摘要: 【目的】構(gòu)建與優(yōu)化玉溪市易門縣的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),為當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有员Wo(hù)提供參考?!痉椒ā坷眯螒B(tài)學(xué)空間格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA) 方法識(shí)別生態(tài)源地,并綜合考慮人為與自然因素構(gòu)建綜合生態(tài)耗費(fèi)面;采用最小累計(jì)阻力 (minimum cumulative resistance,MCR) 模型及重力模型提取并篩選生態(tài)廊道,構(gòu)建易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)?!窘Y(jié)果】(1) 生態(tài)源地主要分布在易門縣東北部及中部的優(yōu)良生境區(qū)域,而在中東部和南部的分布則因人類活動(dòng)較少;(2) 綜合生態(tài)耗費(fèi)面顯示:中東部與西部阻力較高,而中南部及北部則較低。通過最小成本路徑分析識(shí)別出45 條潛在廊道,通過重力模型提取出15 條重要廊道,且生態(tài)廊道的空間分布不均、長度較短。網(wǎng)格分析驗(yàn)證表明:易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的α、β 和γ 值分別為0.40、1.50 和0.63,網(wǎng)絡(luò)連通度低、南北部連接缺失,可能影響物種的擴(kuò)散?!窘Y(jié)論】為優(yōu)化易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò),建議新增8 個(gè)生態(tài)源地及16 條規(guī)劃廊道;對(duì)10 個(gè)重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)和23 個(gè)一般生態(tài)節(jié)點(diǎn)實(shí)行分級(jí)保護(hù),并識(shí)別修復(fù)24 個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn)。研究結(jié)果為城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 生態(tài)網(wǎng)絡(luò);形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA);最小累計(jì)阻力模型(MCR);景觀連通性;云南易門縣
中圖分類號(hào): P901 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào): 1004–390X (2024) 05?0168?10
快速城市化雖然能夠提高經(jīng)濟(jì)水平,但不合理的城市生態(tài)規(guī)劃、人口遷移等導(dǎo)致生態(tài)用地被占用、生物棲息地減少,甚至導(dǎo)致生物多樣性喪失,嚴(yán)重干擾生態(tài)自我調(diào)控能力[1-2]。評(píng)估景觀連通性并構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是從理論到實(shí)踐解決城市生態(tài)問題的有效途徑。這一策略通過連接孤立且破碎的生態(tài)斑塊,增加斑塊間的有效聯(lián)系,促進(jìn)基因流動(dòng)和物種交換,對(duì)提高城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平、恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)功能以及豐富生物多樣性具有重要作用[3-4]。
許多學(xué)者在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域進(jìn)行了大量工作,開發(fā)了多種構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的方法。這些方法通常以生態(tài)用地規(guī)劃為主,識(shí)別生態(tài)源地,構(gòu)建生態(tài)耗費(fèi)面并提取生態(tài)廊道[5];在此基礎(chǔ)上,結(jié)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[6]、生態(tài)土地適宜性評(píng)價(jià)[7]等方法,可以進(jìn)一步細(xì)化生境斑塊的空間質(zhì)量、阻力[8]、經(jīng)濟(jì)成本和生態(tài)效益[9],針對(duì)不同地形地貌構(gòu)建不同尺度的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),并制訂優(yōu)化策略。隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,城市用地空間不足,逐漸侵占山林、河湖等綠地,破壞景觀連通性,導(dǎo)致中心城區(qū)景觀破碎和分散[10]。將形態(tài)學(xué)空間格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)方法與最小累計(jì)阻力(minimum cumulative resistance,MCR) 模型結(jié)合,不僅能保證研究結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,還能提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性和生態(tài)效益[11],進(jìn)而更有效地構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。
云南省玉溪市是生態(tài)學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn),可以充分利用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供的資源平臺(tái),進(jìn)行更深入、系統(tǒng)的研究[12-13]。易門縣在玉溪市具有重要地位,其獨(dú)特的地理位置、豐富的資源以及明確的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃,為其在玉溪市的發(fā)展提供了有力支撐。近年來,易門縣人民政府針對(duì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城鎮(zhèn)擴(kuò)張導(dǎo)致周邊林地、草地及優(yōu)質(zhì)耕地被侵占等問題,積極開展生態(tài)修復(fù)、水土保持、水土流失治理、水生態(tài)修復(fù)等工作,協(xié)同發(fā)展生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè),共筑區(qū)域生態(tài)安全格局[14-15]。構(gòu)建和優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在生態(tài)保護(hù)、環(huán)境改善、數(shù)據(jù)監(jiān)測與治理等方面具有顯著優(yōu)勢,有利于緩解易門縣因城市化導(dǎo)致的土地利用類型變化,進(jìn)而產(chǎn)生的景觀破碎化、區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化、生物棲息地減少等一系列問題,并以此為基礎(chǔ),探究城鄉(xiāng)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的用地矛盾,尋求平衡自然環(huán)境與人類活動(dòng)的方法。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)位于云南省玉溪市西北部的易門縣(24o27 ′N,102o18 ′E),2021 年全縣總面積約1 526.55 km2 (圖1)。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年均溫16 ℃,冬季陽光充足,無嚴(yán)寒。易門縣山區(qū)面積約占97%,地處高原山地,三面高山環(huán)繞,中部為溶蝕性盆地,東南面為中山河谷地帶,地形復(fù)雜,立體氣候顯著。復(fù)雜的地形地貌條件孕育了豐富的動(dòng)植物資源,境內(nèi)森林覆蓋率達(dá)66.53%,擁有多種野生動(dòng)物。目前,易門縣的生態(tài)廊道主要以水源保護(hù)、森林公園保護(hù)、水源涵養(yǎng)等為重點(diǎn)生態(tài)廊道,數(shù)量較少,不同廊道間的連通性不足,且碎片化嚴(yán)重[15]。
1.2 數(shù)據(jù)來源與處理
研究數(shù)據(jù)包括:2021 年易門縣城市規(guī)劃區(qū)邊界、道路和水系的矢量數(shù)據(jù),來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(https://www.webmap.cn/main.do?method=index);分辨率為30 m 的遙感影像圖和ASTER GDEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù),來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn/)。以2021 年易門縣Landsat 8 OLI_TIRS 遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),使用ENVI 5.3 軟件進(jìn)行基本配準(zhǔn)處理后,通過對(duì)比谷歌地圖進(jìn)行目視解譯和監(jiān)督分類,將其劃分為水體、林地、草地、耕地、建設(shè)用地和其他用地6 類土地利用類型;根據(jù)實(shí)地調(diào)研校對(duì)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)(解譯精度為96.46%,Kappa 系數(shù)為0.93),在ArcGIS 10.7 中添加研究區(qū)道路和行政區(qū)邊界矢量數(shù)據(jù),柵格數(shù)據(jù)單元設(shè)為30 m×30 m,最終得到2021 年易門縣土地利用類型(圖2)。
1.3 研究方法
1.3.1 基于MSPA 方法的景觀格局分析
生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要經(jīng)過確定源地、構(gòu)建阻力面、判別生態(tài)格局等步驟[16]。MSPA 方法能夠有效反映區(qū)域內(nèi)空間形態(tài)上的連通性和景觀類型的整體分布格局,基于此對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行景觀分類[17-18]。GuidosToolbox 工具可以將賦值后的二值柵格文件運(yùn)用八領(lǐng)域方法進(jìn)行分析,識(shí)別出核心區(qū)、橋接區(qū)、孔隙、環(huán)線、支線、邊緣區(qū)和孤島7 種不重疊的景觀類型[19]。在易門縣土地利用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,將重要生態(tài)要素(如林地和水體) 設(shè)為前景,賦值為2,草地、耕地、建設(shè)用地和其他用地作為背景,賦值為1,邊緣寬度設(shè)為默認(rèn)值1,進(jìn)行景觀連通性分析。
1.3.2 生態(tài)源地識(shí)別及景觀連通性評(píng)價(jià)
生態(tài)源地為生物活動(dòng)提供優(yōu)質(zhì)棲息地與遷徙用地,是具有高生境價(jià)值并產(chǎn)生重要輻射效應(yīng)的關(guān)鍵斑塊。源地越密集,其生態(tài)功能和調(diào)控能力越強(qiáng)。景觀連通性評(píng)價(jià)可以判斷斑塊的連通重要性及其是否利于物種遷徙。景觀連通性指數(shù)主要包括整體連通性指數(shù)(integral index of connectivity,IIC)、可能連通性(probability of connectivity,PC) 指數(shù)和斑塊重要性(dPC) 指數(shù),這些指數(shù)能夠反映區(qū)域內(nèi)部能量是否流通,以及斑塊對(duì)景觀連通性的貢獻(xiàn)度。連通性越高,越有助于促進(jìn)物種遷徙和擴(kuò)散,維持種群的遺傳多樣性。使用Conefor 2.6 軟件計(jì)算核心區(qū)及以上3 個(gè)指數(shù),選取面積最大的10 個(gè)斑塊作為核心區(qū)域進(jìn)行連通性分析并識(shí)別生態(tài)源地,計(jì)算公式為:
式中: n為研究區(qū)內(nèi)所有斑塊的數(shù)量; ai和aj分別為斑塊和的面積;nli j為斑塊i至j之間的連接數(shù);p*i j為物種在斑塊i和j間直接遷徙擴(kuò)散的最大可能性;A2為研究區(qū)的景觀總面積;PCremove為去除某一斑塊后的景觀連接度指數(shù)。
1.3.3 最小累計(jì)阻力(MCR) 模型的構(gòu)建
MCR 模型由KNAAPEN 等[20]提出,能夠?qū)⒐烙?jì)的物種擴(kuò)散阻力分配給各景觀類型,進(jìn)一步分析現(xiàn)有聯(lián)系的空間分異,同時(shí)也是生態(tài)保護(hù)和景觀類型分析的重要工具。目前該模型在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和優(yōu)化方面的應(yīng)用已相對(duì)成熟[21]。生態(tài)阻力能夠反映生態(tài)源地之間物種擴(kuò)散的難易程度,而綜合生態(tài)耗費(fèi)面則是研究區(qū)域內(nèi)主要影響因素的綜合空間表現(xiàn)。地形中的海拔和坡度是構(gòu)建阻力面的關(guān)鍵限制因素[22]。鑒于人為干擾通常表現(xiàn)為阻礙生態(tài)資源外部擴(kuò)散,故將與道路的距離納入人為阻力因素。參考相關(guān)研究,除了土地利用類型外,使用自然斷點(diǎn)法對(duì)景觀阻力因子進(jìn)行1~5 等級(jí)分級(jí)賦值[11, 23-26],并將土地利用類型、海拔、坡度和距道路距離的權(quán)重分別設(shè)置為0.34、0.06、0.29 和0.21 (表1)。使用ArcGIS 10.7 中的柵格計(jì)算器對(duì)4 項(xiàng)阻力因子進(jìn)行加權(quán)求和(土地利用類型×0.34 +海拔×0.06 +坡度×0.29 +與道路的距離×0.21) 生成柵格阻力面,并計(jì)算從生態(tài)源向周圍斑塊擴(kuò)散的累計(jì)成本,計(jì)算公式為:
式中:MCRij為生態(tài)源地 i 到其余斑塊 j 的最小累積阻力值;f(x)為某個(gè)正函數(shù); 為景觀單元的數(shù)量, 為源地 j 的數(shù)量,Dij為斑塊 i 到 j 的空間距離;Ri為對(duì)某種物種運(yùn)動(dòng)的綜合阻力系數(shù)。
1.3.4 基于最小成本路徑的生態(tài)廊道識(shí)別
基于重力模型對(duì)研究區(qū)潛在生態(tài)廊道進(jìn)行重要性識(shí)別,可以構(gòu)建生態(tài)源地之間的相互作用力矩陣。由于斑塊本身的屬性差異、斑塊間的相互作用關(guān)系、人為因素與保護(hù)策略等因素的綜合作用,不同斑塊的重力選擇不同。因此,可以定量評(píng)價(jià)斑塊間的相互作用強(qiáng)度,并判斷潛在生態(tài)廊道的相對(duì)重要性。相互作用力越高,廊道所承接的生物擴(kuò)散和能量流動(dòng)就越強(qiáng),在增強(qiáng)生態(tài)連通性、保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性等方面具有重要作用?;贏rcGIS 10.7 軟件,選擇1 個(gè)生態(tài)源地為源/匯點(diǎn)(生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量或信息的輸入或輸出節(jié)點(diǎn)),疊加研究區(qū)的綜合生態(tài)耗費(fèi)面,使用成本距離與成本回溯鏈接矩陣計(jì)算每個(gè)源點(diǎn)到其他源點(diǎn)的最小成本路徑,識(shí)別生態(tài)源地之間的最優(yōu)生物擴(kuò)散和遷移路徑,構(gòu)建潛在生態(tài)廊道。
1.3.5 重要生態(tài)廊道提取
生態(tài)源地之間的相互作用力可以體現(xiàn)源地之間的關(guān)系,作用力越強(qiáng),源地在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的功能越關(guān)鍵,連接2 個(gè)源地的廊道能更有效地傳遞物質(zhì)和能量。通過重力模型構(gòu)建各源地間的相互作用力矩陣,提取高作用力廊道作為重要生態(tài)廊道,構(gòu)建易門縣的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖。隨后,使用網(wǎng)格分析法對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的閉合度(α 值)、線點(diǎn)率(β 值) 及連接度(γ 值) 進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況提出優(yōu)化策略,其中,α 值越接近1,物種擴(kuò)散遷徙越有利,物質(zhì)循環(huán)越流暢;β 值越大,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜。生態(tài)源地之間的相互作用力計(jì)算公式為:
Gab =L2max lnS a ×lnS b/L2ab× Pa × Pb。
式中:Gab為2 個(gè)核心斑塊和之間的相互作用力;Lab為斑塊a 和b 廊道之間累積的阻力值;Lmax為研究區(qū)內(nèi)所有廊道累積的阻力最大值;Sa和Sb分別為斑塊和的面積;Pa和Pb分別為源地和的平均阻力值。
2 結(jié)果與分析
2.1 基于MSPA 的景觀格局
MSPA 景觀類型分析(圖3) 和景觀類型統(tǒng)計(jì)(表2) 顯示:核心區(qū)面積為712.22 km2,占7 類景觀總面積的77.09%,整體呈片狀分布。大型斑塊主要分布在研究區(qū)的中西部和東北部,而西南角和南部則以破碎的小斑塊為主。中東部區(qū)域主要為建成區(qū),受人類活動(dòng)和城市建設(shè)影響,該建成區(qū)區(qū)域形成大面積空白。雖然核心區(qū)的大型斑塊成片分布,但孔隙較多,增加了生態(tài)系統(tǒng)退化的可能性。西部和南部的橋接區(qū)較為密集,但面積僅為7.27 km2,占總面積的0.79%,表明研究區(qū)整體連通性不高。孔隙和邊緣是核心區(qū)與非綠色景觀區(qū)域內(nèi)部和外部之間的過渡區(qū)域,具有邊緣效應(yīng),分別占總面積的5.24% 和12.96%。支線占比為2.44%。環(huán)線是斑塊內(nèi)部生物遷徙和活動(dòng)的便捷通道,僅占0.64%,面積最小,不利于物種的多樣性。孤島是零散、破碎分布的塊狀斑塊,較為孤立,占比為0.85%,通??勺鳛檫B接其他斑塊并提供生物遷徙的踏腳石。
2.2 生態(tài)源地選取及景觀連通性
由表3 可知:整體連通性指數(shù)(IIC) 和可能連通性(PC) 指數(shù)隨著連通距離閾值的增加而增大。當(dāng)距離閾值達(dá)到1 000 m,可能性概率為0.5時(shí),整體連通性指數(shù)將固定為0.29,即景觀連通性已達(dá)到最高值。以IIC、PC 和斑塊重要性(dPC)對(duì)核心區(qū)進(jìn)行景觀連接度評(píng)價(jià),對(duì)比得到dPC 值大于1 的10 個(gè)斑塊作為生態(tài)源地并編號(hào)(表4 和圖4),發(fā)現(xiàn)1、2、3 號(hào)斑塊的面積較大,其dPC和IIC 值也較高,其余斑塊的dPC 和IIC 值隨著面積的減小而減小。因此,推測斑塊面積會(huì)影響斑塊重要性和整體連通性指數(shù)。
由圖4 還可知:源地斑塊面積差異較大,空間分布不均。大斑塊源地主要位于東北部和中部,而小斑塊源地則集中于中南部,南北方向的連通性較差,中東部、西北部與南部區(qū)域存在大量空白。水域、林地和公園主要分布在生態(tài)狀況較好的大面積生態(tài)源地斑塊中(如2、3、6 號(hào)斑塊),雖然能夠維持較高的整體景觀連通性,但與南部的連接通道較少,限制了生物流、能量流及信息流的擴(kuò)散。南部地區(qū)地勢相對(duì)低洼,村莊密集,由于交通道路和耕地的影響,源地斑塊(如4、5、7、8、9、10 號(hào)) 多被分割成距離較近、面積小且破碎的小塊。雖然這些小斑塊可以為生物遷徙提供短暫的停留點(diǎn),有助于斑塊異質(zhì)性的發(fā)展,但由于其內(nèi)部生境質(zhì)量不高,不利于物種的長期停留和棲息。因此,生態(tài)源地間的dPC 值與IIC 值具有一定的關(guān)聯(lián)性。
2.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與優(yōu)化
根據(jù)表2 數(shù)據(jù)計(jì)算得到研究區(qū)的綜合生態(tài)耗費(fèi)面(圖5),結(jié)果顯示阻力值分布不均。受城市建設(shè)和人類活動(dòng)的影響,中東部的阻力值最高,并以此為中心向東北、東南和西南地區(qū)延伸,使生態(tài)源地被分割成小塊;西側(cè)也存在部分阻力值較高的區(qū)域。這些城鎮(zhèn)和居住區(qū)極大地限制了生物的流動(dòng),阻礙了源地之間的物質(zhì)、能量流通。
基于重力模型對(duì)研究區(qū)的潛在生態(tài)廊道進(jìn)行重要性識(shí)別,構(gòu)建生態(tài)源地之間的相互作用力矩陣(表5),結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況,最終提取出相互作用力最高的15 條廊道作為重要生態(tài)廊道,這些廊道主要集中于南部地區(qū),北部僅有1 條,其余30 條則為一般廊道(圖6)。研究區(qū)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間分布不均,重要生態(tài)廊道和一般生態(tài)廊道都集中在生態(tài)源地較多的中南部地區(qū),整體廊道的空間分布在南北和東西方向上差異較大;面積較大的生態(tài)源地內(nèi)部的潛在生態(tài)廊道過于單一,以北部地區(qū)的重要廊道數(shù)量僅有1 條最為明顯。
通過網(wǎng)格分析法驗(yàn)證生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的完善程度和連通性可知:網(wǎng)絡(luò)的閉合度(α 值)、線點(diǎn)率(β 值)和連接度(γ 值) 分別為0.40、1.50 和0.63,表明易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜但不夠流暢,閉合度與連接度水平一般,存在較大的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化空間。優(yōu)化結(jié)果(圖7) 顯示:考慮到生物擴(kuò)散和遷徙的需求,以及研究區(qū)源地的空間分布,在維護(hù)原有林地和水體的基礎(chǔ)上,從核心區(qū)中篩選出8 個(gè)面積較大,IIC、PC 和dPC 值較高的斑塊作為新增生態(tài)源地,并使用MCR 模型構(gòu)建最小成本路徑,規(guī)劃16 條新廊道;識(shí)別出10 個(gè)重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)(主要分布在南部地區(qū)) 和23 個(gè)一般生態(tài)節(jié)點(diǎn)(集中在中南部地區(qū));還識(shí)別出24 個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn),其中7 個(gè)位于省道,12 個(gè)位于縣道,5 個(gè)位于市級(jí)道路。經(jīng)網(wǎng)格分析法驗(yàn)證,優(yōu)化后的α、β 和γ 值分別為0.45、1.72、0.65,優(yōu)化效果顯著。
3 討論
3.1 源地識(shí)別—阻力面構(gòu)建—生態(tài)廊道提取的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法分析
本研究使用MSPA 方法與景觀連通性指數(shù)作為篩選源地的主要條件,通過空間拓?fù)潢P(guān)系,更加精確地分辨景觀類型,避免因區(qū)域位置和保護(hù)性因素盲目選取生態(tài)源地。通過使用IIC 和PC 值計(jì)算不同距離閾值的景觀連通性,使研究更加客觀和準(zhǔn)確。在構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過程中,不同的研究方法和數(shù)值設(shè)置對(duì)研究結(jié)果有較大影響[27-29]。
本研究數(shù)據(jù)科學(xué)且精確,除了參考已有研究外,還在土地利用分類中融合了軟件監(jiān)督分類技術(shù)與人眼目視解譯的方法,并結(jié)合實(shí)地調(diào)研,使解譯精度和Kappa 系數(shù)分別達(dá)到96.46% 和0.93。
易門縣位于中國西南部的云南省玉溪市,境內(nèi)森林覆蓋率達(dá)66.53%。與北方地區(qū)相比,季節(jié)變化對(duì)植被的影響較小,冬季時(shí)植被仍能保持相對(duì)良好的生長狀態(tài),落葉現(xiàn)象不普遍或顯著,如云南松、華山松等常年保持綠色[30-31]。本研究使用2021 年2—3 月的遙感影像,數(shù)據(jù)較新,處于冬末春初階段,部分植被開始復(fù)蘇或進(jìn)入生長期,受極端天氣影響較小,能夠準(zhǔn)確反映該地區(qū)的生態(tài)特征,評(píng)估生態(tài)廊道構(gòu)建潛力,也有助于深入探究城鄉(xiāng)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的用地矛盾,尋求緩解生態(tài)用地被占用、生物棲息地減少等問題的方法。生態(tài)廊道需要滿足物種的擴(kuò)散、遷移和交換功能。隨著氣溫回升及植被復(fù)蘇,冬末春初是易門縣動(dòng)物遷徙的重要時(shí)期。但由于不同地域的不同動(dòng)植物對(duì)棲息、遷徙和生存所需的環(huán)境要求不一,難以準(zhǔn)確預(yù)測每個(gè)物種的遷徙時(shí)間。因此,缺乏針對(duì)研究區(qū)內(nèi)生物物種的具體分析。根據(jù)文獻(xiàn)資料,玉溪市保護(hù)物種數(shù)量較少,新增量低,易門縣的生物物種資料難以獲取[3-4, 32-33],數(shù)值設(shè)置也存在一定的主觀性。本研究主要從用地類型角度考慮,優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò),提升生態(tài)效益,還需要進(jìn)一步研究如何平衡自然與人類活動(dòng)發(fā)展的關(guān)系[34]。
3.2 易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建議
在區(qū)域尺度下,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和優(yōu)化對(duì)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性保護(hù)研究都具有重要意義,能夠全面展示研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀[35]。相關(guān)研究表明:通過營造適宜生物生存和物種遷徙的高質(zhì)量生境,增設(shè)并擴(kuò)大生態(tài)源地與生態(tài)廊道,識(shí)別并強(qiáng)化重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)等方式,可以有效提高源地間的景觀連通性,優(yōu)化景觀格局,加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)[36-37]。因此,基于易門縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建結(jié)果與實(shí)地情況,提出以下優(yōu)化建議。
(1) 增補(bǔ)源地斑塊與廊道網(wǎng)絡(luò)。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究顯示:研究區(qū)西北角、中東部和南部存在大量空白,生境較差,缺少生物棲息地和基礎(chǔ)廊道連接。經(jīng)過優(yōu)化,篩選出8 個(gè)新增生態(tài)源地,規(guī)劃16 條新廊道。經(jīng)網(wǎng)格分析法驗(yàn)證,優(yōu)化前α、β 和γ 值分別為0.40、1.50 和0.63,優(yōu)化后分別為0.45、1.72 和0.65,數(shù)值明顯增加,優(yōu)化效果顯著,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)流暢度、廊道、節(jié)點(diǎn)均得到明顯改善[22-23],能夠有效打通南北和東西方向的網(wǎng)絡(luò)連接,優(yōu)化研究區(qū)整體的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
(2) 加強(qiáng)生態(tài)節(jié)點(diǎn)保護(hù)。生態(tài)節(jié)點(diǎn)連接不同的景觀區(qū)域,影響生態(tài)循環(huán)和物質(zhì)交換。有效的保護(hù)和建設(shè)有助于優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò),促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。研究區(qū)內(nèi)識(shí)別出的生態(tài)節(jié)點(diǎn)已進(jìn)行重要程度分級(jí),包括10 個(gè)重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)(位于重要生態(tài)廊道交會(huì)處,以及重要生態(tài)廊道與一般生態(tài)廊道的交會(huì)處) 和23 個(gè)一般生態(tài)節(jié)點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)生態(tài)節(jié)點(diǎn)的針對(duì)性保護(hù),增強(qiáng)景觀的整體性和生態(tài)的穩(wěn)定性。
(3) 修復(fù)生態(tài)斷裂點(diǎn)。生態(tài)斷裂點(diǎn)通常定義為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)與硬質(zhì)表面的交匯點(diǎn),包括與國道、省道、高速公路及少量居民點(diǎn)的交集。城鎮(zhèn)化進(jìn)程中,這些地點(diǎn)往往成為建設(shè)用地和道路對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成威脅和破壞的關(guān)鍵點(diǎn)。通過對(duì)研究區(qū)交通路網(wǎng)和生態(tài)廊道的研究,共識(shí)別出24 個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn)。建議采取工程措施進(jìn)行修復(fù),如利用高架橋等修筑公路,以減少交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的直接破壞;或在一般道路兩側(cè)設(shè)立生態(tài)緩沖區(qū),注重道路兩側(cè)綠化的體量和生態(tài)功能,增強(qiáng)生態(tài)斑塊間的連通性,降低動(dòng)物遷徙過程中的死亡率。
4 結(jié)論
從景觀格局分析來看,研究地核心區(qū)景觀面積為712.22 km2,占7 類景觀總面積的77.09%,主要呈片狀分布,中東部等地區(qū)因建成區(qū)影響形成大面積空白。根據(jù)景觀連通性分析,選出10個(gè)生態(tài)源地,其中1、2、3 號(hào)源地的斑塊面積與其他源地差異較大,集中于中北部,中南部多為面積較小的源地斑塊。整體空間分布不均,斑塊面積與斑塊連接重要性密切相關(guān)。提取15 條重要生態(tài)廊道和30 條一般廊道構(gòu)建易門縣的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),南部網(wǎng)絡(luò)密度較高,南北部與東西部連通性較低。通過網(wǎng)絡(luò)分析法評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)情況發(fā)現(xiàn),該網(wǎng)絡(luò)的閉合度、線點(diǎn)率和連接度水平不高。大型生態(tài)源地斑塊內(nèi)部的潛在廊道數(shù)量少,小型生態(tài)源地斑塊距離近、成本低,但易受外來因素的干擾和影響。
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責(zé)任編輯:何承剛
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(51768064) 結(jié)余資金預(yù)研項(xiàng)目(110824098)。