彭 潔,蔡海生,張學(xué)玲,張 婷,呂大偉

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)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/江西農(nóng)業(yè)大學(xué)富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心, 南昌 330045

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,生態(tài)環(huán)境不斷惡化,生態(tài)安全問(wèn)題已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和各級(jí)政府的高度重視。黨的十九大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了生態(tài)安全格局的重要地位,它是國(guó)家安全體系的重要基石,對(duì)于保障國(guó)家生態(tài)安全、筑牢國(guó)家生態(tài)安全屏障具有重要作用[1]。生態(tài)安全格局的研究對(duì)于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),維持生態(tài)系統(tǒng)功能,保障生態(tài)安全具有重要意義[2]。生態(tài)安全格局的構(gòu)建其核心在于體現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先的理念,主導(dǎo)功能是指事物作為全局主體應(yīng)起到支配地位、主導(dǎo)作用的核心功能[3]。撫河流域作為鄱陽(yáng)湖五大流域之一,是重要的小流域生態(tài)系統(tǒng),因此針對(duì)撫河流域開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)是體現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先理念、突出主導(dǎo)生態(tài)功能的重要途徑。

在景觀生態(tài)學(xué)中,對(duì)于景觀格局的構(gòu)建主要基于“斑塊-廊道-基質(zhì)”[4]這一理論模式。俞孔堅(jiān)是國(guó)內(nèi)提出生態(tài)安全格局的第一人[5],他創(chuàng)建的“識(shí)別源地-構(gòu)建阻力面-提取廊道”框架,成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者構(gòu)建生態(tài)安全格局的研究范式。對(duì)于源地識(shí)別,現(xiàn)有研究大多基于研究區(qū)域內(nèi)的自然保護(hù)區(qū)、面積較大且集中連片的生態(tài)用地等[6—8],大多只考慮某類生態(tài)功能重要性,無(wú)法全面客觀進(jìn)行評(píng)價(jià),沒(méi)有從主導(dǎo)生態(tài)功能的角度去進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于阻力面構(gòu)建,現(xiàn)有研究大多只考慮土地利用類型的差異對(duì)生態(tài)安全格局造成的阻力影響[9—10],而忽略了同一地類中內(nèi)部差異的影響。而從廊道提取來(lái)看,應(yīng)用最廣泛的是最小累積阻力模型(MCR)[11—12],利用成本距離分析工具,針對(duì)構(gòu)建的阻力面提取出連接生態(tài)源地的生態(tài)廊道,但是該方法無(wú)法直接識(shí)別廊道中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[13]。目前,在生態(tài)安全格局的研究中,對(duì)于生態(tài)夾點(diǎn)、生態(tài)障礙點(diǎn)及生態(tài)斷裂點(diǎn)等生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的研究還比較缺乏。

撫河是鄱陽(yáng)湖水系五大支流之一,流域內(nèi)有大量的濕地、森林資源和豐富的生物資源,在提供多重生態(tài)功能和維系區(qū)域生態(tài)安全方面意義重大。然而,隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),流域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張,人口激增,大量自然資源被無(wú)序開發(fā),導(dǎo)致流域內(nèi)的生態(tài)格局發(fā)生改變,并引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。本文選擇撫河流域?yàn)檠芯繀^(qū),從主導(dǎo)生態(tài)功能的角度出發(fā),按照“確定生態(tài)源地—構(gòu)建阻力面—提取廊道”的研究框架,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)、粒度分析法和熱點(diǎn)分析法相結(jié)合識(shí)別源地,基于Linkage Mapper構(gòu)建生態(tài)安全格局并對(duì)此進(jìn)行生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識(shí)別,最終確定研究區(qū)生態(tài)安全空間布局優(yōu)化體系,對(duì)維護(hù)撫河流域的生態(tài)安全、實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

撫河流域位于江西省東部,地處115°36′—117°10′E,26°30′—28°50′N,流域面積20534km2,占鄱陽(yáng)湖流域總面積的13.09%,是鄱陽(yáng)湖流域中重要的組成部分(圖1)。流域地勢(shì)南高北低,面向鄱陽(yáng)湖傾斜,主河貫穿流域南北,由贛、閩邊界武夷山西麓廣昌縣流出,上游段為盱江,主要包括南豐、廣昌等地區(qū),中游段為南城至廖家灣,下游段為撫州市以下河段[14]。兩岸山丘多為紅砂巖,林木稀少,泥沙下傾,水土流失較為嚴(yán)重。研究區(qū)域?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候,氣候溫和、雨量充沛。流域內(nèi)河網(wǎng)密集,湖泊水庫(kù)較多,因流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,生物多樣性保護(hù)和土地開發(fā)利用沖突較為嚴(yán)重。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)來(lái)源如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2 研究方法

2.1 確定生態(tài)源地

生態(tài)源地是指提供重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的斑塊,針對(duì)區(qū)域典型生態(tài)系統(tǒng),定量評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給能力,識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的重要區(qū)域,可以作為源地選取的有效方法[15—16]。針對(duì)研究區(qū)生態(tài)狀況,本文選取水源涵養(yǎng)、水土保持以及生物多樣性進(jìn)行定量評(píng)價(jià),其中借助InVEST模型中生境質(zhì)量模塊和生境風(fēng)險(xiǎn)模塊計(jì)算撫河流域的生境質(zhì)量和生境風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),將生境風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)修正生境質(zhì)量得到的綜合生境質(zhì)量[17]作為評(píng)估對(duì)象生物多樣性的表征[18],其中,綜合生境質(zhì)量=初始生境質(zhì)量×(1-標(biāo)準(zhǔn)化生境風(fēng)險(xiǎn))；其次,將水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性3個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果加權(quán),得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性,評(píng)價(jià)結(jié)果依據(jù)自然斷點(diǎn)法分為極重要、重要、較重要、一般重要和不重要[19]；根據(jù)粒度反推法[20]確定景觀連通性最好的粒度水平,將該粒度下的生態(tài)斑塊與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要和重要斑塊相交得到初級(jí)生態(tài)源地；最后采用熱點(diǎn)分析法[21]提取生態(tài)源地。

(1)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

①水源涵養(yǎng)

水源涵養(yǎng)功能指生態(tài)系統(tǒng)在涵養(yǎng)水源的過(guò)程中參與流域水循環(huán)、調(diào)節(jié)水文過(guò)程并產(chǎn)生生態(tài)效益的能力,對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)平衡至關(guān)重要。本文通過(guò)水量平衡方程來(lái)評(píng)價(jià)水源涵養(yǎng)功能,水量平衡法是計(jì)算降水量與蒸散發(fā)量及其他消耗水量的差值[22],計(jì)算公式為：

(1)

(2)

②水土保持

水土流失是一個(gè)由降雨作為主要侵蝕動(dòng)力的自然過(guò)程,以降水直接沖走表層土壤為主要表現(xiàn)形式。水土保持是避免水土流失的措施,水土保持功能評(píng)價(jià)是針對(duì)水土流失過(guò)程中土壤保持能力的評(píng)價(jià)。水土保持評(píng)價(jià)模型根據(jù)修正土壤流失模型RUSLE估算潛在土壤侵蝕量和實(shí)際土壤侵蝕量,兩者作差后得到土壤保持量。

Ac=Ap-Ar=R×K×LS-R×K×LS×C×P=R×K×LS×(1-C×P)

(3)

式中：Ac為土壤保持量(t hm-2a-1)；Ap為潛在土壤侵蝕量；Ar為實(shí)際土壤侵蝕量；R為降雨侵蝕力因子(MJ mm hm-2h-1a-1)；K為土壤可蝕性因子(t hm2h hm-2MJ-1mm-1)；L、S為地形因子；C為地表植被覆蓋因子；P為水土保持措施因子[19,26—27]。

③生物多樣性

a. 生境質(zhì)量模型

生境質(zhì)量表明棲息地能夠?yàn)槲锓N提供生存資源和環(huán)境的潛力以及繁育的潛力,與生物多樣性存在一定的正相關(guān)性,因此在一定程度上能夠表征生物多樣性的高低[2]。本文利用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(HQ)計(jì)算生境質(zhì)量。根據(jù)InVEST模型指南、相關(guān)文獻(xiàn)以及撫河流域自然條件[28—29],選取洼地、風(fēng)景名勝及林地、河流湖泊、草地、灘涂為生態(tài)用地,其他用地為非生態(tài)用地,將農(nóng)田、城鎮(zhèn)、村莊、工礦及水工建筑用地作為生境脅迫因子。

b. 生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

生境風(fēng)險(xiǎn)被定義為人類活動(dòng)減少近岸棲息地的質(zhì)量從而使其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受損的可能性。InVEST模型中生境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模塊(HRA)能幫助評(píng)價(jià)人類活動(dòng)給生態(tài)系統(tǒng)健康帶來(lái)的威脅[30]。本文生境和脅迫因子的選擇與生境質(zhì)量模型相同,并且按照InVEST模型的指南設(shè)置參數(shù)。

(2)粒度反推法

粒度反推法是根據(jù)反證法思想,先基于景觀格局現(xiàn)狀生成多種不同粒度的景觀組分結(jié)構(gòu),再利用測(cè)定指標(biāo)反映景觀組分結(jié)構(gòu)隨粒度變化的特征,通過(guò)連通性分析確定最優(yōu)生態(tài)景觀組分結(jié)構(gòu)和景觀組分?jǐn)?shù)后,從景觀整體效應(yīng)的角度為分析生態(tài)源地的選取提供參考[20,31]。本文選擇林地、草地、水域作為生態(tài)用地,生成50m、100m、200m、400m、600m、800m、1000m、1200m不同粒度的柵格圖,選取景觀格局指數(shù)中NP、PD、LSI、PLADJ、COHESION、DIVISION、AI、CONNECT八大指標(biāo)[23]來(lái)表征景觀的連通性和整體性并利用Fragstats軟件來(lái)計(jì)算,通過(guò)分析選取最優(yōu)粒度大小,將該粒度下的生態(tài)斑塊與得到的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要和重要斑塊相交,得到初級(jí)生態(tài)用地。

(3)熱點(diǎn)分析法

通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和粒度反推法選取的初級(jí)生態(tài)源地的斑塊較分散,規(guī)模較小、不連片且零星分布,熱點(diǎn)分析法基于Getis-Ord-Gi*統(tǒng)計(jì)法[32],對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要值的高低在空間上的聚類情況進(jìn)行分析,破碎且不集中連片的斑塊隨著距離閾值的增加而不斷被剔除,距離相近且相連的斑塊聚集,形成規(guī)模較大的斑塊[33—34],高值聚類區(qū)域則是最終生態(tài)源地。

2.2 阻力面和廊道構(gòu)建

本文選取8個(gè)評(píng)價(jià)因子作為綜合生態(tài)阻力面指標(biāo)體系,并進(jìn)行10—100內(nèi)的阻力賦值,數(shù)值越大代表阻力越大,同時(shí)運(yùn)用層次分析法[19]對(duì)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重進(jìn)行賦值,將各個(gè)評(píng)價(jià)因子加權(quán)后得到綜合阻力面。各評(píng)價(jià)因子的阻力值設(shè)置主要參考現(xiàn)有研究,如表2所示。

基于綜合生態(tài)阻力面,運(yùn)用Linkage Mapper插件中的Linkage Pathway Tool模塊,根據(jù)綜合生態(tài)阻力面和生態(tài)源地繪制源間生態(tài)廊道。

表2 綜合生態(tài)阻力面權(quán)重因子賦值

2.3 識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

(1)生態(tài)夾點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)夾點(diǎn)是由McRae等[42]基于電路理論提出的概念,是指區(qū)域生態(tài)安全格局中體現(xiàn)景觀連通性的重要節(jié)點(diǎn)。將生物流比作電流,生物經(jīng)過(guò)此處的概率相當(dāng)于電流流經(jīng)此處的密度,密度越大則將該區(qū)域去除或破壞后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響越大,則該區(qū)域就稱為生態(tài)夾點(diǎn)。本研究利用Linkage Mapper插件中的Pinchpoint Mapper[43]工具對(duì)生態(tài)夾點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別,其中電流密度高值區(qū)則為夾點(diǎn)區(qū),該區(qū)域?qū)Ψ乐股鷳B(tài)源地退化具有重要作用,因此對(duì)其應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù),是生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域之一[44]。

(2)生態(tài)障礙點(diǎn)

生態(tài)障礙點(diǎn)是指生物在生境斑塊中運(yùn)動(dòng)時(shí)的受阻區(qū)域,通過(guò)計(jì)算清除障礙點(diǎn)后電流恢復(fù)值的大小來(lái)識(shí)別[45],去除或修復(fù)該區(qū)域可以增加整體的景觀連通性。本研究利用Linkage Mapper插件中的Barrier Mapper[46]工具對(duì)生態(tài)障礙點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別,并與土地利用類型相結(jié)合,分析障礙點(diǎn)的土地利用狀況,從而提出相應(yīng)的保護(hù)修復(fù)措施。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合提取生態(tài)源地

經(jīng)計(jì)算得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性(圖2)。利用Fragstats計(jì)算不同粒度水平下的景觀格局指數(shù)(表3)。經(jīng)主成分分析(見(jiàn)表4、表5),成分1和成分2的特征值大于1,且累計(jì)貢獻(xiàn)率為96.061%,因此提取前兩個(gè)成分,其次主成分1中表征整體性的指數(shù)成分載荷較高,主成分2中表征連通性的指數(shù)成分載荷較高,因此將主成分1選為整體性指標(biāo),主成分2選為連通性指標(biāo)?；诔煞志仃囍械臄?shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算得不同粒度下綜合整體連通性得分(圖3),隨著粒度的增加,景觀結(jié)構(gòu)綜合得分呈下降趨勢(shì),在粒度為400m時(shí)開始轉(zhuǎn)為負(fù)值,此時(shí)得分的絕對(duì)值最小,表明400m粒度下的景觀整體連通性最為穩(wěn)定,因此選擇400m粒度為最優(yōu)粒度大小。將400m粒度的景觀格局與生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)重要性進(jìn)行相交,對(duì)結(jié)果進(jìn)行冷熱點(diǎn)分析,選取熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)樽罱K生態(tài)源地,生態(tài)源地與撫河流域生態(tài)保護(hù)紅線重疊率達(dá)71.11%,如圖4所示,選取生態(tài)源地的科學(xué)性和準(zhǔn)確性得到了驗(yàn)證。撫河流域生態(tài)源地共25塊,共5574.63km2,占研究區(qū)面積的27.14%,主要集中在撫河流域南部地區(qū),貫穿流域南北的撫河將生態(tài)源地一分為二,西部地區(qū)是維護(hù)生物多樣性功能的重要區(qū)域。生態(tài)源地包括草地、耕地、林地、水域用地和未利用地,其中林地、草地、水域用地占撫河流域生態(tài)用地面積的36.87%,而林地在生態(tài)源地內(nèi)面積占比最大,達(dá)到了91.58%。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)過(guò)程及分級(jí)結(jié)果Fig.2 Evaluation process and classification results of the importance of ecosystem services

表3 不同粒度下的景觀格局指數(shù)

表4 方差貢獻(xiàn)率

表5 成分矩陣

圖3 不同粒度下整體連通性得分Fig.3 Overall connectivity score under different granularities

3.2 構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局

3.2.1構(gòu)建生態(tài)阻力面

基于之前表3構(gòu)建的指標(biāo)體系得到單因子阻力面以及綜合阻力面(圖5)。結(jié)果表明：撫河流域高阻力區(qū)域主要分布于撫河流域北部,是人類活動(dòng)的主要區(qū)域,主要受到城鎮(zhèn)建設(shè)用地、交通用地的阻礙作用,阻力值越大,表明生物流穿過(guò)該斑塊所耗費(fèi)的成本越高。最終構(gòu)建的綜合阻力面為后續(xù)生態(tài)廊道的構(gòu)建搭建了框架。

3.2.2構(gòu)建生態(tài)廊道

生態(tài)廊道是聯(lián)系生態(tài)源地之間的紐帶,為物種的遷徙提供場(chǎng)所,具有維護(hù)生物多樣性、保障生物流安全等生態(tài)服務(wù)的功能,是景觀格局中重要的線狀景觀要素?；谏鷳B(tài)源地和綜合阻力面,借助Linkage Mapper識(shí)別生態(tài)廊道,構(gòu)建撫河流域生態(tài)安全格局(圖6)。研究區(qū)中識(shí)別出60條生態(tài)廊道,共1126.91km。廊道在臨川區(qū)分布最多,區(qū)內(nèi)總長(zhǎng)度為423.88km,占比37.61%,在資溪縣最少,只有0.18km,占比0.02%。河流湖泊是重要的天然生態(tài)廊道,所有生態(tài)廊道中有23條廊道經(jīng)過(guò)撫河流域內(nèi)河流湖泊,其中有11條廊道經(jīng)過(guò)撫河,4條廊道經(jīng)過(guò)崇仁河,4條廊道經(jīng)過(guò)盱江,2條廊道經(jīng)過(guò)黎灘河,2條廊道經(jīng)過(guò)洪源湖。

3.3 生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識(shí)別及其修復(fù)對(duì)策

3.3.1生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域識(shí)別與修復(fù)對(duì)策

基于生態(tài)安全格局識(shí)別生態(tài)夾點(diǎn)。撫河流域生態(tài)廊道的電流密度由藍(lán)到深紅逐漸加強(qiáng),深紅色區(qū)域?yàn)閵A點(diǎn)區(qū)域,對(duì)景觀生態(tài)具有重要作用。將電流密度與綜合阻力面進(jìn)行疊加,用自然斷點(diǎn)法分為4級(jí),最高一級(jí)則為生態(tài)夾點(diǎn),如圖7所示。識(shí)別出生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域共26處,總長(zhǎng)度為182.99km,其中最長(zhǎng)為11.93km,位于臨川區(qū)北部地區(qū),最短為0.021km,位于黎川縣東部地區(qū)。在所有生態(tài)夾點(diǎn)中,共有3處位于河流廊道,7處位于水庫(kù)。河流廊道作為天然的生物通道,在整個(gè)生態(tài)安全格局中具有重要地位,但由于受到如用地侵占、填河造田、污染排放等人類活動(dòng)的影響,河流廊道不斷減少,且河流健康狀況也每況愈下。因此針對(duì)河流廊道中的生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域,重點(diǎn)實(shí)施控排治污項(xiàng)目,提高水的流動(dòng)性,建立河流保護(hù)區(qū),加強(qiáng)對(duì)河流違法排污的監(jiān)督及清淤工作。水庫(kù)作為許多生物的棲息場(chǎng)所,相當(dāng)于一個(gè)小型的水下生態(tài)系統(tǒng),因此構(gòu)建健康的水生態(tài)系統(tǒng)顯得至關(guān)重要,提高水的自凈能力,建立健全水庫(kù)管護(hù)機(jī)制,做到源頭控輸入,周圍重生態(tài),庫(kù)內(nèi)抓管理。另有部分生態(tài)夾點(diǎn)位于林地和草地,此類區(qū)域應(yīng)注重加強(qiáng)綠色種養(yǎng),人工修復(fù)退化草地,提高植被覆蓋度、物種豐度,對(duì)退化林地進(jìn)行工程修復(fù),加強(qiáng)林地保護(hù),建立自然保護(hù)區(qū)等。

圖4 撫河流域生態(tài)源地識(shí)別情況及與生態(tài)保護(hù)紅線對(duì)比Fig.4 Identification of ecological sources in Fuhe River Basin and comparison with ecological protection red line

圖5 撫河流域單因子阻力面及綜合阻力面Fig.5 Single-factor resistance surface and comprehensive resistance surface in Fuhe River Basin

圖6 撫河流域生態(tài)安全格局空間分布Fig.6 Spatial distribution of ecological security pattern in Fuhe River Basin

3.3.2生態(tài)障礙點(diǎn)識(shí)別與修復(fù)對(duì)策

研究識(shí)別出撫河流域生態(tài)障礙點(diǎn)的電流密度,同樣將結(jié)果與綜合阻力面進(jìn)行疊加并分級(jí),選取最高一級(jí)為生態(tài)障礙點(diǎn),如圖8所示。撫河流域生態(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域共19處,總面積為167.09km2,其中面積最大的2個(gè)縣區(qū)分別為：臨川區(qū)47.81km2,占比28.62%,東鄉(xiāng)縣37.60km2,占比22.50%。而南豐縣面積最小,只有0.78km2,占總面積的0.47%。從土地利用類型來(lái)看,撫河流域生態(tài)障礙點(diǎn)區(qū)域均為非生態(tài)用地,主要為城鎮(zhèn)村、工礦用地、耕地和未利用地。因此對(duì)生態(tài)障礙點(diǎn)的修復(fù)可以采取人工造林的方式,提高森林覆蓋率,在保證耕地紅線的基礎(chǔ)上進(jìn)行適量退耕還林,加強(qiáng)生態(tài)修復(fù),對(duì)廢棄礦山進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù),同時(shí)減少農(nóng)業(yè)面源污染,控制污染物排放,并根據(jù)各縣市發(fā)展情況,適當(dāng)進(jìn)行綠地建設(shè)。

3.3.3生態(tài)斷裂點(diǎn)識(shí)別與修復(fù)對(duì)策

本研究中主要將大型交通道路(高速公路、國(guó)道、省道)與生態(tài)廊道的交匯處作為生態(tài)斷裂點(diǎn)區(qū)域?？v橫交錯(cuò)的交通道路對(duì)生物流動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生阻礙作用,并且會(huì)使景觀的破碎化程度加劇,對(duì)生物流動(dòng)安全造成一定的威脅。撫河流域生態(tài)斷裂點(diǎn)區(qū)域共146處(圖9),其中生態(tài)廊道與高速公路相交62處,與國(guó)道相交33處,與省道相交51處。由于高速、國(guó)道和省道屬于不可拆卸的交通設(shè)施,故可以在生態(tài)斷裂點(diǎn)處開展相關(guān)修復(fù)措施,如搭建天橋,建立橋下涵洞等人工生態(tài)廊道,保證野生動(dòng)物流動(dòng)通暢,建立廊道監(jiān)測(cè)機(jī)制,及時(shí)排除廊道干擾因素等。

圖7 撫河流域生態(tài)夾點(diǎn)及其生態(tài)電流密度空間分布Fig.7 Spatial distribution of ecological pinchpoints and ecological current density in Fuhe River Basin

圖8 撫河流域生態(tài)障礙點(diǎn)及其生態(tài)電流密度空間分布Fig.8 Spatial distribution of ecological barrierpoints and ecological current density in Fuhe River Basin

3.3.4破碎生態(tài)空間識(shí)別與修復(fù)對(duì)策

在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性的冷熱點(diǎn)分析中,冷點(diǎn)區(qū)域代表生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性較低,而且斑塊聚集程度較為破碎,因此將其定為關(guān)鍵修復(fù)區(qū)域之一。撫河流域中破碎生態(tài)空間面積共3283.79km2,集中分布于臨川區(qū)、崇仁縣、宜黃縣、豐城市、樂(lè)安縣、南豐縣、進(jìn)賢縣的林地、耕地以及水域中(圖10)。生態(tài)空間破碎化主要由建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、道路截?cái)嗟纫蛩匾?由于斑塊較為破碎,難以開展集中統(tǒng)一的修復(fù)工程,因此應(yīng)因地制宜對(duì)生態(tài)用地進(jìn)行重組,例如針對(duì)斑塊較大區(qū)域可以開展地形修復(fù)等工程,在景觀連通性上進(jìn)行相應(yīng)提升,對(duì)于其他較為分散的斑塊,可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃采取異地造林等生態(tài)修復(fù)工程,逐步恢復(fù)景觀的整體性,詳見(jiàn)表6。

圖9 撫河流域生態(tài)斷裂點(diǎn)空間分布Fig.9 Spatial distribution of ecological breakpoints in Fuhe River Basin

圖10 撫河流域生態(tài)破碎空間分布Fig.10 Spatial distribution of ecological fragmentation in Fuhe River Basin

表6 撫河流域生態(tài)保護(hù)待修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域

圖11 撫河流域生態(tài)安全空間優(yōu)化總體方案Fig.11 The overall plan for the optimization of the ecological safety space in the Fuhe River Basin 圖11中①—⑥分別表示下游西岸生態(tài)治理區(qū)、下游東岸水土保持生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游西岸生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游東岸生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)、上游西岸生態(tài)保育區(qū)、上游東岸生態(tài)保育區(qū)

3.4 生態(tài)安全空間布局優(yōu)化體系建設(shè)

根據(jù)郭榮朝等[47]提出的空間“廊道組團(tuán)網(wǎng)絡(luò)化”模式構(gòu)建,以及潘竟虎等[48]在黃河流域甘肅段的研究,結(jié)合撫河流域生態(tài)環(huán)境實(shí)際情況,依據(jù)空間相互作用、協(xié)調(diào)并進(jìn)以及保障整體連通性原則,以基于主導(dǎo)生態(tài)功能識(shí)別出的生態(tài)源地,利用綜合阻力面構(gòu)建的生態(tài)廊道以及識(shí)別出的生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域等核心要素為基礎(chǔ),將其進(jìn)行優(yōu)化重組,構(gòu)建以撫河為主軸的“三軸六區(qū)”生態(tài)安全空間布局優(yōu)化體系(圖11)。

“三軸”主要指結(jié)合研究區(qū)生態(tài)狀況、廊道分布進(jìn)行劃分得到的關(guān)鍵生態(tài)廊道,包括黎山-仙桂峰-沁湖生態(tài)廊道、長(zhǎng)壟水庫(kù)-清芝峰-芙蓉山-清涼山生態(tài)廊道以及以撫河為主的清豐山溪-金山嶺-芙蓉山-撫河源生態(tài)廊道,依據(jù)生態(tài)安全的差異,關(guān)鍵生態(tài)廊道將研究區(qū)劃分為不同生態(tài)功能區(qū)。

“六區(qū)”包括下游西岸生態(tài)治理區(qū)、下游東岸水土保持生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游西岸生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游東岸生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)、上游西岸生態(tài)保育區(qū)、上游東岸生態(tài)保育區(qū)。其中,下游西岸生態(tài)治理區(qū)內(nèi)部除了清豐山河北側(cè)外,大部分被破碎生態(tài)空間覆蓋,存有少量生態(tài)源地,并且含有部分生態(tài)夾點(diǎn)、障礙點(diǎn)和斷裂點(diǎn),由于生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維護(hù)有重要作用,并且生態(tài)斷裂點(diǎn)會(huì)阻礙生物流動(dòng)過(guò)程,對(duì)生物流動(dòng)安全造成一定的威脅,因此該區(qū)需要重點(diǎn)保護(hù)生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域并對(duì)生態(tài)斷裂點(diǎn)和障礙點(diǎn)實(shí)行相應(yīng)生修復(fù)治理工程。下游東岸水土保持生態(tài)修復(fù)區(qū)的水土保持功能較低,水土流失較嚴(yán)重,基本無(wú)生態(tài)源地,斑塊破碎化也較嚴(yán)重,且生態(tài)斷裂點(diǎn)占該區(qū)比重較大,因此針對(duì)該區(qū)需進(jìn)行相關(guān)水土流失治理和生態(tài)修復(fù)工程。中游西岸生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)內(nèi)含有大量破碎生態(tài)空間,生態(tài)廊道占全區(qū)最多,但同時(shí)生態(tài)斷裂點(diǎn)也相應(yīng)較多,說(shuō)明該區(qū)道路廊道對(duì)生態(tài)環(huán)境的阻隔影響較大,加劇了生態(tài)空間破碎化,因此該區(qū)應(yīng)針對(duì)斷裂點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)廊道疏通生態(tài)修復(fù)工程,并且對(duì)于生態(tài)廊道和生態(tài)源地進(jìn)行相應(yīng)生態(tài)保護(hù)工程。中游東岸生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)含有一定數(shù)量的生態(tài)斷裂點(diǎn),破碎生態(tài)空間較少,因此該區(qū)針對(duì)斷裂點(diǎn)和破碎斑塊應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)生態(tài)修復(fù)工程。上游西岸生態(tài)保育區(qū)和上游東岸生態(tài)保育區(qū)分布有撫河流域主要生態(tài)源地,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性高,并且源地斑塊集中連片,故該區(qū)應(yīng)阻止人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的侵?jǐn)_,盡量禁止對(duì)生態(tài)環(huán)境有害的開發(fā)活動(dòng),避免對(duì)棲息地環(huán)境造成惡劣影響。

4 結(jié)論與討論

本文以撫河流域?yàn)檠芯繉?duì)象,從主導(dǎo)生態(tài)功能的視角出發(fā),按照“確定生態(tài)源地-構(gòu)建阻力面-提取廊道-識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)”的研究框架,構(gòu)建生態(tài)安全格局并進(jìn)行生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識(shí)別,最終確定研究區(qū)生態(tài)安全空間戰(zhàn)略優(yōu)化布局。結(jié)論如下：

(1)撫河流域生態(tài)源地25塊,共5574.63km2,林地、草地、水域用地占撫河流域生態(tài)用地面積的36.87%,而林地在生態(tài)源地面積占比最大,達(dá)到了91.58%；生態(tài)廊道60條,共1126.91km,廊道在臨川區(qū)分布最多,區(qū)內(nèi)總長(zhǎng)度為423.88km,占比37.61%。

(2)研究識(shí)別出撫河流域生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域包括：生態(tài)夾點(diǎn)共26處,總長(zhǎng)度為182.99km,其中3處位于河流廊道,7處位于水庫(kù)；生態(tài)障礙點(diǎn)19處,總面積為167.09km2,均為非生態(tài)用地,主要為城鎮(zhèn)村、工礦用地、耕地和未利用地；生態(tài)斷裂點(diǎn)共146處,生態(tài)廊道與高速公路相交62處,與國(guó)道相交33處,與省道相交51處；破碎生態(tài)空間共3283.79km2,其中臨川區(qū)、崇仁縣分布最廣。

(3)結(jié)合生態(tài)安全格局和生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域,將其進(jìn)行優(yōu)化重組,構(gòu)建以撫河為主軸的“三軸六區(qū)”生態(tài)安全空間布局優(yōu)化體系?！叭S”包括黎山-仙桂峰-沁湖生態(tài)廊道、長(zhǎng)壟水庫(kù)-清芝峰-芙蓉山-清涼山生態(tài)廊道以及以撫河為主的清豐山溪-金山嶺-芙蓉山-撫河源生態(tài)廊道?！傲鶇^(qū)”包括下游西岸生態(tài)治理區(qū)、下游東岸水土保持生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游西岸生態(tài)修復(fù)區(qū)、中游東岸生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)、上游西岸生態(tài)保育區(qū)、上游東岸生態(tài)保育區(qū)。

本文基于生態(tài)安全格局理論,融入了主導(dǎo)生態(tài)功能的概念,突出了生態(tài)優(yōu)先的理念,并結(jié)合粒度反推法和熱點(diǎn)分析法對(duì)源地進(jìn)行識(shí)別,全面考慮了生態(tài)系統(tǒng)的整體性和連通性,使結(jié)果更具科學(xué)性；阻力面結(jié)合了自然和人為因素的綜合影響,并結(jié)合電路理論,使廊道結(jié)果更加客觀；在運(yùn)用Linkage Mapper識(shí)別生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的基礎(chǔ)上形成生態(tài)安全空間布局優(yōu)化體系,對(duì)維護(hù)撫河流域的生態(tài)安全、實(shí)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)具有指導(dǎo)意義。最后提出本文需要進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題：首先,用生境風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)修正生境質(zhì)量得到綜合生境質(zhì)量還有待進(jìn)一步深入驗(yàn)證；其次,識(shí)別出的生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域在修復(fù)之后連通性是否提升還有待進(jìn)一步研究；此外,按照生態(tài)安全空間優(yōu)化布局進(jìn)行修復(fù)勢(shì)必會(huì)改變撫河流域的土地利用結(jié)構(gòu),因此明晰由土地利用結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化也是未來(lái)研究的方向。