韋家怡 ,李鋮*,吳志峰 ,張莉,吉冬青,程炯
1.廣州大學(xué)地理科學(xué)與遙感學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所/華南土壤污染控制與修復(fù)國家地方聯(lián)合工程研究中心/廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510650;3.自然資源部大灣區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 深圳 518060;4.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510458;5.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510642
隨著快速城市化的推進(jìn),大量自然景觀被城市基礎(chǔ)設(shè)施取代,引發(fā)了諸多環(huán)境問題,如生態(tài)系統(tǒng)受損、生物多樣性下降、城市熱島效應(yīng)等(Cao et al.,2021)。如何協(xié)調(diào)城市建設(shè)空間與生態(tài)空間的矛盾,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,成為當(dāng)下國土空間規(guī)劃工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。生態(tài)安全格局,是針對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題,在排除干擾的基礎(chǔ)上,保護(hù)和恢復(fù)生物多樣性,維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的完整性,實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題有效控制和持續(xù)改善的區(qū)域性空間格局(馬克明等,2004)。生態(tài)安全格局作為國土空間三大戰(zhàn)略格局之一,是緩解城市化發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間矛盾的重要途經(jīng),對(duì)合理配置資源和保障國土空間可持續(xù)發(fā)展意義重大。
目前,生態(tài)安全格局識(shí)別方面已初步形成“生態(tài)源地-生態(tài)阻力面-生態(tài)廊道”的主流研究范式(Peng et al.,2019)。生態(tài)源地是促進(jìn)生態(tài)過程的關(guān)鍵斑塊(Peng et al.,2018a),可通過直接識(shí)別法和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)法識(shí)別。直接識(shí)別法,即直接選取關(guān)鍵生態(tài)要素或篩選地類識(shí)別源地,例如以自然保護(hù)區(qū)或大片生態(tài)用地作為源地(丁宇等,2019;馬世發(fā)等,2021)。但是,這種方法忽略斑塊自身生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,具有一定局限性。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)法,注重生態(tài)系統(tǒng)功能并將其量化,應(yīng)用更加廣泛(Peng et al.,2019)。例如,基于生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行源地識(shí)別(毛誠瑞等,2020),或?qū)⑸鷳B(tài)系統(tǒng)功能與形態(tài)空間格局分析(Li et al.,2020)、人類生態(tài)需求(Jiang et al.,2021)、土地退化風(fēng)險(xiǎn)(Peng et al.,2018b)和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)(彭建等,2017a)等指標(biāo)體系結(jié)合進(jìn)行源地識(shí)別。通過綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)法進(jìn)行源地識(shí)別時(shí),當(dāng)前也有兩種不同的做法。一種是關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)自身功能屬性(吳茂全等,2019)。例如,基于生境質(zhì)量、生物多樣性等生態(tài)系統(tǒng)功能(張劍波,2016;周汝波等,2020)識(shí)別源地。另一種,除了關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)本身,還綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)間的關(guān)系。因?yàn)樯鷳B(tài)源地會(huì)受到人類活動(dòng)的干擾,在進(jìn)行源地識(shí)別時(shí)需要將其納入考慮。例如,Jiang et al.(2021)耦合生態(tài)系統(tǒng)功能和人類生態(tài)需求,進(jìn)行源地識(shí)別。生態(tài)敏感性能夠反映自然環(huán)境和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度(歐陽志云等,2000),需要與生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)相結(jié)合進(jìn)行源地的識(shí)別。陳德權(quán)等(2019)和王浩等(2021)選用植被覆蓋度、高程、坡度、土地利用類型和土壤侵蝕指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià),完成廣東省源地識(shí)別。王秀明等(2022)結(jié)合水土流失和石漠化敏感性,完成粵港澳地區(qū)源地識(shí)別?,F(xiàn)有研究在高度城市化區(qū)域進(jìn)行源地識(shí)別時(shí),未考慮環(huán)境污染敏感性因子。
生態(tài)廊道是物質(zhì)和能量在源地間流動(dòng)的關(guān)鍵載體(Kang et al.,2021),是生態(tài)安全格局的重要組成部分。廊道如“經(jīng)絡(luò)”、“骨架”般連接源地,具有保護(hù)生物多樣性、維系生態(tài)過程等功能。廊道保護(hù)與建設(shè)是循序漸進(jìn)的過程,受生態(tài)保護(hù)成本等因素制約,規(guī)劃過程中不能對(duì)所有廊道采取相同措施。各廊道的位置和質(zhì)量不同,其中重要生態(tài)廊道起著關(guān)鍵作用(Xiao et al.,2020)。因此,在識(shí)別生態(tài)安全格局基礎(chǔ)上,應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步識(shí)別重要生態(tài)廊道。廊道識(shí)別方法包括經(jīng)驗(yàn)判斷法(官衛(wèi)華等,2007)、最小累積阻力模型(簡(jiǎn)稱MCR模型)(Jiang et al.,2021)和電路理論(Huang et al.,2020)。其中,MCR模型因具有良好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性被廣泛應(yīng)用(Jiang et al.,2019)。但是,MCR模型識(shí)別廊道后,未能分析廊道屬性特征,無法進(jìn)一步表征廊道重要性。重力模型可有效表征廊道重要性(孔繁花等,2008)。但是,傳統(tǒng)重力模型識(shí)別重要廊道時(shí),未考慮生態(tài)斑塊的自身功能和連通性(Xiao et al.,2020)。景觀連通性對(duì)于廊道十分重要(Foltête,2019)。重力模型和連通性指數(shù)相結(jié)合是評(píng)價(jià)廊道重要性的有效方法(Xiao et al.,2020;古璠等,2017),但尚未得到廣泛應(yīng)用。
粵港澳大灣區(qū)具有建設(shè)世界級(jí)城市群的基礎(chǔ)條件,其歷經(jīng)多年高強(qiáng)度開發(fā),面臨水質(zhì)下降(王金華等,2020)和大氣污染(張寶春等,2011)等環(huán)境污染問題。在該地區(qū)開展生態(tài)安全格局識(shí)別,有助于促進(jìn)粵、港、澳三地環(huán)境協(xié)同治理進(jìn)程。雖然前人(如Jiang et al.,2021;周汝波等,2020)做過粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)安全格局識(shí)別,但是在評(píng)價(jià)體系中未納入環(huán)境污染敏感性因子,對(duì)環(huán)境污染約束的考慮不足。識(shí)別重要生態(tài)廊道時(shí),傳統(tǒng)重力模型忽略了生態(tài)斑塊的自身功能和連通性。鑒于此,本研究在前人基礎(chǔ)上作出改進(jìn):(1)引入環(huán)境污染敏感性因子,輔助識(shí)別生態(tài)源地,并以自然保護(hù)區(qū)和港澳郊野公園重疊率驗(yàn)證結(jié)果;(2)基于修正重力模型,結(jié)合連通性指數(shù),進(jìn)一步識(shí)別重要生態(tài)廊道,以期為推進(jìn)環(huán)境協(xié)調(diào)治理工作提供參考。
粵港澳大灣區(qū)(21.33°—24.23°N,111.21°—115.25°E)位于中國華南地區(qū)珠江流域中下游,由珠江三角洲9個(gè)城市和香港、澳門2個(gè)特別行政區(qū)組成(圖1)。屬亞熱帶季風(fēng)氣候,河網(wǎng)密布,北部區(qū)域多分布山地,植被種類豐富。南部沿海區(qū)域廣泛分布濱海濕地生態(tài)系統(tǒng),海岸帶生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜,是動(dòng)植物生物多樣性集中的區(qū)域,擁有多處以保護(hù)闊葉林和野生動(dòng)物為主的自然保護(hù)區(qū)和森林公園?!痘浉郯拇鬄硡^(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出將踐行生態(tài)文明理念,建設(shè)美麗灣區(qū)作為發(fā)展戰(zhàn)略定位之一。人口高度集聚、工業(yè)化發(fā)展以破壞環(huán)境為代價(jià),使得該地區(qū)面臨水體、大氣等環(huán)境污染問題。具體表現(xiàn)為:生活污水、工業(yè)廢水排放超出海域自凈能力,珠江口海水水質(zhì)常年處于劣四類(王金華等,2020);電力、陶瓷、鋼鐵和有色金屬冶煉行業(yè)眾多,相比國際灣區(qū),PM2.5和 O3濃度較高(湛社霞,2018)。
圖1 研究區(qū)位置圖Figure 1 Location of the study area
本研究所用數(shù)據(jù)包括土地利用、道路、植被覆蓋、土壤、高程、年均降雨、潛在蒸散發(fā)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、港澳郊野公園興趣面(Area of Interest,AOI)、港澳工廠類別興趣點(diǎn)(Point of Interest,POI)、PM2.5年均濃度、水環(huán)境與大氣環(huán)境重點(diǎn)排污企業(yè)、夜間燈光以及部分現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)信息等,數(shù)據(jù)來源及分辨率見表1。
表1 數(shù)據(jù)來源Table 1 Data source
2.1.1 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)
生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)的代表性模型包括InVEST模型、ARIES模型和SolVES模型,其中InVEST模型的開發(fā)程度、操作性和科學(xué)合理性較成熟,被廣泛應(yīng)用(李敏,2016,王耕等,2021)。因此,本研究選取InVEST模型進(jìn)行生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)。參考《廣東省主體功能區(qū)劃》、《廣東省生態(tài)紅線劃定指南》及前人研究(陳德權(quán)等,2019;王浩等,2021),結(jié)合研究區(qū)自然稟賦,選取生境質(zhì)量(朱杰等,2020)、碳儲(chǔ)量(Sun et al.,2017;Hu et al.,2020)、土壤保持(潘美慧等,2010;張海波,2014)和水源涵養(yǎng)(Bai et al.,2019)4種指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)。
2.1.2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)
生態(tài)系統(tǒng)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)遭受外界干擾時(shí),引發(fā)環(huán)境問題的難易程度。當(dāng)前研究仍處發(fā)展階段,指標(biāo)體系尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(吳獻(xiàn)文等,2021)。評(píng)價(jià)方法包括層次分析法和綜合指標(biāo)法,多數(shù)研究進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)時(shí),較少考慮生態(tài)環(huán)境問題(康秀亮等,2007)。因此,本研究綜合區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境問題,選取生境、水、土壤和大氣四方面(表2),利用綜合指標(biāo)法進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià):(1)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁,生態(tài)用地流失嚴(yán)重,以土地利用類型、植被覆蓋表征生境敏感性;(2)以距水體距離和距水環(huán)境重點(diǎn)排污企業(yè)距離,表征水環(huán)境敏感性;(3)基于土壤侵蝕量,表征土壤環(huán)境敏感性;(4)以 PM2.5年均濃度值和距大氣環(huán)境重點(diǎn)排污企業(yè)距離,參考環(huán)境空氣敏感區(qū)功能區(qū)(中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部,2016)分類標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行大氣環(huán)境敏感性分級(jí)。國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離范圍為50—4400 m(中華人民共和國衛(wèi)生部,2012;中華人民共和國衛(wèi)生部,2013),因此選擇4400 m為間距劃分大氣環(huán)境敏感性。
表2 生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 2 Evaluation index system of ecological sensitivity
2.1.3 生態(tài)源地識(shí)別及其驗(yàn)證
針對(duì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果,采用析取法(熊善高等,2018)得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。參考《全國生態(tài)功能區(qū)劃 (修編版)》,將生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為一般重要、中等重要、較重要和極重要4級(jí),將生態(tài)敏感評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為低敏感、中度敏感、高度敏感和極敏感4級(jí)。以極重要和極敏感區(qū)域進(jìn)行源地初篩,剔除面積小、分布零散的斑塊,完成源地識(shí)別(周汝波等,2020;康潔銘等,2020)。將識(shí)別結(jié)果與國家級(jí)、省級(jí)自然保護(hù)區(qū)疊加,以面積重疊率驗(yàn)證結(jié)果合理性(Xiao et al.,2020)。因港澳不設(shè)自然保護(hù)區(qū),故將港澳郊野公園納入驗(yàn)證過程。
2.2.1 最小累積阻力模型(MCR模型)
MCR模型源于累積耗費(fèi)距離理論,認(rèn)為物種在源地間遷徙需耗費(fèi)成本。相比其他模型,該模型能較好地模擬景觀對(duì)空間運(yùn)動(dòng)過程的阻礙作用,揭示景觀格局和生態(tài)過程的相互作用(彭建等,2017b)。本研究使用MCR模型識(shí)別廊道,包括兩個(gè)步驟:(1)構(gòu)建生態(tài)阻力面,反映物種遷徙的難易程度。若僅通過景觀類型賦值,會(huì)忽略景觀內(nèi)部的空間異質(zhì)性。本研究考慮地形和人類活動(dòng)阻力指標(biāo),利用夜間燈光和地表曲率修正景觀阻力面(Zhang et al.,2017)。(2)識(shí)別生態(tài)廊道。廊道是源地間生物遷徙、聯(lián)系的最佳路徑,是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動(dòng)的通道。以源地中心點(diǎn)為生態(tài)節(jié)點(diǎn),綜合源地間距離和生態(tài)阻力,提取最小阻力路徑,即廊道(Dong et al.,2020)。
2.2.2 廊道識(shí)別及其寬度設(shè)置
基于最小累積阻力模型,逐點(diǎn)生成最小阻力路徑后,產(chǎn)生大量冗余路徑。去除重疊和經(jīng)過2個(gè)以上生態(tài)節(jié)點(diǎn)的路徑,并用 ID字段對(duì)生態(tài)廊道進(jìn)行編號(hào)。《珠三角地區(qū)水鳥生態(tài)廊道建設(shè)規(guī)劃 (2020—2025年)》提出,未來規(guī)劃廊道平均寬度為1000—1500 m。在此范圍內(nèi)以100 m為步長,分析廊道地類占比情況。
2.2.3 重要生態(tài)廊道識(shí)別
重力模型能表征地理要素在空間上的流動(dòng)特征和不同要素的相互作用,模擬生態(tài)流在源地間流動(dòng)所產(chǎn)生的關(guān)聯(lián),定量表征廊道重要性(吳健生等,2020)。但是,傳統(tǒng)重力模型忽略了斑塊間生態(tài)重要性、敏感性和連通性。景觀連通性指數(shù)通常包括整體連通性(IIC)、可能連通性(PC)和斑塊重要性指數(shù)(dPC),其中dPC指數(shù)能較好地評(píng)價(jià)源地間的連通性水平(楊志廣等,2018)。因此,本研究以生態(tài)重要性和敏感性修正重力模型,結(jié)合dPC連通性指數(shù)實(shí)現(xiàn)廊道分級(jí)。為降低數(shù)據(jù)量綱差異影響,在數(shù)據(jù)處理前需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)處理(Xiao et al.,2020)。針對(duì)重力模型和連通性評(píng)價(jià)結(jié)果,基于等間距法進(jìn)行廊道分級(jí),并使用四象限法對(duì)結(jié)果予以展示(Xiao et al.,2020)。
生態(tài)功能重要性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,極重要區(qū)32552.6 km2,占研究區(qū)總面積58.7%,以林地為主(90.5%),沿著江門西南部、佛山西部、肇慶西北部、廣州東北部、惠州東部、深圳和香港沿海部分地區(qū)環(huán)繞分布,分布特征呈現(xiàn)四周高中部低(圖2)。單項(xiàng)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,生境質(zhì)量高值區(qū)主要分布在林地廣布的山地丘陵區(qū)(圖 2a)。單位碳儲(chǔ)量范圍在119—360 t·hm?2間,肇慶、惠州、江門和廣州承載了研究區(qū)內(nèi)近 81.9%的碳儲(chǔ)量(圖 2b)。土壤保持高值區(qū)主要位于江門南部、廣州惠州交界處、惠州東南部、深圳大鵬灣和香港郊野公園等地區(qū)(圖2c)。水源涵養(yǎng)最大值為 1969.8 mm·hm?2,具有顯著空間異質(zhì)性,由西北部、東部向中部山地丘陵遞增(圖2d)。
圖2 生境質(zhì)量(a)、碳儲(chǔ)量(b)、土壤保持(c)、水源涵養(yǎng)(d)和生態(tài)重要性分級(jí)(e)Figure 2 Habitat quality (a), carbon storage (b), soil conservation (c), water conservation (d) and ecological importance classification (e)
生態(tài)系統(tǒng)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,極敏感區(qū)33845.5 km2,占研究區(qū)總面積61.0%,主要分布區(qū)域?yàn)橥鈬牧值兀?8.2%)、水域(8.8%)和耕地(7.9%)(圖3),中部水體區(qū)域、佛山南部、中山北部和珠海東部是主要高值區(qū)。單項(xiàng)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果呈現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性。生境質(zhì)量敏感性呈四周高中間低分布特征(圖 3a),水環(huán)境敏感高值區(qū)主要位于中部地區(qū),分布于河流交匯處和入??冢缥鹘?、綏江和北江交匯處、順德水道、珠江水系等(圖3b)。土壤侵蝕以低敏感為主,中度敏感區(qū)(453.7 km2)和高度敏感區(qū)(235.9 km2)較少(圖 3c)。區(qū)域大氣環(huán)境敏感程度整體不高,呈西高東低特征。因考慮了重點(diǎn)排污許可企業(yè)的空間分布,大氣環(huán)境敏感區(qū)域分布于肇慶東南部、江門北部和中部、以及沿海的部分風(fēng)景名勝區(qū)和香港郊野公園等(圖3d)。
圖3 生境(a)、水環(huán)境(b)、土壤環(huán)境(c)、大氣環(huán)境(d)和生態(tài)敏感性分級(jí)(e)Figure 3 Habitat (a), water (b), soil (c), atmosphere(d) and ecological sensitivity classification (e)
生態(tài)源地、生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)廊道共同構(gòu)成粵港澳大灣區(qū)生態(tài)安全格局(圖 4a)。本研究共識(shí)別出28塊生態(tài)源地(圖4a)。生態(tài)源地面積為20370.8 km2,占研究區(qū)總面積的36.7%,以林地為主。將生態(tài)源地與31個(gè)國家級(jí)、省級(jí)自然保護(hù)區(qū)、8個(gè)港澳郊野公園疊置分析(圖 4b、c),發(fā)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)、郊野公園有67.0%落入源地。重疊率較低處位于肇慶西江魚類保護(hù)區(qū)、惠州白盆珠保護(hù)區(qū)部分區(qū)域和港澳郊野公園。這些地區(qū)接近海岸帶,多位于島嶼上或面積較小。區(qū)域生態(tài)阻力值為0—317(圖4a),廣州(17.7%)、佛山(14.0%)和東莞(13.8%)生態(tài)阻力值占比較高,而澳門(111.4)、東莞(86.7)和深圳(85.4)的生態(tài)阻力均值較高。廊道識(shí)別結(jié)果顯示,廊道總長2300.4 km,主要于研究區(qū)外圍,呈環(huán)狀分布(圖5a)。廊道1000—1500 m緩沖區(qū)內(nèi),林地比例為82.7%—85.5%;隨寬度遞增,林地占比下降,而耕地、水體和建設(shè)用地比例上升(圖5b)。
圖4 生態(tài)安全格局(a)、生態(tài)源地驗(yàn)證(b)和驗(yàn)證案例(c)Figure 4 Ecological security pattern(a), validation of ecological source (b) and sample of validation (c)
圖5 生態(tài)廊道編號(hào)(a)和不同寬度廊道地類占比(b)Figure 5 Number of ecological corridors (a) and proportion of land use type in different corridors widths (b)
采用等分法對(duì)廊道進(jìn)行重要性分級(jí)(圖 6a)。結(jié)果顯示,研究區(qū)共有 25條高重要廊道,長度為1552.3 km,占總廊道長度的67.5%,呈西多東少分布,主要位于肇慶、江門西南部、廣州東北部、惠州內(nèi)部及廣州惠州連接處,主要為林地、耕地和水域?;谶B通性指數(shù),采用等分法將廊道進(jìn)行分級(jí)(圖 6b)。結(jié)果顯示,高連通性廊道有 8條,總長847.3 km(占比36.8%),低連通性廊道有28條,總長1453.2 km(占比63.2%)。區(qū)域內(nèi)廊道連通性普遍較低,高連通性廊道主要位于北部地區(qū)的肇慶市、佛山市北部、廣州市和惠州市,少數(shù)位于江門市內(nèi)部。
圖6 生態(tài)廊道重要性(a)、連通性(b)、重要性-連通性四象限圖(c)和重要性分級(jí)結(jié)果(d)Figure 6 Importance (a), connectivity (b), importance-connectivity four-quadrant diagram (c) and priority classification of ecological corridors classification (d)
綜合考慮重要性和連通性,采用四象限法,將廊道劃分為四個(gè)級(jí)別(圖6c、d)。其中,高重要-高連通廊道3條,長度371.0 km,長度占比16.1%,分布于肇慶市內(nèi)部,江門市內(nèi)部及廣州市和惠州市之間。高重要-低連通廊道22條,長度為1181.3 km,長度占比51.4%,呈西多東少規(guī)律,貫穿于江門市內(nèi)部、江門市與佛山市之間、佛山市西部及其與肇慶市連接處,少數(shù)分布于東部的廣州市和惠州市之間,以及惠州內(nèi)部。低重要-高連通廊道5條,長度為476.3 km,長度占比20.7%,位于肇慶市西南部及廣州、佛山連接處。低重要-低連通廊道6條,長度為271.8 km,長度占比11.8%,位于研究區(qū)南部沿海地區(qū)珠海市和中山市連接處、以及深圳市與惠州市、香港的延伸處,少數(shù)位于肇慶市南部,生態(tài)阻力值較高。
本研究發(fā)現(xiàn),生態(tài)源地主要由林地組成,呈環(huán)狀分布,多位于研究區(qū)北部林地廣布的肇慶和惠州,少量散布于江門、珠海和中山;中部平原地區(qū)除了少數(shù)林地,幾乎無生態(tài)源地,與前人研究結(jié)果類似(Jiang et al.,2021;周汝波等,2020)。Hu et al.(2019)和 Jiang et al.(2021)發(fā)現(xiàn),粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)的熱點(diǎn)區(qū)域主要位于北部高森林覆蓋區(qū)以及高密度河網(wǎng)區(qū)和海岸帶,而中部一些城市(即澳門、東莞、佛山和廣州),由于城市化水平高,自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高,不存在或者僅存在較少生態(tài)源地。此外,本文以自然保護(hù)區(qū)、港澳郊野公園與源地面積的重疊率進(jìn)行驗(yàn)證,顯示重疊率達(dá)67%,表明生態(tài)源地多位于生態(tài)保護(hù)邊界范圍內(nèi),是生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域,與前人結(jié)果一致(Peng et al.,2018b;李怡等,2021)。
生態(tài)功能重要性和敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果,呈現(xiàn)出明顯的空間分異規(guī)律。具體來說,生態(tài)功能重要性高值區(qū)主要位于研究區(qū)外圍山地,低值區(qū)位于中部平原。生境質(zhì)量、碳儲(chǔ)量高值區(qū)主要分布于植被覆蓋較高的林地;土壤保持高值區(qū)主要位于江門南部、廣州惠州交界處,惠州東南部,深圳大鵬灣和香港郊野公園等區(qū)域;水源涵養(yǎng)高值區(qū)由東北-西南方向,向東西兩側(cè)遞減,低值區(qū)位于中部平原地區(qū)。前人針對(duì)綜合生態(tài)功能(Zhao et al.,2018;Zhou et al.,2019)和單一生態(tài)功能(生境質(zhì)量,Jiao et al.,2021;碳儲(chǔ)量,吳雋宇等,2020;土壤保持,林媚珍等,2021;水源涵養(yǎng),王世豪等,2020)的研究,也發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律。王浩等(2021)、甘琳等(2018)和吳獻(xiàn)文等(2021)基于自然生態(tài)因子、城市擴(kuò)張因子和生態(tài)服務(wù)因子進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)研究區(qū)高敏感區(qū)多位于外圍林地和山區(qū),因此這些區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)易受干擾。單因子生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果略有不同:相比外圍林地和山區(qū),研究區(qū)中西部水環(huán)境和大氣環(huán)境生態(tài)敏感性更高,主要源于該區(qū)域河網(wǎng)密布和大氣污染水平較高,是進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域(Cheung et al.,2003;湛社霞,2018)。但是,受限于數(shù)據(jù)可獲得性,本研究采用距離因子來間接表征水體和大氣污染敏感性,有一定局限性,未來可嘗試基于直接的大氣或水體污染數(shù)據(jù)來識(shí)別環(huán)境污染敏感區(qū)。
本研究識(shí)別的廊道位于源地之間,其分布特征主要受區(qū)域自然稟賦的影響??紤]到傳統(tǒng)重力模型在識(shí)別重要生態(tài)廊道時(shí)的缺陷(Xiao et al.,2020),本研究使用生態(tài)系統(tǒng)重要性和敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果修正重力模型,并結(jié)合連通性指數(shù),識(shí)別重要生態(tài)廊道。修正重力模型和連通性指數(shù)的研究結(jié)果相互補(bǔ)充:前者顯示西部區(qū)域廊道重要性較高,而后者顯示北部區(qū)域廊道連通性較高。研究區(qū)高重要廊道呈西多東少特征,這是由于西部肇慶和江門分布的源地受人類活動(dòng)影響較小,保存較好,景觀破碎程度較低(虞文娟等,2020),源地間相互作用力大。高連通廊道北多南少,這是由于北部廊道起著維系西北部和東北部源地物種遷徙、能量交換的作用;南部廊道受珠江入海口阻隔,連通性程度不高(吳健生等,2020)。依據(jù)重要性和連通性,廊道被劃分為不同類型,應(yīng)有針對(duì)性地采取保護(hù)和管理措施(Williams et al.,2005)。高重要-高連通廊道貫穿于研究區(qū)的西北、西南和東北,位于重要源地之間和生態(tài)保護(hù)區(qū)內(nèi),累積阻力值較小,生態(tài)服務(wù)供給能力較高,對(duì)于物種豐富度、遷徙和珍惜瀕危動(dòng)物保護(hù)起重要作用(Li et al.,2020;吳健生等,2020;牛沛航等,2021)。此類廊道應(yīng)嚴(yán)格管控,禁止破壞,加強(qiáng)保護(hù)。高重要-低連通廊道位于相鄰源地間,距離較短,累積阻力較小,對(duì)于物種遷徙很重要,但是連通性差,可通過增設(shè)綠帶、拓寬廊道寬度,增加景觀連通度的方法加強(qiáng)保護(hù)(史娜娜等,2021)。低重要-高連通廊道距離長,累積阻力值較大。此類廊道雖然生境適宜性低,但是高連通性對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性和整體性具有重要意義(吳茂全等,2019),應(yīng)以維護(hù)為主,加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)為輔(張玥等,2020)。低重要-低連通廊道面臨較大生態(tài)阻力,對(duì)整體連通性貢獻(xiàn)較低。此類廊道主要位于研究區(qū)的生態(tài)恢復(fù)區(qū)(Li et al.,2020),應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)脆弱區(qū),有針對(duì)性地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù),避免受人類活動(dòng)過多干擾,以保障生態(tài)過程有效流通(何建華等,2020)。需要注意的是,本文構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)體系和生態(tài)阻力面賦值時(shí),不可避免地存在主觀設(shè)定閾值問題,這也是當(dāng)前研究的共性問題(Xiao et al.,2020)。
生態(tài)源地和生態(tài)廊道是區(qū)域生態(tài)安全格局的重要組成部分,如何科學(xué)識(shí)別至關(guān)重要。本研究通過構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,識(shí)別粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)源地,利用修正重力模型和連通性指數(shù)識(shí)別重要生態(tài)廊道,構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局。結(jié)果顯示:
(1)生態(tài)功能重要性和生態(tài)系統(tǒng)敏感性高值區(qū)主要位于研究區(qū)外圍山地,低值區(qū)位于中部平原地區(qū)。單因子生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果略有不同:研究區(qū)中西部水和大氣環(huán)境敏感性較高,易出現(xiàn)污染問題,是進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。
(2)研究區(qū)生態(tài)源地總面積為20371 km2,主要位于研究區(qū)北部林地廣布的山地丘陵區(qū),與自然保護(hù)區(qū)邊界高度重合,而中部平原地區(qū)幾乎無生態(tài)源地。
(3)研究區(qū)共有潛在生態(tài)廊道36條,總長2300 km,呈東西兩側(cè)環(huán)繞式分布。其中,高重要-高連通、高重要-低連通、低重要-高連通和低重要-低連通廊道分別為3條、22條、5條和6條。高重要廊道大多位于研究區(qū)西部,而高連通廊道多位于北部。依據(jù)廊道重要性和連通性特征,應(yīng)因地制宜地采取措施進(jìn)行保護(hù)和管理。