肖楊, 周旭, 蔣嘯, 張繼, 李洪廣

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)的貴陽(yáng)市生態(tài)安全格局維護(hù)研究

肖楊, 周旭*, 蔣嘯, 張繼, 李洪廣

貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽(yáng) 550025

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與服務(wù)功能的協(xié)同調(diào)控是生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)。以貴陽(yáng)市為例,依據(jù)區(qū)域生態(tài)基底特征, 通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)識(shí)別生態(tài)源地, 基于最小累積阻力模型和重力模型構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局, 并從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系視角探討生態(tài)安全格局的維護(hù)策略。結(jié)果表明: 研究區(qū)重要、極重要等級(jí)的生態(tài)用地面積為 2580.77 km2, 占全市總面積的32.09%; 提取面積大于10.00 km2的重要、極重要的20個(gè)生態(tài)用地為生態(tài)源地, 總面積為1078.02 km2, 占全市總面積的13.40%, 主要分布在研究區(qū)北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域; 生態(tài)廊道總長(zhǎng)度為1658.14 km, 呈北密南疏的空間分布格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分穿過(guò)人口集聚區(qū); 識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)共16個(gè), 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處, 生態(tài)安全格局以“兩環(huán)三軸四帶”的形式呈樹(shù)狀輻射分布。從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視角, 建立生態(tài)源地、廊道、節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū), 保證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)作用。從生態(tài)系統(tǒng)功能視角, 劃定現(xiàn)狀生態(tài)功能主導(dǎo)區(qū), 提出生態(tài)安全維護(hù)策略, 以期為區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展提供參考依據(jù)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能; 生態(tài)安全格局; 生態(tài)源地; 生態(tài)廊道; InVEST模型

0 前言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類賴以生存發(fā)展的福祉惠宜[1-2]。隨著人口增長(zhǎng)與城鎮(zhèn)化發(fā)展, 人類對(duì)資源環(huán)境的過(guò)度開(kāi)發(fā)日益加劇, 生態(tài)系統(tǒng)擾動(dòng)趨于嚴(yán)重, 諸如水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保育等重要生態(tài)服務(wù)功能退化凸顯[3], 區(qū)域生態(tài)安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。生態(tài)安全格局是以景觀生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ), 由生態(tài)源地、廊道和節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 是保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給及可持續(xù)發(fā)展的前提[4]。量化識(shí)別與協(xié)同調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系[5], 既是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的前沿核心內(nèi)容, 也是生態(tài)系統(tǒng)管理的重要基礎(chǔ), 對(duì)提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全格局具科學(xué)參考價(jià)值。

以中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)(CNKI)為文獻(xiàn)信息檢索源, 按篇名含“生態(tài)安全格局”檢索項(xiàng), 文獻(xiàn)檢索時(shí)間范圍始于建庫(kù)起始, 截止時(shí)間為2019年8月, 經(jīng)篩選共檢索到303篇相關(guān)中英文期刊文獻(xiàn)。其中, “源地識(shí)別—阻力面設(shè)置—廊道提取”已逐漸成為我國(guó)生態(tài)安全格局的成熟研究模式, 而通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別生態(tài)源地的文獻(xiàn)多達(dá)60.70%。彭建等[6]選取糧食供給、土壤保持、近水游憩、產(chǎn)水、生境維持5項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能, 對(duì)雄安新區(qū)的生態(tài)基底特征和環(huán)境進(jìn)行評(píng)估; 王玉瑩等[7]通過(guò)對(duì)生物多樣性保護(hù)、水資源安全、土壤保持生態(tài)功能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 構(gòu)建東部蘇南發(fā)達(dá)地區(qū)安全格局。廊道對(duì)于物質(zhì)流通和能量交換具有重要的連通作用, 是生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ), 當(dāng)前最小累積阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)定量識(shí)別方法被廣泛應(yīng)用與廊道識(shí)別和生態(tài)安全格局構(gòu)建[8-9]。地類賦值的方法被廣泛用于阻力面設(shè)置[10], 而廊道判定的精準(zhǔn)度依賴于阻力面設(shè)置, 由于該方法具有較強(qiáng)主觀性, 忽視了人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)阻力系數(shù)的影響, 合理修正阻力面成為廊道判定的關(guān)鍵[11]。

區(qū)域生態(tài)安全格局的調(diào)控與維護(hù)已成為一個(gè)不可回避的問(wèn)題, 優(yōu)化調(diào)整生態(tài)空間結(jié)構(gòu)要素, 實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與功能的提升, 協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)顯得尤為重要[12]。彭建等[6]通過(guò)對(duì)雄安新區(qū)生態(tài)安全格局中源地與廊道的優(yōu)化重組, 形成功能化、網(wǎng)絡(luò)化的空間結(jié)構(gòu)體系, 優(yōu)化了新區(qū)生態(tài)空間布局模式。楊天榮等[12]在構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)上, 形成關(guān)中城市多層次、復(fù)合型、網(wǎng)絡(luò)型生態(tài)空間結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化方案。上述研究識(shí)別空間結(jié)構(gòu)要素組分, 優(yōu)化區(qū)域生態(tài)功能分區(qū), 為城市生態(tài)空間優(yōu)化布局提供定量化范例。本文基于生態(tài)空間結(jié)構(gòu)要素研究, 從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能視角出發(fā), 分別對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)同調(diào)控提出相應(yīng)策略, 維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全格局。

貴陽(yáng)市是長(zhǎng)江中上游的重要生態(tài)屏障, 也是中國(guó)西南的典型喀斯特山區(qū)城市。隨著城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展、人口增加, 自然資源的開(kāi)發(fā)利用和城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致生物多樣性減少、水土流失、城市內(nèi)澇、環(huán)境污染等諸多生態(tài)問(wèn)題[13]。因此, 本文通過(guò)構(gòu)建貴陽(yáng)市生態(tài)安全格局, 定量識(shí)別生態(tài)安全格局結(jié)構(gòu)要素, 并結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系探討生態(tài)安全格局維護(hù)策略, 以期為貴陽(yáng)市生態(tài)文明城市建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

貴陽(yáng)市位于黔中山原丘陵中部, 地處長(zhǎng)江與珠江分水嶺地帶(圖1), 全市下轄6區(qū)3縣1市, 總面積8034.00 km2, 占全省面積的4.56%。總地勢(shì)西南高、東北低, 平均海拔1183.27 m, 地貌以山地、丘陵為主的丘原盆地地區(qū), 年均氣溫為15.30℃, 年均降水量1129.50 mm, 屬于亞熱帶濕潤(rùn)溫和氣候。2018年底, 全市年末常住人口488.19萬(wàn)人, GDP總量3798.45億元, 城鎮(zhèn)化率達(dá)75.43%, 是貴州省的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通的集聚和擴(kuò)散中心。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文使用的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、植被NDVI等數(shù)據(jù)(表1)。2018年貴陽(yáng)市土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于Landsat 8 OLI遙感影像解譯, 數(shù)據(jù)下載于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www. gscloud.cn), 空間分辨率為30 m。根據(jù)《全國(guó)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類體系》(LUCC), 將解譯后土地利用數(shù)據(jù)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6大類(圖1)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn), 通過(guò)克里金插值法得到。利用ArcGIS10.5軟件, 將所有空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一為Albers等積圓錐投影(Albers_Conic_ Equal_Area)。將所有數(shù)據(jù)重采樣為30 m×30 m柵格單元進(jìn)行計(jì)算。

圖1 研究區(qū)地理位置圖及土地利用現(xiàn)狀圖

Figure 1 Location map of the study area and map of land use status

表1 研究數(shù)據(jù)概況

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)涵蓋人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的所有收益, 是測(cè)度生態(tài)系統(tǒng)健康程度的關(guān)鍵指標(biāo)[14]。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能角度出發(fā), 選取生物多樣性、土壤保持、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)4項(xiàng)功能指標(biāo), 對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行定量評(píng)價(jià), 通過(guò)歸一化處理與疊加分析評(píng)價(jià)綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。具體評(píng)價(jià)方法及計(jì)算過(guò)程如表2所示。

2.2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建

生態(tài)安全格局構(gòu)建的實(shí)質(zhì)包括構(gòu)建生態(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)一體化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵格局, 通過(guò)對(duì)關(guān)鍵格局的識(shí)別與保護(hù), 能夠保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)過(guò)程。其中, 生態(tài)源地是指具有重要生態(tài)服務(wù)功能、維持生態(tài)系統(tǒng)完整性的重要生態(tài)斑塊[5]。在綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上, 采用自然斷點(diǎn)法劃分重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū), 將研究區(qū)生態(tài)用地劃分為極重要、重要、較重要、一般重要、不重要5個(gè)等級(jí), 并提取重要性等級(jí)為重要、極重要的生態(tài)用地為“生態(tài)源地”, 從而保證生態(tài)源地具有較高的生境質(zhì)量。

生態(tài)廊道是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu), 用于相鄰源地之間的物種遷移與擴(kuò)散, 是相鄰“源”間的生態(tài)流的低阻力生態(tài)通道[19]。采用MCR識(shí)別出生態(tài)源地間的最小累積耗費(fèi)路徑, 作為潛在生態(tài)廊道識(shí)別的依據(jù)[20], 在此基礎(chǔ)上采用重力模型識(shí)別出重要生態(tài)廊道, 在構(gòu)建區(qū)域之間的重要生態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)方法及計(jì)算過(guò)程

生態(tài)阻力面是生態(tài)安全格局構(gòu)建的核心要素, 描述了不同物種在不同生境斑塊間的難易程度, 反映出物種對(duì)生態(tài)過(guò)程的水平抗性。根據(jù)已有學(xué)者的研究, 按照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能強(qiáng)弱構(gòu)建基本生態(tài)阻力面, 設(shè)置研究區(qū)不同土地利用類型的景觀阻力值:林地、草地、耕地、水域、建設(shè)用地、未利用地分別為:10、30、50、100、300、500[21]。因僅對(duì)土地利用類型賦值具有主觀性, 忽略同一地表覆被下的生態(tài)阻力差異, 且沒(méi)有考慮人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)擴(kuò)散的影響, 本文引入表征人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度的夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)阻力值進(jìn)行修正[22], 計(jì)算公式如下:

式中:R基于夜間燈光指數(shù)修正的柵格生態(tài)阻力系數(shù);NL為柵格的夜間燈光指數(shù);NL為柵格對(duì)應(yīng)的景觀類型的平均夜間燈光指數(shù),為柵格對(duì)應(yīng)土地利用類型的基本生態(tài)阻力系數(shù)。

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)源間物種的跳板或轉(zhuǎn)折點(diǎn), 一般位于生態(tài)廊道中生態(tài)功能薄弱處, 主要由最小路徑與最大路徑交叉點(diǎn)或最小路徑的匯集處交點(diǎn)構(gòu)成, 加強(qiáng)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)有利于降低生態(tài)廊道的耗費(fèi)成本, 提升區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)服務(wù)功能[23],本文將最小阻力路徑的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)。

2.2.3 生態(tài)安全格局維護(hù)

景觀格局與生態(tài)過(guò)程是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容, 兩者相互作用, 構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主體[24]。景觀的結(jié)構(gòu)和功能無(wú)論在哪一個(gè)生態(tài)學(xué)組織層次上都是相輔相成的, 其發(fā)展變化影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的變化態(tài)勢(shì)。結(jié)構(gòu)在一定程度上決定功能, 而結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展又受到功能的影響, 同時(shí), 景觀功能的改變可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化。斑塊—廊道—基底模式是構(gòu)成景觀空間格局的基本模式, 有利于考慮景觀結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系, 使得景觀結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)的表達(dá)更為具體。本文對(duì)生態(tài)源地、廊道、節(jié)點(diǎn)分別做緩沖區(qū)處理, 構(gòu)建生態(tài)環(huán)境完整性屏障, 保證研究區(qū)生態(tài)安全格局結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性作用。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能, 選取重要性等級(jí)最高級(jí)作為優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)功能區(qū), 并按照研究區(qū)實(shí)際情況分別提出維護(hù)策略。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能現(xiàn)狀特征

綜合生態(tài)服務(wù)功能劃分結(jié)果如圖2所示, 重要性等級(jí)所占土地總面積及百分比如表3。研究區(qū)生態(tài)不重要地區(qū)總面積為1497.26 km2, 占全市總面積18.62%, 分布在市、縣區(qū)等建設(shè)用地主要區(qū)域。生態(tài)一般重要、較重要地區(qū)面積分別為2139.03 km2、1788.72 km2, 占全市總面積的26.60%、22.24%, 此區(qū)域以耕地為主, 部分為湖泊流域, 受人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度大, 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較弱。生態(tài)重要、極重要地區(qū)面積之和為2580.77 km2, 分別占全市總面積的19.63%、12.45%, 主要分布在森林覆蓋率較高、濕地等區(qū)域, 是區(qū)域土壤保持和生物多樣性保護(hù)的重要地帶, 生態(tài)服務(wù)功能質(zhì)量較高, 生態(tài)系統(tǒng)完整性與穩(wěn)定性較好, 也是源地的主要分布區(qū)。

圖2 貴陽(yáng)市生態(tài)服務(wù)重要性分級(jí)

Figure 2 Importance classification of ecological services in Guiyang City

3.2 生態(tài)安全格局源地-廊道-節(jié)點(diǎn)特征

提取面積大于10.00 km2的重要、極重要的20塊生態(tài)用地作為生態(tài)源地[25], 總面積約1078.02 km2, 占全市總面積的13.40%(圖3)。生態(tài)源地主要分布在研究區(qū)北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域。從土地利用類型來(lái)看, 林地為主要的生態(tài)源地類型, 面積為887.53 km2, 其次是草地, 還包括耕地和水體, 生態(tài)源地面積共195.00 km2; 建設(shè)用地和未利用地生態(tài)服務(wù)功能較低, 為非源地。生態(tài)源地主要分布于息烽縣、開(kāi)陽(yáng)縣、烏當(dāng)區(qū)和清鎮(zhèn)市的郊區(qū), 總體呈北、東部斑塊居多且集中, 西、南部斑塊稀少分散破碎的分布格局。

表3 貴陽(yáng)市生態(tài)服務(wù)重要性分級(jí)統(tǒng)計(jì)

圖3 貴陽(yáng)市景觀生態(tài)安全格局

Figure 3 Ecological security pattern in Guiyang City

研究區(qū)生態(tài)廊道分為現(xiàn)狀廊道(河流)、潛在廊道、重要廊道, 得到廊道共37條, 二者總長(zhǎng)為1658.14 km(圖3)。受地形與人類活動(dòng)影響, 廊道呈北密南疏的空間格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分貫穿人口集聚區(qū)。

研究區(qū)識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)共16個(gè)(圖3), 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處, 此區(qū)域生態(tài)用地?cái)U(kuò)張阻力值最大, 是生態(tài)廊道的薄弱區(qū)。

研究區(qū)的生態(tài)安全格局總體上呈“兩環(huán)三軸四帶”分布的空間分布趨勢(shì), 其中, “兩環(huán)”即為市域內(nèi)外兩大自然生態(tài)屏障, 一是北部烏江—清水江流域的外部生態(tài)屏障, 對(duì)于保護(hù)貴陽(yáng)市生態(tài)完整和國(guó)土安全具有積極作用; 二是中心城區(qū)環(huán)城生態(tài)屏障, 是經(jīng)濟(jì)中心和重心, 該區(qū)生態(tài)用地較少, 保護(hù)重要生態(tài)用地顯得尤為重要?！叭S”即為貫穿南北的生態(tài)廊道, 具有生態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性、生態(tài)功能的延續(xù)性, 依次為由清鎮(zhèn)市向修文縣、息烽縣延伸; 由花溪區(qū)向觀山湖區(qū)、修文縣、息烽縣延伸; 由花溪區(qū)向南明區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、開(kāi)陽(yáng)縣延伸。“四帶”連通東西方向的重要廊道, 包括由西望山向溫泉森林公園、南江峽谷延伸的廊道; 由陽(yáng)明風(fēng)景區(qū)向南江河流域廊道; 由貓?zhí)恿饔蛳蛳慵垳稀⑾嗨己语L(fēng)景區(qū)延伸的廊道; 由長(zhǎng)坡嶺森林公園向阿哈水庫(kù)、花溪馬鈴鄉(xiāng)水源區(qū)延伸的廊道。

3.3 結(jié)構(gòu)視角的生態(tài)安全格局維護(hù)策略

為保護(hù)生態(tài)源地和生態(tài)環(huán)境不受人為破壞, 參照文獻(xiàn)[26]和研究區(qū)實(shí)際情況, 以生態(tài)源地為中心, 分別建立500、1000 m緩沖區(qū), 依次為生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)過(guò)渡區(qū)(圖3)。緩沖區(qū)越向外發(fā)展, 受到的阻力越大, 越不易被物種利用, 所屬的緩沖區(qū)級(jí)別越低。生態(tài)緩沖區(qū)面積為987.16 km2, 占全市總面積12.27%, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好, 且與生態(tài)源地緊密相連, 能被物種充分利用, 是保護(hù)生態(tài)源地的重要屏障, 在土地開(kāi)發(fā)利用時(shí)應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的管控, 在城市建設(shè)過(guò)程中應(yīng)設(shè)置禁建區(qū)。生態(tài)過(guò)渡區(qū)面積1522.17 km2, 占全市總面積18.93%, 此區(qū)域可進(jìn)行活動(dòng)強(qiáng)度較低的開(kāi)發(fā)利用, 滿足環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 但不得過(guò)度開(kāi)發(fā)利用, 引導(dǎo)土地利用向健康狀態(tài)發(fā)展, 維護(hù)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

參考相關(guān)研究[20],對(duì)重要重要廊道緩沖500 m, 總面積685.01 km2, 占全市總面積的8.52%。廊道中林地是重要的生物棲息場(chǎng)所, 面積占比為60.73%。耕地對(duì)動(dòng)物遷徙具有一定的阻力, 面積占比為21.29%, 應(yīng)在耕地阻力最大的地方為動(dòng)物設(shè)置替代遷徙帶。草地對(duì)動(dòng)物遷徙的阻礙作用較小, 面積占比14.29%。除潛在、重要生態(tài)廊道外, 河流作為天然的現(xiàn)狀生態(tài)廊道, 對(duì)各地區(qū)之間的連通及環(huán)境保護(hù)具有重要的作用, 應(yīng)優(yōu)先強(qiáng)化治理和保護(hù), 盡量避免或減少耕地、建設(shè)用地對(duì)河流廊道及兩岸綠化帶的侵占和破壞, 加強(qiáng)沿河流域植被恢復(fù), 保障現(xiàn)狀生態(tài)廊道暢通。

建立生態(tài)節(jié)點(diǎn)1 km緩沖區(qū)[27], 作為源地間的重要棲息地, 對(duì)區(qū)域生態(tài)安全格局有著重要影響, 增加生態(tài)節(jié)點(diǎn)的林地、草地和水域的比例以提升生態(tài)戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)的規(guī)模和質(zhì)量, 從而鞏固其連接作用; 減少生態(tài)節(jié)點(diǎn)附近的人為干擾, 禁止在戰(zhàn)略點(diǎn)附近進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè), 對(duì)已破壞的生態(tài)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行恢復(fù)時(shí)參考原有的或周邊的景觀進(jìn)行恢復(fù)。

3.4 功能視角的生態(tài)安全格局維護(hù)策略

重要生態(tài)功能區(qū)是人類賴以生存的自然環(huán)境, 對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的生態(tài)支撐作用, 根據(jù)研究結(jié)果分別識(shí)別4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主導(dǎo)區(qū)(圖4), 并提出維護(hù)策略

(1) 生物多樣性功能主導(dǎo)區(qū)

生物多樣性功能主導(dǎo)區(qū)主要分布在北部和西南部等地區(qū), 包括野梅林森林公園、溫泉森林公園、息烽西望山風(fēng)景區(qū)和紅馬水庫(kù)飲用水源保護(hù)區(qū)、紅楓湖、百花湖等飲用水保護(hù)區(qū), 土地利用類型以林地、水域和耕地為主, 其中林地面積為2072.28 km2, 占全市總面積的25.77%。此區(qū)域生境質(zhì)量高, 距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn), 受人類活動(dòng)干擾較少, 需加強(qiáng)自然保護(hù)地生態(tài)廊道建設(shè), 構(gòu)建生態(tài)廊道系統(tǒng), 建立生物多樣性保護(hù)綜合管理體系, 形成生物多樣性保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

(2) 土壤保持功能主導(dǎo)區(qū)

土壤保持功能主導(dǎo)區(qū)主要分布在北部、東部等地區(qū), 區(qū)內(nèi)涵蓋息烽西望山風(fēng)景區(qū)、溫泉森林公園、開(kāi)陽(yáng)南江峽谷風(fēng)景區(qū)、貴陽(yáng)相思河風(fēng)景區(qū)和貴陽(yáng)長(zhǎng)坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、耕地和草地為主, 其中林地面積為694.92 km2, 占全市總面積的8.64%。以科學(xué)方式進(jìn)行耕地改造, 實(shí)施田間生產(chǎn)道路、蓄排引灌等工程措施, 加強(qiáng)石漠化治理和水土流失整治, 充分發(fā)揮水土保持綜合效益。

(3) 固碳釋氧功能主導(dǎo)區(qū)

固碳釋氧功能主導(dǎo)區(qū)主要分布在北部、東部和南部地區(qū), 區(qū)內(nèi)有息烽西望山風(fēng)景區(qū)、溫泉森林公園、開(kāi)陽(yáng)南江峽谷風(fēng)景區(qū)、貴陽(yáng)市貓?zhí)语L(fēng)景區(qū)、貴陽(yáng)相思河風(fēng)景區(qū)和貴陽(yáng)長(zhǎng)坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、耕地和草地為主, 其中林地面積最大, 為1829.84 km2, 占全市總面積的22.75%, 具有固定碳素、釋放氧氣、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生態(tài)功能。加強(qiáng)監(jiān)督和防治, 嚴(yán)守保護(hù)區(qū)森林防線, 要繼續(xù)深化新一輪退耕還林, 實(shí)施長(zhǎng)江防護(hù)林、天然林資源保護(hù)工程。

(4) 水源涵養(yǎng)功能主導(dǎo)區(qū)

水源涵養(yǎng)功能主導(dǎo)區(qū)主要分布在北部、東部和南部地區(qū), 區(qū)內(nèi)有息烽西望山風(fēng)景區(qū)、溫泉森林公園、開(kāi)陽(yáng)南江峽谷風(fēng)景區(qū)、貴陽(yáng)景陽(yáng)森林公園、貴陽(yáng)相思河風(fēng)景區(qū)和貴陽(yáng)長(zhǎng)坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、草地和耕地為主, 其中林地面積最大,為2107.40 km2, 占全市總面積的26.20%。此區(qū)域受城市化進(jìn)程影響較小, 生態(tài)環(huán)境良好, 加強(qiáng)保護(hù)森林植被和長(zhǎng)江防護(hù)林體系建設(shè), 以及山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程, 構(gòu)建以濕地自然保護(hù)區(qū)和濕地公園為主體的濕地資源保護(hù)體系, 推進(jìn)飲用水源地規(guī)范化建設(shè), 合理的開(kāi)發(fā)和利用土地資源。

圖4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主導(dǎo)區(qū)

Figure 4 Ecosystem service function dominant area

4 結(jié)論與討論

通過(guò)定量評(píng)估生物多樣性、土壤保持、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能, 識(shí)別生態(tài)源地, 采用夜間燈光數(shù)據(jù)修正生態(tài)阻力面, 最后利用MCR模型及重力模型識(shí)別生態(tài)廊道, 構(gòu)建貴陽(yáng)市生態(tài)安全格局, 并從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能視角對(duì)安全格局提出維護(hù)策略,得出以下結(jié)論。

(1) 研究區(qū)重要、極重要的生態(tài)用地占研究區(qū)總面積的32.09%, 識(shí)別生態(tài)源地1078.02 km2, 占研究區(qū)總面積的13.40%, 主要分布在北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域。

(2) 生態(tài)廊道總長(zhǎng)度為1658.14 km, 呈北密南疏的空間分布格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分貫穿人口集聚區(qū)。識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)共16個(gè), 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處。生態(tài)安全格局以“兩環(huán)三軸四帶”的形式呈樹(shù)狀輻射分布。

(3) 從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā), 建立生態(tài)源地緩沖區(qū)987.16 km2, 作為保護(hù)生態(tài)源地的重要屏障; 建立生態(tài)過(guò)渡區(qū)面積1522.17 km2, 可進(jìn)行活動(dòng)強(qiáng)度較低的開(kāi)發(fā)利用。建立廊道緩沖區(qū)685.01 km2, 對(duì)物種傳輸、保護(hù)具有積極作用。對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)緩沖1 km, 提升生態(tài)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模和質(zhì)量, 鞏固其對(duì)源地連接作用。

(4) 從生態(tài)系統(tǒng)功能出發(fā), 生物多樣性功能主導(dǎo)區(qū)需加強(qiáng)自然保護(hù)地生態(tài)廊道系統(tǒng)建設(shè), 完善生物多樣性保護(hù)綜合管理體系; 土壤保持功能主導(dǎo)區(qū)需進(jìn)行耕地改造, 開(kāi)展蓄排引灌等工程措施, 加強(qiáng)石漠化治理和水土流失整治; 固碳釋氧功能主導(dǎo)區(qū)需強(qiáng)化監(jiān)督和防治, 嚴(yán)守保護(hù)區(qū)森林防線, 繼續(xù)深化新一輪退耕還林; 水源涵養(yǎng)功能主導(dǎo)區(qū)需強(qiáng)化森林植被和長(zhǎng)江防護(hù)林體系建設(shè), 注重山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程, 推進(jìn)飲用水源地規(guī)范化建設(shè), 合理開(kāi)發(fā)和利用土地資源

通過(guò)構(gòu)建貴陽(yáng)市生態(tài)安全格局, 進(jìn)而從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能視角提出生態(tài)空間維護(hù)策略, 有助于提升城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)的生態(tài)安全保障, 促進(jìn)該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。但是, 受數(shù)據(jù)獲取限制, 在生態(tài)源地的選取只考慮4種生態(tài)服務(wù)功能, 其他生態(tài)服務(wù)功能的影響有待深入研究。此外, 不同尺度的生態(tài)安全格局有不同特征, 如何整合不同尺度生態(tài)安全格局是需要研究的問(wèn)題。

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Research on ecological security maintenance of Guiyang City based on evaluation of ecosystem service function

XIAO Yang, ZHOU Xu*, JIANG Xiao, ZHANG Ji, LI Hongguang

School of Geography and Environmental Science, Guizhou Normal University, Guiyang 550025, China

The coordinated regulation of ecosystem structure and service function is the foundation of ecosystem management. Taking Guiyang City as an example, Based on the ecological background characteristics of the regional,the ecological source is identified through the evaluation of the importance of ecosystem service functions, and the regional ecological security pattern is constructed based on the minimum cumulative resistance model and the gravity model. Maintenance strategy of ecological security pattern. And to explore the ecological security pattern of relationship maintenance strategies from the perspective of ecosystem structure and function. Results showed that:The area of important and extremely important ecological land was 2580.77 km2and accounted for 32.09% of the total area. When important and extremely important ecological land above 10 km2was selected as a source, the total area was 1078.02 km2and accounted for 13.40% of the total area, were mainly distributed in the north, east and southwest of Hongfeng Lake and Baihua Lake; The total length of the ecological corridor was 1658.14 km, showing a spatial distribution pattern in the north and south. Some of the corridors are distributed along the river, and some of them pass through the population concentration area; identify 16 ecological nodes, mainly distributed at the intersection of the least resistance path and the ecological corridor in the north, Which appeared as two rings , three axes and four zones. From the perspective of ecosystem structure, establish ecological source areas, corridors, and node buffer zones to ensure the basic role of the ecosystem structure in the study area. From the perspective of ecosystem functions, the status quo of ecological function-dominated areas is delineated, and ecological security maintenance strategies are proposed to provide a reference for the coordinated development of regional ecological economy.

ecosystem services function; ecological security pattern; ecological source; ecological corridor; InVEST model

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.04.030

肖楊, 周旭, 蔣嘯, 等. 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)的貴陽(yáng)市生態(tài)安全格局維護(hù)研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(4): 244–251.

XIAO Yang, ZHOU Xu, JIANG Xiao, et al. Research on ecological security maintenance of Guiyang City based on evaluation of ecosystem service function[J]. Ecological Science, 2020, 39(4): 244–251.

X826; P901

A

1008-8873(2020)04-244-08

2019-11-15;

2019-12-09

貴州省科技支撐項(xiàng)目(黔科合支撐[2017]2855); 貴州省科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(黔科合基礎(chǔ)[2017]1195)

肖楊(1994—), 男, 貴州銅仁人, 碩士研究生, 主要從事土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù), E-mail: xygznu@163.com

周旭, 男, 博士, 副教授, 主要從事遙感水文與流域管理, E-mail: zxzy8178@163.com