面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的開都-孔雀河流域生態(tài)安全格局研究

閆豫疆，李建貴，李均力，蔣 騰

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；3.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830011；4.新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830018）

生態(tài)系統(tǒng)是人類生存的基礎(chǔ)條件，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的條件下，由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需失衡造成的生態(tài)安全問(wèn)題日益突出。生態(tài)系統(tǒng)空間格局通過(guò)影響生態(tài)過(guò)程進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。為此，通過(guò)構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局，優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，提高景觀的連通性，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)的有效調(diào)控和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需均衡［1］。西北干旱內(nèi)陸流域水資源缺乏且分布不均，生態(tài)安全脆弱，水土資源的過(guò)度開發(fā)加劇了生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，一定程度上限制了生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家相繼出臺(tái)一系列的山水林田湖草沙冰生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，如孔雀河下游生態(tài)輸水，就是為了恢復(fù)下游生態(tài)系統(tǒng)安全屏障。因此，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的角度構(gòu)建流域生態(tài)系統(tǒng)安全格局，對(duì)提升和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有重要作用。

國(guó)外學(xué)者對(duì)生態(tài)安全格局的優(yōu)化研究可追溯到20 世紀(jì)初［2］，主要圍繞生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施等方面展開，其技術(shù)體系相對(duì)成熟［1］。國(guó)內(nèi)學(xué)者俞孔堅(jiān)［3］最早在1990 年提出了景觀生態(tài)安全格局概念，近年來(lái)相關(guān)學(xué)者逐步形成了“源地識(shí)別-阻力面構(gòu)建-廊道提取-構(gòu)建安全格局”的基本范式［4］。區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建方法有最小累積阻力模型、電路模型［5］和斑塊重力模型，最小累積阻力模型應(yīng)用最為廣泛，其能較好地反映景觀格局變化和生態(tài)過(guò)程演變的相互作用關(guān)系，源地識(shí)別主要從生境重要性［6］、生態(tài)敏感性［7］、景觀連通性［8］等判定，而從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求空間之間的聯(lián)系考量較少［9］。從研究區(qū)域來(lái)看，國(guó)內(nèi)大多學(xué)者多集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好的區(qū)域，而對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)及生態(tài)環(huán)境脆弱的西北生態(tài)功能區(qū)的相關(guān)研究關(guān)注較少［9-10］，尤其是以干旱區(qū)獨(dú)立流域?yàn)檠芯繀^(qū)域的較少。

開都-孔雀河流域位于新疆塔里木盆地北緣，流域內(nèi)有我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖博斯騰湖，湖泊生態(tài)系統(tǒng)安全與否對(duì)中下游生態(tài)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活有重要影響［11-13］。流域以博斯騰湖為節(jié)點(diǎn)，上游的開都河流域水源充足、人類活動(dòng)較少，生態(tài)系統(tǒng)處于較好的狀態(tài)，而下游的孔雀河流域由于水土資源開發(fā)活動(dòng)強(qiáng)烈，造成濕地萎縮、草地退化等生態(tài)安全問(wèn)題。從全流域角度評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需，構(gòu)建和優(yōu)化生態(tài)安全格局，可在有限水資源條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)流域的整體性保護(hù)。因此，本文選擇食物供給、生境質(zhì)量、碳固持和防風(fēng)固沙4 項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)，采用熱點(diǎn)分析法識(shí)別重要的生態(tài)供給源地，以人口密度、地均GDP、夜間燈光亮度和土地利用強(qiáng)度綜合指標(biāo)，為流域需求源地，利用最小累積阻力模型構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)安全格局，結(jié)合生態(tài)環(huán)境特征，提出開都-孔雀河流域生態(tài)安全格局的優(yōu)化方案，為保障區(qū)域生態(tài)安全提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

開都-孔雀河流域位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境內(nèi)，地處塔里木盆地東北部、塔克拉瑪干沙漠東北緣，流域包括和靜、和碩、焉耆、博湖、庫(kù)爾勒市、尉犁和若羌等地，總面積約9.35×104km2（圖1）。流域水源補(bǔ)給主要來(lái)自于開都河上游高山地帶的降水和冰雪融水，流經(jīng)焉耆盆地、庫(kù)爾勒和尉犁縣，是綠洲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市發(fā)展及居民生活的重要水源供給，“山水林田湖草沙冰”等生態(tài)要素構(gòu)成一個(gè)典型的內(nèi)陸干旱生態(tài)系統(tǒng)。流域?qū)儆跍貛Т箨懶愿珊禋夂?，日照時(shí)間長(zhǎng)、降水量小、潛在蒸散量大，且流域上游西北方向地勢(shì)高，下游東南方向地勢(shì)低，氣象差異明顯，年降水量從上游的300～500 mm 逐漸下降為下游的50～100 mm［14-16］。流域下游特別是孔雀河中下游地區(qū)的植被覆蓋率較低，生態(tài)環(huán)境極為脆弱。

圖1 開都-孔雀河流域示意圖Fig.1 Sketch map of the Kaidu-Kongque River Basin

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

開都-孔雀河流域2020年土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn/）的GF-1 WFV 多光譜數(shù)據(jù)，空間分辨率為16 m，對(duì)其進(jìn)行輻射校正、幾何校正、波段融合、圖像鑲嵌、裁剪、分類提取等處理。DEM 數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/），空間分辨率為30 m；夜間燈光數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn）的中國(guó)長(zhǎng)時(shí)間序列逐年人造夜間燈光數(shù)據(jù)集（1984—2020）；植被歸一化植被指數(shù)來(lái)源于數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)（https://data.casearth.cn/）；植被凈初級(jí)生產(chǎn)力來(lái)源于地理監(jiān)測(cè)云平臺(tái)（http://www.dsac.cn/）；碳排放數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（https://www.ceads.net.cn/）；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http://www.res?dc.cn/DOI）的中國(guó)GDP 空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集；人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集和全國(guó)第七次人口普查數(shù)據(jù)從WordPop（https://hub.worldpop.org/）和資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心獲取，以及土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.geodata.cn）的中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集（v1.1）（2009）；其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆統(tǒng)計(jì)年鑒、巴音郭楞蒙古自治州和相關(guān)縣市的統(tǒng)計(jì)年鑒。為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和精準(zhǔn)性，將數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)一為WGS-1984-UTM-zone-45，并將所有空間數(shù)據(jù)重采樣為1 km×1 km分辨率的柵格圖層。

1.3 研究方法

本文選取食物供給、碳固持、生境質(zhì)量和防風(fēng)固沙4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，從供給、需求兩個(gè)層面對(duì)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行定量分析，借助ArcGIS中Spa?tial Statistics工具對(duì)研究區(qū)進(jìn)行熱點(diǎn)分析，從而確定生態(tài)供給源地和需求源地。運(yùn)用最小累積阻力模型，建立生態(tài)阻力面，根據(jù)成本距離和路徑分析，生成最小累積成本路徑，并選擇生態(tài)廊道之間交匯處的生態(tài)功能區(qū)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，按照“識(shí)別生態(tài)源-構(gòu)建阻力面-提取生態(tài)廊道”模式［17］，綜合生態(tài)源地、廊道和節(jié)點(diǎn)等要素構(gòu)建開都-孔雀河流域生態(tài)安全格局。

1.3.1 生態(tài)源地的識(shí)別 生態(tài)源地是指區(qū)域中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給/需求量較大或供給種類較多的斑塊，具有一定空間擴(kuò)展性和連續(xù)性景觀組分［2］。本文針對(duì)研究區(qū)域生態(tài)本底狀況，選擇食物供給、碳固持、生境質(zhì)量和防風(fēng)固沙4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)估，選取單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給/需求量大于流域平均值的斑塊，作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要或重點(diǎn)區(qū)域，再通過(guò)熱點(diǎn)分析，選擇空間上連續(xù)、斑塊面積大于50 km2的區(qū)域，作為流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給/需求源地。

（1）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量評(píng)估

食物供給服務(wù)的計(jì)算按區(qū)域歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）比值法，得到各柵格單元食物供給能力［1］；碳固持和生境質(zhì)量服務(wù)采用當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的InVEST 3.10.2模型，其中的碳固持模塊（Carbon Storage and Se?questration）和生境質(zhì)量模塊（Habitat Quality）分別用于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)［10］；利用修正的土壤風(fēng)蝕方程（Revised Wind Erosion Equation，RWEQ）估算研究區(qū)防風(fēng)固沙服務(wù)供給量［11］。具體計(jì)算方法如表1所示。（2）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量評(píng)估

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量計(jì)算方法Tab.1 Calculation of ecosystem service provisioning

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是指在一定時(shí)空范圍內(nèi)被人類實(shí)際利用的自然資源和服務(wù)，需求量的大小反映人類社會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的作用強(qiáng)度，以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求程度［4］。本文選取人口密度、地均GDP、夜間燈光指數(shù)和土地利用強(qiáng)度4 項(xiàng)指標(biāo)反映研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求程度。由于人口、GDP和夜間燈光指數(shù)的單位不統(tǒng)一，在空間分布上存在顯著差異，本文首先采用離差標(biāo)準(zhǔn)化方法計(jì)算各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量，再利用自然對(duì)數(shù)法計(jì)算總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量，進(jìn)而消除由單位和數(shù)據(jù)量的差異造成的局部劇烈波動(dòng)［12］。計(jì)算公式如下：

式中：x為標(biāo)準(zhǔn)化后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量；xi為第i個(gè)單元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量；xmax為流域最大值，xmin為流域最小值；Yi表示研究單元i對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總需求；x1、x2、x3和x4分別表示土地利用強(qiáng)度、人口密度（人·km-2）、地均GDP（萬(wàn)元·km-2）和平均夜間燈光指數(shù)（Average Nighttime Light Index，ANLI）。

（3）熱點(diǎn)分析

利用ArcGIS軟件的熱點(diǎn)分析工具，識(shí)別研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在空間中的高值區(qū)（熱點(diǎn)區(qū)域）與低值區(qū)（冷點(diǎn)區(qū)域）的集聚程度，得到具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的正的Gi*（或Z）數(shù)值，Z值得分越高，高值（熱點(diǎn)）的空間聚類就越明顯［18］。將熱點(diǎn)分析運(yùn)用到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究中，其輸出結(jié)果呈現(xiàn)表面連續(xù)性，表征景觀的連通性，便于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)更好的管理［19］。其計(jì)算公式如下：

式中：wij為格網(wǎng)i與格網(wǎng)j之間的空間權(quán)重矩陣；xj為格網(wǎng)j的屬性值；n為總格網(wǎng)數(shù)。其中：

在我國(guó)西北干旱地區(qū)，水資源作為非常重要的約束因子，很大程度上決定了生態(tài)環(huán)境和土地覆被類型，因此，本文將該地區(qū)的湖泊和濕地作為供給源地［20］。

1.3.2 生態(tài)阻力面構(gòu)建 累積阻力模型主要描述“源地”生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流運(yùn)行的空間態(tài)勢(shì)［8］，開都-孔雀河流域地貌復(fù)雜，從上游到下游分別為山間盆地、高山峽谷、焉耆盆地和塔里木沉降盆地，地形差異較大以及土地覆被類型的變化都是生態(tài)源地向外擴(kuò)散的阻力來(lái)源［21-22］。干旱區(qū)綠洲生態(tài)系統(tǒng)受自然和人為因素的影響都比較大，選擇景觀類型、高程、坡度和地均GDP作為阻力因子［23-25］，其阻力分量及其系數(shù)設(shè)置見表2所示。生態(tài)源地與目標(biāo)單元之間的最小累積阻力計(jì)算公式如下：

表2 景觀累計(jì)阻力分量及其阻力系數(shù)設(shè)置Tab.2 Cumulative resistance components of the landscape and their resistance factor settings

式中：MCR 為最小累積阻力；Dij為物質(zhì)流從源地j到源地i的歐氏距離；Ri為空間某一景觀單元i的阻力值；Σ 表示源地i與源地j之間穿越所有單元阻力的累積；fmin為景觀單元對(duì)不同的源取累積阻力最小值；m和n分別為供給源地和需求源地總數(shù)。

1.3.3 生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別

（1）生態(tài)廊道識(shí)別

生態(tài)廊道是發(fā)揮景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要途徑，其連通性是衡量廊道結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵指標(biāo)［26-27］。根據(jù)上述計(jì)算的生態(tài)阻力面，利用GIS中的Distance分析工具，以生態(tài)供給源地為中心，基于路徑成本分析工具生成成本回溯鏈和距離，進(jìn)而得到生態(tài)供給源地到需求源地的最小阻力路徑，即生態(tài)廊道。本文考慮到干旱區(qū)水資源的重要性，將河流、水系作為流域的關(guān)鍵廊道［28-29］。

（2）重力模型

重力模型用于定量計(jì)算源與目標(biāo)間相互作用力大小，利用力越大，則代表廊道越重要，計(jì)算公式如下：

式中：Gij是供給源地i和需求源地j的相互作用，其大小反映供給和需求源地之間潛在生態(tài)廊道的重要程度；Ni和Nj是i和j兩個(gè)斑塊的權(quán)重值；Dij是i和j兩個(gè)斑塊之間潛在廊道阻力的標(biāo)準(zhǔn)化值；Pi為斑塊i阻力值；Pj為斑塊j阻力值；Si是斑塊i的面積；Sj是斑塊j的面積；Lij是i和j兩個(gè)斑塊之間的廊道阻力值；Lmax是所有廊道累計(jì)阻力的最大值。

（3）生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是區(qū)域生態(tài)體系或景觀格局中重要的區(qū)域，對(duì)區(qū)域生態(tài)安全起著控制點(diǎn)的作用。本文采用生態(tài)廊道的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)，將關(guān)鍵廊道與潛在廊道間的交點(diǎn)作為一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)，潛在廊道間的交點(diǎn)作為二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)［29］。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給源地空間格局

通過(guò)對(duì)2020 年開都-孔雀河流域食物供給、碳固持、生境質(zhì)量和防風(fēng)固沙生態(tài)服務(wù)供給量進(jìn)行評(píng)估（圖2），食物供給高的區(qū)域主要分布在中游耕地較為密集的區(qū)域，其次是開都河上游的草原；碳固持服務(wù)與食物供給服務(wù)類似，且植被覆蓋度越高，碳固持服務(wù)能力越強(qiáng)；生境質(zhì)量服務(wù)供給指數(shù)較高的區(qū)域主要為大面積草地或水域，主要分布在開都河上游草原區(qū)與博斯騰湖湖區(qū)，而建設(shè)用地、耕地外圍的生境質(zhì)量較差；防風(fēng)固沙服務(wù)供給高值區(qū)主要分布于地形起伏較大的丘陵山區(qū)，結(jié)合氣象因子、土壤質(zhì)地和植被覆蓋度綜合分析可知，開都河上游山區(qū)降雨豐富，植被覆蓋度高，防風(fēng)固沙量功能較高，但也存在部分草場(chǎng)退化、沙化等功能退化的現(xiàn)象。

圖2 開都-孔雀河流域生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)空間分布Fig.2 Spatial distribution of ecosystem supply services in Kaidu-Kongque River Basin

從研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)的冷熱點(diǎn)分布可知（圖2e），熱點(diǎn)區(qū)同樣分布于開都河上游草原區(qū)及中部耕作區(qū)。去除面積小于50 km2的斑塊，最終確定開都-孔雀河流域生態(tài)供給源地14 個(gè)，總面積為20068.4 km2，占研究區(qū)面積的21.5%（圖2f）。

2.2 流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求源地空間特征

開都-孔雀河流域人口分布、夜間燈光指數(shù)、地均GDP 和土地利用強(qiáng)度空間分異顯著（圖3），前三者的高值區(qū)域主要分布在各縣市城區(qū)以及各縣政府駐地所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)整體生態(tài)壓力較高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求較大，綜合各項(xiàng)需求指標(biāo)，去除面積較小的斑塊，得到全流域生態(tài)需求的空間格局（圖3e）。識(shí)別生態(tài)需求源地斑塊共9 個(gè)，合計(jì)面積為4327.5 km2，占流域總面積4.6%?？傮w而言，流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求集中分布于中游區(qū)域，高值聚集區(qū)為焉耆盆地和庫(kù)爾勒市-尉犁縣。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)低需求區(qū)域主要分布在流域的上游山區(qū)和下游荒漠區(qū)，該區(qū)域地理位置較為偏僻，人類活動(dòng)干擾較小，故而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求相對(duì)較小。

圖3 開都-孔雀河流域生態(tài)系統(tǒng)需求服務(wù)空間分布Fig.3 Spatial distribution of ecosystem demand services in Kaidu-Kongque River Basin

2.3 生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建

2.3.1 阻力面構(gòu)建 生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)遇到的阻力值越小，物質(zhì)和能量在景觀單元之間的流動(dòng)就越容易，所需提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)就越多［1］。流域生態(tài)阻力低值區(qū)主要分布于上游巴音布魯克國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、中游博斯騰湖大小湖區(qū)、焉耆盆地綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)和庫(kù)爾勒-尉犁農(nóng)業(yè)區(qū)；高值區(qū)主要分布在植被覆蓋少的山區(qū)以及受人類影響大的城鎮(zhèn)地區(qū)（圖4）。

圖4 開都-孔雀河流域生態(tài)擴(kuò)張累計(jì)阻力面Fig.4 Cumulative resistance surface of ecological expansion in the Kaidu-Kongque River Basin

2.3.2 生態(tài)廊道識(shí)別 利用最小阻力模型計(jì)算研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給源地與需求源地之間的最小成本路徑，共得到生態(tài)廊道126條，然后利用重力模型計(jì)算出各生態(tài)廊道的重力矩陣（表3），相互作用力強(qiáng)度大于1 作為重要廊道，共計(jì)17 條，總長(zhǎng)度654.7 km。生態(tài)廊道在開都河流域有兩條軸線，一是從西北向東南延伸的軸線，二是從北部山區(qū)向南延伸的軸線，在焉耆盆地較為錯(cuò)綜復(fù)雜；孔雀河流域生態(tài)廊道相對(duì)集中，分布在庫(kù)爾勒-尉犁縣區(qū)域。

表3 生態(tài)廊道重力值統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistical of gravity values for ecological corridors

2.3.3 生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別 生態(tài)節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是處于生態(tài)廊道沿線的特定位置，相對(duì)生態(tài)源地面積較小的生態(tài)斑塊［23］，通過(guò)生態(tài)節(jié)點(diǎn)提取，開都-孔雀河流域有生態(tài)節(jié)點(diǎn)65 個(gè)，其中，重點(diǎn)生態(tài)節(jié)點(diǎn)24 個(gè)，如圖5所示。

圖5 開都-孔雀河流域生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布Fig.5 Distribution of ecological corridors and ecological nodes in the Kaidu-Kongque River Basin

2.4 生態(tài)安全格局構(gòu)建

開都-孔雀河流域具有完整的“山水林田湖草沙冰”生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且空間分布差異較明顯。在原有生態(tài)廊道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合水資源分布以自然和人工廊道構(gòu)建起的研究區(qū)生態(tài)安全格局，以生態(tài)功能區(qū)劃為基礎(chǔ)背景，綜合考慮生態(tài)基底、自然保護(hù)區(qū)位置及各生態(tài)安全要素分布，構(gòu)建了“兩核心、兩片區(qū)、三橫四縱多節(jié)點(diǎn)”的流域生態(tài)安全格局（圖6）。

圖6 開都-孔雀河流域“源地-廊道-節(jié)點(diǎn)”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局Fig.6 Source-corridor-node ecological network pattern in the Kaidu-Kongque River Basin

（1）兩核心、兩片區(qū)是核心生態(tài)保育區(qū)和重點(diǎn)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)，其中，兩個(gè)核心生態(tài)保育區(qū)是巴音布魯克國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、鞏乃斯國(guó)家森林公園和博斯騰湖國(guó)家濕地公園，這些區(qū)域保障著整個(gè)流域的水資源，豐富景觀類型，提高生態(tài)系統(tǒng)完整性，其生態(tài)保護(hù)修復(fù)策略主要是增加生態(tài)廊道，擴(kuò)大自然或半自然生態(tài)綠地比例，增強(qiáng)生境間的連通度。重點(diǎn)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)包括焉耆盆地農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)和庫(kù)爾勒市-尉犁縣農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)，該區(qū)域一方面應(yīng)注重農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以提高生態(tài)效益和提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；二是應(yīng)充分利用閑置土地，深度挖掘農(nóng)村建設(shè)用地潛力，提升閑置土地的綜合效益。

（2）三橫四縱多節(jié)點(diǎn)，三橫為開都河流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)發(fā)展廊道和北側(cè)重水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)修復(fù)廊道，以及鐵門關(guān)至庫(kù)爾勒市農(nóng)業(yè)發(fā)展廊道；四縱為尤爾都斯盆地生物多樣性保護(hù)區(qū)重點(diǎn)生態(tài)廊道、黃水溝重點(diǎn)生態(tài)廊道、孔雀河重點(diǎn)生態(tài)廊道以及北部源地間流通緩沖廊道；“多節(jié)點(diǎn)”位于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求和供給交匯處，以及生態(tài)廊道分布密集的焉耆盆地、庫(kù)爾勒市。在構(gòu)建“綠色斑塊、生態(tài)廊道、濕地、農(nóng)田”鑲嵌的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，突出綠地網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)-生態(tài)復(fù)合功能，利用人工和自然生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)實(shí)施山水路林村綜合治理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，改善區(qū)域內(nèi)生物棲息地環(huán)境。

3 討論

開都-孔雀河流域是“山水林田湖草沙冰”一體化保護(hù)與系統(tǒng)治理的典型區(qū)域，研究該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需及生態(tài)狀況對(duì)維護(hù)流域生態(tài)安全、促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。本文從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求入手，識(shí)別流域生態(tài)系統(tǒng)供給和需求空間，依托生態(tài)源地、廊道和節(jié)點(diǎn)構(gòu)建了流域生態(tài)安全格局，選擇了供給/需求量大于50%的區(qū)域作為生態(tài)服務(wù)源地的重要區(qū)域，從各項(xiàng)服務(wù)的空間分布來(lái)看，其結(jié)果滿足精度要求，但未考慮不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)不同區(qū)域的重要程度，忽略了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主體功能。

與以往的生態(tài)安全格局構(gòu)建研究相比［18,29］，本文更注重以整個(gè)流域?yàn)檠芯繉?duì)象，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和需求在相對(duì)獨(dú)立的空間內(nèi)形成閉環(huán)，更有利于供需關(guān)系的研究。開都-孔雀河流域中下游區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口數(shù)量較為聚集，存在高供給高需求和低供給高需求的狀態(tài)，生活和生產(chǎn)空間重合，人工干預(yù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的流通影響較大?；诖?，本文構(gòu)建了“兩核、兩片區(qū)、三橫四縱多節(jié)點(diǎn)”多要素的生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并提出相應(yīng)的保護(hù)和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的策略，其難點(diǎn)在于打通網(wǎng)絡(luò)的連通性。開都-孔雀河流域道路、人工建筑、圍欄等人工要素往往是生態(tài)廊道的主要阻斷物，而由于缺少相應(yīng)的數(shù)據(jù)未將其納入生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系建設(shè)，雖然研究結(jié)果具有一定的可操作性，但缺乏對(duì)小尺度的詳細(xì)探討，今后有待更深一步的研究。

4 結(jié)論

以干旱區(qū)開都-孔雀河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，綜合運(yùn)用InVEST模型、RWEQ模型、Getis-Ord Gi*和最小阻力模型等方法，識(shí)別源地、廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建了流域的生態(tài)安全格局。主要得出如下結(jié)論：

（1）開都-孔雀河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求空間錯(cuò)位明顯，供給熱點(diǎn)區(qū)較集中在流域的上游區(qū)域，需求熱點(diǎn)區(qū)較集中在流域的中游，并呈現(xiàn)出以城鎮(zhèn)邊界為分界線的明顯分異特征。

（2）開都-孔雀河流域生態(tài)供給源地14 個(gè)，總面積為20068.4 km2，占研究區(qū)面積的21.5%，其中重點(diǎn)生態(tài)需求區(qū)共9 個(gè)斑塊，合計(jì)面積為4327.5 km2；生態(tài)廊道126 條，其中重要廊道共17 條，總長(zhǎng)度654.7 km；生態(tài)節(jié)點(diǎn)65個(gè)，包含重點(diǎn)生態(tài)節(jié)點(diǎn)24個(gè)。

（3）結(jié)合流域自然地理特征和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求分布特點(diǎn)，運(yùn)用最小阻力模型，構(gòu)建了“兩核心、兩片區(qū)、三橫四縱多節(jié)點(diǎn)”的開都-孔雀河流域生態(tài)安全格局，并針對(duì)不同區(qū)域特點(diǎn)提出了保護(hù)和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的策略。