于 婧,湯 昪,*,陳艷紅,張 蕾,聶 艷,鄧文勝

1 湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,區(qū)域開發(fā)與環(huán)境響應(yīng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430062

2 華中師范大學(xué)地理過程分析與模擬湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079

隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展,資源環(huán)境與土地利用的矛盾日益尖銳,維護(hù)城市生態(tài)安全的壓力增加,尤其是對(duì)于維持自身系統(tǒng)穩(wěn)定性和抵抗外界干擾的能力較弱的山水資源型城市。20世紀(jì)90年代吳良鏞教授認(rèn)為山水資源型城市屬于“山-水-城”的發(fā)展模式,是以城市為代表的人工環(huán)境與以山水為代表的自然環(huán)境相融合的人類聚居環(huán)境[1]。山水資源型城市與以依靠采煤、冶金、采油等發(fā)展的傳統(tǒng)資源型城市不同,山水資源型城市的地形地貌獨(dú)特、山水格局明顯,在統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理具有一定基礎(chǔ),但在經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展過程中也容易存在區(qū)域生態(tài)安全水平降低的風(fēng)險(xiǎn),因此如何構(gòu)建生態(tài)環(huán)境優(yōu)良、城市特色明顯、山水文化厚重的生態(tài)城市是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一[2]。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指在人與自然綜合影響下,景觀格局與景觀生態(tài)相互作用下所產(chǎn)生的損失可能性[3—4],景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能夠綜合反映區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的空間分布,從多角度、多尺度為區(qū)域開發(fā)建設(shè)與生態(tài)修復(fù)提供決策參考。區(qū)域生態(tài)安全格局其實(shí)質(zhì)是在諸多因素的干擾下,識(shí)別出適宜生物保護(hù)及進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的區(qū)域,構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局是提升區(qū)域生態(tài)安全水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5—6]。十八大報(bào)告中把生態(tài)安全格局作為我國國土空間三大戰(zhàn)略格局之一,在2020年10月發(fā)布的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二○三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中明確提出要進(jìn)一步牢固生態(tài)安全屏障,形成主體功能明顯、優(yōu)勢互補(bǔ)、高質(zhì)量發(fā)展的國土空間開發(fā)保護(hù)新格局。因此,在新一輪國家生態(tài)文明建設(shè)政策的指導(dǎo)下,及時(shí)進(jìn)行區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并構(gòu)建生態(tài)安全格局,對(duì)于生態(tài)文明建設(shè)以及進(jìn)行“山水林田湖草”生態(tài)修復(fù)具有指導(dǎo)意義。

20世紀(jì)90年代以來,國內(nèi)外學(xué)者在傳統(tǒng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模型、景觀生態(tài)學(xué)理論的支撐下,研究領(lǐng)域主要集中在景觀格局功能與區(qū)域生態(tài)安全,并對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與景觀生態(tài)學(xué)、計(jì)量地理學(xué)的交叉融合進(jìn)行了初步探索[7—10]。自俞孔堅(jiān)[11]、馬克明[12]等學(xué)者相繼提出景觀生態(tài)安全格局相關(guān)理論后,我國學(xué)者基于“源匯”、景觀格局等理論與方法,對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)安全格局進(jìn)行了進(jìn)一步的探索與研究,如婁妮等[13]基于不同時(shí)序的土地利用數(shù)據(jù)構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,分析了阿哈湖國家濕地公園景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空變化；張學(xué)斌等[14]以石羊河流域?yàn)檠芯繀^(qū),通過解譯三期高精度遙感影像,分析了在土地利用變化的背景下研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布的變化情況；劉焱序等[15]基于有序加權(quán)平均算法繪制了不同情景下的深圳市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)圖；在生態(tài)安全格局研究方面,隨著國內(nèi)學(xué)者對(duì)景觀生態(tài)安全關(guān)注熱度逐漸增加,在構(gòu)建生態(tài)安全格局方面初步形成了源地—阻力面—生態(tài)廊道—生態(tài)節(jié)點(diǎn)—生態(tài)安全格局的研究范式,并且逐步嘗試在景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)安全格局構(gòu)建方面搭建橋梁,因此如何科學(xué)構(gòu)建生態(tài)阻力面并劃分國土空間生態(tài)功能區(qū),成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。如潘竟虎等[16]基于景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果,利用最小累積阻力模型,選取生態(tài)安全水平、海拔、坡度構(gòu)建阻力面,建立了優(yōu)化后的疏勒河流域生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)；李青圃等[17]構(gòu)建了基于“自然-人類社會(huì)-景觀格局”維度的景觀生態(tài)評(píng)價(jià),并基于評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)寧江流域景觀格局進(jìn)行了優(yōu)化；韓宗偉等[18]以環(huán)洞庭湖區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象,針對(duì)不同類型的生態(tài)廊道、源地形成的生態(tài)安全格局進(jìn)行了差異化分析與評(píng)價(jià)。從研究對(duì)象上來看,目前研究以流域單元為研究對(duì)象較多,而以山水資源型城市、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)為對(duì)象進(jìn)行的研究較少；從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)來看,傳統(tǒng)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)一般以行政單元為評(píng)價(jià)單元,而基于格網(wǎng)尺度進(jìn)行評(píng)價(jià)更能體現(xiàn)結(jié)果的空間異質(zhì)性；從生態(tài)安全格局構(gòu)建來看,基本上形成了利用最小累積阻力模型構(gòu)建阻力面,基于生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果確定源地并構(gòu)建生態(tài)安全格局的一般思路,但從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)角度出發(fā)構(gòu)建生態(tài)安全格局的研究還相對(duì)較少[19—20]?；诖?本研究以山水資源型城市張家界市為研究對(duì)象,從格網(wǎng)尺度進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),再以景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步構(gòu)建生態(tài)安全格局并進(jìn)行國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū),最后提出生態(tài)安全保護(hù)策略。

張家界市內(nèi)存在大量特征鮮明、規(guī)模巨大的獨(dú)特砂巖地貌類型,旅游資源豐富,是典型的山水資源型城市。作為長江流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)以及國家級(jí)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),其生態(tài)安全保障地位十分重要,近年來,隨著張家界市全域旅游戰(zhàn)略政策的實(shí)施,經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)活動(dòng)速度加快,區(qū)域生態(tài)安全功能受到嚴(yán)重威脅。因此,本文基于2019年土地利用數(shù)據(jù),通過劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)與構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,對(duì)張家界市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,在景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上建立生態(tài)阻力面,識(shí)別生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)并構(gòu)建生態(tài)安全格局,提出國土空間修復(fù)分區(qū)和生態(tài)安全保護(hù)策略,研究結(jié)果以期為張家界市在新一輪國土空間規(guī)劃中進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、生態(tài)修復(fù)以及提升生態(tài)安全水平提供借鑒與參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

張家界市國土總面積9582.76km2,下轄永定區(qū)、武陵源區(qū)、桑植縣、慈利縣4個(gè)縣區(qū),設(shè)72個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。地理位置為109°40′—111°20′E、28°52′—29°48′N,位于湖南省西部。西北部與湖北省鶴峰縣、宣恩縣接壤,東鄰石門、桃源縣,南接沅陵、永順縣(圖1)。張家界市屬中亞熱帶山原型季風(fēng)性濕潤氣候,水系以澧水和溇水為主,水域總面積214km2,地貌類型以山地、丘陵為主,是依靠豐富的山水資源為發(fā)展依托的生態(tài)城市。張家界市作為國家級(jí)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),在發(fā)展過程中堅(jiān)持“生態(tài)優(yōu)先,山水融城”的城市建設(shè)目標(biāo),2019年森林覆蓋率達(dá)到71.0%,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良,2019年地區(qū)生產(chǎn)總值552.1億元,比上年增長7.6%,全市常住人口154.9萬人,居民人均可支配收入18026元,但近年來隨著旅游業(yè)的發(fā)展,城市生態(tài)保護(hù)與土地開發(fā)之間的矛盾逐步升級(jí)。

圖1 張家界市地理位置及風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

土地利用數(shù)據(jù)是以2019年2m分辨率的高分二號(hào)遙感影像為數(shù)據(jù)源,通過eCognition和ArcGIS 10.5軟件進(jìn)行人機(jī)交互解譯,將土地利用劃分為耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、水域及未利用地等7種類型,并從中提取水域數(shù)據(jù),對(duì)每個(gè)區(qū)縣選取總圖斑數(shù)的10%進(jìn)行外業(yè)抽樣復(fù)核,解譯精度均在90%以上,解譯結(jié)果見圖1。用于獲取植被覆蓋度的30m分辨率Landsat8遙感影像來源于美國地質(zhì)勘探局官方平臺(tái)(https://glovis.usgs.gov/),成像時(shí)間在2019年5月,影像云量低于10%；高程、坡度數(shù)據(jù)基于中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)30m分辨率DEM計(jì)算而成；道路數(shù)據(jù)來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(http://www.webmap.cn/)；自然保護(hù)地?cái)?shù)據(jù)來源于張家界市政府部門數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

根據(jù)研究區(qū)范圍和平均景觀斑塊面積的大小(2—5倍),采用3km×3km正方形網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格化采樣,把張家界市劃分1182個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)(圖1),逐個(gè)計(jì)算每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),再利用Kriging插值方法得到張家界市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布狀況。參考已有學(xué)者研究成果,選取景觀損失度、干擾度、脆弱度來計(jì)算景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)[21—23]。具體計(jì)算方式如下:

(1)

LLi=Si×Fi

(2)

式中,ERI為研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),Ai是第i類景觀面積,A是景觀總面積,LLi是第i類景觀損失度指數(shù)。

景觀干擾度指數(shù)Si分別由景觀優(yōu)勢度、景觀破碎度、景觀分離度賦予權(quán)重后得出,計(jì)算公式如下:

Si=aCi+bNi+cDi

(3)

式中,Ci、Ni和Di分別為景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)和景觀優(yōu)勢度指數(shù),結(jié)合前人研究成果[24—25],將其權(quán)重分別賦予0.5、0.2和0.3。

景觀脆弱度指數(shù)Fi表示景觀類型受到外界干擾時(shí)的脆弱程度,根據(jù)張家界市土地利用分類情況并結(jié)合已有成果,對(duì)各類景觀脆弱度賦值如下:耕地4、園地5、林地2、草地3、建設(shè)用地1、水域6,未利用地7,對(duì)賦值結(jié)果進(jìn)行歸一化處理后,最終得到各類景觀脆弱度指數(shù)。

2.2 最小累積阻力模型

最小累積阻力模型(MCR)被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建生態(tài)安全格局研究,主要是指物種從源地向目標(biāo)源地遷徙過程中所克服最小阻力形成的阻力面模型[26—30]。計(jì)算公式如下:

(4)

式中,MCR為最小累積阻力值；fmin表示生態(tài)過程中與MCR的正相關(guān)關(guān)系；Dij為源地j到目標(biāo)源地i的距離；Ri表示目標(biāo)源地i對(duì)物種遷徙的阻力值。

3 結(jié)果分析

3.1 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征

通過Frasgstats 4.2軟件計(jì)算出每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)后,通過ArcGIS 10.5軟件的地統(tǒng)計(jì)分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行半變異函數(shù)擬合,半方差分析過程中的擬合結(jié)果表明,最理想的擬合模型均為球狀模型。采用球狀模型擬合后,通過Kriging插值對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行空間插值,得到研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)插值結(jié)果。為清晰顯示不同評(píng)價(jià)結(jié)果的分布特征,采用自然斷點(diǎn)法將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值劃分為5個(gè)等級(jí):低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[0.0142,0.1561)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[0.1561,0.2210)、中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[0.2210,0.2982)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[0.2982,0.4175]、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[0.4175,0.6583],研究結(jié)果經(jīng)過可視化后見圖2。

圖2 張家界市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖

由圖2可知,張家界市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間差異明顯,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)“中部、四周低,高值區(qū)總體上沿澧水水系呈條帶狀延伸”的空間分布規(guī)律。其中,低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為2057.95km2,占比21.59%,主要分布在張家界市的西北部、東南部,西北部主要分布有八大公山自然保護(hù)區(qū),東南部主要分布有天門山風(fēng)景名勝區(qū),區(qū)域內(nèi)林地資源分布廣泛,地形坡度較高,人類生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)少,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量高,由于開發(fā)強(qiáng)度不大,所以區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值低；較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為3983.78km2,占比最大,為41.79%,主要分布在張家界市的中部地區(qū),各個(gè)縣區(qū)分布面積都最為廣泛,呈現(xiàn)出以武陵源核心景區(qū)為中心,向四周擴(kuò)散的分布態(tài)勢,主要得益于武陵源區(qū)“生態(tài)優(yōu)先”政策的實(shí)施,因此較低生態(tài)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積占比較大；中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為2151.37km2,占比為22.57%,主要分布在張家界市西南、東北部地區(qū),呈現(xiàn)出與河流分布趨勢高度契合的連片式分布特征,區(qū)域內(nèi)耕地、河流分布廣泛,地勢較為低平,但隨著張家界市旅游開發(fā)與城市建設(shè)的進(jìn)一步擴(kuò)大,中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)有被轉(zhuǎn)換成為更高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的趨勢,應(yīng)該注意防范與預(yù)警；較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為1152.15km2,占比為12.08%,主要分布在張家界市西北部、南部地區(qū),具有片狀發(fā)展的分布特征,其中慈利縣面積分布最為廣泛,近年來慈利縣旅游發(fā)展步伐加快,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力增加,因此在發(fā)展的過程中對(duì)于水域、林地等生態(tài)較敏感區(qū)應(yīng)該加大保護(hù)力度；高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為188.49km2,占比最低,僅為1.98%,主要分布在張家界市南部、西北部地區(qū),對(duì)各區(qū)縣高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域按照面積大小進(jìn)行壓力排序:永定區(qū)>慈利縣>桑植縣>武陵源區(qū)。其中高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在各區(qū)縣中主要分布在永定區(qū)中部、慈利縣西部、桑植縣西北部地區(qū),武陵源區(qū)無高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),該區(qū)域產(chǎn)業(yè)建設(shè)活動(dòng)最為頻繁,耕地破碎化程度較高,并且有進(jìn)一步擴(kuò)張的趨勢,人口的聚集化、建設(shè)的集中化使得高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)向外部區(qū)域蔓延發(fā)展,造成區(qū)域內(nèi)生態(tài)保護(hù)的壓力最大,在未來的發(fā)展規(guī)劃中應(yīng)該著重加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)生態(tài)建設(shè),逐步改善城市內(nèi)部環(huán)境。

3.2 構(gòu)建生態(tài)安全格局

3.2.1確定生態(tài)源地

“源地”作為物種擴(kuò)散的源點(diǎn),應(yīng)該具有較高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生境質(zhì)量以及圖斑的連續(xù)性。根據(jù)張家界自然保護(hù)地?cái)?shù)據(jù),從類型、級(jí)別層面選取9處國家級(jí)、省級(jí)的國家森林公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等作為生態(tài)源地,見表1。張家界市生態(tài)源地總面積達(dá)750.45km2,占研究區(qū)面積的8.78%。

表1 生態(tài)源地斑塊一覽表

3.2.2構(gòu)建生態(tài)阻力面

為了直觀反映出物種遷徙過程中遇到的阻力值大小,研究基于景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果并結(jié)合張家界市生態(tài)環(huán)境狀況,從景觀生態(tài)、地形坡度、距離因子3個(gè)方面,分別選取景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、植被覆蓋度、高程、坡度、與道路距離、與水域距離等6個(gè)阻力因子,將各阻力因子劃分為5個(gè)等級(jí)并賦予不同阻力值,利用層次分析法確定各個(gè)阻力因子權(quán)重,一致性檢查結(jié)果CR=0.0328<0.1,達(dá)到一致性檢驗(yàn)要求。再使用GIS空間分析方法進(jìn)行多因子加權(quán)疊加,得到綜合阻力面阻力值,各個(gè)阻力因子分級(jí)與賦值見表2。

表2 生態(tài)阻力面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

景觀生態(tài)因素包括景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、植被覆蓋度因子。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)主要體現(xiàn)了區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的高低,其值越大,阻力值也就越大；植被覆蓋度與阻力值成反比,植被覆蓋度越高的區(qū)域,物種越能順利通過。地形坡度因素包括高程、坡度因子,兩者與阻力值大小成正比,高程、坡度值越大,阻力值也越大。距離因素包括與道路距離、與水域距離,兩者與阻力值大小成反比,本研究主要考慮物種到達(dá)目標(biāo)源地需要穿越道路、水域的阻力,未考慮水源對(duì)物種的補(bǔ)給能力。綜合景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、植被覆蓋度、高程、坡度、與道路距離、與水域距離6個(gè)單因子的評(píng)價(jià)結(jié)果,利用ArcGIS 10.5軟件中的柵格計(jì)算器進(jìn)行疊加分析,結(jié)果如圖3所示。從圖3可知,張家界市中北部、東南部阻力值較低,西南部、東北部阻力值較高,高阻力值區(qū)呈條帶狀分布的空間規(guī)律。

圖3 生態(tài)阻力面與最小累積阻力值

3.2.3識(shí)別生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)

生態(tài)廊道是物種遷徙過程中的阻力最低的路徑,研究使用ArcGIS 10.5軟件中的cost-distance工具計(jì)算得到最小累積阻力值(圖3),再利用cost-path工具,結(jié)合生態(tài)源地與最小累積阻力值確定生態(tài)廊道。生態(tài)節(jié)點(diǎn)一般位于生態(tài)功能較脆弱的區(qū)域,利用水文分析從DEM中提取水系的思路,確定最高阻力值分布的“脊線”,將其與生態(tài)廊道進(jìn)行相交,得到的最低與最高阻力路徑的交匯點(diǎn),即為生態(tài)節(jié)點(diǎn)。為了劃分不同廊道的重要性程度,把生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)超過4個(gè)的生態(tài)廊道定義為關(guān)鍵廊道,其余為輔助廊道。

經(jīng)過ArcGIS 10.5軟件計(jì)算后,得到張家界市生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn),見圖4。張家界市的24條生態(tài)廊道累計(jì)長達(dá)872.35km。其中關(guān)鍵廊道共7條,長達(dá)410.47km,占研究區(qū)生態(tài)廊道總長度的47.05%；輔助廊道共17條,累計(jì)長達(dá)461.88km,占研究區(qū)生態(tài)廊道總長度的52.95%。整個(gè)研究區(qū)生態(tài)廊道大致呈“三橫四縱”的空間分布格局,“三橫”連接?xùn)|西,分別沿八大公山自然保護(hù)區(qū)-溇水風(fēng)景名勝區(qū)-五雷山風(fēng)景名勝區(qū),天泉山森林公園-張家界國家森林公園-江埡森林公園,紅石林國家石漠公園-天門山國家森林公園-大鯢自然保護(hù)區(qū)-五雷山風(fēng)景名勝區(qū)一帶分布；“四縱”貫穿南北,分別沿八大公山自然保護(hù)區(qū)-天泉山森林公園-紅石林國家石漠公園-天門山國家森林公園,八大公山自然保護(hù)區(qū)-張家界國家森林公園-天門山國家森林公園,溇水風(fēng)景名勝區(qū)-張家界國家森林公園-天門山國家森林公園,溇水風(fēng)景名勝區(qū)-江埡森林公園-大鯢自然保護(hù)區(qū)一帶分布。關(guān)鍵廊道主要分布在研究區(qū)東、中地區(qū),該區(qū)域內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值較高,需要進(jìn)一步加強(qiáng)廊道保護(hù)與建設(shè),輔助廊道主要分布在研究區(qū)西部、南部地區(qū),主要為物種遷徙提供保障功能,輔助廊道與關(guān)鍵廊道一起構(gòu)成了物種遷徙流動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)通道。

圖4 生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布圖

張家界市的47個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)在空間分布上總體呈現(xiàn)“中多西少、南多北少”的格局。具體來看,主要分布在八大公山自然保護(hù)區(qū)-五雷山風(fēng)景名勝區(qū)、溇水風(fēng)景名勝區(qū)-大鯢自然保護(hù)區(qū)、江埡森林公園-大鯢自然保護(hù)區(qū)、張家界國家森林公園-江埡森林公園等關(guān)鍵生態(tài)廊道上。

3.2.4生態(tài)安全分區(qū)

為了進(jìn)一步對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同生態(tài)安全區(qū)提出差別化管控策略,根據(jù)阻力值大小以及綜合考慮生態(tài)源地、生態(tài)廊道的重要生態(tài)地位,將張家界市生態(tài)安全區(qū)劃分為生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)過渡區(qū)、生態(tài)重建區(qū)(圖5)。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究[31—32],生態(tài)廊道200m緩沖區(qū)是保護(hù)生物多樣性比較合適的寬度,因此將生態(tài)廊道200m緩沖區(qū)劃入生態(tài)保育區(qū)進(jìn)行優(yōu)先保護(hù),而生態(tài)源地已經(jīng)包含了生態(tài)緩沖區(qū)的范圍,不再單獨(dú)設(shè)置緩沖區(qū)。

圖5 生態(tài)安全分區(qū)圖

其中生態(tài)保育區(qū)面積為4053.50km2,占總面積的42.26%,區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平較高,主要包括生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高的森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等,主要土地利用類型為林地、草地等,林草地是自然中維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ),對(duì)該類區(qū)域應(yīng)禁止破壞生態(tài)的開發(fā)建設(shè)活動(dòng),并對(duì)區(qū)域內(nèi)人類建設(shè)活動(dòng)實(shí)施限制性方針政策,加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)與水土流失治理,保障區(qū)域整體生態(tài)安全水平。

生態(tài)過渡區(qū)面積為3721.59km2,占總面積的38.80%,區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平介于生態(tài)保育區(qū)與生態(tài)重建區(qū)之間,生態(tài)過渡區(qū)面積占比較大,在空間形態(tài)上具有過渡性特征,在功能上主要平衡區(qū)域生態(tài),主要土地利用類型為耕地、園地等,對(duì)該類區(qū)域在開發(fā)建設(shè)上應(yīng)堅(jiān)持規(guī)劃后再建設(shè)的方針,避免重復(fù)建設(shè)帶來的生態(tài)破壞,此外應(yīng)積極發(fā)展高效現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè),強(qiáng)化區(qū)域之間聯(lián)系以及過渡區(qū)的穩(wěn)定功能。

生態(tài)重建區(qū)面積為1817.25km2,占總面積的18.94%,區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平較低,生態(tài)重建區(qū)是人類進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主要區(qū)域,區(qū)域內(nèi)主要土地利用類型有建設(shè)用地、未利用地、水域等,對(duì)該區(qū)域需要強(qiáng)化各區(qū)縣的主體功能,進(jìn)一步提高區(qū)域綠化水平,提升公眾生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí),發(fā)揮沿河優(yōu)勢,打造沿河生態(tài)保護(hù)帶。

3.2.5張家界市生態(tài)安全格局小結(jié)

根據(jù)生態(tài)源地和最小累積阻力模型分析,提取重要生態(tài)功能“點(diǎn)”-9處生態(tài)源地、47處生態(tài)節(jié)點(diǎn),“軸”-24條生態(tài)廊道,“面”-生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)過渡區(qū)、生態(tài)重建區(qū)等3個(gè)生態(tài)功能區(qū),共同構(gòu)成了張家界市的生態(tài)安全格局(圖6)。

圖6 張家界市生態(tài)安全格局

3.3 生態(tài)安全保護(hù)策略

基于張家界市自然山水本底特征,結(jié)合張家界市生態(tài)源地、生態(tài)廊道與生態(tài)節(jié)點(diǎn)以及城市總體規(guī)劃的空間布局狀況,在現(xiàn)有格局的基礎(chǔ)上提出生態(tài)安全保護(hù)策略。

強(qiáng)化生態(tài)源地保護(hù)。生態(tài)源地作為生態(tài)安全格局的重要組成部分,其穩(wěn)定性影響到區(qū)域生態(tài)安全。張家界國家森林公園、紅石林國家石漠公園、溇水風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)源地,以自然旅游景觀為主,應(yīng)該全面堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則,嚴(yán)格限制區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地開發(fā),對(duì)生態(tài)林地進(jìn)行修復(fù)與保護(hù),合理規(guī)劃游覽設(shè)施,以防止建設(shè)用地過度開發(fā)導(dǎo)致生態(tài)源地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降；進(jìn)一步發(fā)揮張家界市國家森林公園的核心功能,其作為連接不同源地之間的關(guān)鍵源地,應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持保護(hù)山林生態(tài)系統(tǒng)策略,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)建設(shè)。

重視生態(tài)廊道建設(shè)。對(duì)于北部山區(qū)的八大公山自然保護(hù)區(qū)-溇水風(fēng)景名勝區(qū)-江埡森林公園-五雷山風(fēng)景名勝區(qū)生態(tài)廊道,須進(jìn)一步增強(qiáng)北部山區(qū)源地之間的連接程度,在考慮不同棲息地之間物種遷徙、交換的基礎(chǔ)上,增設(shè)適宜生境廊道,避免生態(tài)源地成為“生態(tài)孤島”,以維護(hù)北部山區(qū)作為張家界市生態(tài)屏障的重要地位。對(duì)于途徑澧水、溇水的關(guān)鍵廊道,如溇水風(fēng)景名勝區(qū)-五雷山風(fēng)景區(qū)、張家界國家森林公園-大鯢自然保護(hù)區(qū)等,要按照生態(tài)廊道建設(shè)需求,對(duì)現(xiàn)有防洪堤進(jìn)行改造,確保水系的貫通,并適當(dāng)為物種流動(dòng)提供輔助通道,形成完整的濱河綠地生態(tài)系統(tǒng)。充分發(fā)揮張家界市的自然條件優(yōu)勢,將張家界市北部山區(qū)與澧水生態(tài)帶融合發(fā)展,推動(dòng)張家界市保持其自然山水生態(tài)格局與城市形態(tài)平衡,提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載能力。

修復(fù)與優(yōu)化生態(tài)節(jié)點(diǎn)。生態(tài)節(jié)點(diǎn)是物種需要在最小阻力通道上通過最大阻力的點(diǎn),處于生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū),且容易遭到破壞,對(duì)于源地之間的連通性以及流動(dòng)程度具有決定意義。張家界市中西部地區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)較多,是進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管與修復(fù)的重要地區(qū),宜在區(qū)域國土空間規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)規(guī)劃中予以重點(diǎn)關(guān)注,并提出相應(yīng)的工程及生物措施,以促進(jìn)物種之間的能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán),降低區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),保障區(qū)域生態(tài)安全。

4 結(jié)論與討論

(1)研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間差異明顯,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)“中部、四周低,高值區(qū)總體上沿澧水水系呈條帶狀延伸”的空間分布規(guī)律；低、較低、中、較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分別占比21.59%、41.79%、22.57%、12.08%、1.98%,其中較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)占比最高,高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)占比最低,各區(qū)縣高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)壓力排序?yàn)?永定區(qū)>慈利縣>桑植縣>武陵源區(qū)。其中高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在各區(qū)縣中主要分布在永定區(qū)中部、慈利縣西部、桑植縣西北部地區(qū),武陵源區(qū)無高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在各區(qū)縣中主要分布在永定區(qū)中部、慈利縣西部、桑植縣西北部地區(qū),該區(qū)域由于產(chǎn)業(yè)建設(shè)活動(dòng)頻繁,耕地破碎化程度較高,使得高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有進(jìn)一步向外部區(qū)域蔓延發(fā)展的趨勢,應(yīng)該逐步改善城市內(nèi)部環(huán)境,提升生態(tài)安全水平。

(2)研究區(qū)形成了由9處生態(tài)源地、47處生態(tài)節(jié)點(diǎn)、24條生態(tài)廊道、以及不同3個(gè)生態(tài)安全區(qū)構(gòu)成的生態(tài)安全格局,生態(tài)廊道累積長達(dá)872.35km,其中關(guān)鍵廊道共7條,長達(dá)410.47km,占研究區(qū)生態(tài)廊道總長度的47.05%,整個(gè)研究區(qū)生態(tài)廊道大致呈“三橫四縱”的空間分布格局,“三橫”連接?xùn)|西,“四縱”貫穿南北；生態(tài)節(jié)點(diǎn)在空間分布上總體呈現(xiàn)“中多西少,南多北少”的格局；生態(tài)保育區(qū)內(nèi)實(shí)施限制性方針政策,生態(tài)過渡區(qū)在開發(fā)建設(shè)上應(yīng)堅(jiān)持規(guī)劃后再建設(shè)的方針,強(qiáng)化過渡區(qū)的穩(wěn)定功能,生態(tài)重建區(qū)內(nèi)堅(jiān)持以人為修復(fù)為主,自然恢復(fù)為輔的方針,打造沿河生態(tài)保護(hù)帶。

(3)針對(duì)生態(tài)源地、生態(tài)節(jié)點(diǎn)、生態(tài)廊道以及不同生態(tài)安全區(qū)提出不同的保護(hù)策略,進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)源地保護(hù),嚴(yán)格限制區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地開發(fā),對(duì)生態(tài)林地進(jìn)行修復(fù)與保護(hù),合理規(guī)劃游覽設(shè)施；重視生態(tài)廊道建設(shè),加強(qiáng)八大公山自然保護(hù)區(qū)-溇水風(fēng)景名勝區(qū)-江埡森林公園-五雷山風(fēng)景名勝區(qū)、張家界國家森林公園-大鯢自然保護(hù)區(qū)等生態(tài)廊道的建設(shè),推動(dòng)張家界市北部山區(qū)與澧水生態(tài)帶融合發(fā)展；修復(fù)與優(yōu)化生態(tài)節(jié)點(diǎn),對(duì)生態(tài)節(jié)點(diǎn)較多的張家界市中西部地區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管與修復(fù),提出相應(yīng)的工程及生物措施,保障區(qū)域生態(tài)安全。

本文以經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)沖突明顯的山水資源型城市張家界市為研究區(qū),分析了目前張家界市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布并構(gòu)建了生態(tài)安全格局優(yōu)化方案,研究結(jié)論一方面可以為張家界市進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、提升生態(tài)安全水平以及長期穩(wěn)定發(fā)揮國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)作用提供理論參考,另一方面能夠?yàn)閺埣医缡性谛乱惠唶量臻g規(guī)劃中進(jìn)行“山水林田湖草”要素配置以及土地利用規(guī)劃提供依據(jù)。