基于生態(tài)安全格局的國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別
——以滇中五大高原湖泊流域?yàn)槔?/h1>

2023-11-30 09:07:00陳相標(biāo)丁文榮

環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報訂閱 2023年6期 收藏

關(guān)鍵詞：斷裂點(diǎn)夾點(diǎn)源地

陳相標(biāo)，丁文榮

云南師范大學(xué)地理學(xué)部

生態(tài)修復(fù)是指通過自然或人工的手段對已退化、損害或徹底破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)的過程[1-2]。國土空間是承載人類活動的物質(zhì)載體，由生態(tài)系統(tǒng)與人類社會相互作用形成[3]，其系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)之間的相互作用維持著人地關(guān)系的動態(tài)平衡[4]。當(dāng)今的地球已進(jìn)入一個人類主導(dǎo)的新的地球地質(zhì)時代——“人類世”(anthropocene)[5]，昭示人類活動已經(jīng)成為改變和重塑國土空間的主要驅(qū)動力[3]。隨著社會經(jīng)濟(jì)、城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，國土空間受人類活動的影響范圍越來越廣，程度越來越深，人類對自然資源的無序開發(fā)和過度利用加劇了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)失衡，國土空間生態(tài)安全受到嚴(yán)重威脅。黨的十九大報告明確提出“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計”。國土空間生態(tài)修復(fù)是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大舉措[6]，也是關(guān)系國家生態(tài)安全和民生福祉的重要國家戰(zhàn)略任務(wù)[7]。面對區(qū)域性生態(tài)問題，退化生態(tài)系統(tǒng)的“整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理”的實(shí)現(xiàn)，需以國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)作為重要抓手[8]。如何從整體性、系統(tǒng)性、綜合性的角度準(zhǔn)確識別國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域，落實(shí)區(qū)域人與“山水林田湖草沙”生命共同體理念，構(gòu)建國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)格局，是當(dāng)前實(shí)施國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程亟須解決的現(xiàn)實(shí)問題。

目前，國土空間生態(tài)修復(fù)研究多集中于小尺度層面單點(diǎn)、單要素、單過程的具體工程項(xiàng)目和試點(diǎn)展開，包括礦區(qū)生態(tài)修復(fù)[9]、河流湖泊污染治理[10]、重金屬污染治理[11]、水土流失治理[12]等，由于缺乏系統(tǒng)性考慮和不同管理部門分治，導(dǎo)致生態(tài)修復(fù)的局部效果顯著但整體效果不突出。此外，當(dāng)前國土空間生態(tài)修復(fù)研究大多以單一的市、縣(區(qū))尺度為主[13-15]，缺乏流域尺度上統(tǒng)籌國土空間生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的案例研究。國土空間生態(tài)修復(fù)高度強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)過程的完整性和結(jié)構(gòu)的連通性[3]，不應(yīng)局限于特定的行政空間，需要突破行政邊界對自然生態(tài)安全邊界的割裂。流域是地球表層相對獨(dú)立且完整的自然生態(tài)單元[16]，也是生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展難以解決復(fù)雜問題的熱點(diǎn)區(qū)域[17]，亟待從“湖泊—流域”的生態(tài)系統(tǒng)完整性角度，探討湖泊流域國土空間生態(tài)保護(hù)和修復(fù)。生態(tài)安全格局已成為國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要途徑，對維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的整體性以及改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有顯著意義[18]?！霸吹刈R別—阻力面構(gòu)建—廊道提取”已成為生態(tài)安全格局研究的一般范式[19-20]，研究方法多采用最小累積阻力(minimum cumulative resistance，MCR)模型和電路理論(circuit theory)。其中，MCR 模型通過識別源地間最小耗費(fèi)路徑來構(gòu)建生態(tài)廊道，但該方法難以識別廊道中待保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域，而電路理論基于電子在電路中隨機(jī)游走的特性，能夠識別區(qū)域內(nèi)所有景觀可能連通的路徑，并依據(jù)廊道中電流強(qiáng)度識別研究區(qū)待修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域[21]。目前基于生態(tài)廊道、生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)的識別，開展湖泊流域尺度國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別方面的研究仍較少。

滇中五大高原湖泊流域作為滇中城市群的核心組成部分，是滇中地區(qū)極為重要的水源地，具有重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、旅游價值。近年來，城市擴(kuò)張和人類活動快速且高強(qiáng)度地改變著地表景觀格局，造成流域湖泊面積萎縮、污染加重、耕地和生境退化等諸多生態(tài)環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅流域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展，國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)迫在眉睫。筆者基于生態(tài)安全格局構(gòu)建方法，結(jié)合電路理論，構(gòu)建生態(tài)廊道，識別生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)，明確滇中五大高原湖泊流域國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域，并提出相應(yīng)的保護(hù)修復(fù)策略，以期為研究區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供參考，同時為流域尺度國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作提供案例借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

滇 中 五 大 高 原 湖 泊 流 域(102°49′E~103°07′E，24°42′N~25°27′N)地處云南省中部(圖1)，總面積4 722 km2。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫15.35 ℃，年均降水量883.68 mm，年均蒸發(fā)量1 572.80 mm。地形以山地和山間盆地為主，地勢起伏和緩。五大高原湖泊均為斷陷型淡水湖泊，在調(diào)蓄洪水、保障供水、調(diào)節(jié)氣候、維護(hù)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用。滇中五大高原湖泊流域耕地集中，人口負(fù)荷和圍湖開發(fā)強(qiáng)度大，農(nóng)業(yè)面源污染加劇了湖泊生態(tài)環(huán)境的破壞，是生態(tài)保護(hù)和發(fā)展矛盾最突出的區(qū)域之一。該區(qū)域作為云南工農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展等最活躍的地區(qū)，如何構(gòu)建合理的區(qū)域生態(tài)安全格局助推國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)對于保障該區(qū)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)安全協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文涉及到的DEM 數(shù)據(jù)、土地利用遙感影像數(shù)據(jù)(Landsat-8 OLI)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)，空間分辨率為30 m。通過ArcSWAT模型提取滇中五大高原湖泊流域矢量邊界，用ENVI 5.3 軟件對獲取的2020 年土地利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地和未利用地6 類，分類結(jié)果Kappa 指數(shù)為0.94；DEM 數(shù)據(jù)主要用于構(gòu)建生態(tài)綜合阻力面指標(biāo)高程、坡度的提取分析，土地利用數(shù)據(jù)用于生境質(zhì)量(habitat quality)、形態(tài)空間格局分析(morphological spatial pattern analysis，MSPA)、生態(tài)阻力面構(gòu)建分析等；交通數(shù)據(jù)為高速公路、鐵路、國道和省道分布數(shù)據(jù)，來源于Open Street Map 平臺(https://www.openstreet map.org)，用于生境質(zhì)量、生態(tài)阻力面和生態(tài)斷裂點(diǎn)的分析；河流數(shù)據(jù)，來源于土地利用遙感影像數(shù)據(jù)矢量化，用于生態(tài)綜合阻力面構(gòu)建。

2 研究方法

基于“源地識別—阻力面構(gòu)建—廊道提取”的區(qū)域生態(tài)安全格局研究范式，通過生境質(zhì)量、MSPA 模型分析、景觀連通性綜合識別生態(tài)源地；為更準(zhǔn)確地模擬阻力面的分布，結(jié)合研究區(qū)的自然條件和發(fā)展規(guī)劃，選取高層、坡度、土地利用類型、距河流距離、距道路距離、距建設(shè)用地距離構(gòu)建綜合阻力面，采用MCR 模型、電路理論模型，識別生態(tài)廊道、生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)；綜合識別結(jié)果，借助ArcGIS 空間疊加分析，得到研究區(qū)的生態(tài)安全格局，并以生態(tài)源地、生態(tài)廊道為生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域，以生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)斷裂點(diǎn)為生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域（圖2）。

圖2 技術(shù)路線Fig.2 Technology roadmap

2.1 生態(tài)源地識別

生態(tài)源地是指維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展必須加以保護(hù)的區(qū)域，是具有輻射功能的生境斑塊以及物種擴(kuò)散、生態(tài)功能流動與傳遞的源點(diǎn)[19]，對構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局具有重要意義。本文從生境質(zhì)量、MSPA、景觀連通性3 個方面綜合識別連通性較好且具有一定面積的斑塊作為生態(tài)源地。

2.1.1 生境質(zhì)量模型

采用InVEST 3.8.0 模型中的Habitat Quality 模塊計算滇中五大高原湖泊流域的生境質(zhì)量，該模塊反映了人類活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響，人類活動強(qiáng)度越大，生境所受威脅越大，其生境質(zhì)量越低。計算公式[22]如下：

式中：Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hxj為土地利用類型j中柵格x的生境適宜度；Dxj為土地利用類型j中柵格x的生境退化度；k為半飽和常數(shù)，是最高生境退化柵格值的1/2；z為歸一化常量，默認(rèn)取2.5[23]。Qxj為[0，1]，數(shù)值越大表示生境質(zhì)量越好。根據(jù)InVEST 模型用戶手冊[24]和已有相關(guān)研究[25-26]以及滇中地區(qū)的景觀格局，選取林地、草地、水域?yàn)樯?，建設(shè)用地、交通用地、耕地和未利用地為生境威脅因子，確定模型所需的各類參數(shù)，具體設(shè)置參數(shù)如表1、表2 所示。選取生境質(zhì)量指數(shù)大于0.8 的高生境質(zhì)量區(qū)確定為初步生態(tài)源地。

表1 威脅因子及脅迫強(qiáng)度Table 1 Threat factors and stress intensity

表2 土地利用類型對生境威脅因子的敏感度Table 2 Sensitivity of land use types to habitat threat factors

2.1.2 MSPA 模型分析

MSPA 分析方法是由Vogt 等[27]根據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理提出的一種柵格圖像處理方法，該方法能夠從像元層面對柵格圖像的空間格局進(jìn)行度量、識別和分割，從而精確識別出對維持景觀連通性具有重要作用且互不重疊的景觀類型。基于Guidos Toolbox 2.8 軟件，將研究區(qū)域生境質(zhì)量較高的林地、水體提取出來作為MSPA 的前景數(shù)據(jù)，耕地、草地、建設(shè)用地和未利用地為背景要素，采用八鄰域圖像細(xì)化分析方法，對土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行MSPA 計算分析，從而得到7 種景觀類型(表3)。核心區(qū)是面積最大的生境斑塊，對維持景觀完整性具有重要意義，可作為生態(tài)源地選取的依據(jù)[28]。

表3 景觀類型分類統(tǒng)計Table 3 Landscape type classification statistics table

2.1.3 景觀連通性分析

景觀連通性是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和整體性的關(guān)鍵，也是衡量景觀格局和生態(tài)過程的重要指標(biāo)[29]。Saura 等[30]于2009 年開發(fā)的Coneffor Sensinode 2.6軟件可用于量化生態(tài)源地對區(qū)域景觀斑塊連通性的重要性。目前，可能連通性指數(shù)(probability of connectivity，PC)和景觀連通重要性指數(shù)(dPC)是國內(nèi)外常用的景觀連接度評價指數(shù)，可以較好地反映出區(qū)域內(nèi)核心斑塊間的連接度水平。采用該軟件對景觀斑塊進(jìn)行連通性分析，計算公式[19]如下：

式中：PC 為景觀可能連通性指數(shù)；n為生態(tài)斑塊總數(shù)；ai、aj分別為生態(tài)斑塊i、j的面積；pij為斑塊i與斑塊j之間的所有路徑最終連通性的最大值；AL為研究區(qū)景觀總面積；PCremove為去掉斑塊后景觀的可連通性指數(shù)；dPC 為景觀連通重要性指數(shù)，數(shù)值越大，表示斑塊在景觀連通中的作用越大。

2.2 阻力面構(gòu)建和生態(tài)廊道提取

生態(tài)阻力面能夠判斷生態(tài)源地到其他生境斑塊的連通性和可達(dá)性[23]。參考相關(guān)研究，結(jié)合湖泊流域的實(shí)際情況，選取6 個指標(biāo)(表4)，將各阻力指標(biāo)因子劃分為5 個等級，數(shù)值越大表示阻力系數(shù)越大。采用目前廣泛運(yùn)用的MCR 模型構(gòu)建綜合阻力面，公式[31]如下：

式中：MCR 為區(qū)域內(nèi)某一生態(tài)源斑塊在空間擴(kuò)散至某點(diǎn)的最小累積阻力；f為最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系；Dab為物種從源地b到景觀單元a的空間距離；Ra為景觀單元a對物種運(yùn)動的阻力系數(shù)。生態(tài)廊道在疏通物種遷徙路徑和擴(kuò)張生態(tài)源地方面發(fā)揮著重要作用，是不同生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、能量、信息流轉(zhuǎn)的重要手段[32]，對維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性具有重要意義[18]?；贏rcGIS 10.2 軟件，利用Circuitscape 插件中的Linkage Mapper 模塊構(gòu)建研究區(qū)的生態(tài)廊道。

2.3 生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別方法

2.3.1 生態(tài)夾點(diǎn)識別

生態(tài)夾點(diǎn)是由Mcrae 等[36]依據(jù)電路理論提出的概念，指對生態(tài)保護(hù)具有重要作用的區(qū)域。生態(tài)夾點(diǎn)為生態(tài)廊道中景觀斑塊電阻較小、電流高度密集的區(qū)域，代表生物遷徙過程中通過的可能性較高或無其他可代替路徑的區(qū)域，其退化或損失可能會切斷源地間的連通性[13]，故生態(tài)夾點(diǎn)可作為防止棲息地退化或改變的關(guān)鍵位置，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行保護(hù)。以生態(tài)廊道為基礎(chǔ)，利用Circuitscape 插件中的Pinchpoint Mapper 工具識別生態(tài)夾點(diǎn)。選擇此工具中raster centrality 模式下的all to one 模式作為運(yùn)算方法，識別整個研究區(qū)域內(nèi)的景觀生態(tài)夾點(diǎn)。

2.3.2 生態(tài)障礙點(diǎn)識別

生態(tài)障礙點(diǎn)是指阻礙生物擴(kuò)散遷移的生境斑塊，通過計算清除障礙點(diǎn)后電流恢復(fù)值的大小來識別，移除這些阻礙區(qū)會顯著提高生態(tài)源地間的連通性[37]，減小生物活動過程中受到的阻力。應(yīng)用Circuitscape 插件中的Barrier Mapper 模塊識別生態(tài)障礙點(diǎn)，并結(jié)合研究區(qū)的土地利用現(xiàn)狀，有針對性地提出生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施。

2.3.3 生態(tài)斷裂點(diǎn)識別

生態(tài)斷裂點(diǎn)為大型交通道路與生態(tài)廊道的交點(diǎn)[13]，縱橫交錯的交通道路直接或部分切斷了景觀斑塊之間的連通性，對生物擴(kuò)散、遷移的暢通和安全造成威脅。本研究通過將大型交通要道與生態(tài)廊道一同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，識別二者的交點(diǎn)作為生態(tài)斷裂點(diǎn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 生態(tài)源地識別

基于生境質(zhì)量模型確定滇中五大高原湖泊流域生境質(zhì)量〔圖3(a)〕。五大湖泊流域生境質(zhì)量處于中等偏高水平，平均生境質(zhì)量在0.59 以上，生境質(zhì)量高于0.8 的面積占總面積的40.51%，低于0.4 的占45.82%。空間上，生境質(zhì)量高值區(qū)主要集中在具有一定海拔高度的山地林區(qū)、湖泊水庫區(qū)以及國家森林公園等，這些區(qū)域生態(tài)本底好，受人類干擾小，生境質(zhì)量高；低值區(qū)集中分布于湖盆壩區(qū)，主要受城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村居民點(diǎn)、交通等用地增加以及耕地的影響，生態(tài)空間逐漸被迫壓縮，導(dǎo)致湖盆壩區(qū)生境質(zhì)量偏低。

圖3 研究區(qū)生境質(zhì)量、景觀類型和生態(tài)源地空間分布Fig.3 Spatial distribution of habitat quality, landscape type and ecological source sites in the study area

利用MSPA 模型識別出7 種景觀類型〔圖3(b)〕，面積2 549.49 km2，其中核心區(qū)面積為1 914.81 km2，占該區(qū)總面積的36.76%，景觀類型主要為林地和水體。綜合生境質(zhì)量、MSPA 分析，選取生境質(zhì)量大于0.8 的區(qū)域與MSPA 核心區(qū)相交后計算其PC 和dPC，為減少細(xì)碎景觀斑塊降低生態(tài)源地的整體性，參考相關(guān)源地面積閾值的設(shè)定研究[20]，根據(jù)分析結(jié)果選取dPC 大于1 且面積大于6 km2(表5)的景觀斑塊作為研究區(qū)的生態(tài)源地〔圖3(c)〕，源地總面積為1 106.18 km2。

表5 生態(tài)源地面積及斑塊重要性指數(shù)Table 5 Ecological source site area and patch importance index

3.2 生態(tài)阻力面及生態(tài)廊道

根據(jù)表4 中的阻力因子及其權(quán)重，利用ArcGIS 10.2 軟件中的地圖代數(shù)功能構(gòu)建綜合阻力面〔圖4(g)〕，研究區(qū)最大阻力值為4.7，平均阻力值為2.46，生態(tài)阻力面高值區(qū)主要分布于城市建成區(qū)以及交通沿線區(qū)域，這些區(qū)域受人類活動影響最為劇烈，阻礙了綠地景觀生態(tài)過程的發(fā)展；低阻力區(qū)域分布在人類活動較少的林地、水域等區(qū)域。在生態(tài)綜合阻力面的基礎(chǔ)上，利用Linkage Mapper 模塊共識別出生態(tài)廊道74 條，總長度488.85 km，生態(tài)廊道避開高阻力區(qū)域呈縱橫網(wǎng)狀分布，有效提高了各生態(tài)源地之間的空間連通性〔圖4(h)〕。

圖4 五大高原湖泊流域綜合阻力面與生態(tài)安全格局空間分布Fig.4 Integrated resistance surface and ecological security pattern of five plateau lake basins

3.3 國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別

3.3.1 生態(tài)夾點(diǎn)識別

基于生態(tài)廊道，利用Pinchpoint Mapper 工具識別出滇中五大高原湖泊流域生態(tài)廊道電流密度〔圖5(a)〕以及生態(tài)夾點(diǎn)空間分布〔圖5(b)〕。電流強(qiáng)度由藍(lán)色至紅色逐漸增強(qiáng)，紅色區(qū)域?yàn)殡娏髅芏茸罡叩膮^(qū)域即為生態(tài)夾點(diǎn)，共識別出生態(tài)夾點(diǎn)93 處，總面積為119.17 km2(表6)?？臻g上，主要分布在滇池流域和星云湖流域，其面積分別占總生態(tài)夾點(diǎn)面積的71.47%和10.66%，而撫仙湖流域和陽宗海流域雖有分布，但面積相對較小。在生態(tài)夾點(diǎn)中，待保護(hù)修復(fù)的建設(shè)用地、耕地、草地、林地分別占總生態(tài)夾點(diǎn)面積的29%、27.62%、18.58%、23.89%，滇池流域中建設(shè)用地的生態(tài)夾點(diǎn)面積最大，杞麓湖、星云湖、陽宗海流域生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域主要集中于耕地面積較廣的區(qū)域。

表6 五大高原湖泊流域國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域Table 6 Key areas of ecological protection and restoration of national land space in five plateau lake basins

圖5 滇中五大高原湖泊流域生態(tài)夾點(diǎn)空間分布Fig.5 Spatial distribution of ecological pinch points in five plateau lake basins in central Yunnan

3.3.2 生態(tài)障礙點(diǎn)識別

利用Barrier Mapper 模塊，識別出滇中五大高原湖泊流域生態(tài)障礙點(diǎn)，生態(tài)障礙點(diǎn)累計電流恢復(fù)值由藍(lán)色到紅色逐漸增大〔圖6(a)〕，累計電流恢復(fù)值最大的區(qū)域代表亟須改善的生態(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域。研究共識別出62 處生態(tài)障礙點(diǎn)〔圖6(b)〕，面積為41.96 km2(表6)，五大高原湖泊流域均有生態(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域分布，其中，滇池流域分布最多，共有48 處，面積高達(dá)35.97 km2?？臻g上，多位于生態(tài)廊道與生態(tài)源地的接壤處或高阻力值與低阻力值相交處。生態(tài)障礙點(diǎn)與生態(tài)夾點(diǎn)的重合面積占障礙點(diǎn)總面積的39.93%。撫仙湖流域因湖泊所占面積較大，生態(tài)廊道少，因此分布面積最小。

3.3.3 生態(tài)斷裂點(diǎn)區(qū)域識別

通過生態(tài)廊道與交通道路相交分析，共識別出77 處生態(tài)斷裂點(diǎn)〔圖7(a)〕，主要集中分布于滇池流域，其中與國道相交8 處，與省道相交27 處，與鐵路相交24 處，與高速公路相交18 處(表7)。縱橫交錯的交通設(shè)施阻斷了生態(tài)廊道的連通性，加劇了景觀破碎化，對生物的遷移擴(kuò)散和安全造成威脅。但國道、省道、高速公路和鐵路均為影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要交通設(shè)施，不能直接拆除或隨意改道。因此，在生態(tài)斷裂點(diǎn)處建立相關(guān)改良設(shè)施，如修建路下涵洞和路上“綠橋”等野生動植物流動通道，并在通道入口設(shè)置引導(dǎo)柵欄，設(shè)計標(biāo)志警示牌；加大對周圍群眾的宣傳，提高大眾動物保護(hù)意識；開展通道監(jiān)測，及時排除干擾因素。

表7 關(guān)鍵生態(tài)廊道待修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)分布情況Table 7 Distribution of ecological break points in key ecological corridors to be restored

圖7 待修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)和生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域空間分布Fig.7 Spatial distribution of ecological break points to be repaired and key areas for ecological protection and restoration

3.4 關(guān)鍵區(qū)域生態(tài)修復(fù)策略

基于生態(tài)安全格局和生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)斷裂點(diǎn)等相關(guān)概念，識別出滇中五大高原湖泊流域國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域〔圖7(b)〕。待修復(fù)的生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)斷裂點(diǎn)區(qū)域存在多處重疊或相交，其中，生態(tài)夾點(diǎn)和生態(tài)障礙點(diǎn)的重疊面積為17.40 km2，占總生態(tài)障礙點(diǎn)面積的39.93%，生態(tài)斷裂點(diǎn)中有72 處與生態(tài)夾點(diǎn)和生態(tài)障礙點(diǎn)重疊，占總生態(tài)斷裂點(diǎn)數(shù)量的93.51%，三大類生態(tài)節(jié)點(diǎn)位置是保證生物在生態(tài)源地間流通擴(kuò)散的關(guān)鍵區(qū)域。

建設(shè)用地待修復(fù)區(qū)，主要包括城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)、交通道路等用地，生態(tài)夾點(diǎn)和生態(tài)障礙點(diǎn)的面積分別為3 456.53、3 247.34 hm2，主要分布于滇池流域、杞麓湖流域和星云湖流域等湖盆區(qū)，隨著建設(shè)用地對生態(tài)用地擠占加劇，區(qū)域生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。針對城鎮(zhèn)用地的保護(hù)修復(fù)，一是轉(zhuǎn)變“向湖要地、環(huán)湖造城、環(huán)湖布局”的發(fā)展模式，合理框定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，防止城鎮(zhèn)空間過度連綿擴(kuò)張，壓縮生態(tài)空間；二是加強(qiáng)城市森林公園、濕地公園、植物園等城市綠心生態(tài)空間節(jié)點(diǎn)建設(shè)，以穿城河流體系(盤龍江、海河、明通河等)和道路廊道體系為依托，打通城市內(nèi)部綠廊，逐步形成“節(jié)點(diǎn)—廊道”的城市綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間系統(tǒng)；針對農(nóng)村居民點(diǎn)用地的保護(hù)修復(fù)，應(yīng)嚴(yán)格按照滇中城市群發(fā)展規(guī)劃騰退湖濱生態(tài)帶內(nèi)側(cè)的房屋、設(shè)施等，實(shí)施環(huán)湖生態(tài)移民搬遷工程，退還湖泊生態(tài)空間。針對交通用地的保護(hù)修復(fù)，可拓寬道路兩側(cè)綠化帶，設(shè)置野生動物遷徙擴(kuò)散的專用通道，并定期進(jìn)行監(jiān)測，同時設(shè)立警示牌以降低對生境的干擾破壞。

林地、草地的保護(hù)修復(fù)，二者需要修復(fù)的區(qū)域面積最大，為8 380.37 hm2，其中生態(tài)夾點(diǎn)占60.38%，主要分布于滇池流域、撫仙湖流域和杞麓湖流域的山地丘陵區(qū)，識別出的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)多為稀疏林草地和石漠化區(qū)域等，自然恢復(fù)較為困難和緩慢。針對該2 類用地類型的修復(fù)，首先應(yīng)采取人工造林種草和草地改良等綜合措施，增加林草植被；其次，實(shí)施坡耕地退耕還林還草，因地制宜選擇鄉(xiāng)土植被進(jìn)行荒漠治理，降低景觀破碎化程度。

耕地的保護(hù)修復(fù)，耕地所識別出的生態(tài)夾點(diǎn)和生態(tài)障礙點(diǎn)面積分別為3 291.51、581.36 hm2，主要分布于五大湖盆區(qū)，長期以來湖盆壩區(qū)耕地大量用于種植花卉、蔬菜、烤煙等農(nóng)藥、化肥施用量大的作物，以及建設(shè)用地的侵占，導(dǎo)致耕地、湖泊水質(zhì)污染日趨嚴(yán)重。對于耕地的保護(hù)修護(hù)，一是要調(diào)整流域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低農(nóng)業(yè)面源污染；二是開展坡耕地和低效地整治與修復(fù)，積極進(jìn)行退耕還林還草；三是著力改善耕地及周邊生境，提高耕地系統(tǒng)生物多樣性。

水體的保護(hù)修復(fù)，識別出水體的生態(tài)修復(fù)面積為91.71 hm2，主要分布于滇池流域和星云湖流域，受損水體主要為河流生態(tài)夾點(diǎn)和生態(tài)障礙點(diǎn)，五大高原湖泊污染物入湖方式主要以河道匯流為主，可參考“控源截污—清水廊道構(gòu)建—湖濱攔截凈化—湖體生態(tài)凈化修復(fù)”框架[19]，開展河道污染治理、清淤，建立河道緩沖帶，恢復(fù)水生生物遷徙通道；滇中五大高原湖泊沿岸生境質(zhì)量較低〔圖3(a)〕，可加強(qiáng)生態(tài)湖濱帶和水源涵養(yǎng)林等生態(tài)隔離帶的建設(shè)與保護(hù)，著力推進(jìn)“四退三還”(退人、退田、退房、退塘，還湖、還水、還濕地)工程，同時加強(qiáng)流域城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)，提高截污治污效果。

3.5 討論

滇中五大高原湖泊流域是滇中城市群建設(shè)的核心區(qū)，人類活動較為頻繁。隨著人類活動干擾的進(jìn)一步加劇，土地利用格局發(fā)生了劇烈變化[16]，隨之帶來的生態(tài)空間減少、景觀穩(wěn)定性降低、生態(tài)功能退化等問題廣泛存在，從流域整體性考慮生態(tài)安全格局構(gòu)建尤為必要。基于生態(tài)安全格局的研究范式，結(jié)合電路理論識別生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域，在整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理的思路引導(dǎo)下，全面考慮了湖泊流域生態(tài)景觀的整體性和連通性，相較于傳統(tǒng)的針對特定區(qū)域或點(diǎn)位開展生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，能更好地滿足生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)性和全局性。生態(tài)源地是整個生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)[14]，本文綜合生境質(zhì)量、MSPA、景觀連通性評價選取流域生態(tài)源地，相比較于直接識別法[38-39]，本研究選取的生態(tài)源地更具合理性和整體性。目前，基于電路理論的連接度模型，通過電流密度的計算可以有效識別對景觀連接性有重要影響的景觀要素和生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域[20]，為國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別提供了更為科學(xué)的方式，結(jié)合生態(tài)安全格局識別生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)斷裂點(diǎn)等關(guān)鍵區(qū)域，這些關(guān)鍵區(qū)域的保護(hù)修復(fù)對維護(hù)流域山水林田湖草等生態(tài)斑塊的完整性和穩(wěn)定性具有重要意義。最后，需要指出本文存在的一些不足：文章從湖泊流域的角度，構(gòu)建生態(tài)安全格局，生態(tài)廊道識別時尚未考慮其寬度閾值的設(shè)定；此外，引入電路理論綜合識別生態(tài)待修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域，修復(fù)這些關(guān)鍵生態(tài)區(qū)域后生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連通性的提升效應(yīng)仍需要進(jìn)一步研究。在今后的研究中應(yīng)結(jié)合研究區(qū)的景觀格局現(xiàn)狀和具體規(guī)劃需求設(shè)置合理的生態(tài)廊道寬度以及開展修復(fù)工作的優(yōu)先順序，以期達(dá)到更有效的生態(tài)保護(hù)修復(fù)效果。

4 結(jié)論

(1)滇中五大高原湖泊流域共識別出生態(tài)源地1 106.18 km2，占生態(tài)用地面積的43.41%，主要為林地和水體；生態(tài)廊道74 條，共計488.85 km，整體呈“三縱九橫”的生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)空間分布格局。

(2)識別出滇中五大高原湖流域生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域93 處，總面積119.17 km2，土地利用類型主要為耕地、建設(shè)用地和草地；生態(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域62 處，面積為41.96 km2，多處于建設(shè)用地、耕地以及生態(tài)廊道與生態(tài)源地的接壤處；生態(tài)斷裂點(diǎn)區(qū)域77 處，主要分布于滇池流域。

(3)結(jié)合五大高原湖泊流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的空間分布特征以及土地利用現(xiàn)狀，分別提出各類生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的修復(fù)措施。

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