劉伊萌,楊賽霓,*,倪 維,何錦彪

1 北京師范大學(xué)環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點實驗室, 北京 100875 2 北京師范大學(xué)地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100875 3 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部民政部-教育部減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院, 北京 100875 4 華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心, 武漢 430074

快速城市化往往導(dǎo)致景觀破碎化、內(nèi)部種生境面積縮小等問題,威脅正常生態(tài)過程并降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1- 3]。景觀中存在一些對維持和改善生態(tài)過程具有關(guān)鍵意義的區(qū)域或元素(如斑塊、廊道等)[4- 5],識別并保護這些重要元素可對抗景觀破碎化,也是優(yōu)化有限資源配置、實現(xiàn)高效生態(tài)保護和分級管理的有效途徑。

景觀連接度指景觀促進或阻礙生物體或生態(tài)過程在斑塊間運動的程度[6- 7]。在基于圖論法的景觀連接度模型中,節(jié)點表示棲息地斑塊,連邊表示生物在斑塊之間的潛在擴散能力[8- 10]。該模型可通過一系列指數(shù)定量分析每一斑塊對維持景觀連接度的貢獻(xiàn),從而評價斑塊的重要性。近年來,國內(nèi)外學(xué)者提出了多種基于景觀網(wǎng)絡(luò)的景觀連接度度量方法,并延伸出斑塊重要性評價方法。Urban和Keitt[11]提出使用種群增長潛力(R)、擴散通量(F)和可通過性(T)評價生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的景觀連接特征,并基于移除各個斑塊后指標(biāo)的變化量衡量斑塊的重要性。Jordán等[12]從節(jié)點的度值、集聚系數(shù)、平均拓?fù)渚嚯x和去除該節(jié)點后網(wǎng)絡(luò)中存留的最大連通種群量四個方面識別生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵斑塊。Pascual-Hortal 和Saura[13]提出了基于圖論的景觀功能連接度指數(shù)：整體連通性指數(shù)(IIC)、 可能連通性指數(shù)(PC),同樣基于“斑塊移除”實驗,根據(jù)移除斑塊后指數(shù)的降低程度對斑塊重要性排序。Minor和Urban[14]則基于介數(shù)、度值、流入/流出通量等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩源_定了斑塊的優(yōu)先保護順序,并證明該結(jié)果與空間顯示種群模型(SEPM)的斑塊重要性評價結(jié)果有很好的一致性,驗證了圖論法在景觀生態(tài)學(xué)研究中的有效性。國內(nèi)評價斑塊重要性主要基于功能連接度指數(shù)法,近年來國內(nèi)學(xué)者們也在不斷探索新的指標(biāo)或方法。陳杰等[15]運用功能連接度指數(shù)評價了欲恢復(fù)為森林景觀的農(nóng)業(yè)斑塊的重要性值,確定了鞏義市農(nóng)業(yè)斑塊恢復(fù)的順序。馮姍姍等[16]基于可能連通性指數(shù)(PC),評價了徐州市采煤塌陷地生態(tài)恢復(fù)的優(yōu)先級；張宇等[17]基于介數(shù)中心性指標(biāo)確定了滇金絲猴棲息地的優(yōu)先保護順序。邱瑤等[18]從斑塊面積和連接度兩個維度,識別了對維持深圳市景觀生態(tài)功能具有重要意義的斑塊。吳銀鵬等[19]運用層次分析法(AHP)構(gòu)建斑塊重要性評價指標(biāo)體系,識別出成都市綠色基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵斑塊。學(xué)者們?nèi)找孀⒅丶{入新指標(biāo)和使用多個指標(biāo)評價斑塊的重要性,以克服傳統(tǒng)單指標(biāo)評價的局限性,但尚缺乏客觀綜合評價方法的運用。

四川省各類自然資源充沛,不僅是長江上游的重要生態(tài)屏障,也是世界生物多樣性保護研究的熱點地區(qū)之一。省內(nèi)現(xiàn)有包括國家公園、自然保護區(qū)等在內(nèi)的各類自然保護地519處,共11.35萬 km2[20- 21]。四川省城鎮(zhèn)化速度高于全國平均水平[22],人類活動對于生態(tài)環(huán)境的影響日益加劇。省內(nèi)自然災(zāi)害頻發(fā),水土流失和土地石漠化問題嚴(yán)峻[23- 24]。高速的城市化進程和頻發(fā)的自然災(zāi)害對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成威脅,生態(tài)保育和生態(tài)建設(shè)成為當(dāng)?shù)鼐o要重任。四川省全境分布有以森林和草地為主要棲息地的野生動物約1300種,其中154種是國家重點保護物種,占全國的39.6%,比例居全國之首[25]。近年來,省內(nèi)森林等生態(tài)用地大面積減少[26],針對省級尺度的野生動物棲息地保護研究十分值得關(guān)注。本文基于四川省森林和草地斑塊,結(jié)合最低成本路徑和最小生成樹方法,為野生動物復(fù)合種群構(gòu)建棲息地保護網(wǎng)絡(luò),并運用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)和綜合評價方法定量分析生態(tài)斑塊的重要性,量化識別對生態(tài)保護起到關(guān)鍵作用的區(qū)域,以期為未來景觀規(guī)劃和復(fù)合種群保護提供科學(xué)評估方法。

1 研究區(qū)概況

四川省(97°21′—108°31′E,26°03′—34°19′N)地跨多個地貌單元,處于中國大陸第一、二級階梯的過渡帶,地勢西高東低,整體上由西北到東南傾斜。受復(fù)雜地形和季風(fēng)的影響,四川省氣候復(fù)雜多樣且不同區(qū)域差異顯著[27],形成了種類繁多且數(shù)量龐大的自然資源,如動植物資源、水能資源和地質(zhì)礦產(chǎn)資源等。

四川省轄區(qū)面積48.5萬 km2,是中國面積第五大省,其土地利用格局大致以“胡煥庸線”為界,西北部以林地(16.9萬km2)、草地(16.9萬 km2)為主,兩種地類面積相當(dāng),分布廣袤,總和約占全省70%；東南部人類活動密集,耕地(11.95萬 km2)、建設(shè)用地(0.56萬 km2)集中分布。此外,四川省還分布有0.46萬 km2水域和1.75萬 km2未利用地。四川省也是我國西部重要工業(yè)基地。改革開放之后,四川省進入快速城市化階段[28]。2010年末四川省城鎮(zhèn)化率為40.18%, 2015年達(dá)47.69%[29],表明“十二五”規(guī)劃時期四川省由城市化加速期步入城市成長關(guān)鍵期,尤其需要注重合理規(guī)劃和區(qū)域協(xié)調(diào)[30]。

自然災(zāi)害種類多、發(fā)生頻、影響廣是四川省的又一特點。其中,地震災(zāi)害發(fā)生最為頻繁,造成的損失最為嚴(yán)重。2008年汶川特大地震造成了巨大的人口經(jīng)濟損失和嚴(yán)重生態(tài)破壞,生態(tài)破壞重災(zāi)區(qū)覆蓋汶川縣、彭州縣等10縣市,地震導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)喪失面積超過1200 km2[31]。此外,頻發(fā)的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害加劇了當(dāng)?shù)厮亮魇Ш蜕降厥壬鷳B(tài)環(huán)境問題。

為從宏觀上預(yù)防和應(yīng)對城市化進程和自然災(zāi)害可能帶來的生態(tài)問題,本文選取2015年的四川省作為研究區(qū)域,對省內(nèi)生態(tài)斑塊的重要性進行評價,并提出分級管制建議,以期為下一階段生態(tài)文明建設(shè)提供決策依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本文所使用的歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)、陸地植被凈初級生產(chǎn)力(Net Primary Productivity, NPP)遙感影像產(chǎn)品來自NASA EOS/MODIS 2015年的MOD13A3數(shù)據(jù)和MOD17A3數(shù)據(jù)(https://ladsweb.nascom.nasa.gov/search/)。道路數(shù)據(jù)來自于國家基礎(chǔ)地理信息中心1∶25萬全國行政區(qū)矢量化電子地圖。土地利用/土地覆蓋數(shù)據(jù)來自地理國情監(jiān)測云平臺(http://www.dsac.cn)提供的2015年30米分辨率產(chǎn)品,包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地在內(nèi)的6個一級分類和25個二級分類,研究中涉及的水域、建設(shè)用地、生態(tài)斑塊等數(shù)據(jù)均由此提取。對研究數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括統(tǒng)一坐標(biāo)系、拼接、裁剪,將柵格分辨率統(tǒng)一為250 m×250 m。所有數(shù)據(jù)以年為時間分辨率,根據(jù)相關(guān)研究[32- 33],我國植被在8月份生長最好,故用8月份年NDVI、NPP最大值表示全年植被生長狀況。

2.2 生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施(Ecological Infrastructure, EI)是相互連接的自然區(qū)域和其他開闊空間,也是一種優(yōu)化的自然生態(tài)系統(tǒng)保育措施[34],其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可指征對景觀連接度起關(guān)鍵作用的區(qū)域,為生態(tài)保護和恢復(fù)的優(yōu)先級提供依據(jù)。EI通常由節(jié)點和連邊組成,其中節(jié)點是棲息地單元(如斑塊、保護區(qū)等),連邊表示生物在兩個棲息地單元之間擴散的潛在能力。構(gòu)建生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分為兩步：1)識別節(jié)點,即生態(tài)斑塊；2)合理構(gòu)建邊以連接節(jié)點,本研究中邊是兩點間的最低成本路徑。

2.3 生態(tài)斑塊識別

生態(tài)斑塊是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量、信息甚至功能的源頭或匯集,本研究中各個生態(tài)斑塊既是源地,又互為其他斑塊的到達(dá)目標(biāo)。參考相關(guān)文獻(xiàn)[35],綜合考慮土地覆蓋類型和面積,確定提取生態(tài)斑塊的原則有以下三個：①土地覆蓋類型為林地或草地,因這兩種土地覆蓋類型能為物種提供生存和發(fā)展的資源,且受人為干擾較少；②斑塊面積應(yīng)大于20 km2；③本文假設(shè)若兩斑塊間存在公共點或公共邊,它們將自發(fā)進行物質(zhì)能量信息交換而不需要額外增加廊道,故有公共點或公共邊的斑塊可以融合。最終生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的斑塊應(yīng)在空間上相互孤立,即斑塊之間沒有任何公共點或公共邊。

依據(jù)以上原則,運用ArcGIS 10.2空間分析模塊,按屬性提取出四川省231個離散的生態(tài)斑塊,即生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的節(jié)點。

2.4 景觀阻力面構(gòu)建

生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建要考慮基底對生態(tài)過程的綜合作用[36]。景觀阻力面(又稱成本面)實際上量化表征了基底對物質(zhì)、能量、信息流動的阻礙程度,每個柵格單元值的高低代表通過的難易程度[37]。植被群落特征和人為干擾強度在成本面的計算中起著決定性作用[38],本研究從這兩個角度出發(fā),考慮植被覆蓋度、NPP、道路密度、水體分布和建筑分布5種因素構(gòu)建成本面。參照已有研究[35],對于成本因素進行如表 1所示的阻力賦值：

表1 景觀阻力賦值

植被群落特征與成本值負(fù)相關(guān),用NPP、植被覆蓋度兩個指標(biāo)表征。二者值越大的地方生境質(zhì)量越高,物種經(jīng)過時承受的阻力越小,即穿越所耗費的成本越小。故而對于這兩種數(shù)據(jù),其數(shù)值高的地方賦予較低成本值。

建設(shè)用地和公路是人為建造的非滲透表面,人為干擾強度最大,且植被覆蓋率低；水域雖受人為干擾強度小,但不適宜動物遷徙穿越,故這三種覆蓋類型均與成本值正相關(guān),其數(shù)值高的地方賦予較高成本值。

2.5 基于最低成本路徑與最小生成樹的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施識別

相關(guān)研究表明在識別斑塊重要性方面,最低成本路徑優(yōu)于歐氏距離,理論上能有效降低外界干擾從而成為物種遷移、擴散的最佳路徑[39- 42]。本文基于ArcGIS 10.2平臺中的成本距離與成本路徑工具,計算各斑塊邊界到邊界的最低成本路徑,形成一個規(guī)模為231×231的成本距離矩陣。

考慮到實際生態(tài)保護工作中的資源限制,本研究擬為四川省構(gòu)建以最低的總成本滿足所有斑塊全連通的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。最小生成樹的原理與這一要求相吻合,它包含原圖所有節(jié)點并具有讓節(jié)點保持全連通的總成本最小的邊。本文選取Prim算法[43]作為最小生成樹實現(xiàn)算法,利用上述成本距離矩陣作為輸入,求解出四川省生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

2.6 生態(tài)斑塊重要性排序與分級

2.6.1測度指標(biāo)選取與計算

本文將生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)抽象為相對單調(diào)直觀的“圖”,并從節(jié)點的結(jié)構(gòu)和功能特性出發(fā),選取度中心性(Degree Centrality)、介數(shù)中心性(Betweenness Centrality)、接近中心性(Closeness Centrality)、脆弱性(Vulnerability)等四個圖論中的測度指標(biāo)(表 2),定量評價節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要性。這些測度指標(biāo)反映了節(jié)點的連接程度,可用于表征節(jié)點的相對重要性[44]。指標(biāo)計算時所用距離指斑塊間的成本距離。

這些指標(biāo)具有在生態(tài)學(xué)中實際的意義。在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中,度中心性表征了斑塊抵御擾動的能力：如果一個斑塊的度較小,表示它相對孤立于其他斑塊,在面對擾動時難以與其他斑塊建立聯(lián)系,易受侵害。反之一個斑塊的度值較大,表明其能夠與其他斑塊發(fā)生充分的物質(zhì)、能量和信息交流,其對抗擾動的能力相對較強[12]。介數(shù)中心性表示一個斑塊在其他兩個斑塊的最短路徑上擔(dān)任“橋梁”的次數(shù)。介數(shù)值高的斑塊所經(jīng)歷的生物流不僅來自附近的斑塊,還可能來自相當(dāng)遠(yuǎn)的斑塊[45],故而它們對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的生物流擁有著最強的控制能力,擁有更多機會獲取其他斑塊對其的物種補充。接近中心性指示著生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中物質(zhì)、能量和信息傳遞的便捷程度[46]。接近數(shù)數(shù)值小表示該節(jié)點與其他節(jié)點平均距離小,表明它處于網(wǎng)絡(luò)中相對中心的位置,傳遞消息能力強且速度快,是生態(tài)系統(tǒng)中重要而可靠的墊腳石。節(jié)點脆弱性指標(biāo)側(cè)重于節(jié)點功能的評價[47]。它基于網(wǎng)絡(luò)效率計算,反映了某個斑塊從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中移除后對生物流傳輸效率的影響。節(jié)點脆弱性值高的斑塊被移除后,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的效率急劇下降,生態(tài)過程受到威脅,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量降低。

表2 測度指標(biāo)及其含義

2.6.2基于TOPSIS的斑塊重要性排序

逼近理想點排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,簡稱TOPSIS)是一種有效的多指標(biāo)綜合分析方法,被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害危險性評價、電網(wǎng)安全評價、地下水質(zhì)量評價、企業(yè)競爭力評價等多領(lǐng)域的績效、質(zhì)量評價中[48- 51]。其基本原理是：基于標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)矩陣,在每個指標(biāo)維度確定一個正理想點和一個負(fù)理想點,計算各評價對象到兩種理想點的距離,獲得各評價對象與負(fù)理想點相對接近程度,并作為衡量相對優(yōu)劣的依據(jù)[52]。本研究應(yīng)用TOPSIS方法對斑塊維持景觀連接度的重要性進行綜合評價。

2.6.3基于有序樣品聚類的斑塊重要性分級

有序樣品聚類方法(又稱最優(yōu)分割法)要求分割時樣品保持已知次序,同類樣品相互鄰接[53]。它在不打亂樣品順序的前提下對其進行最優(yōu)層級劃分,適用于具有特定排序的數(shù)據(jù)分析,目前的應(yīng)用涉及地層單位劃分、植物生長節(jié)律、健康指標(biāo)參考值制定[53- 55]等方面。這種最優(yōu)分割的基本思想是：確定包含n個樣品的序列被劃分的類別數(shù)目L,并確定每類含有的樣品數(shù)量nk,以使得類別劃分后,各類內(nèi)離差平方和(W)最小且各類間離差平方和(B)最大。

(7)

(8)

3 結(jié)果分析

本研究共識別出231個生態(tài)斑塊,總面積18.65萬km2,占全省面積的38.5%,斑塊空間分布如圖1所示。西部高原、山地地區(qū)生態(tài)斑塊面積大而個數(shù)少,但東部生態(tài)斑塊面積小,且出現(xiàn)了大片空洞。整體上,四川西北部的生態(tài)斑塊相對連續(xù),南部和東部的生態(tài)斑塊分布零散而稀疏。

全省景觀阻力值 (圖1)分布在19.38至596.51之間,不同地區(qū)的阻力值差異大。阻力值的高低程度反映了各物種穿越該地區(qū)時受到下墊面的綜合阻礙大小,圖中紅色區(qū)域表示遷徙經(jīng)過時阻力大,可達(dá)性低；藍(lán)色區(qū)域表示通過阻力小,可達(dá)性高。在四川省東部出現(xiàn)生態(tài)斑塊空洞的地方,相應(yīng)地出現(xiàn)了成本高值區(qū),因為四川省東部城市建成區(qū)密集,該處生態(tài)用地多被建筑用地取代,人類干擾強烈,生物遷徙成本高。而西部生態(tài)斑塊分布廣泛的區(qū)域生境質(zhì)量高,適宜物種穿越,阻力值普遍較低。水體、建筑物、道路集中的區(qū)域成本值也明顯高于斑塊廣布的地區(qū)。

圖1 生態(tài)斑塊分布圖和成本值分布圖Fig.1 Distribution of ecological patches and cost value

圖2是生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的實際分布情況,復(fù)雜的現(xiàn)實景觀格局使得計算出的不同路徑之間長短相去甚遠(yuǎn),顯示不夠清晰直觀。為更加明晰地展示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),本文提取各斑塊的重心來抽象代表斑塊本身,并將生態(tài)廊道用直線表示(圖2)。

圖2 生態(tài)廊道分布圖與抽象示意圖Fig.2 Distribution of ecological corridors and its schematic diagram

對所有斑塊分別進行度、介數(shù)、接近數(shù)和脆弱性指標(biāo)計算,所得結(jié)果作為TOPSIS的輸入,得到斑塊重要性序列?；谠撔蛄羞M行有序樣品聚類時,首先以類內(nèi)離差平方和(W)最優(yōu)為確定分級數(shù)目(L)的依據(jù)。當(dāng)L較小時,W隨L的增大而迅速降低,而在L大于6后,W基本不隨L增大而發(fā)生改變?？紤]到分級評價往往采用單數(shù)級別,以便直觀認(rèn)識評價對象的上、中、下等級。我們將類間差異較小的第5、6層級的斑塊合并為同一層級,最終形成5級斑塊重要性層次(表 3),層級排名越靠前的斑塊重要程度越高。

整體上高層級斑塊主要位于全省西北部和中部,低層級斑塊分布于全省邊緣,主要集中于南部和東部的城市建成區(qū)周邊(圖3)。斑塊重要性層級的空間分布受到生態(tài)斑塊和景觀阻力值分布的共同影響。在四川西北部和中部,生態(tài)斑塊分布廣袤,較低的景觀阻力值促進了斑塊之間的生態(tài)過程,斑塊對于景觀連接度的貢獻(xiàn)較高,因此高層級斑塊多集中于此,成為生物的主要棲息地和物質(zhì)能量交換的場所。對于全省邊緣地區(qū)尤其是東部和南部邊緣,生態(tài)斑塊本身細(xì)碎而零散,加之城市建設(shè)用地密集分布,生物遷徙和生態(tài)流動面臨的景觀阻力高,故而低層級斑塊大多分布于此,它們對于景觀連接度的貢獻(xiàn)整體較低,易受外界擾動影響發(fā)生退化。通過模型評估獲得的斑塊重要性空間分布與已有研究[56]一致,這也一定程度上驗證了本文提出的評估模型的有效性。

表3 各級斑塊特征

圖3 斑塊重要性層級的空間分布Fig.3 Spatial distribution of patch importance levels

本文構(gòu)建的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了所有斑塊之間的全連通,通過檢驗節(jié)點的度值分布發(fā)現(xiàn)符合冪律分布,表明此網(wǎng)絡(luò)是無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。在這種網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點之間連接狀況具有嚴(yán)重的不均衡性：絕大多數(shù)節(jié)點的度值很低,但存在少量度值很高的節(jié)點,這種度值很高的節(jié)點稱作“中樞節(jié)點(hub)”。具有這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)往往對隨機打擊有著較強的抵御力,而難以承受對中樞節(jié)點的蓄意攻擊。

層級1的斑塊位于四川省西北部,植被覆蓋廣袤,是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的中樞斑塊(圖2)。該層級斑塊大而連片,可為多物種提供生境。但近幾十年來,川西北地區(qū)約占全省5%的物種已滅絕,10%—20%的物種瀕危[26]。根據(jù)中樞節(jié)點難以承受蓄意擾動的特點,這里需要減少人類活動的影響以維護生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。建議制定嚴(yán)格的保護措施,減少人為擾動以保存該地區(qū)斑塊的天然狀態(tài),以便其為物種提供穩(wěn)定的活動范圍和避難所[57],以及持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),并對生態(tài)斑塊的破碎程度等性質(zhì)進行動態(tài)監(jiān)測。層級2斑塊對景觀連接度貢獻(xiàn)較高,處在層級1斑塊的南緣,建議通過修建生態(tài)廊道以促進其與周邊斑塊的物質(zhì)、能量、信息交流,鞏固該層級斑塊現(xiàn)有的生態(tài)優(yōu)勢。層級3、4包含的斑塊的空間分布相近,主要分布于東部和南部城市密集區(qū)周邊。建議該區(qū)域協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局,注重扶持對環(huán)境破壞小、附加值高的綠色產(chǎn)業(yè)。此外,對于此類位于城區(qū)周邊的生態(tài)斑塊,還可考慮構(gòu)建生態(tài)公園,發(fā)揮其觀賞功能的同時幫助緩解城市熱島效應(yīng)。層級5斑塊數(shù)量達(dá)190個,但面積僅占全部生態(tài)斑塊的10%左右。該層級斑塊細(xì)碎,分布零散,主要分布在全省邊緣地區(qū)。它們在大尺度生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中對網(wǎng)絡(luò)整體發(fā)揮的連接性作用有限,且易受外界擾動影響從而發(fā)生損失或消亡。針對這類斑塊的管理應(yīng)基于更精細(xì)尺度的研究和分析,探尋斑塊的局部生態(tài)效益。例如,本研究從宏觀角度出發(fā),發(fā)現(xiàn)層級5中分布于高層級斑塊四周的斑塊,可通過建立生態(tài)廊道成為大斑塊之間的墊腳石并起到阻止生態(tài)干擾傳播的作用,但具體決策應(yīng)綜合考量區(qū)域生態(tài)和資金的實際情況。

4 結(jié)論與討論

(1)本研究提供了一套定量分析生態(tài)斑塊重要性的新思路和新方法。本文結(jié)合最低成本路徑和最小生成樹構(gòu)建了四川省野生動物復(fù)合種群棲息地保護網(wǎng)絡(luò),基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論選取4個連接度測度指標(biāo),結(jié)合綜合評價方法對斑塊在網(wǎng)絡(luò)中對景觀連接度的重要性進行了層級劃分。整體上高層級斑塊主要位于全省西北部和中部,植被覆蓋廣泛,成為生物物種的主要棲息地,需要嚴(yán)格保護并減少人為擾動；低層級斑塊分布于全省邊緣,主要集中于南部和東部的城市建成區(qū)周邊,斑塊細(xì)碎且分布零散,易受外界擾動影響,需要各地通過發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)、建設(shè)生態(tài)公園等措施協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護。研究結(jié)果可為有限資源下的生態(tài)保護工作提供依據(jù)。

(2)本文關(guān)注省級尺度的生態(tài)斑塊重要性評價,旨在從宏觀和整體視角認(rèn)識四川省的斑塊重要性空間分布,明確對景觀連接度起關(guān)鍵作用的區(qū)域,為未來四川省物種保護和景觀規(guī)劃提供參考。在不同尺度下構(gòu)建和優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò),是維持與改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的有效方法之一[58]。本研究框架亦具有遷移靈活性,可擴展至其他尺度的生態(tài)空間評價研究。

(3)對于未來研究,可在以下方面進行探討：①本研究中所用指標(biāo)在評價景觀要素連接度的重要性方面代表性較強,能在一定程度上為區(qū)域斑塊重要性探索提供思路。今后可根據(jù)實際需要,在指標(biāo)體系中加入如景觀指數(shù)等的其他指標(biāo),以實現(xiàn)更為靈活、全面的斑塊重要性評價,協(xié)助區(qū)域可持續(xù)發(fā)展；②本研究在進行有序樣品聚類時,從類內(nèi)離差平方和最優(yōu)的角度建議對生態(tài)斑塊劃分為5個層級,但在實際生態(tài)保護工作中,還可以根據(jù)資源量、工期要求等實際因素靈活調(diào)整分級數(shù)目,從而科學(xué)引導(dǎo)不同資源水平下的分級管理規(guī)劃。