廖劍威,閆淑君,葉佳偉,楊 麗,紀(jì) 霜,尤澤欣

(福建農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院,福建 福州 350002)

快速的城市化進(jìn)程,伴隨著高密度的土地開(kāi)發(fā),不斷侵占生態(tài)斑塊,景觀破碎化加劇,直接影響城市區(qū)域尺度的生態(tài)空間格局,導(dǎo)致一系列生態(tài)安全問(wèn)題的發(fā)生,威脅城市人居安全[1]。景觀破碎化過(guò)高致使內(nèi)部生境斑塊連通性降低,影響物種棲息、繁衍、遷徙和擴(kuò)散等生態(tài)過(guò)程,阻礙了生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)廊道和節(jié)點(diǎn)連接破碎化生境斑塊,確立生境的緩沖區(qū)和核心區(qū),維持斑塊內(nèi)部遺傳交換能力和物種遷徙,保證區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)安全[2-3]。如何構(gòu)建有效的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能的提升尤為重要。

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)思想源于18世紀(jì)歐洲綠色空間規(guī)劃的景觀與軸線,如今其理念逐漸演變?yōu)楸Ｗo(hù)生物多樣性、維持生態(tài)服務(wù)功能[4]。目前,我國(guó)越來(lái)越多學(xué)者對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、生態(tài)節(jié)點(diǎn)的提取及優(yōu)先級(jí)劃分進(jìn)行相關(guān)研究。在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方面,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成“斑塊-廊道-基質(zhì)”的構(gòu)建范式,其構(gòu)建方式主要包括圖論法[5]、電流理論連接度模型[6]、最小累計(jì)阻力模型(MCR)[7]以及利用水文分析法提取最小費(fèi)用路徑。生態(tài)節(jié)點(diǎn)作為斑塊間連接的關(guān)鍵部分,是對(duì)生態(tài)過(guò)程起關(guān)鍵作用的生態(tài)地段,對(duì)促進(jìn)區(qū)域內(nèi)各景觀組分生態(tài)流貫通具有重要的節(jié)點(diǎn)價(jià)值[8]。依據(jù)現(xiàn)有研究對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的提取方法,生態(tài)節(jié)點(diǎn)是等環(huán)繞相鄰的阻力線的相切點(diǎn)[9],也有將與最小耗費(fèi)路徑的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)[10],還有將不同等級(jí)廊道的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究忽視生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的空間及區(qū)域?qū)傩?在廊道構(gòu)建與節(jié)點(diǎn)提取中存在一定的局限。而形態(tài)空間格局分析(morphological spatial pattern,MSPA)在核心源地的選取中能避免綜合分析法、主觀判斷法的主觀性,從空間形態(tài)與結(jié)構(gòu)連接對(duì)源地進(jìn)行分類(lèi)。Linkage Mapper工具通過(guò)篩選的核心源地?cái)?shù)據(jù)和阻力柵格來(lái)繪制核心區(qū)域之間的最低成本路徑,無(wú)需繁雜的手工剔除廊道過(guò)程,通過(guò)閾值設(shè)定等操作得出具有空間、寬度信息的生態(tài)廊道;通過(guò)調(diào)用電路理論的連接度模型Circuitscape可以生成帶有明確區(qū)域信息的“夾點(diǎn)”與生態(tài)“障礙點(diǎn)”。MSPA與Linkage Mapper兩者結(jié)合能在一定程度上彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和節(jié)點(diǎn)選擇中的不足。

本研究以福州市長(zhǎng)樂(lè)區(qū)為例,通過(guò)形態(tài)空間格局分析(MSPA)方法辨識(shí)并提取出核心源地,結(jié)合景觀連通性和景觀要素構(gòu)建綜合阻力面,再運(yùn)用Linkage Mapper、重力模型工具提取各級(jí)潛在生態(tài)廊道,同時(shí)結(jié)合Barrier Mapper、Pinch point識(shí)別有效改善區(qū)域及生態(tài)節(jié)點(diǎn),最終構(gòu)建福州長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò),為未來(lái)長(zhǎng)樂(lè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展、生物多樣性保護(hù)研究提供較為科學(xué)的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福州市長(zhǎng)樂(lè)區(qū)(25°40′-26°04′N(xiāo),119°23′-119°59′E)地處閩江口南岸,北部臨江,東部、南部臨海,西面靠山,海拔2～650 m。屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候區(qū),氣候暖熱濕潤(rùn),年平均氣溫19.3 ℃,植被類(lèi)型屬亞熱帶常綠闊葉林,年均降水量1 382.3 mm。境內(nèi)西南與西北部地勢(shì)較高,中部地勢(shì)平坦,東部沿海為低山丘陵地貌及沖積海積平原區(qū),西部為閩江沖積平原。截至2020年,全區(qū)陸地總面積729 km2,海域面積3 248 km2,常住人口79.02萬(wàn)。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

所用的土地利用(LUCC)數(shù)據(jù)來(lái)源于歐洲航天局(http:// www.esa.int),土地利用類(lèi)型劃分為林地、草地、灌木林地、耕地、濕地、水體、建設(shè)用地、裸地7大類(lèi);數(shù)字高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云 (https://www.gscloud.cn/),分辨率為30 m。

2.2 生態(tài)源地確定

2.2.1 基于MSPA方法的景觀要素識(shí)別 形態(tài)學(xué)空間格局分析法(MSPA)對(duì)柵格圖像空間格局進(jìn)行度量、分割并解譯,能夠有效地對(duì)研究區(qū)域精準(zhǔn)分類(lèi)[11-13]。本研究參考前人的成果[14],將林地、草地要素作為前景數(shù)據(jù),其他土地利用類(lèi)型作為背景數(shù)據(jù);在此基礎(chǔ)上,通過(guò)Guidos Toolbox軟件識(shí)別出前景數(shù)據(jù)中互斥的7類(lèi)景觀要素,景觀類(lèi)型劃分參考文獻(xiàn)[15]。

2.2.2 核心生態(tài)源地識(shí)別 核心生態(tài)源地是物質(zhì)交換、能量流動(dòng)充分的區(qū)域,對(duì)其準(zhǔn)確識(shí)別是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。為避免主觀地將核心生態(tài)源地定義為大面積斑塊,綜合考慮斑塊面積大小及景觀連通性指數(shù)篩選核心源地[16]。選取可能連通性指數(shù)(PC,式1)、斑塊重要性指數(shù)(dPC,式2)2種指標(biāo),分別評(píng)價(jià)區(qū)域景觀連通性、斑塊對(duì)景觀連通性的重要程度,計(jì)算公式如下。

(1)

圖1 研究區(qū)位置示意Fig.1 Location map of the study area

式中:AL為景觀總面積;n表示斑塊總數(shù);ai與aj是斑塊i、j的面積;pij表示斑塊在i與j之間可能連通性指數(shù),取值范圍為0～1,PC越大,表明斑塊之間的連通性越好。

(2)

式中:PCremove為剔除某一斑塊后整體斑塊連接度的值,dPC越大,代表斑塊對(duì)維持景觀連通性的重要性越高。

2.3 基于自然條件下阻力值確定及阻力面的構(gòu)建

阻力值的確定是構(gòu)建阻力面的關(guān)鍵,物種遷徙與能量交換需要克服阻力,常見(jiàn)的阻力因子有土地覆蓋類(lèi)型[17]、坡度高程、人為活動(dòng)[18]?？紤]到研究區(qū)域內(nèi)主要的生態(tài)源地為林地,且生物類(lèi)型以陸生爬行動(dòng)物為主,其生態(tài)過(guò)程主要受到不同景觀類(lèi)型的影響。因此本文選取高程、坡度、土地利用類(lèi)型、MSPA景觀類(lèi)型構(gòu)建阻力面(表1)。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料[19-21],通過(guò)專(zhuān)家意見(jiàn),采用序關(guān)系分析法確定各阻力因子權(quán)重,構(gòu)建綜合阻力面數(shù)據(jù)[22]。

表1 阻力因子權(quán)重及賦值Table 1 Weight and assignment of resistance factor

2.4 生態(tài)廊道的模擬

2.4.1 生態(tài)廊道提取 Linkage Mapper工具核心原理與最小累計(jì)阻力模型(MCR)相同能通過(guò)核心源地斑塊數(shù)據(jù)和阻力柵格識(shí)別并提取潛在的生態(tài)廊道,其運(yùn)算過(guò)程:使用ArcGIS軟件和Python函數(shù)識(shí)別相鄰的核心生態(tài)源地;在源地之間創(chuàng)建核心區(qū)生態(tài)源地網(wǎng)絡(luò);計(jì)算成本加權(quán)距離和最小阻力成本路徑。

2.4.2 生態(tài)廊道分級(jí) 重力模型(gravity model)通過(guò)構(gòu)建核心生態(tài)源地相互作用矩陣,能判斷核心源地斑塊的相對(duì)重要性,相互作用力越大表明重要性程度越高,廊道之間聯(lián)系越緊密[23],以此為廊道分級(jí)提供科學(xué)的依據(jù)[24]。計(jì)算公式如下。

(3)

式中:Gij是斑塊i和j的相互作用力;Ni、Nj是斑塊i、j的權(quán)重值;Dij是i與j之間潛在廊道阻力值;Pi、Pj分別為源地i和j的總阻力值;Lij為斑塊i與j之間潛在廊道的累積阻力值;Lmax為研究區(qū)內(nèi)所有潛在廊道累積最大阻力值。

2.4.3 基于Linkage mapper的生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別 生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中連接相鄰源地并對(duì)生物遷移擴(kuò)散起“踏腳石”作用的位置,是對(duì)區(qū)域生態(tài)過(guò)程起關(guān)鍵促進(jìn)或抑制作用的生態(tài)地段[17],本研究中生態(tài)節(jié)點(diǎn)為生態(tài)障礙點(diǎn)、生態(tài)夾點(diǎn)2類(lèi),利用Barrier Mapper、Pinch point工具可以對(duì)其進(jìn)行識(shí)別,從而進(jìn)一步明確關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點(diǎn)的區(qū)域?qū)傩浴?/p>

Pinch point Mapper工具基于電路理論的連接度模型,對(duì)生態(tài)夾點(diǎn)識(shí)別時(shí),將景觀格局抽象為一個(gè)導(dǎo)電面,物種作為游走著,將有利于生物生態(tài)過(guò)程的土地覆被類(lèi)型賦予低電阻值,反之阻礙生物生態(tài)過(guò)程的土地覆被類(lèi)型賦予高電阻值。當(dāng)物種流經(jīng)某個(gè)區(qū)域時(shí),電阻值越大,則電流密度越小,即生物遷徙過(guò)程途經(jīng)此地的可能性較小有較多其他可替代路線;當(dāng)途徑區(qū)域電阻值低,電流密度大時(shí),即生物遷徙過(guò)程途經(jīng)此地的可能性較大,有較多其他可替代路線,若被破壞則對(duì)區(qū)域生態(tài)過(guò)程穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響,此區(qū)域被稱(chēng)作“夾點(diǎn)區(qū)域”。在Pinch point Mapper中使用多對(duì)一(all-to-one)模式識(shí)別最小成本廊道內(nèi)的“夾點(diǎn)”,將“夾點(diǎn)”區(qū)域識(shí)別作為生態(tài)節(jié)點(diǎn),已有研究結(jié)果表明,廊道寬度不會(huì)影響夾點(diǎn)位置與區(qū)域連通性,為了更好顯示夾點(diǎn)位置,設(shè)置1 km為廊道寬度[25]。

在Barrier Mapper工具中對(duì)障礙點(diǎn)識(shí)別時(shí),可選模式分為2種:選定改進(jìn)得分相對(duì)于最小耗費(fèi)距離百分比,當(dāng)最小成本耗費(fèi)距離變小時(shí),改進(jìn)得分百分比則變大,選擇改進(jìn)得分百分比較高的區(qū)域,表明此區(qū)域原本具有較好的聯(lián)通性,具有一定的障礙,但并非完全障礙,可作為重要的生態(tài)節(jié)點(diǎn),維持區(qū)域的生態(tài)廊道穩(wěn)定性;未選定改進(jìn)得分相對(duì)于最小耗費(fèi)距離百分比時(shí),即可得到改進(jìn)到得分高的節(jié)點(diǎn),其數(shù)值越大,則說(shuō)明此處的修復(fù)和保護(hù)能比其他區(qū)域更好提高整體區(qū)域的連通性,可將此區(qū)域作為重要的生態(tài)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)景觀連通性。2種模式的分析既能夠找出完全障礙的節(jié)點(diǎn),也可以得到具有一定障礙但并不完全阻礙生態(tài)流動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)源地確定

3.1.1 基于MSPA識(shí)別結(jié)果與分析 通過(guò)MSPA分析,得到7類(lèi)景觀類(lèi)型(圖2),并計(jì)算不同景觀類(lèi)型的面積和比例(表2)。結(jié)果表明,長(zhǎng)樂(lè)區(qū)7種景觀類(lèi)型總面積333.34 km2。其中核心區(qū)面積最大(245.36 km2),占所有景觀類(lèi)型的73.60%,最小的為橋接區(qū)8.25 km2,僅占所有景觀類(lèi)型的2.47%。核心區(qū)主要分布在研究區(qū)的南部和北部, 整體連通性良好,在北部呈組團(tuán)狀,包括天臺(tái)嶺、大寨山、鼎乾山;南部呈條帶狀分布,包括崩山、旗山、風(fēng)洞、御國(guó)諸山;董奉山、龍腰山橫貫中部;東西部核心區(qū)斑塊較少、破碎化程度高,連通性較差,不利于物種的遷移擴(kuò)散和物質(zhì)循環(huán)。作為核心區(qū)與其他景觀類(lèi)型的過(guò)渡區(qū)域的穿孔與邊緣區(qū)是核心區(qū)的保護(hù)屏障,分別占所有景觀類(lèi)型的4.79%和8.69%,說(shuō)明核心斑塊穩(wěn)定性較高,能很好抵御外界因素干擾帶來(lái)的沖擊;橋接區(qū)是連接核心區(qū)的線性通道,其面積為8.25 km2,占比2.47%,面積相對(duì)較小,且分布較為破碎,表明核心區(qū)斑塊之間的物質(zhì)流動(dòng)通道聯(lián)通性較弱;此外作為生物遷徙擴(kuò)散暫息地的島狀斑塊面積14.3 km2,占比4.29%,有利于提高生態(tài)斑塊的連通性。

表2 MSPA景觀類(lèi)型數(shù)量特征統(tǒng)計(jì)Table 2 The quantitative characteristics of MSPA landscape type

圖2 MSPA景觀類(lèi)型分析Fig.2 MSPA landscape types

3.1.2 核心生態(tài)源地連通性評(píng)價(jià) 進(jìn)行核心源地篩選時(shí),運(yùn)用conefer2.6量化連通性指標(biāo),計(jì)算得出生態(tài)源地的景觀連通性指數(shù)(dPC)(表3),綜合考慮計(jì)算結(jié)果并參考相關(guān)研究[26],將dPC>0.5的生態(tài)斑塊作為核心生態(tài)源地(圖3)。結(jié)合圖3、表3可以看出,長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)源地主要分布在西南部、西北部,以猴嶼洞天巖、鰲峰山、大象山構(gòu)成生態(tài)源地主體部分,面積較大;中部地區(qū)核心源地面積小,斑塊較為破碎,需要注重生態(tài)斑塊修復(fù),提升斑塊完整性;西部地區(qū)核心源地斑塊重要性、斑塊面積大于東部,同時(shí)東部地區(qū)景觀連通性低,物質(zhì)流動(dòng)存在很大阻隔,亟待增加生態(tài)源地并形成連接通道。

表3 重要生態(tài)源地重要性指數(shù)Table 3 Connectivity index of important ecological sources

圖3 核心源地分布圖Fig.3 Distribution map of core sources

3.2 阻力面及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

3.2.1 阻力面構(gòu)建 根據(jù)各因子阻力面,加權(quán)疊加分析得到綜合阻力面(圖4),通過(guò)分析可知,研究區(qū)西南、西北部阻力值較小,也存在部分地區(qū)阻力值較高,比如吳航街道、航城街道、營(yíng)前街道等地區(qū)。高阻力區(qū)域主要位于研究區(qū)東部、中部(包括漳港街道、松下鎮(zhèn)、漳港街道、湖南鎮(zhèn)以及金峰鎮(zhèn)等地區(qū)),這是由于該地區(qū)受到耕地、建設(shè)用地的影響。阻力分布呈西低東高,導(dǎo)致連通性降低,影響東部與西部區(qū)域信息交流和物種遷移。

圖4 綜合阻力面Fig.4 Comprehensive resistance surface

3.2.2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的模擬與等級(jí)劃分 以綜合阻力面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),借助Linkage mapper工具提取最小成本路徑和識(shí)別生態(tài)廊道,得到研究區(qū)源地間生態(tài)廊道55條。利用重力模型對(duì)11個(gè)生態(tài)源地的相互作用力進(jìn)行計(jì)算,構(gòu)建潛在廊道相互作用矩陣(表4)。由結(jié)果可以看出,核心源地4與5之間的相互作用最強(qiáng),分別位于漳港街道的林地、龍角峰公園,表明源地的連通性最強(qiáng),生物遷徙的阻力最小,信息交流與物質(zhì)交換的程度最高,應(yīng)作為保護(hù)重點(diǎn)之一。源地1與11相互作用力最小,兩地生物遷徙的阻力最大,物質(zhì)交換困難。源地1與源地4、5位于福州市長(zhǎng)樂(lè)區(qū)建成區(qū)邊緣,相互作用力較小,同時(shí)在城市東部建成區(qū)內(nèi)部沒(méi)有一定數(shù)量的生態(tài)源地,無(wú)法形成廊道的連接。因此,在潛在廊道的規(guī)劃中,根據(jù)已提取的廊道基礎(chǔ)上,可以增加城市建成區(qū)內(nèi)生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)量與面積,促進(jìn)東西部物質(zhì)交換與生物交流。

表4 斑塊相互作用力矩陣Table 4 The matrix of patch interaction force

按照引力值將源地間生態(tài)廊道分為3級(jí)(圖5)。引力值>1 000的定義為1級(jí)廊道,共計(jì)11條,位于研究區(qū)南北部,將區(qū)域內(nèi)南北部相連接,形成密集的1級(jí)廊道骨架;引力值500～1 000的定義為2級(jí)廊道,共計(jì)10條,主要分布在長(zhǎng)樂(lè)區(qū)中部區(qū)域,承接北部源地,并與南部源地相連接,較為密集地分布在董奉山國(guó)家森林公園、龍腰山;引力值200～500的定義為3級(jí)廊道,共計(jì)11條,主要分布在長(zhǎng)樂(lè)區(qū)邊緣,連接部分景觀作用力較小的斑塊,以水牛山、東灣后為中心連接松下鎮(zhèn)域內(nèi)的山脈水系,在一定程度上抵御周邊的危害風(fēng)險(xiǎn),形成較好的生態(tài)屏障保護(hù)中心城區(qū)的生態(tài)安全。因此,1級(jí)廊道和2級(jí)廊道是保護(hù)工作的重點(diǎn),3級(jí)廊道作為保護(hù)源地不受損害的屏障也需形成網(wǎng)絡(luò)連接。此外,研究區(qū)內(nèi)的松下鎮(zhèn),文武砂鎮(zhèn),漳港街道、湖南鎮(zhèn)廊道連接較為分散,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)不夠完善,未形成區(qū)域的完整網(wǎng)狀連接,需要補(bǔ)充生態(tài)源地加強(qiáng)內(nèi)外部聯(lián)系,促進(jìn)土地資源合理規(guī)劃利用。

圖5 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)Fig.5 Ecological network

3.3 長(zhǎng)樂(lè)區(qū)綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局優(yōu)化路徑

已有研究表明,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局優(yōu)化的顯性表征即生態(tài)源地質(zhì)量提升、生態(tài)廊道寬度的拓展、生態(tài)節(jié)點(diǎn)的保護(hù)[27]。因此長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)廊道的優(yōu)化著眼于3個(gè)方面,其一,保證生態(tài)源地質(zhì)量是潛在廊道的形成關(guān)基礎(chǔ),關(guān)鍵在于生態(tài)源地?cái)?shù)量、面積的增加;其二,就廊道空間屬性而言,盡量拓寬廊道寬及增加生態(tài)節(jié)點(diǎn)以提升網(wǎng)絡(luò)連通性及抗干擾的能力;其三,確立生態(tài)保護(hù)區(qū)域建設(shè)的優(yōu)先級(jí),提高廊道保護(hù)的針對(duì)性。

3.3.1 生態(tài)源地與生態(tài)廊道優(yōu)化與提升 目前長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)源地之間被有效串聯(lián),但在景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上尚有不足。因此,在保護(hù)和改善生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和連通度時(shí),首先要保護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)資源,諸如鼎乾山、鰲峰山、鳳凰山位于南北縱向廊道,這類(lèi)生態(tài)源地森林覆蓋率高、生物多樣性豐富,需要加強(qiáng)對(duì)其原有生態(tài)功能的保護(hù)。其次,修復(fù)破碎生態(tài)空間,采取植樹(shù)造林、適當(dāng)退耕還林等手段將分散斑塊連接,提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)森林資源,擴(kuò)大城區(qū)綠地面積。最后,在東部區(qū)域新增4個(gè)生態(tài)源地作為補(bǔ)充,使其成為原有生態(tài)源地連接的中轉(zhuǎn)位置,同時(shí)增加9條規(guī)劃廊道,形成環(huán)網(wǎng)狀鏈路的布局,進(jìn)一步增強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。即以董奉山國(guó)家森林公園為區(qū)域生態(tài)核心,重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域東部與西部、東北與東南部的廊道連接,將東北部梅花鎮(zhèn)、金峰鎮(zhèn);東南部的古槐鎮(zhèn)、江田鎮(zhèn)、松下鎮(zhèn)的生態(tài)源地連接至并入市域生態(tài)網(wǎng)絡(luò),并與4、5、6、9、10等源地連接,增加長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連接效率與穩(wěn)定性,促使形成閉合網(wǎng)絡(luò)格局。

3.3.2 關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別與優(yōu)化 運(yùn)用Pinchpoint Mapper工具,在“成對(duì)模式”與“多對(duì)一”2種模式下識(shí)別長(zhǎng)樂(lè)區(qū)生態(tài)夾點(diǎn),成對(duì)模式下最高電流密度為1.833(圖6a),研究區(qū)南部電流密度較高,主要集中區(qū)域有6處;與成對(duì)模式相比,多對(duì)一模式下最高電流密度為0.294(圖6b)且高密度區(qū)域轉(zhuǎn)移到中部地區(qū),主要集中區(qū)域有4處。結(jié)合2種模式下識(shí)別的生態(tài)夾點(diǎn)區(qū)域,提取出36個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)。疊合阻力面數(shù)據(jù)可知,這些生態(tài)節(jié)點(diǎn)多位于各廊道的交叉重疊處,此類(lèi)區(qū)域?qū)S持景觀連通性有關(guān)鍵作用,應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地保護(hù),保障其生態(tài)完整性。

a.成對(duì)模式;b.“多對(duì)一”模式圖6 基于Pinchipoint Mapper生態(tài)節(jié)點(diǎn)分析Fig.6 Eco-nodes analysis based on Pinchipoint Mapper

運(yùn)用Barrier Mapper工具對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析可知(圖7),改進(jìn)得分較高區(qū)域集中分布在中部(圖7a),緊鄰生態(tài)源地,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中,呈現(xiàn)明顯的中轉(zhuǎn)、集聚作用,對(duì)區(qū)域整體聯(lián)通性發(fā)揮關(guān)鍵作用。而改進(jìn)得分相對(duì)LCD百分比高值區(qū)域在廊道分布較為均衡,集中在北部核心生態(tài)源地與中部城區(qū)廊道重疊處(圖7b),以人類(lèi)活動(dòng)影響較大的斑塊為主,且此處景觀破碎化明顯,此類(lèi)區(qū)域有較好的聯(lián)通性,具有一定的障礙,但并非完全障礙,根據(jù)此分布共提取生態(tài)節(jié)點(diǎn)51個(gè)。

a.未選定改進(jìn)得分相對(duì)于LCD百分比;b.改進(jìn)得分相對(duì)于LCD百分比圖7 基于Barrier Mapper生態(tài)節(jié)點(diǎn)分析Fig.7 Eco-nodes analysis based on Barrier Mapper

綜合Linkage Mapper工具箱得到的生態(tài)節(jié)點(diǎn)共計(jì)87個(gè),其中生態(tài)夾點(diǎn)36處,生態(tài)障礙點(diǎn)51處。結(jié)合研究區(qū)1、2、3級(jí)潛在生態(tài)廊道分布,借鑒相關(guān)學(xué)者的研究[7],將研究區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)劃分為3個(gè)等級(jí),識(shí)別區(qū)域內(nèi)優(yōu)先改善的范圍,能夠清晰地指明未來(lái)生態(tài)改善工作的重點(diǎn)。最后提取出1級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)17個(gè),2級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)12個(gè)、3級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)8個(gè)(圖8)。將1、2級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)劃分為優(yōu)先保護(hù)區(qū)域,嚴(yán)格控制對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的生態(tài)侵?jǐn)_,保護(hù)基本農(nóng)田的基礎(chǔ)上,可采取適當(dāng)?shù)耐烁€林、退耕還濕等方式,合理規(guī)劃建設(shè)用地?cái)?shù)量,保證公園綠地建設(shè);建立完善的監(jiān)測(cè)體系,有效了解修復(fù)過(guò)程存在的問(wèn)題,及時(shí)調(diào)整修復(fù)策略。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

基于MSPA識(shí)別出福州市長(zhǎng)樂(lè)區(qū)7種景觀類(lèi)型,其中核心區(qū)面積面積最大為245.36 km2,占所有景觀類(lèi)型面積的73.61%,類(lèi)型以林地為主;綜合選取dPC連通性指數(shù)和斑塊面積篩選出11個(gè)生態(tài)源地,主要分布在南部、西北部的低山丘陵、中部平原區(qū)域,東西兩側(cè)分布稀疏,生態(tài)源地連通性較差,并未形成核心源地的合理分布。

運(yùn)用Linkage-mapper工具提取潛在廊道55條,并引入重力模型對(duì)廊道進(jìn)行分級(jí),其中1級(jí)廊道11條,2級(jí)廊道10條,3級(jí)廊道11條,集中分布在長(zhǎng)樂(lè)區(qū)中西部地區(qū),且與東部連接的生態(tài)廊道較為缺乏,需在東部區(qū)域加強(qiáng)生態(tài)源地建設(shè),以促進(jìn)東部與西部生物的生態(tài)交流,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性;通過(guò)Pinch point和Barrier Mapper模塊提取生態(tài)節(jié)點(diǎn)共計(jì)87個(gè),結(jié)合不同等級(jí)廊道分布提取1級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)17個(gè)、2級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)12個(gè),3級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)8個(gè),可在廊道中起踏腳石作用,對(duì)于提高生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連通性具有重要意義。

關(guān)鍵生態(tài)廊道、關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點(diǎn)等級(jí)的劃分對(duì)于長(zhǎng)樂(lè)區(qū)綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)規(guī)劃建設(shè)時(shí)序優(yōu)先級(jí)判定具有重要意義,通過(guò)關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布重新界定生態(tài)源地范圍,在研究區(qū)東部增加4個(gè)生態(tài)源地和9條規(guī)劃廊道,結(jié)果可知,東西部物種擴(kuò)散路徑增加,生態(tài)連通性有大幅度提升,整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性更強(qiáng)。

4.2 討論

本研究主要是從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)角度探討區(qū)級(jí)范圍內(nèi)潛在廊道保護(hù)的可持續(xù)性,基于Linkage Mapper工具識(shí)別生態(tài)“夾點(diǎn)”、生態(tài)“障礙點(diǎn)”為生態(tài)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化提供新的思路和方法,其思路也能在特定物種保護(hù)區(qū)優(yōu)化選址方面提供一定的參考。

同時(shí),本次研究也存在不足之處。在生態(tài)源地的識(shí)別中,MSPA對(duì)于研究區(qū)域像元大小十分敏感,不同粒度、邊緣寬度對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局影響尚未納入考慮范圍之內(nèi);在連通性評(píng)價(jià)中,confor軟件參考操作手冊(cè)設(shè)定連通概率為0.5,設(shè)置1 000 m的寬度閾值,用以評(píng)價(jià)源地的重要程度,寬度閾值的大小對(duì)連通性評(píng)價(jià)結(jié)果影響的大小還可以進(jìn)一步研究。阻力面構(gòu)建是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵步驟,本次借鑒已有的研究,選取的阻力因子側(cè)重陸生物種生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,未考慮到水生物種對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的敏感性。