謝坤堅(jiān)， 蒙 靜， 段正松

(1.廣西壯族自治區(qū)國土測繪院， 南寧 530015； 2.廣西開放大學(xué)， 南寧 530023；3.廣西信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 南寧 530007)

生態(tài)安全是國家安全的重要組成部分。中國生態(tài)本底較為脆弱，資源環(huán)境稟賦與生態(tài)狀況空間差異顯著，許多區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)布局、資源開發(fā)強(qiáng)度與生態(tài)承載能力不相匹配，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能退化嚴(yán)重，生態(tài)安全面臨嚴(yán)重威脅。土地承載著重要的生態(tài)過程和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，是人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，構(gòu)建科學(xué)合理的生態(tài)安全格局，對保障區(qū)域生態(tài)安全和人類福祉具有關(guān)鍵作用[1]，同時(shí)也是建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國的內(nèi)在要求[2]。為此，學(xué)者們展開了大量探索研究與創(chuàng)新，國家也出臺了相關(guān)政策，為生態(tài)安全格局構(gòu)建提供了理論與實(shí)踐支撐。

目前對于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究在中國已日趨成熟，形成了以“斑塊-廊道-基質(zhì)”理論體系[3]為基礎(chǔ)，綜合形成以結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)和運(yùn)用情景分析方法來構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的思路[4]。當(dāng)前中國學(xué)者關(guān)于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的研究尺度已貫穿省域、城市、縣域、流域等眾多尺度；在生態(tài)源地的確定上，當(dāng)前的研究大都較為主觀，在確定的過程中客觀性有待進(jìn)一步提升[5]，如孔繁花等以重要的綠地斑塊作為濟(jì)南市生態(tài)源地構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)[6]，古璠等以1 000 hm2以上的自然保護(hù)區(qū)作為源地斑塊構(gòu)建福建省生態(tài)廊道體系[7]。在生態(tài)廊道的構(gòu)建上，主要是使用最小累積阻力模型和最小成本路徑法綜合判定研究區(qū)生態(tài)廊道[8]。

本文以廣西壯族自治區(qū)崇左市寧明縣為研究區(qū)來進(jìn)行生態(tài)安全格局構(gòu)建研究。寧明縣為崇左市經(jīng)濟(jì)較為靠前的縣之一，城鎮(zhèn)化進(jìn)程所導(dǎo)致的人口增加與工業(yè)協(xié)同發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展的同時(shí)，對生態(tài)空間壓縮，對水源涵養(yǎng)、生態(tài)多樣性等造成生態(tài)安全威脅等問題日益嚴(yán)峻，亟須以生態(tài)安全格局的構(gòu)建來解決人與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。因此，本文結(jié)合寧縣生態(tài)資源稟賦現(xiàn)狀，通過生態(tài)服務(wù)重要性評價(jià)與生態(tài)環(huán)境敏感性評價(jià)確定生態(tài)源地，并從物種占據(jù)生態(tài)位的角度出發(fā)，進(jìn)行寧明縣生態(tài)安全格局的構(gòu)建，以期為地方國土全域綜合整治與生態(tài)修復(fù)、生態(tài)文明建設(shè)常態(tài)化治理下空間發(fā)展提供借鑒與參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

寧明縣地處桂西南邊陲，是廣西八大邊境縣之一，也是崇左市面積最大的縣，與越南接壤，邊境線長212 km，自然資源豐富、生態(tài)優(yōu)良，交通便捷，湘桂鐵路、南友高速公路和322國道貫穿縣境。寧明縣歷史悠久、山川秀麗，擁有中國第一處巖畫類為核心的駱越文化是壯族文化、嶺南民族文化和東南亞民族文化同生共源。北距廣西首府南寧130 km，南距越南諒山市63 km，總面積3 704.47 km2。寧明縣以盆地、丘陵為主，總體上呈以寧明-明江為中心的盆地形態(tài)，地勢自東南向西北傾斜，中部偏北低平。寧明縣地處北回歸線以南，緯度低，接受太陽輻射熱量多，離北部灣海洋較近，受季風(fēng)影響大，因而高溫多雨，半年溫涼少雨，半年高溫多雨，干濕季節(jié)明顯，無霜期長?？h境內(nèi)歷年平均氣溫22.20 ℃，年終積溫7 200～8 100 ℃，全縣年平均降雨量1 177.20 mm，其特點(diǎn)是自東南往西北遞減。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

采用的數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、MODIS蒸散數(shù)據(jù)、MODIS植被凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)(NPP)，數(shù)字高程模型(DEM)，土壤數(shù)據(jù)，自然保護(hù)區(qū)空間分布等數(shù)據(jù)。其中土地利用數(shù)據(jù)、生態(tài)保護(hù)紅線來源于自然資源主管部門，人工商品林、自然保護(hù)地?cái)?shù)據(jù)來源于林業(yè)主管部門，降水?dāng)?shù)據(jù)源自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)，MODIS數(shù)據(jù)集來源于美國國家航空航天局地球科學(xué)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)高程模型來源于地理空間數(shù)據(jù)云，土壤數(shù)據(jù)來自中國土壤數(shù)據(jù)庫。

1.3 研究方法

本研究主要通過生態(tài)源地提取、阻力面建立、識別生態(tài)廊道來構(gòu)建生態(tài)安全格局。首先通過形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)方法得到形態(tài)學(xué)上景觀核心區(qū)域；通過水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維護(hù)等3個(gè)部分評價(jià)生態(tài)服務(wù)重要性，結(jié)合水土流失、石漠化評價(jià)寧明縣生態(tài)脆弱性，集成得到寧明縣生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)；并以生態(tài)保護(hù)紅線、人工商品林、江河源頭水保護(hù)區(qū)進(jìn)行修正，疊加選取特殊重要生境斑塊作為生態(tài)源地。然后采用土地利用類型、坡度、起伏度建立阻力面，使用最小累積阻力模型識別生態(tài)廊道。對由生態(tài)源地和生態(tài)廊道所構(gòu)成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化布局，形成生態(tài)安全格局。

2 數(shù)據(jù)處理分析

2.1 生態(tài)源地的識別

2.1.1 MSPA方法

根據(jù)土地利用分類，將喬木林地、竹林地、其他林地、灌木林地、坑塘水面、河流水面、水庫水面、其他草地等生態(tài)用地確定為前景要素，標(biāo)識其生態(tài)空間要素，其他地類為背景要素，并運(yùn)用Guidios Toolbox軟件得到6類景觀類型，包括核心區(qū)、環(huán)、穿孔、邊緣、連接橋、邊緣。生態(tài)用地核心區(qū)是寧明縣的主導(dǎo)景觀類型，占縣域總面積的66.21%(表1)，其空間分布如圖1所示。據(jù)圖1可知，寧明生態(tài)空間核心區(qū)分布存在南北聚集、中部明江河谷偏低的特點(diǎn)，提取其核心區(qū)域作為生態(tài)源地的初選方案。

表1 寧明縣MSPA分類統(tǒng)計(jì)

圖1 寧明縣MSPA要素分布

2.1.2 生態(tài)評價(jià)分析

根據(jù)《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價(jià)技術(shù)指南(試行)(2021年1月)》開展生態(tài)評價(jià)，生態(tài)評價(jià)的目的主要是識別生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)和重要區(qū)，通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)脆弱性評價(jià)集成得到生態(tài)保護(hù)重要性。從水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維護(hù)集成生態(tài)服務(wù)功能重要性評價(jià)，從水土流失、石漠化集成生態(tài)脆弱性評價(jià)，再在生態(tài)系統(tǒng)完整性、生態(tài)廊道的連通性基礎(chǔ)上，綜合評價(jià)生態(tài)保護(hù)重要性。提取其生態(tài)保護(hù)重要級別以上區(qū)域作為生態(tài)源地的第二方案，其評價(jià)結(jié)果如表2、圖2所示。由圖2可知，寧明縣的生態(tài)保護(hù)重要區(qū)域與MSPA方法提取的核心區(qū)基本一致。

表2 寧明縣生態(tài)評價(jià)統(tǒng)計(jì)

圖2 生態(tài)評價(jià)空間分布

2.1.3 綜合評價(jià)識別生態(tài)源地

基于生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)與MSPA核心區(qū)的重合區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合寧明縣是林業(yè)大縣，兼顧寧明縣乃至崇左市林業(yè)開發(fā)重任，人工商品林占據(jù)寧明縣半壁江山，商品林空間分布如圖3所示；并結(jié)合南部公安河源頭水保護(hù)區(qū)(圖4)、生態(tài)保護(hù)紅線(圖5)、細(xì)碎不規(guī)則圖形等要素進(jìn)行修正，綜合評價(jià)得到寧明縣的生態(tài)源地空間分布情況，如圖6所示，主要由南北部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)組成，其中北部依托花山風(fēng)景名勝區(qū)、弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)形成的關(guān)鍵生態(tài)源地，南部依托公安河源頭水保護(hù)區(qū)形成的關(guān)鍵生態(tài)源地，中部生態(tài)源地為依托派陽山森林公園的生態(tài)源地，東部主要依托生態(tài)紅線中的白頭葉猴國家級自然保護(hù)區(qū)形成的生態(tài)源地；按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)分主要分布在城中鎮(zhèn)、亭亮鎮(zhèn)、桐棉鎮(zhèn)、那楠鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

圖3 人工商品林分布

圖4 公安河源頭水保護(hù)區(qū)

圖5 生態(tài)保護(hù)紅線分布

圖6 生態(tài)源地空間分布

2.2 最小累積阻力面

生態(tài)用地在空間上需通過克服其他因素形成的阻力來實(shí)現(xiàn)相互連通與聯(lián)系。一般地以阻力值的大小反映生態(tài)源地向外克服其覆蓋景觀連通的難易程度，主要受自然條件和人類活動(dòng)的影響。本文選取土地利用覆蓋類型、坡度、地形起伏度3項(xiàng)阻力因子，結(jié)合層次分析法分別設(shè)置相對阻力值和權(quán)重，具體詳見表3。一般情況下，地形起伏度越大、坡度越陡、生態(tài)用地覆蓋程度越高，其人類活動(dòng)因素影響越小，其累積阻力系數(shù)也越小，越有利于生態(tài)擴(kuò)張、越有利于促進(jìn)物質(zhì)能量遷移等生態(tài)過程。

表3 模型阻力因子權(quán)重和阻力系數(shù)

依據(jù)表3中的阻力因子權(quán)重和各生態(tài)阻力因子的相對阻力系數(shù)，本文運(yùn)用ArcGIS空間分析模塊中柵格計(jì)算器功能計(jì)算綜合各阻力因子的阻力面空間分布，如圖7所示。利用ArcGIS010.2軟件生成的最小成本距離提取寧明縣最小累積阻力面，如圖8所示。從圖中可以看出，生態(tài)阻力值的空間分布呈中部高、南北部稍低的特點(diǎn)。按行政區(qū)分，高值區(qū)分布在城中鎮(zhèn)、明江鎮(zhèn)、寨安鄉(xiāng)、東安鄉(xiāng)、北江鄉(xiāng)、亭亮鎮(zhèn)、板棍鄉(xiāng)、海淵鎮(zhèn)、那堪鎮(zhèn)集鎮(zhèn)及周邊耕地聚集區(qū)域，低值區(qū)則分布城中鎮(zhèn)、亭亮鎮(zhèn)北部花山風(fēng)景名勝區(qū)-弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)區(qū)域、南部的桐棉鎮(zhèn)與那楠鄉(xiāng)、峙浪鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

圖7 阻力面空間分布

圖8 最小累積阻力面分布

2.3 生態(tài)廊道提取和安全格局構(gòu)建

生態(tài)廊道連接生態(tài)源地，是生態(tài)功能流動(dòng)和物種空間運(yùn)動(dòng)的載體通道，對保證區(qū)域間生態(tài)流、物質(zhì)流、能量流起到關(guān)鍵作用?；谏鷳B(tài)源地的識別與最小累積阻力面的建立，利用ArcGIS軟件的成本距離、成本路徑分析工具，識別出生態(tài)源地之間的重要生態(tài)廊道。以林地、水體為主的生態(tài)源地由多條基于最小阻力的廊道連接，構(gòu)成了寧明縣生態(tài)安全格局，如圖9所示。由圖9可知，寧明縣生成16條重要潛在生態(tài)廊道，生態(tài)源地與其他生態(tài)用地分布較為集中，體現(xiàn)在北部、南部、中部生態(tài)源地鏈接較為緊密，且廊道距離不大，跨越縣域幅度相對較小。生態(tài)源地兩兩間有多條重要生態(tài)廊道，有利于物種空間運(yùn)動(dòng)的多種選擇，物種空間運(yùn)動(dòng)選擇仍以其他生態(tài)用地人工商品林為主，利于其空間運(yùn)動(dòng)物種棲息、覓食等活動(dòng)。

圖9 生態(tài)安全格局

2.4 生態(tài)格局優(yōu)化與空間發(fā)展建議

本文以寧明縣為研究區(qū)，通過生態(tài)評價(jià)確定研究區(qū)生態(tài)保護(hù)重要性分級空間格局，通過結(jié)合MSPA方法提取核心區(qū)，結(jié)合人工商品林分布、生態(tài)保護(hù)紅線碎區(qū)等要素修正，從而確定寧明縣的生態(tài)源地，基于其主要關(guān)鍵生態(tài)貢獻(xiàn)率，并通過基于地形、地貌、邊界分析所確定的最小累積阻力面，識別重要生態(tài)廊道，對由生態(tài)源點(diǎn)與生態(tài)廊道所構(gòu)成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行空間布局優(yōu)化，從而形成寧明縣生態(tài)安全總體格局?？臻g布局優(yōu)化主要考慮體現(xiàn)生態(tài)源地在北部、南部、中部生態(tài)源地鏈接較為緊密，且廊道距離不大，跨越縣域幅度相對較??；生態(tài)源地南北部關(guān)鍵生態(tài)源地占總生態(tài)源地的97.80%，生態(tài)關(guān)鍵貢獻(xiàn)率以南北關(guān)鍵生態(tài)用地為主，形成南北關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)，并結(jié)合其他生態(tài)用地、非生態(tài)用地、地表覆蓋、地形地貌與沿邊因素綜合考慮，細(xì)分農(nóng)田生態(tài)片區(qū)、中部生態(tài)片區(qū)、沿邊生態(tài)片區(qū)。并依托花山風(fēng)景名勝區(qū)、弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)、公安河源頭水保護(hù)區(qū)、派陽山自治區(qū)級森林公園等核心保護(hù)資源，優(yōu)化形成“一軸三核五區(qū)”生態(tài)空間格局(圖10)。其中“一軸”為貫穿南北部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)的重要生態(tài)保護(hù)軸；“三核”為花山-弄崗自然保護(hù)綠核、派陽山自然保護(hù)綠核、十萬大山水源涵養(yǎng)保護(hù)綠核；“五區(qū)”為北部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)、農(nóng)田生態(tài)片區(qū)、沿邊生態(tài)片區(qū)、中部生態(tài)片區(qū)、南部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)。

圖10 生態(tài)安全格局優(yōu)化空間分布

北部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)位于寧明縣亭亮鎮(zhèn)和城中鎮(zhèn)北部區(qū)域，與龍州縣和江州區(qū)相鄰。該區(qū)域是左江上游支流明江河的水源涵養(yǎng)區(qū)，區(qū)內(nèi)有國家級自然保護(hù)區(qū)(廣西弄崗國家級自然保護(hù)區(qū))、花山風(fēng)景名勝區(qū)，生態(tài)功能主要以生物多樣性保護(hù)為主。該片區(qū)主要通過嚴(yán)格的封山育林，保護(hù)現(xiàn)有集中連片公益林與天然林，恢復(fù)闊葉林，提高森林質(zhì)量，加快水土保持林與生物多樣性建設(shè)，合理布局林業(yè)產(chǎn)業(yè)，適當(dāng)提供林產(chǎn)品。提倡“生態(tài)+旅游”發(fā)展模式，在保護(hù)生態(tài)前提下適當(dāng)發(fā)展旅游。

農(nóng)田生態(tài)片區(qū)位于寧明縣明江河谷及兩岸區(qū)域，主要包含城中、明江、東安、北江、海淵和那堪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。該片區(qū)主要以明江河為重要生態(tài)保護(hù)要素，加強(qiáng)水質(zhì)和土壤污染防治，保護(hù)和改善明江流域的生態(tài)環(huán)境，充分發(fā)揮該片區(qū)水源涵養(yǎng)和土壤保持的生態(tài)功能，鞏固生態(tài)優(yōu)勢與農(nóng)業(yè)優(yōu)勢，重點(diǎn)發(fā)展生態(tài)特色農(nóng)業(yè)。

中部生態(tài)片區(qū)位于寧明縣中部峙浪、明江、東安、板棍、那楠和桐棉等區(qū)域。作為寧明縣的生態(tài)保護(hù)腹地，片區(qū)內(nèi)有廣西崇左派陽山自治區(qū)級森林公園。該片區(qū)通過對派陽山林場長期的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)，培育健康的生態(tài)過程和良性的生態(tài)系統(tǒng)，提高水源涵養(yǎng)、水土保持、維護(hù)生物多樣性等生態(tài)功能，保障中越邊境和寧明的生態(tài)安全。

沿邊生態(tài)片區(qū)是以中越邊境國防林為核心、以公母山為依托的生態(tài)保護(hù)片區(qū)，主要包括愛店鎮(zhèn)、桐棉鎮(zhèn)、峙浪鄉(xiāng)、寨安鄉(xiāng)，均與越南交界，國境線全長126.58 km。該區(qū)域地貌以山地丘陵為主體，氣候干熱，森林以天然闊葉林、馬尾松林、灌木林為主，是水源涵養(yǎng)重要功能區(qū)、生物多樣性保護(hù)服務(wù)功能區(qū)，對寧明縣生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要的作用。該片區(qū)適宜發(fā)展林業(yè)產(chǎn)業(yè)，包括速豐林、特色經(jīng)濟(jì)林、林下經(jīng)濟(jì)等。

南部關(guān)鍵生態(tài)片區(qū)位于寧明縣東南部桐棉鎮(zhèn)、那楠鄉(xiāng)等區(qū)域，與上思縣、防城區(qū)相鄰。該片區(qū)緊挨十萬大山，依托天然形成的十萬大山山脈以及廣西十萬大山國家級自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)，是寧明縣東南部的重要生態(tài)功能區(qū)，是公安河、明江河的重要水源涵養(yǎng)和生物多樣性保護(hù)區(qū)。該片區(qū)宜適度發(fā)展生態(tài)旅游、生態(tài)林業(yè)、生態(tài)種養(yǎng)業(yè)，限制大規(guī)模工業(yè)化、城鎮(zhèn)化開發(fā)，限制礦產(chǎn)資源開發(fā)，禁止各類破壞性開發(fā)建設(shè)活動(dòng)。

3 結(jié)論與討論

寧明縣屬十萬大山水源涵養(yǎng)與生物多樣性保護(hù)重要區(qū)，是重要的水源涵養(yǎng)與土壤保持區(qū)，對保護(hù)縣內(nèi)的流域和水庫生態(tài)安全具有重要作用。本文基于MSPA方法提取景觀核心區(qū)，基于生態(tài)評價(jià)提取生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)，基于人工商品林、生態(tài)保護(hù)紅線、公安河源頭水保護(hù)區(qū)等要素疊加修正后提取寧明縣生態(tài)源地。再結(jié)合其他生態(tài)園地、非生態(tài)園地，并結(jié)合最小累積模型初步形成寧明縣生態(tài)安全格局。并通過關(guān)鍵生態(tài)用地、其他生態(tài)用地空間布局、地表覆蓋、地形地貌、沿邊等因素對生態(tài)安全格局進(jìn)行空間布局優(yōu)化，形成“一軸三核五區(qū)”生態(tài)安全格局。并就其格局提出了一些區(qū)域空間發(fā)展建議，可為地方國土全域綜合整治與生態(tài)修復(fù)、生態(tài)文明建設(shè)常態(tài)化治理下空間發(fā)展提供借鑒與參考。