張馭航, 李 玲, 王秀麗, 路 婕, 李珊珊

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 鄭州 450002;2.河南省土地整治與生態(tài)重建工程技術(shù)研究中心, 鄭州 450002; 3.河南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì), 鄭州 450002)

城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的進(jìn)程加速了城鄉(xiāng)人口流動(dòng)與土地要素的使用，密集的人口聚集在城市使區(qū)域生態(tài)環(huán)境負(fù)荷較大，區(qū)域內(nèi)景觀結(jié)構(gòu)破碎，生態(tài)空間被侵占從而導(dǎo)致生態(tài)空間結(jié)構(gòu)布局的不合理[1-3]。《國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》提出：“要嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)空間，樹立山水林田湖草是一個(gè)生命共同體的理念,加強(qiáng)對(duì)自然生態(tài)空間的整體保護(hù)，修復(fù)和改善鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境,提升生態(tài)功能和服務(wù)價(jià)值”。生態(tài)空間的識(shí)別以及區(qū)域內(nèi)的布局優(yōu)化，是強(qiáng)化土地生態(tài)質(zhì)量，保障土地生態(tài)安全的重要途徑。

生態(tài)空間作為提供生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品的國(guó)土空間，具有自然屬性。近年來，國(guó)內(nèi)外專家在生態(tài)空間的占用、承載能力及生態(tài)足跡的測(cè)算[4-7]、城市生態(tài)空間結(jié)構(gòu)和功能演變規(guī)律[8-10]、生態(tài)空間辨識(shí)模型構(gòu)建[11-15]等方面取得了許多研究結(jié)果。但在生態(tài)空間辨識(shí)方面，也存在一些可以進(jìn)一步拓展之處。其一，研究尺度往往集中在縣、市尺度上，集中于省級(jí)行政區(qū)的研究不多，尺度小往往較難根據(jù)大區(qū)域內(nèi)地質(zhì)、氣候、經(jīng)濟(jì)等差異提出建設(shè)性布局優(yōu)化建議與措施；其二，指標(biāo)體系較為龐雜，其范圍涵蓋經(jīng)濟(jì)、土壤、氣象、水分、地形地貌等諸多方面，但指標(biāo)的選取通常偏重于考慮生態(tài)用地斑塊自身功能屬性，而忽略了斑塊在整個(gè)基質(zhì)景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性以及與周圍環(huán)境間的關(guān)系[16]；其三，往往采用空間加權(quán)疊加評(píng)價(jià)指標(biāo)的方式來進(jìn)行生態(tài)空間的辨識(shí)，而指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算方式多樣，具有較強(qiáng)的主觀性。鑒于此，研究運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，將空間實(shí)體上的指標(biāo)數(shù)據(jù)運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)則模糊為一個(gè)隸屬度合集，依靠模糊伽馬模型定量構(gòu)建生態(tài)空間識(shí)別體系。

本文研究區(qū)域?yàn)楹幽鲜。幽鲜|部大面積的平原宜耕地區(qū)使之成為中國(guó)糧食的主產(chǎn)區(qū)。研究區(qū)內(nèi)地形地貌、降水、土壤、植被均差異明顯，河南省作為生態(tài)空間辨識(shí)與格局優(yōu)化的研究區(qū)域就顯得尤為有代表性。因此，根據(jù)河南省生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與生態(tài)基底狀況，選擇構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性模型和生態(tài)系統(tǒng)敏感性模型。借助ArcGIS 10.5軟件，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，將各評(píng)價(jià)因子模糊化利用模糊伽馬模型疊加各指標(biāo)，定量對(duì)河南省生態(tài)空間進(jìn)行辨識(shí)，依據(jù)辨識(shí)結(jié)果，探索河南省生態(tài)空間格局優(yōu)化途徑，以期為區(qū)域內(nèi)生態(tài)空間安全提供相應(yīng)的指引，為相關(guān)政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

河南省地處我國(guó)中東部、黃河中下游，地理坐標(biāo)位于北緯31°23′—36°22′，東經(jīng)110°21′—116°39′。東鄰山東、安徽，西連陜西，北接河北、山西，南界湖北?？偯娣e約16.7萬km2,占全國(guó)總面積的1.74%。地勢(shì)西高東低，地貌類型復(fù)雜多樣，主要由中低山地，丘陵和平原組成。地跨北亞熱帶和暖溫帶、濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)地區(qū)，屬季風(fēng)氣候，有較明顯的過渡特征。年平均氣溫12.1～15.7℃，年均降水量500～1 200 mm。土壤類型多樣，以棕壤、黃棕壤、褐土、潮土、砂姜黑土、鹽堿土和水稻土為主。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

根據(jù)河南省目前的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀以及自然環(huán)境演變過程中出現(xiàn)的生態(tài)問題，參考國(guó)家環(huán)境保護(hù)部制定的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》(2017)[17]中關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性的評(píng)價(jià)因子及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性時(shí)重點(diǎn)構(gòu)建了3個(gè)模型，即水源涵養(yǎng)功能重要性模型、水土保持功能重要性模型、生物多樣性維護(hù)功能重要性模型；在研究生態(tài)敏感性時(shí)重點(diǎn)構(gòu)建了3個(gè)模型，即水土流失敏感性模型、土地沙化敏感性模型、石漠化敏感性模型。結(jié)合河南省的生態(tài)特點(diǎn)和指標(biāo)數(shù)值分布特征，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性模型評(píng)估結(jié)果依次劃分為一般重要、中度重要、重要、極重要4個(gè)等級(jí)；將生態(tài)敏感性模型評(píng)估結(jié)果依次劃分為輕度敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感4個(gè)等級(jí)。各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源及處理過程見表1。數(shù)據(jù)均通過ArcGIS相關(guān)工具轉(zhuǎn)化成分辨率為100 m×100 m的柵格圖層，統(tǒng)一至同一投影坐標(biāo)系中，方便進(jìn)行多數(shù)據(jù)的空間分析與運(yùn)算。

1.3 研究方法

以模糊伽馬模型疊加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行生態(tài)空間辨識(shí)，并提出區(qū)域內(nèi)生態(tài)格局的優(yōu)化策略[19]。

1.3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 因各數(shù)據(jù)指標(biāo)量綱不同，不存在可比性，故采用最小最大值法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理。處理公式為：

正向指標(biāo)：

(1)

負(fù)向指標(biāo)：

(2)

式中：X為歸一化處理后的值；Xi為指標(biāo)原始值；Xmin為指標(biāo)最小值；Xmax為指標(biāo)最大值。

表1 數(shù)據(jù)來源及處理過程

1.3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性及生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)估 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性選取水源涵養(yǎng)功能、水土保持功能、生物多樣性維護(hù)功能3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來定量評(píng)價(jià)。水源涵養(yǎng)功能是指生態(tài)系統(tǒng)中植物的根莖葉對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透以及蓄留，進(jìn)而補(bǔ)充地下水。另外植物的蒸騰作用與外界進(jìn)行水循環(huán)，從而達(dá)到緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水水源水位、滯洪填枯、涵養(yǎng)水源的作用[20]。水土保持功能是指生態(tài)系統(tǒng)通過其自身結(jié)構(gòu)及過程來減少水蝕作用對(duì)土壤的侵蝕[21]。生物多樣性維護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)在維護(hù)基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性中發(fā)揮的作用，是生態(tài)系統(tǒng)提供的最主要功能之一[22]。各功能評(píng)價(jià)因子模型及解釋見表2。

生態(tài)系統(tǒng)敏感性選取水土流失敏感性、土地沙化敏感性、石漠化敏感性3種生態(tài)系統(tǒng)敏感性因子來定量評(píng)價(jià)。水土流失是研究區(qū)內(nèi)較嚴(yán)重的生態(tài)問題之一，在前人研究基礎(chǔ)上[23]，選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性因子、坡長(zhǎng)坡度和植被覆蓋度4個(gè)指標(biāo)計(jì)算水土流失敏感性指數(shù)。影響土地沙化的指標(biāo)因素較多，結(jié)合研究區(qū)情況與數(shù)據(jù)支持，本文選取干燥度指數(shù)、起沙風(fēng)天數(shù)、土壤質(zhì)地及植被覆蓋度4個(gè)指標(biāo)來計(jì)算土地沙化敏感性指數(shù)。研究區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，植被覆蓋條件差距較大，巖石裸露在區(qū)域內(nèi)有所體現(xiàn)。故選取裸巖出露百分比、地形坡度及植被覆蓋度3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行石漠化敏感性評(píng)價(jià)。各評(píng)價(jià)因子模型及評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別見表2，表3。

1.3.3 生態(tài)空間辨識(shí)方法 模糊邏輯理論是由L.A.Zadeh[24]教授提出。模糊邏輯并不模糊，而是將“模糊”進(jìn)行處理，進(jìn)而消除模糊的一種邏輯方式。其主要思路為將地圖或空間地理信息上的空間實(shí)體看做隸屬于某個(gè)數(shù)據(jù)集的元素，用相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行模糊處理事物，將經(jīng)典集合特征函數(shù)的值域{0,1}推廣至閉區(qū)間[0，1][25]。如水源涵養(yǎng)功能重要性，生物多樣性維護(hù)功能等評(píng)價(jià)因子對(duì)生態(tài)空間的影響是一個(gè)動(dòng)態(tài)漸變的過程，其影響程度的取值范圍為[0，1]。

(1) 指標(biāo)模糊化。指標(biāo)模糊化就是將指標(biāo)圖層通過合適的隸屬度函數(shù)映射至[0，1]的值域區(qū)間。在ArcGIS 10.5中，有7種模糊隸屬度函數(shù)：Gaussian，Small，Large，Near，MSLarge，MSSmall，Linear。其中，Linear函數(shù)指對(duì)輸入圖層進(jìn)行線性變換，在其最大值處隸屬度為1。本文選用Linear函數(shù)作為隸屬度函數(shù)。

(2) 模糊疊加。模糊疊加主要有5種模型[26]：模糊與模型Fuzzy And，模糊或模型Fuzzy Or，模糊代數(shù)積模型Fuzzy Product，模糊代數(shù)和模型Fuzzy Sum和模糊伽馬模型Fuzzy Gamma。定義為：

F:[0，1]n→[0，1]

(3)

其中，模糊與模型為各單元網(wǎng)格中最小的隸屬度組合；模糊或模型為各單元網(wǎng)格中最大的隸屬度組合；模糊代數(shù)積模型為各單元網(wǎng)格隸屬度之積，其得到的結(jié)果往往小于單一圖層的隸屬度；模糊代數(shù)和模型并非單一的各單元網(wǎng)格隸屬度之和，其結(jié)果一般大于或等于單一圖層的隸屬度，使同時(shí)支持命題的證據(jù)相互增強(qiáng)，從而對(duì)命題進(jìn)一步肯定。假設(shè)A圖層隸屬度為0.3，B圖層隸屬度為0.8，其模糊代數(shù)和的結(jié)果為1-(1～0.3)×(1～0.8)=0.86，即模糊疊加結(jié)果大于A，B圖層；模糊伽馬模型通常綜合多個(gè)圖層隸屬度，使其綜合結(jié)果處于最大隸屬度與最小隸屬度之間，取得較恰當(dāng)?shù)闹?。本文選用的建模模型為模糊伽馬模型。模糊伽馬模型公式如下：

(4)

式中：μs為模型的輸出值；μsk為k圖層?xùn)鸥駟卧哪：`屬度，值域?yàn)閇0，1]；m為輸入圖層數(shù)，本文為6個(gè)圖層，分別為水源涵養(yǎng)功能重要性、水土保持功能重要性、生物多樣性維護(hù)功能重要性、水土流失敏感性、土地沙化敏感性、石漠化敏感性模糊集；γ可取0～1之間任一值，當(dāng)γ=1時(shí)，疊加結(jié)果與模糊代數(shù)和結(jié)果相同；當(dāng)γ=0時(shí)，疊加結(jié)果與模糊代數(shù)積結(jié)果相同。本文γ取值0.9。

表2 生態(tài)系統(tǒng)各評(píng)價(jià)因子及模型解釋

表3 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

本文生態(tài)空間辨識(shí)方法是將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)系統(tǒng)敏感性各指數(shù)柵格單元進(jìn)行線性變換計(jì)算隸屬度，將其值模糊化為值域?yàn)閇0，1]的模糊集，即隸屬度區(qū)間。采用模糊伽馬模型來對(duì)各生態(tài)指數(shù)的模糊集進(jìn)行疊加處理，對(duì)處理結(jié)果運(yùn)用自然斷點(diǎn)法按照值的大小將其依次分為4類。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)方法，對(duì)研究區(qū)的水源涵養(yǎng)功能重要性、水土保持功能重要性、生物多樣性維護(hù)功能重要性分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。在水源涵養(yǎng)功能重要性評(píng)價(jià)方面，重要和極重要區(qū)域面積分別為12 552.98 km2，3 492.28 km2，分別占研究區(qū)總面積的7.6%和2.11%(圖1)。這些區(qū)域主要分布在研究區(qū)南部桐柏大別山南部低山區(qū)，大致在桐柏、董家河、柳林、蘇家河、沙窩、蘇仙石一線以南，主要由低緩的低山組成，由于降水量大，這些區(qū)域水源涵養(yǎng)與水質(zhì)維護(hù)能力強(qiáng)，能起到補(bǔ)充地下水位，維護(hù)水資源安全的作用。在水土保持功能重要性評(píng)價(jià)方面，重要和極重要區(qū)域面積分別為50 641 km2，17 929.98 km2，分別占研究區(qū)總面積的30.16%和10.68%。這些區(qū)域主要分布在研究區(qū)南部桐柏大別山南部低山區(qū)、西南部的淅川喀斯特化低山丘陵區(qū)和伏牛山東南部低山丘陵區(qū)、黃河南岸沙丘沙地、豫北太行山地丘陵區(qū)。這些區(qū)域海拔相對(duì)較高，土壤類型以潮土、粗骨土、黃棕壤以及砂姜黑土為主。在生物多樣性維護(hù)功能重要性維護(hù)功能評(píng)價(jià)方面，重要和極重要區(qū)域面積分別為16 701.33 km2，6 577.71 km2，分別占研究區(qū)總面積的10.1%和3.98%。這些區(qū)域主要分布在研究區(qū)南部桐柏大別山南部低山區(qū)及桐柏大別山北部丘陵區(qū)。這些地區(qū)氣候溫暖多雨，植被覆蓋率高，地形以低緩的低山和丘陵為主，適合大部分生物物種棲息繁衍。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分布

2.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)方法，對(duì)研究區(qū)的水土流失敏感性、土地沙化敏感性、石漠化敏感性分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。在水土流失敏感性方面，輕度敏感和中度敏感區(qū)域分別占研究區(qū)面積的34.96%和50.8%，在空間分布上，輕度敏感和中度敏感區(qū)域主要分布在研究區(qū)南部桐柏大別山南部低山區(qū)及桐柏大別山北部丘陵區(qū)(圖2)。這些區(qū)域地貌類型以低山丘陵為主，降雨充沛，山間源短流急，易發(fā)生水土流失。在土地沙化敏感性方面，研究區(qū)以中度敏感和敏感區(qū)域?yàn)橹鳎謩e占研究區(qū)總面積的35.82%和37.42%。在空間分布上，敏感性程度呈南部向北部逐漸增加的趨勢(shì)。極敏感區(qū)域主要分布在研究區(qū)中部地區(qū)，其原因?yàn)橹胁康貐^(qū)起沙風(fēng)天數(shù)較多且降水量較少。在石漠化敏感性方面，研究區(qū)輕度敏感區(qū)域面積為111 416.5 km2，占研究區(qū)面積的大部分，部分中度敏感及敏感區(qū)域主要分布于豫北太行山沿線和西南部伏牛山沿線，這些區(qū)域土壤類型以石質(zhì)土、粗骨土為主，巖石出露面積比較大，從而導(dǎo)致石漠化敏感性較為敏感。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性分布

2.3 生態(tài)空間辨識(shí)

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果與生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果，依據(jù)前文確定的生態(tài)空間辨識(shí)方法，將河南省生態(tài)空間分為4種類型，根據(jù)得分高低依次分別是生態(tài)保護(hù)空間、限制約束空間、控制緩沖空間、優(yōu)化開發(fā)空間。

研究區(qū)內(nèi)，生態(tài)保護(hù)空間面積為13 668.73 km2，主要分布于沿黃河兩岸的中部地區(qū)及西部地區(qū)、豫北太行山沿線、豫南桐柏大別山山區(qū)以及豫西南伏牛山系。這些區(qū)域是河南省生態(tài)保護(hù)的核心區(qū)域，應(yīng)禁止開發(fā)建設(shè)活動(dòng)，維護(hù)好這些區(qū)域的生態(tài)平衡，對(duì)河南省的生態(tài)安全起著重要的作用。限制約束空間與控制緩沖空間面積占比分別為11.63%和5.72%。限制約束空間成片分布于豫西南伏牛山沿線及黃河南岸豫中地區(qū)。這些區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)設(shè)施建設(shè)，嚴(yán)格控制開發(fā)，合理規(guī)劃?？刂凭彌_空間分布于限制約束空間與優(yōu)化開發(fā)空間之間，分布較為集中，在生態(tài)角度上起緩沖作用。優(yōu)化開發(fā)空間面積最大，為122 480.73 km2，其成片分布于東部平原區(qū)以及中南部地勢(shì)較低洼區(qū)域(表4)。這些區(qū)域受到人類活動(dòng)影響，生態(tài)功能較弱，應(yīng)在生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有序合理的建設(shè)開發(fā)。

表4 生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果

2.4 生態(tài)空間優(yōu)化

基于生態(tài)空間的辨識(shí)結(jié)果，考慮研究區(qū)內(nèi)景觀、斑塊分布情況提取生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果中生態(tài)保護(hù)空間部分與限制約束空間并矢量化，剔除細(xì)小破碎斑塊，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)總體生態(tài)格局進(jìn)行細(xì)分與優(yōu)化，將研究區(qū)確定為“三區(qū)、兩帶、3塊”的生態(tài)格局，見圖3。

“三區(qū)”分別是太行山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)、伏牛山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)、大別山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)。太行山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)位于河南西北部，系太行山脈展布區(qū)。地貌類型以斷塊構(gòu)造中山為主，山體完整，分布集中，山勢(shì)陡峭，植被覆蓋度最差。該區(qū)是研究區(qū)內(nèi)重要的生態(tài)屏障，但近年來也面臨一系列生態(tài)問題，如裸巖率較高、森林稀疏、水資源短缺等。應(yīng)探索山水林田湖草生態(tài)綜合治理保護(hù)新模式，加強(qiáng)水土資源保護(hù)與監(jiān)管。大別山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)地貌類型除部分地區(qū)為構(gòu)造低山和中山外，多以侵蝕剝蝕的低山和丘陵為主。土質(zhì)粘重，地表殘積層厚。該區(qū)特點(diǎn)為生物多樣性維護(hù)功能好，降雨充沛，氣候適宜且植被覆蓋程度高。但淺山丘陵區(qū)水土流失較為嚴(yán)重，致使生物多樣性受到一定影響。應(yīng)加強(qiáng)水土保持林建設(shè)，堅(jiān)持?jǐn)?shù)量質(zhì)量并舉。伏牛山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)位于河南西部，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，山嶺連綿，地貌類型多樣，除伏牛山、小秦嶺、崤山等各種成因類型的中山低山集中分布區(qū)內(nèi)，也有部分丘陵和河谷平原。該區(qū)為南水北調(diào)中段工程水源地，降水充足，水資源較為豐沛，水土保持功能重要，但水土流失嚴(yán)重，溝壑縱橫，應(yīng)以土地整治工程為抓手，以緩坡耕地改梯田和小型蓄排水工程建設(shè)為重點(diǎn)。

“兩帶”分別是沿黃河生態(tài)保護(hù)帶和沿淮河生態(tài)保護(hù)帶。沿黃河生態(tài)保護(hù)帶自西向東分布，途徑三門峽、濟(jì)源、洛陽、焦作、鄭州、新鄉(xiāng)、開封7個(gè)城市。該區(qū)生態(tài)問題較多，植被覆蓋條件不足，水土流失嚴(yán)重，應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)生態(tài)防護(hù)林、水源涵養(yǎng)林等，防風(fēng)固沙。需要注意的是，該生態(tài)保護(hù)帶東部與西部生態(tài)問題并不一致，應(yīng)分類施測(cè)，因地制宜。沿淮河生態(tài)保護(hù)帶途經(jīng)南陽、駐馬店、信陽等市。該帶內(nèi)生態(tài)保護(hù)空間斑塊較為破碎，但有連接成帶成片的趨勢(shì)。該區(qū)域雨水充足，植被覆蓋條件好，生物多樣性維護(hù)功能在研究區(qū)全域最優(yōu)，應(yīng)著力保護(hù)優(yōu)化，使該生態(tài)保護(hù)帶輻射擴(kuò)散，與大別山生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)連接，產(chǎn)生生態(tài)效應(yīng)的集聚?！?塊”分別為豫東平原生態(tài)保護(hù)塊、豫西丘陵生態(tài)保護(hù)塊和豫北丘陵生態(tài)保護(hù)塊。其中豫東平原生態(tài)保護(hù)塊和豫北丘陵生態(tài)保護(hù)塊分布位于商丘市睢陽區(qū)和鶴壁市清豐縣，斑塊面積較小，兩地植被覆蓋程度均有待提升。豫西生態(tài)保護(hù)塊主要位于鄭州市登封市及平頂山市北部，占地面積較大。該區(qū)塊所在位置海拔相對(duì)較高，土壤質(zhì)地以黏質(zhì)和壤質(zhì)土為主。

圖3 河南省生態(tài)空間格局優(yōu)化

3 討 論

生態(tài)空間的辨識(shí)及格局優(yōu)化對(duì)區(qū)域土地的安全及生態(tài)良好起著至關(guān)重要的作用[27-29]。從空間上，將區(qū)域內(nèi)的土地借重要性和敏感性量化指標(biāo)進(jìn)行辨識(shí)可以較為全面地反映生態(tài)進(jìn)程。從方法上，利用模糊伽馬模型進(jìn)行重要性和敏感性模型疊加處理，更有助于發(fā)揮柵格數(shù)據(jù)的本底優(yōu)勢(shì)。本文從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)敏感性兩個(gè)角度著手，選擇水源涵養(yǎng)功能、水土保持功能、生物多樣性維護(hù)功能、水土流失敏感性、土地沙化敏感性、石漠化敏感性6個(gè)指標(biāo)，以100 m×100 m柵格為評(píng)價(jià)單元，基于ArcGIS 10.5平臺(tái)構(gòu)建辨別劃分生態(tài)空間的模型，劃分河南省生態(tài)空間為生態(tài)保護(hù)空間、限制約束空間、控制緩沖空間、優(yōu)化開發(fā)空間4種類型，明確研究區(qū)內(nèi)各種生態(tài)類型的分布，揭示它們的分布特征和規(guī)律，對(duì)土地利用規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的劃定、山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)等工作有一定的參考價(jià)值。在研究過程中也有一些問題，在數(shù)據(jù)處理過程中運(yùn)用到了GIS空間內(nèi)插的方法，研究結(jié)果可能受到數(shù)據(jù)處理誤差的影響；因以柵格為評(píng)價(jià)單元，部分以行政區(qū)劃為評(píng)價(jià)單元的社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)無法使用，對(duì)文章結(jié)果也有一定的影響；NPP數(shù)據(jù)為中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)的單一年份全國(guó)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS掩膜提取河南省NPP數(shù)據(jù)，在反映生態(tài)安全格局動(dòng)態(tài)變化上有一定局限性，希望在接下來的研究中，提取連年連續(xù)的影響因子數(shù)據(jù)，探究研究區(qū)內(nèi)生態(tài)空間的時(shí)空演變規(guī)律，更好地理解研究區(qū)的生態(tài)進(jìn)程，并基于此對(duì)研究區(qū)生態(tài)空間的演變提供科學(xué)合理的預(yù)測(cè)。

4 結(jié) 論

(1) 選取水源涵養(yǎng)功能、水土保持功能、生物多樣性維護(hù)功能3個(gè)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)模型，將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為一般重要、中等重要、重要和極重要4個(gè)等級(jí)。其中，水源涵養(yǎng)功能極重要區(qū)域面積為3 492.28 km2，占研究區(qū)總面積的2.11%；水土保持功能重要性極重要區(qū)域面積為17 929.98 km2，占研究區(qū)總面積的10.68%；生物多樣性維護(hù)功能重要性維護(hù)功能極重要區(qū)域面積為和6 577.71 km2，占研究區(qū)總面積3.98%。

(2) 選取水土流失敏感性、土地沙化敏感性、石漠化敏感性3個(gè)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)模型，將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為輕度敏感、中度敏感、敏感、極敏感4個(gè)等級(jí)。其中水土流失敏感性極敏感區(qū)域面積為4 667.81 km2，占研究區(qū)總面積的2.83%；土地沙化敏感性極敏感區(qū)域面積為5 996.6 km2，占研究區(qū)總面積的3.63%；石漠化敏感性極敏感區(qū)域面積為313.34 km2，占研究區(qū)總面積的0.19%。

(3) 綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)模型和生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)模型，基于模糊伽馬模型進(jìn)行研究區(qū)生態(tài)空間的辨識(shí)和劃分，依據(jù)自然斷點(diǎn)法根據(jù)疊加分值由低到高依次分為4種生態(tài)空間類型，分別為：優(yōu)化開發(fā)空間、控制緩沖空間、限制約束空間及生態(tài)保護(hù)空間。其中研究區(qū)內(nèi)生態(tài)保護(hù)空間和限制約束空間面積分別為13 668.73 km2，19 161.78 km2，分別占研究區(qū)總面積的8.3%和11.63%。

(4) 根據(jù)生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果，提取生態(tài)保護(hù)空間及限制約束空間將研究區(qū)劃定為“三區(qū)、兩帶、3塊”，分別為太行山生態(tài)保護(hù)區(qū)、大別山生態(tài)保護(hù)區(qū)、伏牛山生態(tài)保護(hù)區(qū)；沿黃河生態(tài)保護(hù)帶、沿淮河生態(tài)保護(hù)帶；豫東平原生態(tài)保護(hù)塊、豫西丘陵生態(tài)保護(hù)塊和豫北丘陵生態(tài)保護(hù)塊。