1、基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别以抚州市宜黄县为例黄丽萍,向芳芳,陈荣清*东华理工大学测绘与空间信息工程学院摘要为了有效实现国土空间生态保护与修复,探讨国土空间生态安全格局构建与生态保护修复关键区域识别的方法具有重要意义。以抚州市宜黄县为例,基于“生态源地景观阻力面生态廊道”的基本框架,以 MSPA(形态空间格局分析)模型识别生态源地,将生态保护重要性评价成果作为指标之一构建景观综合阻力面,集成最小累积阻力模型(MCR)、重力模型和电路理论,识别与提取生态廊道,构建国土空间生态安全格局。在此基础上,基于电路理论识别生态夹点、障碍点,进而判断出宜黄县国土空间生态保护修复的关
2、键区域,对需要修复的关键区域进行修复分区并提出修复建议。结果表明:宜黄县有 10 个生态源地;生态廊道共 19 条,包括 7 条重要生态廊道和 12 条一般生态廊道;待修复生态夹点 20 处,障碍点 26 处;待修复关键区域 38 处,划定为 5 个生态修复分区,分别为农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区以及道路生态廊道畅通区。关键词国土空间生态保护修复;生态安全格局;MSPA;MCR 模型;电路理论;生态系统服务供需;生态修复分区中图分类号:X171.4文章编号:1674-991X(2023)04-1334-11doi:10.12153/j.issn.1
3、674-991X.20221028Identification of key areas for ecological protection and restoration of countyterritorial space based on ecological security pattern:a case study inYihuang County of Fuzhou CityHUANGLiping,XIANGFangfang,CHENRongqing*SchoolofSurveyingandGeoinfomationEngineering,EastChinaUniversityof
4、TechnologyAbstractInordertoeffectivelyrealizetheecologicalprotectionandrestorationoftheterritorialspace,itisofgreatsignificancetoexplorethemethodsofconstructingtheecologicalsecuritypatternoftheterritorialspaceandidentifyingthekeyareasofecologicalprotectionandrestoration.TakingYihuangCountyofFuzhouCi
5、tyasanexample,basedonthebasicframeworkofecologicalsource-landscaperesistancesurface-ecologicalcorridor,theecologicalsecuritypatternofterritorialspacewasconstructed.TheMorphologicalSpatialPatternAnalysis(MSPA)modelwasusedtoidentifyecologicalsources,andtheevaluationresultsofecologicalconservationimpor
6、tancewereusedasoneoftheindicatorstoconstructthelandscapecomprehensiveresistancesurface.Theminimumcumulativeresistance(MCR)model,gravity model and circuit theory were integrated to identify and extract ecologicalcorridors.Then,basedonthecircuittheory,theecologicalpinchpointsandobstaclepointswereident
7、ified,thekeyareasofecologicalprotectionandrestorationintheterritorialspaceofYihuangCountywerejudged,thekeyareastoberepairedwerepartitioned,andrestorationstrategieswereproposed.Theresultsshowedthattherewere10ecologicalsourcesand19ecologicalcorridors,including7importantecologicalcorridorsand12generale
8、cologicalcorridorsinYihuangCounty.Therewere20ecologicalpinchpoints,26obstaclepointsand38keyareastobe收稿日期:2022-10-20基金项目:国家自然科学基金项目(41261041)作者简介:黄丽萍(1997),女,硕士研究生,主要从事土地生态研究,*责任作者:陈荣清(1973),男,教授,主要从事土地可持续利用研究,Vol.13,No.4环境工程技术学报第13卷,第4期Jul.,2023JournalofEnvironmentalEngineeringTechnology2023年7月黄丽萍,向
9、芳芳,陈荣清.基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别:以抚州市宜黄县为例 J.环境工程技术学报,2023,13(4):1334-1344.HUANGLP,XIANGFF,CHENRQ.Identificationofkeyareasforecologicalprotectionandrestorationofcountyterritorialspacebasedonecologicalsecuritypattern:acasestudyinYihuangCountyofFuzhouCityJ.JournalofEnvironmentalEngineeringTechnology
10、,2023,13(4):1334-1344.repaired,whichweredividedinto5ecologicalrestorationzones,includingtheecologicalconstructionzoneforagriculturalland,theconstructionandmaintenanceareaforurbangreenspace,theriverrehabilitationarea,themaintenanceandrestorationareaforecologicalland,andtheunimpededareaofroadecologica
11、lcorridor.Key wordsecologicalconservationandrestorationofterritorialspace;ecologicalsecuritypattern;MSPA;MCRmodel;circuittheory;supplyanddemandofecosystemservices;ecologicalrestorationzone在城市化和工业化快速发展的时代背景下,高强度的土地开发和利用瓜分了生物的栖息地,导致景观破碎化,严重影响生物的迁徙和能量的流动,进而导致生物多样性减少、生态系统服务功能下降。为了维护国土空间生态安全、提升生态系统服务总体功能
12、,构建良好的国土空间生态安全格局,识别出需要保护修复的关键区域,是国土空间生态保护与修复的重要基础,也是创建生态友好型社会的重要举措。目前,国土空间生态修复的研究在概念内涵1、技术范式2、修复策略3等方面已取得丰硕成果。但与单个要素的生态修复不同4-6,国土空间生态修复将“山水林田湖草沙”作为生命共同体,强调全域全过程的协同治理7,重视生态用地空间布局的整体考量,修复成效也更为显著。基于生态安全格局的构建,从生态系统完整性与景观连通度出发,识别国土空间生态修复的关键区域成为新的研究热点8-12,对国土空间生态修复规划具有重要的指导意义,但目前县域尺度的国土空间生态保护修复关键区域识别的相关研究
13、仍较少。生态安全格局的构建现已形成“识别生态源地构建景观综合阻力面提取生态廊道”的基本框架,但构建的理论和方法却多种多样,已有部分学者对各类方法进行了对比与评价13-14,仍未形成普遍认可的规范和评价标准。其中,生态源地识别的方法主要包括直接选择法、综合评价法15-17和形态空间格局分析方法(MSPA)等。不同于其他 2 种方法,将斑块或廊道单独提取出来进行景观连通性分析,欠缺考虑生态系统的系统性和完整性,MSPA 从像元层面识别出研究区内对景观连通性具有重要作用的区域,可以精准地判断景观的类型和结构,仅依靠单一数据(二值图),即可得到强调结构性连接且景观结构类型精确的重分类图18,常结合 c
14、onefor 软件来实现景观连通性评价,进而筛选得到生态源地19,增加了生态源地识别的科学性20。景观综合阻力面主要通过综合指数法叠加阻力因子形成,主要包括土地利用类型、地形地貌、交通网络、植被覆盖度、水土保持功能与敏感性评价21等阻力因子,外加利用夜间灯光数据22进行阻力面修正。本文将生态保护重要性评价结果作为评价指标之一构建综合阻力面,综合 MSPA 强调空间结构与生态保护重要性评价强调生态系统服务功能的优点。生态廊道的提取方法较多,其中,将最小累积阻力模型(MCR)和重力模型19,23-24相结合的方法,可以判断不同生态源地的相互作用力强弱,但不如基于电路理论22,25-29的方法,可以
15、利用电子在电路中随机游走的特性,更接近于实际生物迁徙,能够保留生态廊道多路径扩散的可能性。将这 2 种方法相结合,利用 MCR 模型和重力模型形成生态源地相互作用矩阵,进一步判断基于电路理论所识别生态廊道的重要性,强调生态源地的相互作用关系,也能保留生态廊道多路径扩散的可能性。最后,在生态安全格局构建的基础上,基于电路理论,识别生态夹点和障碍点,进而识别宜黄县国土空间生态保护修复的关键区域,并对关键区域进行修复分区,提出相应的修复建议。这对宜黄县国土空间生态保护修复规划的落实具有实际意义,也对其他地区的国土空间生态保护修复规划具有借鉴意义。1研究区域与研究方法 1.1研究区域宜黄县位于江西省中
16、部偏东、抚州市中南部(11601E11628E,2703N2743N),辖 8 镇、4 乡、1 个工业园区、2 个垦殖场,总面积 1937.5km2(图 1)。宜黄县东接武夷山脉,西倚雩山山脉,东南西三面环山,且以低山丘陵为主,南高北低,属于中亚热带湿润季风气候。宜黄县在抚州市,乃至江西省具有举足轻重的生态战略意义,目前有 2 个省级自然保护区,分别为中华秋沙鸭自然保护区和华南虎省级自然保护区,1 个省级湿地公园,即百鹭洲省级湿地公园,1 个省级森林公园,即卓望山省级森林公园(分布在 2 处)。1.2数据来源本研究所采用的宜黄县 2020 年土地利用现状数据、生态保护重要性评价结果数据(抚州市
17、双评价成果)、路网数据和河网数据来源于宜黄县自然资源局;宜黄县 30m30mDEM 数据,来源于地理空间数据云(https:/)。第4期黄丽萍等:基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别以抚州市宜黄县为例1335 1.3研究方法1.3.1生态源地识别生态源地是具有重要生态作用,边界较明显、内部相对均质的空间区域。本研究结合 MSPA 景观格局分析与景观连通性评价实现生态源地的识别。MSPA 是运用一系列形态变换的图形学原理,采用腐蚀、扩张、开运算、闭运算等将图形进行分割、识别、分类等的图像处理方法30。将研究区6 类土地利用类型中的林地、草地和水域提取出来作为前景数据,其余类型设
18、定为背景数据。为了保留研究区细小重要的景观要素,将栅格单元大小设置为 30m30m23。运用 GuidosToolbox 软件对栅格数据进行 MSPA 分析,采用八邻域分析法将前景分割成 7 个功能不同的景观类型(表 1)。表 1 MSPA 7 种景观类型及生态学含义Table1SevenlandscapetypesofMSPAandtheirecologicalimplications景观类型生态学含义核心区前景中较大的生态斑块,通常被认为是栖息地,是主要的生态源地岛状斑块独立且连接度较小的斑块,斑块间互不连接,能量交流低孔隙存在于核心区斑块与非生态用地之间的过渡区域,具有边缘效应边缘区核心
19、区的边缘地带,是核心区斑块与非生态用地的过渡区域,起到缓冲作用,同样具有边缘效应桥接区生态用地(前景)中连接2个及以上核心区斑块的小于既定边缘宽度的狭长型区域,具有景观连接作用环岛区同一个核心区斑块中内部物质能力交流的通道与捷径支线只有一端与核心区斑块相连通,是核心区斑块的外延,是核心区斑块与外围景观进行物质能量交流的通道景观连通性评价,即判断各景观要素之间连通性的强弱,常用的指标主要是整体连通性指数(IIC)、可能连通性连接指数(PC)和斑块重要性指数(dPC)。其计算公式如下:IIC=ni=1nj=1aiaj1+mlijA2L(1)PC=ni=1nj=1pijaiajA2L(2)dPC=P
20、CPCremovePC100%(3)aiajA2Lpij式中:n 为区域内斑块的总数;和 分别为斑块 i 和j 的面积,hm2;mlij为 i 和 j 之间最短路径的连接值;为景观总面积,hm2;为斑块 i 和 j 之间全部路径概率的乘积最大值;PCremove为去除该斑块后的可能连接度指数。通过 conefor2.6 软件,将斑块连通距离阈值设置为 2500m,连通的概率设置为 0.5,选用 PC 和dPC2 个指数,对具有重要连通性意义的核心区和连接桥进行景观连通性评价,并选用面积大于 60hm2、dPC4 的 10 个斑块作为生态源地,而 1dPC4 的斑块作为核心区,dPC1 的斑块作
21、为连接桥。1.3.2结合生态保护重要性评价的综合阻力面的构建选取土地利用覆盖、地形地貌和生态保护重要性 3 个评价指标,利用栅格计算器,采用综合指数加权法构建综合阻力面。其中,指标权重(表 2)参照相关文献21和专家意见,采用层次分析法将各指标的重要性进行两两比较,采用和积法确定权重,权重结果已通过一致性检验。生态保护重要性指标采用的是生态保护重要性评价的结果,结合了生态系统服务功能重要性评价和生态敏感性评价,生态系统服务功能重要性包括生物多样性维护、水源涵养和水土保持。生态敏感性是指水土流失脆弱性。在此,将生态保护重要性评价结果作为评价指标之一构建综合阻力面,综合了 MSPA 强调空间结构和
22、生态保护重要性评价强调生态系统服务功能的优点。1.3.3集成 MCR-重力模型-电路理论的生态廊道的识别MCR 和电路理论是 2 种常用于识别生态廊道的模型。其中,MCR式(4)是一种探讨生物从一个生态源地迁移到另一个生态源地的运动过程所耗费最小累积阻力的模型,常用技术方法是采用ArcGIS 软件的成本距离工具,识别每个生态源地质点到其他生态源地质点的潜在路径作为潜在生态廊图 1 宜黄县行政区划与自然保护区分布Fig.1AdministrativedivisionanddistributionofnaturereservesinYihuangCounty1336环境工程技术学报第13卷道,再根
23、据重力模型式(5)测算各生态源地的相互作用力,选择生态源地相互作用力较强的连接路径作为重要生态廊道。电路理论将物种或基因作为电子,景观被视为导电表面,利用电子在电路中随机游走的特性29,31,模拟物种或基因在生态系统中的扩散过程28,32,技术方法是使用 ArcGIS软件中的扩展工具 LinkageMapper 中的 LinkagePathwaysTool,输入生态源地和电阻力面,基于“成本加权距离&欧式距离”识别生态廊道。MCR 和重力模型结合的优点在于能系统考虑土地覆被单元的相关关系22,但构建的生态廊道经过生态源地质点,欠缺考虑多路径扩散的可能性33,而电路理论构建的生态廊道是识别生态源
24、地之间的最小耗费路径,不存在质点,通过模拟生态系统中物种运动的轨迹,能有效实现物种多路径表达的可能性25。综合 2 个方法的优点,本研究将 MCR 和重力模型相结合,采用 ArcGIS 软件的成本距离工具和Excel 表格工具,识别潜在生态廊道(但不采用),形成生态源地相互作用矩阵。其次,基于电路理论(采用 LinkagePathwaysTool)识别新的生态廊道,并基于生态源地相互作用矩阵,进一步判断电路理论识别的生态廊道的重要性,即将相互作用力大于 5 的生态源地之间的生态廊道作为重要生态廊道,其他则为一般生态廊道。MCR=fmini=mj=nDijRi(4)Gij=NiNjD2ij=(1
25、PilnSi)(1PjlnSj)(LijLmax)2=L2ijlnSilnSjL2ijPjPj(5)式中:MCR 为生态源地到其他点的最小累积阻力值;fmin为最小累积阻力与生态过程的正相关函数19;Dij为斑块 j 到 i 的空间距离;Ri为斑块 i 空间扩张的阻力系数19;Gij为斑块 i 和 j 之间的相互作用力度;Ni和 Nj分别为斑块 i 和斑块 j 的权重系数;Dij为斑块 i 和 j 之间潜在廊道阻力的标准化值;Pi为斑块i 的整体斑块阻力;Si为斑块 i 的面积,hm2;Lij为斑块 i 和 j 之间潜在廊道的累积阻力值;Lmax为区域廊道累积阻力最大值。1.3.4基于电路理论
26、的生态夹点和障碍点的识别生态夹点是指面积相对较小,但生态重要性较高并与生态源地和生态廊道联系密切的节点。生态网络中的障碍点是严重影响物种迁徙的区域。基于电 路 理 论,通 过 ArcGIS 中 的 扩 展 工 具 LinkageMapper 中的 PinchpointMapper 和 BarrierMapper 工具识别生态夹点和障碍点,生态夹点、障碍点分别根据其累计电流值的前 20%确定,其中累计电流值为相对值,无单位。然后将生态夹点、障碍点与河网、路网和土地利用现状进行叠加分析,确定需要重点修复的关键区域。1.3.5生态网络评价为了判断生态网络的连接性和复杂性,采用网络结构指数包括网络环通
27、度指数()、网络连接度指数()、网络连通性指数()和廊道密度指数()19对生态廊道进行分析。计算公式如下:=(LV+1)/(2V 5)(6)=L/V(7)=L/Lmax=L/3(V 2)(8)=D/A(9)式中:L 为实际廊道数量;V 为节点数量,一般表现为生态源地的数量;Lmax为网络最大可能廊道数;A 为研究区面积,hm2。2结果与分析 2.1基于 MSPA 景观格局分析与统计根据 MSPA 分析结果(图 2)以及 MSPA 景观类型统计23(表 3)可知,宜黄县核心区景观面积占生态表 2 阻力值权重与赋值表Table2Weightandassignmenttableofresistanc
28、evalue阻力指标指标权重阻力因子因子权重指标阻力赋值土地利用覆盖0.26土地利用类型1林地生态系统1草地生态系统5湿地生态系统40农田生态系统50荒漠生态系统80城镇生态系统100地形地貌0.11DEM0.5800m70地形起伏度0.5020m1020100m30100m70生态保护重要性0.63水源涵养、水土保持、生态敏感性1极重要5重要30一般重要70第4期黄丽萍等:基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别以抚州市宜黄县为例1337用地(林地、草地和水域)面积的 55.04%;其次是连接桥,占比为 31.21%;占比最低的是岛状斑块,占比为 0.78%。说明宜黄县生态用地
29、连通性整体较高,大型斑块占比高。另外,环岛作为斑块内部物质能量流动的主要通道,占比为 5.02%。图 2 MSPA 分析结果Fig.2MSPAanalysisresults表 3 MSPA 景观类型面积统计Table3MSPAlandscapetypeareastatistics景观要素面积/hm2占生态用地面积比例/%占研究区总面积比例/%核心区90533.0755.0446.73岛状斑块1277.730.780.66孔隙1602.180.970.83边缘区8126.104.944.19环岛8264.615.024.27连接桥51332.6731.2126.49支线3358.082.041.
30、73 2.2生态源地景观连通性评价与空间分布对图 2 中的核心区和连接桥进行景观连通性评价20,并将原有的核心区和连接桥进行重分类,dPC1 的作为连接桥,1dPC4 且面积大于 60hm2的作为生态源地,最终确定 10 个生态源地(图 3),总面积为 687.64km2,占研究区域的 35.49%,主要集中在东南部地区。斑块重要性最大的是 8 号生态源地,为华南虎自然保护地所在区域,其 dPC 为 56.42(表 4),其次是 5 号生态源地,dPC 为 21.72。2.3综合阻力面的构建根据表 2 的各类阻力因子21,构建宜黄县综合阻力面(图 4)。综合阻力值较大的地区主要集中在宜黄县中心
31、城区以及各乡镇的居民点所在地。宜黄县的东南部是华南虎自然保护地,由于其植被覆盖度高、人为干扰度低,因此阻力值较低。2.4生态廊道的空间分布与生态网络评价生态廊道是物种、能量流动的重要通道,也是最小累积阻力路径和最小耗费路径。首先,基于 MCR模型,利用 ArcGIS 的成本距离工具,识别基于MCR 模型的潜在生态廊道图 5(a),并结合重力模型,测算得到生态源地相互作用矩阵34(表 5);其次,图 3 核心区与连接桥景观连通性评价结果Fig.3Evaluationresultsoflandscapeconnectivitybetweenthecoreareaandtheconnectingbr
32、idge表 4 生态源地 dPC 排序统计Table4dPCvaluerankingstatisticsofecologicalsources排序生态源地编号dPC1856.422521.723716.654912.445111.176106.62726.41846.15965.891034.621338环境工程技术学报第13卷基于电路理论27的 LinkageMapper 工具箱中的LinkagePathwaysTool,识别基于电路理论的生态廊道图 5(b);最后,根据生态源地相互作用矩阵,将图 5(b)生态源地相互作用力大于 5 的生态廊道作为重要廊道,其他廊道作为一般廊道,得到最终的生
33、态廊道图 5(c)。生态廊道共 19 条,总长度为 60.25km,其中包括 7 条重要生态廊道(长度为 9.52km)和 12 条一般生态廊道(长度为 50.73km)。由表 5和图 5 可知,宜黄县生态源地主要分为南北 2 个版块,北边版块为 16 号生态源地,南边版块为710 号生态源地,2 个版块内部之间的相互作用力较大,说明其内部相互关系较为密切。加强重要生态廊道的建设和维护,能更好地促进 2 个版块内部生态源地之间物种的和能量的流动。对比基于 MCR 与重力模型识别的重要生态廊道和基于电路理论识别的生态廊道的生态网路结构特征指数,发现后者的、指数35相较于前者均有所提升,只有 指数
34、稍微下降(表 6)。因此只采用基于电路理论识别的生态廊道,结合基于 MCR 和重力模型形成的生态源地相互作用矩阵,形成最终的生态廊道图 5(c)。2.5国土空间生态保护修复关键区域识别2.5.1待修复生态夹点识别考虑到不同生态廊道宽度阈值的设置可能会对生态网络以及生态夹点的识别有影响,将生态廊道阈值分别调整为 800、1400 和 2500m。由图 6 可以看出,随着阈值从 800m 增至 1400m,生态流运动的路线数量增加,当阈值为 2500m 时,生态夹点的累计电流减少,但生态夹点始终分布在一定区域范围内,表明生态廊道的宽度阈值不会对生态夹点的位置产生显著影响9,22,27。选择生态夹点
35、显示较为明显的 2500m 作为生态廊道的宽度阈值。采用自然断点法9,选择累计电流前 20%(0.12)的区域作为生态夹点,如图 7(a)所示,共计 20 处。从空间区位上看,主要分布在中部地区宜黄水河流两岸的凤冈镇和二都镇,以及西部和东南部海拔地势较高的地区,分别是黄陂镇和新丰乡。2.5.2待修复生态障碍点识别采用 BarrierMapper 工具,将最小探索距离设图 4 宜黄县综合阻力面Fig.4ComprehensiveresistancesurfaceofYihuangCounty图 5 生态廊道识别与提取Fig.5Identificationandextractionofecolog
36、icalcorridors第4期黄丽萍等:基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别以抚州市宜黄县为例1339为50m,最大探索距离设置为200m,步径设置为50m,采用自然断点法,选择累计电流前 20%(33.48)的区域作为障碍点,共计 26 处。从空间区位上看图 7(b),障碍点分布区域与生态夹点相近,主要分布于河流、道路与生态廊道的交汇处,部分分布在城镇周边的农业用地,相较于生态夹点,障碍点分布面积更大,多数呈块状分布。2.6国土空间生态保护修复关键区域修复策略2.6.1国土空间生态保护修复关键区域叠加分析与修复分区国土空间生态修复关键区域主要为生态夹点、障碍点聚集地,是生
37、态源地连通的关键节点,但由于河流、道路的阻隔,或城镇建设用地的阻挡,地势海拔较高,以及农业用地生态保护不足等问题,限制了生态廊道的畅通,对生物的迁徙造成阻碍。修复关键区域,对生态安全格局构建,维护生态系统的稳定具有重要意义。将生态夹点、障碍点与河流、路网以及土地利用现状进行叠加分析,结果如图 8(a)所示。综合分析判断土地利用现状与存在的主要问题,将生态修复关键区域9划分为 5 类修复分区,分别为农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区以及道路生态廊道畅通区图 8(b)。2.6.2国土空间生态保护修复关键区域修复分区特征与修复策略建议农业用地生态建设区共有 5
38、 处,主要位于风冈镇和二都镇,总划定面积为 196.77hm2。农业用地作为非生态用地,人类干扰度大,表现为土地整治过度,农间道路、沟渠硬化,加速了农业生态系统的破碎化,破坏了生物原有的生境质量。在土地整治过程中,要进行生态化的设计,如建设生态沟渠、生物池、生物通道等,促进农田与生态用地的连通,增强景观单元的可达度。表 5 基于 MCR 模型与重力模型的生态源地相互作用矩阵Table5InteractionmatrixofecologicalsourcesbasedonMCRmodelandgravitymodel生态源地编号1234567891011.52 4.98 0.76 7.151.2
39、4 0.34 0.460.59 0.2525.44 7.66 1.402.65 0.73 0.810.70 0.4933.07 6.18 16.85 0.97 1.421.69 0.6940.632.03 1.14 0.990.74 0.6151.15 0.22 0.280.34 0.1660.65 1.111.16 0.4772.581.20 5.74810.81 4.9391.7510表 6 基于不同模型下的生态网络结构特征指数Table6Characteristicsindexofecologicalnetworkstructurebasedondifferentmodels指数指数指数
40、指数基于MCR和重力模型0.130.700.290.000038基于电路理论0.671.900.790.000031图 6 不同阈值下生态夹点识别的累计电流值Fig.6Cumulativecurrentdiagramofecologicalpinchpointsrecognitionunderdifferentthresholds1340环境工程技术学报第13卷图 7 生态夹点、障碍点空间分布Fig.7Spatialdistributionofecologicalpinchpointsandobstaclepoints图 8 生态修复关键区域及其修复分区Fig.8Keyareasofecolo
41、gicalrestorationandtheirrestorationpartitions第4期黄丽萍等:基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别以抚州市宜黄县为例1341城镇绿地建设维护区共 2 处,位于二都镇,总划定面积为 9.08hm2。该区域城镇内部建设用地密集,生态斑块破碎化,阻碍了生物迁徙。应加强建设互联互通的廊道公园,以及沿道路、河岸等的绿色廊道,实现各类公园的串联,建设城市绿地蓝绿空间。河道治理修复区共 9 处,主要位于风冈镇、二都镇和中港镇,总划定面积为 181.21hm2。该区域为生态廊道与河流的交汇处,是生态廊道的踏脚石,具有重要的廊道连通意义。可以建设生物
42、多样性观测站,对河流生态进行定期观测,加强河道水系连通、河道清淤疏浚,护岸护坡新建加固,布设动物通道,促进运河两岸动物的自然交流。生态用地维护修复区共 10 处,主要位于黄陂镇、凤冈镇、二都镇和棠阴镇,总划定面积为 286.31hm2。该区域主要为生态用地,是生态廊道的关键节点,具有重要的廊道连通意义。但个别区域表现为障碍点,原因可能是生态用地破坏受损严重,生态敏感性强,缺乏维护和治理。应加强该区域绿色植被的建设和维护,修复受损生态用地。道路生态廊道畅通区共 12 处,主要位于风冈镇的河港口东井公路,棠阴镇的里塔崇仁公路、桃上宜黄公路、帘前白槎公路,二都镇的石门街宁都公路,连接圳口乡、神岗乡和
43、新丰乡的圳口新丰公路,东陂镇的厚村莲花公路,总划定面积为 277.76hm2。该区域为生态廊道与道路交汇处,由于道路的拦截,阻碍了生物的迁徙。可以通过建设桥下涵洞进行改良,并在道路两旁设立警示牌和监测点,保障生态廊道的畅通。3讨论宜黄县森林覆盖率为 76.86%,拥有 2 个省级自然保护区,具有举足轻重的生态地位,但随着城市化的发展,生态破碎化、景观连通性差等问题逐渐显现,本文在县域尺度上,基于生态安全格局进行宜黄县国土空间生态保护修复关键区域识别的研究,可作为现有研究尺度36的补充,助力宜黄县国土空间生态修复规划落地,提高国土空间生态保护修复的成效。在生态源地识别上,选用 MSPA 方法,充
44、分考虑生态系统的系统性、完整性与景观的连通度24。在景观综合阻力面构建层面,将生态保护重要性评价结果21作为评价指标之一构建综合阻力面,综合MSPA 强调空间结构与生态保护重要性评价强调生态系统服务功能的优点。在生态廊道的提取上,目前大多数研究结合 MCR 和重力模型19,21来识别和提取生态廊道,或单独基于电路理论22,37来识别生态廊道。本文将 MCR 和重力模型以及电路理论2 种方法相结合,综合了 MCR 模型和重力模型强调生态源地的相互作用关系以及电路理论能够保留生态廊道多路径扩散可能性的优点。在生态修复关键区域识别上,本文研究思路与相关文献8,10较为一致,基于电路理论,采用自然断点
45、法精准识别生态修复关键区域,并对其土地利用现状及相关特征进行深入分析,划定关键区域修复分区。但本文仍有不足之处,如景观阻力面的构建上,人为干扰层面的因素考虑欠缺,仍有待进一步深入研究。4结论(1)基于 MSPA 识别生态源地、以生态保护重要性评价结果作为评价指标之一建立生态综合阻力面,集成 MCR-重力模型-电路理论识别生态廊道,构建了宜黄县生态安全格局。可知,宜黄县有 10 个生态源地,主要分为南北 2 个版块,总面积为 687.64km2。生态廊道共 19 条,总长度为 60.25km,包括7 条重要生态廊道和 12 条一般生态廊道。(2)在生态安全格局的基础上,基于电路理论识别出宜黄县待
46、修复生态夹点 20 处,障碍点 26 处。根据宜黄县关键修复区域的土地利用现状与存在的主要问题,最终确定待修复关键区域 38 处,总划定面积为 951.13hm2,划分为 5 个关键区域修复分区,分别是农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区和道路生态廊道畅通区。参考文献曹宇,王嘉怡,李国煜.国土空间生态修复:概念思辨与理论认知J.中国土地科学,2019,33(7):1-10.CAO Y,WANG J Y,LI G Y.Ecological restoration forterritorialspace:basicconceptsandfoundationsJ
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