何珍珍,王宏衛(wèi),*,楊勝天,方 斌,張兆勇,劉香云

1 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830046 2 綠洲生態(tài)教育部重點實驗室,烏魯木齊 830046 3 北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院環(huán)境遙感與數(shù)字城市北京市重點實驗室, 北京 100875 4 南京師范大學(xué)新型城鎮(zhèn)化與土地問題研究中心, 南京 210023

自1989年國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所提出生態(tài)安全這一概念以來,生態(tài)安全研究引起國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注,成為生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展研究的熱點[1- 2]。景觀既是自然社會資源,又是人類經(jīng)濟活動開發(fā)的對象,人類經(jīng)濟開發(fā)活動主要是在景觀層次上進行[3],因此從景觀生態(tài)學(xué)的角度對區(qū)域生態(tài)安全狀況進行量化研究,有利于在大、中尺度上科學(xué)的認識并解釋生態(tài)安全的實質(zhì)[4]。

近年來,隨著景觀生態(tài)學(xué)理論在生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)外學(xué)者們對景觀生態(tài)安全的研究已開展了大量的工作,并取得了許多重要成果。研究呈現(xiàn)出以下特點：1)研究尺度更為廣闊[5],主要基于區(qū)域、流域、城鎮(zhèn)地域等[6-8]進行研究；2)研究對象更加多元化[5],涵蓋耕地、草原、濕地等[9-11]；3)研究內(nèi)容趨于多樣化[5],已由簡單的自然環(huán)境評價轉(zhuǎn)變?yōu)榭紤]經(jīng)濟、社會、生態(tài)整體系統(tǒng)的評價[12],許多學(xué)者還對其評價體系、影響因素、生態(tài)安全格局構(gòu)建等做了大量研究[13-15]；4)研究理論及方法更加系統(tǒng)化,主要基于景觀的結(jié)構(gòu)功能、空間配置及各類型景觀受到的干擾程度和脆弱性來衡量區(qū)域生態(tài)安全的程度[16- 17]。目前關(guān)于景觀生態(tài)安全的研究正由變化過程、影響因素等方面向結(jié)構(gòu)優(yōu)化、空間配置轉(zhuǎn)變,但對于景觀格局的優(yōu)化,眾多研究重點集中于模型和方法,而缺乏景觀生態(tài)安全與格局優(yōu)化的結(jié)合。

新疆作為絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū),也是干旱區(qū)重要的資源接替區(qū),受自然條件以及不合理開發(fā)利用的影響,生態(tài)環(huán)境脆弱,土壤退化及鹽堿化現(xiàn)象嚴重[18]。渭-庫綠洲是新疆典型的荒漠綠洲區(qū),是阿克蘇地區(qū)土地開發(fā)利用較早的灌溉區(qū)及新疆重要的產(chǎn)棉區(qū)之一[19]。近20年來,隨著城鎮(zhèn)的擴展、人口的增加,對綠洲開發(fā)利用的強度增加,綠洲景觀格局不斷發(fā)生變化。前人對該綠洲的研究多側(cè)重于綠洲演變過程、土地鹽漬化、社會經(jīng)濟發(fā)展[20-22]等,而對綠洲景觀生態(tài)安全及格局優(yōu)化研究較為缺乏。基于此,本文運用景觀生態(tài)學(xué)理論方法,在充分認識景觀結(jié)構(gòu)及景觀生態(tài)安全的時空變化特征的基礎(chǔ)上,進行格局優(yōu)化,以增強景觀的連通度,為綠洲景觀的空間規(guī)劃及生態(tài)安全保障提供建議和對策。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

渭-庫綠洲位于新疆塔里木盆地中北部,地理坐標介于81°28′30″—84°05′06″ E,39°29′51″—42°38′01″N之間,海拔1500—2000 m,是一個典型且完整的山前沖積扇平原綠洲[5]。該綠洲位于中緯度地區(qū),受大陸性干旱氣候的影響,氣溫日差較大,降水稀少,風(fēng)沙頻繁。年均氣溫為10.5—11.4℃,年降水量為50.5—66.5 mm,年均蒸發(fā)量為2000.7—2092.0 mm,屬于典型的大陸性暖溫帶極端干旱氣候,干旱特征顯著。該綠洲主要以發(fā)展農(nóng)業(yè)為主,農(nóng)作物主要有小麥、棉花、玉米、油菜等,工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱。(圖1)。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Sketch map of location of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文數(shù)據(jù)來源于1997年8月、2006年7月、2016年8月3期Landsat TM影像(分辨率30 m),研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)(分辨率90 m)源自地理空間數(shù)據(jù)云90 m。依據(jù)全國土地分類標準,結(jié)合研究區(qū)土地利用/覆蓋類型現(xiàn)狀,以ENVI軟件為技術(shù)平臺,利用最大似然法進行監(jiān)督分類,將研究區(qū)劃分為水域、耕地、林草地、城鎮(zhèn)用地、鹽堿地和其他未利用地共6類,結(jié)合研究區(qū)的地形圖及GoogleEarth并通過野外實地調(diào)查數(shù)據(jù)對土地利用類型進行精度驗證,3個時期的土地利用/覆蓋解譯結(jié)果的總體精度均在85%以上,滿足研究需要。

2 研究方法

2.1 景觀生態(tài)安全評價模型

景觀干擾度指數(shù)與脆弱度指數(shù)是衡量景觀生態(tài)環(huán)境的因果指標[14]。本文以干擾度指數(shù)和脆弱度指數(shù)構(gòu)建渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全評價模型[4]。

2.1.1景觀干擾度指數(shù)

景觀干擾度指數(shù)是表征景觀生態(tài)環(huán)境受到自然、人為活動的影響程度,可以用景觀指數(shù)中破碎度、分離度與優(yōu)勢度反映[23]。其公式為：

Ei=aCi+bSi+cDi

式中,Ei為景觀干擾度指數(shù)；Ci為景觀破碎度指數(shù)；Si為景觀分離度指數(shù)；Di為景觀優(yōu)勢度指數(shù)；a,b,c,分別為破碎度、分離度和優(yōu)勢度的權(quán)重,借鑒前人的相關(guān)研究成果[14- 15]并結(jié)合研究區(qū)的實際情況,對破碎度、分離度和優(yōu)勢度分別賦以權(quán)重0.5、0.3和0.2。

2.1.2景觀脆弱度指數(shù)

景觀脆弱度指數(shù)(Fi)是衡量各類型景觀抵御自然和人類干擾的能力,反映景觀對外界干擾的敏感程度[14]。區(qū)域景觀脆弱度指數(shù)越大,表明該區(qū)域抗干擾能力越弱,生態(tài)系統(tǒng)越容易受損；反之,景觀脆弱度指數(shù)越小,表明景觀越穩(wěn)定[4]。本研究對研究區(qū)內(nèi)6種景觀的脆弱度采用專家咨詢法予以確定。研究區(qū)未利用地主要是沙漠、戈壁等景觀,最為敏感,賦值為6；鹽堿地植被覆蓋度低,脆弱度較高,賦值為5；水域在外在干擾下反應(yīng)較為敏感,賦值為4；耕地分布較為集中,不易受影響,賦值為3；林草地抵御干擾能力較強,賦值為2；干旱區(qū)綠洲的城鎮(zhèn)用地是該地區(qū)人類活動的主體區(qū)域,最穩(wěn)定,賦值為1。將各類型景觀賦值進行歸一化處理。

2.1.3景觀生態(tài)安全指數(shù)構(gòu)建

本研究借鑒相關(guān)研究成果[24]分別以1、3、5、10 km的粒度劃分采樣單元格,最終對比發(fā)現(xiàn)5 km的格網(wǎng)可以較為真實合理的表征渭-庫綠洲景觀格局變化特征,也不至格網(wǎng)太密集而不能直觀刻畫空間異質(zhì)性。因此將研究區(qū)劃分為5 km×5 km的單元格,共計580個采樣區(qū)。然后計算每個采樣區(qū)的景觀綜合生態(tài)安全度,公式為[14]：

式中,LSESk為第k個格網(wǎng)景觀生態(tài)安全指數(shù)；m為區(qū)域景觀總樣方數(shù)；Aki為網(wǎng)格內(nèi)景觀類型i的面積；Ak為評價單元k區(qū)的面積。LSESk越大,景觀生態(tài)安全程度越高,反之生態(tài)安全程度低。

2.1.4評價標準

目前,由于景觀生態(tài)安全評價尚無統(tǒng)一的標準,本文根據(jù)已有的研究成果[25-26]并結(jié)合研究區(qū)的實際情況,將研究區(qū)景觀生態(tài)安全分為5個等級,見表1。

表1 渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全評價等級

2.2 空間統(tǒng)計方法

本研究在利用景觀生態(tài)安全評價模型計算1997、2006和2016的各采樣單元的景觀生態(tài)安全度基礎(chǔ)上,通過OpenGeoDa軟件計算空間關(guān)聯(lián)的局部指標(LISA,Local Indicators of Spatial Association)和繪制全局Moran散點圖相結(jié)合,進行空間自相關(guān)分析。

2.3 最小累積阻力模型

最小累積阻力(minimum cumulative resistance,MCR)模型的公式為[17]：

(3)

式中,MCR是從源j擴散到空間某點的最小阻力；f表示MCR與生態(tài)過程之間的正比關(guān)系；Dij是物種從景觀單元i到生態(tài)源地j的距離；Ri是景觀單元i對某物種運動的阻力系數(shù)；m是景觀類型種類數(shù)；n是單元總數(shù)。

2.3.1“源地”的識別

依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)的“源-匯”原理,源景觀具有空間擴展性、連續(xù)性,因此源地一般選擇生境質(zhì)量較高,能滿足已有生態(tài)環(huán)境變化過程的協(xié)調(diào)性,發(fā)揮生態(tài)環(huán)境主要的生態(tài)服務(wù)功能[17]。本文借助ArcGIS空間分析篩選工具,選取面積大于5 km2林草地斑塊及具有空間連續(xù)性、斑塊面積較大的水域作為生態(tài)“源地”[4]。

2.3.2阻力面的建立

生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動需要克服一定的阻力,阻力面的構(gòu)建是最小阻力模型的核心,生態(tài)阻力因子的選取是生態(tài)阻力面構(gòu)建的關(guān)鍵[27]。本文借鑒相關(guān)研究選取生態(tài)安全水平(基于景觀指數(shù))、地形和坡度3個阻力因子,并對其進行加權(quán)求和獲取阻力表面,生成最小累積阻力面[24]。

2.3.3生態(tài)廊道的識別

生態(tài)廊道是相鄰生態(tài)源地的鏈接通道,也是兩源地之間的阻力低谷,有利于生態(tài)流在源與源之間及源與基質(zhì)間的流動[24]。本研究在最小累積阻力面的基礎(chǔ)上通過ArcGIS中的Cost Path 工具,生成每兩個生態(tài)源地之間的最小阻力路徑,即生態(tài)廊道。采用ArcGIS中的密度分析工具,將生態(tài)生態(tài)廊道分為關(guān)鍵廊道和輔助廊道[4]。

2.3.4生態(tài)節(jié)點的識別

生態(tài)節(jié)點位于生態(tài)廊道最薄弱之處,對生態(tài)流的聯(lián)系具有控制意義和關(guān)鍵作用[28]。本文借鑒GIS空間分析工具中的水文分析模塊,以最小累積阻力面為基礎(chǔ),提取阻隔生態(tài)流和物種擴散的最大閾值,然后矢量化并對矢量化的線條進行平滑處理,獲取阻力面的“山脊線”[4]。通過柵格計算,獲取“山脊線”與生態(tài)廊道的交點,即生態(tài)節(jié)點。

2.3.5生態(tài)功能分區(qū)

本研究通過分析最小累計阻力面柵格空間頻率分布圖結(jié)合相關(guān)研究[29],利用最小累計阻力值曲線的突變點劃分阻力值區(qū)間,同時綜合考慮研究區(qū)生態(tài)源地、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點的空間分布規(guī)律,確定生態(tài)功能區(qū),分別為生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)連通區(qū)、生態(tài)過度區(qū)和生態(tài)邊緣區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)安全時空變化

本文基于采樣單元中心點的景觀生態(tài)安全值,采用克里金法進行插值,得到1997、2006和2016年研究區(qū)生態(tài)安全時空分布圖(圖2)。

圖2 渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全值空間分布Fig.2 Spatial distribution of LSES values of the Ugan-Kuqa river oasis in year of 1997,2006 and 2016 LSES:景觀生態(tài)安全,Landscape ecological security

渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全值較高的區(qū)域主要集中在綠洲中部,此區(qū)域內(nèi)的景觀大多為耕地、林草地和水域；景觀生態(tài)安全值低的區(qū)域主要分布在綠洲西部和東部,此區(qū)域主要是鹽堿地及戈壁、荒漠等其他未利用地,生態(tài)環(huán)境較為惡劣。1997—2016年渭-庫綠洲生態(tài)安全度由高到低大體上是從內(nèi)向外擴展,空間差異相對較小,見圖2。

圖3 1997—2016年渭庫-綠洲景觀生態(tài)安全等級面積比例時間變化Fig.3 Change of area ratio of LSES level in Ugan-Kuqa river oasis from 1997 to 2016I：安全級,Secure；II：相對安全級,Relatively secure；III：臨界安全級,Critically Secure；IV：敏感級,Sensitive；V：風(fēng)險級,Risky； LSES:景觀生態(tài)安全,Landscape ecological security

為了進一步說明渭-庫綠洲生態(tài)安全的時間變化特征,在1997、2006、2016渭-庫綠洲生態(tài)安全克里金插值的基礎(chǔ)上,計算綠洲景觀生態(tài)安全個等級占總面積的比例,并繪制面積百分比柱狀圖,結(jié)果見圖3。

1997—2006年間渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全區(qū)域面積由0.45%減少到0.34%,相對安全區(qū)域面積比例由18.12%增加至30.19%,臨界安全區(qū)域、敏感區(qū)域、風(fēng)險區(qū)域面積比例有所下降。主要由于這一時期該綠洲土地利用的重點是土地荒漠化的整治及大規(guī)模土地開墾,大量的林草地開墾為耕地,景觀破碎化較為嚴重。2006—2016年間研究區(qū)景觀生態(tài)安全區(qū)域、相對安全區(qū)域面積比例都呈上升趨勢,這期間,水域面積由150.54 km2減少到130.36 km2,呈現(xiàn)緩慢下降趨勢,林草地面積由2775.81 km2增加至2884.20 km2,其中由耕地轉(zhuǎn)化成林草地的面積為622.88 km2。由此可說明2006年以來渭-庫綠洲節(jié)水滴灌模式的不斷普及土地利用模式的轉(zhuǎn)變、“退耕還林還草”工作的進一步落實,使得研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到改善[30]。

3.2 景觀生態(tài)安全指數(shù)空間自相關(guān)分析

運用Geoda軟件,計算1997年、2006年及2016年3個不同時空尺度下渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全度的Moran′s I值,結(jié)合3期綠洲景觀生態(tài)安全值的散點圖及LISA分布圖(z檢驗P<0.05),分析該時期整個綠洲景觀生態(tài)安全度的空間分布特征(圖4)。

圖4 1997、2006、2016年渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全度Moran′I散點圖Fig.4 Moran′I scatterplot of landscape ecological security degrees in Ugan-Kuqa river oasis in 1997,2006 and 2016H-H：高-高,High-High；L-H：低-高,Low-High；L-L：低-低,Low-Low；H-L：高-低,High-Low

1997年、2006年和2016年的Moran′I值分別為0.6479、0.7049、0.6587,3個時期的Moran′I值均為正值且通過P=0.05的顯著性檢驗,散點主要集中分布在第一象限(High-High)和第三象限(Low-Low),大部分分布在回歸線附近。說明研究區(qū)域景觀生態(tài)安全度在空間上呈現(xiàn)較強的正相關(guān)關(guān)系且空間全局集聚效應(yīng)比較顯著。對比研究區(qū)3期Moran′I散點圖可知,第一象限(High-High)內(nèi)的樣本單元生態(tài)安全值差距較小,散點較集中,即高安全區(qū)域內(nèi)部差異較??；第三象限(Low-Low)內(nèi)的樣本單元生態(tài)安全值差距較大,散點較分散,即低生態(tài)安全區(qū)域內(nèi)部差異較大；第二象限(Low-High)內(nèi)的散點低高離群現(xiàn)象較明顯,第四象限(High-Low)內(nèi)的散點較少且高低離群程度較低。

通過對LISA指數(shù)進行分析可知(圖5),1997—2016年景觀生態(tài)安全分布的熱點(High-High)區(qū)域和冷點(Low-Low)區(qū)域呈現(xiàn)出顯著的空間集群特征。熱點區(qū)域主要集中分布于渭-庫綠洲中部及西南地區(qū),形成高生態(tài)安全度的區(qū)域,由于此區(qū)域的景觀類型主要是大面積的林草地及水域,結(jié)然力克水庫、帕滿水庫及塔里木河中游部分地段位于該區(qū)域,提供充沛水源,生態(tài)環(huán)境較好；冷點區(qū)域主要集中于綠洲的西部與東部此區(qū)域主要以鹽堿地、其他未利用地(戈壁、荒漠等)景觀類型為主[4]。1997—2006年期間,由于綠洲中部農(nóng)區(qū)不斷進行小規(guī)模的開荒,加之綠洲農(nóng)業(yè)用水的灌溉方式主要以大水漫灌為主,使區(qū)域資源環(huán)境承載力出現(xiàn)超載現(xiàn)象,景觀生態(tài)安全度H-H區(qū)面積比例有所下降[21,31]。到2016年,綠洲熱點區(qū)域面積比例上升至17.89%,冷點區(qū)域面積比例下降至11.90%,其中355.25 km2鹽堿地轉(zhuǎn)化為耕地及林草地；其他未利用地面積減少了581.85 km2,表明在政府主導(dǎo)、政策扶持和全民生態(tài)保護意識的逐年提高的情況下,綠洲防沙治堿工作卓有成效,綠洲生態(tài)向好發(fā)展。

圖5 1997—2016年渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全值LISA指數(shù)空間分布圖Fig.5 LISA cluster map of landscape ecological security in Ugan-Kuqa river oasis from 1997 to 2016LISA：局部空間關(guān)聯(lián)指數(shù),Local Indicators of Spatial Association

3.3 景觀生態(tài)格局優(yōu)化

3.3.1生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

圖6 渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全格局 Fig.6 Landscape ecological security pattern of the Ugan-Kuqa river oasis

生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的目標是通過調(diào)整優(yōu)化景觀組分的空間分布,使區(qū)域生態(tài)格局更為合理,生態(tài)環(huán)境更加健康。本文以采用MCR模型,識別生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點并劃分生態(tài)功能區(qū),形成渭-庫綠洲生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)(圖6)。

本研究選取面積大于5 km2林草地斑塊及具有空間連續(xù)性、面積較大的水域斑塊作為生態(tài)源地,共有17塊,面積為1168.59 km2,占總面積的12.76%；渭-庫綠洲生態(tài)廊道貫穿整個研究區(qū),其中關(guān)鍵廊道連接絕大多數(shù)生態(tài)源地,由此成為生態(tài)流運行的主要通道；輔助廊道主要作用是保障關(guān)鍵廊道生態(tài)功能的發(fā)揮及增加生態(tài)流運行和物種擴散的通道；渭-庫綠洲生態(tài)節(jié)點共36個,多分布在北部區(qū)域,處于人類主要活動范圍之內(nèi),是生態(tài)環(huán)境重點保護和加強管理的區(qū)域；本研究劃分的生態(tài)緩沖區(qū),占綠洲總面積的39.96%,大部分生態(tài)源地分布于其中,阻力水平較低,作為生態(tài)源地的保護屏障,是生態(tài)源地擴展和演替的潛在區(qū)域；生態(tài)連通區(qū),占總面積的34.91%,由于此區(qū)域能夠連接相距較遠的源地,但對于物種擴散的阻力隨之增加,不太適宜源地的發(fā)展；生態(tài)過渡區(qū),占總面積的16.32%,主要位于綠洲與荒漠的過渡地帶,土地鹽漬化較嚴重,生態(tài)阻力值較高,生態(tài)環(huán)境較脆弱；生態(tài)邊緣區(qū),占綠洲總面積的8.81%,主要為其他未利用地(戈壁、沙漠等),生態(tài)環(huán)境較差,阻力值達到最大,對生態(tài)流運行及物種擴散具有阻礙作用。

3.3.2景觀格局優(yōu)化方案

基于生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,對渭-庫綠洲生態(tài)源地、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點提出保護策略。

1)保護生態(tài)源地。綠洲生態(tài)源地主要由水域及林草地構(gòu)成,生態(tài)源地周圍是耕地分布較集中的區(qū)域,而渭-庫綠洲主要以發(fā)展農(nóng)業(yè)為主[19],應(yīng)當(dāng)防止耕地擴張對生態(tài)源地的侵占；調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu),發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè),加強防護林建設(shè)。

2)建設(shè)生態(tài)廊道。為增強廊道的生態(tài)效應(yīng),綠洲生態(tài)廊道需要有重點、分層次的規(guī)劃建設(shè),增加綠洲關(guān)鍵廊道上的林草地面積,提升關(guān)鍵廊道的連通性,綠洲輔助廊道數(shù)量較多,長度較短,但能夠?qū)⑽磁c關(guān)鍵廊道連接的源地與其他源地相連接,保障生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)的完整性,在規(guī)劃建設(shè)中應(yīng)避免人為干擾切斷輔助廊道、孤立生態(tài)源地[4]。

3)修復(fù)生態(tài)節(jié)點。分布在耕地、建設(shè)用地區(qū)域的生態(tài)節(jié)點,受人類干擾程度較大,可以通過退耕還林還草和人口外遷進行生態(tài)節(jié)點建設(shè)；處于荒漠與綠洲過度地帶的生態(tài)節(jié)點,可以通過種植耐旱植被,低覆蓋灌木、草地構(gòu)建。

4)劃分生態(tài)功能區(qū)

綠洲生態(tài)緩沖區(qū)主要是生態(tài)源地及農(nóng)業(yè)用地的集中區(qū)域,也是生態(tài)安全值較高的區(qū)域,應(yīng)以生態(tài)保護為主,嚴格控制墾荒規(guī)模及水資源的開發(fā)利用強度[4]；生態(tài)連通區(qū)域內(nèi)分布少量的生態(tài)源地斑塊及耕地斑塊,連接遠距離的源地,為保障生態(tài)緩沖區(qū)生態(tài)過程的穩(wěn)定運行,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程應(yīng)注重土壤鹽漬化和沙化現(xiàn)象；生態(tài)過渡區(qū)土壤鹽漬化較嚴重,生態(tài)環(huán)境較脆弱,應(yīng)以生態(tài)修復(fù)為主,對區(qū)域內(nèi)破碎度較高的耕地進行退耕還林草,加強水利工程、排水排鹽等生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)[4]；生態(tài)邊緣區(qū)景觀類型主要以荒漠和戈壁為主,土地沙化較嚴重,應(yīng)在風(fēng)沙地帶大范圍種植喬、灌、草相結(jié)合的抗旱復(fù)合防護植被,完善綠洲防護林體系。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文運用景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱度指數(shù)構(gòu)建渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全評價模型,分析綠洲景觀生態(tài)安全度時空分異特征,結(jié)合生態(tài)學(xué)理論與GIS技術(shù),通過MCR模型,構(gòu)建綠洲生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò),主要結(jié)論如下：

(1)1997—2016年,渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全區(qū)域面積比例先減少后增加,相對安全區(qū)域面積比例不斷增加,臨界安全、敏感和風(fēng)險區(qū)域面積比例不斷減小；總體上,渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全度由高到低呈內(nèi)向外擴展的態(tài)勢。

(2)1997—2016年,渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全空間分異特征顯著,全局自相關(guān)值Moran′s I值分別為0.6479、0.7049、0.6587,呈現(xiàn)較強的正相關(guān)關(guān)系,空間集聚效應(yīng)比較顯著；局部空間自相關(guān)集聚主要以高-高聚集和低-低聚集類型為主,高-高值主要集中分布于渭-庫綠洲中部及西南地區(qū),低-低值主要分布于綠洲的西部與東部。

(3)渭-庫綠洲生態(tài)源地主要分布在綠洲的北部及南部,占總面積的12.76%；綠洲生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)基本遍及整個研究區(qū),關(guān)鍵廊道連接了絕大多數(shù)的綠洲生態(tài)源地,輔助廊道主要是連接沒有與關(guān)鍵廊道連接的源地之間的通道；生態(tài)節(jié)點位于生態(tài)廊道最薄弱處,共有36個；綠洲的生態(tài)功能區(qū)有：生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)連通區(qū)、生態(tài)過渡區(qū)和生態(tài)邊緣區(qū)。渭-庫綠洲景觀生態(tài)安全格局的建設(shè)以保護現(xiàn)有的生態(tài)源地為主,有重點、分層次的規(guī)劃建設(shè)生態(tài)廊道,并不斷維護和修復(fù)生態(tài)節(jié)點和生態(tài)功能區(qū)。

4.2 討論

本研究通過構(gòu)建景觀生態(tài)安全評價模型,分析渭-庫綠洲的生態(tài)安全時空動態(tài)變化,利用最小阻力模型,將水域和林草地作為生態(tài)源地,基于綠洲生態(tài)安全水平、地形和坡度構(gòu)建累計阻力表面和耗費距離,明確了綠洲生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點,實現(xiàn)了綠洲區(qū)域生態(tài)安全時空動態(tài)評價與優(yōu)化相結(jié)合。對于我國西北干旱區(qū)綠洲來說,生態(tài)脆弱性及水資源短缺是其共性,對其進行生態(tài)安全評價具有重要意義[32]。陳亞寧等[33]研究指出水是綠洲生存的基礎(chǔ),是維持干旱區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定及改善生態(tài)環(huán)境的重要基石。隨著引水、蓄水、灌溉與排水等工程的相繼投入運行有效降低了地下水位,渭-庫綠洲部分地區(qū)鹽漬化得到改善,同時保障了農(nóng)業(yè)用地的連續(xù)灌溉[19],水資源利用趨于合理,生態(tài)環(huán)境有所改善。

此外,本研究利用景觀指數(shù)構(gòu)建生態(tài)安全評價模型,從景觀空間結(jié)構(gòu)角度來分析綠洲生態(tài)安全時空變化情況,沒有考慮綠洲的社會經(jīng)濟因素,所得結(jié)果具有相對性；其次,由于數(shù)據(jù)及方法的限制,本文構(gòu)建最小累計阻力面時,只是基于景觀生態(tài)安全度、地形、坡度3個因子獲取阻力表面,因此阻力面的模擬效果可能略顯不足。