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        農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)生態(tài)安全格局空間識(shí)別與優(yōu)化研究

        2025-05-21 00:00:00周飛邱瀧嬌王釗涵林悅妍霍綺銘賴子揚(yáng)
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年7期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)服務(wù)

        Research on Spatial Identificationand OptimizationofEcological SecurityPaternintheMainProducing Areas of Agricultural Product in Zhanjiang City

        ZHOUFei122QIULong-jiao,WANG Zhao-an etal(1.ScholofManagement,Guangdong Ocean University,Zhanjiang,Guangdon 52408;2.Guangdong AcademyofCoastalEconomicBelt Delelopment,GuangdongOceanUniversityZhanjiang,Guangdong524088)

        AbstractBasedonthecalculationoftheecosystemservicevalueinZhanjiangCityin2O22,high-valueareas wereselectedasological sourceareasandteniumcumulativersistancesurfaceasonstructed.Theicuitteorytodwasusedtodentifyoicalcoidorsandodesdaolgal“soureodooe”suctureasostructedTeesultssodtatteotalvauefostee icesinthesdyas3643iloanin2andeosteserieueofchndetypeasfladfradd flatgrassdiadatesdreldiscdingd;htfd9ologicalouceesio (20 ,including19primaryologicalcodorsad18scondayeologcalcordorsithatotallengthof959.79km.Tereare37primaryecologicaldsd32codaryologicalds;ftiatioteaof9oloicaloueasinseachs creased to . Based on the above conclusions,spatial optimization suggestions of“three zones,three belts,and three coridors”are proposedfortecologicalscuritypateofZajangCityhichhavecertaineferencevalueforthableandsustainabledeveloptf ecological security in Zhanjiang City.

        Key WordsAgricultural development;Ecological corridor; Ecological security pattern

        農(nóng)業(yè)是人類生存之本,是一切生產(chǎn)的首要條件[1]。農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心依托空間,其中充斥著各種物質(zhì)、信息、能量等要素的移動(dòng)、傳遞、交換,形成各種形式的流[2],各種流的存在重新塑造著地理空間格局[3],影響著農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)綜合生產(chǎn)能力。湛江市是農(nóng)業(yè)大市,農(nóng)業(yè)在全市經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[4],形成了特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)格局,但在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中人類對(duì)自然的依賴和破壞日趨嚴(yán)重,生態(tài)安全問題日益凸顯[5],構(gòu)建生態(tài)安全格局是系統(tǒng)應(yīng)對(duì)生態(tài)安全挑戰(zhàn)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段[,對(duì)區(qū)域空間格局優(yōu)化,構(gòu)建高質(zhì)量國(guó)土空間布局,確保重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給具有深遠(yuǎn)意義。生態(tài)安全格局是以保持區(qū)域內(nèi)生物流正常運(yùn)動(dòng),維持生物多樣性水平和生態(tài)系統(tǒng)健康可持續(xù)為目的而構(gòu)建的生態(tài)保護(hù)區(qū)域[7-8]。國(guó)際上,早期的生態(tài)安全格局構(gòu)建主要著重于保護(hù)地體系建立和生物多樣性保護(hù)[9-11],后續(xù)隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估的研究不斷增加,生態(tài)安全格局展現(xiàn)出與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)同發(fā)展的顯著趨勢(shì)[12-14]。近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合我國(guó)自身國(guó)情陸續(xù)開展了特定生態(tài)區(qū)域的研究,為加強(qiáng)生態(tài)安全的維持提供理論支持。研究方法上,生態(tài)源地的識(shí)別方面主要有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合評(píng)價(jià)[15]、形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)[16]景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[17]等。生態(tài)廊道識(shí)別方面,目前多采用最小累積阻力(MCR)模型[18]和電路理論[9]等。其中,最小累積阻力(MCR)模型能更好地反映生態(tài)安全格局在過程中地理流的內(nèi)在聯(lián)系,并基于阻力面權(quán)重優(yōu)化路徑選擇,有效識(shí)別與提取潛在生態(tài)廊道[20]。而電路理論能彌補(bǔ)現(xiàn)有模型在反映信息交換方面的局限性,將電路理論與運(yùn)動(dòng)生態(tài)學(xué)聯(lián)系起來[21],考慮了整個(gè)景觀的所有可能路徑,有效反映生態(tài)過程的流通性,能夠快速、精準(zhǔn)地識(shí)別生態(tài)廊道及關(guān)鍵區(qū)域[19,21]

        隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的深人人心,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)安全格局研究也越來越多。王琳等[22]依據(jù)形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)等方法對(duì)典型農(nóng)業(yè)城市萊西市的生態(tài)安全格局進(jìn)行研究,由于萊西市耕地與建設(shè)用地占比較大,生態(tài)用地占比小,提出在重視耕地保護(hù)的基礎(chǔ)上對(duì)生態(tài)源地加強(qiáng)保護(hù)建設(shè)。張慧等7通過計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)黑龍江省農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)克東縣土地進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明研究區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和土地生態(tài)敏感性整體偏低,因此構(gòu)建以“源地-安全區(qū)-廊道-節(jié)點(diǎn)”為基本框架的土地生態(tài)安全格局,保證區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全。馮琳等[23]基于土地的過度開發(fā)利用導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能降低的情況下對(duì)東北典型黑土區(qū)提出“點(diǎn)-線-面”多層次空間要素的系統(tǒng)性生態(tài)保護(hù)紅線劃定思路,確保在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時(shí)嚴(yán)守生態(tài)紅線。整體來看,農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)都不可避免地存在一些生態(tài)問題,為了保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,就必須構(gòu)建合理的生態(tài)安全格局,在保障國(guó)家糧食安全和食物安全的同時(shí),也需注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)的雙重目標(biāo)。同時(shí),農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)往往包含生態(tài)脆弱地帶,這些區(qū)域?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境變化敏感,因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,需特別關(guān)注并采取相應(yīng)措施保護(hù)這些脆弱區(qū)域。

        目前,關(guān)于生態(tài)安全格局的研究成果很多,但鮮有研究基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算結(jié)果用于構(gòu)建區(qū)域生態(tài)用地的安全格局。筆者以湛江市為研究區(qū)域,基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測(cè)算結(jié)果篩選出價(jià)值較高的區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)用地源地,并利用最小累積阻力模型(簡(jiǎn)稱MCR模型)構(gòu)建阻力面,識(shí)別出生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn),最終形成湛江市生態(tài)安全格局,以推動(dòng)湛江市域構(gòu)建更為完善的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系,增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的韌性和適應(yīng)性,賦能湛江市農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)生態(tài)安全可持續(xù)發(fā)展。

        1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

        1.1研究區(qū)概況湛江市位于中國(guó)大陸最南端、廣東省西南部,介于 ,東瀕南海,南隔瓊州海峽與海南省相望,西臨北部灣,系廣東省西部交通要塞及粵西、北部灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)核心城市[24];位于北回歸線以南的低緯度帶,屬熱帶季風(fēng)氣候,全年降水豐富,光照和熱能資源充裕;陸地部分大多由半島和島嶼組成,地勢(shì)大致是中軸高,東西兩側(cè)低,南北高而中間低,起伏和緩,多為平原和臺(tái)地[25-26]。湛江市兼具區(qū)位優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和生態(tài)優(yōu)勢(shì),但在城鎮(zhèn)快速擴(kuò)張背景下,過度追求短期經(jīng)濟(jì)效益而忽視生態(tài)環(huán)境的承受力,對(duì)土地進(jìn)行了長(zhǎng)期不節(jié)制地開發(fā)活動(dòng),脆弱的生態(tài)環(huán)境問題日趨凸顯[27]

        1.2數(shù)據(jù)來源該研究使用的數(shù)據(jù)主要包括:土地利用數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、湛江市大陸岸線數(shù)據(jù)、湛江市矢量數(shù)據(jù)、高程和地形起伏度數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)來源詳見表1。

        Table1 Researchdata source

        2研究方法

        2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估領(lǐng)域,當(dāng)前的研究逐漸跨尺度、跨類型深入展開,采用多元方法模型,精準(zhǔn)量化服務(wù)價(jià)值[28]。2003年謝高地等[29]根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況參照Costanza制定的分類體系制定適合我國(guó)國(guó)情的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表。該模型不僅適用于大尺度區(qū)域(如國(guó)家、洲等)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估,也適用于中小尺度區(qū)域(如地區(qū)、省、市等)的評(píng)估[30-31]。同時(shí)該模型通過定義單位面積的服務(wù)價(jià)值當(dāng)量,簡(jiǎn)化了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算過程,使得非專業(yè)人員也能較為容易地理解和操作該模型,在學(xué)術(shù)界得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用[32-3]。湛江市生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,包括耕地、林地、草地、水域等,這些生態(tài)系統(tǒng)類型在謝高地的模型中都有相應(yīng)的生態(tài)價(jià)值系數(shù),因此該模型適用于湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估。

        運(yùn)用謝高地等[34]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估模型,計(jì)算湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,計(jì)算公式如下:

        式中:ESV表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值: i 為生態(tài)服務(wù)類型 為生態(tài)系統(tǒng)類型; 為第 j 種生態(tài)系統(tǒng)第 i 種生態(tài)服務(wù)的單價(jià)( ); 為第 j 種生態(tài)系統(tǒng)的第 i 種生態(tài)服務(wù)功能相對(duì)于農(nóng)田糧食生產(chǎn)的當(dāng)量權(quán)重; Ea 為單位面積農(nóng)田糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值: 為第 j 類生態(tài)系統(tǒng)面積。

        謝高地等[34進(jìn)一步劃分了更加符合我國(guó)實(shí)際情況的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表。根據(jù)湛江市土地利用和土地覆蓋現(xiàn)狀,確定湛江市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值見表2。

        表1研究數(shù)據(jù)來源表2湛江市生態(tài)用地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值Table2Ecosystem service valueper unit area of ecological land in Zhanjiang Cit
        接下表
        續(xù)表2

        2.2湛江市生態(tài)安全格局的構(gòu)建

        2.2.1生態(tài)源地選取。源地是對(duì)區(qū)域生態(tài)過程與功能起決定作用并對(duì)區(qū)域生態(tài)安全具有重要意義或者擔(dān)負(fù)重要輻射功能的生境斑塊[35-36]。源地的合理選取是構(gòu)建生態(tài)安全格局的關(guān)鍵。湛江市是一個(gè)沿海城市,擁有廣闊的土地資源,緊靠世界著名的北部灣漁場(chǎng),海洋漁業(yè)資源和生物多樣性豐富[7]?;诒?計(jì)算并根據(jù)湛江市實(shí)際情況選取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值較高、面積較大且地塊完整的地區(qū)作為源地。

        2.2.2最小累計(jì)阻力面構(gòu)建。生態(tài)阻力面描述了物種、能量在異質(zhì)景觀間遷移、流動(dòng)的困難程度,阻力值大小既與遷移、流動(dòng)的距離有關(guān),又受到自然干擾和人為活動(dòng)的影響[38]。該研究在借鑒有關(guān)阻力模型構(gòu)建研究成果基礎(chǔ)上[18,39-40],結(jié)合湛江市實(shí)際情況,從自身因子和干擾因子兩方面綜合選取高程、坡度、土地覆蓋類型、距水體距離、距道路距離、距居民點(diǎn)距離、地形起伏度和歸一化植被指數(shù)(ND-VI)共8個(gè)因素作為構(gòu)建湛江市綜合阻力面的因子,將各阻力因素劃分為5個(gè)等級(jí)(表3),對(duì)生態(tài)因子進(jìn)行阻力賦值,均賦值1\~5,阻力值數(shù)值大小與阻力大小呈正相關(guān)。根據(jù)各阻力要素對(duì)生態(tài)源擴(kuò)張的影響程度差異,采用層次分析法確定各因子權(quán)重(表3)[41]。基于MCR(minimumcumulative re-sistance)模型建模目標(biāo)區(qū)域的生態(tài)用地景觀連通性,阻力值越小,連通性越大,反之亦然。MCR模型計(jì)算公式如下:

        式中:MCR為最小累積阻力值; 表示生物從起始 j 到景觀單元 i 所穿越的空間距離; 為景觀單元 i 基本阻力系數(shù) 表示最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系。

        2.2.3生態(tài)廊道及節(jié)點(diǎn)識(shí)別。廊道是生態(tài)安全格局中各景觀組分的連接通道和隔離通道,也是物種擴(kuò)散和流動(dòng)的主要通道[42-43]。該研究以構(gòu)建的阻力面為基礎(chǔ),利用最小成本路徑(least-cost path method,LCP)計(jì)算各源地間物種跨越分散、異質(zhì)的生態(tài)空間進(jìn)行遷徙活動(dòng)需要克服的累計(jì)生態(tài)阻力。將生態(tài)源地與評(píng)價(jià)的阻力面導(dǎo)人LinkageMapper工具,計(jì)算物種在異質(zhì)空間運(yùn)動(dòng)的最小成本路徑:最小成本距離(least-costdistancemethod,LCD)通道,即生態(tài)廊道。

        夾點(diǎn)又稱瓶頸點(diǎn),代表生態(tài)廊道內(nèi)電流密度高的區(qū)域,反映物種通過該區(qū)域在棲息地間交流的可能性較高[44]。使用LinkageMapper中的PinchpointMapper工具可以以已創(chuàng)建廊道為基底調(diào)動(dòng)Circuitscape程序,生成累積電流密度圖,識(shí)別廊道內(nèi)的夾點(diǎn)。

        表3阻力面因子分級(jí)賦值及權(quán)重

        障礙點(diǎn)則是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中嚴(yán)重制約物種遷移的地區(qū)[45]LinkageMapper工具箱中的BarrierMapper工具,以已建生態(tài)廊道為基礎(chǔ),識(shí)別阻礙廊道連通性的障礙空間,通過移除障礙區(qū)域,可提高廊道的連通性。

        3結(jié)果與分析

        3.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表4表明,2022年研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值是1367.43億元,各地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值從大到小依次是耕地、林地、灘涂、草地、內(nèi)陸水域、裸地。

        Table 4Total value of ecosystem servicesin Zhanjiang City單位:元/hm2

        結(jié)合表4與湛江市實(shí)際情況分析,湛江市作為農(nóng)業(yè)大市,承載著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的耕地資源基數(shù)較大,因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值也相對(duì)最大,同時(shí)結(jié)合表2分析,林地和灘涂這2類土地利用類型具備完整的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,提供了湛江市最主要的生態(tài)用地。

        3.2生態(tài)安全格局構(gòu)建

        3.2.1源地確定。由表5可見,湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估結(jié)果被劃分為4個(gè)等級(jí),進(jìn)而得出了湛江市土地利用類型生態(tài)重要性的等級(jí)分布圖(圖1),并由生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等級(jí)進(jìn)行初步生態(tài)源地識(shí)別(圖2)[46]

        表4湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值表5生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等級(jí)分級(jí)Table5 Valuehierarchyof ecosystemservices

        耕地是湛江市土地利用類型中的重要組成部分,占比高達(dá) 48.31% ,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高,劃分為I級(jí)。近年來,隨著人口的增長(zhǎng),對(duì)糧食的需求也越來越大,因此耕地面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。雖然其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高,在供給服務(wù)方面貢獻(xiàn)最大,但不可否認(rèn)的是在耕地開發(fā)過程中也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響,受人類干擾較大[47],因此在選取生態(tài)源地時(shí)應(yīng)考慮實(shí)際情況[48],在耕地中選取代表性源地。林地、灘涂主要分布于沿海地區(qū),占全市面積的 31.05% ,其地上承載的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)提供了位于高值區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,成為Ⅱ級(jí)生態(tài)重要性區(qū)域。中值區(qū)集中在草地與內(nèi)陸水域,該區(qū)域呈西南及北部密集分布,其余地區(qū)分散均勻,被劃為Ⅲ級(jí)生態(tài)重要性區(qū)域。未被利用的裸土地,因其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對(duì)較低,被歸類為IV級(jí)生態(tài)重要性區(qū)域。

        圖1湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等級(jí)分布Fig.1Distribution of ecosystem service value levels in Zhanjiang

        如圖2所示,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等級(jí)以及湛江市實(shí)際情況,確定19個(gè)生態(tài)源地,總面積為 ,基本與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值極值區(qū)與高值區(qū)高度重合,大致呈現(xiàn)中部相對(duì)集中、北部與南部零散的空間分布格局。面積最大的生態(tài)源地分別位于廉江市和雷州市,這2個(gè)縣級(jí)市林地、耕地占比大,城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較低,生態(tài)環(huán)境較為優(yōu)良,可以在區(qū)域生態(tài)流通過程中起輻射作用,且各分布有多個(gè)水庫,可以提升生態(tài)資源利用效率,有效防范天災(zāi)侵襲,為物種生存流通提供良好的生境條件。

        圖2湛江市生態(tài)源地分布

        3.2.2最小累計(jì)阻力面的建立。由圖3分析可知,阻力面均是以“源”為中心,外部阻力逐漸增強(qiáng)。低阻力區(qū)主要位于湛江市的中心地帶及海岸線附近,從生態(tài)安全的角度來看,該區(qū)域應(yīng)用于生態(tài)源地的發(fā)展。而中部地區(qū)有大面積的耕地,為生態(tài)源地的擴(kuò)張?zhí)峁┝吮U?,助力生態(tài)保護(hù)事業(yè)。高阻力區(qū)主要集中在湛江市的東南部,北部地區(qū)建設(shè)用地和工業(yè)用地較多,受城市化進(jìn)程影響,生態(tài)源地?cái)U(kuò)容面臨挑戰(zhàn)。

        Fig.2Distribution of ecological sources in Zhanjiang圖3湛江市最小累計(jì)阻力面Fig.3Minimum cumulative resistance surface in Zhanjiang

        3.2.3生態(tài)廊道與節(jié)點(diǎn)識(shí)別。如圖4,基于識(shí)別的生態(tài)源地和構(gòu)建的最小累計(jì)阻力面,采用最優(yōu)成本路徑法,借助LinkageMapper工具,共提取生態(tài)廊道37條,廊道總長(zhǎng)959.79km ,其中最長(zhǎng) 51.87km ,最短僅 3.27km ,集中分布于湛江市北部和中部地區(qū),整體呈中西部區(qū)域廊道長(zhǎng)、東部廊道短的空間格局。

        利用PinchpointMapper工具獲取電流密度分布(圖5),提取高密度電流區(qū)域?yàn)閵A點(diǎn),共得到47處夾點(diǎn)。夾點(diǎn)分布相對(duì)均勻,其中廉江市夾點(diǎn)分布相對(duì)較多,該地土地利用類型以林地為主,生態(tài)源地面積較大,物種流通性強(qiáng),應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)保護(hù),推動(dòng)夾點(diǎn)的建設(shè)能夠有效促進(jìn)生態(tài)源地保護(hù),強(qiáng)化源地的生態(tài)涵養(yǎng)功能;吳川市夾點(diǎn)較少,建設(shè)應(yīng)盡量保存原有用地類型,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況增加生物種類,優(yōu)先考慮生態(tài)自然修復(fù)。

        運(yùn)用BarrierMapper工具,設(shè)置不同的搜索半徑并檢測(cè)不同大小的障礙區(qū)域[49]。根據(jù)已有廊道未改進(jìn)得分較高的區(qū)域提取障礙點(diǎn)22個(gè)(圖6),即廊道上高阻力值地區(qū)。障礙點(diǎn)分布較為均勻,湛江市北部、中部、南部地區(qū)均有障礙點(diǎn)。3.2.4生態(tài)安全格局的構(gòu)建。由圖7可見,湛江市生態(tài)安全格局主要由如下部分組成。

        生態(tài)源地:湛江市生態(tài)源地共識(shí)別出19個(gè)圖斑,總面積為 ,主要分布于湛江市紅樹林保護(hù)區(qū)、雷州半島海康白蝶貝自然保護(hù)區(qū)和北部灣流域。

        生態(tài)廊道:湛江市共識(shí)別出37條生態(tài)廊道,廣泛分布于河唇一高橋北部灣流域生態(tài)源地之間、南山島海岸生態(tài)源地附近、雷州半島生態(tài)源地附近。生態(tài)廊道的區(qū)位不同,在生態(tài)環(huán)境中的功能定位也不同,將生態(tài)廊道分為2級(jí);連接規(guī)模較大、位置接近且之間阻力較低的源地之間的廊道為一級(jí)生態(tài)廊道,連接影響范圍較小、位置分散且阻力較高的源地之間的廊道為二級(jí)生態(tài)廊道。共提取一級(jí)生態(tài)廊道19條,二級(jí)生態(tài)廊道18條。

        生態(tài)節(jié)點(diǎn):湛江市共識(shí)別出生態(tài)節(jié)點(diǎn)69處。將生態(tài)節(jié)點(diǎn)分為2級(jí):位于一級(jí)生態(tài)廊道上的高阻力區(qū)為一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn),夯實(shí)管控機(jī)制,有助于維持廊道的生態(tài)穩(wěn)定性;其他地區(qū)的節(jié)點(diǎn)即為二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn),加強(qiáng)管控,能夠保障湛江市生態(tài)安全的穩(wěn)定。共提取一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)37個(gè),二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)32個(gè)。

        3.3生態(tài)安全格局優(yōu)化

        3.3.1生態(tài)源地優(yōu)化。在原始生態(tài)源地的基礎(chǔ)上,為了擴(kuò)大生態(tài)源地的輻射范圍,對(duì)已有生態(tài)源地進(jìn)行2000、2500、 不同距離的緩沖區(qū)分析,緩沖距離達(dá)到 時(shí)生態(tài)源地的面積與完整度最適宜,同時(shí)源地之間的連通性較強(qiáng),則把原始生態(tài)源地周圍 范圍內(nèi)的地區(qū)也劃入生態(tài)源地的范疇[50], 3000m 緩沖區(qū)的覆蓋面積為 ,占全市總面積的26. 19% ,增加了區(qū)域生態(tài)保護(hù)用地。

        3.3.2湛江市生態(tài)安全格局優(yōu)化?;谏鷳B(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)的識(shí)別結(jié)果,對(duì)湛江市生態(tài)安全格局提出“三區(qū)、三帶、三廊”的空間優(yōu)化(圖8)。

        Fig.4Distribution of ecological corridors in Zhanjiang
        圖4湛江市生態(tài)廊道分布圖5湛江市生態(tài)夾點(diǎn)分布Fig.5Distribution of ecological pinch points in Zhanjiang

        “三區(qū)\"涵蓋了北部灣沿岸地帶、南海沿岸區(qū)域及湛江市北部濕地保護(hù)區(qū)三大生態(tài)多樣性保護(hù)重點(diǎn)地區(qū)。其中,北部灣沿岸含有曲溪水庫水源保護(hù)區(qū)、雷州珍稀海洋生物國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、遂溪中國(guó)縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)及徐聞珊瑚礁國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等多處珊瑚和海洋生物保護(hù)區(qū),應(yīng)加強(qiáng)海岸帶及海洋環(huán)境保護(hù),科學(xué)化管理生態(tài)保護(hù)區(qū),確保中國(guó)等稀有海洋生物生態(tài)環(huán)境安全。南海沿岸包括麻章太平紅樹林濕地公園、南渡河口濕地公園等多個(gè)濕地公園及紅樹林保護(hù)區(qū)。作為世界四大高生產(chǎn)力海洋生態(tài)系統(tǒng)之一,紅樹林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)海岸地貌、維持海區(qū)水質(zhì),為無脊椎動(dòng)物、魚群和鳥類提供棲居地[51],因此需加強(qiáng)對(duì)區(qū)域內(nèi)人海污染物的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,提升紅樹林保護(hù)區(qū)管理水平,保存完整的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。湛江市北部濕地保護(hù)區(qū)包含鶴地水庫濕地公園、廉江青建嶺濕地公園和遂溪森林公園等多個(gè)濕地和森林公園,是湛江市重要水源地和水源涵養(yǎng)地,應(yīng)切實(shí)保護(hù)沼澤濕地,維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng),實(shí)施濕地修復(fù)工程,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

        Fig.6Distribution of obstacle points in Zhanjiang
        圖6湛江市障礙點(diǎn)分布圖7湛江市生態(tài)安全格局Fig.7Ecological securitypattern of Zhanjiang City

        基于湛江市農(nóng)業(yè)大市的背景,“三區(qū)”規(guī)劃能依據(jù)各地生態(tài)環(huán)境特性制定農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)定一水、發(fā)展兩水”(一水指水稻,兩水指水果、水產(chǎn))的農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。北部灣沿海地區(qū)作為海洋自然保護(hù)區(qū),有助于打造“藍(lán)色糧倉”,有必要推動(dòng)智慧漁業(yè)發(fā)展,賦能海水養(yǎng)殖。南海沿岸地區(qū)由于眾多濕地公園與紅樹林保護(hù)區(qū),適宜實(shí)施“紅樹林種植-生態(tài)養(yǎng)殖耦合\"的漁業(yè)模式,以充分發(fā)揮其獨(dú)特的生態(tài)效益。湛江市北部濕地保存了多個(gè)濕地公園與森林公園,“濕地農(nóng)業(yè)”可讓土地資源稟賦與農(nóng)業(yè)發(fā)展相得益彰,發(fā)展具有濕地特色的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。綜上,“三區(qū)”的劃定可以從區(qū)際生態(tài)集約發(fā)展帶動(dòng)湛江市域整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平的提升,從而夯實(shí)生態(tài)安全基礎(chǔ)。

        “三帶\"指3條水系地帶,從北至南分別為遂溪河流域、南渡河流域、流沙河流域。湛江市河流分布廣泛,該研究挑選出代表性的3條河,將其延伸為水系地帶以強(qiáng)化生態(tài)源地橫向關(guān)聯(lián)。進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)生態(tài)源地之間的地理流良性互動(dòng)的效果,同步提升生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)。城市發(fā)展需依賴河流,多數(shù)城鎮(zhèn)環(huán)繞水系分布,故需加強(qiáng)生態(tài)緩沖帶建設(shè),優(yōu)化城鎮(zhèn)規(guī)劃,協(xié)調(diào)人與自然共生的關(guān)系,加大農(nóng)業(yè)用地修復(fù)和保護(hù)力度,解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)所導(dǎo)致的水土流失、土壤鹽堿化、土壤污染等問題,構(gòu)筑綠色生態(tài)防線,

        “三廊”指在“三區(qū)”劃定生態(tài)源地的基礎(chǔ)上,聯(lián)通各區(qū)域內(nèi)部的生態(tài)源地,搭建生態(tài)源地之間的溝通橋梁,促進(jìn)生態(tài)源地斑塊之間的物質(zhì)流、信息流、能量流有序傳遞,以優(yōu)化湛江市生態(tài)空間布局。

        “三區(qū)、三帶、三廊”格局有利于更有效連接生態(tài)源地,改善物種流通通道。未來也應(yīng)強(qiáng)化生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施,建造森林防火通道,推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、海洋牧場(chǎng)等項(xiàng)自建設(shè),提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,推廣綠色農(nóng)業(yè)技術(shù),實(shí)施“三精”智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)行動(dòng),持續(xù)推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、美麗鄉(xiāng)村建設(shè),并連通河流水道,開展沿岸生態(tài)綜合治理,提高旅游業(yè)發(fā)展質(zhì)量,保障湛江市生態(tài)安全格局。

        4討論

        該研究構(gòu)建湛江市生態(tài)安全格局并進(jìn)行優(yōu)化。與《湛江市國(guó)土空間總體規(guī)劃(2021—2035年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)中構(gòu)建的“一鏈兩屏多廊”生態(tài)保護(hù)格局對(duì)比[52],可得: ① 《規(guī)劃》以沿海防護(hù)林、濱海濕地、山體、海灣、海島等要素為主體的自然保護(hù)地作為生態(tài)源地。該研究則是以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為主要依據(jù)識(shí)別生態(tài)源地,以自然保護(hù)區(qū)為其補(bǔ)充源。 ② 《規(guī)劃》中湛江市海岸帶區(qū)域有海洋生態(tài)保護(hù)鏈,陸域則有北部山體生態(tài)屏障和中部林地生態(tài)屏障,構(gòu)建了陸海統(tǒng)籌、人海和諧的生態(tài)文明格局。而該研究“三區(qū)”的劃定側(cè)重于陸域生態(tài)特點(diǎn),兼顧內(nèi)陸水域生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)等多種生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán);“三帶”則是利用水系地帶強(qiáng)化生態(tài)源地連接,起到生態(tài)緩沖帶的作用。 ③ 《規(guī)劃》中的廊道為集碳匯、生態(tài)、景觀、休憩于一體的復(fù)合功能性生態(tài)廊道。該研究構(gòu)建的廊道主要以生態(tài)、景觀、休憩功能為主,碳匯方面未做研究。 ④ 生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)薄弱點(diǎn),其被破壞與否會(huì)對(duì)生物遷徙乃至生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響,《規(guī)劃》中并未標(biāo)出生態(tài)節(jié)點(diǎn)這一物種連接的關(guān)鍵區(qū)域,該研究則是依據(jù)電路理論識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn),加強(qiáng)對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的管理有利于提高廊道的連通性。

        圖8湛江市生態(tài)安全格局優(yōu)化Fig.8Optimization of ecological security pattern in Zhanjiang City

        該研究雖然構(gòu)建了湛江市生態(tài)安全格局,但缺少對(duì)生態(tài)廊道寬度的研究,今后研究應(yīng)在生態(tài)廊道寬度方面進(jìn)行深入探索。湛江市是濱海城市,生態(tài)安全格局的構(gòu)建也應(yīng)考慮市域內(nèi)海域的范圍,該研究?jī)H進(jìn)行了陸域格局構(gòu)建,今后應(yīng)考慮陸海統(tǒng)籌生態(tài)安全格局的構(gòu)建。

        5結(jié)論

        該研究以保障農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)生態(tài)安全為目標(biāo),以廣東省湛江市為研究區(qū),測(cè)算湛江市2022年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值并選取價(jià)值較高地區(qū)為生態(tài)源地,綜合選取阻力因子,基于MCR模型建模目標(biāo)區(qū)域的生態(tài)用地景觀連通性,構(gòu)建最小累積阻力面,采用電路理論的方法識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)和廊道,并根據(jù)區(qū)位等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)和廊道進(jìn)行分級(jí),最終形成以生態(tài)源地-生態(tài)廊道-生態(tài)節(jié)點(diǎn)組成的“面-線-點(diǎn)\"結(jié)構(gòu)生態(tài)網(wǎng)絡(luò),并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)湛江市生態(tài)安全格局進(jìn)行優(yōu)化。主要研究結(jié)論如下:

        (1)2022年湛江市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值達(dá)1367.43億元,其中耕地和灘涂的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值占據(jù)主導(dǎo)地位,裸地生態(tài)作用微乎其微,因此其提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也較低,總價(jià)值從大到小依次是:耕地、林地、灘涂、草地、內(nèi)陸水域、裸地。

        (2)通過測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,并結(jié)合實(shí)際情況確定湛江市主要生態(tài)源地19處,總面積為 。識(shí)別生態(tài)廊道共37條,總長(zhǎng)度為 959.79km ,集中分布在湛江市北部和中部地區(qū)。確定生態(tài)節(jié)點(diǎn)69處,生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布較為均勻,湛江市北部、中部、南部地區(qū)均有生態(tài)節(jié)點(diǎn),其中東北部分布的生態(tài)節(jié)點(diǎn)相對(duì)較多,是進(jìn)行生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)區(qū)位與在生態(tài)環(huán)境中的功能定位的不同,確定一級(jí)生態(tài)廊道19條,二級(jí)生態(tài)廊道18條;共提取一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)37個(gè),二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)32個(gè)。

        (3)對(duì)生態(tài)源地進(jìn)行 緩沖區(qū)分析后,生態(tài)源地覆蓋面積增加為 ,增加了區(qū)域生態(tài)保護(hù)用地。針對(duì)湛江市生態(tài)安全格局提出“三區(qū)、三帶、三廊”的布局優(yōu)化,將展現(xiàn)出更為完善的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系,增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的韌性和適應(yīng)性。

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