基于MSPA-Conefor-MCR路徑的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及其構(gòu)建
——以彭澤縣為例

王 越，趙雯琳，劉純青

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與藝術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330045）

【研究意義】黨的十九大報(bào)告指出，生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)乎中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)。2019年，中共中央國務(wù)院發(fā)布《中共中央國務(wù)院關(guān)于建立國土空間體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》（簡稱意見），在延續(xù)山水林田湖草生命共同體理念的同時，還強(qiáng)調(diào)要保護(hù)生態(tài)屏障，構(gòu)建生態(tài)廊道和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。此外《意見》將原有各類獨(dú)立的空間規(guī)劃有機(jī)融合到一個文本、一張藍(lán)圖上去，意味著國土空間規(guī)劃體系下的城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃相對于城鄉(xiāng)規(guī)劃體系下的城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃更注重規(guī)劃范圍內(nèi)生態(tài)空間要素的系統(tǒng)性、完整性[1]。結(jié)合《城市綠地規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51346—2019》中對綠色生態(tài)空間進(jìn)行生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的要求及《意見》中對空間規(guī)劃的系統(tǒng)性、完整性要求，利用“基質(zhì)-斑塊-廊道”理論構(gòu)建綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)[2-3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】生態(tài)網(wǎng)絡(luò)這一概念最早萌芽在歐洲，在數(shù)年的發(fā)展后首次出現(xiàn)在美國總統(tǒng)里根的環(huán)境報(bào)告中[4-5]。時至今日歐美等各國學(xué)者都基于其國土特征對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)展開了大量研究。北美學(xué)者在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究的目光多聚焦于荒地、國家公園、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)[6-7]。歐洲學(xué)者主要研究如何構(gòu)建生態(tài)廊道并使其在土地集約化背景下做到人類活動與生態(tài)環(huán)境的和諧一致[8]。在我國，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究相較于歐美學(xué)者而言起步較晚，但研究的內(nèi)容具有多專業(yè)融合的復(fù)雜科學(xué)發(fā)展趨勢：針對區(qū)域景觀，齊松等[9]站在地理學(xué)視角下融合大尺度景觀，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)景觀生態(tài)學(xué)理論，對江西省宜春市袁州區(qū)進(jìn)行了大尺度景觀生態(tài)格局分析及其格局優(yōu)化。王越等[10]在對國內(nèi)外生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究不同學(xué)科視角下，總結(jié)此前存在的生態(tài)源地與結(jié)構(gòu)性廊道選取、景觀格局分析等潛在問題并進(jìn)行分析研究，提出兩套基本的規(guī)劃方案，開拓了形態(tài)學(xué)空間格局分析（MSPA）的新視角。陳小平等[11]，陳竹安等[12]采用最小累計(jì)阻力模型（MCR），分別對鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和余江縣的生態(tài)格局展開研究，開拓了景觀、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)學(xué)下的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究視角。青菁等[13]在最小累計(jì)阻力模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了理論替代，使用物理學(xué)電流理論與最小成本路徑理論規(guī)劃小相嶺山系中大熊貓的生境斑塊之間的生態(tài)廊道。在生態(tài)學(xué)與國土規(guī)劃方面，傅強(qiáng)等[14]基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建生態(tài)空間安全格局，為生態(tài)空間的管控辦法提供決策支撐，統(tǒng)籌處理城鎮(zhèn)空間與生態(tài)空間之間的用地矛盾。在大尺度生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，王玉瑩等[15]利用形態(tài)學(xué)空間格局分析方法與最小累計(jì)阻力模型分析江蘇省潛在生態(tài)廊道，并對廊道、斑塊進(jìn)行了非常重要、比較重要與一般重要的分級，體現(xiàn)了大尺度研究與小尺度研究之間的管控差別。

【本研究切入點(diǎn)】生態(tài)網(wǎng)絡(luò)（ecological network，EN）在本研究中以廊道的形式作為物質(zhì)依托，將研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)空間要素聯(lián)系起來并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)將生態(tài)控制線內(nèi)的核心性、關(guān)鍵性生態(tài)空間要素及其之間的道路打通，形成主次分明、完整系統(tǒng)的綠色生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)布局[16]?；舅悸肥窃谛螒B(tài)學(xué)空間格局的基礎(chǔ)上識別具有生態(tài)源地潛力的核心區(qū)斑塊，利用連通性評價確定生態(tài)源地，最后通過最小累計(jì)阻力模型與重力模型提取結(jié)構(gòu)性廊道和重要廊道，其中面臨的幾個主要問題有：作為生態(tài)源地的選取依據(jù)的形態(tài)學(xué)空間格局分析技術(shù)，歷來的學(xué)者少有對前景要素的分辨率與研究尺度做對比分析，景觀尺度對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的影響極大，因此如何在本研究統(tǒng)一研究尺度與像元尺度是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的前提；進(jìn)行連通性分析時，斑塊間的距離閾值也應(yīng)當(dāng)依循研究尺度，因此如何在統(tǒng)一尺度下構(gòu)建廊道并兼顧經(jīng)濟(jì)成本與生態(tài)效益是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的價值；以及最小累計(jì)阻力模型賦值方案的影響因素?！緮M解決的關(guān)鍵問題】（1）本研究不但將核心區(qū)斑塊與橋接區(qū)斑塊作為生態(tài)源地的篩選范圍，還考慮了生態(tài)敏感區(qū)，將研究范圍內(nèi)的生態(tài)高敏感區(qū)也作為MSPA分析的前景要素，避免了核心區(qū)與橋接區(qū)外部的在生態(tài)學(xué)上有重要意義的斑塊被忽略的情況。同時在進(jìn)行MSPA 分析時，發(fā)現(xiàn)tiff 格式的二值柵格圖像在進(jìn)行腐蝕與分割時對像元尺度的敏感性強(qiáng)，因此又將前景要素進(jìn)行了不同像元尺度下的數(shù)學(xué)運(yùn)算，最后選取30 m分辨率作為最佳研究尺度。（2）進(jìn)行連通性評價時，其各參數(shù)的結(jié)果對廊道閾值具有較高敏感性。一定面積的研究范圍中，大部分核心區(qū)斑塊彼此之間的相互距離體現(xiàn)了較大隨機(jī)性，當(dāng)廊道閾值過小時，會導(dǎo)致廊道集中在核心區(qū)斑塊密度較大的地方，而研究范圍邊緣具有重要生態(tài)意義的核心區(qū)斑塊與網(wǎng)絡(luò)體系脫節(jié)；而廊道閾值過大時，生態(tài)效益低下的核心區(qū)斑塊會產(chǎn)生較大的廊道建設(shè)成本。因此作者將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)評價方法中成本比參數(shù)作為輔助，對廊道閾值進(jìn)行科學(xué)選取，將生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行協(xié)同分析，對網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行優(yōu)化，并以此作為構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的前提。（3）在構(gòu)建阻力面時，考慮到專家評分制度會受到專家本身研究方向、價值取向等主觀因素制約，本研究將不同土地類型對生物遷徙的阻力大小作為基礎(chǔ)，通過夜間燈光數(shù)據(jù)修正城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)之外人類活動密集區(qū)域的阻力值，更加客觀地從物種遷徙的角度出發(fā)，構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系。

1 研究區(qū)概況

九江市彭澤縣（29°35′～30°06′N；116°22′～116°53′E）土地總面積共1 532.41 km2，林地面積占全域土地面積的55.35%，共848.18 km2，水域面積占全域土地面積的10.60%，共162.46 km2，有豐富的水域、山林資源。此外，彭澤縣現(xiàn)存的陸棲脊椎動物265 種，有國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物24 種，其中國家一級保護(hù)野生動物有：野生梅花鹿華南亞種、云豹、豹、白頸長尾雉、白鶴、東方白鸛、黑麂等7種，二級保護(hù)動物17種。

2 數(shù)據(jù)來源與技術(shù)方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文采用的數(shù)據(jù)有：（1）彭澤縣2018年土地利用數(shù)據(jù)（資料來源于彭澤縣人民政府自然資源局）；（2）彭澤縣2018年遙感影像（資料來源于彭澤縣人民政府自然資源局）；（3）30 m 分辨率的數(shù)字高程產(chǎn)品（數(shù)據(jù)來源：http://www.gscloud.cn/）；（4）彭澤縣植被覆蓋數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源：http://www.gscloud.cn/）以及從其他行政部門處收集的專題資料等。

2.2 主要技術(shù)與方法

為保證彭澤縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)系與可行性，在構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)時引入（形態(tài)學(xué)空間格局分析法-景觀連通性分析法-最小累計(jì)阻力模型）MSPA-Conefor-MCR 方法構(gòu)建最小成本廊道和綠色生態(tài)空間要素的整合。

構(gòu)建彭澤縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)時需要尊重研究區(qū)自然基底，利用“基質(zhì)-斑塊-廊道”理論構(gòu)建生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；構(gòu)建綠色生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)在于生態(tài)空間要素的分類與廊道的構(gòu)建。根據(jù)《城市綠地規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51346—2019》中對生態(tài)空間要素分類標(biāo)準(zhǔn)，將水源地、河流湖泊、濕地、林地、自然保護(hù)區(qū)、水土流失保護(hù)區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)等作為構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的綠色空間要素。

2.2.1 MSPA形態(tài)學(xué)空間格局分析法 利用專家打分法確定彭澤縣生態(tài)敏感區(qū)域，并綜合考慮綠色空間要素，以此作為MSPA 方法的前景要素確定八大景觀類型的核心區(qū)斑塊。MSPA 技術(shù)是將Tiff 格式的二值柵格圖像的像元要素進(jìn)行分割、腐蝕，劃定為七種不同景觀類型且互不相交的柵格圖像格式[10]，作為一種偏向測度結(jié)構(gòu)連接性的方法被在本研究中對彭澤縣的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類之后提取林地和水域作為前景要素[17]，并疊加生態(tài)敏感區(qū)。通過形態(tài)學(xué)分析之后將前景要素分為核心區(qū)、橋接區(qū)等不同景觀類型。對前景要素中重要的核心區(qū)與橋接區(qū)進(jìn)行連通性分析，篩選出對連通性有重要意義的景觀類型，提取出生態(tài)源地與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)性廊道。

核心區(qū)是前景要素中像元面積較大的生態(tài)空間要素斑塊，橋接區(qū)是連接核心區(qū)之間的載體。核心區(qū)斑塊與橋接區(qū)斑塊是維持區(qū)域生態(tài)多樣性、物種交流的重要保障。

2.2.2 斑塊連通性分析（Conefor）與網(wǎng)絡(luò)體系評價法（Cr）經(jīng)過MSPA方法篩選出核心區(qū)斑塊之后，需要對區(qū)域內(nèi)具有較大面積的核心區(qū)斑塊進(jìn)行連通性評價以確定生態(tài)源地。目前學(xué)界主流的評價指標(biāo)有連接指數(shù)（1），可能連通性指數(shù)（2），斑塊重要性指數(shù)（3）。

綜合考量以上參數(shù)后通過自然斷點(diǎn)法篩選出具有重要生態(tài)學(xué)意義的大面積核心區(qū)斑塊作為生態(tài)源地。

2.2.3 最小累計(jì)阻力模型（MCR）通過網(wǎng)絡(luò)體系評價法選取最優(yōu)方案后進(jìn)行景觀連通性評價，并綜合考慮核心區(qū)斑塊的面積大小篩選具有生態(tài)源地作用的核心區(qū)斑塊，利用最小累計(jì)阻力模型提取最小成本廊道，構(gòu)建出一個完整的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 General situation of the study area

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)敏感區(qū)狀況

對彭澤縣現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，其中作為生態(tài)保育綠色生態(tài)空間要素的生境斑塊（圖2）。此外，還需考慮彭澤縣的生態(tài)敏感區(qū)，本研究采用專家打分法[18]對彭澤縣生態(tài)敏感地區(qū)進(jìn)行單因子疊加評價（圖3）[19]。

圖2 生態(tài)空間要素Fig.2 Ecological space elements

圖3 彭澤縣生態(tài)敏感區(qū)分布Fig.3 Distribution of ecologically sensitive areas in Pengze County

3.2 基于MSPA技術(shù)的景觀類型識別

從敏感性分析可以看出，彭澤縣以林地與水域?yàn)楦呙舾械貐^(qū)，將敏感區(qū)與生態(tài)空間要素進(jìn)行疊加后發(fā)現(xiàn)，敏感區(qū)包括生態(tài)保育空間要素[20]，所以將林地與水體作為MSPA 分析的前景要素進(jìn)行核心區(qū)景觀類型識別。

考慮到彭澤縣縣域范圍內(nèi)林地與水域面積與周長較大，分布較多，假使前景要素的尺度過大會無法識別林地與水域中對連通性起較大作用但面積較小的景觀類型，而尺度較小則會使得林地與水域的破碎化程度加劇。將前景要素文件尺度設(shè)置為10 m、30 m、60 m 與90 m導(dǎo)入Guidos軟件進(jìn)行空間格局分析，最后采用30 m 的柵格大小作為研究尺度（圖4），相對于10 m 精度的結(jié)果來說破碎化程度明顯更小，相對于60 m 精度的結(jié)果來說，30 m 精度對縣域東北耕地的識別度更高，60 m 和90 m 的精度對此處及面積中等的河流湖泊識別度不高，經(jīng)過作者實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)芳湖與太泊湖周邊具有重要生態(tài)意義的帶狀區(qū)域被識別為橋接區(qū)，與本身作為候鳥棲息地的實(shí)際作用相悖。綜上所述，30 m精度避免了夸大細(xì)節(jié)導(dǎo)致的破碎化，對中小河流、湖泊的識別度更高，篩選出的具有生態(tài)源地潛力的核心區(qū)斑塊更具代表性。30 m 精度下的彭澤縣景觀類型分析及統(tǒng)計(jì)見下表（表1）。

圖4 不同精度的MSPA分析結(jié)果Fig.4 MSPA analysis results with different accuracy

表1 30 m×30 m精度景觀類型分類統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistical table for classification of 30 m×30 m precision landscape types

3.3 基于Conefor軟件的景觀連通性評價

研究范圍內(nèi)核心斑塊的連通度是衡量其對于生物遷徙、物種擴(kuò)散的定量評價方法，在生態(tài)學(xué)中，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與統(tǒng)一景觀連通性都具有重要的參考意義[21]。

利用Conefor 軟件，構(gòu)建不同連通閾值下的廊道方案成本，選取成本較低且生態(tài)效益較高的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方案。從而計(jì)算研究范圍具有生態(tài)源地潛力的核心斑塊的IIC、PC、dPC 指數(shù)，再對各斑塊進(jìn)行重要性程度排序，選取若干個能夠作為生態(tài)源地的核心區(qū)斑塊，并利用自然斷點(diǎn)法對這些斑塊進(jìn)行重要性排序。

3.4 生態(tài)源地選取

綜合考慮MSPA 景觀格局識別結(jié)果與彭澤現(xiàn)狀，將面積大于1 km2的27 個生境斑塊作為具有生態(tài)源地潛力的核心區(qū)斑塊（如圖5）。

圖5 彭澤縣生態(tài)源地分布Fig.5 Distribution of ecological sources in Pengze County

對以上選取的27個具有生態(tài)源地潛力的核心區(qū)斑塊進(jìn)行連通性評價，目前學(xué)界對于確定源地間距離閾值的科學(xué)性還未有定論[22]，作者發(fā)現(xiàn)圖論技術(shù)中的成本比參數(shù)可以較為科學(xué)的衡量選取源地時具體的距離閾值。成本比可以用來量化構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)過程中的成本并從側(cè)面反映該方案的可行性，公式如下成本比（4）：

圖6 成本比/斜率趨勢Fig.6 Cost ratio/slope index trend

該研究以100 m 的連通閾值作為起點(diǎn)，以100 m 作為增幅，將連通性距離閾值4 000 m 作為終點(diǎn)模擬不同距離閾值下的廊道數(shù)量與理想廊道長度結(jié)果如下圖所示：

從增長率（k）上來看，斑塊間的廊道閾值在0～700 m出現(xiàn)了明顯的負(fù)增長。且在700 m時，該廊道方案的經(jīng)濟(jì)成本最低。但生態(tài)廊道的基本功能是滿足最普遍生境內(nèi)的物種遷徙與生態(tài)過程，雖然此區(qū)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)成本一直處于較低水平，但也意味著只有少部分生態(tài)源地進(jìn)行了廊道連通，在功能上并不能滿足生物過程與物種遷徙對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基本要求。在1 000～1 100 m區(qū)間，首次出現(xiàn)了增長率上的極大值，意味著空間上生態(tài)源地密集區(qū)以外的中部生態(tài)源地開始出現(xiàn)廊道連通。從增長率上也可以看出此時的k屬于數(shù)列中的極大值，是異常現(xiàn)象，并不能說明該方案下的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了完整的功能。并且在廊道閾值位于1 500～1 600 m 時，出現(xiàn)了第二次的大數(shù)值增長，此時區(qū)域內(nèi)邊緣區(qū)生態(tài)源地也開始產(chǎn)生廊道連通，因此出現(xiàn)第二次異常值。而且此后成本比的增長率（k）都在緩步且穩(wěn)定增長。成本的不斷緩慢增長意味著沒有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，同時也代表區(qū)域內(nèi)大部分重要生態(tài)源地都被廊道連通。只有少部分類似于孤島的生態(tài)源地在廊道閾值增大的過程中與周邊臨近的生態(tài)源地產(chǎn)生冗余的廊道連通。建設(shè)成本緩慢上升但生態(tài)效益也基本停滯。因此在1 500～1 600 m廊道閾值時，是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方案的分界點(diǎn)。

分析廊道模擬結(jié)果得知，當(dāng)距離閾值過小時出現(xiàn)的廊道少，廊道長度短，因此廊道成本高。當(dāng)閾值不斷增加至500～1 000 m 時發(fā)現(xiàn)成本呈現(xiàn)斷崖式下跌是由于彭澤縣中部密集的核心區(qū)斑塊在此尺度下具有較多廊道，然而彭澤縣四周的核心區(qū)斑塊由于距離過小反而沒有廊道出現(xiàn)，因此此時的距離閾值并不適合作為參考標(biāo)準(zhǔn)。通過圖示可知，當(dāng)距離閾值在1 600 m 時出現(xiàn)了較大變化，1 500～2 000 m 的廊道方案成本在0.97～0.98，當(dāng)距離閾值不斷增大時，彭澤縣與范圍內(nèi)廊道數(shù)量激增且長度也隨之變化，此時的廊道方案將彭澤縣邊緣核心區(qū)斑塊都進(jìn)行了廊道鏈接，從生態(tài)學(xué)角度來看這些核心區(qū)斑塊與彭澤縣中部的大面積核心斑塊相隔甚遠(yuǎn)，且與城區(qū)、道路、村落等有交叉，對物種遷徙造成較大威脅。如果盲目增大距離閾值會忽略廊道與人類活動范圍交叉的區(qū)域的生物斷裂點(diǎn)、暫歇點(diǎn)的建設(shè)成本。因此將連通閾值設(shè)立在1 600 m時是較為合適且成本適中的方案。

因此利用Conefor 軟件計(jì)算連通性時選取的連通距離閾值1 600 m，連通概率為0.5。通過IIC、PC 和dPC 連通指數(shù)，對彭澤縣具有生態(tài)源地潛力的核心區(qū)斑塊進(jìn)行連通性分析，選取出dPC 指數(shù)＞1的生境斑塊作為生態(tài)源地（表3）。

表2 基于Conefor 2.6的景觀連通性排序Tab.2 Landscape connectivity ranking based on Conefor 2.6

表3 各地類的基礎(chǔ)阻力值Tab.3 Impedance values of each landuse type

3.5 基于MCR模型的最小成本廊道構(gòu)建

如今對阻力面的構(gòu)建與賦值方法往往依賴專家打分制度，此類傳統(tǒng)都夾雜著專家本身的研究方向、研究經(jīng)驗(yàn)等主觀因素，因此未必能客觀地考慮到不同土地類型對特定物種的阻礙程度。彭澤縣本土的重點(diǎn)保護(hù)動物有野生梅花鹿華南亞種、云豹、豹、白頸長尾雉、白鶴、東方白鸛、黑麂等7種，二級保護(hù)動物17種，包括鹿科、雉科、鶴科、貓科等。綜合考慮到彭澤縣內(nèi)復(fù)雜的生物種類，本研究以土地類型作為彭澤縣阻力面構(gòu)建的基礎(chǔ)因素[23]，引入夜間燈光數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源：NASA網(wǎng)站http://reverb.echo.nasa.gov）。研究表明，夜間燈光數(shù)據(jù)能夠有效反映地區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)交流情況、人口活動情況與人口密集程度。因此引入夜間燈光數(shù)據(jù)可以有效彌補(bǔ)土地類型未考慮人類活動軌跡的局限性，通過以下公式對不同土地類型進(jìn)行修正[24]：

式中R′i表示斑塊i經(jīng)過夜間燈光數(shù)據(jù)修正后的阻力值，TLIi表示屬于地類a的斑塊i的夜間燈光值，TLIa是地類a的平均夜間燈光值，Ri為斑塊i的基礎(chǔ)阻力值，

值得注意的是，水域環(huán)境受人為活動的影響較小，夜間燈光值在水域環(huán)境中就失去了意義，通過夜間燈光值修正水域環(huán)境的阻力時會使水域環(huán)境對包括24 種國家一級保護(hù)動物在內(nèi)的生物遷徙阻力過小，這不符合陸地生物的生活習(xí)慣，所以在針對水域環(huán)境的地形阻力修正過程中，仍保持基礎(chǔ)阻力[25-26（]表4）。

最小累計(jì)阻力模型的重點(diǎn)是對生態(tài)源地的選取與阻力面的構(gòu)建，根據(jù)景觀連通性指數(shù)、斑塊重要性指數(shù)對生境斑塊面積大于1 km2的核心區(qū)斑塊進(jìn)行連通性分析后，選取dPC 指數(shù)大于1 的9 個斑塊作為生態(tài)源地。

同時根據(jù)夜間燈光數(shù)據(jù)對基礎(chǔ)阻力面進(jìn)行修正，采用30 m×30 m精度的柵格大小對彭澤縣土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格計(jì)算，得出彭澤縣最小累計(jì)阻力模型的成本數(shù)據(jù)。

然后在ArcGis 10.2 平臺上利用Distance 工具的cost-distance 模塊，輸入9 個生態(tài)源地的柵格數(shù)據(jù)和成本數(shù)據(jù)，計(jì)算出成本數(shù)據(jù)上的每一個單元到生態(tài)源地的最小累計(jì)阻力，最終綜合出針對9 個生態(tài)源地的彭澤縣最小累計(jì)阻力模型（如圖7）。

圖7 彭澤縣最小累計(jì)阻力模型Fig.7 Model of least cumulative resistance in Pengze County

將利用連通性識別后的9 個生態(tài)源地分別作為ArcGis 10.2 平臺上cost-path 模塊中的源和目標(biāo)，結(jié)合成本距離柵格數(shù)據(jù)與成本回溯鏈接?xùn)鸥駭?shù)據(jù)生成潛在生態(tài)廊道36條（如圖8）。

圖8 彭澤縣潛在生態(tài)廊道示意圖Fig.8 Schematic diagram of potential ecological corridor in Pengze

3.6 基于重力模型的重要生態(tài)廊道識別

重力模型可以識別各生態(tài)源地之間的相互作用矩陣，通過量化標(biāo)準(zhǔn)評價研究范圍內(nèi)生態(tài)源地之間的相互作用強(qiáng)度，生態(tài)源地之間的相互作用強(qiáng)度側(cè)面反映了連通其之間的最小成本廊道的有效性與必要性。原理是生態(tài)源地面積較大且生態(tài)源地之間的廊道成本小則相互作用強(qiáng)度高，此時廊道重要性程度也高，從而對廊道的選取提供依據(jù)[11]。

利用重力模型對9 個生態(tài)源地的相互作用力進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建吸引力矩陣。從表5 可知，彭澤縣生態(tài)廊道的總面積為6 762.02 hm2。生態(tài)廊道在彭澤縣的核心區(qū)景觀類型中面積為4 908.39 hm2，占生態(tài)廊道總面積的72.45%，說明彭澤縣內(nèi)的核心區(qū)生境斑塊除了作為物種的棲息地外，還能作為生物遷徙的物質(zhì)載體。在橋接區(qū)景觀類型中的面積為284.64 hm2，占總面積的4.20%，橋接區(qū)與潛在生態(tài)廊道的交叉可以從一定程度反映生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，說明潛在生態(tài)廊道系統(tǒng)的復(fù)雜程度中等。

表5 基于重力模型的生態(tài)源地間相互吸引力矩陣Tab.5 Interaction matrix between ecological sources based on gravity mode

此外，通過將潛在生態(tài)廊道與土地構(gòu)成類型的建設(shè)用地、林地等進(jìn)行面積對比，可以初步判斷生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的可行性。表4 可知，潛在生態(tài)廊道在林地中的面積為6 068.78 hm2，占潛在廊道總面積的89.75%，林地本身就是生物棲息繁衍的重要斑塊，同時又構(gòu)成彭澤縣潛在生態(tài)廊道的主要部分，因此需要對林地進(jìn)行封山育林等手段對彭澤縣內(nèi)的生境斑塊進(jìn)行保護(hù)；由于彭澤縣內(nèi)耕地面積大，范圍廣，同時也是生物遷徙中等阻力地區(qū)，所以潛在生態(tài)廊道在耕地中的占比較少，為3.52%；水域在潛在生態(tài)廊道中的面積占比也很小[27]，雖然彭澤縣水域系統(tǒng)豐富，但水域?qū)τ谏镞w徙來說還是具有一定的阻礙作用，為4.74%。彭澤縣內(nèi)的草地面積少，分布較集中，所以只占潛在生態(tài)廊道的0.85%。同樣的，由于建設(shè)用地與其他用地對生物遷徙的極大阻力[28]，占用的潛在生態(tài)廊道面積僅為1.13%和0.01%。

表4 生態(tài)廊道土地利用類型構(gòu)成Tab.4 Land use types composition of ecological corridors

因此對選取的9個生態(tài)源地而構(gòu)成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在土地利用構(gòu)成上是可取的，但需要注意的是在將來的城市發(fā)展與城鎮(zhèn)化過程中要嚴(yán)格控制城市擴(kuò)張與潛在生態(tài)廊道之間的矛盾，在未來的發(fā)展建設(shè)過程中要盡可能避免占用生態(tài)廊道。

圖9 彭澤縣生態(tài)廊道Fig.9 Ecological corridors in Pengze

基于重力模型判斷潛在生態(tài)廊道的重要性與保護(hù)的優(yōu)先級是對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的主次關(guān)系評價的重要依據(jù)[29]，根據(jù)表6的源地間相互作用強(qiáng)度可知重要廊道15條，一般廊道21條。

由表6 可知，源地21 與25 之間的相互作用最強(qiáng)，表明彭澤縣內(nèi)這兩個源地的關(guān)聯(lián)度最高，生物遷徙所耗費(fèi)的成本最低，物質(zhì)交換的程度最高，生物交流的可能性最大，因此對源地21～25 的廊道進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)可以促進(jìn)彭澤縣內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一性和完整性。源地2，4，10對其他的源地來說源地間的相互作用強(qiáng)度最弱，表明這3個源地對其他源地來說生物遷徙成本較高，距離較遠(yuǎn)，容易受到外界影響使得廊道發(fā)生斷裂，不利于生物交流，應(yīng)對這一部分廊道進(jìn)行生物踏腳石的規(guī)劃，降低生物遷移的成本。

3.7 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

考慮到研究區(qū)現(xiàn)狀和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成結(jié)果，本研究以新增生態(tài)斷裂點(diǎn)和生態(tài)暫歇點(diǎn)作為優(yōu)化方法。

3.7.1 生態(tài)暫歇點(diǎn) 生態(tài)廊道是作為物種遷徙和生物擴(kuò)散的物質(zhì)載體，生態(tài)廊道的穩(wěn)定性與安全性直接影響生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的有效性（圖10）。

圖10 暫歇點(diǎn)分布Fig.10 Distribution of temporary points

研究區(qū)下方的生態(tài)源地面積大，數(shù)量多，生態(tài)過程發(fā)生的可能性大，對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性要求高，考慮到研究區(qū)左下角向上部遷移過程中面臨的生態(tài)壓力和綜合阻力，發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域內(nèi)的生態(tài)過程受到人類活動影響的可能性大，生態(tài)廊道本體容易發(fā)生斷裂，因此需要建設(shè)具有生物暫歇作用的暫歇點(diǎn)斑塊，又名踏腳石。這類生態(tài)斑塊對生態(tài)廊道與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性提升有極大的促進(jìn)作用，在實(shí)際情況下，對具有大尺度穿越性的廊道而言，往往會出現(xiàn)與周圍生態(tài)源地割裂的情況。如彭澤縣長江段與南部生態(tài)源地密集的部分，可以明顯地看到中部、北部、最南部都各有一條孤立的廊道，對物種遷徙與生態(tài)過程而言會受到較大阻力與風(fēng)險。因此，考慮對生態(tài)源地進(jìn)行緩沖分析，將生態(tài)廊道與生態(tài)源地緩沖區(qū)進(jìn)行疊加分析。本研究綜合生態(tài)廊道、生態(tài)源地與生態(tài)源地緩沖區(qū)對廊道交點(diǎn)、源地內(nèi)交點(diǎn)與緩沖區(qū)內(nèi)交點(diǎn)進(jìn)行暫歇點(diǎn)規(guī)劃，運(yùn)用ArcGIS技術(shù)確定27個生態(tài)暫歇點(diǎn)，具體分布在研究區(qū)以南，集中在大浩山山脈等處。

3.7.2 生態(tài)斷裂點(diǎn) 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)成上有可能與研究區(qū)人類交通密集區(qū)域發(fā)生沖突，使得生態(tài)過程危險性與綜合阻力增大[30]，還容易損傷生態(tài)網(wǎng)絡(luò)本體的景觀功能[31]。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與人類交通活動發(fā)生關(guān)系的區(qū)域被稱作生態(tài)斷裂點(diǎn)[32]，根據(jù)彭澤縣現(xiàn)存的道路數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)段裂點(diǎn)識別，分布在城鎮(zhèn)道路系統(tǒng)中的生態(tài)斷裂點(diǎn)共55 個，而與農(nóng)村道路系統(tǒng)發(fā)生沖突的生態(tài)斷裂點(diǎn)多達(dá)303 個。與城鎮(zhèn)道路系統(tǒng)發(fā)生沖突的生態(tài)斷裂點(diǎn)主要分布在長江支流與大浩山山脈。為避免人類活動與生態(tài)過程發(fā)生正面沖突的可能性，應(yīng)對生態(tài)斷裂點(diǎn)進(jìn)行工程措施的修復(fù)，如建立生物專用的天橋、涵洞[33]，預(yù)留足夠的生態(tài)空間，區(qū)域綠地周邊建設(shè)緩沖區(qū)，盡可能縮減人類活動干擾，盡可能擴(kuò)大生態(tài)過程的穩(wěn)定性（圖11）。

圖11 斷裂點(diǎn)分布Fig.11 Distribution of fracture points

4 討論與結(jié)論

本研究的技術(shù)路線是以土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過生態(tài)敏感性評價確定MSPA 方法的前景要素，利用景觀連通性評價與斑塊重要性指數(shù)，在考慮生境斑塊面積的基礎(chǔ)上確定具有生態(tài)源地作用的核心區(qū)斑塊，利用夜間燈光數(shù)據(jù)修正阻力面，使用最小累計(jì)阻力模型構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)、建設(shè)生態(tài)暫歇點(diǎn)[34]。從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部到外部同時對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升彭澤縣的景觀連通性與生態(tài)廊道的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)人與自然之間存在的矛盾，促進(jìn)土地資源整合，落實(shí)山水林田湖草命運(yùn)共同體。

研究結(jié)果表明：（1）彭澤縣生態(tài)源地主要分布在彭澤縣的南部和北部，中部的景觀連通性差、景觀類型單一、綜合阻力高，對南北部的生態(tài)過程起到了抑制作用；需要對研究區(qū)南部和北部的生態(tài)源地進(jìn)行緩沖區(qū)保護(hù)，特別是生態(tài)源地21 與17 需要重點(diǎn)保護(hù)。（2）彭澤縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成部分是林地，整體穩(wěn)定性高，安全性強(qiáng)。但也有4%的生態(tài)廊道占用了水域面積，為避免水域?qū)ξ锓N遷徙帶來的阻礙，考慮在南部的太泊湖等處的水體進(jìn)行緩沖林建設(shè)，為生物提供生物暫歇點(diǎn)。（3）彭澤縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中具有重要意義的生態(tài)廊道15條，主要分布在研究區(qū)南部，其中廊道21～25和21～18需要重點(diǎn)保護(hù)。（4）彭澤縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)目前有生態(tài)斷裂點(diǎn)55個，主要分布在廊道密度最大的南部和北部，需要在將來規(guī)劃中充分考慮到交通網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)廊道之間的沖突，對生態(tài)斷裂點(diǎn)進(jìn)行如生物天橋、涵洞的規(guī)劃；生態(tài)暫歇點(diǎn)15個，主要分布在研究區(qū)南部，需要在將來的規(guī)劃中確定暫歇點(diǎn)斑塊。

本研究的創(chuàng)新性體現(xiàn)在：（1）使用MSPA方法時考慮到不同像元大小對景觀類型的識別能力，本研究選取20，30，60，90 m精度作為對照，根據(jù)實(shí)際情況有效避免了不同研究精度下的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響；（2）在進(jìn)行連通性計(jì)算之前對方案的連通距離閾值引入了成本比參數(shù)，避免了主觀盲目選擇距離閾值的問題從而增加了成果的說服力與可行性；（3）綜合考慮景觀類型與用地?cái)?shù)據(jù)外，增加夜間燈光數(shù)據(jù)作為修正阻力面的補(bǔ)充，避免了人類活動強(qiáng)度與土地利用數(shù)據(jù)上可能出現(xiàn)的非線性關(guān)系，使得阻力面的構(gòu)建更符合實(shí)際情況；（4）將結(jié)果與土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，避免生成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)過度占用人類活動范圍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)占林地面積的將近90%左右，說明生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的可行性成立。

本研究的不足之處在于：（1）生態(tài)廊道的寬度目前并無行業(yè)規(guī)范的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，本研究在綜合考慮俞孔堅(jiān)[35]、林菁[10]等團(tuán)隊(duì)的不同尺度的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究，最終以縣級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的廊道寬度為本研究的選取標(biāo)準(zhǔn)[11-14]。（2）2021年7月頒布的《江西省國土空間總體規(guī)劃（2021—2035年）》（征求意見稿）中，包含彭澤縣等長江段的行政區(qū)域依規(guī)要建設(shè)成美麗長江岸線江西段，本研究通過生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的形式對彭澤縣內(nèi)的生態(tài)要素進(jìn)行整合，但不包含美學(xué)要素，故在將來的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究中還需要在滿足基本生態(tài)需求的條件下進(jìn)行美學(xué)尺度與生態(tài)環(huán)境的融合思考。

致謝：江西省高校人文社會科學(xué)研究項(xiàng)目（JC19118）同時對本研究給予了資助，謹(jǐn)致謝意！