張曉平，胡紫紅，危小建,黃耀文

(東華理工大學(xué)測(cè)繪工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

資源枯竭型城市是指資源型城市的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)進(jìn)入晚期和衰退期，剩余可被開(kāi)采的儲(chǔ)量日益減少[1]，我國(guó)于2008、2009和2012年先后分3批確定了69個(gè)資源枯竭型城市(縣、區(qū))。由于長(zhǎng)期以來(lái)的資源開(kāi)采，資源枯竭型城市生態(tài)環(huán)境和耕地質(zhì)量逐漸下降，土壤面臨鹽堿化和沙化風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)一系列矛盾[2-3]，礦產(chǎn)資源開(kāi)采帶來(lái)的生態(tài)空間減少、景觀(guān)穩(wěn)定性降低、生態(tài)功能退化等生態(tài)問(wèn)題并非類(lèi)型單一或局部存在[4]，影響了區(qū)域土地利用格局且制約了城市轉(zhuǎn)型發(fā)展[5]。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，從區(qū)域生態(tài)景觀(guān)整體性角度識(shí)別生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)，不僅可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全格局的宏觀(guān)構(gòu)建，也可以統(tǒng)籌礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用和促進(jìn)城市的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

目前，針對(duì)已出現(xiàn)或正在發(fā)生的生態(tài)問(wèn)題開(kāi)展的生態(tài)保護(hù)修復(fù)研究較為常見(jiàn)，如圍繞煤礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)[6]、淡水湖泊退化生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)[7]、水土流失綜合治理[8]等，也不乏區(qū)域尺度生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程或相關(guān)工程技術(shù)方法的實(shí)施研究[9-10]。近年來(lái)，潛在國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)點(diǎn)識(shí)別逐漸受到關(guān)注，一般研究遵循先識(shí)別生態(tài)源地、構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，再探討生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)的思路。生態(tài)源地識(shí)別考慮景觀(guān)連通性[11]或通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估識(shí)別生態(tài)源地[12]。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究采用的方法有形態(tài)空間格局分析法[13-15]、最小累計(jì)阻力模型法[16-17]、最小費(fèi)用距離模型法[18-19]和電路理論[20-21]。在生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)方面，王回茴等[22]利用生態(tài)安全格局和電路理論識(shí)別工礦用地修復(fù)障礙點(diǎn)和“夾點(diǎn)”，并按照優(yōu)先修復(fù)程度設(shè)置分級(jí)修復(fù)方案；蘇沖等[23]利用最小累計(jì)阻力模型和電路理論模型識(shí)別障礙點(diǎn)和“夾點(diǎn)”，并從山水林田湖草角度提出優(yōu)先修復(fù)方案；方瑩等[4]結(jié)合最小累計(jì)阻力模型和電路理論識(shí)別障礙點(diǎn)、“夾點(diǎn)”、斷裂點(diǎn)和破碎生態(tài)空間關(guān)鍵區(qū)。已有研究為國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)識(shí)別提供了參考思路和常用方法借鑒，但在生態(tài)源地識(shí)別時(shí)如何多因素綜合考慮，以及如何契合山水林田湖草一體化保護(hù)修復(fù)要求進(jìn)行關(guān)鍵區(qū)系統(tǒng)修復(fù)上有待進(jìn)一步深入研究和拓展，對(duì)資源枯竭型城市的研究也相對(duì)缺乏。

為此，該研究擬以資源枯竭型城市江西省大余縣為研究區(qū)，嘗試綜合考慮生境質(zhì)量、景觀(guān)連接度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值識(shí)別生態(tài)源地，并基于景觀(guān)生態(tài)學(xué)視角構(gòu)建生態(tài)空間安全格局，運(yùn)用電路理論識(shí)別生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)，劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)類(lèi)型并提出保護(hù)修復(fù)策略，以期為大余縣生態(tài)保護(hù)修復(fù)及生態(tài)安全格局構(gòu)建提供決策參考。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

大余縣處于江西省的西南邊緣(25°15′～25°37′ N，114°00′～114°44′ E)，面積1 368 km2，常住人口約31萬(wàn)?？h域內(nèi)西部地勢(shì)高，東部地勢(shì)低，屬于典型的南、西、北環(huán)山,東部敞開(kāi)的丘陵盆地；全縣四季氣候分明，自然環(huán)境優(yōu)越?？h境西北部山脈因地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成鎢礦床，長(zhǎng)期的礦產(chǎn)資源開(kāi)采引發(fā)了一系列地形地貌景觀(guān)破壞、土地資源破壞、地質(zhì)災(zāi)害、含水層破壞、水土污染等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。2012年大余縣被國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、原國(guó)土資源部、財(cái)政部等單位評(píng)定為資源枯竭型城市。截至目前，大余縣共有礦山59個(gè)，其中廢棄礦山13個(gè)，持證礦山46個(gè)；持證礦山中地下開(kāi)采礦山26個(gè)，露天開(kāi)采礦山20個(gè)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

研究所用數(shù)據(jù)包括：(1)土地利用數(shù)據(jù)，來(lái)源于大余縣2018年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)(1∶10 000)，轉(zhuǎn)為30 m的柵格數(shù)據(jù)，同時(shí)將林地、草地、水域劃分為生態(tài)用地，用于生境質(zhì)量評(píng)價(jià)、生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估運(yùn)算。(2)交通數(shù)據(jù)包括大余縣高速公路和鐵路分布數(shù)據(jù)，來(lái)源于Open Street Map 數(shù)據(jù)平臺(tái)(http:∥www.openstreetmap.org/)，用來(lái)與生態(tài)廊道一同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集,來(lái)判斷關(guān)鍵區(qū)中的生態(tài)斷裂點(diǎn)。(3)DEM數(shù)據(jù)，來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)，分辨率為30 m，運(yùn)用ArcGIS 10.5軟件提取坡度和起伏度。(4)遙感影像數(shù)據(jù)選取2017年8月20日的Landsat-8 OLI數(shù)據(jù)，云量為2.42%，運(yùn)用ENVI 5.1軟件進(jìn)行歸一化指數(shù)NDVI提取，作為生態(tài)阻力面構(gòu)建的植被覆蓋度因子。

2 研究思路與方法

依據(jù)生態(tài)安全格局-關(guān)鍵區(qū)-保護(hù)修復(fù)類(lèi)型區(qū)策略開(kāi)展大余縣生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)識(shí)別。首先，綜合考慮斑塊生境質(zhì)量、生境風(fēng)險(xiǎn)、景觀(guān)連接度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,選取生態(tài)源地；其次，綜合土地利用、高程和遙感影響數(shù)據(jù)設(shè)置阻力面，基于阻力面和生態(tài)源地構(gòu)建生態(tài)安全格局；最后，基于生態(tài)安全格局識(shí)別“夾點(diǎn)”、障礙點(diǎn)、斷裂點(diǎn)和破碎生態(tài)空間，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)，提取關(guān)鍵點(diǎn)所處位置或周?chē)欢ǚ秶?形成關(guān)鍵區(qū)，依據(jù)各關(guān)鍵區(qū)土地利用類(lèi)型劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)類(lèi)型區(qū)，提出各類(lèi)型區(qū)相應(yīng)的保護(hù)修復(fù)策略(圖1)。

2.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建方法

2.1.1生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地識(shí)別綜合了生境質(zhì)量評(píng)價(jià)、生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、景觀(guān)連接度評(píng)價(jià)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估4個(gè)方面，其步驟如下：

(1)生境質(zhì)量測(cè)算

基于InVEST 模型中的Habitat Quality模型，將30 m土地利用現(xiàn)狀柵格數(shù)據(jù)與威脅源建立聯(lián)系，根據(jù)不同生境對(duì)威脅源的響應(yīng)程度計(jì)算得到生境質(zhì)量值[24]。該文主要從每種威脅的相對(duì)影響、每種生境類(lèi)型對(duì)每種威脅的相對(duì)敏感度、棲息地與威脅源之間的距離3個(gè)方面考慮威脅源對(duì)棲息地的響應(yīng)程度。根據(jù)InVEST模型指南以及推薦的參考值和相關(guān)研究確定模型的各類(lèi)參數(shù)；結(jié)合大余縣的自然條件，將林地、草地和水域定義為生境，其他用地定義為非生境；確定水田、旱地、城鎮(zhèn)、村莊、其他建設(shè)用地、裸地為生境斑塊的威脅源。生境質(zhì)量值(Qxj)計(jì)算公式如下：

Qxj=Hj×[1-Dxjz/(Dxjz+kz)]。

(1)

式(1)中，Hj為j地類(lèi)的生境適宜度；Dxj為地類(lèi)j中的柵格x的生境退化度；k為半包和參數(shù)，即退化度最大值的一半；z為模型默認(rèn)參數(shù)。

(2)生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型常用于評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)給海岸帶生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的威脅，也適用于陸地生態(tài)系統(tǒng)。生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型中生境因子和威脅源與生境質(zhì)量模型中一致，模型參數(shù)設(shè)置參考模型指南。生境因子受威脅程度、威脅因子的威脅程度、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式如下：

(2)

(3)

(4)

(5)

式(2)～(5)中，E為生境因子暴露于威脅因子的程度;N為每種生境的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量;ei為威脅因子i的所有斑塊平均生態(tài)威脅程度得分;di為數(shù)據(jù)質(zhì)量得分;wi為每個(gè)柵格的威脅得分；C為生境因子暴露于威脅因子的后果;ci為威脅因子對(duì)生境因子i的所有斑塊造成生態(tài)威脅影響程度得分；Rij為威脅因子j對(duì)生境因子i造成的風(fēng)險(xiǎn)；Ri為生境因子i的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值。

(3)綜合生境質(zhì)量

運(yùn)用生境風(fēng)險(xiǎn)修正生境質(zhì)量,得到綜合生境質(zhì)量，即綜合生境質(zhì)量=初始生境質(zhì)量×(100-生境風(fēng)險(xiǎn))。將綜合生境質(zhì)量采用自然斷點(diǎn)法分為最低、低、中等、高、最高5類(lèi)。

(4)景觀(guān)連接度分析

景觀(guān)連接度能夠反映種群在破碎生境間遷移的難易度，保持良好的景觀(guān)連接度可促進(jìn)源地斑塊內(nèi)的物種遷移，有利于基因流動(dòng)和擴(kuò)散[22-23]。目前，常用的景觀(guān)連接度指數(shù)有整體連通性、可能連通性和斑塊重要性等[25]。運(yùn)用ConeforSensinode 2.6軟件，選擇斑塊重要性(dPC)景觀(guān)指數(shù)將斑塊連通距離閾值設(shè)置為300 m，連通的概率設(shè)為0.5，對(duì)斑塊面積大于10 hm2的生態(tài)用地進(jìn)行景觀(guān)連接度評(píng)價(jià)；其次基于前人研究對(duì)dPC采取自然斷點(diǎn)法進(jìn)行分級(jí)(10類(lèi))[26]。從綜合生境質(zhì)量最高級(jí)斑塊中剔除dPC最低級(jí)斑塊，剩余斑塊作為初步生態(tài)源地。

(5)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法較統(tǒng)一，結(jié)果易于比較。根據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的研究成果和研究方法[27-29]，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性維持、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、休閑娛樂(lè)共9類(lèi)。根據(jù)價(jià)值系數(shù)法，將單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)與土地利用覆被面積相乘，求出相應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值。但生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能大小與研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的生物量密切相關(guān)，因此運(yùn)用謝高地等[30]提出的“我國(guó)不同省份農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子”對(duì)研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的價(jià)值系數(shù)進(jìn)行修正，公式如下所示：

(6)

式(6)中，V為某地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總值，萬(wàn)元；m為某省份對(duì)應(yīng)生物量修正因子；j為某生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型；Aj為j類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的面積，km2；r為某類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的某種服務(wù)功能類(lèi)型；Erj為j類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)中i服務(wù)功能的單價(jià)，萬(wàn)元·km-2。依據(jù)自然斷點(diǎn)法將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值從低到高分為5級(jí)，將最高3級(jí)定為最終生態(tài)源地。

2.1.2生態(tài)阻力面構(gòu)建

生態(tài)阻力面反映景觀(guān)生態(tài)功能和生態(tài)空間過(guò)程的趨勢(shì)與可能[31]，選取土地利用類(lèi)型、坡度、起伏度和植被覆蓋度(NDVI)4個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用最小累計(jì)阻力模型共同構(gòu)建綜合生態(tài)阻力面[32-34]。

(7)

式(7)中，RMC為區(qū)域內(nèi)生態(tài)過(guò)程中的累計(jì)阻力大?。籪為累計(jì)阻力值與生態(tài)要素流動(dòng)時(shí)的正相關(guān)關(guān)系；Lij為空間景觀(guān)單元i到生態(tài)源地j的歐式距離；ri為景觀(guān)單元i對(duì)某目標(biāo)單元運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的阻力系數(shù)。利用ArcGIS 10.5軟件中的Linkage Mapper 2.0 Toolbox識(shí)別生態(tài)廊道。

表1 綜合生態(tài)阻力面因子權(quán)重與系數(shù)

2.2 生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)識(shí)別方法

2.2.1生態(tài)“夾點(diǎn)”識(shí)別

生態(tài)“夾點(diǎn)”是MCRAE等[35]基于電路理論提出的概念，“夾點(diǎn)”是生態(tài)廊道中電流值較高的區(qū)域，承擔(dān)景觀(guān)連通性關(guān)鍵點(diǎn)的同時(shí)，也面臨較大的生態(tài)退化或損失風(fēng)險(xiǎn)；電流密度越密集，表明物種通過(guò)該區(qū)域在棲息地間運(yùn)動(dòng)的可能性比較高或者沒(méi)有其他可以選擇的替代路徑，因此應(yīng)作為生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)。以生態(tài)廊道構(gòu)建結(jié)果為基礎(chǔ)，利用Linkage Mapper 2.0 Toolbox的Pinchpoint Mapper模塊對(duì)生態(tài)“夾點(diǎn)”進(jìn)行識(shí)別。該模塊將“夾點(diǎn)”之間具有一定“寬度”的生態(tài)廊道當(dāng)作一個(gè)導(dǎo)電體，將一個(gè)生態(tài)源地接地，其他所有生態(tài)源地分別輸入1 A的電流，然后進(jìn)行迭代運(yùn)算，得到通過(guò)每個(gè)像元的累計(jì)電流值，電流值較大的區(qū)域即為整個(gè)區(qū)域的“夾點(diǎn)”地區(qū)。研究通過(guò)設(shè)置不同的“寬度”來(lái)判斷“夾點(diǎn)”位置是否改變，進(jìn)而確定“寬度”為2 km。

2.2.2生態(tài)障礙點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)障礙點(diǎn)是指物種遷移時(shí)受到阻礙的區(qū)域，修復(fù)后會(huì)顯著提升生態(tài)源地之間的連通性[16,36-37]。基于生態(tài)廊道構(gòu)建結(jié)果，利用Linkage Mapper 2.0 Toolbox的Barrier Mapper模塊對(duì)生態(tài)障礙點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，該模塊通過(guò)使用移動(dòng)窗口搜索計(jì)算移除障礙點(diǎn)后的累計(jì)電流恢復(fù)值對(duì)連通性影響最大的區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，在該模塊中累計(jì)電流恢復(fù)值與景觀(guān)連通性大小成正比。研究通過(guò)調(diào)整搜索半徑判斷障礙點(diǎn)位置是否改變，確定搜索半徑為200 m。

2.2.3生態(tài)斷裂點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)斷裂點(diǎn)為大型交通道路(鐵路和高速公路)與生態(tài)廊道的交點(diǎn)，其切斷了景觀(guān)連接度，對(duì)生物流動(dòng)的暢通和安全性造成威脅。研究通過(guò)將大型交通要道與生態(tài)廊道一同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，識(shí)別兩者的交點(diǎn)作為生態(tài)斷裂點(diǎn)。

2.2.4破碎生態(tài)空間識(shí)別

破碎生態(tài)空間由森林砍伐、農(nóng)業(yè)墾殖、城市化、工業(yè)化等多方面因素引起，生態(tài)空間破碎化不僅會(huì)降低生物多樣性，也加重了自然災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境污染。對(duì)上述綜合生境質(zhì)量最高級(jí)的生態(tài)用地斑塊進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算，并將其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由低到高分為5級(jí)，將最低級(jí)生態(tài)用地斑塊識(shí)別為破碎生態(tài)空間。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)源地

生態(tài)源地不僅是景觀(guān)生態(tài)過(guò)程要素，也是生態(tài)要素流動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)價(jià)值的起源點(diǎn)[38]。利用生境質(zhì)量模型和生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型確定大余縣綜合生境質(zhì)量〔圖2(a)〕。大余縣綜合生境質(zhì)量水平較高，總體呈現(xiàn)以城鎮(zhèn)為中心向外增高的趨勢(shì)，其中質(zhì)量高的區(qū)域主要位于縣域內(nèi)的各自然保護(hù)地，低值區(qū)域主要分布于城鎮(zhèn)及其周邊。生態(tài)源地具有一定的景觀(guān)連通性，故將綜合生境質(zhì)量根據(jù)自然斷點(diǎn)法由低到高分為5級(jí)，選取綜合生境質(zhì)量最高級(jí)的斑塊進(jìn)行景觀(guān)連接度分析，將景觀(guān)連接度結(jié)果根據(jù)自然斷點(diǎn)法分為10級(jí)，剔除最低級(jí)斑塊，將剩余斑塊作為初步生態(tài)源地，共得到207.65 km2初步生態(tài)源地區(qū)域。生態(tài)源地具有提供服務(wù)價(jià)值的功能，考慮生態(tài)源地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，在初步生態(tài)源地的基礎(chǔ)上測(cè)算各斑塊的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高的斑塊作為研究區(qū)的最終生態(tài)源地?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估，共篩選出55個(gè)生態(tài)源地〔圖2(b)〕，總面積147.36 km2，占全縣土地總面積的10.96%，包括林地、水域和草地，占生態(tài)用地面積的13.19%。

3.2 生態(tài)阻力面和生態(tài)廊道

根據(jù)最小累計(jì)阻力模型得到大余縣綜合生態(tài)阻力，高阻力地區(qū)分布在城鎮(zhèn)及礦區(qū)，主要原因是城鎮(zhèn)人類(lèi)活動(dòng)集中，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性最高，人類(lèi)活動(dòng)與自然災(zāi)害阻礙景觀(guān)生態(tài)過(guò)程的發(fā)展〔圖2(c)〕?；谏鷳B(tài)源地和綜合阻力，利用最小累計(jì)阻力模型和Linkage Mapper模塊構(gòu)建生態(tài)廊道構(gòu)建綜合生態(tài)阻力面、識(shí)別出生態(tài)廊道，形成大余縣生態(tài)安全格局。大余縣生態(tài)廊道共計(jì)69條，連接各生態(tài)源地，最小耗費(fèi)路徑總長(zhǎng)度643.26 km。從廊道分布格局來(lái)看，整體呈現(xiàn)“兩橫五縱”的空間分布特征〔圖2(d)〕。

3.3 生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)

3.3.1生態(tài)“夾點(diǎn)”

利用Pinchpoint Mapper模塊，通過(guò)計(jì)算廊道內(nèi)柵格的電流強(qiáng)度識(shí)別生態(tài)“夾點(diǎn)”，大余縣生態(tài)廊道電流密度〔圖2(e)〕由藍(lán)色到深紅色逐漸增強(qiáng)，高累計(jì)電流深紅色區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)“夾點(diǎn)”,是區(qū)域生態(tài)保護(hù)、修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)之一。研究共識(shí)別出生態(tài)“夾點(diǎn)”區(qū)域共有12處，共計(jì)20.89 km。其中最長(zhǎng)為5.89 km，最短為0.71 km，待修復(fù)生態(tài)“夾點(diǎn)”區(qū)域中2處位于河流廊道上?！皧A點(diǎn)”與土地利用現(xiàn)狀疊加，將包含“夾點(diǎn)”的圖斑設(shè)置為“夾點(diǎn)”關(guān)鍵區(qū)，其中林地和河流比重最大，耕地面積最小。河流廊道受污染物排放超過(guò)其自?xún)裟芰Γ噬鷳B(tài)退化風(fēng)險(xiǎn)較高；林地和耕地受礦區(qū)地下開(kāi)采沉陷風(fēng)險(xiǎn)較大，此外耕地也受農(nóng)業(yè)面源污染影響增加了退化風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2生態(tài)障礙點(diǎn)

生態(tài)障礙點(diǎn)是指生物在生態(tài)源地間運(yùn)動(dòng)受到阻礙的區(qū)域，利用Barrier Mapper模塊，通過(guò)計(jì)算柵格內(nèi)移除障礙點(diǎn)后累計(jì)恢復(fù)電流值識(shí)別生態(tài)障礙點(diǎn)，大余縣土地移除障礙點(diǎn)后累計(jì)電流恢復(fù)值〔圖2(f)〕由藍(lán)到深紅色逐漸增大，累計(jì)電流恢復(fù)值最大的區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域。研究共識(shí)別生態(tài)障礙點(diǎn)共13處〔圖2(d)〕，多位于研究區(qū)西部，其中7處位于生態(tài)廊道與生態(tài)源地的接壤處，對(duì)生態(tài)源地連通至關(guān)重要；8處位于生態(tài)廊道上，2處位于礦區(qū)內(nèi)，6處位于礦區(qū)周?chē)?。障礙點(diǎn)與土地利用現(xiàn)狀疊加，將包含障礙點(diǎn)的圖斑設(shè)置為障礙點(diǎn)關(guān)鍵區(qū)，其中林地和耕地比重最大，采礦用地面積最小。林地和河流等低阻力值生態(tài)用地成為障礙點(diǎn)關(guān)鍵區(qū),亦是因?yàn)楦叨鹊牡刭|(zhì)災(zāi)害隱患和污染物排放。其他非生態(tài)用地如耕地、采礦用地、村莊和交通運(yùn)輸用地則是因?yàn)槠渲苯悠茐牧司植烤C合生境質(zhì)量。

3.3.3生態(tài)斷裂點(diǎn)

經(jīng)生態(tài)廊道與大型交通要道網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集構(gòu)建及交叉點(diǎn)識(shí)別，發(fā)現(xiàn)生態(tài)斷裂點(diǎn)共23處，其中與高速公路相交11處，與鐵路相交12處〔圖2(d)〕。斷裂點(diǎn)與土地利用現(xiàn)狀疊加，將包含斷裂點(diǎn)的圖斑設(shè)為斷裂點(diǎn)關(guān)鍵區(qū)，其中公路用地比重最大，河流水面的比重最小。

3.3.4破碎生態(tài)空間

經(jīng)測(cè)算，綜合生境質(zhì)量最高級(jí)的生態(tài)用地斑塊面積30.30 km2，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值處于1 571.07萬(wàn)～2 695.66萬(wàn)元之間。將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值由低到高劃分為5級(jí)，0～61.66萬(wàn)元為最低級(jí)并識(shí)別為破碎生態(tài)空間，共57.45 km2，以林地為主。

3.4 生態(tài)保護(hù)修復(fù)策略

依據(jù)生態(tài)“夾點(diǎn)”、障礙點(diǎn)、斷裂點(diǎn)和破碎生態(tài)空間的土地利用類(lèi)型，設(shè)置礦山修復(fù)區(qū)、山水治理區(qū)、農(nóng)田整治區(qū)、農(nóng)村建設(shè)用地整治區(qū)、交通用地優(yōu)化區(qū)5種修復(fù)類(lèi)型區(qū)(表2，圖3)，做到生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)全覆蓋，以及多樣化保護(hù)修復(fù)類(lèi)型并舉，統(tǒng)籌構(gòu)建大余縣生態(tài)安全格局。

表2 大余縣國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)類(lèi)型區(qū)

礦山修復(fù)區(qū)共1.44 km2，土地利用類(lèi)型為采礦用地，該區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)礦區(qū)山體復(fù)綠，具體可通過(guò)在山體填土并種植藤本等易存活植物的方式，在露天廢棄礦區(qū)可采取人工造林的措施；同時(shí)控制土壤鉛、鎘和砷等重金屬污染，通過(guò)采取廢石、廢渣和尾礦在指定地點(diǎn)堆放等措施減少污染物排放。

山水治理區(qū)共2.45 km2，土地利用類(lèi)型為河流、水庫(kù)和林地，該區(qū)域應(yīng)注重山體治理和水污染防控。由于研究區(qū)西部地下采礦區(qū)較多，地下開(kāi)采地質(zhì)災(zāi)害隱患較大，礦區(qū)及其周?chē)牧值乜杉訌?qiáng)礦山沉陷區(qū)及水土流失綜合治理，其他地區(qū)林地則加強(qiáng)林業(yè)資源修復(fù)，積極開(kāi)展中幼林撫育和低效林改造。河流作為天然的生態(tài)廊道，易受人類(lèi)活動(dòng)的影響。礦區(qū)周?chē)暮恿髋c水庫(kù)可制定礦區(qū)水外排標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)通過(guò)落實(shí)責(zé)任制，加強(qiáng)對(duì)水源地的污染防治工作。其他地域河流、水庫(kù)則開(kāi)展河流污染整治和河底清淤工作，建立河流保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)入庫(kù)口的整治清理。

農(nóng)田整治區(qū)共170.37 km2，土地利用類(lèi)型為林地、耕地、溝渠和坑塘。該區(qū)域宜通過(guò)農(nóng)用地整理提高農(nóng)田生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平。具體可對(duì)礦區(qū)及其周?chē)虻V山開(kāi)采導(dǎo)致塌陷、破壞的耕地進(jìn)行人工回填或退耕，發(fā)展種植業(yè)和林果業(yè)；其他地區(qū)的耕地則加強(qiáng)土壤污染治理，控制土壤水分、化肥、有機(jī)肥和農(nóng)藥的合理施用，調(diào)整耕作制度，減少重金屬的遷移量和生物活性。在農(nóng)用地整治中，優(yōu)化林地、溝渠和坑塘布置，形成帶、網(wǎng)、片的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

農(nóng)村建設(shè)用地整治區(qū)共0.99 km2，土地利用類(lèi)型為農(nóng)村居民點(diǎn)和農(nóng)村道路。位于礦區(qū)及其周?chē)木用顸c(diǎn)，對(duì)規(guī)模較小和較偏遠(yuǎn)的居民點(diǎn)進(jìn)行整治合并，對(duì)處于塌陷區(qū)及其周邊沿線(xiàn)的農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行搬遷，將安全隱患降低為零，不再利用的農(nóng)村道路按照適宜性復(fù)墾為耕地或林地；其他地區(qū)居民點(diǎn)可從飲用水安全保障、農(nóng)村生活污水處理、農(nóng)村生活垃圾收運(yùn)處理、農(nóng)村分散畜禽養(yǎng)殖污染治理等方面進(jìn)行居民點(diǎn)環(huán)境整治。

交通用地優(yōu)化區(qū)共2.37 km2，土地利用類(lèi)型為公路用地和鐵路用地。建議對(duì)在交通線(xiàn)可視范圍內(nèi)的被毀山體和采空區(qū)、塌陷區(qū)及時(shí)采取土壤修復(fù)、水土保持等治理措施，其他地區(qū)交通運(yùn)輸用地則可對(duì)其兩側(cè)的植被進(jìn)行恢復(fù)或在鐵路和高速公路等重要交通設(shè)施處建立一些野生動(dòng)物通道，對(duì)野生動(dòng)物通過(guò)地區(qū)車(chē)輛通行速度進(jìn)行必要的限制，通道建成后對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，了解其狀態(tài)以便及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

研究以我國(guó)典型資源枯竭型城市大余縣為例，基于生態(tài)安全格局-關(guān)鍵區(qū)-保護(hù)修復(fù)策略識(shí)別生態(tài)源地及生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)，根據(jù)關(guān)鍵區(qū)覆蓋地類(lèi)設(shè)置分區(qū)類(lèi)型，同時(shí)提出修復(fù)策略。得到結(jié)論如下：

(1)大余縣綜合生境質(zhì)量整體水平較高，生態(tài)源地共147.36 km2，占全縣土地總面積的10.96%。生態(tài)廊道呈“兩橫五縱”連接各生態(tài)源地，“源地-廊道”土地利用類(lèi)型包括生態(tài)用地和非生態(tài)用地。

(2)生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)包括生態(tài)“夾點(diǎn)”、生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)斷裂點(diǎn)及破碎生態(tài)空間，其中生態(tài)“夾點(diǎn)”12處，2處位于河流；障礙點(diǎn)13處，8處位于礦區(qū)及其周?chē)粩嗔腰c(diǎn)23處；破碎生態(tài)空間57.45 km2。關(guān)鍵區(qū)多半分布于礦區(qū)較多的西部。

(3)大余縣生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)土地利用以林地為主，同時(shí)涉及林地、采礦用地、耕地、河流、水庫(kù)、農(nóng)村居民點(diǎn)等類(lèi)型。依據(jù)各生態(tài)保護(hù)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)覆蓋地類(lèi)，將其設(shè)為礦山修復(fù)區(qū)、山水治理區(qū)、農(nóng)田整治區(qū)、農(nóng)村建設(shè)用地整治區(qū)和交通用地優(yōu)化區(qū)5個(gè)修復(fù)區(qū)，建議分別采取礦山復(fù)綠、山體治理和水污染防控、農(nóng)用地整理和耕地控污染、居民點(diǎn)整合和農(nóng)村道路復(fù)墾、建立野生動(dòng)物通道和沿線(xiàn)植被恢復(fù)等保護(hù)修復(fù)策略。

4.2 討論

資源枯竭型城市因資源開(kāi)采帶來(lái)的生態(tài)空間減少、景觀(guān)穩(wěn)定性降低、生態(tài)功能退化等問(wèn)題廣泛存在，從區(qū)域整體考慮其生態(tài)安全格局構(gòu)建尤為必要。依據(jù)生態(tài)安全格局-關(guān)鍵區(qū)-保護(hù)修復(fù)策略，識(shí)別其生態(tài)源地，生態(tài)“夾點(diǎn)”、障礙點(diǎn)、斷裂點(diǎn)和破碎生態(tài)空間等關(guān)鍵區(qū)數(shù)量及空間分布，并劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)類(lèi)型區(qū)及提出相應(yīng)修復(fù)策略，可為資源枯竭型城市生態(tài)保護(hù)修復(fù)和城市轉(zhuǎn)型提供宏觀(guān)指導(dǎo)。

生態(tài)源地不僅是景觀(guān)生態(tài)過(guò)程要素，也是生態(tài)要素流動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)提供價(jià)值服務(wù)的起源點(diǎn)，既應(yīng)具備較好的對(duì)外連通性和較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，還需要良好的生境質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，在生態(tài)源地識(shí)別時(shí)選擇生境質(zhì)量、生境風(fēng)險(xiǎn)、景觀(guān)連通性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值指標(biāo)進(jìn)行綜合識(shí)別。且通過(guò)定量識(shí)別提取的生態(tài)源地斑塊與研究區(qū)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等高度重合，生態(tài)源地綜合識(shí)別方法合理可行。

依據(jù)關(guān)鍵區(qū)所覆蓋土地利用類(lèi)型劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)類(lèi)型區(qū)，顯化了關(guān)鍵區(qū)地類(lèi)特征，以此為基礎(chǔ)的保護(hù)修復(fù)策略具備一定的系統(tǒng)性，與當(dāng)前開(kāi)展的土地整治和生態(tài)建設(shè)實(shí)踐密切結(jié)合，有助于資源枯竭型城市生態(tài)系統(tǒng)從關(guān)鍵點(diǎn)、線(xiàn)、面的修復(fù)工程向山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)推進(jìn)。

資源枯竭型城市礦業(yè)開(kāi)采和生態(tài)修復(fù)不僅具有同時(shí)性，也歷時(shí)較長(zhǎng)，該研究未確定區(qū)域生態(tài)安全在資源枯竭型城市修復(fù)與破壞生態(tài)環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，今后應(yīng)結(jié)合這些關(guān)鍵區(qū)的地理位置、經(jīng)濟(jì)條件以及生態(tài)需求開(kāi)展多階段的生態(tài)廊道和關(guān)鍵區(qū)域研究，以期探明礦業(yè)開(kāi)采環(huán)境破壞程度與生態(tài)修復(fù)力度的關(guān)系，明確生態(tài)修復(fù)的核心目標(biāo)。