李志英，李媛媛，李文星，薛夢柯

(云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，云南 昆明 650091)

快速城市化加快了土地利用方式轉(zhuǎn)變，使得原本脆弱的生態(tài)環(huán)境趨于惡化，阻礙區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[1]。滇中高原山地區(qū)城市化相對快速，發(fā)展?jié)摿薮?，然而高?qiáng)度城市開發(fā)帶來不利生態(tài)過程，如何維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全成為國土開發(fā)與生態(tài)保護(hù)亟需解決的問題。

開展生態(tài)安全評價(jià)既有助于掌握區(qū)域生態(tài)安全狀況，又能為生態(tài)安全格局的構(gòu)建提供依據(jù)[2]，景觀生態(tài)安全是以景觀尺度研究人類活動(dòng)和自然脅迫對生態(tài)安全的影響[3]。國內(nèi)外景觀生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)選取呈由單一景觀格局指數(shù)[4]向社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效應(yīng)的綜合性評價(jià)指標(biāo)[5]演進(jìn)的趨勢，城市化背景[6]及人為干擾[7]條件下的景觀生態(tài)安全研究成為熱點(diǎn)。較多研究采用景觀生態(tài)安全評價(jià)結(jié)果模擬城市增長[8]、優(yōu)化生態(tài)空間結(jié)構(gòu)[9]：就評價(jià)對象而言，涉及流域[10]、石漠化區(qū)域[11]等生態(tài)敏感區(qū)，以及受人為干擾嚴(yán)重的特大城市[12]等城市區(qū)域，如YU[13]通過景觀過程分析最早提出由源、緩沖區(qū)、源間聯(lián)結(jié)、輻射道和戰(zhàn)略點(diǎn)構(gòu)建的景觀安全格局，KANG等[14]采用電路理論從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)角度構(gòu)建云南省生態(tài)安全格局，F(xiàn)U等[15]利用熱點(diǎn)分析法提出2種黃土高原生態(tài)安全格局模式及優(yōu)化策略。就研究方法而言，主要包括從景觀生態(tài)學(xué)角度識(shí)別生態(tài)組分重要性[5]和基于特定目標(biāo)[11,16]的生態(tài)安全格局構(gòu)建。已有研究從景觀生態(tài)學(xué)角度充分考慮了景觀格局空間形態(tài)學(xué)意義和斑塊重要性，體現(xiàn)了生態(tài)安全格局的生態(tài)功能維持作用。然而，在阻力面和廊道構(gòu)建中，同時(shí)兼顧建設(shè)用地?cái)U(kuò)張和生態(tài)用地保護(hù)的生態(tài)安全格局構(gòu)建研究尚不多，對生態(tài)環(huán)境脆弱且城市化進(jìn)程快速的滇中高原山地生態(tài)安全格局研究也較缺乏，生態(tài)安全格局與城市化關(guān)系的研究有待豐富。因此，結(jié)合高原山地自然環(huán)境特點(diǎn)，分析“干擾-效應(yīng)”角度下昆明市景觀生態(tài)安全時(shí)空分布特征，并采用形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)和景觀連接度選取生態(tài)源地，根據(jù)建設(shè)用地斑塊特征選取建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹?，采用最小累積阻力模型(MCR)綜合建設(shè)擴(kuò)張與生態(tài)保護(hù)構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局。通過科學(xué)構(gòu)建昆明市生態(tài)安全格局，豐富高原山地生態(tài)安全格局研究，為維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全、推動(dòng)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供一定理論借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

滇中高原山地區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，主要表現(xiàn)為土壤侵蝕、石漠化嚴(yán)重和自然災(zāi)害頻發(fā)[17]；同時(shí)，持續(xù)加快的城市化帶來了擠占耕地、高原湖泊污染、采礦區(qū)水土流失等環(huán)境問題[18-19]。選取地處滇中高原山地區(qū)域的昆明市為研究對象，其面積為2.1萬km2，位于24°23′ N～26°22′ N、102°10′ E～103°40′ E。2018年昆明市總?cè)丝诩s685萬人，是云南省唯一的特大城市；GDP達(dá)5 206.9億元，占全省的29.12%，城市化率為72.85%，城市化進(jìn)程、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度均列全省首位。昆明市三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比例為4.3∶39.1∶56.6，已基本形成以第三產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形式。昆明市地勢北高南低，在地貌上兼具高原湖盆、高原峽谷和喀斯特丘狀等地貌特點(diǎn)，為反映昆明市高原山地自然特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃及自然地理分區(qū)[19]，將研究區(qū)分為北部高山河谷區(qū)、中部高原湖盆區(qū)和東南巖溶丘陵區(qū)3個(gè)部分(圖1)。

圖1 昆明市地勢及地理分區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來源

遙感影像數(shù)據(jù)來源于1990—2018年Landsat 4-5 TM、Landsat 7 ETM和Landsat 8 OLI衛(wèi)星遙感影像，數(shù)字高程模型(DEM)采用GDEMV2 30m數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)均來自于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/home)。研究區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6大類，由遙感影像經(jīng)預(yù)處理和監(jiān)督分類后獲得。道路矢量數(shù)據(jù)來源于OpenStreetMap網(wǎng)站(http:∥www.openstreetmap.org/)。人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于1990—2018年《云南統(tǒng)計(jì)年鑒》《昆明統(tǒng)計(jì)年鑒》及相關(guān)統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

2 研究方法

2.1 景觀生態(tài)安全評價(jià)方法

2.1.1指標(biāo)體系構(gòu)建

基于景觀生態(tài)學(xué)“格局-過程”理論，在氣候變化、地理環(huán)境等自然干擾和城市化等人為干擾條件下，土地利用景觀格局呈現(xiàn)空間異質(zhì)性，展現(xiàn)出不同的生態(tài)過程表征[20]。因此，在借鑒已有景觀生態(tài)安全評價(jià)模型[5]的基礎(chǔ)上，從“干擾-效應(yīng)”角度構(gòu)建景觀生態(tài)安全評價(jià)體系(圖2)。“干擾”層主要考慮景觀格局變化的自然、人為干擾因子。由于昆明市地勢高起伏區(qū)具有水土流失潛在風(fēng)險(xiǎn)，地勢平坦地區(qū)又面臨石漠化、國土空間開發(fā)帶來的外在脅迫。因此，景觀壓力層的自然干擾因子選取地形起伏度，人為干擾因子選取社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)人口密度、經(jīng)濟(jì)密度和建設(shè)用地開發(fā)利用強(qiáng)度指數(shù)。“效應(yīng)”層體現(xiàn)在干擾條件下景觀格局展現(xiàn)的生態(tài)過程，由結(jié)構(gòu)形態(tài)、空間功能和健康程度綜合反映(表1)。

圖2 景觀生態(tài)安全評價(jià)模型設(shè)計(jì)框架

在景觀結(jié)構(gòu)上，景觀干擾度和脆弱度反映人類活動(dòng)或自然脅迫條件下景觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化情況，景觀適應(yīng)性反映景觀組分均勻程度及多樣性對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度的影響；在景觀活力上，生物豐度指數(shù)反映區(qū)域生物多樣性狀況，植被覆蓋度反映區(qū)域生態(tài)健康程度；在景觀功能上，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，以生態(tài)彈性度反映土地受內(nèi)外擾動(dòng)后生態(tài)系統(tǒng)的緩沖和調(diào)節(jié)能力。

2.1.2指標(biāo)處理及權(quán)重確定

按照景觀平均斑塊面積的2～5倍[21]進(jìn)行等距離采樣，將研究區(qū)劃分為2 569個(gè)3 km×3 km網(wǎng)格，采用極差法進(jìn)行格網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，采用層次分析法并結(jié)合專家意見確定各指標(biāo)權(quán)重(表1)，得到格網(wǎng)單元景觀生態(tài)安全值。采用地統(tǒng)計(jì)分析中普通克里金插值法進(jìn)行景觀生態(tài)安全圖示化。

表1 昆明市景觀生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系

2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建方法

2.2.1源地識(shí)別

(1)生態(tài)保護(hù)源地的提取

基于MSPA方法，選取2018年景觀生態(tài)安全高、較高等級的所有斑塊，將具有重要生態(tài)功能維持作用的林地、水域景觀類型設(shè)置為前景，其余景觀類型設(shè)置為背景，得到具有重要生態(tài)意義的核心區(qū)。MSPA景觀類型具體解釋參照文獻(xiàn)[22]。

景觀連接度是景觀促進(jìn)或阻礙某種生物過程在源地間運(yùn)動(dòng)的程度[23]，通過評價(jià)斑塊連通性及重要性可有效識(shí)別生態(tài)源地[24]?；诎邏K重要性指數(shù)(dPC)提取生態(tài)保護(hù)源地，計(jì)算公式為

(1)

dPC=(PC-PC,remove)/PC×100%。

(2)

式(1)～(2)中，Pij*為斑塊i與j之間所有路徑的最大乘積概率；ai和aj分別為斑塊i和j的面積，km2；AL為景觀總面積，km2；PC為可能連通性指數(shù)，取值范圍為[0,1]，其值越小，斑塊連通性越低；PC，remove為去除某斑塊后剩余斑塊的整體指數(shù)值。

參考已有研究[18]，采用Conefor 2.6軟件計(jì)算斑塊重要性數(shù)據(jù)，其中，可能性概率設(shè)為0.5，分析距離閾值設(shè)為1 500 m。采用自然斷點(diǎn)法將斑塊重要性分為高、較高、中等、較低和低等級，根據(jù)研究區(qū)情況剔除斑塊重要性為低等級斑塊[22]，最終得到生態(tài)源地11塊。

(2)建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹?/p>

選取2018年土地利用數(shù)據(jù)中面積大于2 km2的建設(shè)用地斑塊作為建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹亍?/p>

2.2.2阻力面構(gòu)建

阻力因子是構(gòu)建阻力面的基礎(chǔ)，根據(jù)高原山地自然地理特征，選取高程、坡度、土地利用類型、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、植被覆蓋度、距建設(shè)用地距離、距水體距離和距道路距離作為阻力因子。參考阻力因子分級標(biāo)準(zhǔn)[10,25]，將阻力值分為5級，斑塊阻力值越大，越不適宜于源地向外擴(kuò)張(表2[11，24-27])。采用層次分析法確定阻力因子權(quán)重，將阻力因子疊加運(yùn)算后可獲得綜合阻力面。

表2 阻力因子評價(jià)指標(biāo)體系[11，24-27]

2.2.3生態(tài)安全分區(qū)劃定

基于MCR模型，采用ArcGIS 10.5軟件成本距離分析工具構(gòu)建最小累積阻力面。MCR模型公式[28]為

(3)

式(3)中，RMC為生態(tài)源地?cái)U(kuò)張的最小累積阻力；Dij為物種從源地j到景觀單元i的距離；Ri為景觀i對物種運(yùn)動(dòng)的阻力值；n為基本景觀單元總數(shù)；f為最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系。

通過計(jì)算生態(tài)保護(hù)與建設(shè)擴(kuò)張最小累積阻力面的差值(RMC差值)來確定生態(tài)安全優(yōu)化分區(qū)，計(jì)算公式[28]為

RMC差值=RMC生態(tài)-RMC建設(shè)。

(4)

式(4)中，RMC生態(tài)和RMC建設(shè)分別為生態(tài)保護(hù)和建設(shè)擴(kuò)張的最小累積阻力。當(dāng)RMC差值=0時(shí)，為生態(tài)保護(hù)與建設(shè)擴(kuò)張的臨界線；當(dāng)RMC差值>0時(shí)，表示生態(tài)源地?cái)U(kuò)張受阻較大，區(qū)域更適宜于建設(shè)用地?cái)U(kuò)張；當(dāng)RMC差值<0時(shí)，表示建設(shè)擴(kuò)張受阻較大，區(qū)域更適宜于生態(tài)源地?cái)U(kuò)張。

2.2.4生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)廊道是源地間阻力最小的通道?；谧钚±鄯e阻力面，采用ArcGIS 10.5軟件空間分析中成本距離和成本路徑工具提取生態(tài)源地?cái)U(kuò)張的最小路徑，即潛在生態(tài)廊道，再利用重力模型[25]評價(jià)生態(tài)廊道重要性以得到重要生態(tài)廊道。生態(tài)節(jié)點(diǎn)對物種遷移至關(guān)重要，故選取生態(tài)廊道間的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)[29]。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀生態(tài)安全時(shí)空分布特征分析

昆明市景觀生態(tài)安全在時(shí)間序列上逐年遞減，1990、2000、2010和2018年景觀生態(tài)安全評價(jià)值分別為1 749.37、1 739.58、1 736.28和1 727.98，其中，2000—2010年降幅最小，為0.19%；1990—2000年降幅最大，為0.56%。這是由于1990—2000年研究區(qū)景觀結(jié)構(gòu)要素下降最大；2000—2010年，雖然城市化加速導(dǎo)致景觀結(jié)構(gòu)、景觀功能和景觀壓力要素均下降，但由于植樹造林工程、退耕還林工程的實(shí)施，局部地區(qū)植被生長環(huán)境得到改善，植被生長狀態(tài)優(yōu)良，景觀活力提升最大，故景觀生態(tài)安全降幅最小。

采用自然斷點(diǎn)法對2 569個(gè)網(wǎng)格單元景觀生態(tài)安全評價(jià)值(圖3)進(jìn)行分級，低、較低、中、較高和高生態(tài)安全等級取值分別為0～0.57、>0.57～0.64、>0.64～0.70、>0.70～0.77和>0.77～1,得到各行政區(qū)劃不同景觀生態(tài)安全等級區(qū)域面積情況(圖4)。昆明市景觀生態(tài)安全空間分布呈現(xiàn)北部高山河谷區(qū)整體較高，東南巖溶丘陵區(qū)和中部高原湖盆區(qū)邊緣高中心低的“中心-外圍”結(jié)構(gòu)，并呈現(xiàn)景觀生態(tài)安全等級沿各區(qū)(縣、市)建成區(qū)向外逐步升高的特點(diǎn)(圖3)。滇池流域景觀生態(tài)安全評價(jià)值變化最劇烈，低生態(tài)安全等級區(qū)呈現(xiàn)環(huán)繞湖泊由東向西的環(huán)抱之勢，其擴(kuò)展路徑與城市擴(kuò)張路徑基本一致。此外，東川區(qū)也集中分布有低景觀生態(tài)安全等級區(qū)域。

圖3 1990—2018年昆明市景觀生態(tài)安全空間分布

如圖4顯示，1990—2018年中生態(tài)安全等級面積占比最大，較高和高生態(tài)安全等級區(qū)集中在滇池、市域中部以及北部祿勸縣和尋甸縣。其中，祿勸縣較高生態(tài)安全等級區(qū)域面積占比最大，為57.41%～60.87%；安寧市高生態(tài)安全等級區(qū)域面積占比最大，為12.28%～18.91%。高值和較高生態(tài)安全等級區(qū)地表起伏大，林地、草地等生態(tài)用地聚集，景觀功能、景觀活力要素均較強(qiáng)，故生態(tài)安全水平較高。低、較低生態(tài)安全等級區(qū)集中在滇池流域、市域東南部以及東川區(qū)、嵩明縣。其中，呈貢區(qū)低生態(tài)安全等級區(qū)面積占比最大，為19.24%～41.15%，嵩明縣較低生態(tài)安全等級區(qū)域面積占比最大，為52.06%～57.01%。

圖4 1990—2018年昆明市各區(qū)(縣、市)景觀生態(tài)安全等級區(qū)域面積占比

東川區(qū)礦業(yè)活動(dòng)多、水土流失嚴(yán)重，林地面積占比較小致使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能較弱，斑塊破碎化和分離度高致使景觀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故景觀生態(tài)安全等級較低。但近年來東川區(qū)采礦活動(dòng)的關(guān)停和生態(tài)修復(fù)工程的開展使得區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到改善，故低生態(tài)安全等級區(qū)面積有所減少。嵩明縣、宜良縣和石林縣中心的耕地與建設(shè)用地交錯(cuò)分布，景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，故生態(tài)安全等級較低。滇池流域處于高原山地的平壩地區(qū)，城市空間結(jié)構(gòu)變化強(qiáng)烈，而耕地、林地和草地等高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、高景觀活力的優(yōu)勢景觀類型面積減少，使得研究區(qū)景觀生態(tài)安全等級逐漸降低。其中，2000年之后，官渡區(qū)、安寧市景觀生態(tài)安全等級明顯下降，這主要是由于在滇中城市群和昆明城市總體規(guī)劃引導(dǎo)下，這些區(qū)域建設(shè)開發(fā)強(qiáng)度增大，由于空港新城和呈貢新區(qū)的建設(shè)，嵩明縣、呈貢區(qū)建設(shè)用地劇增，低生態(tài)安全等級區(qū)范圍迅速擴(kuò)張。總體而言，滇池流域基本形成了昆明主城—安寧、昆明主城—呈貢、昆明主城—官渡—嵩明的低生態(tài)安全評價(jià)值路徑，這與城市發(fā)展路徑基本一致。

3.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.2.1源地識(shí)別

(1)生態(tài)保護(hù)源地的確定。如圖5、表3所示，核心區(qū)面積占全市面積的39.2%，占比較大，可知昆明市生態(tài)基底較好。

圖5 基于MSPA的昆明市景觀分析結(jié)果

表3 MSPA分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果

核心區(qū)集中在祿勸縣、尋甸縣和西山區(qū)，其他區(qū)(縣、市)也有均勻分布。橋接區(qū)對物種的能量流動(dòng)和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)形成具有重要作用，其面積占全市面積的0.01%，占比較小，表明核心區(qū)各斑塊間的溝通不密切。島狀斑塊作為孤立的自然斑塊，是生物遷移擴(kuò)散的暫棲地，占比也較小?？紫妒前邏K內(nèi)部的邊緣，面積占比為1.09%。邊緣區(qū)是前景外部的邊緣，面積占比為1.50%。

根據(jù)生態(tài)源地綜合評價(jià)，共得到生態(tài)保護(hù)源地11塊，面積為6 328.81 km2，占市域面積的30.11%(圖6)，主要集中在市域中部及北部，這些區(qū)域林地、水域大面積分布，景觀連通性較高，適宜于物種遷移。

(2)建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹氐奶崛?。建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹匕邏K共有46塊，總面積為852.50 km2，占市域面積的4.06%，各建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹刂饕性诟鲄^(qū)(縣、市)建成區(qū)(圖6)。

圖6 昆明市生態(tài)安全格局

3.2.2生態(tài)安全分區(qū)的劃定

(1)阻力面的構(gòu)建。采用ArcGIS 10.5軟件緩沖區(qū)分析工具和柵格計(jì)算器得到每個(gè)柵格單元的綜合阻力值，基于MCR模型得到2種源地的最小累積阻力面(圖7)。生態(tài)源地?cái)U(kuò)張累積阻力值較高的區(qū)域分布在市域東北部、中東部和南部的邊緣。昆明市中心城區(qū)阻力值較高的原因是由于建設(shè)用地的集中連片給生態(tài)源地?cái)U(kuò)張帶來阻力。石林縣和嵩明縣中心的耕地、建設(shè)用地斑塊破碎且缺乏大型林地斑塊，東川區(qū)由于土壤、地形和長期的采礦活動(dòng)，局部景觀破碎度較大，缺乏大型生態(tài)源地，因此這些區(qū)域斑塊景觀連通性相對較低。晉寧區(qū)和尋甸縣林地資源豐富，但由于重要生態(tài)用地斑塊景觀連通度較低且較缺乏生態(tài)源地，因此生態(tài)源地?cái)U(kuò)張受阻較大。建設(shè)擴(kuò)張最小累積阻力值較高的區(qū)域集中分布在祿勸縣，該區(qū)域存在大型生態(tài)用地斑塊，因此建設(shè)用地?cái)U(kuò)張阻力較大；而南部主城區(qū)及其周邊建設(shè)用地聚集，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張阻力值較低。

圖7 昆明市生態(tài)保護(hù)和建設(shè)擴(kuò)張最小累積阻力面

(2)生態(tài)安全分區(qū)的確定。圖8顯示，研究區(qū)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)擴(kuò)張最小累積阻力面差值呈西北低南部高的特點(diǎn)，低值區(qū)主要集中在祿勸縣和尋甸縣；高值區(qū)集中在中心城區(qū)、晉寧區(qū)、嵩明縣和石林縣。

圖8 昆明市最小累積阻力面差值及生態(tài)安全分區(qū)

采用自然斷點(diǎn)法對差值進(jìn)行分級，以0為分界點(diǎn)，根據(jù)柵格數(shù)量與面積的曲線關(guān)系，生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)擴(kuò)張區(qū)、優(yōu)化緩沖區(qū)和生態(tài)防護(hù)區(qū)取值范圍分別為-293 885.06～-116 166.67、>-116 166.67～0、>0～14 209.87和>14 209.87～49 225.50。生態(tài)保育區(qū)和生態(tài)擴(kuò)張區(qū)林地、水域斑塊重要性突出，適宜于物種遷移；優(yōu)化緩沖區(qū)和生態(tài)防護(hù)區(qū)局部分布有大量建設(shè)用地，適宜于建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。此外，嵩明縣、石林縣和尋甸縣局部由于林地斑塊較破碎，斑塊連接度較低，不適宜于物種遷移，就景觀連通度角度而言更適宜于建設(shè)用地?cái)U(kuò)張。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)各區(qū)(縣、市)各生態(tài)安全區(qū)面積占比(圖9)發(fā)現(xiàn)，生態(tài)保育區(qū)集中在祿勸縣，其植被覆蓋度高且受人類干擾小，較適宜于生態(tài)源地?cái)U(kuò)張。生態(tài)擴(kuò)張區(qū)分布廣泛，集中在尋甸縣、祿勸縣、宜良縣和東川區(qū)，這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境良好，生態(tài)阻力較小，是生態(tài)保育區(qū)的過渡區(qū)域。

圖9 昆明市各生態(tài)安全區(qū)面積占比

優(yōu)化緩沖區(qū)集中在石林縣、晉寧區(qū)、尋甸縣和安寧市，這些區(qū)域林地斑塊景觀連通度較低，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張阻力較小，是建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的過渡區(qū)域。生態(tài)防護(hù)區(qū)集中在晉寧區(qū)、尋甸縣和石林縣以及滇池周邊地區(qū)，這些區(qū)域建設(shè)用地分布集中，存在著植被覆蓋度較低的草地或耕地和景觀連通度較低的林地，故建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受阻小。

3.2.3生態(tài)廊道的構(gòu)建

經(jīng)識(shí)別，共得到55條潛在生態(tài)廊道(圖6)?；谏鷳B(tài)源點(diǎn)間相互作用指數(shù)(表4)自然斷點(diǎn)法分級結(jié)果，并結(jié)合研究區(qū)具體情況，選取相互作用指數(shù)>500 的廊道為重要生態(tài)廊道，共18條，占總數(shù)的32.73%，選取37條一般生態(tài)廊道，其占總數(shù)的67.27%。生態(tài)廊道均勻分布在昆明市域，連接了各區(qū)(縣、市)生態(tài)源地。一般生態(tài)廊道呈現(xiàn)西部比東部、南部比北部密集的特點(diǎn)。尋甸縣、盤龍區(qū)、嵩明縣和滇池周邊地區(qū)為生態(tài)廊道密集分布區(qū)。這是由于市域東部、北部地區(qū)生態(tài)源地斑塊大且完整，而西部、南部地區(qū)斑塊相對小且破碎，因此西部、南部地區(qū)生態(tài)源點(diǎn)比東部、北部地區(qū)相對密集。其中，2與3、3與4及7與11號(hào)生態(tài)源點(diǎn)之間的廊道聯(lián)系強(qiáng)度較大，這些廊道連接的源點(diǎn)距離較近，生態(tài)廊道對于物質(zhì)、能量流動(dòng)的轉(zhuǎn)移重要性更強(qiáng)。

表4 各生態(tài)源點(diǎn)間相互作用指數(shù)

3.2.4生態(tài)節(jié)點(diǎn)的提取

昆明市生態(tài)節(jié)點(diǎn)呈大分散、小聚集的特點(diǎn)(圖6)，主要分布在小型源地斑塊附近，起到了生態(tài)踏板作用。生態(tài)節(jié)點(diǎn)較集中分布在北部高山河谷區(qū)、中部高原湖盆區(qū)和東南巖溶丘陵區(qū)邊緣及交界處，其中，尋甸縣、盤龍區(qū)和呈貢區(qū)生態(tài)節(jié)點(diǎn)數(shù)量最多，均為15個(gè)，這些區(qū)域林地斑塊破碎度較大，生態(tài)源地較分散，因此生態(tài)廊道較密集，路徑較復(fù)雜，生態(tài)廊道之間的節(jié)點(diǎn)較多。晉寧區(qū)、石林縣沒有生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布，這些區(qū)域缺乏連通度較高的生態(tài)源地，因此不存在生物遷徙的廊道和踏腳石節(jié)點(diǎn)。

4 建議與結(jié)論

4.1 建議

生態(tài)安全格局構(gòu)建除了在空間上的引導(dǎo)，還應(yīng)輔以生態(tài)管控措施。因此，基于研究結(jié)果并結(jié)合主體功能區(qū)劃思路，對昆明市各生態(tài)安全分區(qū)建設(shè)提出以下建議：

(1)生態(tài)保育區(qū)主要位于北部高山河谷區(qū)，其生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性較高，應(yīng)作為禁止建設(shè)區(qū)，以生態(tài)保育為主。該區(qū)域存在大面積生態(tài)源地，因此要做好天然林保護(hù)，加強(qiáng)區(qū)域雙化水庫、封過水庫和云龍水庫等生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域的管控。該區(qū)域位于金沙江流域，因此還應(yīng)加強(qiáng)河流污染防治力度，維護(hù)好長江上游生態(tài)安全。對于不符合該區(qū)域生態(tài)功能定位的建設(shè)活動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格管控，避免人類活動(dòng)對該區(qū)域產(chǎn)生干擾。

(2)生態(tài)擴(kuò)張區(qū)應(yīng)作為限制建設(shè)區(qū)，以生態(tài)管控為主，分區(qū)域適當(dāng)進(jìn)行國土空間開發(fā)建設(shè)。北部高山河谷區(qū)生態(tài)地位顯著，應(yīng)培育其生態(tài)涵養(yǎng)功能。要保護(hù)轎子雪山和普渡河等自然保護(hù)區(qū)，做好小江流域水土流失治理和金沙江流域污染防控治理工作，適當(dāng)發(fā)展生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)。中部高原湖盆區(qū)邊緣的富民縣和嵩明縣距離主城區(qū)較近，應(yīng)注意減少城市開發(fā)對耕地的侵占。富民縣應(yīng)發(fā)展高原山地特色農(nóng)業(yè)，減少農(nóng)業(yè)開發(fā)所致的水土流失。嵩明縣用地條件優(yōu)越，位于高原山地壩區(qū)——嵩明壩子，未來還應(yīng)協(xié)調(diào)好空港新區(qū)建設(shè)與農(nóng)業(yè)發(fā)展，保持高質(zhì)量農(nóng)田不被侵占。晉寧區(qū)自然資源豐富，但大型生態(tài)源地較缺乏，未來還需聯(lián)合玉溪市共建高質(zhì)量生態(tài)源地。而中部高原湖盆區(qū)的核心區(qū)受城市擴(kuò)張的脅迫日益加劇，未來要嚴(yán)格遵守空間管制線，做好棋盤山森林公園、金殿國家森林公園、滇池和陽宗海等重要生態(tài)空間的環(huán)境管控，通過“牛欄江引水工程”繼續(xù)加大高原湖泊污染治理工作力度。東南巖溶丘陵區(qū)的宜良縣和石林縣則應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)安全格局要素建設(shè)。要加強(qiáng)石漠化控制，開展植被培育工作；推廣耕地、農(nóng)田集約化、規(guī)?；季?，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益；及時(shí)跟進(jìn)景區(qū)開發(fā)等建設(shè)活動(dòng)的評估結(jié)果，減少人為干擾對喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境的脅迫。

(3)優(yōu)化緩沖區(qū)多集中于建成區(qū)外圍，應(yīng)將其作為潛力開發(fā)區(qū)，在嚴(yán)守底線的同時(shí)，突出區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市建設(shè)功能。優(yōu)化緩沖區(qū)作為城市彈性擴(kuò)展空間，區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地應(yīng)依托區(qū)(縣、市)建成區(qū)聚集發(fā)展。如主城區(qū)優(yōu)化緩沖區(qū)應(yīng)在做好環(huán)境影響評估后分時(shí)序開發(fā)建設(shè)；對于建成區(qū)邊緣的建設(shè)用地，應(yīng)聯(lián)系建成區(qū)并形成適度規(guī)模，以提升邊緣區(qū)集約度。

(4)生態(tài)防護(hù)區(qū)大部分為城市開發(fā)完善的建成區(qū)和植被覆蓋度低的水土流失區(qū)，這些區(qū)域應(yīng)作為優(yōu)化開發(fā)區(qū)，強(qiáng)化區(qū)域生產(chǎn)、生活功能，改善生態(tài)功能。中部高原湖盆區(qū)的建成區(qū)應(yīng)提升建設(shè)用地利用效率，減少建設(shè)用地開發(fā)強(qiáng)度過大帶來的生態(tài)環(huán)境負(fù)面效應(yīng)；植被覆蓋度低、水土流失嚴(yán)重的東川區(qū)和石林縣應(yīng)開展生態(tài)修復(fù)工程；林地景觀連通度低的尋甸縣等地區(qū)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況開展退耕還林、植樹造林工程。

4.2 結(jié)論

在探究昆明市景觀生態(tài)安全時(shí)空特征的基礎(chǔ)上，基于景觀生態(tài)安全評價(jià)結(jié)果，從建設(shè)擴(kuò)張和生態(tài)保護(hù)2個(gè)角度，采用MSPA和景觀連通性評價(jià)方法識(shí)別建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹睾蜕鷳B(tài)保護(hù)源地，基于MCR模型構(gòu)建生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)安全分區(qū)，形成昆明市生態(tài)安全格局，結(jié)論如下：

(1)研究區(qū)景觀生態(tài)安全空間分布呈現(xiàn)北部高山河谷區(qū)整體較高，東南巖溶丘陵區(qū)和中部高原湖盆區(qū)邊緣高中心低，以各區(qū)(縣、市)為中心向外景觀生態(tài)安全值升高的“中心-外圍”結(jié)構(gòu)。市域東北部水土流失嚴(yán)重，林地覆被較少且景觀破碎，北部東川區(qū)集中分布有低值區(qū)。在時(shí)序特征上，昆明市景觀生態(tài)安全評價(jià)值逐年降低，隨著環(huán)境治理工程實(shí)施，北部高山河谷區(qū)景觀生態(tài)安全有所改善；伴隨著城市空間結(jié)構(gòu)“一主二副”、滇池流域“一湖四片”和滇中城市群規(guī)劃戰(zhàn)略，中部高原湖盆區(qū)城市擴(kuò)展迅速，滇池流域景觀生態(tài)安全變化最劇烈，低值區(qū)呈現(xiàn)環(huán)繞滇池由東向西的環(huán)抱之勢，低值區(qū)擴(kuò)展路徑與城市擴(kuò)張基本一致。

(2)構(gòu)建了包括生態(tài)保育區(qū)、生態(tài)擴(kuò)張區(qū)、優(yōu)化緩沖區(qū)和生態(tài)防護(hù)區(qū)在內(nèi)的生態(tài)安全分區(qū)，進(jìn)一步構(gòu)建18條重要生態(tài)廊道和37條一般生態(tài)廊道，得到97個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)。生態(tài)安全格局各要素分布特點(diǎn)為生態(tài)保護(hù)源地集中在市域中部和北部，建設(shè)擴(kuò)張?jiān)吹刂饕挥诟鲄^(qū)(縣、市)建成區(qū)。在生態(tài)安全分區(qū)中，生態(tài)擴(kuò)張區(qū)分布廣泛，生態(tài)保育區(qū)集中在北部高山河谷區(qū)的祿勸縣；優(yōu)化緩沖區(qū)和生態(tài)防護(hù)區(qū)集中在中部高原湖盆區(qū)和東南巖溶丘陵區(qū)，均呈現(xiàn)依托區(qū)(縣、市)建成區(qū)向外延伸的特點(diǎn)。生態(tài)廊道呈現(xiàn)市域西部比東部密集、南部比北部略密集的特點(diǎn)。生態(tài)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)“大分散、小聚集”的特點(diǎn)，主要圍繞在小型源地斑塊附近，在北部高山河谷區(qū)、中部高原湖盆區(qū)和東南巖溶丘陵區(qū)的邊緣和交界處也較集中。