寧紹平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)空格局與優(yōu)化研究

金愛博，張?jiān)婈枺跸驑s

(北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，北京 100083)

在快速城鎮(zhèn)化的影響下，城鄉(xiāng)土地利用方式的劇烈變化導(dǎo)致生境斑塊的破碎化和島嶼化，從而嚴(yán)重削弱了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)能力，阻斷了生物遷徙廊道，不利于城鄉(xiāng)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[1]。綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是指以自然植被為主并按照特定規(guī)律而連接的生態(tài)空間，主要由林地、草地和水體等構(gòu)成[2]。構(gòu)建綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是解決高城鎮(zhèn)化地區(qū)生境斑塊破碎化問題的有效辦法，通過將點(diǎn)狀、面狀的破碎生境進(jìn)行有效的連接，形成完整、連續(xù)的景觀和生物棲息地網(wǎng)絡(luò)，以提高生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效率[3]。同時(shí)，綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)還能夠在一定程度上控制城市蔓延，對(duì)城鄉(xiāng)及其環(huán)境的保護(hù)與發(fā)展具有重要意義[3-4]。

綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究與應(yīng)用已經(jīng)在國際、國家、區(qū)域、城市及場(chǎng)地5種層次上展開[5]，其中，國內(nèi)研究的主要對(duì)象包括城市[6]、城市群和都市圈[7]、自然流域[8]等范疇。依據(jù)“源-匯”理論，綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析通常包含生態(tài)源地篩選、生態(tài)阻力面模擬、生態(tài)廊道識(shí)別與評(píng)估等內(nèi)容。在研究方法上，生態(tài)源地篩選多采用生態(tài)用地?cái)U(kuò)展[9]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估[2]和景觀斑塊連通性分析[10]等方法；生態(tài)阻力面模擬有最小累積阻力模型[6,8]、生境質(zhì)量評(píng)價(jià)[11]等常見途徑；而在生態(tài)廊道識(shí)別與評(píng)估方面，則主要采用重力模型[7]、電流理論[12]、圖論模型[13]和水文輻射道提取[14]等方法。在綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，現(xiàn)有研究多結(jié)合現(xiàn)狀條件、規(guī)劃方案等內(nèi)容，通過保護(hù)與補(bǔ)充生態(tài)源地、規(guī)劃生態(tài)踏腳石、修復(fù)斷裂點(diǎn)等方式增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋度[6]。總體而言，當(dāng)前綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究多以各級(jí)行政區(qū)為對(duì)象，較少關(guān)注以自然要素為邊界的具有獨(dú)特地理格局特征的地理單元。同時(shí)，優(yōu)化方法大多依賴研究者經(jīng)驗(yàn)，在源地、廊道等生態(tài)空間選擇上較為主觀，存在一定的片面性。近年來，有學(xué)者通過對(duì)研究區(qū)域不同時(shí)期的生態(tài)空間進(jìn)行橫向比較，結(jié)合退化生態(tài)源地的可逆性原理提出優(yōu)化建議[15]，這一思路具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，應(yīng)結(jié)合各類區(qū)域加以深入探討。

因此，該研究以具有典型“山地-平原-海洋”格局特征且有著較高城鎮(zhèn)化水平的寧紹平原為對(duì)象，通過對(duì)比1990、2000、2010和2020年4個(gè)時(shí)期區(qū)域的生態(tài)源地、生態(tài)阻力面和生態(tài)廊道變化，剖析各時(shí)期綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)空格局特征。最終，依據(jù)生態(tài)源地可逆性特點(diǎn)和現(xiàn)狀用地條件，通過恢復(fù)和增加重要生態(tài)源地、優(yōu)化綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、規(guī)劃生態(tài)踏腳石以及修復(fù)生態(tài)障礙點(diǎn)4類遞進(jìn)手段，為寧紹平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

寧紹平原是浙江省東北部一片較為獨(dú)立的濱海平原，其北面為杭州灣，西臨錢塘江，南側(cè)、東側(cè)被浙閩丘陵包圍，呈現(xiàn)南高北低的臺(tái)階式格局，高密度的河網(wǎng)水系則是平原最為典型的景觀特征[16]。寧紹平原人居歷史悠久，南宋后隨著人口重心的南移成為重要的“魚米之鄉(xiāng)”，同時(shí)也是目前中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集以及城鎮(zhèn)開發(fā)程度較快的地區(qū)之一[17]。研究范圍以區(qū)縣行政邊界進(jìn)行劃分，包括寧波、紹興以及杭州市域的部分區(qū)域，涵蓋南部具有重要生態(tài)價(jià)值的山地丘陵和北部海岸線，總面積約為11 392 km2(圖1)。

圖1 研究區(qū)范圍

1.2 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

研究數(shù)據(jù)主要來源包括:(1)GLC_FCS30產(chǎn)品(https:∥data.casearth.cn)提供的1990、2000、2010和2020年4個(gè)時(shí)期30 m分辨率土地利用覆被數(shù)據(jù)；(2)中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云(https:∥www.gscloud.cn/)提供的GDTM 30 m分辨率DEM高程數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)Bigemap矢量路網(wǎng)數(shù)據(jù)下載的行政邊界、公路、鐵路、水系等數(shù)據(jù)?；贏rcGIS 10.2平臺(tái)，采用WGS_1984_UTM_Zone_51N坐標(biāo)系投影，分別對(duì)1990、2000、2010和2020年編號(hào)為E120N30和E120N35的土地利用覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌和提取，并將其劃分為耕地、林地、灌叢、草地、濕地、水體、人造地表和裸地8類地表類型。

2 研究方法

2.1 綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析

2.1.1重要生態(tài)源地篩選

形態(tài)學(xué)空間模式分析法(MSPA)可以根據(jù)土地利用數(shù)據(jù)，將土地?cái)?shù)據(jù)中林地、灌叢、草地、濕地和水體作為前景，將耕地、人造地表和裸地作為背景，選擇八鄰域法分析景觀格局，其中，核心區(qū)即為生態(tài)源地[18]。為了進(jìn)一步增加生態(tài)源地的合理性，通過分析基于物種擴(kuò)散概率得出的景觀連通性，從空間角度設(shè)置閾值，篩選出重要的生態(tài)源地。其中，常用的可能連通性〔PC，CP，式(1)〕和斑塊重要性〔dPC，CdP，式(2)〕計(jì)算公式[19]為

(1)

(2)

2.1.2生境質(zhì)量評(píng)價(jià)與生態(tài)阻力面構(gòu)建

InVEST生境質(zhì)量模型是基于土地利用類型和生物多樣性威脅的綜合評(píng)估的可靠方法，適用于提升快速城市化區(qū)域生態(tài)阻力分析的準(zhǔn)確性[20]，Dxj為土地利用類型j中柵格x的生境退化程度，可將其轉(zhuǎn)化為生境質(zhì)量(Qxj)，其計(jì)算公式[21]為

(3)

(4)

式(3)～(4)中，R為威脅因子個(gè)數(shù)；y為威脅因子r的所有柵格單元；Yr為威脅因子的柵格數(shù)；Wr為威脅因子r的權(quán)重；ry為柵格y威脅因子值；βx為威脅因子對(duì)柵格x的可達(dá)性；Sjr為土地利用類型j對(duì)威脅因子r的敏感程度；Hj為土地利用類型j的生境適宜度；z=2.5，k取值為0.5[20]。威脅影響(irxy)隨距離變化的表達(dá)式為

(5)

(6)

式(5)～(6)中，dxy為柵格x與柵格y間的距離；drmax為威脅因子r的最大威脅距離。參考InVEST使用手冊(cè)[20]關(guān)于生境適宜性、生境威脅因子相關(guān)設(shè)定要求，結(jié)合已有研究參數(shù)設(shè)定經(jīng)驗(yàn)和寧紹平原生物多樣性特征[22-26]，將各類用地中物種生存能力較高的林地、灌叢、草地、濕地的生境適宜度定為1，將部分生物難以跨越的水體生境適宜度定為0.7，將缺乏植被覆蓋但受人類活動(dòng)影響較小的裸地生境適宜度定為0.6，將生物多樣性較低的耕地生境適宜度設(shè)定為0.3，將受人類活動(dòng)影響較深的人造地表的生境適宜度設(shè)定為0。同時(shí)，選擇易威脅周邊土地生境的人造地表、裸地和耕地作為威脅因子。對(duì)比3項(xiàng)威脅因子，寧紹平原大規(guī)模且快速蔓延的人造地表導(dǎo)致生境退化范圍最廣，且對(duì)附近生境的破壞較為嚴(yán)重，其次是裸地、耕地。因此，結(jié)合類似區(qū)域研究經(jīng)驗(yàn)[25]，分別設(shè)定其最大威脅距離、權(quán)重和類型(表1)，并通過對(duì)比不同土地利用類型的特征，設(shè)定各生境類型對(duì)生態(tài)威脅因子的敏感度(表2)。

表1 威脅因子及其威脅強(qiáng)度

表2 土地利用類型對(duì)生境威脅因子敏感度

最小累積阻力模型(MCR)法是用于計(jì)算空間中生物移動(dòng)阻力的廣泛方法，多用于提取、構(gòu)建區(qū)域生態(tài)廊道[27]?；贛CR模型，利用層次分析法確定生境質(zhì)量、土地利用類型、高程和坡度4個(gè)因子的權(quán)重值[28]，將其加權(quán)疊加得到寧紹平原生態(tài)綜合阻力面(表3)，其計(jì)算公式[29]為

表3 阻力面權(quán)重及因子阻力值

(7)

式(7)中，f為阻力函數(shù)，表示空間中某一點(diǎn)的最小阻力與其到所有源地的距離和景觀基面特征的正相關(guān)關(guān)系；Dij為第j個(gè)斑塊到第i個(gè)斑塊的距離；Ri為第i個(gè)斑塊自身擴(kuò)展的阻力系數(shù)；min是取j至i阻力值中最小值。

2.1.3綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別與評(píng)價(jià)

基于電路理論，借助Linkage Mapper可以直觀展示廊道寬度、重要程度和斷裂點(diǎn)等信息，為生態(tài)廊道規(guī)劃提供一定的寬度與范圍參考[30]。通過Ciruitscape軟件多對(duì)一模式(all-to-one)識(shí)別重要生態(tài)斑塊[31]，設(shè)置10 km為加權(quán)成本距離[12]，計(jì)算代表生態(tài)廊道效率的電流密度。

網(wǎng)絡(luò)閉合指數(shù)(α指數(shù))、網(wǎng)絡(luò)連接度指數(shù)(β指數(shù))和網(wǎng)絡(luò)連通率指數(shù)(γ指數(shù))可反映生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中源地與廊道的連接關(guān)系、復(fù)雜程度及相關(guān)效益。指數(shù)與廊道連通性呈正相關(guān)，計(jì)算公式[32]為

(8)

(9)

(10)

式(8)～(10)中，L為生態(tài)廊道數(shù)；V為生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)。

2.2 綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路徑

由于生境斑塊并非不可逆地消逝[13]，因此，縱向比較4個(gè)時(shí)期重要生態(tài)源地的位置和數(shù)量，篩選同一閾值下曾存在過的重要生態(tài)源地，綜合考慮其重要性和現(xiàn)狀，作為可恢復(fù)的重要生態(tài)源地。相關(guān)研究表明，0.1 km2以上的綠地具有生態(tài)功能多元和景觀風(fēng)貌提升的雙重特性[33]；同時(shí)，分析當(dāng)前綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)未能覆蓋的區(qū)域，參考已有研究方法[34]，發(fā)現(xiàn)在研究區(qū)域內(nèi)0.1 km2尺度以下的斑塊數(shù)量隨面積閾值的減小而快速增加。因此，選擇現(xiàn)狀自然條件較好且大于0.1 km2的生境斑塊作為補(bǔ)充的重要生態(tài)源地，以提升綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋度。然后，基于電路理論分析與驗(yàn)證優(yōu)化后綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，提出優(yōu)化后各級(jí)廊道的布局，并以其為基礎(chǔ)結(jié)合區(qū)域現(xiàn)狀條件規(guī)劃具有重要橋接作用的生態(tài)踏腳石節(jié)點(diǎn)，并篩選出需要開展生態(tài)修復(fù)的主要障礙點(diǎn)。

3 寧紹平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果

30年間寧紹平原土地利用類型最大的變化來源于人造地表的擴(kuò)張，共計(jì)增長(zhǎng)2 526.41 km2，增幅達(dá)到537.11%。人造地表的快速蔓延表現(xiàn)為以平原上各級(jí)城市為中心，呈現(xiàn)織網(wǎng)成面的總體態(tài)勢(shì)，導(dǎo)致平原區(qū)、濱海區(qū)以及南部低山區(qū)域耕地和自然植被的大量減少和破碎化(圖2)。

圖2 4個(gè)時(shí)期寧紹平原各類用地變化

3.1 重要生態(tài)源地

比較分析4個(gè)時(shí)期寧紹平原景觀格局和重要的生態(tài)源地變化(圖3～4，表4)。區(qū)域內(nèi)生態(tài)核心區(qū)和重要生態(tài)源地面積30年間分別減少753.88和863.34 km2，數(shù)量分別增加5 281和12個(gè)，說明快速的城鎮(zhèn)化發(fā)展使區(qū)域重要的生態(tài)空間嚴(yán)重萎縮，并趨于破碎化。其中，1990—2000年是區(qū)域生態(tài)核心區(qū)面積和完整性下降最為劇烈的10年，而后的20年雖然面積上有所回升，但破碎化并未得到有效緩解。重要生態(tài)源地的變化更加直觀地反映了上述問題，近20年重要生態(tài)源地在規(guī)模和連通性上一直呈下降趨勢(shì)，這說明部分重要生態(tài)源地由于難以與其他生態(tài)空間連接而走向孤島化，喪失了其作為生態(tài)源地的功能，而另一部分大型生態(tài)源地則被切割成更小的斑塊，降低了區(qū)域?qū)ι飾⒌匾?guī)模與多樣性的承載能力。同時(shí)，研究結(jié)果也在一定程度上反映了近年來的生態(tài)修復(fù)工作大多以局部新增的方式開展，這種非體系化的局部修復(fù)方式并未從根本上緩解城鎮(zhèn)化造成的原有重要生態(tài)源地萎縮，難以支撐更為健康的區(qū)域生態(tài)功能。

表4 4個(gè)時(shí)期寧紹平原生態(tài)核心區(qū)景觀格局變化

圖3 4個(gè)時(shí)期寧紹平原景觀格局變化

在空間分布方面，1990年重要生態(tài)源地主要分布于杭州灣沿岸和南側(cè)低山丘陵北麓的平原邊緣地帶，平原上的主要孤丘、水體等內(nèi)部生態(tài)核心區(qū)未能發(fā)揮生態(tài)源地的作用。在平原西部，2000和2010年句余山和余姚江升級(jí)成為區(qū)域重要生態(tài)源地，但在2020年由于連通性下降又喪失了這一功能。而在平原東部，2020年曹娥江沿岸連續(xù)生態(tài)源地的形成帶動(dòng)了紹興東側(cè)孤丘群生態(tài)源地作用的發(fā)揮。這說明主干河流的生態(tài)連通作用對(duì)于平原上主要生態(tài)核心區(qū)源地作用的發(fā)揮極其關(guān)鍵，同時(shí)，由于河流沿岸通常是城鎮(zhèn)化最為劇烈的地區(qū)，導(dǎo)致其生態(tài)條件和連續(xù)狀態(tài)的不穩(wěn)定性。

圖4 4個(gè)時(shí)期寧紹平原重要生態(tài)源地變化

3.2 生境質(zhì)量與生態(tài)阻力面

近30年來，區(qū)域生境質(zhì)量總體嚴(yán)重下降(圖5)。尤其是近20年以各城市為中心的城鎮(zhèn)化擴(kuò)張，導(dǎo)致平原內(nèi)大量以塘浦圩田為典型特征的中等級(jí)質(zhì)量生境轉(zhuǎn)變?yōu)檩^差和差等級(jí)質(zhì)量。平原上生境質(zhì)量較差的區(qū)域自西而東以蕭山—紹興、慈溪—余姚和寧波3個(gè)區(qū)域分布規(guī)模最大。錢塘江沿岸生境質(zhì)量曾在2000和2010年短暫上升為較高等級(jí)，至2020年又回落到中等級(jí)質(zhì)量生境，說明錢塘江沿岸地區(qū)仍然處在快速的動(dòng)態(tài)變化之中。區(qū)域高質(zhì)量生境主要分布于南部山地丘陵和平原中的各個(gè)孤丘地區(qū)。進(jìn)一步結(jié)合寧紹平原生態(tài)阻力面變化(圖6)開展分析，1990年寧紹平原生態(tài)阻力依托“山地—山前平原—濱海平原—海岸”格局呈現(xiàn)自高而低的4個(gè)清晰梯度。經(jīng)歷30年的發(fā)展，以中心城區(qū)為核心的高阻力輻射圈層結(jié)構(gòu)打破了原有的梯度阻力格局，導(dǎo)致平原地區(qū)生物流動(dòng)能力較大程度地降低。

圖5 4個(gè)時(shí)期寧紹平原生境質(zhì)量變化

圖6 4個(gè)時(shí)期寧紹平原生態(tài)阻力變化

3.3 綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析

基于電路理論開展4個(gè)時(shí)期寧紹平原生態(tài)廊道分析(圖7，表5～6)。(1)1990年寧紹平原生態(tài)廊道較少且分布不均，平原西部重要生態(tài)廊道分布較為集中，南北向連接著朝平原延伸的南部丘陵帶和北部沿海區(qū)域。1990年平原的另外2條重要生態(tài)廊道則分別是連接甬江和南部山體的姚江東段廊道和蕭山地區(qū)連接“錢塘江—浦陽江”交匯口和趙家?guī)X山的廊道。(2)2000年區(qū)域生態(tài)廊道分布均衡性得到提升。得益于平原東部句余山轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾纳鷳B(tài)源地，依托其形成連接南北的多條生態(tài)廊道，彌補(bǔ)了姚江河谷和慈溪地區(qū)廊道空白。在中部上虞和余姚東部地區(qū)，依托水系形成連接濱海生境和南部蘭芎山、牛頭山的生態(tài)廊道。在平原西部，由于沿杭州灣生態(tài)源地的減弱和紹興市城鎮(zhèn)建設(shè)的擴(kuò)張，紹興地區(qū)重要生態(tài)廊道向兩側(cè)轉(zhuǎn)移形成了依托杭甬運(yùn)河和曹娥江的“人字形”生態(tài)廊道。此外，這一時(shí)期寧波奉化地區(qū)、北侖區(qū)的生態(tài)廊道也得到發(fā)展。(3)2010年平原生態(tài)廊道總體格局與2000年基本一致，廊道規(guī)模雖有所下降，但α、β、γ指數(shù)得到提升，達(dá)到4個(gè)時(shí)期較好的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。句余山以南姚江河谷的生態(tài)廊道規(guī)模得到進(jìn)一步擴(kuò)大，但往北與沿海區(qū)域間的生態(tài)連接大幅減弱，說明這一時(shí)期慈溪地區(qū)快速城鎮(zhèn)化破壞了原有的廊道結(jié)構(gòu)。(4)2020年生態(tài)廊道多聚集在靠近低山丘陵的南部山前平原。曹娥江與南部山區(qū)間在紹興中心城區(qū)東側(cè)新增一條強(qiáng)度較大的廊道，寧波南部、奉化地區(qū)、蕭山南部各生態(tài)源地之間的廊道也得到進(jìn)一步發(fā)展。與之相反，平原北部總體廊道情況在2020年下降嚴(yán)重，除曹娥江和上虞地區(qū)連接山海區(qū)域的兩條廊道外，其余原有廊道全部喪失，說明近10年來城鎮(zhèn)化造成濱海平原區(qū)域生態(tài)格局的惡化。

表5 4個(gè)時(shí)期寧紹平原重要生態(tài)廊道變化

圖7 4個(gè)時(shí)期寧紹平原生態(tài)廊道變化

總體來看，快速城鎮(zhèn)化給寧紹平原的生態(tài)廊道格局帶來了較大的不穩(wěn)定性。自1990年開始，經(jīng)過20年的發(fā)展，平原生態(tài)廊道布局逐漸均衡、優(yōu)化。近10年來，依托紹興、寧波中心城區(qū)以及蕭山地區(qū)的生態(tài)修復(fù)工作初見成效，實(shí)現(xiàn)了平原南部山前平原生態(tài)廊道的優(yōu)化，但北側(cè)濱海平原的生態(tài)格局并未得到足夠重視。此外，結(jié)合各時(shí)期生態(tài)廊道分布可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于以河網(wǎng)水系為特色的寧紹平原而言，平原中各主干水系對(duì)于廊道的形成以及諸如句余山等重要生態(tài)源地的恢復(fù)具有極其重要的作用，同時(shí)，塘浦圩田這種獨(dú)特的地域景觀形式對(duì)于廊道規(guī)模的保持也具有重要價(jià)值。

表6 4個(gè)時(shí)期寧紹平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)指數(shù)變化

4 寧紹平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略

通過對(duì)比分析1990、2000、2010和2020年4個(gè)時(shí)期區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在區(qū)域大規(guī)模城鎮(zhèn)化建設(shè)背景下，通過恢復(fù)和增加重要生態(tài)源地、規(guī)劃生態(tài)踏腳石及待修復(fù)的生態(tài)障礙點(diǎn)，從而促進(jìn)更為均衡、結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得尤為重要，以提升區(qū)域整體生態(tài)功能的穩(wěn)定與韌性，支撐城鄉(xiāng)及其環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

4.1 恢復(fù)和增加重要生態(tài)源地

通過對(duì)比4個(gè)時(shí)期寧紹平原重要生態(tài)源地與生態(tài)阻力，根據(jù)生態(tài)源地退化的可逆性特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地情況，選擇句余山、余姚江(寧波段)、奉化周邊虎頭山-雨施山丘陵斑塊、杭州灣東段沿岸作為建議恢復(fù)和提升的4個(gè)重要生態(tài)源地。此外，從改善綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，通過篩選景觀格局分析中核心區(qū)斑塊的面積與空間分布規(guī)律，綜合考慮當(dāng)前區(qū)域用地現(xiàn)狀和區(qū)域景觀特征，篩選生境條件較好的濕地、湖泊以及地勢(shì)較高的林地斑塊作為建議補(bǔ)充生態(tài)源地，包括湘湖風(fēng)景區(qū)、央茶湖、駝峰山和洋涇畈等共計(jì)21處(圖8)。

圖8 寧紹平原生態(tài)源地優(yōu)化結(jié)果

4.2 綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與驗(yàn)證

以優(yōu)化后的重要生態(tài)源地格局為基礎(chǔ)，分析得到以人工和自然水系為主要結(jié)構(gòu)的生態(tài)廊道132條(圖9)。在空間分布上，重要生態(tài)廊道主要穿越平原區(qū)域，而次要生態(tài)廊道則普遍分布于寧紹平原南側(cè)山地丘陵間。優(yōu)化后的主要廊道依托朝陽河、北排江和韓家江等主干水系，長(zhǎng)度共計(jì)769.12 km；次要廊道依托王家尖—靠溪嶺—楊梅橋水庫、龍會(huì)山—后頭山—塔山、大東山—復(fù)船山等丘陵林地以及沿海岸線區(qū)域共計(jì)216.68 km。優(yōu)化后生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的α、β和γ指數(shù)分別為0.87、2.64和0.92，廊道電流密度平均值為0.001 28，相較于2020年顯著提升。更加均衡、多樣的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)使得生態(tài)流回路增加，提高了區(qū)域生態(tài)安全的穩(wěn)定性。

圖9 寧紹平原生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化結(jié)果

4.3 生態(tài)踏腳石規(guī)劃

橋接區(qū)對(duì)生物遷移和景觀連通具有重要意義，而生態(tài)廊道的交點(diǎn)則是影響綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性的關(guān)鍵區(qū)域[35]。因此，篩除已建成城鎮(zhèn)及農(nóng)田，選擇綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中生態(tài)廊道的交匯點(diǎn)和跨越生態(tài)廊道的橋接區(qū)作為生態(tài)踏腳石規(guī)劃結(jié)果。結(jié)合用地現(xiàn)狀，優(yōu)先選擇水網(wǎng)放大區(qū)及濕地、城市大型公園綠地等具備一定生態(tài)基礎(chǔ)的區(qū)域，篩選出如東泊、鏡湖濕地公園、大南江和馬鞍山等90處生態(tài)踏腳石(圖10)。

圖10 寧紹平原生態(tài)踏腳石規(guī)劃

4.4 生態(tài)障礙點(diǎn)修復(fù)

大型人工廊道會(huì)導(dǎo)致生物被困在孤立的棲息地內(nèi)，阻礙生物的遷徙與移動(dòng)，使其很難與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，在跨越各類大型道路途中的死亡風(fēng)險(xiǎn)很高[35]?；贚inkage Mapper的Barrier Mapper工具設(shè)置50 m的探測(cè)半徑對(duì)源地間生態(tài)廊道進(jìn)行障礙點(diǎn)分析，再篩選現(xiàn)狀高速公路、鐵路、城市主要道路與優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)的交點(diǎn)，將其作為有待修復(fù)的生態(tài)障礙點(diǎn)，共計(jì)252處(圖11)。對(duì)于生態(tài)障礙點(diǎn)，建議在建設(shè)中結(jié)合場(chǎng)地及周邊實(shí)際環(huán)境，因地制宜地采用涵洞、生態(tài)橋等生態(tài)通道類型或?qū)χ攸c(diǎn)道路區(qū)域采用高架、下穿等方式，以保障生物流動(dòng)過程和物質(zhì)交換過程的連續(xù)性。

圖11 寧紹平原待修復(fù)生態(tài)障礙點(diǎn)

5 討論

(1)南北向的臺(tái)階式地理格局和密集的自然、人工水網(wǎng)是寧紹平原生態(tài)格局的基礎(chǔ)。該研究揭示了近30年來，以各級(jí)城市為中心的快速城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致區(qū)域南部山麓丘陵、中部山前平原和北部濱海平原的生態(tài)空間都呈現(xiàn)大規(guī)模減少和破碎化狀況，并且，近年來城鎮(zhèn)化進(jìn)程仍然在動(dòng)態(tài)地影響著區(qū)域生態(tài)格局。因此，依托地理格局特征和現(xiàn)狀河湖水系、林地，通過恢復(fù)與規(guī)劃生態(tài)源地、廊道和節(jié)點(diǎn)的方式形成綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)節(jié)大規(guī)模城鎮(zhèn)化建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，對(duì)于維持健康、穩(wěn)定的區(qū)域生態(tài)格局具有較強(qiáng)的可實(shí)施性和重要意義。在國土空間規(guī)劃的背景下，基于現(xiàn)狀條件構(gòu)建的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系能夠?yàn)閰^(qū)域生態(tài)紅線的劃定提供精細(xì)化參考，并控制、引導(dǎo)未來城鄉(xiāng)建設(shè)范圍。同時(shí)，由于自身景觀類型的多樣性，因而綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)也可以為區(qū)域山水林田湖草沙的系統(tǒng)性修復(fù)提供基礎(chǔ)框架，實(shí)現(xiàn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)多功能性的提升。

(2)寧紹平原作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)特的地理單元，包含了紹興、寧波以及杭州市域的部分區(qū)域。因此，應(yīng)以區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的整體健康為目標(biāo)，建立跨市、跨區(qū)縣的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作機(jī)制，開展體系化的治理工作。首先，應(yīng)以保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)理念為引領(lǐng)，重點(diǎn)保證區(qū)域各類生態(tài)源地的規(guī)模和質(zhì)量。一方面，著重恢復(fù)、擴(kuò)大錢塘江與杭州灣沿岸、南部低山丘陵等邊緣地帶以及各主干自然河流周邊的生態(tài)源地規(guī)模；另一方面，將該研究提出的25個(gè)平原內(nèi)部生態(tài)源地納入核心生態(tài)空間保護(hù)范疇，嚴(yán)格控制人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)源地的干擾，結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)生態(tài)源地周邊對(duì)其有不良影響的現(xiàn)狀用地屬性進(jìn)行調(diào)整，并依托各類源地的區(qū)位、規(guī)模和環(huán)境特征，針對(duì)性地開展不同生境的修復(fù)工作。其次，整體性的修復(fù)、連通平原中以自然河流、人工運(yùn)河和線性林地為結(jié)構(gòu)的各級(jí)生態(tài)廊道，保障南北向山海間廊道與東西向城市間廊道的多樣性和完整性，并依據(jù)廊道重要性劃定緩沖區(qū)范圍，控制廊道周邊的土地建設(shè)強(qiáng)度和建設(shè)類型，優(yōu)先保障連續(xù)的生態(tài)空間。最后，控制各生態(tài)踏腳石節(jié)點(diǎn)周邊建設(shè)強(qiáng)度，降低人類活動(dòng)對(duì)其生境質(zhì)量的干擾，并在未來進(jìn)一步建設(shè)和存量更新中均衡保留一定規(guī)模的自然場(chǎng)所，作為預(yù)留生態(tài)節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，將生態(tài)障礙點(diǎn)的修復(fù)納入?yún)^(qū)域交通等基礎(chǔ)設(shè)施廊道的更新建設(shè)工作中，減少人工建設(shè)對(duì)動(dòng)物遷徙和生態(tài)流動(dòng)過程連續(xù)性的影響。

(3)研究尚存在一些不足。區(qū)域生態(tài)源地斑塊規(guī)模、生態(tài)廊道加權(quán)成本距離等閾值的選擇是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的關(guān)鍵。該研究參考前人研究結(jié)果，并根據(jù)寧紹平原所處地區(qū)的地理、生態(tài)特征進(jìn)行修正，但未考慮各項(xiàng)閾值隨著時(shí)空演進(jìn)而發(fā)生的變化。而在不同類型用地中實(shí)際的生物多樣性、生物量和生境質(zhì)量等因素受人類影響的程度也會(huì)存在一定差異，其閾值的選擇是否具有相應(yīng)的特殊性，在未來仍需依托相關(guān)研究作進(jìn)一步探討。在區(qū)域綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化過程中，該研究采用生境恢復(fù)的可逆性與人工實(shí)地篩選相結(jié)合方法，仍然具有一定的誤差和主觀性，同時(shí)篩選效率較低。因此，在未來研究中如何在保證可實(shí)施性的前提下，借助人工智能等方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的精準(zhǔn)性和高效性，是未來綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究的重要方向。此外，區(qū)域生態(tài)空間不僅具有重要的生態(tài)價(jià)值，同時(shí)也是地域文化景觀的重要組成部分，具有重要的歷史與文化價(jià)值。因此，在未來的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，也應(yīng)綜合考慮區(qū)域的遺產(chǎn)廊道、文化區(qū)和遺產(chǎn)點(diǎn)等內(nèi)容，以構(gòu)建更具自然價(jià)值與文化特征的國土空間。

6 結(jié)論

基于MSPA方法、MCR模型以及電路理論等技術(shù)手段，對(duì)比分析了1990、2000、2010和2020年4個(gè)時(shí)期寧紹平原生態(tài)源地、生態(tài)阻力面和生態(tài)廊道的變化，探析各時(shí)期綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)空格局，并依據(jù)生態(tài)源地可逆性特點(diǎn)和區(qū)域現(xiàn)狀用地條件提出綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化建議。研究結(jié)果表明，30年來城鎮(zhèn)化建設(shè)使得寧紹平原重要生態(tài)源地規(guī)模下降20%，生態(tài)空間呈現(xiàn)顯著的破碎化特征。以各城市為中心的高阻力輻射圈層結(jié)構(gòu)打破了原有的梯度阻力格局，較大地降低了平原整體的生物流動(dòng)能力。因此，平原綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的波動(dòng)性和脆弱性，當(dāng)前，平原西部、東部大面積區(qū)域生態(tài)廊道缺失?；诖?，提出恢復(fù)句余山、余姚江(寧波段)、奉化周邊“虎頭山-雨施山”丘陵斑塊和杭州灣東段沿岸4處重要生態(tài)源地，新增河湖水系型、丘陵林地型和沿海岸線型等21處重要生態(tài)源地；規(guī)劃生態(tài)廊道132條，總長(zhǎng)985.8 km，并篩選得到重要生態(tài)踏腳石90處和待修復(fù)生態(tài)障礙點(diǎn)252處。優(yōu)化后生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的α、β和γ指數(shù)分別為0.87、2.64和0.92，廊道電流密度平均值為0.001 28，相較于2020年顯著提升。以具有獨(dú)特地理格局特征和地域景觀特色的完整地理單元為對(duì)象，開展綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析與優(yōu)化研究，對(duì)區(qū)域生物多樣性和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)與其環(huán)境間的協(xié)同可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。