文 博,朱高立,夏 敏,*,張開亮,劉友兆,王 瑋

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院, 南京 210095 2 南京林業(yè)大學(xué)家具與工業(yè)設(shè)計學(xué)院, 南京 210000

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基于景觀安全格局理論的宜興市生態(tài)用地分類保護(hù)

文 博1,朱高立1,夏 敏1,*,張開亮1,劉友兆1,王 瑋2

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院, 南京 210095 2 南京林業(yè)大學(xué)家具與工業(yè)設(shè)計學(xué)院, 南京 210000

生態(tài)用地是區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能的主要供給者,對控制區(qū)域生態(tài)環(huán)境起到關(guān)鍵作用,開展生態(tài)用地分類與保護(hù),對實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展、保障區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義。以江蘇省宜興市為例,基于前人對于生態(tài)用地分類與土地利用現(xiàn)狀分類銜接研究成果,提取土地利用現(xiàn)狀中的生態(tài)用地,借助景觀安全格局理論方法,通過系統(tǒng)分析水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)4個與生態(tài)用地相關(guān)的重要生態(tài)過程,運用最小累積阻力模型構(gòu)建區(qū)域綜合景觀安全格局,并將綜合景觀安全格局與現(xiàn)狀生態(tài)用地進(jìn)行疊加,得到低安全水平、較低安全水平、中等安全水平以及高安全水平4種類型的生態(tài)用地,各類型面積分別占研究區(qū)生態(tài)用地總面積的32.07%、44.38%、22.07%以及1.48%,針對不同等級的不同生態(tài)用地類型,提出了劃定禁止建設(shè)區(qū)、防止水體污染、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田等針對性的保護(hù)措施與對策。研究結(jié)果為宜興市的土地利用規(guī)劃與管理、城市可持續(xù)發(fā)展等提供決策依據(jù),為其他類似地區(qū)生態(tài)用地保護(hù)規(guī)劃編制提供參考。

生態(tài)用地；景觀安全格局；土地利用分類；生態(tài)安全；宜興市

生態(tài)用地作為人類賴以生存的自然環(huán)境的載體,承擔(dān)維護(hù)生態(tài)平衡、改善生態(tài)環(huán)境的使命,對直接或間接發(fā)揮生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)、提供生物支持等生態(tài)服務(wù)具有關(guān)鍵的、不可替代的作用[1- 2]。急劇的人口城鎮(zhèn)化和土地城鎮(zhèn)化使得大量林地、水域、耕地等具有生態(tài)服務(wù)功能的土地流失,不僅改變了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而且對生物多樣性與生態(tài)服務(wù)功能有效供給造成不利影響[3- 5]?？茖W(xué)、有效地針對不同類型生態(tài)用地進(jìn)行分類保護(hù),對解決城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)矛盾、提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、維護(hù)和改善區(qū)域生態(tài)平衡與生態(tài)安全,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[6- 7]。

隨著環(huán)境問題的日益凸顯,生態(tài)用地研究逐漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點,眾多學(xué)者基于不同的專業(yè)背景和研究視角,對生態(tài)用地的內(nèi)涵與分類開展了廣泛的研究[8- 10],周銳、謝花林等[11- 14]對生態(tài)用地的識別、格局構(gòu)建、動態(tài)演變及其影響因素進(jìn)行了分析；俞孔堅、歐陽志云等[15- 18]分別采用景觀安全格局理論方法、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性空間格局評價方法對不同區(qū)域的生態(tài)用地規(guī)劃與管理、布局優(yōu)化等問題進(jìn)行了研究；此外,劉昕、彭建等[6,19- 21]分別對生態(tài)用地保護(hù)的重要性、生態(tài)用地需求測算、生態(tài)用地功能等內(nèi)容進(jìn)行了研究。在前人研究的基礎(chǔ)上,借鑒龍花樓、喻鋒等[9- 10]對于生態(tài)用地分類與土地利用現(xiàn)狀分類銜接研究成果,選取適當(dāng)?shù)姆椒▽^(qū)域生態(tài)用地保護(hù)進(jìn)行分析,是從土地管理視角開展生態(tài)用地保護(hù)研究的重要途徑。近年興起的景觀安全格局理論認(rèn)為：不論景觀是均質(zhì)的還是異質(zhì)的,景觀中的各點對某種生態(tài)的重要性都不是一樣的,其中有一些局部、點和空間關(guān)系對控制景觀水平生態(tài)過程起著關(guān)鍵性作用,這些景觀局部、點及空間聯(lián)系構(gòu)成景觀安全格局,它們是現(xiàn)有的或是潛在的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施(ecological infrastructure,EI)[22]。目前該理論已應(yīng)用于建設(shè)用地擴展模擬與分區(qū)管制[23- 25]、農(nóng)村土地整治[26]等方面,其研究成果可供借鑒,但研究多注重生態(tài)相關(guān)因子的景觀安全格局構(gòu)建,關(guān)于構(gòu)建傳統(tǒng)文化保護(hù)等方面的人文景觀安全格局研究較少[18]。本文借助該理論,以影響生態(tài)用地保護(hù)的土壤侵蝕、動物棲息以及鄉(xiāng)土文化體驗等生態(tài)過程為切入點,通過分析區(qū)域中對控制景觀水平生態(tài)過程起著關(guān)鍵性作用的局部、點和空間關(guān)系,開展生態(tài)用地的分類保護(hù)研究。

本文以地處蘇南經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)地區(qū)的宜興市為研究區(qū),該研究區(qū)具有經(jīng)濟(jì)繁榮、生態(tài)環(huán)境優(yōu)越等特征,如何在建設(shè)用地快速擴張的過程中保護(hù)生態(tài)用地的數(shù)量和質(zhì)量,使其充分發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展已成為宜興市必須要解決的現(xiàn)實問題?；诖?從土地管理視角對研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀中的生態(tài)用地進(jìn)行分析,以影響生態(tài)用地保護(hù)的生態(tài)過程為研究切入點,借助景觀安全格局理論方法判別生態(tài)用地所處安全水平,并進(jìn)一步探索差別化的生態(tài)用地保護(hù)策略,以期為宜興市或同類地區(qū)的生態(tài)用地保護(hù)、經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)提供科學(xué)有效的決策支持。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

宜興市地處江蘇省西南端,滬寧杭三角中心,位于119°31′—120°03′E,31°07′—31°37′N之間,東面太湖水面與蘇州太湖水面相連,東南臨浙江長興,西南接安徽廣德,西接溧陽,西北毗連金壇,北與武進(jìn)相傍,市域總面積1996.6 km2(其中太湖水域面積242.29 km2)。地勢南高北低,西南部為低山丘陵,北部和西部分別為平原區(qū)和低洼圩區(qū),屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,全年溫暖濕潤,降雨量充沛,年平均氣溫16.1℃,年均降水量1177 mm,從而形成了森林、草地、灌叢、濕地、農(nóng)田與城鎮(zhèn)等多種生態(tài)系統(tǒng)類型。自1988年撤縣建市以來,城鎮(zhèn)化建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,2013年全市常住人口125萬人,地區(qū)生產(chǎn)總值1190.23億元,城市化率63.75%。近年來,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平連續(xù)名列全國百強縣、縣域綜合競爭力排行榜前列,是中國綜合實力最強的縣級市之一。同時,宜興市還是中國優(yōu)秀旅游城市、國家園林城市、國家歷史文化名城,具有經(jīng)濟(jì)水平發(fā)達(dá)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)優(yōu)越、自然環(huán)境優(yōu)美、歷史名勝繁盛的特點。2013年,宜興市共有耕地、林地、園地、水域等生態(tài)用地157583.33 hm2,占宜興市總面積的78.92%。通過分析區(qū)域中對控制景觀水平生態(tài)過程起著關(guān)鍵性作用的局部、點和空間關(guān)系,對宜興市的生態(tài)用地保護(hù)進(jìn)行研究,對引導(dǎo)宜興市未來城鎮(zhèn)發(fā)展,協(xié)調(diào)建設(shè)用地布局與生態(tài)保護(hù)具有重要意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所采用的數(shù)據(jù)主要包括2013年宜興市土地利用現(xiàn)狀圖,中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心的地理空間數(shù)據(jù)云平臺共享的Landsat- 7衛(wèi)星ETM+遙感影像(2013)、DEM數(shù)據(jù)(30 m分辨率)；宜興市土壤圖；以16個氣象站點監(jiān)測年平均降雨量通過插值計算得到的降雨量空間分布圖；基于Google Earth(GE)提取宜興市自然風(fēng)景區(qū)與文物保護(hù)單位分布圖等數(shù)據(jù)。利用土地利用現(xiàn)狀圖,提取交通用地矢量數(shù)據(jù)；根據(jù)生態(tài)用地分類成果[9-10],從土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)中提取耕地、林地、園地、水域及水利設(shè)施用地、草地、其他土地作為生態(tài)用地,將其分為耕地、林地、園地、水域、草地及其他生態(tài)用地；利用ETM+遙感影像計算獲取植被覆蓋度圖；DEM數(shù)據(jù)用于坡度、坡向等數(shù)據(jù)的提取。

1.3 研究方法

針對宜興市經(jīng)濟(jì)水平發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速、自然環(huán)境優(yōu)美、歷史名勝繁盛的特征,以協(xié)調(diào)建設(shè)用地布局與生態(tài)保護(hù)矛盾為目標(biāo),借助景觀安全格局理論方法作為判別和建立生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施有效途徑,進(jìn)而對生態(tài)用地的保護(hù)和管理進(jìn)行分析。生態(tài)用地的保護(hù)和管理是一個高層次的、綜合的決策行為,不僅要考慮生態(tài)用地本身,還需要考慮土壤侵蝕、動物棲息以及人類活動等與生態(tài)用地相關(guān)的生態(tài)過程,這些過程將直接或者間接地影響生態(tài)用地的結(jié)構(gòu)與功能。因此,在系統(tǒng)分析水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)4個與生態(tài)用地相關(guān)的重要生態(tài)過程的基礎(chǔ)上,建立各生態(tài)過程中景觀要素擴展阻力面,根據(jù)景觀要素克服空間阻力的擴展趨勢確定不同層次的景觀安全格局,在綜合分析基于各種生態(tài)需求的景觀安全格局的基礎(chǔ)上,根據(jù)土地利用現(xiàn)狀中各類生態(tài)用地在綜合景觀安全格局中所處安全水平,提出差別化的生態(tài)用地保護(hù)措施。

1.3.1 “源”的確定

“源”是事物向四周擴散或者吸引四周事物向其集聚的基點,是生態(tài)過程發(fā)生的起點。從影響生態(tài)用地保護(hù)的土壤侵蝕、動物棲息以及人類活動等生態(tài)過程入手,通過識別宜興市水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)、自然景觀保護(hù)的關(guān)鍵景觀要素,將這些關(guān)鍵景觀要素作為影響各生態(tài)過程的“源”,水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)、自然景觀保護(hù)“源”的內(nèi)容如表1所示。

1.3.2 建立阻力面

生態(tài)過程中,“源”對四周事物的影響可以被看作是對空間的競爭性控制和覆蓋過程。這種競爭性控制和覆蓋必須通過克服不同阻力因子所形成的綜合阻力來實現(xiàn),不同阻力因子所形成的綜合阻力即阻力面,反映了“源”對周圍事物影響的競爭性控制和覆蓋趨勢。本文采用最小累積阻力模型(Minimum cumulative resistance,MCR)從源、距離和阻力要素3個方面來建立阻力面,基本公式如下：

表1 景觀安全格局源的確定

這一公式根據(jù)Knaapen等人[28]的模型和地理信息系統(tǒng)中常用的費用距離(Cost-distance)修改而來[29]。其中f是一個未知的正函數(shù),Dij是從j點到達(dá)點i所穿越的空間距離；Ri是在景觀i表面運動的阻力系數(shù)。盡管函數(shù)f通常是未知的,但(Dij×Ri)的累積值通常被認(rèn)為是源到空間某一點需要克服的阻力總和,其中從所有源到該點阻力的最小累積值通常用來衡量該點的易達(dá)性,本研究中各阻力面即為與生態(tài)用地保護(hù)相關(guān)的各生態(tài)過程中,在不同距離和阻力要素的綜合作用下所形成的源的影響趨勢面,該模型可以通過ArcGIS 10.3中的Cost-Weighted工具實現(xiàn)。各生態(tài)過程的阻力要素構(gòu)成內(nèi)容如表2所示。

表2 生態(tài)過程阻力要素集合及其內(nèi)容

1.3.3 景觀安全格局的建立與生態(tài)用地保護(hù)

區(qū)域綜合景觀安全格局反映的是在人與自然的綜合作用下,土壤侵蝕、動物棲息以及人類活動影響的綜合潛在影響范圍或者趨勢面。包括森林、河流、湖泊、農(nóng)田在內(nèi)的現(xiàn)狀生態(tài)用地作為區(qū)域范圍內(nèi)的重要組成部分,人與自然的綜合作用將直接或間接的影響其結(jié)構(gòu)和功能。

根據(jù)與生態(tài)用地保護(hù)相關(guān)的各生態(tài)過程所確定的“源”和阻力面,基于最小累積阻力值與面積關(guān)系曲線,以最小累積阻力的突變閾值作為分級邊界[3,18,29],采用ArcGIS 10.3的重分類工具確定各生態(tài)過程不同水平的景觀安全格局(等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示)。本文認(rèn)為水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)、自然景觀保護(hù)具有同等重要性,將4種景觀安全格局進(jìn)行等權(quán)疊加分析,在ArcGIS 10.3中采用柵格計算器進(jìn)行計算,采用自然斷點法將結(jié)果分為4級,得到區(qū)域綜合景觀安全格局。

表3 景觀安全格局等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

MCR：最小累積阻力 minimal cumulative resistance

通過分析現(xiàn)狀生態(tài)用地在區(qū)域綜合景觀安全格局中所處安全水平,針對不同類型的生態(tài)用地提出相應(yīng)的保護(hù)對策,對維護(hù)區(qū)域生態(tài)功能的可持續(xù)發(fā)展有著重要的作用,具體研究框架見圖1。

圖1 基于景觀安全格局的生態(tài)用地保護(hù)研究框架Fig.1 Framework for protection of ecological land based on landscape security pattern

此外,“源”間廊道作為景觀生態(tài)安全格局重要組成部分,是相鄰兩“源”之間的低累積阻力生態(tài)通道,它們是生態(tài)流之間的高效通道和聯(lián)系途徑,在生態(tài)用地保護(hù)中,廊道的分布能夠增加各生態(tài)用地斑塊間功能和空間上的連接度、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整體性,有利于物質(zhì)能量的流動和物種跨景觀范圍的擴散以滿足其生存與發(fā)展[5,18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 景觀安全格局分析

基于上述景觀安全格局理論與方法,確定研究區(qū)的水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)單一景觀安全格局和綜合景觀安全格局,空間分布和統(tǒng)計結(jié)果見表4和圖2。

水土保持安全格局計算結(jié)果表明,由低到高4個等級的水土保持安全水平面積分別占宜興市總面積的10.18%、25.55%、46.50%以及17.77%(圖2,表4)。水土保持低安全水平區(qū)域主要位于張渚鎮(zhèn)西北部靠近大賢嶺林場區(qū)域、新街街道中部、太華鎮(zhèn)中部以及丁蜀鎮(zhèn)的西部,這些區(qū)域大多為丘陵山區(qū)邊緣地帶,是山區(qū)森林自然生態(tài)系統(tǒng)與平原城市人工生態(tài)系統(tǒng)中間的過渡區(qū)域,具有一定坡度,而且長期以來受人類活動影響,土地覆被類型為抗侵蝕能力較弱的耕地、農(nóng)村建設(shè)用地、草地等地類,植被覆蓋度較低,水土流失相對易發(fā)。由水土保持低安全水平區(qū)域為中心向外依此為較低安全水平、中等安全水平、高安全水平區(qū)域。隨水土保持安全等級的提高,抵抗水土流失的能力逐漸增強。對現(xiàn)狀生態(tài)用地進(jìn)行科學(xué)管理與保護(hù),改善地表徑流、提高植被覆蓋程度、增加生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,依據(jù)“源”間低累積阻力谷線合理規(guī)劃設(shè)置生態(tài)廊道,有利于強化區(qū)域的水土保持能力,提升整體水土保持安全水平。

表4 景觀安全格局分析結(jié)果

圖2 景觀安全格局圖Fig.2 Landscape security patterns in research area

在生物多樣性安全格局方面,由低到高4個等級的生物多樣性保護(hù)安全水平區(qū)域面積分別占宜興市總面積的20.72%、45.98%、19.98%以及13.32%(圖2,表4)。低安全水平區(qū)域主要位于南部龍池山、銅官山、雞籠山等區(qū)域,楊巷鎮(zhèn)西部、官林鎮(zhèn)西部等地也有少量分布,該區(qū)域植被覆蓋率高、生態(tài)環(huán)境優(yōu)越、生物多樣性豐富,是生物生存與繁衍的理想場所,但是在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的條件下,人類高強度的活動容易對這些區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成破壞,進(jìn)而影響到生物的生存與繁衍。較低安全水平區(qū)域位于低安全水平區(qū)域的外層,為生物的棲息場所提供了緩沖區(qū)域,且分布著較多利于生物的遷徙與生物流的擴散的生態(tài)廊道(圖2)；中度安全與高安全區(qū)域主要分布于宜興市的中部和北部,生物多樣性較穩(wěn)定。通過對森林與水域的合理保護(hù),根據(jù)生物棲息習(xí)慣,科學(xué)規(guī)劃生態(tài)廊道,增加森林覆蓋面積、改善人工與自然水體水質(zhì),為更多的物種提供生存繁衍空間。

在鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)安全格局方面,由低到高4個等級的鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)安全水平區(qū)域面積分別占宜興市總面積的26.98%、52.28%、17.89%、2.85%(圖2和表4)。低安全水平區(qū)域主要分布于鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)的周圍,與鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)的保護(hù)等級及分布密度有關(guān),該類區(qū)域交通通達(dá)性較好,人流量較大,受人類活動影響較大；較低安全水平區(qū)域面積較大,從南至北均有分布,一方面為鄉(xiāng)土文化提供體驗廊道,另一方面為鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)提供緩沖空間；中等安全水平與高安全水平區(qū)域少量分布于宜興市的南部、北部以及太湖區(qū)域,對鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)的影響較小。生態(tài)用地的保護(hù)一方面需要維護(hù)鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)的要求,另一方面需要避免人類游憩等行為對生態(tài)用地的破壞。同時,借助“源”間廊道,發(fā)展綠色基礎(chǔ)設(shè)施,構(gòu)建宜興市鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)景觀保護(hù)網(wǎng)絡(luò),使得生態(tài)要素與名勝古跡脈絡(luò)相連,共同構(gòu)成一幅美麗的畫卷。

在自然景觀保護(hù)安全格局方面,由低到高4個等級的自然景觀保護(hù)安全水平區(qū)域面積分別占宜興市總面積的23.04%、32.17%、36.15%、8.64%(圖2,表4)。低安全水平區(qū)域主要分布于宜興市的南部山區(qū)善卷洞風(fēng)景區(qū)、竹海風(fēng)景區(qū)、龍背山森林公園、橫山水庫等區(qū)域,這些區(qū)域的土地覆被類型大多為生態(tài)用地,具有生態(tài)環(huán)境優(yōu)越、植被覆蓋度高的特征,隨著現(xiàn)代社會交通工具的發(fā)達(dá),居民對于自然景觀體驗需求的提升,越來越多的人會選擇這些區(qū)域作為出游的目的地,頻繁的人類活動可能對原生態(tài)的自然景觀構(gòu)成一定的威脅；較低安全水平區(qū)域位于低安全水平區(qū)域的外沿,為城鎮(zhèn)布局的主要場所；中等安全水平和高安全水平區(qū)域主要位于宜興市的北部,主要為農(nóng)村居民點、耕地等土地覆被類型,自然景觀保護(hù)難度較小?！霸础遍g廊道主要位于南部低安全水平區(qū)域內(nèi),依據(jù)“源”間廊道設(shè)置和優(yōu)化的生態(tài)廊道,連接破碎生境、增強景觀的連通性,對維持研究區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

通過將水土保持等4種安全格局進(jìn)行疊加分析,得到宜興市綜合景觀安全格局(圖2,表4)。綜合景觀安全格局是環(huán)境、動物與人類三者相互作用效果的累積,是土壤侵蝕、動物棲息以及人類活動等生態(tài)過程的作用效應(yīng)疊加的綜合體現(xiàn),反映了宜興市的不同區(qū)域在水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)方面的綜合狀態(tài)。

2.2 宜興市生態(tài)用地保護(hù)措施與對策

將土地利用現(xiàn)狀圖中提取的耕地、園地、林地、水域、草地以及其他生態(tài)用地與宜興市綜合景觀安全格局分析結(jié)果進(jìn)行空間疊加,得到在人與自然的綜合作用下宜興市各類生態(tài)用地所處安全水平、數(shù)量構(gòu)成及空間分布(圖3,表5)。通過對宜興市不同景觀安全等級下的生態(tài)用地進(jìn)行分析,根據(jù)各類型生態(tài)用地所處安全水平提出宜興市生態(tài)用地保護(hù)措施與對策。

處于低安全水平的生態(tài)用地共計50528.29hm2,占研究區(qū)生態(tài)用地總量的32.07%,其中,近70%為林地與耕地,其次為園地和水域,主要分布于宜興市南部丘陵山區(qū)。這部分生態(tài)用地森林覆蓋率高、生物多樣性豐富,不僅是動植物核心棲息場所,而且是城市景觀生態(tài)功能的主要載體,為區(qū)域提供了生物多樣性保護(hù)、水土保持、涵養(yǎng)水源、氣候調(diào)節(jié)等重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,對維持區(qū)域生態(tài)安全發(fā)揮了重要的作用。為充分保護(hù)該類型生態(tài)用地,應(yīng)將該類型生態(tài)用地劃為禁止建設(shè)區(qū),土地主導(dǎo)用途為生態(tài)與環(huán)境保護(hù)空間,嚴(yán)格禁止各類與主導(dǎo)用途不相符合的城鄉(xiāng)開發(fā)建設(shè)活動。同時,在已有生態(tài)要素的基礎(chǔ)上,加強動植物物種保護(hù),合理建設(shè)生態(tài)廊道,利于生物流的擴散。對于坡度較大、植被覆蓋程度較低的區(qū)域,應(yīng)采用生態(tài)修復(fù)的措施提高地表抗侵蝕能力,主動防治水土流失等地質(zhì)災(zāi)害。

圖3 基于景觀安全格局的不同類型生態(tài)用地空間分布圖Fig.3 Spatial distribution of ecological land in different types based on landscape security pattern

生態(tài)用地類型Kindsofecologicalland低安全Lower較低安全Low中等安全Middle高安全High合計Total面積/hm2Area%面積/hm2Area%面積/hm2Area%面積/hm2Area%面積/hm2Area%耕地CultivatedLand12106.6923.9632785.8246.878770.8625.220.000.0053663.3734.05林地ForestLand23008.6545.546328.299.0548.480.140.000.0029385.4218.65園地GardenPlot7253.9914.361964.182.81276.540.790.000.009494.716.03草地Grassland1510.642.99340.180.4920.500.060.000.001871.321.19水域Waters6252.9012.3728476.0740.7125658.8373.782335.07100.0062722.8739.80其他生態(tài)用地Others395.420.7847.990.072.230.010.000.00445.640.28合計Total50528.29100.0069942.53100.0034777.44100.002335.07100.00157583.33100.00

較低安全水平的生態(tài)用地共計69942.53hm2,占研究區(qū)生態(tài)用地總量的44.38%,主要分布于宜興市的中部和東部各鎮(zhèn)或街道,用地類型以平原地區(qū)的耕地、養(yǎng)殖水面、坑塘水面、河流水面以及湖泊水面為主。該類型生態(tài)用地位于宜興市范圍內(nèi)的人類活動活躍區(qū)域,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是其主要用途,維護(hù)生態(tài)安全,保持穩(wěn)定與安全的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出是對于這類生態(tài)用地保護(hù)的主要目標(biāo)。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制耕地農(nóng)藥、化肥的施用量,避免過量施用造成農(nóng)田生物多樣性的破壞,以及農(nóng)藥、化肥殘留隨地表徑流流入水體,造成水體污染；同時,按照國家方針政策,在此區(qū)域內(nèi)選擇連片性較高、質(zhì)量較好的耕地,建設(shè)一批旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田,以生態(tài)用地保護(hù)與耕地保護(hù)相結(jié)合的措施,實現(xiàn)耕地數(shù)量保護(hù)、質(zhì)量保護(hù)、生態(tài)保護(hù)綜合目標(biāo)；此外,還應(yīng)加強水體質(zhì)量監(jiān)測,防止未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的城鄉(xiāng)生活污水、工業(yè)污水進(jìn)入自然水體,進(jìn)而影響水體生物多樣性,破壞水體生態(tài)環(huán)境。

中等安全水平的生態(tài)用地共計34777.44hm2,占研究區(qū)生態(tài)用地總量的22.07%,主要分布于楊巷鎮(zhèn)、官林鎮(zhèn)、高塍鎮(zhèn)、和橋鎮(zhèn)、萬石鎮(zhèn)、周鐵鎮(zhèn)等鎮(zhèn)的北部以及離太湖西岸一定距離的太湖區(qū)域,用地類型以湖泊水面、河流水面等自然水體和耕地等類型為主。自然水體應(yīng)以保持湖泊、河流自然形態(tài),提升水質(zhì)、維護(hù)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能為保護(hù)內(nèi)容,在離湖岸、河岸一定距離的區(qū)域合理規(guī)劃設(shè)置綠島,為鳥類提供生存環(huán)境；處于中等安全水平的耕地以靠近水域水田為主,這部分生態(tài)用地保護(hù)應(yīng)以防止洪澇災(zāi)害,加強水土流失治理等為主要內(nèi)容。

高安全水平的生態(tài)用地共有2335.07hm2,占研究區(qū)生態(tài)用地總量的1.48%,均為距離太湖西岸9km以外的區(qū)域,由于受人與自然的影響較小,景觀安全水平較高?？梢栽诰S護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下,適度開發(fā)太湖中心區(qū)域的生態(tài)資源；同時,通過定期開展湖心水質(zhì)監(jiān)測、水域生物多樣性監(jiān)控,實時觀測該區(qū)域的生態(tài)用地狀態(tài)的變化情況,實現(xiàn)保護(hù)與利用并重。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)生態(tài)用地的保護(hù)不僅要考慮生態(tài)用地本身,還需要考慮直接或者間接影響生態(tài)用地的結(jié)構(gòu)與功能的人與自然相互作用的各種生態(tài)過程。從影響生態(tài)用地保護(hù)的土壤侵蝕、動物棲息以及鄉(xiāng)土文化體驗等生態(tài)過程入手,分析地表水土流失過程、生物物種空間運動過程、鄉(xiāng)土文化體驗過程與自然景觀體驗過程,在單一景觀安全格局的基礎(chǔ)上構(gòu)建綜合景觀安全格局,處于低安全水平的面積為67361.19 hm2,占研究區(qū)總面積的},主要分布于南部丘陵山區(qū)。

(2)基于前人對生態(tài)用地分類與土地利用現(xiàn)狀分類銜接研究成果,將綜合景觀安全格局結(jié)果與宜興市的現(xiàn)狀生態(tài)用地進(jìn)行疊加分析,將宜興市現(xiàn)狀生態(tài)用地安全水平劃分為低安全、較低安全、中等安全以及高安全4種類型,其中處于低安全水平的生態(tài)用地共計50528.29 hm2,占研究區(qū)生態(tài)用地總面積的32.07%,主要為南部丘陵山區(qū)的林地、耕地及園地。針對不同等級的不同生態(tài)用地類型,提出了劃定禁止建設(shè)區(qū)、防止水體污染、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田、治理水土流失、規(guī)劃設(shè)置湖心綠島等差別化的生態(tài)用地保護(hù)措施與對策。

(3)基于景觀安全格局對生態(tài)用地分類保護(hù)開展研究,優(yōu)先保護(hù)對控制區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要作用的生態(tài)用地,主動維護(hù)和滿足人與自然相互作用的生態(tài)需求,研究結(jié)果可以應(yīng)用于土地利用總體規(guī)劃和城市規(guī)劃的編制,不僅體現(xiàn)了生態(tài)優(yōu)先的規(guī)劃思想,也為城市的生態(tài)紅線、城市擴展邊界等的劃定提供一定的參考。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)用地分類保護(hù),能夠最大限度的減少建設(shè)用地擴張對環(huán)境造成的壓力,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的局面,也是保障區(qū)域生態(tài)安全,實現(xiàn)快速城鎮(zhèn)化地區(qū)建設(shè)用地生態(tài)化擴展的重要途徑。

3.2 討論

隨著人口城鎮(zhèn)化和土地城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展,生態(tài)問題日益凸顯。通過借助景觀安全格局理論與方法,分析水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)4個與生態(tài)用地相關(guān)的重要生態(tài)過程,選取影響生態(tài)過程的阻力因子,運用最小累積阻力模型構(gòu)建區(qū)域綜合景觀安全格局,并將綜合景觀安全格局與現(xiàn)狀生態(tài)用地進(jìn)行疊加,得到低安全水平、較低安全水平、中等安全水平以及高安全水平4種類型的生態(tài)用地,針對不同的生態(tài)用地類型分別提出了劃定禁止建設(shè)區(qū)、防止水體污染、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田等針對性的保護(hù)措施與對策?；诰坝^安全格局研究生態(tài)用地的分類與保護(hù),優(yōu)先確定對區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要控制作用的生態(tài)用地,對城市發(fā)展方向的選擇、建設(shè)用地的布局以及區(qū)域生態(tài)建設(shè)具有重要的指導(dǎo)作用,但本文仍存在以下不足之處：

(1)根據(jù)研究區(qū)的特征選取水土保持、生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)保護(hù)以及自然景觀保護(hù)4個與生態(tài)用地相關(guān)的重要生態(tài)過程構(gòu)建景觀安全格局,未考慮其他生態(tài)過程對生態(tài)用地保護(hù)的影響,后續(xù)研究將逐漸考察其他生態(tài)過程的影響,并補充完善相應(yīng)的景觀安全格局。此外,各阻力要素的選擇及賦值,以借鑒前人成果為主,還需要對其客觀性進(jìn)行深入的探討,以便更好地指導(dǎo)區(qū)域生態(tài)用地保護(hù)的實踐。

(2)生態(tài)用地具有自我調(diào)節(jié)、修復(fù)、維持和發(fā)展能力[10],因此,生態(tài)用地的保護(hù)與管理具有動態(tài)性、多樣性以及長期性等特征。由于受數(shù)據(jù)可獲取性的限制,本文僅基于2013年的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展生態(tài)用地分類保護(hù),隨著今后數(shù)據(jù)的豐富,將進(jìn)一步研究生態(tài)用地及景觀安全格局的時空動態(tài)變化,分析生態(tài)用地所處安全水平的時空變化,從而更加科學(xué)、合理地提出生態(tài)用地分類保護(hù)的對策建議。

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Ecological land classification protection based on the landscape security pattern in Yixing City

WEN Bo1, ZHU Gaoli1, XIA Min1,*, ZHANG Kailiang1, LIU Youzhao1, WANG Wei2

1CollegeofPublicAdministration,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China2CollegeofFurnitureandIndustrialDesign,NanjingForestryUniversity,Nanjing210000,China

Ecological land is a major supplier of ecosystem services, and plays a key role in controlling regional eco-environmental quality. Protection of ecological land significantly promotes the sustainable development of society, the economy, ecology, and regional ecological security. The present research used Yixing city as a case study area, which is located in the southern part of Jiangsu Province. Firstly, following previous research into the relationships between ecological land use classification and current land use classification, the vector data for ecological land were acquired from the current land use vector data for Yixing. Secondly, the landscape security pattern theory and the model of minimum cumulative resistance were used to construct a comprehensive landscape security pattern after systematic analysis of the soil and water conservation, biodiversity protection, vernacular culture protection, and natural landscape protection processes related to ecological land. The overall landscape was then classified into four grades. Finally, the comprehensive landscape security pattern and the current ecological land maps were overlaid. The current ecological land areas were classified into lower, low, middle, and high security pattern levels, and these areas covered 50528.29 hm2, 69942.53 hm2, 34777.44 hm2and 2335.07 hm2, respectively, which accounted for 32.07%, 44.38%, 22.07%, and 1.48% of the total ecological land area, respectively. In the lower security pattern level ecological land, forest land and cultivated land, located in the southern hilly area, were the priority use types. In the low security pattern level ecological land, cultivated land, and water surrounding the city were the priority use types. In the middle security pattern level ecological land, water and cultivated land that was away from the city were the priority use types, and in the high security pattern level ecological land, water that was located far from the west bank of Taihu Lake was the only land use type. This study makes recommendations for improving ecological land based on the condition of the different land use types found in the ecological land areas. Identifying the landscape security pattern levels for ecological land and giving priority to protecting ecological land are the main approaches used to expand ecological land in urban construction areas in regions that are undergoing accelerated urbanization. This study provides scientific guidance that will aid urban sustainable development decision making, and land use planning and management in Yixing. It also provides scientific methods for ecological land planning that could be used in other areas with similar land conditions.

ecological land; landscape security pattern; land use classification; ecological security; Yixing City

教育部人文社會科學(xué)研究一般項目(16YJAZH064)；中國科學(xué)院流域地理學(xué)重點實驗室開放基金項目(WSGS2015008)；國家自然科學(xué)基金(51608271)；教育部人文社會科學(xué)青年基金項目(14YJC760061)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費人文社科基金(SK2016024)；江西省軟科學(xué)研究計劃重大項目(20161ACA10001)

2016- 03- 17; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2017- 02- 22

10.5846/stxb201603170478

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xm@njau.edu.cn

文博,朱高立,夏敏,張開亮,劉友兆，王瑋.基于景觀安全格局理論的宜興市生態(tài)用地分類保護(hù).生態(tài)學(xué)報,2017,37(11):3881- 3891.

Wen B, Zhu G L, Xia M, Zhang K L, Liu Y Z,Wang W.Ecological land classification protection based on the landscape security pattern in Yixing City.Acta Ecologica Sinica,2017,37(11):3881- 3891.