摘" " 要:為了以系統(tǒng)思維為指導(dǎo)全方位加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè),科學(xué)評(píng)估生態(tài)受損和失衡區(qū)域,實(shí)現(xiàn)保護(hù)和修復(fù)一體化,以江西省上饒市萬年縣為研究區(qū),運(yùn)用MSPA與MCR模型構(gòu)筑生態(tài)網(wǎng)絡(luò),疊加生態(tài)脆弱性的評(píng)價(jià)分級(jí),精準(zhǔn)判定需進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的區(qū)域,并針對(duì)各區(qū)域的特性分類施策,提出相應(yīng)的修復(fù)與保護(hù)措施。結(jié)果表明:(1)共識(shí)別出7處生態(tài)源地,總面積353.61 km2,21條生態(tài)廊道,總長(zhǎng)度292.1 km,架構(gòu)起了“一環(huán)、一核、多廊、多斑塊”的生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)格局;(2)研究區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果以非脆弱與低度脆弱為主,但中心城區(qū)及其周圍地帶以及南部的低山區(qū)域的生態(tài)脆弱性較為顯著,東南部邊緣地帶高脆弱區(qū)聚集;(3)識(shí)別出6塊生態(tài)修復(fù)保護(hù)區(qū)域,并根據(jù)區(qū)域內(nèi)土地利用實(shí)際情況將其分為三類,分別提出生態(tài)修復(fù)保護(hù)方案。本研究為萬年縣的生態(tài)修復(fù)保護(hù)工作提供了綜合分析路徑,能夠精準(zhǔn)識(shí)別出連通性強(qiáng)但脆弱性較高地帶,為研究區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)和保護(hù)提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:生態(tài)網(wǎng)絡(luò);生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià);生態(tài)修復(fù);修復(fù)措施
中圖分類號(hào): X171.4" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A" " " "DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2024.04.006
Research on Ecological Restoration Protected Areas Based on Ecological Network-Vulnerability:Taking Wannian County as an Example
LIU Ni, ZHU Chuanmin
(School of Earth Science, East China University of Technology,Nanchang, Jiangxi,330000, China)
Abstract: In order to reinforce the construction of an ecological civilisation in all its aspects, guided by systemic thinking, it is necessary to scientifically assess the areas of ecological damage and imbalance, and to achieve the integration of protection and restoration. The study area was Wannian County, Shangrao City, Jiangxi Province. In this study, the MSPA and MCR models were used to construct an ecological network, overlaid with the ecological vulnerability assessment, to accurately identify areas in need of ecological restoration, and to propose restoration and protection measures based on the characteristics of each area. The results showed that: (1) a total of 7 ecological sources with a total area of 353.61 km2 and 21 ecological corridors with a total length of 292.1 km had been identified, creating an ecological network pattern of \"one ring, one nucleus, multiple corridors and multiple patches\". (2) The results of ecological vulnerability assessment in the study area were dominated by non-vulnerable and low vulnerability, but the ecological vulnerability was more significant in the central city and its surrounding zones, as well as in the low mountainous areas in the south, with a concentration of high vulnerability zones in the southeastern fringes.(3) The study identified six ecological restoration and protection areas, classified into three categories based on their current land use. Separate ecological restoration and protection schemes were proposed for each area. This study offerd a comprehensive analysis framework for ecological restoration and protection in Wannian County. It accurately identified zones with strong connectivity but high vulnerability, thereby providing technical support for the ecological restoration and protection of land space in the study area.
Key words:ecological web; environmental impact assessment; ecological restoration; restoration measures
人類活動(dòng)深刻改變著生態(tài)空間的形態(tài)、要素與功能,重塑人地關(guān)系及系統(tǒng)格局[1]。我國的工業(yè)化和城市化發(fā)展這一過程不僅推動(dòng)了中國經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),也對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重影響,自然資源可持續(xù)利用與人地均衡發(fā)展多維互約[2]。通過生態(tài)修復(fù)措施來恢復(fù)或提升生態(tài)系統(tǒng)的功能,并降低其脆弱性,以達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的目的已成為共識(shí)[3]。面對(duì)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn),我國積極采取行動(dòng),自20世紀(jì)50年代便開始實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程。無論是針對(duì)特定地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)還是單一生態(tài)要素的修復(fù),往往忽視了生態(tài)要素之間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系以及生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作之間應(yīng)有的一體化協(xié)作,不能化解生態(tài)保護(hù)與發(fā)展之間的矛盾。為破解此難題,需加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和綜合治理,推動(dòng)生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善與可持續(xù)發(fā)展[4],國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的理論與實(shí)踐都需創(chuàng)新突破。
在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域,國際先行者已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),其技術(shù)和理論成果具有重要的參考意義。盡管“國土空間生態(tài)修復(fù)”在國際學(xué)術(shù)界尚無明確定義,但生態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、景觀恢復(fù)技術(shù)等方面的研究[5]均強(qiáng)調(diào)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碎片化問題的修復(fù)及生態(tài)連通性的提升,主流趨勢(shì)是以“生態(tài)保護(hù)為主,生態(tài)修復(fù)為輔”。隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的深入,國內(nèi)學(xué)者在生態(tài)修復(fù)分區(qū)識(shí)別上有所進(jìn)展,但現(xiàn)有研究多聚焦于如何識(shí)別與解決生態(tài)問題,生態(tài)修復(fù)分區(qū)的技術(shù)方案主要集中在壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型[6]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需視角[7]、生態(tài)系統(tǒng)功能脅迫多維特征[8]等理論方法,研究側(cè)重于維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的完整性以及改善區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境[9-12],缺乏一個(gè)整合修復(fù)和保護(hù)的統(tǒng)一分析框架,影響修復(fù)效率。因此,本文融合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià),旨在探索一種既能保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)連通性,又能精準(zhǔn)修復(fù)生態(tài)脆弱重點(diǎn)區(qū)域的新方法。本文選取MSPA分析得到的連通性高的核心區(qū)為生態(tài)源地,基于MCR模型構(gòu)建阻力面,提取生態(tài)廊道,進(jìn)一步疊加生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果,識(shí)別生態(tài)修復(fù)保護(hù)區(qū)域,并分類別提出生態(tài)修復(fù)策略,以期為南方紅壤丘陵地區(qū)的國土空間生態(tài)修復(fù)提供參考。
1 數(shù)據(jù)與方法
1.1 研究區(qū)概況
萬年縣位于江西省東北中部,緊鄰鄱陽湖的東南岸和樂安河的下游地帶,是南昌、上饒、景德鎮(zhèn)、鷹潭等重要城市的交匯處。交通方面,景鷹高速公路與昌德高速公路、國道206與昌萬公路在此交匯,形成獨(dú)特的雙“十”字交通網(wǎng)架構(gòu)。萬年縣下轄梓埠、大源、裴梅、陳營、石鎮(zhèn)、青云6個(gè)鎮(zhèn);湖云、上坊、蘇橋、珠田、齊埠、汪家6個(gè)鄉(xiāng),縣人民政府駐地陳營鎮(zhèn)。地貌類型主要由崗地和丘陵構(gòu)成,濱湖平原地形次之,地勢(shì)呈階梯狀傾斜。地帶性土壤為水稻土和紅壤。區(qū)域內(nèi)以森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主,森林生態(tài)系統(tǒng)主要分布在青云鎮(zhèn)、上坊鄉(xiāng)、裴梅鎮(zhèn)、大源鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)集中分布在湖云鎮(zhèn)、梓埠鎮(zhèn)、裴梅鎮(zhèn)、陳營鎮(zhèn)等區(qū)域;城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)分布集中,占萬年縣國土面積的11.40%??h域共有3處省級(jí)以上自然保護(hù)地,同時(shí)擁有重要生態(tài)保護(hù)價(jià)值的萬年河特有魚類國家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)和萬年貢米多樣性保護(hù)紅線區(qū)。作為國家的農(nóng)產(chǎn)品主要產(chǎn)區(qū),特色農(nóng)業(yè)如貢米、紅豆衫等發(fā)展態(tài)勢(shì)強(qiáng)勁。近年來,電子信息與紡織新材料兩大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了集群集約發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展均對(duì)生態(tài)環(huán)境存在一定威脅。
1.2 數(shù)據(jù)來源
本文所用生態(tài)紅線和2022年土地利用數(shù)據(jù)來自于江西省地理信息公共服務(wù)平臺(tái),DEM與2022年NDVI數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái),人口密度柵格數(shù)據(jù)來源于World POP平臺(tái),年均降水量與土壤數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心,土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫,道路交通數(shù)據(jù)來源于Open Street Map平臺(tái),獲取時(shí)間為2022年4月。利用ArcGIS10.2軟件,根據(jù)萬年縣行政范圍對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格鑲嵌,對(duì)DEM、NDVI、氣溫、降水、土壤等數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪提取,并將各柵格數(shù)據(jù)像元大小統(tǒng)一為30 m×30 m。
1.3 研究方法
1.3.1 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 (1)基于MSPA景觀格局分析
為進(jìn)行MSPA分析,將研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為柵格圖,以林地為前景,其余為背景,形成二值土地利用柵格圖。利用Guidos Toolbox軟件,設(shè)置各斑塊邊緣區(qū)域?qū)挾葹?,過渡參數(shù)為0,采用八鄰域法則,最終得到萬年縣基于MSPA的景觀類型分類圖。通過腐蝕計(jì)算得到核心區(qū)斑塊,進(jìn)行骨架抽取、擴(kuò)張重建等運(yùn)算,獲得連接橋、邊緣區(qū)、支線、環(huán)島、孤島和孔隙等景觀。最終,得到7類功能各異的景觀。
(2)研究區(qū)景觀連通性評(píng)價(jià)
利用Conefor軟件,全面評(píng)估研究區(qū)內(nèi)核心區(qū)斑塊的景觀連接度,具體通過整體連通性連接指數(shù)(IIC)、可能連通性連接指數(shù)(PC)和斑塊重要性指數(shù)(dPC)進(jìn)行計(jì)算[13]。
式中,pi*j為斑塊i與斑塊j所有可能路徑的概率乘積的最大值;AL為景觀的總規(guī)模;PC指數(shù)(0≤PC≤1)衡量斑塊在景觀中的可能連接度,值越大,代表連接性越強(qiáng);dPC反映斑塊的重要性;PCremove代表從景觀中去除某個(gè)特定斑塊后的可能連通性指數(shù)。
(3)基于MCR模型的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
CR模型與ArcGIS的成本距離工具結(jié)合,可用于計(jì)算綜合阻力面,進(jìn)而估算物種從生態(tài)源地向其他區(qū)域遷移所需的成本[14]。
該模型通過未知正函數(shù)f,結(jié)合生態(tài)源斑塊景觀單元i與景觀單元j之間的距離Dij,以及景觀單元i對(duì)特定物種運(yùn)動(dòng)的阻力系數(shù),計(jì)算綜合阻力面,估算物種從生態(tài)源地遷移到其他區(qū)域所需的成本。
選取代表景觀類型、地形、道路的指標(biāo),共同構(gòu)建綜合生態(tài)阻力面,在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)評(píng)估每種阻力因子,考慮了它們對(duì)物種生境適宜性的影響,以及它們?cè)谌f年縣景觀中的分布和影響[15-18]。通過評(píng)估和打分,確定符合萬年縣現(xiàn)狀的阻力值(表1)。
運(yùn)用Cost Distance模塊,精確計(jì)算各像元到達(dá)最近生態(tài)源地的累積成本距離,進(jìn)而利用Cost Path模塊有效生成潛在的生態(tài)廊道。借助重力模型量化生態(tài)源地斑塊之間的相互作用強(qiáng)度,科學(xué)評(píng)估潛在廊道的重要性。結(jié)合研究區(qū)實(shí)際,最終構(gòu)建出生態(tài)網(wǎng)絡(luò),為生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施提供精準(zhǔn)指引。
1.3.2 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)及障礙因子診斷 (1)指標(biāo)體系構(gòu)建
萬年縣位于南方典型的紅壤丘陵地帶,面臨較為嚴(yán)重的土壤侵蝕問題,其植被覆蓋、水系分布和土壤類型均對(duì)當(dāng)?shù)氐募Z食生產(chǎn)和生態(tài)安全構(gòu)成顯著影響。為了深入、客觀、全面地評(píng)估該縣的生態(tài)脆弱性,本文綜合實(shí)地考察和前人研究成果,構(gòu)建了一個(gè)涵蓋人類活動(dòng)、土地利用、氣候狀況、土壤侵蝕性和地形地貌五大方面的評(píng)價(jià)體系[19]。在人類活動(dòng)層面,選取人口密度作為關(guān)鍵指標(biāo),以反映人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力。在土地利用方面,通過NDVI指數(shù)來量化植被覆蓋情況,同時(shí)考慮土地與水體之間的距離,以此評(píng)估水資源對(duì)土地利用的影響[20]。在氣候因素方面,選擇年均降水量為主要指標(biāo),用于衡量降雨對(duì)土壤侵蝕和生態(tài)脆弱性的潛在影響。在土壤侵蝕性方面,本文采用修正后的通用土壤侵蝕公式來計(jì)算土壤侵蝕強(qiáng)度,這一指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)生態(tài)脆弱性至關(guān)重要。在地形地貌方面,納入高程和坡度2個(gè)指標(biāo),其對(duì)于理解水土流失過程和地形穩(wěn)定性具有關(guān)鍵作用。各因子權(quán)重通過層次分析法得出,詳細(xì)指標(biāo)體系見表2。
(2)指標(biāo)歸一化
由于各項(xiàng)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱和數(shù)值范圍不同,無法直接疊加比較,因此必須對(duì)其進(jìn)行歸一化處理,以消除量綱差異。歸一化后,各指標(biāo)將轉(zhuǎn)換至同一無量綱尺度,便于綜合分析和加權(quán)疊加。
正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式:
負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式:
式中,Aij為柵格j中評(píng)價(jià)指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化值;Xij為柵格j評(píng)價(jià)指標(biāo)i的原始值;min(Xij)為所有柵格中評(píng)價(jià)指標(biāo)i的最小值;max(Xij)是所有柵格中評(píng)價(jià)指標(biāo)i的最大值。
(3)脆弱性等級(jí)劃分
脆弱性分值的計(jì)算公式如下:
EVI=∑Mij ×Nj(7)
式中,Nj表示評(píng)價(jià)指標(biāo)i的權(quán)重;Mij代表評(píng)價(jià)指標(biāo)i的標(biāo)準(zhǔn)化得分。利用Arcgis10.2軟件,將脆弱性分值通過自然斷點(diǎn)法重新分為4個(gè)等級(jí),分別為非脆弱、低度脆弱、中度脆弱、高度脆弱。
(4)障礙因子檢測(cè)
通過引入指標(biāo)的偏離度和因子的障礙度,進(jìn)行測(cè)算和分析。指標(biāo)的偏離度是指單項(xiàng)指標(biāo)因素對(duì)目標(biāo)間的差距,通過“1”減去標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值得到;障礙度是指指標(biāo)對(duì)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果的阻礙程度。利用“偏離度”(Pi)和“障礙度”(Qij)對(duì)萬年縣土地生態(tài)狀況的障礙因子進(jìn)行診斷和評(píng)估,計(jì)算公式如下:
Pi=1-Ei(8)
Qij=Pi fi fj / ∑(Pi fi fj)(9)
式中, fi 和Ei為指標(biāo)i的權(quán)重、標(biāo)準(zhǔn)化值;fj為準(zhǔn)則層j的權(quán)重。
1.3.3 生態(tài)修復(fù)保護(hù)區(qū)識(shí)別 生態(tài)修復(fù)應(yīng)超越單一區(qū)域,重視各生態(tài)源地間的整體聯(lián)系與連通性[21]。故本文將構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果疊加,識(shí)別中度脆弱區(qū)和高生態(tài)脆弱區(qū)內(nèi),廊道與節(jié)點(diǎn)密集區(qū)被為需要進(jìn)行修護(hù)保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域,以精準(zhǔn)實(shí)施生態(tài)修復(fù)與保護(hù)[22]。
2 結(jié)果與分析
2.1 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
2.1.1 生態(tài)源地識(shí)別 如圖1所示,萬年縣核心區(qū)面積達(dá)到438.11 km2,占前景區(qū)面積的70.09%。在空間分布上,大片的核心區(qū)斑塊主要集中在東部和中部,形成了顯著的聚集性。在西北和南部地區(qū),核心區(qū)斑塊相對(duì)細(xì)碎且分散。邊緣區(qū)和孔隙區(qū)的面積占比排名第2位和第3位,這2個(gè)區(qū)域可以降低外部因素對(duì)內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)的干擾。支線和橋接區(qū)的面積占比較小,其在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的連接作用較弱,難以在物種遷移過程中充當(dāng)綠色通道。
為避免提取出的生態(tài)源地過于破碎和碎片化分布,在選取面積較大的15個(gè)核心區(qū)斑塊的基礎(chǔ)上,識(shí)別出了7個(gè)dPC值大于5的核心區(qū)斑塊(表3),并將它們確定為生物物種發(fā)展和繁衍的源地。這些源地斑塊以林地類型為主,提供了豐富的生物棲息地和生態(tài)走廊,對(duì)于保護(hù)生物多樣性、促進(jìn)物種交流和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要意義。
如圖2所示,生態(tài)源地占地面積較大且分布不均勻,除梓埠鎮(zhèn)和湖云鄉(xiāng)外,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有生態(tài)源地分布。東南部依托良好的林地資源,提供了大面積的生態(tài)源地;而研究區(qū)西北部由于林地斑塊面積小且分布細(xì)碎,沒有生態(tài)源地分布。生態(tài)源地的選定覆蓋了研究區(qū)內(nèi)所有重大的生態(tài)管控區(qū)和重點(diǎn)風(fēng)景名勝保護(hù)區(qū)等生態(tài)環(huán)境較好的地區(qū)。
2.1.2 阻力面構(gòu)建 根據(jù)萬年縣現(xiàn)實(shí)情況,將坡度和起伏度的權(quán)重值都確定為0.2,道路距離因素權(quán)重確定為0.2,景觀類型阻力權(quán)重為0.4。借助ArcGIS 10.2軟件,計(jì)算生成萬年縣綜合阻力面(圖3),研究區(qū)內(nèi)阻力最高值為510.0,最低值為12.8,平均值為77.3。除了高值區(qū)域主要集中在中部城區(qū)和西北部的山地之外,其余地方的阻力值都是零散分布的,這種分布特點(diǎn)使得阻力面斑塊呈現(xiàn)出明顯的破碎特征。
2.1.3 生態(tài)廊道提取與生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別 通過成本距離模塊和成本路徑模塊最小成本路徑,生成研究區(qū)的21條潛在廊道,運(yùn)用重力模型計(jì)算各個(gè)斑塊之間的互相作用力,得到代表斑塊間廊道相互作用的重要性數(shù)值(表4)。
以相互作用值1為基準(zhǔn),將廊道劃分為重要與一般兩類。其中,相互作用力值大于1的重要廊道共有5條,相互作用力小于1的一般廊道則有16條。部分關(guān)鍵廊道與潛在廊道在某些區(qū)段存在重合,總長(zhǎng)度達(dá)292.1 km,顯示了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的緊密連接性。連接?xùn)|南部生態(tài)源地的廊道以長(zhǎng)度小于10.0 km的短廊道為主,顯示了生態(tài)系統(tǒng)中物種活動(dòng)的活躍。相比之下,連接西北與東南生態(tài)源地的大部分廊道長(zhǎng)度大于20.0 km。整體而言,廊道呈現(xiàn)出網(wǎng)狀分布的空間特征。從西北至東南方向,廊道的復(fù)雜性和網(wǎng)格化程度逐漸增強(qiáng),顯示出越來越密集和交錯(cuò)的空間結(jié)構(gòu)。
本文結(jié)合研究區(qū)主要交通廊道分布圖,引入河流、交通廊道作為補(bǔ)充廊道,得到萬年縣的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分布(圖4),概括為“一環(huán)、一核、多廊、多斑塊”。
“一環(huán)”為陳營鎮(zhèn)周邊由1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)生態(tài)源地圍成的環(huán)型區(qū)域,該區(qū)域生態(tài)安全格局網(wǎng)絡(luò)更為密集和復(fù)雜,是生態(tài)廊道交互最多的區(qū)域。這說明該區(qū)域不僅是各物種交流和運(yùn)輸物質(zhì)的潛在廊道,而且能為各物種的遷徙和生存提供生境,針對(duì)這一部分廊道和斑塊應(yīng)該在后續(xù)的建設(shè)中予以優(yōu)先保護(hù)。
“一核”是指1號(hào)生態(tài)源地,其面積最大,連通度最強(qiáng),是萬年縣境內(nèi)的生態(tài)核心,面積為207.77 km2,覆蓋大源鎮(zhèn)南部、裴梅鎮(zhèn)東南部、上坊鄉(xiāng)南部和蘇橋鄉(xiāng)西北部,內(nèi)有七處國家一級(jí)公益林、多處自然保護(hù)地如珠溪國家濕地公園、龍泉湖省級(jí)森林公園、神農(nóng)源省級(jí)地質(zhì)公園,以及一個(gè)水源保護(hù)區(qū)。在整個(gè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部,此區(qū)域提供了較好的生態(tài)基礎(chǔ),并且能夠保障生物和能量的流通,從而形成較為穩(wěn)定的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)安全格局。
“多廊”為交通廊道、河流廊道、潛在生態(tài)廊道、重要廊道共同組成的廊道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由西北向東南連通性逐漸增強(qiáng)、廊道密度逐漸增加、網(wǎng)格化逐漸明晰。
“多斑塊”為識(shí)別處的小面積生態(tài)源地和生態(tài)節(jié)點(diǎn)。
2.2 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)
2.2.1 脆弱性綜合評(píng)價(jià)及空間表達(dá) 進(jìn)一步采用加權(quán)疊加的方式,對(duì)生態(tài)脆弱性的單因子評(píng)價(jià)歸一化柵格進(jìn)行綜合分析,得到生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果。為了更直觀地展示脆弱性的分布情況,采用自然斷點(diǎn)法,將脆弱性等級(jí)劃分為4個(gè)不同的級(jí)別。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,各級(jí)別的面積占比分別為48.13%、29.27%、16.48%、6.12%。
萬年縣生態(tài)脆弱性分部呈現(xiàn)出“東高西低”的趨勢(shì),生態(tài)脆弱性分值以非脆弱與低度脆弱為主。這表明萬年縣的大部分區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。22.6%的區(qū)域處于中度脆弱和高度脆弱狀態(tài),中高脆弱區(qū)分布在萬年縣中心城區(qū)及其周圍地帶,以及南部的低山區(qū)域,呈現(xiàn)出較高的分值和較集中的分布模式。脆弱性分值最高為0.595,出現(xiàn)在裴梅鎮(zhèn)。從生態(tài)脆弱性分值的平均值來看,裴梅鎮(zhèn)、大源鎮(zhèn)、陳營鎮(zhèn)是生態(tài)脆弱性較嚴(yán)重的區(qū)域,這3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平均EVI分值均為中度脆弱。
2.2.2 主要生態(tài)障礙因子 萬年縣生態(tài)脆弱性障礙因子排名前三的分別為人口密度、土壤侵蝕強(qiáng)度、植被覆蓋度。萬年縣生態(tài)脆弱性的空間分布與主要障礙因子在地理上呈現(xiàn)顯著一致性。陳營鎮(zhèn)作為縣政府所在地,產(chǎn)業(yè)密集、人口稠密、土地資源緊張,導(dǎo)致生態(tài)用地稀缺,植被覆蓋不足。高強(qiáng)度的土地開發(fā)利用使該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性較高。而在萬年縣東南部,低山地形和豐富的林木資源使其成為林業(yè)開發(fā)重點(diǎn),但地形復(fù)雜、地勢(shì)起伏大加劇了土壤侵蝕。近年來,隨著土地利用強(qiáng)度的增加,土壤侵蝕與高強(qiáng)度利用共同導(dǎo)致生態(tài)脆弱性上升。兩區(qū)域雖成因各異,均凸顯資源利用與生態(tài)保護(hù)間的緊張關(guān)系。
2.3 修復(fù)保護(hù)區(qū)識(shí)別與診斷
2.3.1 區(qū)域識(shí)別 在整體性思維的引領(lǐng)下,生態(tài)保護(hù)修復(fù)不應(yīng)僅針對(duì)單一系統(tǒng),而應(yīng)綜合考慮各組成部分之間的影響,通過結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)的方法,提取疊加識(shí)別中高脆弱區(qū)和生態(tài)廊道核生態(tài)節(jié)點(diǎn)密集分布區(qū)的交集,通過對(duì)這些區(qū)域的疊加識(shí)別,得到6個(gè)修復(fù)保護(hù)斑塊,面積總和為105.50 km2,主要分布在中部陳營鎮(zhèn)、汪家鄉(xiāng)和東南部裴梅鎮(zhèn)、上坊鄉(xiāng)和大源鎮(zhèn),在青云鎮(zhèn)僅有一處面積為3.27 km2的小型修復(fù)保護(hù)斑塊,西北部未識(shí)別到生態(tài)修復(fù)區(qū)。這說明該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好。
2.3.2 修復(fù)保護(hù)區(qū)分類及修復(fù)策略 疊加識(shí)別的區(qū)域呈現(xiàn)出生態(tài)脆弱但連通性強(qiáng)的特點(diǎn),對(duì)生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。因此,需通過生態(tài)修復(fù)工程增強(qiáng)環(huán)境品質(zhì)和維護(hù)物質(zhì)能量流動(dòng)的暢通。結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H,將識(shí)別到的修護(hù)保護(hù)區(qū)劃分為三類,如圖7所示,并針對(duì)不同類別提出相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)策略,以期實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的整體改善與可持續(xù)發(fā)展。
一類區(qū)覆蓋面積為32.11 km2,位于汪家鄉(xiāng)和陳營鎮(zhèn),這一區(qū)域的土地主要被劃分為林地、耕地和建設(shè)用地。建設(shè)用地主要包括農(nóng)村宅基地和公路用地,反映出該區(qū)域的土地利用受到人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響。這一區(qū)域的修復(fù)重點(diǎn)應(yīng)適度利用區(qū)域自然資源開發(fā)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施,嚴(yán)格把控生產(chǎn)和生活污染對(duì)生態(tài)安全的影響,以社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)進(jìn)一步推動(dòng)生態(tài)建設(shè)的發(fā)展,從而最大程度地發(fā)揮生態(tài)效能。
二類區(qū)覆蓋面積為39.42 km2,位于裴梅鎮(zhèn)的東南山地片區(qū),其土地利用特點(diǎn)是林地占主導(dǎo),輔以少量耕地。針對(duì)此區(qū)域的生態(tài)修復(fù)工作,采取依靠自然力量恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)為主,同時(shí)輔以必要的人工手段的方案。具體而言,可以實(shí)施封山育林等措施,以促進(jìn)鄉(xiāng)土植被群落的自然恢復(fù)與保護(hù),進(jìn)而提升該地區(qū)的生物多樣性。此外,還需加強(qiáng)山地間景觀的連通性,以維護(hù)整個(gè)區(qū)域的生態(tài)平衡和穩(wěn)定。
三類區(qū)覆蓋面積約33.97 km2,主要涵蓋青云鎮(zhèn)和大源鎮(zhèn),以耕地和水域?yàn)橹?。生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)為水域治理與河岸綠化。通過加快水源涵養(yǎng)林和水土保持林建設(shè),以及開展河道清淤、水體凈化等措施,可以打造低碳宜居、經(jīng)濟(jì)繁榮的鄉(xiāng)鎮(zhèn),提升居民生活質(zhì)量,增強(qiáng)地區(qū)生態(tài)價(jià)值。
3 討論與結(jié)論
基于整體性與系統(tǒng)性的宗旨,本文構(gòu)建了一個(gè)涵蓋多元指標(biāo)的綜合分析框架,力求更全面、更精準(zhǔn)地識(shí)別出研究區(qū)內(nèi)生態(tài)修復(fù)保護(hù)區(qū)域。考慮到生態(tài)系統(tǒng)間的連通性與整體性,首先構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。目前MCR模型在構(gòu)建阻力面時(shí),所選取的因子多集中在土地利用類型、高程、坡度等方面,雖然這些因子能夠反映生態(tài)環(huán)境的某些特性,但忽略了降水、土壤等自然因素對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。故本文嘗試將生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建相結(jié)合,通過評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)脆弱性,以彌補(bǔ)因構(gòu)建阻力面選用因素不全面而導(dǎo)致生態(tài)網(wǎng)絡(luò)不準(zhǔn)確的不足,全面分析了生態(tài)系統(tǒng)在天然條件與人為干預(yù)雙重作用下所引發(fā)的復(fù)雜影響。與已有研究相比,本文所構(gòu)建的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)化與脆弱性綜合框架,融合國土空間生態(tài)修復(fù)中的“保護(hù)”與“修復(fù)”兩大核心理念,確保了二者的均衡協(xié)同推進(jìn)。在具體研究過程中,將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的核心區(qū)域與生態(tài)脆弱的重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別進(jìn)行了精準(zhǔn)集成,使得國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)方案具備全面的覆蓋性和高度的針對(duì)性。通過這一策略,在全面識(shí)別生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中需要保護(hù)區(qū)域的基礎(chǔ)上,也為脆弱受損區(qū)域提供了精準(zhǔn)而有效的修復(fù)措施,從而極大地提了生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作的系統(tǒng)性和實(shí)效性。
識(shí)別生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)是國土空間生態(tài)修復(fù)和生態(tài)文明建設(shè)的重要一環(huán),當(dāng)前研究是從生態(tài)修復(fù)保護(hù)視角出發(fā),未充分考慮建設(shè)成本等因素。未來可以綜合運(yùn)用單項(xiàng)服務(wù)評(píng)價(jià)法、生態(tài)足跡法,以及能值分析法等多種方法進(jìn)行研究,深入理解生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和運(yùn)行機(jī)制。生態(tài)修復(fù)與國土整治策略應(yīng)更全面地考慮歷史文脈、社會(huì)需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,修復(fù)策略可與發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè),加強(qiáng)農(nóng)業(yè)景觀遺產(chǎn)保護(hù)有機(jī)結(jié)合,社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)協(xié)同發(fā)展。
本文將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與中、高度脆弱區(qū)域進(jìn)行疊加分析,精準(zhǔn)識(shí)別出位于中、高度脆弱區(qū)域內(nèi)且生態(tài)廊道與節(jié)點(diǎn)密集的區(qū)域。這些區(qū)域雖然生態(tài)環(huán)境脆弱,但對(duì)于維持整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的連通性卻至關(guān)重要。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀和研究區(qū)實(shí)際情況,將這些關(guān)鍵區(qū)域劃分為三類,并為每一類區(qū)域量身定制了生態(tài)修復(fù)策略,探討了各類型區(qū)問題、特征與修復(fù)任務(wù)內(nèi)容,并結(jié)合障礙度等有針對(duì)性分類提出生態(tài)保護(hù)與修復(fù)方案。通過以上研究得出結(jié)論如下:
(1)結(jié)合景觀連通性,采用MSPA方法,進(jìn)一步篩選出了7處生態(tài)源地(dPC>5),規(guī)模353.61 km2。這些區(qū)域是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)保持地區(qū)生態(tài)平衡具有重要意義。連通性高的生態(tài)源主要分布在東部、南部,而西北等片區(qū)則呈現(xiàn)出較小的連通性;提取出6條一級(jí)廊道、16條二級(jí)生態(tài)廊道、19處一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)、10處二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)。東南部生態(tài)源地間主要由長(zhǎng)度在10 km以內(nèi)的短廊道連接,占關(guān)鍵廊道總數(shù)的80.62%;整體上,由“生態(tài)節(jié)點(diǎn)—生態(tài)廊道—生態(tài)源地”架構(gòu)起了“一環(huán)、一核、多廊、多斑塊”的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局,呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的空間特征。由西北至東南的景觀連通性逐漸增強(qiáng)。
(2)萬年縣生態(tài)環(huán)境主要以輕度脆弱區(qū)為主,大部分區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。中心城區(qū)及其周圍地帶,以及南部的低山區(qū)域,其生態(tài)脆弱性較為顯著,東南部邊緣地帶高脆弱區(qū)聚集,生態(tài)脆弱性EVI值最高為0.595,集中分布在東南部裴梅。萬年縣生態(tài)脆弱性總體呈現(xiàn)“東高-西低”的空間分布格局;萬年縣的生態(tài)脆弱性障礙因子,主要為人類社會(huì)活動(dòng)干擾、土壤侵蝕強(qiáng)度、植被覆蓋度。生態(tài)脆弱性空間分布特征與其主要障礙因子空間位置呈現(xiàn)出高度的一致性。
(3)基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)脆弱性融合,從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)+生態(tài)脆弱性識(shí)別出修復(fù)保護(hù)區(qū),修復(fù)保護(hù)區(qū)劃分為三類區(qū)域。一類區(qū)規(guī)模32.11 km2,主要位于汪家鄉(xiāng)、陳營鎮(zhèn),受到人類活動(dòng)影響強(qiáng)烈,修復(fù)重點(diǎn)在于控制建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。二類區(qū)覆蓋面積為39.42 km2,主要分布于裴梅鎮(zhèn)的東南山地片區(qū),該地區(qū)的土地利用以林地為主、耕地為輔。對(duì)于這一類關(guān)鍵區(qū)的修復(fù),可采取封山育林等措施,恢復(fù)和保護(hù)鄉(xiāng)土植被群落,增加生物多樣性。三類區(qū)集中于青云鎮(zhèn)和大源鎮(zhèn),修復(fù)工作的重點(diǎn)應(yīng)放在水域治理、水土流失等方面;根據(jù)問題與特征,從任務(wù)與內(nèi)容角度,制定了基于自然恢復(fù)+人工干預(yù)等方案,對(duì)提升萬年縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及生態(tài)保護(hù)與修復(fù)等具有積極的指導(dǎo)作用。
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