林 佳,宋 戈,張 瑩

東北大學(xué)土地管理研究所, 沈陽(yáng) 110169

土地鹽堿化是阻礙區(qū)域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的世界性環(huán)境問(wèn)題之一,如何預(yù)防和治理土地鹽堿化一直是國(guó)際學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)[1- 2]。目前,全球鹽堿化面積已達(dá)9.6億hm2,其中,松嫩平原鹽堿化土地面積約為343萬(wàn)hm2,是世界三大鹽漬土集中分布地區(qū)之一[1-3]。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速發(fā)展,人地矛盾不斷加劇,不合理的土地利用方式促使土地鹽堿化問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。同時(shí),松嫩平原地區(qū)作為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地,土地鹽堿化問(wèn)題直接影響其農(nóng)牧業(yè)發(fā)展,進(jìn)而威脅國(guó)家糧食安全。相對(duì)于對(duì)已經(jīng)鹽堿化的土地進(jìn)行恢復(fù)治理而言,對(duì)鹽堿化進(jìn)行預(yù)防則更具有生態(tài)意義,其經(jīng)濟(jì)成本也更低。因此,如何對(duì)區(qū)域土地鹽堿化進(jìn)行有針對(duì)性的空間規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)以相對(duì)較低的經(jīng)濟(jì)成本對(duì)產(chǎn)生土地鹽堿化的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防控,是關(guān)系到區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及維護(hù)國(guó)家糧食安全的重要科學(xué)問(wèn)題。

土地鹽堿化理論研究開展的較早,20世紀(jì)60年代起就大量開展鹽堿地理化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)[4-6]、土壤水鹽運(yùn)動(dòng)[7- 11]、鹽堿地工程治理[12-14]、鹽堿地植物改良[15-19]、鹽堿化預(yù)測(cè)[20- 22]和鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)[23-26]等研究。其中,對(duì)鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)的研究相對(duì)較少,而以鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃防治的研究則更少。傳統(tǒng)的研究方法以構(gòu)建指標(biāo)體系對(duì)鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算的研究居多,這降低了指導(dǎo)大尺度的土壤鹽堿化綜合治理的實(shí)踐價(jià)值;隨著遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使人們可以在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)鹽堿地變化進(jìn)行大范圍的把握,這促使鹽堿化研究從單純的數(shù)量化研究轉(zhuǎn)向空間化研究[17,20,22,24-26],但利用土地鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)格局進(jìn)行空間化的研究結(jié)果中,進(jìn)行有重點(diǎn)性和階段性的規(guī)劃防控研究尚顯不足。鹽堿地作為一種特殊的生態(tài)景觀,與區(qū)域其他景觀要素均具有不同程度的相互作用和影響;同時(shí),作為土地退化現(xiàn)象的一種,是各種不利因素綜合作用的結(jié)果,體現(xiàn)了區(qū)域景觀的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性[27-28]。依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)規(guī)劃原理,應(yīng)用最小累積阻力模型(Minimal Cumulative Resistance, MCR)構(gòu)建地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局[30- 33],并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鹽堿地防治規(guī)劃,這為大尺度的土地鹽堿化綜合防治提供了新的思路和方法,對(duì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)恢復(fù)、土地資源可持續(xù)利和保障糧食安全具有重要意義。

林甸縣是扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)的重要組成部分,是具有全球性珍稀野生動(dòng)物保護(hù)意義的關(guān)鍵區(qū)域之一,也是松嫩平原中部糧食主產(chǎn)區(qū)之一。由于該地區(qū)位于松遼盆地中央坳陷區(qū)北部,地勢(shì)低洼、水資源豐富、土壤含鹽量高,加之土地的不合理利用,極易發(fā)生土壤鹽堿化現(xiàn)象,同時(shí),該地區(qū)是黑龍江省重要的國(guó)營(yíng)農(nóng)林牧漁場(chǎng)所在地之一,因此,規(guī)劃預(yù)防土壤鹽堿化是保護(hù)區(qū)域生態(tài)安全和國(guó)家糧食安全的亟待解決的問(wèn)題之一。本文以大慶市林甸縣為例,基于景觀生態(tài)學(xué)的理論和方法,從鹽堿地形成的生態(tài)過(guò)程出發(fā),通過(guò)對(duì)生態(tài)流分析和生態(tài)阻力面構(gòu)建,構(gòu)建研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局;結(jié)合關(guān)鍵景觀與鹽堿地的生態(tài)廊道分析等方法,對(duì)鹽堿地防治的適宜程度進(jìn)行分區(qū);并進(jìn)一步確定核心防治區(qū)域,對(duì)適宜采取措施進(jìn)行防治的地區(qū)進(jìn)行空間定位,確定能以最小的成本實(shí)現(xiàn)較佳的防治效果的區(qū)域,為下一步的土地整治規(guī)劃和區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展研究提供基礎(chǔ)和參考。

1 研究區(qū)概況

林甸縣位于松遼盆地中央坳陷區(qū)北部,隸屬于大慶市,是“哈大齊”工業(yè)走廊中心地帶,距省會(huì)哈爾濱230 km。林甸縣幅員面積3503 km2,下轄4鎮(zhèn)4鄉(xiāng)3個(gè)林牧葦場(chǎng),83個(gè)行政村,551個(gè)自然屯。2015年底,總?cè)丝?8萬(wàn)人。林甸縣屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,少雨大風(fēng),返鹽季節(jié)(4、5、6月)蒸發(fā)量是降水量的5倍,四季溫差較大,年平均氣溫4℃,年平均降水量417.2 mm。林甸縣土壤類型以碳酸鹽草甸土、碳酸鹽黑鈣土為主,約占土地總面積的86%。林甸縣有濕地面積820 km2,占總面積的23.4%,扎龍自然保護(hù)區(qū)(世界八大濕地保護(hù)區(qū)之一)核心區(qū)位于林甸境內(nèi);有葦塘233 km2,是黑龍江省第二大蘆葦生產(chǎn)基地。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文以Landsat 8衛(wèi)星2016年的TM遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m。采用ENVI軟件為技術(shù)平臺(tái),結(jié)合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、規(guī)劃圖和1∶5萬(wàn)地形圖等圖件為輔助圖件數(shù)據(jù),對(duì)研究區(qū)沼澤濕地、建設(shè)用地(包括居民點(diǎn)和公路)、耕地、鹽堿地進(jìn)行遙感解譯。由于RVI(比值植被指數(shù))對(duì)綠色植物非常敏感,利用該指數(shù)的計(jì)算結(jié)果提取建設(shè)用地、鹽堿地、裸地和水域,再進(jìn)一步建立解譯標(biāo)志,分別提取鹽堿地和建設(shè)用地,將不需要的用地從圖像上掩膜掉。利用TM影像的熱紅外波段對(duì)水體敏感的特點(diǎn),對(duì)研究區(qū)水域和沼澤濕地進(jìn)行提取,并把水域提取并掩膜掉,得到沼澤濕地的分布。分類結(jié)果經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,分類精度符合要求。高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云,空間分辨率為30 m,坡度和坡向數(shù)據(jù)則利用ArcGIS 10軟件的分析功能由DEM數(shù)據(jù)生成。以聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)的1∶100萬(wàn)中國(guó)土壤數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合研究區(qū)實(shí)地采樣加密,獲取研究區(qū)1∶5萬(wàn)的土壤類型數(shù)據(jù)及土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù),其中包括表層土壤(0—30 cm)質(zhì)地和深層土壤(30—100 cm)質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)。研究區(qū)植被覆蓋狀態(tài)采用歸一化植被覆蓋指數(shù)NDVI來(lái)表示,利用ENVI軟件從遙感影像上計(jì)算所得。

2.2 研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局構(gòu)建

2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)源的確定

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指自然或人為因素影響下景觀格局與生態(tài)過(guò)程相互作用可能產(chǎn)生的不利后果[29-30]。因此,其內(nèi)涵注重景觀要素對(duì)內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)源和外部干擾響應(yīng)的生態(tài)過(guò)程及作用結(jié)果,在現(xiàn)實(shí)中表現(xiàn)為土地發(fā)生鹽堿化等不利的后果?！帮L(fēng)險(xiǎn)源”是指在一定時(shí)空尺度下的景觀生態(tài)過(guò)程中,對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)安全產(chǎn)生威脅的景觀類型[31],因此,鹽堿地作是本區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)源。

2.2.2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)阻力面的建立

根據(jù)島嶼生物地理學(xué)理論、復(fù)合種群理論和滲透理論[29-30]可以知道生境斑塊之間需要有一定的連續(xù)性才能保證斑塊之間的過(guò)程和功能聯(lián)系。根據(jù)擴(kuò)散作用和景觀重力原理[28-32],可以假設(shè)研究區(qū)內(nèi)任意風(fēng)險(xiǎn)源與任意斑塊都存在相互作用和空間連通的可能;作用力的大小與兩者間距離成反比,如果距離過(guò)遠(yuǎn),其相互作用關(guān)系可以忽略不計(jì);且空間連通會(huì)受到各種阻礙,需要付出一定的代價(jià)才能實(shí)現(xiàn),當(dāng)代價(jià)超出閾值時(shí),便可以說(shuō)兩者不連通。這實(shí)質(zhì)是表現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)其周圍一定空間距離的生態(tài)環(huán)境造成影響的能力。鹽堿地(風(fēng)險(xiǎn)源)地作為生境斑塊的一種,與其他景觀和生境都存在著不同程度的連接,在這些連接中產(chǎn)生物質(zhì)流,從而使兩個(gè)相連的生境相互影響,產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

這些連接是通過(guò)生態(tài)流克服阻力來(lái)實(shí)現(xiàn),其阻力面反映了生態(tài)用地空間連通的趨勢(shì)[28- 32]。因此,要先分析對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源(鹽堿地)造成影響的主要物質(zhì)流,確定對(duì)物質(zhì)流遷移造成主要影響的因素,采用理論地理學(xué)中的表面模型——最小累積阻力模型來(lái)建立阻力面。阻力面模型計(jì)算后的累積阻力面圖(圖1)是以風(fēng)險(xiǎn)源分布為核心,表現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源到空間任意一點(diǎn)的累積阻力值,離“風(fēng)險(xiǎn)源”越近阻力值越小,反之阻力值越大。計(jì)算公式如下[19-20]：

式中,MCR為物種由源擴(kuò)散到空間某一點(diǎn)的最小累計(jì)阻力;Dij為物種從源j到景觀類型i的空間距離;Ri為景觀類型i對(duì)物種遷移運(yùn)動(dòng)阻力值,由景觀基質(zhì)的基本特征和物種本身的擴(kuò)散能力決定;n,m為源與景觀類型的數(shù)目。

水無(wú)疑是對(duì)其鹽堿地(風(fēng)險(xiǎn)源)的形成影響的物質(zhì)流[4- 15],在考慮研究區(qū)阻力因素的時(shí)候,主要考慮對(duì)水分遷移造成影響的因素,這包括了地上和地下兩個(gè)部分的因素：根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況可知,該地區(qū)的水源主要來(lái)自于降水和地下水,河流位于研究區(qū)的下游,并不是主要的水源。在研究區(qū)范圍內(nèi),降水可以看成是均勻分布的,此外,土壤中的水分主要來(lái)源于淺層地下水補(bǔ)給和承壓水的人工灌溉,因而此部分所考慮的阻力因素是具有全局性的因素,本文選取高程、坡度、植被覆蓋和土壤質(zhì)地(表層、深層)這5種因素作為全局因素。而沼澤濕地、水域、溝渠等用地類型即可成為水分來(lái)源,也可以成為排水的途徑,其作用不具有全局性,因此將其作為關(guān)鍵景觀來(lái)分析其具體作用。另外,根據(jù)實(shí)地考察和相關(guān)研究[33-34]表明,研究區(qū)地下水中潛水深度為3—5 m,且流動(dòng)緩慢,這是造成研究區(qū)土地易發(fā)生鹽堿化的因素之一,但其深度變化符合高程變化規(guī)律,且能否產(chǎn)生鹽堿化主要取決于土壤質(zhì)地和植被覆蓋率的影響,以及距排水途徑(如河流、溝渠)的距離遠(yuǎn)近的影響,因此,未將其列為單獨(dú)的因素進(jìn)行分析。

高程因素決定了地表徑流和地下徑流的方向,相對(duì)高程越高,水的重力勢(shì)能越大,對(duì)水的阻力值Ri越低。坡度則是影響水分流動(dòng)的速度,坡度越陡峭,對(duì)水的阻力值Ri越低。植被對(duì)水的阻力體現(xiàn)在植株對(duì)水分的吸收和蒸發(fā)作用上,因此植物覆蓋度(NDVI)越高,其阻力值Ri越高,同時(shí),這一因素也表現(xiàn)了不同的地表土地利用類型對(duì)水分遷移的阻力大小,例如建設(shè)用地和裸地對(duì)水分遷移的阻礙程度較低,而耕地和林地對(duì)水分遷移的阻礙程度較高。土壤具有固水的作用,水分在土壤中的形態(tài)包括了氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水,其中對(duì)水分遷移的作用主要體現(xiàn)在液態(tài)水的地表入滲水和地下上升水兩種形式;對(duì)這兩種形式產(chǎn)生作用的是土壤的質(zhì)地,土壤的質(zhì)地越偏向于砂土,固水能力越差,既其阻力值Ri越小,越偏向于粘土,固水能力越強(qiáng),既其阻力值Ri越大;土壤表層土和深層土質(zhì)地略有不同,表層土的質(zhì)地決定了其入滲能力大小,深層土決定了其對(duì)上升水作用的大小,本文將其作為兩個(gè)因素予以分別計(jì)算。研究區(qū)土壤類型主要有典型黑土、石灰性黑鈣土、石灰性黑土、淺育黑鈣土、淺育黑土和松軟淺育土。按照《國(guó)際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》,根據(jù)土壤的粘粒比和砂粒比,將研究區(qū)淺層土壤分為粘土、壤質(zhì)粘土和粉砂質(zhì)粘壤土,將深層土壤分為壤質(zhì)粘土、粉砂質(zhì)粘土和粉砂質(zhì)粘壤土,分別對(duì)應(yīng)賦予相對(duì)阻力值。阻力值實(shí)際是對(duì)其影響水流動(dòng)的作用大小的相對(duì)差異,只需要表現(xiàn)出各因素內(nèi)部的相對(duì)差異即可,因此只需對(duì)每類因子分為5級(jí),并依次賦予1—5分。本文采用ArcGIS 10軟件分類工具中自然斷裂法(Natural Bresaks (Jenks))分別對(duì)各阻力值進(jìn)行分級(jí)(C1—C5)(表1),該方法可使各個(gè)類之間的差異最大化,最終疊加出阻力面分布圖。

表1 阻力值分級(jí)

C1—C5(Class1—Class5)是對(duì)各阻力值進(jìn)行的分級(jí)

2.2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

因?yàn)榫坝^生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)阻力是在空間上連續(xù)的函數(shù),要得到景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局就需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。擬將研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為高危區(qū)、重度危險(xiǎn)區(qū)、中度危險(xiǎn)區(qū)、輕度危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)5個(gè)等級(jí)。通過(guò)對(duì)比劃分景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)間值的方法的表現(xiàn)結(jié)果,本文確定采用ArcGIS 10軟件分類工具中的幾何間隔法(Geometrical interval)對(duì)計(jì)算結(jié)果確定分類分級(jí)值,該方法可確保每個(gè)所擁有的值的數(shù)量大致相等。

2.3 研究區(qū)鹽堿地防治分區(qū)的建立

2.3.1 關(guān)鍵景觀的確定與生態(tài)廊道的識(shí)別

本文根據(jù)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局進(jìn)一步將處于景觀生態(tài)高危區(qū)或者重度危險(xiǎn)區(qū),對(duì)研究區(qū)鹽堿地的形成起到了至關(guān)重要作用,又或者需要重點(diǎn)保護(hù)的景觀類型做為關(guān)鍵景觀。分析關(guān)鍵景觀與鹽堿地之間的連通關(guān)系,進(jìn)而在空間上進(jìn)行定位,將更有利于對(duì)鹽堿地進(jìn)行防治。理論上,兩點(diǎn)間的累積路徑成本與距離成正比,且兩點(diǎn)之間線段最短。但在實(shí)際中,由地面上一點(diǎn)到另一點(diǎn)的最短成本路徑要考慮實(shí)地的可達(dá)性和表面的粗糙度,因此,最短成本路徑是一條有方向的曲線。在計(jì)算兩個(gè)景觀類型之間的最短成本路徑是還要考慮兩個(gè)斑塊自身的面積大小。任意一個(gè)景觀都有若干個(gè)起點(diǎn),而另一個(gè)景觀都有若干個(gè)終點(diǎn),有且只有一對(duì)點(diǎn)的成本路徑最短。而其他的路徑雖然不是最短,但是仍然可以有效連通兩個(gè)景觀,對(duì)研究區(qū)鹽堿地的防治依然具有重要意義,這些有效路徑的集合就形成了兩個(gè)景觀間的生態(tài)廊道。其計(jì)算方法為：

假設(shè)CRAB是由A景觀中任意一點(diǎn)a出發(fā)到B景觀中任意一點(diǎn)b的累積阻力,CRBA是由B景觀中任意一點(diǎn)b′出發(fā)到A景觀中任意一點(diǎn)a′的累積阻力,則有：

2.3.2 鹽堿地防治分區(qū)

對(duì)鹽堿地進(jìn)行分區(qū)防治的主要目的是判斷哪些地區(qū)最易產(chǎn)生鹽堿化問(wèn)題,對(duì)預(yù)防、治理鹽堿地和保護(hù)生態(tài)景觀至關(guān)重要。到達(dá)不同關(guān)鍵景觀的生態(tài)廊道的交叉重疊部分是從風(fēng)險(xiǎn)源到關(guān)鍵景觀阻力最低的區(qū)域,也就是最關(guān)鍵的部位,本文將這些地區(qū)作為重點(diǎn)防治地區(qū)。本文采用ArcGIS 10軟件的空間分析功能,將景觀生態(tài)廊道進(jìn)行疊加,并根據(jù)數(shù)值的高低,采用幾何間隔法(Geometrical interval)的進(jìn)行分類,分別確定重點(diǎn)治理地區(qū)、一般防治區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防區(qū)和無(wú)措施區(qū)。

2.3.3 防治核心的建立

鹽堿地防治分區(qū)實(shí)際是針對(duì)鹽堿化防治的緊迫程度進(jìn)行的劃分。在實(shí)際的鹽堿化防治過(guò)程中,除了按緊迫程度以外,更需要分主次安排治理。本文將重點(diǎn)防治地區(qū)與景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局進(jìn)行疊加分析,采用重點(diǎn)防治區(qū)中處于高風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)作為防治的核心。同理,在每個(gè)防治分區(qū),均可以采用同樣的方法確定該區(qū)域的“防治核心”,但是每個(gè)“防治核心”間仍然按照分區(qū)的主次有所偏重,最終實(shí)現(xiàn)有主次的鹽堿地分區(qū)防治。

3 研究結(jié)果

3.1 風(fēng)險(xiǎn)源和生態(tài)流阻力面結(jié)果分析

2016年林甸縣的風(fēng)險(xiǎn)源(鹽堿地)面積有263 km2,主要分布在研究區(qū)東部和南部。對(duì)比其他用地類型,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源主要分布在研究區(qū)的下游。根據(jù)阻力值疊加圖(圖1)可知,阻力疊加值總體上呈現(xiàn)東北高、西南和南部低的趨勢(shì)。其中,高阻力值(阻力值為17—20)地區(qū)呈兩個(gè)條帶狀分布,該區(qū)域形成的阻力面在空間上呈現(xiàn)以風(fēng)險(xiǎn)源為核心的“孤島”形態(tài)(圖1),說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)源與周圍環(huán)境的連通性很差;中阻力值(阻力值為14—16)地區(qū)在中部地區(qū)均勻分布,該區(qū)域形成的以風(fēng)險(xiǎn)源為核心的阻力面變化減緩,說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)源與周圍環(huán)境的連通性雖然增強(qiáng),但仍相對(duì)較低;低阻力值(阻力值為8—13)地區(qū),該區(qū)域形成的以風(fēng)險(xiǎn)源為核心的阻力面集中連片,說(shuō)明在這些區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)源與周圍環(huán)境的連通性很強(qiáng)。

圖1 累積阻力面和土地退化風(fēng)險(xiǎn)格局Fig.1 The cumulative resistance surface and the land degradation risk pattern

3.2 研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局特征分析

采用幾何間隔法分級(jí)結(jié)果顯示：高危區(qū)、重度危險(xiǎn)區(qū)、中度危險(xiǎn)區(qū)面積分別占總面積的30.95%、10.29%和22.42%,面積最少的是安全區(qū),僅占7.46%。總體呈現(xiàn)西部和南部的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高,東北部、中部和西南部較為安全的格局特征(圖1)。其中,高危區(qū)和重度危險(xiǎn)區(qū)主要分布在地區(qū)下游的紅旗鎮(zhèn)、三合鄉(xiāng)、四合鄉(xiāng)和國(guó)營(yíng)農(nóng)林牧場(chǎng);輕度危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)主要分布在四合鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、東興鄉(xiāng)和國(guó)營(yíng)農(nóng)林牧場(chǎng)(表2)。

3.3 研究區(qū)鹽堿地防治分區(qū)及結(jié)果分析

對(duì)溝渠和水域的廊道進(jìn)行分析表明阻力值為1的地區(qū)是溝渠或水域到風(fēng)險(xiǎn)源阻力最低的地區(qū)(圖2),因此應(yīng)該在這些地區(qū)加大力度進(jìn)行排水工程。并根據(jù)阻力值的高低,盡量通過(guò)低阻力的地區(qū)將溝渠間廊道、溝渠和水域間廊道進(jìn)行人工連通,以最大限度的保證多余水分的快速排出、上游灌溉用水的及時(shí)補(bǔ)充和利于進(jìn)行土壤去鹽處理,進(jìn)而以最低的成本達(dá)到最有效的預(yù)防土壤鹽堿化和降低土壤鹽堿度的目的。

對(duì)于降低區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的重要目的之一是保護(hù)生態(tài)用地,提高區(qū)域生態(tài)安全。因此,對(duì)于沼澤濕地與鹽堿地之間阻力值較低的地區(qū),既沼澤濕地生態(tài)廊道(圖2),應(yīng)采取措施對(duì)水分遷移加以阻隔,以減少鹽分流入沼澤濕地,同時(shí)保證降雨和地下水等淡水的流入。從而在實(shí)現(xiàn)在防治鹽堿地的同時(shí),在一定程度上調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、預(yù)防洪澇災(zāi)害。

表2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布/km2

圖2 林甸縣各關(guān)鍵景觀的生態(tài)廊道空間分布Fig.2 The landscape ecological corridors spatial distribution

根據(jù)對(duì)這些生態(tài)廊道的疊加分析可分為重點(diǎn)防治區(qū)、一般防治區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防區(qū)和無(wú)措施區(qū)(圖3)。且按照不同區(qū)域的特點(diǎn),應(yīng)采取不同的防治措施,進(jìn)而確定治理目標(biāo)的優(yōu)先順序,以實(shí)現(xiàn)分階段、分主次進(jìn)行治理。

重點(diǎn)防治地區(qū)是多重廊道組合的最關(guān)鍵地區(qū),通過(guò)分析每個(gè)防治分區(qū)中的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度,應(yīng)優(yōu)先對(duì)重點(diǎn)防治區(qū)進(jìn)行規(guī)劃治理(圖3),因此,對(duì)該區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的分析規(guī)劃發(fā)現(xiàn)：該地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)處于高危級(jí)別的土地面積占62.24%,重度危險(xiǎn)區(qū)占12.95%,中度危險(xiǎn)區(qū)占19.88%,輕度危險(xiǎn)區(qū)僅占4.93%,并沒有安全區(qū);一般防治地區(qū)作為重點(diǎn)防治地區(qū)與風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督地區(qū)的緩沖地帶,是降低區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和保護(hù)生態(tài)景觀的重要地區(qū),與重點(diǎn)防治區(qū)一起,組成“東北-西南”和“東北-西南”兩個(gè)防治景觀生態(tài)廊道,呈現(xiàn)“人”字形分布,分別為“東北-西南”沿四合鄉(xiāng)政府-合勝村-南崗村-勝利村-建國(guó)村-林甸縣農(nóng)副業(yè)基地-東升水庫(kù)-國(guó)營(yíng)葦場(chǎng)一線為第一生態(tài)廊道,“東北-西南”沿豐產(chǎn)村-福興村-長(zhǎng)青林場(chǎng)-發(fā)展村-向前村-花園鎮(zhèn)-國(guó)有草原一線為第二生態(tài)廊道。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防區(qū)是既存在潛在鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)又對(duì)鹽堿化具有一定抗性的區(qū)域,這個(gè)區(qū)域的景觀相對(duì)穩(wěn)定,占地面積較大,且易于改良。

4 討論

從阻力值疊加和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局特征上看,林甸縣鹽堿地總體上是受到高程和坡度阻力值的影響,從而呈現(xiàn)沿等高線逐漸向高程低的地區(qū)集聚的總體特征,但局部地區(qū)鹽堿化程度主要受地表植被覆蓋、人工地物類型和地下土壤理化性質(zhì)的影響,呈現(xiàn)不規(guī)則分布。本研究將這些因素對(duì)土壤鹽堿化的綜合作用結(jié)果進(jìn)行了空間化分析,其中,高阻力值地區(qū)呈現(xiàn)兩個(gè)條帶狀分布,這主要是由高程快速變化導(dǎo)致的,該地區(qū)地勢(shì)相對(duì)較高,且植被生長(zhǎng)茂盛;中阻力值主要因?yàn)槠渲脖桓采w度高,中高阻力值地區(qū)均以耕地、林地和牧草地為主要用地類型;低阻力值地區(qū)地勢(shì)相對(duì)低洼,或植被覆蓋水平低,具體表現(xiàn)為沿建設(shè)用地、溝渠、沼澤濕地和水域等景觀類型的外圍分布,說(shuō)明除自然條件使該地區(qū)土壤易于鹽堿化以外,人為因素也對(duì)其土壤鹽堿化具有關(guān)鍵性作用。建設(shè)用地、耕地和牧草地等人工和半人工景觀,與自然景觀相比透水能力較弱,且本文獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間正值7月末,是植物茂盛的時(shí)期,符合高阻力面分布規(guī)律。

與累積阻力面相對(duì)應(yīng)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局特征表明,易于鹽堿化的地區(qū)(風(fēng)險(xiǎn)高危區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)重度危險(xiǎn)區(qū))已占林甸縣面積的41.24%,且林甸縣自然生境脆弱,對(duì)該區(qū)域進(jìn)行土壤鹽堿化防治迫在眉睫。人為作用主要表現(xiàn)為改變土地利用/覆被和土壤結(jié)構(gòu),進(jìn)而對(duì)地表水和地下水進(jìn)行大面積影響,而不能在大范圍內(nèi)對(duì)鹽堿地進(jìn)行直接的影響。林甸縣自2002年起在三合鄉(xiāng)由省農(nóng)委投資的重點(diǎn)鹽堿地改良水田種植實(shí)驗(yàn)區(qū),到2012年已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)水稻平均畝產(chǎn)4625.37 kg/hm2。但這些方法仍只關(guān)注某一局部地區(qū)的的鹽堿地治理,尚缺乏全區(qū)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,這往往導(dǎo)致對(duì)上游進(jìn)行鹽堿化治理可能會(huì)加重下游鹽堿化,治理不分主次,不利于降低治理成本。根據(jù)生態(tài)廊道分析表明,四合鄉(xiāng)處于三合鄉(xiāng)的上游,處于同一生態(tài)廊道的兩端,二者的鹽堿地治理具有緊密的聯(lián)系,對(duì)四合鄉(xiāng)鹽堿地的治理可以提高三合鄉(xiāng)鹽堿地治理效率,但對(duì)四合鄉(xiāng)鹽堿地的開發(fā)利用也可能加重三合鄉(xiāng)的鹽堿化,而目前的鹽堿地治理或者開發(fā)均較少考慮這些相關(guān)作用。

2017年的“十九大”報(bào)告中闡述了加快生態(tài)文明體制改革的重要內(nèi)容,鹽堿地開發(fā)與治理將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,促進(jìn)林甸縣走綠色發(fā)展的道路,而科學(xué)的鹽堿地規(guī)劃防治是保障其合理開發(fā)的重要前提。因此,建議重點(diǎn)對(duì)治理核心區(qū)和治理次核心區(qū)分階段進(jìn)行防治,在該區(qū)域應(yīng)該加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè),沿生態(tài)廊道采用灌排洗鹽法相結(jié)合的方法洗鹽排堿,并禁止進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)用地建設(shè),對(duì)適合開發(fā)的鹽堿地進(jìn)行優(yōu)先開發(fā)。同時(shí),第一生態(tài)廊道的下游是扎龍珍稀野生動(dòng)物保護(hù)區(qū),因此,該區(qū)域不僅要保證排水通道暢通,還要將區(qū)域鹽分的排入口與沼澤濕地的水源相分離,防止過(guò)多的鹽分流入沼澤濕地而加重鹽堿化。一般防治地區(qū)應(yīng)該重點(diǎn)維護(hù)景觀穩(wěn)定,種植耐鹽作物或者發(fā)展改良水稻種植,在實(shí)現(xiàn)鹽堿化防治的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防區(qū)應(yīng)重點(diǎn)降低土壤鹽堿度對(duì)人類的開發(fā)和干擾的敏感程度,適度的進(jìn)行開發(fā),優(yōu)化土地資源配置。

5 結(jié)論

本文以景觀生態(tài)學(xué)理論和方法為基礎(chǔ),基于最小阻力模型分析了區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)充分利用已有自然和人工條件,以保護(hù)沼澤濕地(關(guān)鍵景觀)為目標(biāo)的土地鹽堿化分區(qū)規(guī)劃防治,主要的結(jié)論如下：

(1)林甸縣景觀風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布總體特征主要受高程影響,但人為因素對(duì)其景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局的形成起到?jīng)Q定性的作用;

(2)溝渠、沼澤濕地、水域與鹽堿地構(gòu)成了生態(tài)廊道,處于廊道內(nèi)的地區(qū)具有最高的連通性,連通性的高低變化決定了鹽堿地防治分區(qū)的劃分;

(3)重點(diǎn)防治區(qū)中的核心區(qū)所在地是可以實(shí)現(xiàn)以最低成本實(shí)現(xiàn)最大防治效益的地區(qū),應(yīng)在此地采取措施進(jìn)行鹽堿化的防治,需從區(qū)域整體角度,充分考慮上游對(duì)下游的影響,堅(jiān)持預(yù)防與治理相結(jié)合的原則。