態(tài)環(huán)境問題包括由于過度放牧造成的草原生態(tài)系統(tǒng)功能降低,阿勒泰地區(qū)牧區(qū)一帶,飼草料地多為三、四類地,土地貧瘠,水利基礎(chǔ)設(shè)施不完善[34],再加上露天開礦破壞了地貌植被,引起森林老化退化、草場牧場退化、水土流失等問題,造成生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)功能下降,生物多樣性受到威脅等問題；在兩河一湖流域地區(qū)存在水利工程開發(fā)造成了濕地萎縮、土壤鹽漬化、烏倫古湖水質(zhì)降低等問題,人類生產(chǎn)生活導(dǎo)致河谷林地退化、城鎮(zhèn)和農(nóng)牧區(qū)人為活動(dòng)污染大、生態(tài)環(huán)境治理能力較弱等問題。對于生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的保護(hù),要確保生態(tài)安全,突出生態(tài)功能,尊重自然風(fēng)貌,合理利用自然資源,以優(yōu)化生態(tài)空間為主,首先應(yīng)加強(qiáng)三北防護(hù)林建設(shè),明確每個(gè)林場管護(hù)站的生態(tài)保護(hù)職責(zé),在自然保護(hù)區(qū)、珍稀動(dòng)物棲息地等自然保護(hù)核心地區(qū)要按照禁止開發(fā)區(qū)域的管控要求嚴(yán)格加大封育力度,減少人為擾動(dòng)；在適宜開發(fā)的林區(qū)合理開發(fā)資源,保證森林資源的更新和再生,但同時(shí)加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測,防止森林火災(zāi)和亂砍濫伐現(xiàn)象的產(chǎn)生；在平原農(nóng)區(qū)加強(qiáng)防護(hù)林體系建設(shè),營造防風(fēng)減害、改良土壤屬性、能夠調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候的農(nóng)田防護(hù)林生態(tài)屏障。同時(shí)要加強(qiáng)草原資源的保護(hù),加強(qiáng)對阿爾泰山南麓山地林牧區(qū)的牧場草場管理,以保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境為前提,提高草原畜牧業(yè)規(guī)模化養(yǎng)殖、專業(yè)化生產(chǎn)、實(shí)施科學(xué)化管理,發(fā)展穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化草原畜牧業(yè)；其次要加強(qiáng)生態(tài)安全網(wǎng)狀格局的建設(shè),加強(qiáng)對生態(tài)源地的保護(hù)力度,保證生態(tài)源地生態(tài)系統(tǒng)的完整性,增強(qiáng)生態(tài)廊道的連通性,保證生態(tài)節(jié)點(diǎn)處生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,保證生態(tài)斑塊向外輻射能夠達(dá)到最大范圍,按照景觀類別的不同對生態(tài)廊道和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類建設(shè),依照主導(dǎo)景觀類型合理發(fā)揮生態(tài)功能,以草地、林地為主導(dǎo)景觀的生態(tài)廊道和節(jié)點(diǎn)應(yīng)以保護(hù)修復(fù)為主,合理豐富廊道內(nèi)植被群落,保證廊道和節(jié)點(diǎn)內(nèi)的生態(tài)穩(wěn)定,以耕地為主導(dǎo)景觀的生態(tài)廊道與節(jié)點(diǎn)應(yīng)以維持農(nóng)田小氣候穩(wěn)定為主,借助農(nóng)田防護(hù)林的構(gòu)建來提高耕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,以水域?yàn)橹鲗?dǎo)景觀的生態(tài)廊道與節(jié)點(diǎn)應(yīng)以保護(hù)水域完整性為優(yōu)先,限制開發(fā)以保護(hù)以水域?yàn)闂⒌氐纳锷婵臻g,以裸巖石質(zhì)地為主導(dǎo)景觀的生態(tài)廊道與節(jié)點(diǎn)應(yīng)以加大封育力度,保證生態(tài)系統(tǒng)不受人為干擾,保護(hù)野生動(dòng)植物的生存環(huán)境。(2)生態(tài)維護(hù)區(qū)處于哈巴河縣、吉木乃縣的西部和阿勒泰地區(qū)中部的烏倫古河下游地區(qū),地形東高西低,地貌類型以戈壁和裸巖石質(zhì)地為主,并存在部分低覆蓋草地、沙地和沼澤地。生態(tài)維護(hù)區(qū)是阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護(hù)維護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域,東部山區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,但生態(tài)環(huán)境脆弱,生境質(zhì)量較差,容易受到外界影響因素的破壞導(dǎo)致環(huán)境惡化,主要存在的環(huán)境問題是土地貧瘠、草場退化、荒漠化風(fēng)險(xiǎn)高、農(nóng)田開墾導(dǎo)致地下水位下降以及采礦引起的植被破壞、水土流失、地面沉降、地下水污染等問題導(dǎo)致的生物多樣性的破壞。對于生態(tài)維護(hù)區(qū)的保護(hù),需提高國土空間韌性,保障區(qū)域生態(tài)安全,平原地區(qū)要以流域保護(hù)為主,山區(qū)要以水土保持為主,礦區(qū)生態(tài)修復(fù)為輔,重點(diǎn)加強(qiáng)烏倫古河下游農(nóng)區(qū)平原林地保護(hù)和建設(shè)力度,加強(qiáng)額爾齊斯河、烏倫古河流域沼澤地、濕地的保護(hù)與恢復(fù),沿河兩岸城鎮(zhèn)生活污水治理設(shè)施建設(shè),防止生活污水污染河流問題的發(fā)生。東部山區(qū)森林全面推行封山育林改造,確?；A(chǔ)性生態(tài)用地處于穩(wěn)定狀態(tài),礦區(qū)恢復(fù)以改善工礦企業(yè)生態(tài)環(huán)境為重點(diǎn),分清歷史遺留和新開采區(qū)域,分階段、分批次限期進(jìn)行治理,有計(jì)劃指導(dǎo)企業(yè)搞好復(fù)墾和生態(tài)修復(fù)工作,嚴(yán)格把控采礦區(qū),選廠附近、尾礦庫等生產(chǎn)區(qū)生態(tài)修復(fù)工作,加大污染治理補(bǔ)助金的支持,鼓勵(lì)企業(yè)大力開展生態(tài)修復(fù)工程建設(shè),對于廢棄礦區(qū)需結(jié)合“宜耕則耕、宜林則林、宜草則草、宜牧則牧、宜水則水”的原則并結(jié)合周邊生態(tài)環(huán)境,與政府規(guī)劃相銜接,進(jìn)行礦山廢棄地治理與生態(tài)修復(fù)活動(dòng)。(3)生態(tài)保育區(qū)位于阿勒泰地區(qū)南部,該地區(qū)屬于低山陵荒漠區(qū),人口集聚度低,地貌類型以戈壁荒漠為主,常年無地表徑流,降水量稀少,生態(tài)環(huán)境十分脆弱,是荒漠化防治和生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。對于生態(tài)保育區(qū)的保護(hù),要以生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能保護(hù)修復(fù)為重點(diǎn),提升生態(tài)功能,優(yōu)化生態(tài)空間格局,以遏制土地沙漠化根本,重點(diǎn)維護(hù)荒漠植被,恢復(fù)和擴(kuò)大荒漠灌木林面積,由于生態(tài)保育區(qū)所處區(qū)域氣溫高、空氣干燥、地表裸露,風(fēng)沙作用強(qiáng)烈,靠自然恢復(fù)和自我更新非常困難,可以依靠人工輔助進(jìn)行生態(tài)治理,建設(shè)喬灌草復(fù)合防護(hù)林體系,減少水土流失,改良土壤屬性,穩(wěn)固土壤結(jié)構(gòu),改善生態(tài)環(huán)境,使生存在本地區(qū)的物種有條件擴(kuò)大規(guī)模數(shù)量。因在荒漠地區(qū)實(shí)行人工治理耗費(fèi)人力大,可以與政府扶貧計(jì)劃、相關(guān)企業(yè)相結(jié)合,利用“免灌溉管件防護(hù)荒漠造林新技術(shù)”和“設(shè)施防護(hù)管育苗與機(jī)械化移栽一體化荒漠造林技術(shù)”[35],從育苗到移栽到造林的全過程將生態(tài)治理與沙漠產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理與精準(zhǔn)扶貧的共贏；對于分布在生態(tài)保育區(qū)內(nèi)的卡拉麥里有蹄類自然保護(hù)區(qū)應(yīng)因地制宜,著力保護(hù)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的自然資源,減少人為破壞野生保護(hù)動(dòng)物的生存環(huán)境。

《山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程指南(試行)》中指出,生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展的原則,以自然修復(fù)為主,人工修復(fù)為輔[36]。保護(hù)生態(tài)空間多樣性與生物多樣性應(yīng)當(dāng)依據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況合理選擇自然恢復(fù)、生態(tài)保育、輔助再生和生態(tài)重建等措施,恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。所以本文針對不同生態(tài)保護(hù)分區(qū)存在的問題提出不同的生態(tài)保護(hù)措施,以提高研究區(qū)整體的生境質(zhì)量,有助于區(qū)域國土空間優(yōu)化和為當(dāng)?shù)胤诸惙峙晟茀^(qū)域生態(tài)保護(hù)體系提供理論支持。

本文在進(jìn)行生態(tài)保護(hù)分區(qū)時(shí)通過生境質(zhì)量和生態(tài)安全格局相結(jié)合的方法將因子和結(jié)果均落實(shí)到空間的每一個(gè)“點(diǎn)”上,從而大大提高了結(jié)果的可視化與實(shí)用性,本研究參考現(xiàn)有研究和研究區(qū)實(shí)際情況選取不同的威脅源因子與阻力因子,選用層次分析法與專家打分法相結(jié)合的方式依據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況確定權(quán)重,存在一定的主觀性,對于不同威脅源與阻力值的劃定是否對生境質(zhì)量和生態(tài)安全格局產(chǎn)生影響尚有待進(jìn)一步研究,對于生態(tài)安全分區(qū)的有效性可以進(jìn)一步在時(shí)間和空間上進(jìn)行驗(yàn)證。