基于景觀生態(tài)風(fēng)險評價的白洋淀流域景觀格局優(yōu)化研究

高 星，宋昭穎，李晨曦，湯懷志

(1.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)公共管理學(xué)院，河北 石家莊 050061；2.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)河北省社會經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展地理信息大數(shù)據(jù)平臺，河北 石家莊 050061；3.西部綠色建筑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055；4.西安建筑科技大學(xué)公共管理學(xué)院，陜西 西安 710055；5.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

景觀生態(tài)風(fēng)險是指生態(tài)系統(tǒng)與景觀格局受到生態(tài)系統(tǒng)外一切對其構(gòu)成威脅的要素作用的可能性，這些作用的結(jié)果可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受損，從而危及生態(tài)系統(tǒng)安全和健康[1-3]。流域景觀的生態(tài)風(fēng)險成為當(dāng)前生態(tài)風(fēng)險領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。以流域?yàn)槟繕?biāo)進(jìn)行的景觀格局優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳途徑。設(shè)立雄安新區(qū)是疏解北京非首都功能和推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展的重要國家戰(zhàn)略[4]，其國土空間生態(tài)結(jié)構(gòu)、過程失衡及累積效應(yīng)導(dǎo)致的服務(wù)功能退化和系統(tǒng)性生態(tài)風(fēng)險威脅著區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展。隨著雄安新區(qū)的設(shè)立和快速開發(fā)建設(shè)，白洋淀流域生態(tài)戰(zhàn)略地位逐步凸顯。為落實(shí)“十四五”規(guī)劃及《白洋淀生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)規(guī)劃(2018—2035)》，保障生態(tài)安全與實(shí)現(xiàn)生態(tài)空間管控，促進(jìn)流域綜合治理，迫切需要對白洋淀流域進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險評價，分析人類活動對景觀格局產(chǎn)生的干擾和脅迫，為優(yōu)化流域景觀格局提供參考依據(jù)[5]，在空間上增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的連通性、整體性，提升區(qū)域生態(tài)安全水平[6-7]。

景觀格局優(yōu)化是基于生態(tài)安全和景觀風(fēng)險研究提出的，該理論經(jīng)過30余年的發(fā)展，在國際上已經(jīng)形成了以景觀生態(tài)規(guī)劃為主的研究方法。20世紀(jì)90年代，俞孔堅(jiān)[8]提出景觀生態(tài)安全格局理論，并運(yùn)用了“源-阻力面”的研究模式。國際上的研究主要側(cè)重全球的生態(tài)安全問題[9-10]，國內(nèi)的研究多集中于生態(tài)安全評價[11-12]、指標(biāo)體系構(gòu)建[13-14]、景觀風(fēng)險評價[15-16]、景觀格局優(yōu)化[17]等。從研究方法看，主要包括最小耗費(fèi)距離模型[18]、粒度反推法[19]、生態(tài)阻力面[20]、空間主成分分析與阻力模型相結(jié)合[21]、熱點(diǎn)分析法與阻力面相結(jié)合[22]、最小累積阻力模型[23-24]；從研究對象看，包括城市[25]、流域[26]、森林[27]、草原[28]、濕地[29]等生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局優(yōu)化。雖然目前景觀風(fēng)險評價和景觀格局優(yōu)化方面的研究逐漸完善，但缺乏選取多個景觀指數(shù)作為景觀生態(tài)風(fēng)險評價因子的研究，同時也鮮有對類似白洋淀流域的發(fā)展方向突變式地區(qū)景觀風(fēng)險評價與景觀格局優(yōu)化的案例研究。

雄安新區(qū)位于白洋淀流域的腹地，隨著雄安新區(qū)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，建設(shè)用地加速擴(kuò)張，景觀破碎化程度日益加深，白洋淀流域生態(tài)環(huán)境可能會受到影響，生態(tài)風(fēng)險問題迫在眉睫。筆者基于最小累積阻力模型(MCR)和生態(tài)阻力面綜合構(gòu)建法，結(jié)合空間主成分分析和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價方法對白洋淀流域景觀風(fēng)險進(jìn)行評價，更直觀地提出景觀格局優(yōu)化措施，有利于構(gòu)建白洋淀流域生態(tài)治理一體化格局，推動白洋淀流域生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展和生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的建立，為流域景觀格局優(yōu)化提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

該研究中的白洋淀流域指白洋淀流域潴龍河、孝義河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河、白溝引河(含南拒馬河與白溝河)、趙王新河等干支流流經(jīng)的區(qū)域(含雄安新區(qū)全域)，流經(jīng)山西、河北、北京等省份。該地區(qū)地貌類型多樣，以耕地、林地和建設(shè)用地為主，地勢西高東低，相對高度達(dá)2 815 m，流域處于溫帶季風(fēng)區(qū)，四季分明，年無霜期約200 d，多年平均降水量500～700 mm。受海洋及地形影響，降水量年際變化大，多雨年和少雨年最大差6.4倍。降水量年內(nèi)分配也不均勻，冬春兩季很少降水，多以暴雨形式集中降于7—8月，故經(jīng)常出現(xiàn)連年洪后澇、連年干旱或先旱后澇、旱澇交替等情況。

1.2 數(shù)據(jù)來源

(1)土地利用數(shù)據(jù)：選擇2020年Landsat 8影像數(shù)據(jù)(來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺http:∥www.gscloud.cn/)作為原始數(shù)據(jù)，在ENVI 5.3平臺下對2020年遙感影像進(jìn)行裁剪預(yù)處理、監(jiān)督分類和分類后處理，參考中國科學(xué)院土地利用/覆被分類體系將其分為6個一級地類。處理后的白洋淀流域景觀分類數(shù)據(jù)精度在87%以上。(2)DEM數(shù)據(jù)：坡度和徑流量采用SRTMSLOPE 90 m分辨率坡度數(shù)據(jù)和GDEM V2的30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，在ArcGIS 10.5平臺下處理得到坡度和徑流量數(shù)據(jù)。(3)植被覆蓋度數(shù)據(jù)：在ENVI 5.3平臺下對2020年Landsat 8影像數(shù)據(jù)(來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺) 進(jìn)行處理，得到植被覆蓋度數(shù)據(jù)。(4)土壤數(shù)據(jù)：土壤類型和屬性數(shù)據(jù)分別來源于中國科學(xué)院提供的河北省土壤類型數(shù)據(jù)和《河北土種志》。(5)在Open Street Map(來源于https:∥www.openstreetmap.org/) 上獲取白洋淀流域道路、河流、居民點(diǎn)和景點(diǎn)數(shù)據(jù)，并在ArcGIS 10.5平臺下運(yùn)用歐氏距離分析工具計(jì)算得出研究區(qū)距道路距離、距水體距離、距居民點(diǎn)距離和距景點(diǎn)距離這4個指標(biāo)。(6)景觀因素?cái)?shù)據(jù)：根據(jù)2020年白洋淀流域景觀分類數(shù)據(jù)，運(yùn)用Fragstats 4.2軟件得到香農(nóng)均勻度、景觀分離度和景觀豐度指數(shù)。

2 研究方法

2.1 景觀生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)選擇

針對研究區(qū)現(xiàn)狀，考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性，分別從自然因素、人類活動因素、景觀因素3個方面選取指標(biāo)對白洋淀流域的景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價。將景觀生態(tài)風(fēng)險劃分為4個等級，1～4級分別為低風(fēng)險、中風(fēng)險、較高風(fēng)險、高風(fēng)險。植被覆蓋度和坡度參考現(xiàn)有數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)進(jìn)行分級，其他指標(biāo)結(jié)合文獻(xiàn)采用自然段點(diǎn)法進(jìn)行分級(表1)。

(1)自然因素指標(biāo)。植被覆蓋度反映了一個地區(qū)的綠化程度，數(shù)值越大說明生態(tài)環(huán)境越好；坡度越大，景觀生態(tài)存在的風(fēng)險就越大；徑流量越大，說明該區(qū)域水循環(huán)程度越好；土壤類型越有利于作物生長，對生態(tài)的維持和改善作用就越大。水體可以在一定程度上起到維持和改善生態(tài)環(huán)境的作用。

(2)人類活動因素指標(biāo)。由于人類建造住房和公路，改變了原有的土地利用覆被及景觀構(gòu)成，對原有景觀格局形成了干擾，設(shè)定距離道路和居民點(diǎn)越遠(yuǎn)，景觀生態(tài)風(fēng)險程度越低；距水體距離越近，景觀生態(tài)風(fēng)險程度就越低，反之越高。通常自然景點(diǎn)由于自身特性以及人為維護(hù)的原因，距景點(diǎn)距離越近則景觀生態(tài)風(fēng)險程度越低，反之越高。

(3)景觀因素指標(biāo)。香農(nóng)均勻度指數(shù)可用于比較不同景觀或同一景觀不同時期的多樣性變化，值越大景觀豐富度就越高。景觀分離度指數(shù)指某一景觀類型中不同斑塊數(shù)個體分布的分離度，分離度指數(shù)越高，景觀生態(tài)風(fēng)險程度就越大。景觀豐度是反映景觀組分和空間異質(zhì)性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，景觀豐度越高，物種豐度越高，生態(tài)穩(wěn)定性越強(qiáng)。

2.2 空間主成分分析

空間主成分分析法(SPCA)是將多波段數(shù)據(jù)變換到一個新的空間，在盡量不丟失信息的前提下通過消除冗余的方式來壓縮數(shù)據(jù)[21-22]。

表1 白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險指標(biāo)分級及標(biāo)準(zhǔn)[20-21，30-34]

采用空間主成分分析法對白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價，公式為

(1)

式(1)中，E為景觀生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果；aij為第i個柵格對應(yīng)的第j個主成分；Fj為第j個主成分的特征值貢獻(xiàn)率。

用ArcGIS 10.5軟件中的主成分分析工具(SPCA)計(jì)算得到每個主成分對應(yīng)的空間載荷數(shù)據(jù)、特征值、貢獻(xiàn)率以及各主成分的累積貢獻(xiàn)率。將累積貢獻(xiàn)率超過75%的主成分空間載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)疊加，并使用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行評價分級。

2.3 景觀格局優(yōu)化

2.3.1最小阻力面模型

最小阻力面模型的公式[35]為

(2)

式(2)中，RMC為生態(tài)源j到任意一點(diǎn)i之間的最小阻力累積值；Dij為景觀格局阻力表面上第i個柵格到第j個生態(tài)源地之間所跨越的距離；Wi為景觀阻力表面上第i個柵格阻礙生態(tài)流運(yùn)行的阻力值。

2.3.2“生態(tài)源地”識別

“生態(tài)源地”即對景觀過程發(fā)展能產(chǎn)生較大價值的地區(qū)，可對生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)起到正向推動作用[22]。結(jié)合白洋淀流域的地類分布狀況，確定水體和林地對生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展起到較大作用，所以將水體和林地確定為該研究區(qū)的生態(tài)源地。最終選擇面積大于0.001 km2的水體和土壤類型較為穩(wěn)定且面積大于0.005 km2的林地作為研究區(qū)的生態(tài)源地。

2.3.3阻力面確定

MCR模型的建立首先要確定阻力面。將自然因素、人類活動因素與景觀因素相結(jié)合，基于空間主成分分析結(jié)果，以生態(tài)源地作為要素構(gòu)建最小阻力面模型[19]，運(yùn)用ArcGIS 10.5軟件空間分析模塊中的成本距離分析工具得到研究區(qū)景觀格局阻力面，按自然斷點(diǎn)法將阻力大小分為1～4級，分別代表低阻力、中等阻力、較高阻力和高阻力。

2.3.4生態(tài)廊道判別

廊道是指不同于兩側(cè)基質(zhì)的狹長地帶。在MCR模型生成的阻力面基礎(chǔ)上，結(jié)合生態(tài)源地分布情況，利用ArcGIS 10.5軟件水文分析模塊中的填洼工具對洼地進(jìn)行填充，計(jì)算無洼地的水文流向、匯流累積量，通過反復(fù)設(shè)定閾值確定匯流累積量值為1 000，提取大于1 000的值，對其進(jìn)行矢量化處理，將矢量化的線條進(jìn)行平滑處理后得到最小耗費(fèi)路徑，去除重復(fù)路徑后得到最優(yōu)的關(guān)鍵潛在生態(tài)廊道[36]。根據(jù)生態(tài)廊道的長度，將其分為3個等級(表2)。

表2 研究區(qū)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3.5生態(tài)節(jié)點(diǎn)判別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是整個生態(tài)廊道中最關(guān)鍵也是最脆弱的地方，即最大路徑與最小路徑的交點(diǎn)或最小路徑的匯集點(diǎn)[19]。結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，將白洋淀流域景觀格局的生態(tài)節(jié)點(diǎn)設(shè)定為最小耗費(fèi)路徑的匯集點(diǎn)(表2)。

2.3.6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價

利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析方法，選擇網(wǎng)絡(luò)閉合度(a指數(shù))、節(jié)點(diǎn)連接率(b指數(shù))、網(wǎng)絡(luò)連接度(r指數(shù))以及成本比等指標(biāo)對生態(tài)廊道進(jìn)行評價[37]，計(jì)算公式為

a=(L-V+1)/(2V-5)，

(3)

b=L/V，

(4)

r=L/3(V-2)。

(5)

式(3)～(5)中，L為廊道數(shù)量；V為節(jié)點(diǎn)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 流域景觀生態(tài)風(fēng)險綜合評價

對11個評價指標(biāo)進(jìn)行空間分析后發(fā)現(xiàn)，前3個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)100%，表明前3項(xiàng)主成分因子能很好地反映研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險程度的信息(表3)。進(jìn)一步分析各主成分在原始指標(biāo)上的載荷(表4)發(fā)現(xiàn)，在自然因素中，植被覆蓋度在第1主成分上的載荷最大(9.631)，徑流量在第3主成分上載荷最大(9.995)，說明自然因素中植被覆蓋度和徑流量對流域景觀生態(tài)風(fēng)險的影響程度較大。在人類活動因素中，距居民點(diǎn)距離因子在第1主成分上的載荷最大(7.649)，距道路距離因子在第2主成分上的載荷最大(5.987)，說明人類活動因素對景觀生態(tài)風(fēng)險程度有強(qiáng)烈的影響。在景觀因素中，香農(nóng)均勻度指數(shù)對景觀生態(tài)風(fēng)險的影響大于蔓延度指數(shù)。

對比各個景觀生態(tài)風(fēng)險因子的空間分布圖(圖1)可以發(fā)現(xiàn)，自然因素評價因子中，植被覆蓋度和坡度的風(fēng)險分布趨勢比較相似，西部林地區(qū)域均為風(fēng)險低值區(qū)，向東南部和西北角方向延伸風(fēng)險逐漸升高。土壤類型因素的風(fēng)險程度以西南—東北方向的林地為中心向兩側(cè)逐漸降低。由于流域集中分布在西南部，因此徑流量和距水體距離的風(fēng)險變化程度較為相似，從西南部向外風(fēng)險逐漸升高。人類活動因素的3個指標(biāo)變化趨勢基本一致，從中心向外風(fēng)險逐漸降低。景觀因素的4個指標(biāo)風(fēng)險變化程度基本一致，從中、西部向外風(fēng)險逐漸變高。

表3 各主成分特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率

表4 主成分載荷矩陣

3.2 流域景觀生態(tài)風(fēng)險評價

對前3個主成分進(jìn)行加權(quán)求和，得到白洋淀流域每個柵格上的景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，運(yùn)用重分類工具對其進(jìn)行等級劃分，景觀生態(tài)風(fēng)險等級分布情況如圖2所示。低風(fēng)險區(qū)域所占面積最小，主要分布在阜平縣、易縣、唐縣附近的林地和草地，該區(qū)域林地集中，植被覆蓋度高且受人類活動影響小，景觀風(fēng)險等級低。中風(fēng)險區(qū)域大多位于西部，該地區(qū)林地和草地分布廣泛，景觀豐度和香農(nóng)均勻度指數(shù)高，但由于零散分布著居民點(diǎn)和耕地，受到一定程度的人類活動干擾。較高風(fēng)險區(qū)域所占面積最大，主要分布在靠近城鎮(zhèn)的林地、草地和城市周邊。高風(fēng)險區(qū)域主要分布于白洋淀流域的下游地區(qū)，該地區(qū)耕地和建設(shè)用地分布廣泛，各項(xiàng)景觀指數(shù)均低于西部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動了城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，城市建設(shè)無疑是流域景觀生態(tài)的首位影響因素，大清河是典型的內(nèi)陸河，水資源稀缺，生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，隨著人類活動日益增多和對水資源的需求逐漸增大，地下水位逐年下降導(dǎo)致植被開始衰退，流域下游生態(tài)受到人類活動的嚴(yán)重干擾。

3.3 景觀格局優(yōu)化

3.3.1流域生態(tài)源地識別

由圖3可見，林地型生態(tài)源地為主要生態(tài)源地，主要分布在流域西部保定和張家口市的交界區(qū)，面積為10 894.89 km2，該區(qū)域植被覆蓋度高，景觀豐度高，生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定，受人類活動因素干擾很小。水體型生態(tài)源地主要分布在流域下游平原地區(qū)，面積為424.96 km2，部分集中在安新縣白洋淀附近，整體分布較為零散，且距離景觀生態(tài)風(fēng)險程度高的區(qū)域很近，抵抗外部干擾的能力較差。

3.3.2流域景觀格局阻力面分級

如圖4所示，低阻力區(qū)占地面積最大，面積為27 621.52 km2，主要分布在易縣、阜平縣、唐縣、靈壽縣、行唐縣等張家口、保定和石家莊的交界區(qū)域。中等阻力區(qū)占地面積次之，為19 571.66 km2，分布在低阻力區(qū)的外圍區(qū)域，主要位于淶源縣、房山區(qū)、門頭溝區(qū)、任丘市、安國市、河間市等區(qū)域。較高阻力區(qū)主要分布在中等阻力區(qū)的外圍，主要位于涿鹿縣、淶水縣、大城縣等地的部分區(qū)域。高阻力區(qū)占地面積為2 734.42 km2。研究區(qū)的高阻力區(qū)和較高阻力區(qū)大部分位于流域下游，生態(tài)斑塊數(shù)量偏少，與生態(tài)源地之間缺乏連接，廊道連通性差，生態(tài)敏感性高，因此需要通過構(gòu)建生態(tài)廊道來實(shí)現(xiàn)白洋淀流域景觀格局高阻力和較高阻力區(qū)與生態(tài)源地之間的連接，以促進(jìn)生態(tài)流進(jìn)入較高阻力和高阻力區(qū)，增強(qiáng)其抵御外界干擾的能力。

圖1 白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險評價因子分布

3.3.3流域生態(tài)廊道構(gòu)建

如圖5所示，研究區(qū)現(xiàn)共有39條生態(tài)廊道。一級生態(tài)廊道有12條，經(jīng)過行唐縣、曲陽縣、順平縣、淶源縣、易縣等地，一級生態(tài)廊道分布在景觀格局低阻力區(qū)內(nèi)部，在所有廊道中長度最長。二級廊道有18條，經(jīng)過順平縣、安新縣、行唐縣、定興縣等地，大多位于景觀格局低阻力區(qū)內(nèi)部。三級廊道有9條，貫穿景觀格局低阻力區(qū)和中阻力區(qū)，在靈丘縣、順平縣、曲陽縣、淶水縣、定州市等地零散分布。

3.3.4流域生態(tài)節(jié)點(diǎn)的建立

選取最小耗費(fèi)路徑的匯集點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)，該點(diǎn)是生態(tài)系統(tǒng)功能最薄弱的地方。由圖5可知，共識別出研究區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)22個。其中一級生態(tài)節(jié)點(diǎn)有5個，位于一級生態(tài)廊道和源地內(nèi)部，土地利用類型以林地、草地為主，可加強(qiáng)周邊林草種植，通過提升植被覆蓋度來減弱外界人類活動的干擾。二級生態(tài)節(jié)點(diǎn)有7個，距一級生態(tài)節(jié)點(diǎn)較近，可以通過增加植被覆蓋度來增強(qiáng)景觀豐度。三級生態(tài)節(jié)點(diǎn)有9個，所連接的區(qū)域多為建設(shè)用地和耕地，在高阻力區(qū)與源地間有重要的連接作用。該區(qū)域受人類活動影響很大，可通過建設(shè)生態(tài)屏障或植被緩沖區(qū)來增強(qiáng)與源地間的連接。

3.3.5景觀格局優(yōu)化效果評估

從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價結(jié)果(表5)看，3個等級的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在一定的差異，一級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和二級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)完整度較高，三級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)較為零散。依據(jù)阻力面分級結(jié)果分別構(gòu)建了12、18、9條潛在廊道。一級和二級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間連接度較高，網(wǎng)絡(luò)閉合度分別為1.33和1.60，節(jié)點(diǎn)連接率分別為2.40和2.57，網(wǎng)絡(luò)連接度分別為1.2和2.0。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價結(jié)果表明，一級網(wǎng)絡(luò)比二級網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜，廊道與節(jié)點(diǎn)之間的連通性更強(qiáng)，一級網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)閉合度和網(wǎng)絡(luò)連接度明顯高于二級和三級網(wǎng)絡(luò)，說明二級網(wǎng)絡(luò)為最優(yōu)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，可以加速物質(zhì)和能量在廊道方向上的擴(kuò)散，降低景觀破碎度，有效提高研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生境質(zhì)量，提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對外來干擾的抵御能力。

圖2 白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險等級劃分

圖3 白洋淀流域生態(tài)源地分布

從廊道生態(tài)的角度劃分，可將研究區(qū)的廊道分為道路型廊道、河流型廊道和綠帶型廊道。

(1)道路型廊道。在研究區(qū)內(nèi)部主要選取國道112線、國道108線、國道234線、G5高速公路、S10省道及其他重要的縣道作為道路型生態(tài)廊道建設(shè)的重心。在道路兩邊架設(shè)隔音設(shè)施，增加道路中間和兩側(cè)的綠帶寬度來降低道路對周邊生態(tài)格局的干擾，增強(qiáng)不同阻力區(qū)間生態(tài)流的流動，提高高阻力區(qū)與源地的連通度。

(2)河流型廊道。白洋淀流域內(nèi)部分布有較多的河流和零散的水體，對于構(gòu)建河流型廊道有很好的生態(tài)基礎(chǔ)。要加強(qiáng)河道和水庫的清理工作，流域內(nèi)最大面積的水體在白洋淀周邊，推進(jìn)白洋淀水域保護(hù)工程，建立水源保護(hù)地，減少周邊建設(shè)用地的占地面積，最大限度保護(hù)白洋淀及其周邊水域的生態(tài)環(huán)境。減少人類對其的干擾，提高河流應(yīng)對外界干擾的能力。

(3)綠帶型廊道。根據(jù)白洋淀流域的土地利用特點(diǎn)，要對西部林地和草地實(shí)施保護(hù)措施，強(qiáng)化市區(qū)與低阻力區(qū)間的連通性，加快建設(shè)大型綠地公園和森林公園等。

圖4 白洋淀流域景觀格局阻力面分級

圖5 白洋淀流域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

表5 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)及國土空間開發(fā)與保護(hù)工作的逐步推進(jìn)，景觀生態(tài)風(fēng)險評價受到廣泛關(guān)注。當(dāng)前對景觀生態(tài)風(fēng)險的研究越來越多，但從自然-人類活動-景觀3個方面開展的研究相對較少。白洋淀流域有極其特殊的地理和戰(zhàn)略意義，其生態(tài)風(fēng)險狀況對雄安新區(qū)的生態(tài)安全和生態(tài)文明建設(shè)起著決定性作用。筆者主要選取11項(xiàng)指標(biāo)作為白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險程度的評價因子，運(yùn)用MCR模型構(gòu)建研究區(qū)景觀生態(tài)阻力面、廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)。整體上，研究結(jié)果較符合白洋淀流域?qū)嶋H現(xiàn)狀。該研究提取的生態(tài)源地與生態(tài)廊道能較為清晰地體現(xiàn)景觀格局優(yōu)化路徑，在一定程度上可為白洋淀流域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理與景觀格局優(yōu)化提供參考。雄安新區(qū)開發(fā)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)會帶動流域內(nèi)工業(yè)園區(qū)的壯大，也會出現(xiàn)新的工業(yè)企業(yè)集中區(qū)，但目前位置和規(guī)模不易確定。因此，該研究未考慮地方工業(yè)對流域生態(tài)風(fēng)險的影響，未來在評價其風(fēng)險程度時有必要考慮距工業(yè)區(qū)距離因素。

4.2 結(jié)論

將雄安新區(qū)所在的白洋淀流域作為研究對象，基于自然-人類活動-景觀3個方面選取11個評價因子構(gòu)建白洋淀流域景觀風(fēng)險評價指標(biāo)體系，在對流域景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上，建立MCR模型提取生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)景觀格局的優(yōu)化，研究結(jié)果表明：

(1)白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險是基于多維度多因子影響的綜合評價結(jié)果。評價結(jié)果表明，人類活動因素對景觀生態(tài)風(fēng)險的影響最強(qiáng)，自然因素維度中的植被覆蓋度因子影響次之，景觀因素的影響最小。總體來看，風(fēng)險評價結(jié)果符合白洋淀流域的實(shí)際情況。

(2)白洋淀流域景觀生態(tài)風(fēng)險較高，主要原因是源地間連通性較低，不利于生態(tài)流的流動，不能很好地抵抗人類活動帶來的干擾。低風(fēng)險區(qū)域所占面積最小，主要分布在阜平縣、易縣、唐縣附近。中風(fēng)險區(qū)域大多位于行唐縣、曲陽縣、唐縣等地。較高風(fēng)險區(qū)域所占面積最大，主要分布在靠近城鎮(zhèn)的林地、草地和城市周邊。高風(fēng)險區(qū)域主要分布于大城縣、河間市、任丘市等地。

(3)根據(jù)白洋淀流域的地類分布狀況，選取林地和水體作為生態(tài)源地，總面積為11 319.85 km2，占流域總面積的35%?；陲L(fēng)險評價結(jié)果構(gòu)建白洋淀流域阻力面模型，基于MCR模型提取流域生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)，對研究區(qū)景觀格局進(jìn)行優(yōu)化。提取39條潛在生態(tài)廊道(其中一級生態(tài)廊道12條，二級生態(tài)廊道18條，三級生態(tài)廊道9條)和21個生態(tài)節(jié)點(diǎn)(其中一級生態(tài)節(jié)點(diǎn)5個，二級生態(tài)節(jié)點(diǎn)7個，三級生態(tài)節(jié)點(diǎn)9個)。

(4)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價結(jié)果表明，3個等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間都形成了不同程度的連接，其中一級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和二級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)完整度較高，三級生態(tài)網(wǎng)絡(luò)較為零散。優(yōu)化后的景觀格局網(wǎng)絡(luò)閉合度、節(jié)點(diǎn)連接率、網(wǎng)絡(luò)連接度較高。研究生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)的分布有助于建設(shè)對應(yīng)類型的生態(tài)廊道，明確修復(fù)方向，構(gòu)建景觀生態(tài)安全格局。