生態(tài)安全格局構(gòu)建及景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)
——以賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例

鄒珮雯,徐 昉

北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院,北京 100083

自然保護(hù)區(qū)在涵養(yǎng)水源、保持水土、改善環(huán)境和保持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮重要作用,同時(shí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定性對(duì)維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全、提高區(qū)域生態(tài)服務(wù)水平具有顯著作用[1—2]。隨著人類活動(dòng)不斷加劇,全球氣候變化問題日益凸顯,結(jié)合自然保護(hù)區(qū)自身的敏感性與脆弱性,自然保護(hù)區(qū)面臨著自然資源保護(hù)和開發(fā)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題。人類活動(dòng)在一定范圍和程度上影響著景觀格局和生態(tài)過程的變化,通過構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,分析景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空特征,能夠直觀地表達(dá)出人類活動(dòng)因素所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)影響。構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局是提高自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全的重要策略與關(guān)鍵環(huán)節(jié),并對(duì)于生態(tài)文明建設(shè)以及進(jìn)行山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)有重要意義。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)反映了在自然環(huán)境和人類活動(dòng)的共同作用下,景觀格局與生態(tài)過程間的相互作用導(dǎo)致的負(fù)面后果[3]。20世紀(jì)80年代,美國(guó)學(xué)者最先將景觀生態(tài)學(xué)與區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)融合,將景觀作為評(píng)價(jià)對(duì)象,評(píng)估自然環(huán)境與人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害的風(fēng)險(xiǎn)程度[4]。20世紀(jì)90年代以來,在景觀生態(tài)學(xué)與計(jì)量地理學(xué)交叉融合下,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)景觀格局與區(qū)域生態(tài)安全等研究方向,對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)展開了有效探索[5]。評(píng)價(jià)對(duì)象一般以生態(tài)脆弱敏感區(qū)及人類高強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)為主,探討濕地[6]、流域[7]、礦區(qū)[8]、城市群[9]等景觀格局變化的影響,評(píng)價(jià)單元包括行政區(qū)[10]、小流域[11]、風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)[12]等,評(píng)價(jià)方法有景觀格局指數(shù)法[13]、熵值法[14]、暴露-響應(yīng)法[15]等。

為了加強(qiáng)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)管控與優(yōu)化景觀資源配置,需要對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)[16]。以往研究中通常以通常以元胞自動(dòng)機(jī)—馬爾可夫模型(CA-Markov)、小尺度土地利用變化及效應(yīng)模型(CLUE-S)和未來土地利用模擬模型(FLUS) 等模擬未來土地利用。早期研究中,CA-Markov模型最為常見,借助Markov分析土地利用柵格單元的初始狀態(tài)、領(lǐng)域影響及轉(zhuǎn)化規(guī)則模擬用地空間布局,但由于驅(qū)動(dòng)因素影響不明確,模型模擬精度不足[17]。此后,Verburg提出了基于邏輯回歸(logistic regression)算法的CLUE-S模型,,分析了驅(qū)動(dòng)因素與土地利用空間變化的影響關(guān)系,有效提升模型預(yù)測(cè)精確度[18]。但由于CLUE-S模型缺少對(duì)不同地類間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和與相互影響的考慮,Liu等提出FLUS模型通過引入“自上而下”理念的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型完善其與CA模型的相互反饋與相互作用,提高模型準(zhǔn)確度[19]。Liang等指出CLUE-S與FLUS模型未能準(zhǔn)確用特定公式將土地利用變化與驅(qū)動(dòng)因子的相互關(guān)系表達(dá)出來,因此提出了基于隨機(jī)森林算法的PLUS模型[20]。斑塊生成土地利用變化模擬模型(PLUS)結(jié)合了土地?cái)U(kuò)張分析策略(LEAS)和基于多類型隨機(jī)斑塊種子的CA模型(CARS)。相比于其他模型,PLUS模型能更好地利用隨機(jī)森林算法表達(dá)驅(qū)動(dòng)因素與土地利用變化的相互關(guān)系,在發(fā)展概率的約束下自動(dòng)模擬斑塊生成,尤其是水域等自然景觀用地類型的斑塊級(jí)變化[21]。

生態(tài)安全格局是以景觀格局與過程的相互作用為基礎(chǔ),在諸多生態(tài)要素的干擾下,判定出需要進(jìn)行生態(tài)保護(hù)、提高生物多樣性、增益景觀功能作用的區(qū)域,構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局是提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性及區(qū)域生態(tài)安全的重要手段[22]。自俞孔堅(jiān)等認(rèn)為景觀存在潛在的空間格局[23]、馬克明等提出區(qū)域生態(tài)安全格局的概念[24]、黎曉亞等提出區(qū)域生態(tài)安全格局設(shè)計(jì)原則與方法后[25],我國(guó)的生態(tài)安全格局研究從單一物種保護(hù)目標(biāo)向生物多樣性保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)等多樣目標(biāo)發(fā)展,研究尺度趨向多元化,同時(shí)對(duì)生態(tài)安全格局的識(shí)別及構(gòu)建的研究逐漸成為研究熱點(diǎn)[26];近年來,生態(tài)安全格局已形成“源地-廊道-節(jié)點(diǎn)”的研究范式[27],并發(fā)展了以電路模型、最小累積阻力模型為主的研究方法[28]。電路模型盡管能夠通過電流密度描述生物多路徑擴(kuò)散的概率,但卻缺少對(duì)物種在長(zhǎng)期遷移下選擇最佳遷移路徑的分析[26]。而最小累積阻力模型則較完善地體現(xiàn)景觀格局變化與生態(tài)過程演化的交互作用,從而選擇基于阻力面的最優(yōu)路徑[26]。同時(shí),生態(tài)安全格局的研究對(duì)象也不斷豐富,一般以流域單元[29]、城市市域[30]、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)[31]為主。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和生態(tài)安全格局構(gòu)建已有研究取得了豐富的成果,但仍有以下三方面問題需要進(jìn)一步探究:一是對(duì)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)安全格局構(gòu)建的研究不足,自然保護(hù)區(qū)是生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域,亟需針對(duì)自然保護(hù)區(qū)開展景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)安全格局相關(guān)研究,以對(duì)生態(tài)功能用地開展保護(hù)措施。二是大多數(shù)研究從生態(tài)敏感性出發(fā)構(gòu)建生態(tài)安全格局,而將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)安全格局耦合的研究較少。三是在景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究中,綜合考慮土地利用發(fā)展模式及人類活動(dòng)對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響的研究并不多,PLUS模型是近年來提出的預(yù)測(cè)自然用地發(fā)展的優(yōu)勢(shì)模型,與其他模型相比預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性更高。

賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是我國(guó)典型綜合性森林生態(tài)系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū),生物多樣性高,具有很高的自然保護(hù)價(jià)值,對(duì)維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定十分重要,同時(shí),賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)屬于生態(tài)脆弱區(qū),近年來受自然和人為因素等各方面的干擾,土地利用動(dòng)態(tài)格局發(fā)生較大變化[32]。基于此,研究選取賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),基于景觀格局構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,結(jié)合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和最小累積阻力模型構(gòu)建生態(tài)安全格局,并采用PLUS模型對(duì)未來景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),提出保護(hù)策略與風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林右旗北部(43°59′—44°27′N,118°18′—118°55′E,圖1),東接赤峰市巴林左旗,西與赤峰市林西縣相連,南與巴林右旗崗根蘇木相接,北依內(nèi)蒙古錫林郭勒盟,總面積1004.62km2。隸屬大興安嶺山脈南端阿爾山支脈中山山地,山體呈東北-西南走向,平均海拔高度在1000m以上。該區(qū)屬中溫帶半濕潤(rùn)溫寒氣候區(qū),地表淡水資源豐富,由于其獨(dú)特的地理環(huán)境和自然條件,形成了特有的的植物群落,是全國(guó)為數(shù)不多的以保護(hù)森林、草原、濕地等生態(tài)系統(tǒng)、物種多樣以及西部遼河源頭的重要水源涵養(yǎng)地為主的山地綜合自然保護(hù)區(qū)[33],與此同時(shí),各種生物間、生物與自然環(huán)境間相互依賴的緊密性與敏感性使其生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)脆弱[34]。從自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃上看,研究區(qū)包含了3個(gè)核心保護(hù)區(qū)、3個(gè)一般控制區(qū)(圖2),主要經(jīng)濟(jì)來源是農(nóng)業(yè)、少量牧業(yè)、林副產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)和一般控制區(qū)的商品林經(jīng)營(yíng)[35]。

圖1 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地理位置

圖2 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)功能分區(qū)

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)邊界來自賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于全球30m地表覆蓋(GlobeLand30)數(shù)據(jù)集,空間分辨率為30m。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)并結(jié)合研究區(qū)土地利用特點(diǎn),將研究區(qū)土地利用分為草地、耕地、林地、建設(shè)用地、水域、未利用地等6種類型。數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)(30m×30m)來自地理空間數(shù)據(jù)云。歸一化植被指數(shù)(NDVI)指數(shù)來自MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù),空間和時(shí)間分辨率分別為250m和16天,選取2020年5月至9月的遙感影像。道路數(shù)據(jù)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)。河流等水系數(shù)據(jù)來自國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

根據(jù)區(qū)域異質(zhì)性劃分2km×2km風(fēng)險(xiǎn)小區(qū),共分為331個(gè)研究區(qū),利用Fragstast 4.2逐一計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),以此作為各小區(qū)中心點(diǎn)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值,再利用Kriging插值方法得到研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布情況?；谧匀槐Ｗo(hù)區(qū)的景觀類型,選取景觀損失度、干擾度、脆弱度構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式為[36]:

(1)

式中,ERIk是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Aki是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)里第i類景觀的面積;Ak是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的總面積;Ri是第i類景觀的生態(tài)損失指數(shù)。

Ri=Ei×Vi[36]

(2)

Ei=aCi+bNi+cFi

(3)

式中,Ri是第i類景觀的生態(tài)損失指數(shù),Ei是i類景觀的干擾指數(shù),Vi是脆弱度指數(shù),借鑒相關(guān)研究,對(duì)各類景觀類型的脆弱度賦值如下:建設(shè)用地為1,林地為2,草地為3,耕地為4,濕地和水域?yàn)?,未利用地為6[37]。對(duì)賦值進(jìn)行歸一化處理,得到各種景觀類型的脆弱度分別為0.0227、0.0454、0.0682、0.0909、0.1136[38]。Ei是景觀干擾指數(shù),Ci是景觀破碎度,Ni是景觀分離度,Fi是景觀分維數(shù),a、b、c分別為破碎度、分離度和分維數(shù)的權(quán)重(a+b+c=1),根據(jù)相關(guān)研究,結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際狀況,分別賦值為0.5、0.3和0.2[39]。

2.2.2最小累積阻力模型(MCR)模型

MCR模型是生態(tài)安全格局構(gòu)建的常用方法。該模型基于KNAAPEN等[40]建立的費(fèi)用距離,其原理是生物物種、物質(zhì)能量在景觀組分與要素不同的空間中遷徙時(shí),所需克服的景觀阻力不同,景觀功能越完善,阻力越小[8]。該模型計(jì)算這一生態(tài)過程所需克服的阻力,反映生物遷徙跨越不同景觀基面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。公式如下[8]:

(4)

式中,MCR是從源j擴(kuò)散到空間某點(diǎn)的最小累積阻力;f是反映MCR與變量(Dij×Ri)之間正比關(guān)系的函數(shù);Dij是目標(biāo)單元從源j擴(kuò)散到空間某點(diǎn)穿過景觀i的距離;Ri是景觀表面對(duì)景觀流向某個(gè)方向擴(kuò)散的阻力。

研究基于景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果并結(jié)合賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況,從景觀生態(tài)、地形地貌、距離因子3個(gè)方面,分別選取景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、植被覆蓋度、高程、坡度、與道路距離、與水系距離等6個(gè)阻力因子。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料[41],結(jié)合研究區(qū)情況,利用層次分析法確定各因子權(quán)重。各因子阻力值及權(quán)重見表1。

表1 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)阻力因子權(quán)重

2.2.3PLUS模型

PLUS模型基于現(xiàn)有的CA規(guī)則,提出了一種新的轉(zhuǎn)化策略,通過提取兩期土地利用變化間各類用地?cái)U(kuò)張的部分,從增加部分中采樣,采用隨機(jī)森林算法逐一對(duì)各類土地利用擴(kuò)張和驅(qū)動(dòng)力的因素進(jìn)行挖掘,從而獲取各類用地的發(fā)展概率及驅(qū)動(dòng)因素對(duì)該時(shí)段各類用地?cái)U(kuò)張的貢獻(xiàn)[42—43]。PLUS模型深入探討了引起土地利用發(fā)生變化的驅(qū)動(dòng)因素,尤其是水域、草地等自然景觀的用地類型的斑塊級(jí)變化[44]。CLUE-S模型對(duì)于小尺度城市區(qū)域以及FLUS模型對(duì)城市用地得適用性更高,對(duì)于自然景觀用地模擬則略有缺陷,PLUS模型突破了CLUE-S模型與FLUS模型的局限性,可以更好地對(duì)自然景觀類型用地則挖掘轉(zhuǎn)化規(guī)則與模擬景觀動(dòng)態(tài)。研究選用PLUS模型對(duì)于賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的土地利用發(fā)展及景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。

研究首先根據(jù)賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)實(shí)際情況及數(shù)據(jù)的可獲取性,從自然因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和可達(dá)性3個(gè)方面選取年均降水、年均氣溫、高程、坡度、公里網(wǎng)格國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、人口密度、距道路距離、距城鎮(zhèn)距離、距水系距離等8個(gè)影響因子,柵格化后統(tǒng)一成與土地利用數(shù)據(jù)相同的投影坐標(biāo)系及空間分辨率。其次,采用用地?cái)U(kuò)張分析策略(LEAS)挖掘轉(zhuǎn)化規(guī)則,得到6類用地發(fā)展概率。最后,利用Markov模型對(duì)未來土地利用類型進(jìn)行需求預(yù)測(cè),得到各用地的目標(biāo)像元數(shù),結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣,確定轉(zhuǎn)移成本矩陣(表2),并設(shè)置領(lǐng)域權(quán)重參數(shù)與隨機(jī)斑塊種子的概率。其中,領(lǐng)域權(quán)重參數(shù)代表該地類向其他地類擴(kuò)張的強(qiáng)度[45],將耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地鄰域權(quán)重參數(shù)設(shè)定為1、0.57、0、0.56、0.63、0.55;隨機(jī)斑塊種子生成的概率代表各地類產(chǎn)生新斑塊的難易程度[46],設(shè)定為0.01。結(jié)合各類用地的目標(biāo)像元數(shù)、轉(zhuǎn)移成本矩陣、隨機(jī)斑塊種子生成的概率及鄰域權(quán)重等相關(guān)參數(shù),基于多類隨機(jī)斑塊種子的 CA 模型對(duì)保護(hù)區(qū)土地利用變化進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。選擇Kappa系數(shù)和FOM系數(shù)進(jìn)行模擬結(jié)果的精度評(píng)估,其中Kappa系數(shù)為0.79,FOM系數(shù)為0.91,表示模擬結(jié)果一致性較高,精度較高。

表2 土地利用轉(zhuǎn)換成本矩陣

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空演變分析

利用自然斷點(diǎn)法將區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分為五級(jí),即低風(fēng)險(xiǎn)[0.025—0059)、較低風(fēng)險(xiǎn)[0.059—0.075)、中風(fēng)險(xiǎn)[0.075—0.095)、較高風(fēng)險(xiǎn)[0.095—0.119)、高風(fēng)險(xiǎn)[0.119—0.155),得到賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)2000、2010、2020年景觀生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖(圖3)。

圖3 2000、2010、2020年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖

整體而言,2000—2020年保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)北低南高,較低及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占總體面積的70%以上,主要分布于北部。較低景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布面積最大,南部景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于北部。中風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于研究區(qū)的南部地區(qū),此區(qū)域的土地利用類型主要為耕地及未利用地,在功能分區(qū)中屬于一般控制區(qū)。較低風(fēng)險(xiǎn)及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要為草地、林地區(qū)域。從時(shí)空變化上來看,2000—2020年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈先下降后上升趨勢(shì)。

3.1.1景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間變化

2000—2010年保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降低,這一階段耕地減少,林地增加,水域增加。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加52.28km2,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少58.99km2,較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加5.25km2。這是由于2007年赤峰市政府展開“生態(tài)立旗”生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略措施,對(duì)賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等重點(diǎn)保護(hù)區(qū)實(shí)施退耕還林及生態(tài)建設(shè),研究區(qū)內(nèi)林草生態(tài)系統(tǒng)得到保護(hù),景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,區(qū)域內(nèi)過渡地帶生態(tài)穩(wěn)定性加強(qiáng)。

2010—2020年,保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升高,各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)變化較大,低風(fēng)險(xiǎn)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少47.85km2,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)增加20.39km2,較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)增加28.13km2,這一階段耕地面積增加,草地減少,耕地的擴(kuò)張導(dǎo)致周圍景觀破碎化程度較高,景觀動(dòng)態(tài)變化較大,導(dǎo)致景觀風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)一步升高。雖然保護(hù)區(qū)制定了較完善的政策,但政府短期行為嚴(yán)重,缺乏對(duì)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)與決心,生態(tài)保護(hù)工作不夠到位,2010—2020年幾乎未出臺(tái)新的保護(hù)政策。

2000—2020年,較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積呈擴(kuò)張趨勢(shì),面積共增加33.38km2,主要分布域保護(hù)區(qū)南部的一般控制區(qū),說明此區(qū)域人為干擾程度增加,建議該區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加5.02km2,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少38.61km2。

3.1.2景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間演變

基于賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的南高北低的總體空間分布格局,研究區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分布轉(zhuǎn)移,2000—2010年部分以耕地、林地、草地為主的中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)為較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),景觀破碎度程度降低,抗干擾能力增強(qiáng)。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)從未利用地向耕地?cái)U(kuò)張,說明耕地破碎化程度增加,加上人類干擾程度較高,景觀穩(wěn)定性較差。2010—2020年部分低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)為較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)擴(kuò)散,風(fēng)險(xiǎn)增加,主要由于景觀分散度及破碎度較高及人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響加劇。

3.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.2.1生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地指生態(tài)穩(wěn)定且具有延展性的現(xiàn)存鄉(xiāng)土物種棲息地[47]。由于賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)以森林為重要保護(hù)資源[48],研究對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低的區(qū)域進(jìn)行篩選,同時(shí)考慮斑塊的完整度與景觀連通性,采取直接識(shí)別的方法選取景觀結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的大面積林地以及所有水域作為生態(tài)源地(圖4)。選取研究區(qū)內(nèi)斑塊面積大于0.5km2的林地和所有水域,共提取56個(gè)生態(tài)源地,面積為110.50km2,占研究區(qū)總面積的10.35%。

圖4 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)阻力面、最小累積阻力與生態(tài)節(jié)點(diǎn)、生態(tài)廊道空間分布

3.2.2構(gòu)建生態(tài)阻力面

生態(tài)阻力指生物在不同重要生境斑塊為“源”的源地之間遷徙需要克服的阻力值,阻力值越大,說明生物向外遷移和流動(dòng)過程需要克服阻力越大。通過構(gòu)建阻力面分析生態(tài)阻力的空間分布,選取物質(zhì)能量在生態(tài)源地進(jìn)行流通時(shí)阻力較低的路徑。一般來說,生態(tài)適宜性越高,阻力值越小[49]。

在 ArcGIS 10.6中將每類單因子根據(jù)阻力值生成阻力柵格圖像,利用柵格計(jì)算器對(duì)各類單因子進(jìn)行加權(quán)疊加得到綜合阻力面(圖4)。

3.2.3識(shí)別生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(diǎn)

通過ArcGIS 10.6的Cost-distance工具對(duì)生態(tài)阻力面進(jìn)行空間計(jì)算,得到最小累積阻力值(圖4),利用Linkage-mapper工具,結(jié)合生態(tài)源地與最小累積阻力值確定生態(tài)廊道。利用對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析以得到水系的方法來確定最高阻力值分布的“脊線”,將其與得到的生態(tài)廊道進(jìn)行相交,得到的最低與最高阻力路徑的交匯點(diǎn),即為生態(tài)節(jié)點(diǎn)(圖4)[50]。

最終得到144條生態(tài)廊道,49個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)。生態(tài)廊道總長(zhǎng)501.92km,最長(zhǎng)可達(dá)19.65km,最短僅0.4km。從整體空間分布上看,廊道對(duì)生態(tài)功能區(qū)及生態(tài)源地進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,有益于生態(tài)流動(dòng),部分區(qū)域由于源地分散且附近阻力值較高,需要更多的廊道分擔(dān)生物擴(kuò)散的壓力,需要構(gòu)建較為密集的廊道。對(duì)生態(tài)廊道進(jìn)行劃分,大于2個(gè)節(jié)點(diǎn)的為關(guān)鍵廊道,其余為輔助廊道,得到7條關(guān)鍵廊道。關(guān)鍵廊道總長(zhǎng)為96.56km,占總長(zhǎng)的9.05%,在空間分布上體現(xiàn)為“三橫四縱”的空間布局,南北向廊道四條,主要連接“王墳溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)-烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)”,“正溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)-烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)”,“正溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)”;東西向廊道3條,主要連接“王墳溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)-正溝核心保護(hù)區(qū)”,以及烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)區(qū)域內(nèi)部的景觀連通。連接“王墳溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)-正溝核心保護(hù)區(qū)”的廊道景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高,需要加強(qiáng)此處廊道的建設(shè)與保護(hù),以保證王墳溝核心保護(hù)區(qū)與正溝核心保護(hù)區(qū)的通道連接,為生物遷徙與能量流動(dòng)提高保障。輔助廊道共137條,分布廣且密集,與關(guān)鍵廊道共同形成保障生物遷徙的網(wǎng)絡(luò)通道。

從空間分布上看,生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布范圍廣且分布較為均勻。生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生物遷徙與非生物過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),提取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)發(fā)揮“踏腳石”的重要生態(tài)功能有利于加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)安全。

3.2.4劃分生態(tài)分區(qū)

為了對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同生態(tài)安全區(qū)提出差別化管控策略,基于阻力值大小以及綜合考慮生態(tài)源地、生態(tài)廊道的重要生態(tài)地位,根據(jù)自然斷點(diǎn)法將研究區(qū)劃分為合理利用區(qū)[1.331—2.417)、生態(tài)過渡區(qū)[2.417—2.894)、生態(tài)保育區(qū)[2.894—4.157),并構(gòu)建生態(tài)安全格局(圖5)。

圖5 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全分區(qū)、生態(tài)安全格局

生態(tài)保育區(qū)面積287.20km2,占研究區(qū)總面積的26.9%,分布較為分散,生態(tài)安全水平較低,是受到外界干擾較高的區(qū)域。土地利用類型多為林地、草地,該區(qū)生態(tài)安全水平較低,需強(qiáng)化該區(qū)的景觀整體性,加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度,打造生態(tài)循環(huán)保護(hù)區(qū)域。此區(qū)因?yàn)楹０屋^高,因此生態(tài)阻力值較高,為促進(jìn)生物遷徙,在合理范圍內(nèi)通過人工補(bǔ)植、挑選一些優(yōu)勢(shì)樹種進(jìn)行搭配種植,顯著提升保護(hù)區(qū)中森林植被的生物多樣性,從而維護(hù)及提高林草生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[51]。自然保護(hù)區(qū)在開展人工補(bǔ)植工作時(shí),應(yīng)嚴(yán)格遵循適地適樹的原則,選擇保護(hù)區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹種白杄云杉林、白樺林、黑樺林、色木槭林、青楊林、華北落葉松林、興安落葉松林、蒙古櫟林等種植,充分利用鄉(xiāng)土樹種具有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn),可以有效提升人工補(bǔ)植的成活率,有利于開展森林資源管理工作[52]。

生態(tài)過渡區(qū)面積464.37km2,占研究區(qū)總面積的43.49%,面積占比較大,區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平介于生態(tài)保育區(qū)與生態(tài)重建區(qū)之間,作為過渡性空間,具有平衡區(qū)域生態(tài)的功能作用。土地利用類型多為林地、草地,同時(shí)研究區(qū)內(nèi)大部分耕地、未利用地及建設(shè)用地位于該區(qū),在該區(qū)的耕地及未利用區(qū)域可以適當(dāng)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),注意自然生態(tài)系統(tǒng)與耕地間的過渡型特征,完善區(qū)域銜接的保護(hù)機(jī)制,增強(qiáng)區(qū)域之間的聯(lián)系,維護(hù)過渡區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定功能。

合理利用區(qū)面積316.20km2,占研究區(qū)總面積的29.61%,分布較為分散,區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平較高,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較高,主要分布在烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)、王墳溝核心保護(hù)區(qū)和一般控制區(qū)的東南區(qū)域,土地利用類型多為林地、草地。林草系統(tǒng)是保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ),對(duì)該區(qū)域應(yīng)該加大保護(hù)力度,深入開展科研監(jiān)測(cè),保持區(qū)內(nèi)自然資源的完整性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平。

3.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模擬預(yù)測(cè)

研究利用PLUS模型對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模擬預(yù)測(cè),以應(yīng)對(duì)未來風(fēng)險(xiǎn)防控并優(yōu)化現(xiàn)有格局?；赑LUS模型,選取驅(qū)動(dòng)因子,根據(jù)2010、2020土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行適宜性概率計(jì)算、自適應(yīng)慣性系數(shù)計(jì)算獲取用地發(fā)展概率,從而挖掘轉(zhuǎn)化規(guī)則;并在轉(zhuǎn)化規(guī)則下,根據(jù)隨機(jī)斑塊生成參數(shù)設(shè)定、過渡矩陣及最終用地發(fā)展概率計(jì)算確定各類用地空間發(fā)展預(yù)測(cè),從而得到2030、2040、2050土地利用空間分布?；?030、2040、2050年土地利用空間分布,利用ArcGIS 10.6與Fragstats 4.2,通過景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型得到賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)三期景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布(圖6)。

圖6 2030、2040、2050年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模擬

利用ArcGIS 10.6對(duì)其進(jìn)行分析,得到各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積及占比(表4)。

表4 2030、2040、2050年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積比

整體上來說,賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)2030、2040、2050年3期景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布與2020年相似,仍呈現(xiàn)北高南低的空間格局,較低及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于北部,中風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于研究區(qū)的南部地區(qū)。較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)仍占比最大,占總研究區(qū)面積的50%以上,其次是中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較高風(fēng)險(xiǎn)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。從時(shí)空演變上看,2020—2050年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈下降趨勢(shì)。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加34.92km2,較低風(fēng)險(xiǎn)面積增加4.81km2,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少27.38km2,較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少8.92km2,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少3.61km2。

4 討論

4.1 賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化及原因

(1)2000—2020年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)北低南高的空間分布格局,較低及低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占總體面積的70%以上,主要分布于北部,并呈現(xiàn)中間低四周高的空間分布格局。從時(shí)空差異變化上來看,2000—2020年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈先下降后上升趨勢(shì)?？傮w上看,較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積呈擴(kuò)張趨勢(shì),低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積變化不大。

2007年赤峰市政府制定“生態(tài)立旗”生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略,對(duì)賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等重點(diǎn)保護(hù)區(qū)實(shí)施退耕還林及生態(tài)建設(shè)[53],研究區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)得到保護(hù),景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,2000—2010年景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降低。但由于保護(hù)區(qū)地處森林、草原的過渡地帶,屬于生態(tài)脆弱帶,物種間及物種與生態(tài)環(huán)境間的依存關(guān)系十分緊密且敏感。由于林區(qū)人口增加,木材、薪材及其他林產(chǎn)品的需求與日俱增,人類活動(dòng)如亂砍濫伐等給保護(hù)區(qū)帶來了巨大的威脅,一旦對(duì)其造成危害,由于山陡且土層薄,地表遭到破壞,植被恢復(fù)緩慢,保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)受到破壞。保護(hù)區(qū)雖制定了較完善的政策制度,但政府短期行為嚴(yán)重,缺乏對(duì)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)與決心,2011年后幾乎未出臺(tái)新的保護(hù)政策。同時(shí),保護(hù)區(qū)在前期規(guī)劃了生態(tài)旅游及區(qū)域合理利用兩個(gè)工程項(xiàng)目,但由于缺少穩(wěn)定的資金輸入,僅依靠保護(hù)區(qū)自籌資金項(xiàng)目難以順利開展。在保護(hù)區(qū)規(guī)劃中,生態(tài)旅游開發(fā)能提高保護(hù)區(qū)自養(yǎng)能力,應(yīng)發(fā)展多種資金籌集渠道保證項(xiàng)目順利啟動(dòng)。此外,由于保護(hù)區(qū)周邊社區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后(2021年赤峰市人均GDP為48937元,低于全國(guó)平均水平33000元),農(nóng)牧民收入來源主要為經(jīng)濟(jì)作物,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成破壞,以上多重因素共同導(dǎo)致了2010—2020年保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升高。保護(hù)區(qū)需要在保護(hù)資源的前提下,吸引并加大資金投入,增強(qiáng)保護(hù)區(qū)自身造血功能,引導(dǎo)社區(qū)群眾共同參與保護(hù)區(qū)規(guī)劃建設(shè),提高社區(qū)農(nóng)牧民收入,實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[34]。

4.2 耦合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的生態(tài)安全格局構(gòu)建及生態(tài)安全保護(hù)策略

研究將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)納入生態(tài)安全格局構(gòu)建過程中,根據(jù)最小累積阻力模型,最終提取賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)重要生態(tài)功能“點(diǎn)”-56處生態(tài)源地、49個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn),“軸”-144條生態(tài)廊道,“面”-生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)過渡區(qū)、合理利用區(qū)等3個(gè)生態(tài)分區(qū),從三個(gè)維度共同構(gòu)成了賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)安全格局。其中,共得到7條關(guān)鍵廊道。關(guān)鍵廊道總長(zhǎng)為96.56km,占總長(zhǎng)的9.05%,在空間分布上體現(xiàn)為“三橫四縱”的空間布局。生態(tài)節(jié)點(diǎn)則分布范圍廣且分布較為均勻。生態(tài)保育區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)較一致,體現(xiàn)了將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)納入評(píng)價(jià)體系得準(zhǔn)確性的提高。未來,在生態(tài)安全格局構(gòu)建研究中,嘗試將新數(shù)據(jù)的引入對(duì)于生態(tài)安全格局構(gòu)建具有重要意義。

基于賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)安全格局(圖5),在現(xiàn)有格局的基礎(chǔ)上提出生態(tài)安全保護(hù)策略。

(1)加強(qiáng)生態(tài)源地保護(hù),提高生態(tài)源地量級(jí)。生態(tài)源地作為生態(tài)安全格局的基礎(chǔ),對(duì)維持區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要意義。生態(tài)斑塊面積越大,所能服務(wù)的生物越多,物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)越頻繁,斑塊內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定,有利于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)性。通過提高生態(tài)源地?cái)?shù)量與質(zhì)量,提升生態(tài)源地量級(jí),以保持和加強(qiáng)生態(tài)源地景觀完整性與連通性[54]。因此,應(yīng)全面堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則,對(duì)生態(tài)林地進(jìn)行修復(fù)與保護(hù)。研究區(qū)內(nèi)生態(tài)源地分布較集中,部分區(qū)域雖有連接的生態(tài)廊道,但距離較遠(yuǎn)缺少源地進(jìn)行連通,可在王玟溝核心保護(hù)區(qū)及烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)間設(shè)立踏腳石,增強(qiáng)流通性,有助于物種遷徙。

(2)重視生態(tài)廊道建設(shè),優(yōu)化廊道等級(jí)體系。生態(tài)廊道是源地間物質(zhì)交能量交換流動(dòng)以及生物遷徙的重要通道。加強(qiáng)“王墳溝核心保護(hù)區(qū)-一般控制區(qū)-烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)”生態(tài)廊道的連通性,基于物質(zhì)交換與生物遷徙的擴(kuò)展性,增設(shè)適宜的生境廊道,保護(hù)北部山地生態(tài)屏障的重要地理位置。不同生態(tài)廊道的連通性有所差異,生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、跨區(qū)域、長(zhǎng)距離的生態(tài)廊道的生態(tài)服務(wù)價(jià)值更為關(guān)鍵,對(duì)生態(tài)廊道體系進(jìn)行更為完善的制定有助于合理規(guī)劃廊道的空間配置,從而有利于流動(dòng)的高效性,實(shí)現(xiàn)生態(tài)資源的最優(yōu)化流通與使用。對(duì)黑鶴、金雕、大鴇、白琵鷺等珍稀物種的遷徙路徑應(yīng)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測(cè),確保生物遷徙的可達(dá)性[55]。

(3)修復(fù)與優(yōu)化生態(tài)節(jié)點(diǎn)。生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生物流動(dòng)的重要載體,能夠維持生態(tài)連接,有利于維護(hù)景觀的連接性。生態(tài)節(jié)點(diǎn)的生態(tài)環(huán)境一般比較脆弱,是最小阻力廊道中阻力值最高的地方。賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)較多,尤其是烏蘭壩核心保護(hù)區(qū)內(nèi)海拔較高,生態(tài)阻力較高,節(jié)點(diǎn)多,節(jié)點(diǎn)修復(fù)與優(yōu)化工作比較困難且周期較長(zhǎng),應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的動(dòng)態(tài)監(jiān)管與生態(tài)修復(fù),可以有效提升區(qū)域生態(tài)安全水平,保障生態(tài)空間結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展。

(4)織補(bǔ)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)。賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中存在部分斑塊分布較零散、面積較小、源地內(nèi)部或是源地與其它源地之間的聯(lián)系不夠緊密的問題。通過合理的人工生態(tài)修復(fù)措施,例如選用保護(hù)區(qū)優(yōu)勢(shì)樹種白杄云杉林、白樺林、黑樺林、色木槭林、青楊林等,遵循適地適樹的原則進(jìn)行林地補(bǔ)植。同時(shí)科學(xué)進(jìn)行封山育林,尤其是對(duì)生態(tài)保育區(qū),以確保林區(qū)中的林木能及時(shí)得到休養(yǎng)。特別是幼齡林與人工林,通過封山育林有利于促進(jìn)其良好生長(zhǎng),并確保植被能快速更新。通過恢復(fù)自然條件下的生物生境,增補(bǔ)“踏腳石”,通過減小生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流動(dòng)的阻力成本和合理的資源配置,改善生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu),有利于發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

4.3 基于景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模擬預(yù)測(cè)的賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控對(duì)策

2020—2050年賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈降低趨勢(shì)。保護(hù)區(qū)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),應(yīng)在維護(hù)良好生態(tài)狀況的基礎(chǔ)上,維護(hù)治理生態(tài)空間,對(duì)以林地為主的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),改善林地結(jié)構(gòu),提高林地質(zhì)量,加強(qiáng)林地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)波動(dòng)較大,應(yīng)加強(qiáng)土地整合與治理,降低景觀破碎度,增強(qiáng)連通性。在土地整治時(shí),針對(duì)耕地逐年增長(zhǎng)的情況,應(yīng)處理好耕地與林草生態(tài)的關(guān)系,在增加林草覆被與維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)下協(xié)調(diào)發(fā)展耕地,防止耕地?cái)U(kuò)張對(duì)林草生態(tài)系統(tǒng)造成威脅。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在未利用地及部分耕地區(qū)域,始終呈現(xiàn)下降趨勢(shì),對(duì)未利用地與耕地邊緣的破碎化林地、草地應(yīng)進(jìn)行生態(tài)保護(hù)與修復(fù),同時(shí)加強(qiáng)未利用地的生態(tài)建設(shè),綜合整治與修復(fù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)。

5 總結(jié)

研究以賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例,通過構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系,分析區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布及時(shí)空演變,2000—2020年區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)北高南低的空間分布格局,由于政策出臺(tái)、資金不足、政府短期行為嚴(yán)重等導(dǎo)致景觀風(fēng)險(xiǎn)在期間呈現(xiàn)先上升后下降的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí),基于最小累積阻力模型,識(shí)別生態(tài)源地,構(gòu)建最小累積阻力面,提取生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(diǎn),劃分生態(tài)分區(qū),從點(diǎn)、線、面三個(gè)維度構(gòu)建賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)安全格局,從“加強(qiáng)生態(tài)源地保護(hù),提高生態(tài)源地量級(jí)”“重視生態(tài)廊道建設(shè),優(yōu)化廊道等級(jí)體系”“修復(fù)與優(yōu)化生態(tài)節(jié)點(diǎn)”“織補(bǔ)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)”四個(gè)方面提出生態(tài)安全格局優(yōu)化策略。此外,利用PLUS模型,通過土地?cái)U(kuò)張分析策略(LEAS)的轉(zhuǎn)化規(guī)則挖掘與多類隨機(jī)斑塊種子的CA模型,預(yù)測(cè)2030—2050年區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化,對(duì)各區(qū)提出風(fēng)險(xiǎn)管控措施,以維護(hù)區(qū)域生態(tài)空間整合治理。研究結(jié)論可以為賽罕烏拉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、提升生態(tài)安全水平以及長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)作用提供決策依據(jù)及理論參考。