呼包鄂榆城市群耦合空間碳排放生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建

耿瑜爽,李 巍,樂榮武

北京師范大學環(huán)境學院環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室,北京 100875

我國陸地生態(tài)系統(tǒng)具有巨大碳匯,在“碳中和”目標的實現(xiàn)中將發(fā)揮巨大作用[1]。然而近年來,城市化地區(qū)高強度的開發(fā)導致生態(tài)空間破碎化、孤島化,阻礙了生態(tài)流的擴散,削弱了生態(tài)系統(tǒng)服務能力,生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能受到嚴重威脅[2]。生態(tài)網(wǎng)絡能夠促進生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量流動[3],減少景觀破碎化的負面影響,保障生態(tài)系統(tǒng)服務供給[4]。因此構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡已成為維持景觀連通性、提升包括固碳在內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務功能的重要手段。

有關(guān)生態(tài)網(wǎng)絡的研究在生態(tài)系統(tǒng)服務功能維持[5]、生物多樣性保護[6]、游憩環(huán)境改善和綠色基礎(chǔ)設施建設[7]、生態(tài)空間管控[8]、生態(tài)修復優(yōu)先區(qū)診斷[9]、生態(tài)安全格局[10]、國土空間治理[11]等方面已取得較多進展,并形成“生態(tài)源地識別-生態(tài)阻力面構(gòu)建-生態(tài)廊道提取”的基本范式[12]。生態(tài)源地識別通常選取自然保護區(qū)、生態(tài)保護紅線等自然斑塊[13]或利用生態(tài)系統(tǒng)服務[14]、生態(tài)敏感性[15]、生境質(zhì)量[16]、形態(tài)學空間格局分析[17]等方法進行提取。生態(tài)阻力面構(gòu)建多基于土地利用類型賦值[18—19],但是該方法易忽略同種土地利用類型間的內(nèi)部差異[20],因此有學者引入夜間燈光數(shù)據(jù)[21]、地形因素[22]、連通性指數(shù)[23]等指標進行修正。生態(tài)廊道的提取方法包括最小累積阻力模型(MCR)[17]、電路理論[24]、重力模型[16]等?？傮w來看,生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建的研究已日趨成熟,在各領(lǐng)域應用研究不斷積累。但在全球氣候變化的大背景以及我國碳達峰碳中和(“雙碳”)的政策要求下,學者們有必要關(guān)注如何在生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建分析框架中耦合碳排放因素,以提高生態(tài)網(wǎng)絡的多功能性和穩(wěn)定性,并促進以固碳增匯為目標的生態(tài)保護與修復。目前已有研究將產(chǎn)業(yè)格局納入生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建中[16,25],設置生態(tài)-經(jīng)濟戰(zhàn)略節(jié)點,為本研究提供了實踐和理論依據(jù)。呼包鄂榆城市群是我國典型的快速城市化地區(qū),引領(lǐng)我國中西部經(jīng)濟發(fā)展[26]。城市群礦產(chǎn)資源富集,以工業(yè)化帶動經(jīng)濟發(fā)展的特征明顯,尤其以煤電、煤化工、鋼鐵等能源開采和高耗能高排放(“兩高”)行業(yè)為主導,是碳排放的高強度地區(qū),減排任務迫在眉睫[27]。同時,呼包鄂榆城市群地處農(nóng)牧交錯帶,生態(tài)本底脆弱[28],資源開采、城市用地擴張等導致生態(tài)用地破碎化,加劇了區(qū)域內(nèi)防風固沙和碳儲存等生態(tài)系統(tǒng)服務功能的下降[29],引發(fā)了生境破壞、污染加劇等一系列生態(tài)問題。在《黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》(2021年10月8日)的政策引領(lǐng)下,呼包鄂榆城市群是當前生態(tài)系統(tǒng)保護修復的熱點區(qū),對其進行耦合空間碳排放的生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建的研究極具重要性和緊迫性。

綜上,本研究以呼包鄂榆城市群為研究區(qū),基于生態(tài)系統(tǒng)服務和連通性評價識別生態(tài)源地,利用空間主成分分析確定研究區(qū)生態(tài)阻力面,采用電路理論和重力模型提取生態(tài)廊道,得到區(qū)域景觀生態(tài)格局;通過獲取夜間燈光數(shù)據(jù)模擬得到城市群柵格尺度碳排放空間格局,并與景觀生態(tài)格局進行空間疊加,以此補充“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點和規(guī)劃廊道,進而構(gòu)建考慮區(qū)域碳排放空間格局的城市群生態(tài)網(wǎng)絡,以期為城市群固碳增匯的生態(tài)保護修復提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

呼包鄂榆城市群包括內(nèi)蒙古自治呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市和陜西省榆林市(圖1),空間范圍為106°28′E—122°18′E,36°48′N—42°44′N,總面積17.5萬km2。研究區(qū)屬溫帶大陸性季風氣候,地跨我國干旱半干旱生態(tài)脆弱區(qū),土地利用類型以草地為主,約占總面積的54.5%,耕地次之,占總面積的17.9%。經(jīng)濟發(fā)展方面,城市群擁有兩個國家級千萬千瓦級煤電基地和兩個國家級現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū),以工業(yè)帶動經(jīng)濟發(fā)展的特征突出。

圖1 研究區(qū)土地利用類型Fig.1 Land use type of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用的數(shù)據(jù)包括2020年土地利用類型數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、歸一化植被指數(shù)、夜間燈光數(shù)據(jù)、GDP數(shù)據(jù)等。其中土地利用數(shù)據(jù)、歸一化植被指數(shù)和GDP數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源與環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/),DEM數(shù)據(jù)來源于中國科學院地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/),夜間燈光數(shù)據(jù)來源于全球NPP-VIIRS合成數(shù)據(jù)集(https://doi.org/10.7910/DVN/YGIVCD),空間分辨率均為1km×1km;各縣區(qū)(旗)能源消費數(shù)據(jù)來源于《呼和浩特統(tǒng)計年鑒》(2017—2021)、《包頭統(tǒng)計年鑒》(2017—2021)、《鄂爾多斯統(tǒng)計年鑒》(2017—2021)、《榆林統(tǒng)計年鑒》(2017—2021)等。

針對研究區(qū)本底狀況,選取5種生態(tài)系統(tǒng)服務,包括水源涵養(yǎng)、碳儲存、土壤保持、防風固沙和生境質(zhì)量服務,各服務的計算方法及數(shù)據(jù)來源如表1所示,其中氣象數(shù)據(jù)均采用2015—2020年的5年平均值。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務計算方法及數(shù)據(jù)來源Table 1 Calculation methods and data sources of ecosystem services

2 研究方法

旨在“雙碳”背景下,面向固碳增匯目標,通過耦合空間碳排放因素改進生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建方法,分為3個步驟(圖2)。首先是按照“生態(tài)源地識別-生態(tài)阻力面構(gòu)建-生態(tài)廊道提取”的基本范式構(gòu)建區(qū)域景觀生態(tài)格局;其次基于碳排放量核算結(jié)果,通過夜間燈光數(shù)據(jù)模擬得到柵格尺度碳排放空間格局;最后對前2步所生成的景觀生態(tài)格局和碳排放空間格局進行疊加分析,在二者的空間沖突處設置“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點,并依據(jù)現(xiàn)有生態(tài)源地、生態(tài)廊道和“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點補充規(guī)劃廊道,以此構(gòu)建耦合空間碳排放的生態(tài)網(wǎng)絡。

圖2 生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建框架Fig.2 The analytical framework of ecological network construction

2.1 基于生態(tài)系統(tǒng)服務的景觀生態(tài)格局構(gòu)建

2.1.1生態(tài)源地識別

2.1.2生態(tài)阻力面構(gòu)建

阻力面的設置是生態(tài)廊道準確提取的關(guān)鍵[35]。在自然阻力指標、人類干擾指標等常用的阻力指標的基礎(chǔ)上,納入生態(tài)系統(tǒng)服務指標(表2),各個阻力因子指標對景觀格局的影響由小到大分為5級,分別賦值為1、3、5、7、9(圖3)。利用ArcGIS中的空間主成分分析方法,不僅能夠?qū)ι鷳B(tài)阻力面構(gòu)建的阻力指標進行降維處理,還可以將每個主成分所對應的方差貢獻率作為其權(quán)重[36],從而得到生態(tài)阻力綜合指數(shù),公式為:

表2 生態(tài)阻力指標評價體系Table 2 Ecological resistance index evaluation system

圖3 生態(tài)阻力單要素評價結(jié)果Fig.3 Evaluation results from single factor of ecological resistance

(1)

式中,ERI為第i個柵格的生態(tài)阻力綜合指數(shù),Pij為第i個柵格的第j個阻力指標,wj為各指標的權(quán)重,m為通過主成分分析選中的指標個數(shù)。

最后利用ArcGIS中的重分類工具將生態(tài)阻力綜合指數(shù)按自然斷點法進行等級劃分,劃為5個等級:低阻力、較低阻力、中等阻力、較高阻力、高阻力。

2.1.3生態(tài)廊道提取

生態(tài)廊道用于連通破碎的生態(tài)斑塊,增加生態(tài)系統(tǒng)中物種及能量的流通[37]?；陔娐防碚?采用ArcGIS工具Linkage Pathways Tool模塊提取生態(tài)廊道,首先將生態(tài)源地兩兩配對,基于最小累積阻力模型識別每對生態(tài)源地間的最小成本路徑,最后將經(jīng)過其他生態(tài)源地的最小成本路徑剔除,最終生成研究區(qū)潛在生態(tài)廊道。并通過重力模型定量評價生態(tài)源地間的相互作用強度,根據(jù)相互作用力大小來判定廊道的重要性,將相互作用力大于10的生態(tài)廊道作為重要生態(tài)廊道。

2.2 碳排放核算

呼包鄂榆城市群的碳排放主要來源于能源的使用,同時大部分的學者也將能源消費碳排放作為區(qū)域?qū)嶋H碳排放加以研究[38]。因此本研究將能源消費產(chǎn)生的碳排放視作區(qū)域?qū)嶋H碳排放量。在IPCC提供的計算國家溫室氣體排放量指南的基礎(chǔ)上,結(jié)合城市群各市統(tǒng)計年鑒所統(tǒng)計的能源類型,選取原煤、焦炭、汽油和柴油4種能源對呼包鄂榆城市群各區(qū)縣(旗)能源消費產(chǎn)生碳排放量進行核算(表3),公式如下:

表3 各種能源碳排放參考系數(shù)Table 3 Reference coefficients of various energy carbon emissions

(2)

式中,C為各縣區(qū)(旗)碳排放量,Ei為第i類能源的消費量,εi為第i類能源的標準煤換算系數(shù),ki為第i類能源的碳排放系數(shù)。

標準煤換算系數(shù)源自《綜合能耗計算通則》(GB/T 2589—2008);碳排放系數(shù)源自《IPCC國家溫室氣體清單指南》和《省級溫室氣體清單編制指南》

相關(guān)研究結(jié)果表明,同一區(qū)域碳排放量與夜間燈光指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系[39—40]。以呼包鄂榆城市群各縣區(qū)(旗)的能源碳排放為基礎(chǔ),通過夜間燈光數(shù)據(jù)將各縣區(qū)(旗)碳排放總量展布到各柵格,公式如下:

(3)

式中,Cr、DNr分別為柵格尺度碳排放、夜間燈光指數(shù),DNc、Cc分別為該柵格所處縣區(qū)(旗)夜間燈光指數(shù)、碳排放之和。

2.3 生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建

在景觀生態(tài)格局和碳排放空間格局的疊加分析基礎(chǔ)上,設置“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點:(1)在碳排放高值區(qū)與最小成本路徑存在空間沖突處(相交或相切);(2)最小成本路徑交匯處;(3)碳排放高值區(qū)聚集區(qū)周圍。并設計現(xiàn)有生態(tài)源地、生態(tài)廊道和“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點間的規(guī)劃廊道,以促進物質(zhì)、能量、信息的流動,提高社會-經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)的韌性。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)格局分析

3.1.1生態(tài)源地識別

通過InVEST模型等方法定量評價生態(tài)系統(tǒng)服務,得到呼包鄂榆城市群生態(tài)系統(tǒng)服務空間格局(圖4)。水源涵養(yǎng)服務主要受降水量的影響,呼包鄂榆城市群的東南部降水偏多,因此高值區(qū)位于呼包鄂榆城市群的東南部,主要集中于榆林市東南部各縣區(qū),低值區(qū)位于達爾罕茂明安聯(lián)合旗、杭錦旗、鄂托克旗等西北部地區(qū)。防風固沙服務受風速等氣候因素和植被覆蓋的多重影響,高值區(qū)較為分散,分布在呼和浩特市中北部,榆林市東部及南部各區(qū)域。生境質(zhì)量較高的區(qū)域位于城市群北部及西部。土壤保持與氣候、土壤和植被等因素有關(guān),并且與地理高程密切相關(guān),高值區(qū)主要分布于呼和浩特市和包頭市,多集中在和林格爾縣、清水河縣、石拐區(qū)、新城區(qū)北部、回民區(qū)北部等,西南部土壤侵蝕強度較高。碳儲存服務高值區(qū)分布于呼包鄂榆城市群東部和北部,土地利用類型是影響碳儲存服務的主導因素。

圖4 生態(tài)系統(tǒng)服務空間格局Fig.4 Spatial pattern of ecosystem services

基于生態(tài)系統(tǒng)服務的評價結(jié)果,共識別出52個生態(tài)源地,面積共計7303km2,占呼包鄂榆城市群土地總面積的4.17%(圖5)。其中,呼和浩特市生態(tài)源地分布面積最大,占研究區(qū)生態(tài)源地面積的46.27%,且重要生態(tài)源地多集中于此;而鄂爾多斯市少有生態(tài)源地分布,占比5.52%,面臨較高的生態(tài)風險。生態(tài)源地土地利用類型以林地和草地為主,其中林地面積3811km2、草地面積2523km2,分別占生態(tài)源地總面積的52.18%和34.55%,其余地類為耕地和水域。

圖5 呼包鄂榆城市群生態(tài)源地Fig.5 The ecological sources of the study area

3.1.2生態(tài)阻力面構(gòu)建

經(jīng)過主成分變換后,呼包鄂榆城市群生態(tài)阻力的每1個主成分包含原8個變量的信息載荷。從表4可以看出,前5個主成分因子的累計貢獻率達到了92.70%,因此前5項主成分已經(jīng)能夠較為全面的表征研究區(qū)生態(tài)阻力面的組成。

表4 主成分的特征值及其貢獻率Table 4 Eigenvalues of the principal components and their contribution rates

進一步分析各主成分在原始指標上的載荷(表5),發(fā)現(xiàn)第1主成分在生境質(zhì)量、水源涵養(yǎng)、土地利用類型上的載荷較大,第2主成分在水源涵養(yǎng)上的載荷較大,第3主成分在土地利用類型和生境質(zhì)量上的載荷較大,第4主成分在碳儲存、歸一化植被指數(shù)和土地利用類型上的載荷較大,第5主成分在碳儲存和防風固沙上的載荷較大。綜合考慮主成分載荷矩陣分析結(jié)果,生境因子、水資源因子、土地利用因子和碳儲存因子是影響研究區(qū)生態(tài)安全的主要因素,符合研究區(qū)實際情況。

表5 主成分載荷矩陣Table 5 Principal component load matrix

人類對于資源的不合理利用給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的破壞,距離居民點、道路、工業(yè)用地越近,受到人類活動的壓力影響越大,生境破碎化越嚴重;對于地處干旱半干旱地區(qū)的區(qū)域而言,水資源無疑是影響生態(tài)環(huán)境的主要因素,研究區(qū)氣候干燥,水資源稀缺,加之地處農(nóng)牧交錯帶以及人類不合理灌溉,使得生態(tài)環(huán)境敏感脆弱;工業(yè)化帶動城市化的發(fā)展,導致建設用地不斷擴張,占用生態(tài)用地,從而破壞了生態(tài)環(huán)境;最后,碳儲存因子也是影響資源型城市群的重要因素,呼包鄂榆城市群資源稟賦極高,能源開采行業(yè)和“兩高”行業(yè)拉動經(jīng)濟快速發(fā)展,導致碳排放居高不下,給生態(tài)環(huán)境帶來了較大的壓力。

SPCA分析得到的各因子的方差貢獻率作為權(quán)重,采用式(1)對前5個主成分進行加權(quán)求和,從而獲得呼包鄂榆城市群生態(tài)阻力綜合指數(shù)及其空間分布。利用ArcGIS重分類工具,將研究區(qū)生態(tài)阻力分為5個等級(圖6),高阻力的區(qū)域面積為3.40萬km2,占區(qū)域總面積的19.44%;較高阻力的區(qū)域面積為7.36萬km2,占區(qū)域總面積的42.04%,呼包鄂榆城市群總體生態(tài)阻力水平較高。

圖6 呼包鄂榆城市群生態(tài)阻力等級劃分Fig.6 Division of ecological resistance level

3.1.3生態(tài)廊道提取

基于生態(tài)源地和生態(tài)阻力面的構(gòu)建,結(jié)合電路理論和重力模型,共提取生態(tài)廊道76條,全長4115.94km。其中,重要生態(tài)廊道20條,長度共1034.89km,可分為兩部分,一部分貫穿呼和浩特市東部,另一部分從包頭市達爾罕茂明安聯(lián)合旗沿城市群西部生態(tài)源地一直連通到榆林市定邊縣和靖邊縣;一般生態(tài)廊道56條,長度共3081.05km,與重要生態(tài)廊道類似,一般生態(tài)廊道同樣呈現(xiàn)南北貫通的特點,北連達爾罕茂明安聯(lián)合旗,南至榆林市清澗縣(圖7)。

圖7 呼包鄂榆城市群基礎(chǔ)生態(tài)廊道Fig.7 Basic ecological corridors in the study area

從目前生態(tài)廊道的分布情況來看,呼包鄂榆城市群的景觀生態(tài)格局呈現(xiàn)出非對稱且不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有廊道主要從最北端生態(tài)源地分別沿著東西兩側(cè)生態(tài)源地向南延展,但是在中部地區(qū)發(fā)生了阻斷。此外,由于中部地區(qū)生態(tài)源地分布較為稀疏、間隔較遠,未能形成連通的廊道。所以,呼包鄂榆城市群的景觀生態(tài)格局呈“中間阻斷型”分布,存在非對稱、中部生態(tài)源地稀疏、連通性弱的問題。

3.2 碳排放空間格局分析

呼包鄂榆城市群作為我國能源供應基地,能源在開采及使用過程中的碳排放量巨大,該地區(qū)也成為我國重點減排區(qū)域。就4個城市而言,碳排放量最大的是鄂爾多斯市,其次是榆林市,最后是包頭市和呼和浩特市,且二者碳排放總量相差不大。從縣域尺度來看,準格爾旗碳排放量最大,達2367.88萬t,其次是東勝區(qū)(2033.17萬t),接下來依次為榆陽區(qū)(1854.14萬t)、伊金霍洛旗(1621.38萬t)和神木市(1464.21萬t)等(圖8)。碳排放總量達千萬噸級的縣域主要集中于城市群東中部,以及鄂爾多斯市鄂托克旗和榆林市定邊縣。榆林市東南部各縣區(qū)碳排放量較低,是由于這些縣區(qū)經(jīng)濟較為落后導致碳排放較少。

圖8 碳排放空間格局Fig.8 Spatial pattern of carbon emissions

呼包鄂榆城市群碳排放存在顯著的空間差異,高值區(qū)較為突出,出現(xiàn)在人為生態(tài)擾動顯著的中部礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)和主要城鎮(zhèn)地區(qū)。集聚范圍較大的高值區(qū)位于呼和浩特市4大市區(qū)(新城區(qū)、回民區(qū)、玉泉區(qū)和賽罕區(qū))以及包頭市4大市區(qū)(東河區(qū)、昆都侖區(qū)、九原區(qū)和青山區(qū))交界區(qū)域、鄂爾多斯市東部及榆林市西北部。

3.3 生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建

在獲得景觀生態(tài)格局和碳排放空間格局后,建立“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點,剔除距離相近的節(jié)點后,最終設置23個(圖9)。基于最小累計阻力模型,在生態(tài)源地、生態(tài)廊道和“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點之間補充規(guī)劃廊道,共67條,總長3732.63km。規(guī)劃廊道主要分布在碳排放較高的中部地區(qū),如準格爾旗、東勝區(qū)、神木市、榆陽區(qū)等;規(guī)劃廊道大致沿東西方向延展,可以有效地將兩側(cè)提供重要生態(tài)功能的生態(tài)源地連通。增加碳排放緩沖區(qū)及生態(tài)安全區(qū)之間的連通性,可以在降低生態(tài)阻力的同時實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護的協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖9 呼包鄂榆城市群生態(tài)網(wǎng)絡格局Fig.9 Ecological network pattern of the study area

對比布局戰(zhàn)略節(jié)點前后,呼包鄂榆城市群生態(tài)網(wǎng)絡閉合度、線點率和連接度較原有的生態(tài)網(wǎng)絡都得到了較大程度的提升(表6),規(guī)劃后的生態(tài)網(wǎng)絡中節(jié)點的連線數(shù)和網(wǎng)絡回路數(shù)量均大幅增加,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由樹狀轉(zhuǎn)變?yōu)榉涑矤睢？梢?戰(zhàn)略節(jié)點和規(guī)劃廊道的增設有效補充了原有生態(tài)網(wǎng)絡,保證了城市群東西兩側(cè)生態(tài)要素流的連通,景觀生態(tài)格局得到了完善。

表6 戰(zhàn)略節(jié)點布局前后網(wǎng)絡指數(shù)Table 6 Network index comparison after the establishment of strategic nodes

4 討論

在我國提出的“雙碳”目標背景下,固碳增匯成為生態(tài)空間統(tǒng)籌規(guī)劃的重要部分,本研究提出將碳排放因素納入生態(tài)網(wǎng)絡的構(gòu)建,以提升生態(tài)系統(tǒng)服務功能,尤其是固碳能力?，F(xiàn)有研究還未對碳排放因素和生態(tài)網(wǎng)絡進行綜合考量,但是已有研究將產(chǎn)業(yè)格局和生態(tài)網(wǎng)絡進行了疊加分析,為構(gòu)建耦合其他因素的生態(tài)網(wǎng)絡提供了方法支撐,即通過2種空間格局的疊加分析設置戰(zhàn)略節(jié)點。因此本研究利用夜間燈光數(shù)據(jù)將縣級碳排放量柵格化并得到碳排放空間格局,將其與景觀生態(tài)格局進行疊加分析,增設“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點與規(guī)劃廊道,由此構(gòu)建區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡,在促進生態(tài)保護的同時推動碳減排工作的開展。在此基礎(chǔ)上,可進一步對生態(tài)系統(tǒng)碳源碳匯平衡加以研究,構(gòu)建基于碳流的生態(tài)網(wǎng)絡格局。

呼包鄂榆城市群景觀生態(tài)格局顯示,生態(tài)源地主要聚集于南北兩側(cè),在中部地區(qū)呈零散分布;生態(tài)廊道呈現(xiàn)南北貫通的趨勢連接生態(tài)源地,但中部連通性差,表明中部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能差,能量流、物質(zhì)流等生態(tài)過程受到抑制。同時,碳排放空間格局顯示,中部地區(qū)正是碳排放高值區(qū)顯著集聚的區(qū)域,可以判定該地區(qū)經(jīng)濟生產(chǎn)活動阻斷了生態(tài)要素流通。因此,通過規(guī)劃戰(zhàn)略節(jié)點和規(guī)劃廊道可以降低生態(tài)阻力,提升生態(tài)網(wǎng)絡連通性,從而保障固碳等生態(tài)系統(tǒng)服務,為生態(tài)服務功能供給和經(jīng)濟活動價值生產(chǎn)的融合共生創(chuàng)造空間,促進生態(tài)和經(jīng)濟的長期協(xié)同發(fā)展。

在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的統(tǒng)領(lǐng)下,呼包鄂榆城市群要加大對生態(tài)環(huán)境的保護修復力度。根據(jù)生態(tài)網(wǎng)絡構(gòu)建結(jié)果,現(xiàn)有生態(tài)源地和生態(tài)廊道應當加以重點保護并分級管控,增設的“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點和規(guī)劃廊道應以提升生態(tài)質(zhì)量和修復生態(tài)環(huán)境為目標,并通過建設綠色基礎(chǔ)設施來落實。建立集中綠地或水面等節(jié)點,如濕地公園、森林公園等,由于所識別出的大部分節(jié)點位于碳排放高值區(qū)附近,被建設用地或是工業(yè)用地包圍,脆弱的節(jié)點又不利于生態(tài)網(wǎng)絡的穩(wěn)定性,因此應劃定開發(fā)紅線,擴大緩沖區(qū)范圍,避免經(jīng)濟活動對其的干擾與破壞。在此基礎(chǔ)上,建立節(jié)點間的以防護林、帶狀公園、道路附屬綠地為主的多種規(guī)劃廊道,提升景觀連通性,保護生物多樣性,增強城市群生態(tài)韌性。

5 結(jié)論

隨著“雙碳”目標的提出,如何將碳排放因素納入生態(tài)網(wǎng)絡的構(gòu)建成為亟待深入研究的問題。針對固碳增匯目標,提出耦合空間碳排放構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡的方法,將景觀生態(tài)格局和碳排放空間格局進行空間疊加,補充“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點和規(guī)劃廊道,拓展生態(tài)網(wǎng)絡的構(gòu)建框架,更好地提升生態(tài)系統(tǒng)的固碳功能從而響應固碳增匯的目標,指導地區(qū)生態(tài)保護與修復工作的開展。以呼包鄂榆城市群為研究區(qū)構(gòu)建耦合空間碳排放的生態(tài)網(wǎng)絡,結(jié)論如下:1)呼包鄂榆城市群生態(tài)源地分布不均衡,中部分布稀疏且間隔較遠,生態(tài)廊道呈“南北貫通”分布,在中部連通性差,出現(xiàn)了“中部阻斷型”生態(tài)格局,存在非對稱、中部生態(tài)源地稀疏、連通性弱的問題。2)區(qū)域碳排放存在明顯空間特征,高值區(qū)出現(xiàn)在人為生態(tài)擾動顯著的中部礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)和主要城鎮(zhèn)地區(qū)。呼包鄂榆城市群碳排放存在顯著的空間差異,高密度集聚區(qū)較為顯著。3)根據(jù)生態(tài)景觀格局和碳排放空間格局的空間沖突結(jié)果,補充了23個“生態(tài)-碳排”耦合節(jié)點及67條規(guī)劃廊道,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由樹狀轉(zhuǎn)變?yōu)榉涑矤?且規(guī)劃后的網(wǎng)絡閉合度、線點率和連接度較原有的生態(tài)網(wǎng)絡均有了大幅提升。表明戰(zhàn)略節(jié)點和規(guī)劃廊道的增設有效補充了原有生態(tài)網(wǎng)絡,保證了城市群生態(tài)要素流的連通,增強了景觀多功能性和生態(tài)網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。