齊松，羅志軍*，陳瑤瑤，趙杰，林曉霞

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

江西 南昌 330045；3.袁州區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 宜春 336028）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人類活動(dòng)日益增強(qiáng)，快速城市化、交通路網(wǎng)蔓延和農(nóng)業(yè)用地?cái)U(kuò)張使生態(tài)斑塊高度破碎化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致一系列生態(tài)問(wèn)題的發(fā)生。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)作為穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)、維持生態(tài)服務(wù)功能、保障區(qū)域內(nèi)物質(zhì)與能量流動(dòng)以及協(xié)調(diào)城市發(fā)展的有效途徑[1]，是當(dāng)今生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)思想最初孕育于歐洲的景觀軸線、林蔭大道，經(jīng)歷2個(gè)世紀(jì)的演變后，這一概念在20世紀(jì)80年代首次出現(xiàn)在里根總統(tǒng)的環(huán)境報(bào)告中[1-2]。至今，歐美及國(guó)內(nèi)學(xué)者基于自身領(lǐng)域?qū)ι鷳B(tài)網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)了大量研究。歐洲學(xué)者主要關(guān)注如何在高度集約化土地上通過(guò)構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)降低人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[3]。北美學(xué)者生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要關(guān)注未開(kāi)墾土地、自然保護(hù)區(qū)、歷史文化遺產(chǎn)及國(guó)家公園的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)[4-5]。國(guó)內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究雖然起步較晚，但涉及的領(lǐng)域和角度較為廣泛。在生物多樣性保護(hù)方面，陳小平和陳文波[6]、古璠等[7]采用最小耗費(fèi)距離模型分別對(duì)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和福建省自然保護(hù)區(qū)展開(kāi)研究。針對(duì)城市景觀，張遠(yuǎn)景和俞濱洋[8]基于景觀生態(tài)學(xué)理論，對(duì)哈爾濱中心城區(qū)內(nèi)部景觀生態(tài)格局進(jìn)行分析及優(yōu)化格局構(gòu)建；孔繁花和尹海偉[9]采用最小路徑分析法模擬了濟(jì)南市潛在的生態(tài)廊道，并用網(wǎng)絡(luò)連接度指數(shù)對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)價(jià)；王海珍和張利權(quán)[10]采用網(wǎng)絡(luò)分析法規(guī)劃了廈門島的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。在生物保護(hù)領(lǐng)域，李慧等[11]基于電路理論識(shí)別影響滇金絲猴擴(kuò)散活動(dòng)的重點(diǎn)保護(hù)與恢復(fù)區(qū)域；青菁等[12]采用最小代價(jià)路徑原理和電流理論，劃定小相嶺山系大熊貓各生境斑塊間的生態(tài)廊道。在生態(tài)保護(hù)與城市擴(kuò)張方面，傅強(qiáng)和顧朝林[13]基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建生態(tài)安全格局，為生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)提供空間決策依據(jù)，同時(shí)為城市空間擴(kuò)張?zhí)峁┛茖W(xué)合理的空間指引。

袁州區(qū)生態(tài)條件良好，全區(qū)處于發(fā)展的高速時(shí)期，如何協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的矛盾是當(dāng)前面臨的重要問(wèn)題。本文基于2018年袁州區(qū)土地利用數(shù)據(jù)，從景觀結(jié)構(gòu)性和連通性角度入手，結(jié)合最小路徑方法構(gòu)建袁州區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)分析景觀連通性和綜合阻力分布情況，找出生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重點(diǎn)，從而構(gòu)建符合袁州區(qū)實(shí)際的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并為其未來(lái)用地空間上協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與城市發(fā)展提供科學(xué)合理的參考。

1 研究區(qū)概況

袁州區(qū)位于江西省西部，地處113°54′-114°37′E，27°33′-28°05′N之間，是宜春市政治、經(jīng)濟(jì)、文化和信息中心，西接萍鄉(xiāng)市，北靠宜春市萬(wàn)載縣，東鄰新余市，南連吉安市安?？h，具有較為突出的地理位置優(yōu)勢(shì)和較為便捷的交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)。袁州區(qū)境內(nèi)三面環(huán)山，中部丘陵與平原交錯(cuò)分布，屬于江西省典型的山地丘陵區(qū)。氣候類型屬于中亞熱帶季風(fēng)型濕潤(rùn)性氣候，雨水充沛，無(wú)霜期短。截止2018年末，全區(qū)常住人口107.92萬(wàn)人，全年地區(qū)生產(chǎn)總值300.79億元。全區(qū)生態(tài)環(huán)境條件優(yōu)越，森林覆蓋率高，擁有中國(guó)宜居城市、國(guó)家森林城市和江西省生態(tài)文明城市等榮譽(yù)稱號(hào)，是一個(gè)人口密度較高、森林生態(tài)優(yōu)勢(shì)明顯的典型區(qū)域。目前袁州區(qū)正處于大開(kāi)放、大建設(shè)、大發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，建設(shè)用地的快速擴(kuò)張侵蝕著周邊生態(tài)用地，加上密集路網(wǎng)切割生態(tài)斑塊，對(duì)生物遷移擴(kuò)散等自然生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生不利影響，如何在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展是目前亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 基于MSPA方法的景觀格局分析

依據(jù)研究區(qū)范圍，為保證景觀要素的完整性，本文選擇30 m×30 m的柵格作為研究單元。MSPA方法的分析對(duì)象分為前景與背景兩類數(shù)據(jù)，對(duì)2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，將林地設(shè)為前景數(shù)據(jù)，其他土地利用類型為背景數(shù)據(jù)。利用GuidosToolbox軟件將重分類后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二值柵格數(shù)據(jù)，采用recode將前景數(shù)據(jù)賦值為2，背景數(shù)據(jù)賦值為1，缺失數(shù)據(jù)賦為0。然后采用八鄰域分析方法進(jìn)行MSPA分析，將前景數(shù)據(jù)分為七類景觀（表1）。最后輸出TIF圖并導(dǎo)入ArcGIS中進(jìn)行地理配準(zhǔn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 景觀連通性評(píng)價(jià)

景觀連通性是指景觀促進(jìn)或阻礙源地間生物體或生態(tài)過(guò)程運(yùn)動(dòng)的程度[14]，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和保護(hù)生物多樣性有重要意義[15]。本文采用整體連通性指數(shù)（IIC）與可能連通性指數(shù)（PC）評(píng)價(jià)區(qū)域景觀連通性。在此基礎(chǔ)上，采用斑塊重要性指數(shù)（dPC）衡量斑塊重要程度并提取源地。

表1 MSPA景觀類型及含義Table 1 Def nitions of landscape types based on MSPA

式中：i≠j，n為林地斑塊總數(shù)，ai是指斑塊i的面積，aj是指斑塊j的面積，nlij表示斑塊i和斑塊j之間的連接數(shù)，AL2表示林地景觀的總面積。IIC取值范圍在[0,1]，IIC為1時(shí)表示林地景觀都是棲息地[16]。

式中：i≠j，Pij*表示斑塊i和斑塊j之間所有路徑的最大乘積概率，PC取值范圍為[0,1]，PC值越小，斑塊之間連通性越低[17]。

式中：PCremove表示去除某斑塊后剩余斑塊的整體指數(shù)值。dPC通過(guò)PC的變化衡量斑塊維持景觀連通性的重要程度[18]。

源地作為大型生態(tài)斑塊，具有高連通性與生態(tài)服務(wù)價(jià)值，因此本文選取面積大于100 hm2的核心區(qū)斑塊作為景觀連通性評(píng)價(jià)對(duì)象[19]。采用景觀連通性評(píng)價(jià)軟件Conefor 2.6，設(shè)置連通概率為0.5，同時(shí)選取300 m、500 m、800 m、1000 m 4個(gè)距離閾值進(jìn)行計(jì)算分析，確定距離閾值為800 m，對(duì)選取的核心區(qū)斑塊進(jìn)行景觀連通性評(píng)價(jià)，采用自然斷點(diǎn)法將斑塊重要性指數(shù)（dPC）分為非常重要、很重要和一般重要三個(gè)等級(jí)，選取非常重要和很重要兩個(gè)等級(jí)共計(jì)10個(gè)斑塊作為生態(tài)源地。

2.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

表2 阻力因子權(quán)重、分級(jí)與賦值表Table 2 Weight, classif cation and assignment of resistance factor

2.3.1 阻力面構(gòu)建 物種遷移和能量流動(dòng)除在不同景觀類型中會(huì)受到阻礙或促進(jìn)作用之外，還會(huì)受到地形影響以及人類活動(dòng)的干擾。本文結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲取性，從地形、景觀類型和人類活動(dòng)影響三方面選取高程、坡度、距水體距離、土地利用類型、距建設(shè)用地距離、距鐵路距離、距高速公路距離和距其他道路距離構(gòu)建綜合阻力面（表2）[1,6]。結(jié)合研究區(qū)范圍大小，通過(guò)參考相關(guān)學(xué)者的研究[20-21]和咨詢專家，確定適宜袁州區(qū)的阻力因子分級(jí)和分值，分值越小，生物物種的遷移與擴(kuò)散阻力越低，然后結(jié)合專家意見(jiàn)，采用層次分析法確定各阻力因子權(quán)重，從而構(gòu)建阻力體系。

2.3.2 生態(tài)廊道模擬 從已有研究可知[22-23]，由Mcrae等人開(kāi)發(fā)的Linkage Mapper工具能有效模擬生態(tài)源地之間潛在的生態(tài)廊道，其判別過(guò)程：1）使用ArcGIS軟件成本分配和歐幾里得分配功能識(shí)別相鄰核心區(qū)域；2）使用源地距離數(shù)據(jù)構(gòu)建核心區(qū)域網(wǎng)絡(luò)；3）計(jì)算成本加權(quán)距離和最低成本路徑。本文基于源地與綜合阻力面數(shù)據(jù)，通過(guò)Linkage Mapper工具判別并提取出45條生態(tài)廊道，對(duì)生態(tài)廊道景觀構(gòu)成進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

生態(tài)廊道相對(duì)重要性可通過(guò)定量評(píng)價(jià)生態(tài)源地間相互作用強(qiáng)度判定?；谥亓δＰ?，構(gòu)建10個(gè)源地之間的相互作用矩陣，將相互作用強(qiáng)度大于臨界值100的生態(tài)廊道作為重要廊道，其他為一般廊道[24]，得到研究區(qū)的生態(tài)廊道分級(jí)。然后對(duì)重要廊道景觀組成進(jìn)行分析，判斷優(yōu)先保護(hù)廊道。

2.3.3 生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別 生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中連接相鄰源地并對(duì)物種遷移擴(kuò)散起關(guān)鍵作用的區(qū)域，是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的脆弱地段，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)與保護(hù)[8,25]。生態(tài)節(jié)點(diǎn)為最大累積阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉點(diǎn)[26]，生態(tài)廊道之間的交點(diǎn)也被認(rèn)為是生態(tài)節(jié)點(diǎn)，可以作為生物遷移過(guò)程中的棲息地[27]。本文采用ArcGIS 10.2軟件中的水文分析對(duì)成本加權(quán)距離進(jìn)行洼地填充、流向計(jì)算、匯流、柵格計(jì)算等操作，提取最大累積阻力路徑。

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究的主要數(shù)據(jù)包括2018年4月17日Landsat-8/OLI遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、交通路網(wǎng)和湖泊水系數(shù)據(jù)，其中遙感影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/），分辨率30 m；交通路網(wǎng)和湖泊水系數(shù)據(jù)來(lái)源于OSM網(wǎng)站（https://www.openstreetmap.org/），為矢量格式?；贓NVI 5.1軟件對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)與大氣校正，采用監(jiān)督分類法，得到袁州區(qū)2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并分為林地、草地、耕地、水體、建設(shè)用地與未利用地。然后結(jié)合Google Earth當(dāng)期地圖，不斷對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行修正，最終解譯整體精度為96.90%，Kappa系數(shù)為0.96，可以滿足本研究的精度要求。

3 結(jié)果分析

3.1 土地利用狀況分析

袁州區(qū)土地利用類型中，水域和草地在全區(qū)中所占比重較小，林地資源總量最高，占總面積的54.57%，集中分布在袁州區(qū)的南西北三面。耕地面積為57667.50 hm2，占總面積的22.74%，主要位于丘陵地貌中夾插的小塊平原中，分布較為零散。袁州區(qū)的建設(shè)用地除了在珠泉街道和金園街道相對(duì)集中分布外，其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的建設(shè)用地布局小且分散。未利用土地面積為766.98 hm2，占全區(qū)總面積的0.30%，表明袁州區(qū)土地資源具有較高利用程度，但后備土地資源不足（圖1）。

圖1 土地利用空間分布圖Fig. 1 Spatial distribution of land use

3.2 生態(tài)源地識(shí)別

3.2.1 基于MSPA方法的景觀格局分析 MSPA方法強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性連接，其基于腐蝕、膨脹、開(kāi)閉運(yùn)算等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理對(duì)柵格圖像進(jìn)行處理，能更加精準(zhǔn)的識(shí)別出景觀類型結(jié)構(gòu)，并將前景分為互不相交的七類。從圖2和表3可知，袁州區(qū)林地占總面積的54.57%，其中核心區(qū)面積為102877.31 hm2，占林地面積的74.28%，表明袁州區(qū)具有良好的生態(tài)條件。核心區(qū)主要分布在研究區(qū)的南北部，在南部呈集聚狀態(tài)，面積較大，北部地區(qū)呈條帶狀分布，中部地區(qū)較為稀少，破碎化程度較高，且分布較分散，這表明研究區(qū)南北地區(qū)之間連通性較差，不利于物種的遷移擴(kuò)散以及物質(zhì)流動(dòng)循環(huán)。橋接區(qū)對(duì)物種遷移擴(kuò)散和物質(zhì)流動(dòng)循環(huán)起重要作用，對(duì)研究區(qū)景觀連通性有重要意義，其面積為1187.09 hm2，占林地面積的0.86%，面積相對(duì)較少，且分布較為破碎，表明核心區(qū)斑塊之間的溝通并不密切。核心區(qū)內(nèi)外部邊緣的孔隙和邊緣區(qū)是核心區(qū)的保護(hù)屏障，面積較大，分別占林地總面積的3.45%和16.99%，說(shuō)明研究區(qū)核心區(qū)斑塊穩(wěn)定性較高，能很好抵抗外界因素干擾帶來(lái)的沖擊[19-20]。島狀斑塊作為孤立的林地斑塊，面積較小，在研究區(qū)中呈零碎分布，可以作為生物遷移擴(kuò)散過(guò)程中的暫息地。作為核心區(qū)斑塊內(nèi)部物種遷移擴(kuò)散和物質(zhì)流動(dòng)循環(huán)通道的環(huán)道區(qū)占林地面積的0.85%。具有一定連通作用的支線占林地面積的2.68%。

圖2 MSPA分析結(jié)果Fig. 2 Analysis results of MSPA

表3 前景分類統(tǒng)計(jì)表Table 3 Classif ed statistics of prospects

3.2.2 景觀連通性評(píng)價(jià) 結(jié)合表4和圖3可以看出，生態(tài)源地分布在研究區(qū)南北部，表明南北部景觀連通性較高。北部地區(qū)生態(tài)源地面積小，斑塊破碎化程度較高，其斑塊重要性相對(duì)南部地區(qū)較小，需要加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提升斑塊完整性。南部地區(qū)生態(tài)源地斑塊重要性遠(yuǎn)高于北部，生態(tài)源地面積大，占生態(tài)源地總面積的65.62%，表明南部地區(qū)生態(tài)環(huán)境良好。研究區(qū)中部地區(qū)景觀連通性低，物種遷移和物質(zhì)流動(dòng)存在很大阻隔，需要增加生態(tài)源地并對(duì)其加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)。

表4 生態(tài)源地情況表Table 4 Situation of ecological sources

圖3 生態(tài)源地結(jié)果Fig. 3 Results of ecological sources

3.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

3.3.1 阻力面分析 根據(jù)各因子阻力面（圖4），采用疊加分析得到綜合阻力面（圖5）。通過(guò)對(duì)圖5分析得到，研究區(qū)南北部阻力值較小，部分地區(qū)阻力值較高，比如柏木鄉(xiāng)、新坊鄉(xiāng)東南部等地區(qū)。高阻力區(qū)域主要位于研究區(qū)中部（包括西村鎮(zhèn)、湖田鄉(xiāng)、城區(qū)、金園街道、下浦街道以及彬江鎮(zhèn)等地區(qū)），這是由于該地區(qū)受到交通路網(wǎng)以及其他建設(shè)用地的影響較大。南北低，中部高的阻力分布，影響著中部區(qū)域物種遷移和物質(zhì)流動(dòng)，導(dǎo)致南北區(qū)域之間連通性較差。

圖4 阻力因子阻力面Fig. 4 Resistance surface of resistance factor

圖5 綜合阻力面Fig. 5 Comprehensive resistance surface

表5 生態(tài)廊道景觀構(gòu)成類型表Table 5 Landscape types composition of ecological corridors

3.3.2 生態(tài)廊道模擬 基于最小路徑方法，利用Linkage Mapper工具共模擬出45條生態(tài)廊道。從表5可知，生態(tài)廊道總面積為1534.14 hm2，生態(tài)廊道組成景觀中核心區(qū)占36%，面積為552.24 hm2，說(shuō)明核心區(qū)不僅可以作為生物生存的源地，還具有廊道的連通作用；橋接區(qū)僅占生態(tài)廊道的0.95%，面積為14.58 hm2，這是因?yàn)闃蚪訁^(qū)在整個(gè)研究區(qū)中所占比例很小，只有0.47%；除核心區(qū)和橋接區(qū)外的林地占廊道的19.83%，面積為304.20 hm2，林地是生物遷移的重要節(jié)點(diǎn)，通過(guò)人工造林和封山育林等方式加強(qiáng)對(duì)研究區(qū)中部林地斑塊的保護(hù)；由于研究區(qū)耕地面積廣闊，并且耕地作為低阻力景觀類型，所以在生態(tài)廊道中也占很大比重，為33.14%；水域和未利用地在廊道占很小比重，分別為0.69%和0.16%；建設(shè)用地在生物遷移擴(kuò)散的過(guò)程中有很強(qiáng)的干擾作用，其在廊道中占較大比重，面積為87.30 hm2，這是袁州區(qū)近年來(lái)快速城鎮(zhèn)化和建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的結(jié)果，為保護(hù)區(qū)域內(nèi)生物多樣性和維持生態(tài)服務(wù)功能，未來(lái)發(fā)展中建設(shè)用地要盡可能避免占用生態(tài)廊道。

基于重力模型判斷生態(tài)廊道的相對(duì)重要性，可為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的優(yōu)先度提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)表6將生態(tài)廊道進(jìn)行分級(jí)，得到重要廊道15條，一般廊道30條。從表7可知，重要廊道1-2（指1號(hào)生態(tài)源地和2號(hào)生態(tài)源地之間的生態(tài)廊道，下同）與4-5景觀組成中建設(shè)用地占有較大面積，但其連接的源地之間相互作用強(qiáng)度較高，因此在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)對(duì)這兩條生態(tài)廊道優(yōu)先保護(hù)，留有一定的緩沖區(qū)抵抗人類活動(dòng)干擾。重要廊道3-5、6-8、4-7、4-6以及9-10連接的生態(tài)源地間的相互作用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他源地之間的相互作用強(qiáng)度，表明這5條生態(tài)廊道的重要性最高，但由于這5條重要廊道長(zhǎng)度較短，位于核心區(qū)內(nèi)部，景觀組成中建設(shè)用地面積小，其擁有良好的內(nèi)外部環(huán)境，穩(wěn)定性較高，未來(lái)應(yīng)注意對(duì)周邊林地的保護(hù)。從表6可以看出，源地2和源地10之間相互作用強(qiáng)度最小，源地間距離較遠(yuǎn)，外界對(duì)生態(tài)廊道影響容易造成廊道的斷裂，阻礙物種的遷移，因此，需要在廊道中部區(qū)域建設(shè)踏腳石以提升廊道穩(wěn)定性。

表6 基于重力模型的生態(tài)源地間相互作用矩陣Table 6 Interaction matrix between ecological sources based on Gravity Model

表7 重要生態(tài)廊道情況表Table 7 Situation of important ecological corridors

3.3.3 生態(tài)節(jié)點(diǎn)分析 通過(guò)水文分析提取最大累積阻力路徑，即“山脊線”，結(jié)合生態(tài)廊道交匯點(diǎn)識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)45個(gè)（圖6），生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布的景觀基質(zhì)有林地、耕地、草地、水域和建設(shè)用地。景觀基質(zhì)為林地的生態(tài)節(jié)點(diǎn)有22個(gè)，分布較為零散，應(yīng)植樹(shù)造林和加強(qiáng)林地保護(hù)以減少人類活動(dòng)的干擾；耕地有17個(gè)，分布較為集中，要限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)；建設(shè)用地有4個(gè)，人類活動(dòng)影響較高，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)建設(shè)以提高城市居民生活質(zhì)量，保護(hù)城市景觀；草地和水域各只有1個(gè)，可在草地和水域周邊人工造林，給物種遷移提供暫息地，以減少草地和水域?qū)ξ锓N遷移的影響。

圖6 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)Fig. 6 Ecological network

3.4 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

結(jié)合研究區(qū)實(shí)際和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建結(jié)果，本文從新增生態(tài)源地、生態(tài)斷裂點(diǎn)修復(fù)和踏腳石建設(shè)三方面對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)圖7。

3.4.1 新增生態(tài)源地 考慮到生態(tài)源地分布以及中部地區(qū)景觀連通性較差，需要在中部地區(qū)增加生態(tài)源地。結(jié)合研究區(qū)中部核心區(qū)斑塊空間分布和斑塊重要性指數(shù)，將斑塊重要性值較大的3個(gè)核心區(qū)斑塊作為中部地區(qū)生態(tài)源地，并模擬5條生態(tài)廊道。袁州區(qū)的生態(tài)源地主要為人為干擾較少、植被覆蓋度較高的大型林地，具有較高的斑塊重要性，要加強(qiáng)該區(qū)域現(xiàn)有動(dòng)植物資源的保護(hù)力度，以保障生物多樣性的持續(xù)發(fā)展。針對(duì)研究區(qū)中部，實(shí)施水土保持、植樹(shù)造林等工程，擴(kuò)大生態(tài)斑塊面積，盡可能地減少人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)源地的干擾。

3.4.2 生態(tài)斷裂點(diǎn)修復(fù) 交通路網(wǎng)會(huì)阻礙生態(tài)過(guò)程的發(fā)生，使景觀功能受損[28]，路網(wǎng)與生態(tài)廊道交叉點(diǎn)是生態(tài)廊道容易斷裂的區(qū)域，稱為生態(tài)斷裂點(diǎn)。本文結(jié)合交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)，識(shí)別研究區(qū)存在的斷裂點(diǎn)37個(gè)，建議通過(guò)一些工程措施實(shí)施修復(fù)，如建設(shè)動(dòng)物遷移專門通道天橋等[6,24]，以減少路網(wǎng)對(duì)物種遷移擴(kuò)散的影響。研究區(qū)生態(tài)斷裂點(diǎn)較多的集中在南部源地斑塊附近，該區(qū)域道路較密集，形成生態(tài)斷裂帶，應(yīng)當(dāng)預(yù)留廊道生態(tài)建設(shè)空間，提升綠地面積，合理控制建設(shè)用地范圍，減少人類活動(dòng)干擾，保證物種遷移與物質(zhì)能量正常流動(dòng)。

3.4.3 踏腳石建設(shè) 生態(tài)廊道的穩(wěn)定性會(huì)受外界活動(dòng)和自身?xiàng)l件的影響，較長(zhǎng)的生態(tài)廊道會(huì)使其容易受到外界干擾而降低穩(wěn)定性。研究區(qū)南北地區(qū)之間連通性較低，中部區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)度和綜合阻力值較高，并且部分生態(tài)源地之間的距離較遠(yuǎn)，生態(tài)廊道容易發(fā)生斷裂，因此需要建設(shè)踏腳石斑塊，以提升生態(tài)廊道穩(wěn)定性。踏腳石斑塊作為生物遷移過(guò)程中的暫息地，對(duì)提高物種擴(kuò)散遷移的成功性以及生物存活率具有重要意義。本文結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)節(jié)點(diǎn)，在生態(tài)廊道中部、最大累積阻力路徑與生態(tài)廊道交匯處和生態(tài)節(jié)點(diǎn)集中區(qū)確定了8個(gè)踏腳石。

圖7 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化Fig. 7 Optimization of ecological network

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

如何協(xié)調(diào)城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今社會(huì)面臨的重要問(wèn)題。本研究以生態(tài)條件良好、快速城市化的袁州區(qū)為研究對(duì)象，綜合MSPA方法與最小路徑法構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。1）從斑塊結(jié)構(gòu)性和景觀連通性角度出發(fā)選取生態(tài)源地。先采用MSPA方法識(shí)別出具有生態(tài)意義的核心區(qū)，然后通過(guò)景觀連通性分析進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，將對(duì)維持景觀連通性有重要作用的核心區(qū)作為生態(tài)源地，這避免人為直接選取生態(tài)源地的主觀性。2）在考慮景觀類型和地形對(duì)物種遷移和物質(zhì)能量流動(dòng)影響的基礎(chǔ)上，綜合人類活動(dòng)的影響，構(gòu)建袁州區(qū)綜合阻力面，采用最小路徑法模擬生態(tài)廊道。結(jié)合重力模型和生態(tài)廊道景觀組成，判斷生態(tài)廊道重要等級(jí)，為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)優(yōu)先度提供依據(jù)。3）袁州區(qū)生態(tài)源地分布在南北部，綜合阻力呈南北低、中部高的分布特征，表明中部地區(qū)生態(tài)環(huán)境差，景觀連通性較低。因此通過(guò)增加生態(tài)源地、修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)和建設(shè)踏腳石斑塊對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以期提升生態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，為袁州區(qū)未來(lái)生態(tài)建設(shè)方向提供參考。

本研究還存在以下不足：1）在生態(tài)源地識(shí)別中，使用MSPA對(duì)景觀進(jìn)行分析，其邊緣效應(yīng)寬度是30 m，由于邊緣效應(yīng)與生態(tài)過(guò)程發(fā)生、物種保護(hù)等密切相關(guān)，其具有針對(duì)性和復(fù)雜性，研究區(qū)域以及保護(hù)對(duì)象的不同，相應(yīng)的邊緣寬度也不同[29]，因此30 m的邊緣效應(yīng)寬度不適合某些生態(tài)過(guò)程與物種，需要結(jié)合研究區(qū)景觀以及區(qū)域內(nèi)物種類別設(shè)定邊緣效應(yīng)寬度；在景觀連通性評(píng)價(jià)中，連通距離閾值設(shè)置為800 m，距離閾值的大小對(duì)景觀連通性評(píng)價(jià)的結(jié)果有一定的影響，其大小的設(shè)定還需要進(jìn)一步的研究。2）在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，踏腳石斑塊的確定存在一定的主觀性，今后應(yīng)當(dāng)結(jié)合中介中心度識(shí)別踏腳石斑塊[20]。3）生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建只針對(duì)現(xiàn)狀，沒(méi)有考慮未來(lái)城市規(guī)劃，因此后續(xù)研究應(yīng)當(dāng)結(jié)合建設(shè)用地?cái)U(kuò)張等因素，使生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建更具實(shí)際意義。

4.2 結(jié)論

本研究綜合MSPA方法與最小路徑法構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)增加生態(tài)源地、修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)和建設(shè)踏腳石斑塊對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，從而提升袁州區(qū)景觀連通性，加強(qiáng)內(nèi)部生態(tài)聯(lián)系，緩解城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾，促進(jìn)土地資源的合理利用。研究結(jié)果表明：生態(tài)源地分布在研究區(qū)南北部，景觀連通性南北高中部低，綜合阻力值南北低中部高，袁州區(qū)中部是生態(tài)修復(fù)與保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域；生態(tài)廊道主要組成景觀是林地與耕地，整體穩(wěn)定性較高；重要廊道15條，主要分布在研究區(qū)北部，重要廊道1-2與4-5應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行保護(hù)；通過(guò)增加生態(tài)源地與生態(tài)廊道、修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)和建設(shè)踏腳石斑塊能很好地提升生態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，并優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果能為袁州區(qū)在未來(lái)用地空間上協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與城市發(fā)展提供科學(xué)合理的參考，對(duì)其他快速城市化地區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建也有一定的指導(dǎo)意義。