柳建玲,李勝鵬,范勝龍,2,*,胡 勇

1 福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院, 福州 350002

2 自然資源部東南生態(tài)脆弱區(qū)監(jiān)測(cè)修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心,福州 350000

3 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100037

快速的土地城市化使生態(tài)系統(tǒng)面臨了巨大壓力,生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)不同程度的退化[1],而社會(huì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)福祉提出了新需求,社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的矛盾由此不斷激化。如何在空間上整體分析統(tǒng)籌布局,科學(xué)識(shí)別重點(diǎn)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,是國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。生態(tài)安全格局作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)與人類福祉提升的橋接點(diǎn)[2],滿足了區(qū)域生態(tài)恢復(fù)、生物多樣性保護(hù)及為社會(huì)發(fā)展提供生態(tài)服務(wù)等需求[3]。構(gòu)建合理的生態(tài)安全格局能夠?qū)ι鷳B(tài)過(guò)程進(jìn)行積極調(diào)控[4],識(shí)別生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,破解當(dāng)前國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中的難題。福建省廈門市、漳州市與泉州市(即“廈漳泉地區(qū)”)是福建省極具發(fā)展活力的都市圈,但生態(tài)空間破碎化、生態(tài)用地與生物多樣性退化等生態(tài)問(wèn)題較為突出,是開(kāi)展生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域,亟需構(gòu)建生態(tài)安全格局,識(shí)別與預(yù)警國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)。

20世紀(jì)90年代,俞孔堅(jiān)提出生態(tài)安全格局研究的理論與方法[5],并對(duì)生態(tài)安全格局進(jìn)行多空間尺度研究[6- 7]。當(dāng)前研究中,“源地—阻力面—廊道”研究已成為構(gòu)建生態(tài)安全格局的基本范式[1],即通過(guò)評(píng)價(jià)法[8]、形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)[9]等方法選取生態(tài)源地,利用賦值法[10]或直接選取建設(shè)用地等土地利用類型[11]等方式構(gòu)建阻力面,并利用夜間燈光指數(shù)或不透水表面等對(duì)生態(tài)阻力面進(jìn)行修正,再以最小累積阻力(MCR)模型[8]、重力模型[11]、電路理論[12]等提取潛在或重要生態(tài)廊道,疊加生態(tài)阻力高值區(qū)識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)。但在選取生態(tài)源地時(shí)較少考慮生態(tài)源地的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性[13],偏重于考慮生態(tài)用地斑塊自身功能屬性,而忽略了斑塊在整個(gè)基質(zhì)景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性以及與周圍環(huán)境間的關(guān)系[14]。因此,本研究通過(guò)MSPA方法選取2000—2018年景觀斑塊重要性與連通性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的生態(tài)源地,利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與生境質(zhì)量驗(yàn)證生態(tài)源地選取的科學(xué)性。

生態(tài)安全格局構(gòu)建方法、過(guò)程的研究已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展,但如何依據(jù)生態(tài)安全格局對(duì)國(guó)土空間展開(kāi)有效修復(fù)與保護(hù),亟待深入研究。當(dāng)前研究中,部分學(xué)者構(gòu)建、分析生態(tài)安全格局后,提出生態(tài)保護(hù)核心區(qū)域,如Huang等提出“一個(gè)中心,兩翼和兩帶”的生態(tài)安全保護(hù)格局[15]；部分學(xué)者通過(guò)構(gòu)建安全格局后模擬未來(lái)土地利用變化,通過(guò)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張概率等角度以確定生態(tài)安全保護(hù)緊迫性分級(jí)[16]或進(jìn)行生態(tài)安全評(píng)價(jià)以評(píng)定生態(tài)安全格局構(gòu)建效果[17]。模擬未來(lái)土地利用變化情況以探索當(dāng)前生態(tài)保護(hù)方向,能夠有效識(shí)別未來(lái)土地利用帶來(lái)的生態(tài)威脅,能夠幫助決策者提前識(shí)別防范未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。模擬土地利用變化的模型有CA-Markov、FLUS模型等,FLUS模型能夠有效處理各種土地利用類型相互轉(zhuǎn)換的不確定性和復(fù)雜性[18]。

基于此,研究通過(guò)MSPA、MCR模型等構(gòu)建生態(tài)安全格局,考慮廈漳泉地區(qū)未來(lái)發(fā)展用地需求,利用FLUS模型限制生態(tài)源地變化以模擬2030年廈漳泉地區(qū)各用地空間格局,從動(dòng)態(tài)變化視角探索各用地空間擴(kuò)展方向,預(yù)警將受到建設(shè)用地?cái)U(kuò)張影響的區(qū)域,探索國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)與預(yù)警點(diǎn),以期為實(shí)現(xiàn)廈漳泉地區(qū)國(guó)土空間協(xié)同修復(fù)保護(hù)提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

廈漳泉地區(qū)(23°23′N—25°56′N,116°53′—119°05′E)位于中國(guó)福建省東南沿海,區(qū)域內(nèi)主要以平原、丘陵、山地等地貌類型為主,有九龍江、晉江等流域。作為福建省東南沿海最大的都市圈,三市的產(chǎn)業(yè)、空間、社會(huì)、環(huán)境保護(hù)等建設(shè)密不可分?！陡＝ㄊ〗y(tǒng)計(jì)年鑒—2019》[19]統(tǒng)計(jì)顯示,2018年廈漳泉三市地區(qū)生產(chǎn)總值共17207.02億元,占福建全省生產(chǎn)總值的48%。但廈漳泉地區(qū)的生態(tài)環(huán)境顯現(xiàn)出較為嚴(yán)重的退化,社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究中所用土地利用分類數(shù)據(jù)、凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)、VIIRS/DNB夜間燈光數(shù)據(jù)、氣溫與降水?dāng)?shù)據(jù)、GDP與人口密度空間格網(wǎng)數(shù)據(jù)等均來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),其中土地利用分類數(shù)據(jù)為30m分辨率的柵格數(shù)據(jù)；坡度、坡向等數(shù)據(jù)提取于30m分辨率的DEM,來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)；道路數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)1:25萬(wàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.webmap.cn/main.do?meth od=index)；其他數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編或統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2 研究方法

2.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

2.1.1生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地即生態(tài)用地保護(hù)的“源”[20],是物種生存與遷徙的源,對(duì)區(qū)域生態(tài)安全格局維持有重要意義。研究遵循景觀連通性良好、生境質(zhì)量高、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高等原則[14,20- 21]選取生態(tài)源地,并利用區(qū)域2018年生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值驗(yàn)證生態(tài)源地的有效性。

研究基于廈漳泉地區(qū)2000、2010、2018年3期土地利用柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行MSPA分析,對(duì)土地利用柵格進(jìn)行識(shí)別、度量與分割,識(shí)別研究區(qū)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的生境斑塊,結(jié)果可得核心區(qū)、島狀斑塊、孔隙、邊緣區(qū)、支線、環(huán)島區(qū)、橋接區(qū)等7種景觀類型。其中核心區(qū)生態(tài)適宜性高、生物多樣性良好,可作為生態(tài)過(guò)程的“源”?？紤]廈漳泉地區(qū)草地呈零散分布且受人類干擾較大,生態(tài)功能性較差[22],研究選取林地、水域作為前景,其余土地利用類型作為背景,利用Guidos Toolbox軟件進(jìn)行分析[9,14]。因此,研究選取2000—2018年MSPA分析結(jié)果的前30個(gè)重要核心斑塊,利用Conefor軟件[23]計(jì)算斑塊的景觀(可能)連通性(PC)與斑塊連通的重要性(dPC)。PC值越大,斑塊的連通性越強(qiáng),dPC值越大,斑塊連通重要性也越強(qiáng),計(jì)算公式[12]如式(1)、(2)。

(1)

(2)

2.1.2生態(tài)阻力面構(gòu)建

(1)阻力因子選取

生態(tài)阻力指物種及生態(tài)功能在對(duì)空間的控制和覆蓋過(guò)程所需克服的阻力[24],阻力值越大,物種空間運(yùn)動(dòng)越困難,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、功能流動(dòng)過(guò)程中損失就越多。研究參考相關(guān)研究結(jié)果[11,25- 26]與專家意見(jiàn),根據(jù)景觀類型、地形位指數(shù)、與道路距離、與水源距離等4方面對(duì)廈漳泉地區(qū)進(jìn)行阻力賦值,賦值區(qū)間[1,1000],對(duì)相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)行設(shè)置,如表1。

表1 生態(tài)阻力賦值表Table 1 The table of ecological resistance assignment

(2) 阻力面修正

人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響較大,而夜間燈光數(shù)據(jù)能夠有效表征人類活動(dòng)的范圍和強(qiáng)度[27],故研究利用VIIRS/DBN夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)阻力值進(jìn)行校正,即極差法對(duì)其逆向歸一化后修正阻力面,公式如式(3)、(4)[28]。

(3)

(4)

2.1.3生態(tài)廊道識(shí)別

(1) MCR模型

生態(tài)廊道是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流、能量流等交換的重要路徑[29],是生態(tài)安全格局的一部分。MCR模型即最小累積阻力模型,是俞孔堅(jiān)等[5]根據(jù)Knaappen J P等[30]的研究修改而來(lái)。MCR模型可以模擬物種及生態(tài)功能在向另一生態(tài)源地遷移中對(duì)不同景觀斑塊空間的控制和覆蓋過(guò)程所需克服最小累積阻力,最小累積阻力路徑是一條極可能有效的生態(tài)廊道路徑,即潛在生態(tài)廊道,如式(5)。

(5)

式中,MCR指源地斑塊間最小累積阻力值,f指最小累積阻力與生態(tài)過(guò)程的正相關(guān)關(guān)系,Dij表示從源點(diǎn)j到柵格i的空間距離,Ri為修正后的阻力系數(shù)。

(2)重力模型

重力模型可用于定量表征生態(tài)源地間潛在廊道重要性,計(jì)算源地與目標(biāo)間的相互作用大小,源與目標(biāo)間的作用力越大則廊道越重要[11],研究利用重力模型(式(6))構(gòu)建相互作用矩陣,識(shí)別源地間重要生態(tài)廊道,完善生態(tài)安全格局。

(6)

式中,Gij是生態(tài)源地i與j之間的相互作用力,Lmax是研究區(qū)所有廊道累積阻力的最大值,Si、Sj是源地i與j的斑塊面積,PiPj是源地i與j之間的阻力值[11]。

2.2 土地利用變化模擬分析

2.2.1FLUS模型

FLUS模型采用ANN模型測(cè)算各類用地出現(xiàn)概率,根據(jù)自適應(yīng)慣性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制模擬未來(lái)用地變化[31]。研究將生態(tài)源地設(shè)定為限制變化區(qū),參考Liang等[31]研究成果,選取與高速公路距離、與普通公路距離、與鐵路距離、與城鎮(zhèn)居民點(diǎn)距離、DEM、坡度、坡向、人口密度、降水、氣溫等12個(gè)驅(qū)動(dòng)因子用以模擬社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中土地利用變化。由于政策影響,2015年至2018年研究區(qū)沿海存在較大面積的其他建設(shè)用地轉(zhuǎn)為水域,這是短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的用地調(diào)整,未來(lái)可能不會(huì)再有類似的轉(zhuǎn)換。若無(wú)政策影響,水域的轉(zhuǎn)換速率基本較為穩(wěn)定。故使用2010至2015年水域的變化速率作為未來(lái)水域的轉(zhuǎn)換速率,其他各用地類型的轉(zhuǎn)換速率以2015—2018年各用地之間的轉(zhuǎn)換速率為基準(zhǔn)?？紤]2015年之后區(qū)域用地政策較為穩(wěn)定,研究以2015年土地利用類型柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)模擬2018年土地利用類型,并作精度驗(yàn)證,所預(yù)測(cè)Kappa系數(shù)為0.94,總體精度為0.96,符合精度要求。

2.2.2核密度分析

研究提取2018—2030年建設(shè)用地?cái)U(kuò)張數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析,從而探究發(fā)生建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)域,刻畫(huà)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對(duì)生態(tài)安全格局的威脅,分析生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),計(jì)算公式如下：

(7)

式中,Fn(x)是核密度值,h表示帶寬,n表示帶寬范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)[32]。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.1.1生態(tài)源地分布

研究通過(guò)選取2000—2018年穩(wěn)定的核心區(qū)斑塊、景觀連通性計(jì)算等,最終選取dPC穩(wěn)定且面積較大的12個(gè)核心區(qū)斑塊作為生態(tài)源地。對(duì)照現(xiàn)有研究成果[33- 34](圖1),驗(yàn)證所選取的生態(tài)源地分布同生境質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)空間分布基本一致,所選取的生態(tài)源地符合各項(xiàng)原則。生態(tài)源地總面積6978.02km2,占研究區(qū)總面積的27.56%。廈漳泉地區(qū)生態(tài)源地呈“E”狀分布,主要分布于廈漳泉地區(qū)內(nèi)陸丘陵山地區(qū),或其與河流湖泊的連接區(qū)域、沿海漳浦縣等海灣與丘陵山地連接區(qū)等。但晉江市、石獅市基本無(wú)生態(tài)源地覆蓋,主要是由于兩市境內(nèi)地勢(shì)較為平坦,林地較少,在2000—2018年間建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)張且集中連片趨勢(shì)得到強(qiáng)化。

圖1 生境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)與生態(tài)源地分布圖Fig.1 The map of habitat quality, ecosystem service value (ESV) and ecological sources

3.1.2阻力面的空間分布

研究利用2018年夜間燈光數(shù)據(jù)修正阻力面,生態(tài)阻力值范圍為[0,840],為更好地體現(xiàn)阻力值空間分布規(guī)律與層次,研究通過(guò)自然斷點(diǎn)法將阻力值分為7類,將阻力值大于530.35劃分為高值區(qū),對(duì)生態(tài)源地間的物流與能流有較大的干擾阻礙作用,如圖2。廈漳泉地區(qū)生態(tài)阻力值呈現(xiàn)中北部高、南部低的趨勢(shì),生態(tài)阻力高值區(qū)在沿海地區(qū)呈現(xiàn)大范圍面狀集中分布、在內(nèi)陸呈現(xiàn)零星分布,與城鎮(zhèn)建成區(qū)的分布基本一致,但內(nèi)陸的中阻力值區(qū)域較為集中,主要是坡度產(chǎn)生的影響。

圖2 生態(tài)阻力面Fig.2 Ecological resistance surface

3.1.3生態(tài)廊道

研究共計(jì)識(shí)別66條潛在生態(tài)廊道(圖3),各潛在廊道之間形成了縱橫交錯(cuò)“梯形狀”的網(wǎng)絡(luò)并基本貫穿全域,總長(zhǎng)度3892.03km。有林地、灌木林地、高覆蓋度草地等是生態(tài)廊道的重要組成部分,部分生態(tài)廊道沿九龍江等河流走向。石獅市與晉江市全域、龍海市沿海以及廈門島、東山縣等區(qū)域無(wú)生態(tài)廊道覆蓋,主要有三點(diǎn)原因：一是以上區(qū)域的土地利用類型缺少林地與水域,且建設(shè)用地大部分呈集中分布,生態(tài)阻力值高,生態(tài)源地間交流障礙大；二是以上區(qū)域的部分建設(shè)用地零星分布在生態(tài)斑塊之間,生態(tài)斑塊斷裂無(wú)法形成良好的生態(tài)集中面；三是島嶼面積有限,無(wú)生態(tài)源地覆蓋,天然的生態(tài)阻斷使生態(tài)系統(tǒng)交流受到較大干擾。

通過(guò)重力模型計(jì)算生態(tài)源地間相互作用力矩陣(表2),可知源地斑塊6與10之間的相互作用力最大,說(shuō)明兩個(gè)生態(tài)源地之間的相互作用與關(guān)聯(lián)性最強(qiáng),生態(tài)系統(tǒng)物流與能流在兩個(gè)生態(tài)源地之間交換所需克服的阻力最小,物種遷徙的可能性最大,應(yīng)該重視此類源地斑塊之間的生態(tài)廊道建設(shè)與保護(hù)。因研究設(shè)置阻力值較大,故研究根據(jù)計(jì)算結(jié)果將相互作用力大于10的廊道作為重要廊道,共計(jì)13條重要廊道(圖3)。所構(gòu)建的生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)中,生態(tài)廊道南北間的連通性較差,在漳州市與廈門市生態(tài)源地間的連通性較好,重要生態(tài)廊道主要集中在主要集中漳州市。重要生態(tài)廊道鏈接的源地間物種遷移可能性較大,主要得益于源地間廊道較短或阻力較小,有利于物質(zhì)與信息交流或交換。部分重要生態(tài)廊道是其他生態(tài)源地之間的必經(jīng)廊道,輻射范圍較廣。因此,重要生態(tài)廊道對(duì)物種遷移和擴(kuò)散具有重要意義,在保護(hù)修復(fù)規(guī)劃中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

圖3 生態(tài)安全格局Fig.3 Ecological security pattern

表2 生態(tài)源地斑塊間的相互作用矩陣Table 2 Interaction matrix between patches of ecological sources

3.1.4生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)源地間物流與能流等交流過(guò)程中受阻力較大的點(diǎn)[21],是生態(tài)廊道中迫切需要修復(fù)的位置。將生態(tài)廊道與阻力值在[530.35,632.47]的阻力面相交得到二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn),與大于632.47的阻力面相交得到一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)(圖3)。一級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的分布較為零散,數(shù)量相對(duì)較少,對(duì)于生態(tài)廊道的阻斷作用較大,不利于生態(tài)源地間的物質(zhì)與能流交換；二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)在數(shù)量相對(duì)較多且分布相對(duì)集中。一級(jí)與二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布較為緊密,存在一條生態(tài)廊道可能被若干一級(jí)與二級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)阻斷的現(xiàn)象,不利于區(qū)域生態(tài)安全,該現(xiàn)象主要發(fā)生在漳州市轄區(qū)內(nèi)。研究區(qū)中生態(tài)廊道被建設(shè)用地與道路的阻斷效應(yīng)顯著,生態(tài)節(jié)點(diǎn)主要是生態(tài)廊道與建設(shè)用地或道路交界處,或建設(shè)用地與水域?qū)α值亍⒉莸刂g產(chǎn)生的阻斷等情況,顯著集中在廈門市、漳州市轄區(qū)、龍海市、長(zhǎng)泰縣、平和縣與漳浦縣等地區(qū)。

3.2 土地利用變化模擬

2018—2030年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(如表3)顯示,變化較為顯著的是建設(shè)用地、耕地與林地,其中建設(shè)用地增加了3.5%,耕地與林地分別減少2.59%、1.14%。2018—2030年間最大的地類轉(zhuǎn)換情形是耕地、林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換,耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地主要集中在惠安縣、石獅市、晉江市、廈門市、龍海市與廈門市毗鄰地區(qū)、九龍江兩岸等快速城鎮(zhèn)化地區(qū)；林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換的地區(qū)較為分散。沿海的建設(shè)用地主要呈現(xiàn)帶狀擴(kuò)張,而內(nèi)陸主要是原有建成區(qū)向外環(huán)狀擴(kuò)張。

表3 2018年至2030年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2Table 3 Land use transfer matrix from 2018 to 2030

3.3 生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域識(shí)別

研究中所構(gòu)建的生態(tài)安全格局明確了生態(tài)源地與生態(tài)廊道的位置、數(shù)量與特征等,明晰了生態(tài)阻力值的空間分布,這均為廈漳泉地區(qū)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的基礎(chǔ)參照。研究根據(jù)其基本屬性與生態(tài)學(xué)意義,劃分廈漳泉地區(qū)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)。其中,生態(tài)源地是絕對(duì)的保護(hù)區(qū),部分生態(tài)阻力面高值區(qū)不利于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有一定的干擾,生態(tài)阻力高值區(qū)內(nèi)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作勢(shì)在必行,而生態(tài)廊道建設(shè)與保護(hù)以及生態(tài)廊道中的戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)的修復(fù)也是國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)保護(hù)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。因此,研究將廈漳泉地區(qū)待保護(hù)修復(fù)主要區(qū)域分為“一帶、兩核心”,其中“一帶”是生態(tài)源地保護(hù)帶,“兩核心”是生態(tài)節(jié)點(diǎn)修復(fù)核心區(qū)與生態(tài)阻力高值修復(fù)核心區(qū),如圖4。

圖4 生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域Fig.4 The places of ecological protection and restoration

研究將12個(gè)生態(tài)源地劃分為生態(tài)源地保護(hù)帶,生態(tài)源地是生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ),以林地和水域?yàn)橹?所在區(qū)域受到人類活動(dòng)干擾較小,生態(tài)資源豐富,需要加以保護(hù)以維持穩(wěn)定的生態(tài)供給。生態(tài)源地保護(hù)帶主要分布于研究區(qū)內(nèi)陸縣市區(qū)及漳州市沿海部分地區(qū),在泉州地區(qū)的流通性較差。依托于區(qū)域生態(tài)保護(hù)政策,生態(tài)源地消失的可能性低。因此,對(duì)生態(tài)源地的保護(hù)應(yīng)遵循自然規(guī)律,在生態(tài)源地區(qū)域周圍構(gòu)筑生態(tài)屏障緩沖區(qū),維持生態(tài)源地的生態(tài)質(zhì)量與生態(tài)效益,維護(hù)生物多樣性,避免生態(tài)源地受到損害?；莅部h、晉江市等基本無(wú)生態(tài)源地覆蓋區(qū)域,隨著建設(shè)用地的擴(kuò)張,生態(tài)服務(wù)功能將會(huì)出現(xiàn)短缺。研究建議,對(duì)生態(tài)源地保護(hù)帶以“保護(hù)保育為主,抗干擾為輔”,在無(wú)生態(tài)源地覆蓋區(qū)域培育綠色基礎(chǔ)設(shè)施,以期形成次級(jí)生態(tài)源地服務(wù),對(duì)現(xiàn)有的生態(tài)源地服務(wù)功能形成一定的補(bǔ)充,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)連通性,使生態(tài)源地功能效用最大化。

研究根據(jù)生態(tài)阻力面與生態(tài)節(jié)點(diǎn)的分布劃分兩個(gè)生態(tài)修復(fù)核心區(qū)：一是生態(tài)廊道密布但生態(tài)節(jié)點(diǎn)聚集的生態(tài)節(jié)點(diǎn)修復(fù)核心區(qū),生態(tài)節(jié)點(diǎn)是物質(zhì)交換過(guò)程的障礙點(diǎn)與生態(tài)脆弱點(diǎn),使物種在生態(tài)源地間的遷徙等活動(dòng)受限制,不利于區(qū)域生態(tài)適宜性的保護(hù),如漳州市轄區(qū)與龍海市邊緣地區(qū)、平和縣、漳浦縣等。對(duì)于生態(tài)節(jié)點(diǎn)的修復(fù),建議要合理確定生態(tài)廊道寬度,結(jié)合廊道寬度與廊道受阻實(shí)際情況開(kāi)展相應(yīng)的自然或人工修復(fù),以暢通生態(tài)廊道,最大程度地聯(lián)動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,提高區(qū)域整體生態(tài)效益。二是生態(tài)阻力高值修復(fù)核心區(qū),生態(tài)阻力高值區(qū)對(duì)應(yīng)生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值低值區(qū),該區(qū)域生境適宜性與生態(tài)效益較低,對(duì)生態(tài)源地間的物質(zhì)交流阻礙較大。區(qū)域內(nèi)主要是建設(shè)用地集中區(qū)與部分林地間夾雜的建設(shè)用地與未利用地等,集中分布于廈門、泉州地區(qū)。區(qū)域內(nèi)林地?cái)?shù)量較少且零星分布、耕地與建設(shè)用地間套分布、水域如晉江等河流兩岸基本為建設(shè)用地,無(wú)法形成良好的生態(tài)源地。因此,該區(qū)域生態(tài)用地受到的威脅較大,修復(fù)與保護(hù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)用地,結(jié)合區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)特征展開(kāi)修復(fù),以提升區(qū)域生態(tài)本底條件為主,結(jié)合區(qū)域規(guī)劃布局,在生態(tài)阻力高值區(qū)建構(gòu)一定的綠地設(shè)施,以保障區(qū)域有一定的生態(tài)供給；在維持原有生態(tài)景觀的同時(shí)擴(kuò)大生態(tài)用地的影響,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。綜上,研究建議該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)修復(fù)要結(jié)合區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)特征,跨區(qū)域協(xié)同修復(fù),以提升區(qū)域生態(tài)安全格局的整體性并期望形成覆蓋全域的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),將有助于提升區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平。

3.4 生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn)

研究將未來(lái)土地利用模擬中對(duì)生態(tài)安全格局造成脅迫的位置設(shè)為關(guān)鍵生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),如圖4。研究通過(guò)核密度方法識(shí)別2030年建設(shè)用地?cái)U(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)域,通過(guò)自然斷點(diǎn)法將其分為低、中、高與嚴(yán)重敏感區(qū)等4個(gè)擴(kuò)張級(jí)別(圖5),其中高度與嚴(yán)重敏感區(qū)主要分布在惠安縣、南安市、石獅市、廈門市、龍海市、漳浦縣等區(qū)域。疊加建設(shè)用地?cái)U(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)與生態(tài)安全格局,可知未來(lái)擴(kuò)張的建設(shè)用地不斷迫近生態(tài)源地,擠壓生態(tài)源地外的生態(tài)空間,也對(duì)部分生態(tài)廊道也造成了阻斷,不利于區(qū)域整體生態(tài)安全格局保護(hù),如德化縣、南安市、廈門市、漳州市轄區(qū)、漳浦縣等區(qū)域。生態(tài)源地與建設(shè)用地之間越鄰近,生態(tài)源地邊緣區(qū)受到的脅迫越大,這些潛在受到脅迫的地區(qū)作為生態(tài)空間預(yù)警點(diǎn)應(yīng)注重構(gòu)建生態(tài)源地緩沖區(qū),以使生態(tài)源地受到干擾的程度降到最小。研究中所提取的潛在生態(tài)廊道指示了區(qū)域生態(tài)源地之間相互交流與物質(zhì)交換的可能有效路徑,生態(tài)廊道建設(shè)的寬度未定,通過(guò)生態(tài)空間預(yù)警點(diǎn)的劃分有助于進(jìn)一步確定生態(tài)廊道保護(hù)與建設(shè)的具體范圍與寬度。社會(huì)經(jīng)濟(jì)與城鎮(zhèn)化過(guò)程中,建設(shè)用地的增長(zhǎng)是不可避免的。根據(jù)研究結(jié)果,研究區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張切不可延續(xù)當(dāng)前擴(kuò)張速率,把握增量建設(shè)用地的布局,盤活存量建設(shè)用地,確定城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界,并在國(guó)土空間規(guī)劃中進(jìn)行重新規(guī)劃布局,是生態(tài)保護(hù)的重要措施。因此,研究建議重點(diǎn)關(guān)注可能對(duì)生態(tài)空間造成極大威脅的區(qū)域用地類型變化,在滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的前提下,盡量減少新增建設(shè)用地,合理布局新增建設(shè)用地；盤活存量用地,調(diào)整原有建設(shè)用地規(guī)劃布局,結(jié)合生態(tài)保護(hù)修復(fù)格局確定重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,規(guī)劃具有彈性的國(guó)土空間布局,保障生態(tài)安全格局的完整性,合理規(guī)避相關(guān)人為影響的生態(tài)脅迫,保證人與自然和諧共生。

圖5 生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn)Fig.5 The early warning area of ecological protection space

4 討論與結(jié)論

在網(wǎng)格尺度下,研究劃分與預(yù)警生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)可為廈漳泉地區(qū)生態(tài)修復(fù)保護(hù)提供基礎(chǔ)信息,并對(duì)國(guó)內(nèi)其他區(qū)域識(shí)別國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)區(qū)提供借鑒。研究綜合利用多源數(shù)據(jù)考慮生態(tài)源地的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性選取12個(gè)斑塊作為生態(tài)源地,并通過(guò)研究區(qū)的生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值驗(yàn)證了所選取生態(tài)源地的有效性,避免了部分研究選取林地、水域等單一土地類型作為生態(tài)源地的不足。利用MSPA、MCR模型等方法識(shí)別了66條潛在生態(tài)廊道和13條重要生態(tài)廊道,識(shí)別兩級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn),以此構(gòu)建了廈漳泉地區(qū)的生態(tài)安全格局。以生態(tài)安全格局為依據(jù)劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)能夠以人類福祉為目標(biāo),從系統(tǒng)整體出發(fā)識(shí)別和配置區(qū)域空間要素,以進(jìn)行國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)識(shí)別與劃分。且生態(tài)保護(hù)修復(fù)不僅要“治已病”,更要“治未病”,僅停留與過(guò)去或現(xiàn)狀評(píng)價(jià)量化研究成果開(kāi)展保護(hù)修復(fù)存在一定的弊端。因此,研究通過(guò)模擬生態(tài)安全格局限制下的2030年土地利用變化,對(duì)可能受到建設(shè)用地?cái)U(kuò)張脅迫的區(qū)域做出預(yù)警?；谝陨?研究識(shí)別了“一帶、兩核心”生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)與未來(lái)生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),基本明晰廈漳泉地區(qū)亟待生態(tài)保護(hù)修復(fù)空間位置主要集中在泉州市轄區(qū)、晉江市、石獅市、漳州市轄區(qū)與龍海市等區(qū)域。

研究主要是基于全域綜合角度進(jìn)行構(gòu)建生態(tài)安全格局,暫未考慮區(qū)域具體特殊的物種或尺度的生態(tài)安全格局,未來(lái)研究可考慮針對(duì)不同目的的生態(tài)修復(fù)構(gòu)筑不同尺度的生態(tài)安全格局以識(shí)別待保護(hù)修復(fù)空間。同時(shí),未來(lái)可針對(duì)研究建議中次級(jí)生態(tài)源地與預(yù)警點(diǎn)緩沖區(qū)等的有效構(gòu)建、生態(tài)廊道寬度閾值的設(shè)定以及生態(tài)修復(fù)措施等更加具體化的問(wèn)題開(kāi)展深入研究,如研究中建議在廈門市、晉江市、石獅市等地方構(gòu)建一定規(guī)模的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施形成次級(jí)生態(tài)源地,但當(dāng)前城鎮(zhèn)化仍在快速發(fā)展,區(qū)域建設(shè)用地本就欠缺,在城市內(nèi)部如何平衡生態(tài)用地和建設(shè)用地之間比例的配置以最好地發(fā)揮效用是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

廈漳泉地區(qū)生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對(duì)較低,基于景觀生態(tài)學(xué)視角構(gòu)建生態(tài)安全格局和生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū),以及從土地利用動(dòng)態(tài)變化的角度提出生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警是保護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的一種有效途徑。研究建議,要協(xié)同生態(tài)保護(hù)修復(fù)核心區(qū)與預(yù)警區(qū)域以確定區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)等級(jí)以開(kāi)展區(qū)域整體生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作,合理控制建設(shè)用地增長(zhǎng),并優(yōu)化區(qū)域國(guó)土空間格局以維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全格局的完整性。