基于生態(tài)安全格局的廈漳泉地區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)與預(yù)警點(diǎn)識別

柳建玲,李勝鵬,范勝龍,2,*,胡 勇

1 福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院, 福州 350002

2 自然資源部東南生態(tài)脆弱區(qū)監(jiān)測修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心,福州 350000

3 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100037

快速的土地城市化使生態(tài)系統(tǒng)面臨了巨大壓力,生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)不同程度的退化[1],而社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)福祉提出了新需求,社會可持續(xù)發(fā)展的矛盾由此不斷激化。如何在空間上整體分析統(tǒng)籌布局,科學(xué)識別重點(diǎn)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,是國土空間生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。生態(tài)安全格局作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)與人類福祉提升的橋接點(diǎn)[2],滿足了區(qū)域生態(tài)恢復(fù)、生物多樣性保護(hù)及為社會發(fā)展提供生態(tài)服務(wù)等需求[3]。構(gòu)建合理的生態(tài)安全格局能夠?qū)ι鷳B(tài)過程進(jìn)行積極調(diào)控[4],識別生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,破解當(dāng)前國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)中的難題。福建省廈門市、漳州市與泉州市(即“廈漳泉地區(qū)”)是福建省極具發(fā)展活力的都市圈,但生態(tài)空間破碎化、生態(tài)用地與生物多樣性退化等生態(tài)問題較為突出,是開展生態(tài)保護(hù)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域,亟需構(gòu)建生態(tài)安全格局,識別與預(yù)警國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)。

20世紀(jì)90年代,俞孔堅(jiān)提出生態(tài)安全格局研究的理論與方法[5],并對生態(tài)安全格局進(jìn)行多空間尺度研究[6- 7]。當(dāng)前研究中,“源地—阻力面—廊道”研究已成為構(gòu)建生態(tài)安全格局的基本范式[1],即通過評價(jià)法[8]、形態(tài)學(xué)空間格局分析(MSPA)[9]等方法選取生態(tài)源地,利用賦值法[10]或直接選取建設(shè)用地等土地利用類型[11]等方式構(gòu)建阻力面,并利用夜間燈光指數(shù)或不透水表面等對生態(tài)阻力面進(jìn)行修正,再以最小累積阻力(MCR)模型[8]、重力模型[11]、電路理論[12]等提取潛在或重要生態(tài)廊道,疊加生態(tài)阻力高值區(qū)識別生態(tài)節(jié)點(diǎn)。但在選取生態(tài)源地時(shí)較少考慮生態(tài)源地的動態(tài)穩(wěn)定性[13],偏重于考慮生態(tài)用地斑塊自身功能屬性,而忽略了斑塊在整個(gè)基質(zhì)景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性以及與周圍環(huán)境間的關(guān)系[14]。因此,本研究通過MSPA方法選取2000—2018年景觀斑塊重要性與連通性動態(tài)穩(wěn)定的生態(tài)源地,利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與生境質(zhì)量驗(yàn)證生態(tài)源地選取的科學(xué)性。

生態(tài)安全格局構(gòu)建方法、過程的研究已取得長足的進(jìn)展,但如何依據(jù)生態(tài)安全格局對國土空間展開有效修復(fù)與保護(hù),亟待深入研究。當(dāng)前研究中,部分學(xué)者構(gòu)建、分析生態(tài)安全格局后,提出生態(tài)保護(hù)核心區(qū)域,如Huang等提出“一個(gè)中心,兩翼和兩帶”的生態(tài)安全保護(hù)格局[15]；部分學(xué)者通過構(gòu)建安全格局后模擬未來土地利用變化,通過城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張概率等角度以確定生態(tài)安全保護(hù)緊迫性分級[16]或進(jìn)行生態(tài)安全評價(jià)以評定生態(tài)安全格局構(gòu)建效果[17]。模擬未來土地利用變化情況以探索當(dāng)前生態(tài)保護(hù)方向,能夠有效識別未來土地利用帶來的生態(tài)威脅,能夠幫助決策者提前識別防范未來風(fēng)險(xiǎn)。模擬土地利用變化的模型有CA-Markov、FLUS模型等,FLUS模型能夠有效處理各種土地利用類型相互轉(zhuǎn)換的不確定性和復(fù)雜性[18]。

基于此,研究通過MSPA、MCR模型等構(gòu)建生態(tài)安全格局,考慮廈漳泉地區(qū)未來發(fā)展用地需求,利用FLUS模型限制生態(tài)源地變化以模擬2030年廈漳泉地區(qū)各用地空間格局,從動態(tài)變化視角探索各用地空間擴(kuò)展方向,預(yù)警將受到建設(shè)用地?cái)U(kuò)張影響的區(qū)域,探索國土空間生態(tài)修復(fù)分區(qū)與預(yù)警點(diǎn),以期為實(shí)現(xiàn)廈漳泉地區(qū)國土空間協(xié)同修復(fù)保護(hù)提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

廈漳泉地區(qū)(23°23′N—25°56′N,116°53′—119°05′E)位于中國福建省東南沿海,區(qū)域內(nèi)主要以平原、丘陵、山地等地貌類型為主,有九龍江、晉江等流域。作為福建省東南沿海最大的都市圈,三市的產(chǎn)業(yè)、空間、社會、環(huán)境保護(hù)等建設(shè)密不可分?！陡＝ㄊ〗y(tǒng)計(jì)年鑒—2019》[19]統(tǒng)計(jì)顯示,2018年廈漳泉三市地區(qū)生產(chǎn)總值共17207.02億元,占福建全省生產(chǎn)總值的48%。但廈漳泉地區(qū)的生態(tài)環(huán)境顯現(xiàn)出較為嚴(yán)重的退化,社會可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究中所用土地利用分類數(shù)據(jù)、凈初級生產(chǎn)力(NPP)、VIIRS/DNB夜間燈光數(shù)據(jù)、氣溫與降水?dāng)?shù)據(jù)、GDP與人口密度空間格網(wǎng)數(shù)據(jù)等均來自中國科學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),其中土地利用分類數(shù)據(jù)為30m分辨率的柵格數(shù)據(jù)；坡度、坡向等數(shù)據(jù)提取于30m分辨率的DEM,來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)；道路數(shù)據(jù)來源于中國1:25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(http://www.webmap.cn/main.do?meth od=index)；其他數(shù)據(jù)來源于中國農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編或統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2 研究方法

2.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

2.1.1生態(tài)源地識別

生態(tài)源地即生態(tài)用地保護(hù)的“源”[20],是物種生存與遷徙的源,對區(qū)域生態(tài)安全格局維持有重要意義。研究遵循景觀連通性良好、生境質(zhì)量高、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高等原則[14,20- 21]選取生態(tài)源地,并利用區(qū)域2018年生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值驗(yàn)證生態(tài)源地的有效性。

研究基于廈漳泉地區(qū)2000、2010、2018年3期土地利用柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行MSPA分析,對土地利用柵格進(jìn)行識別、度量與分割,識別研究區(qū)動態(tài)穩(wěn)定的生境斑塊,結(jié)果可得核心區(qū)、島狀斑塊、孔隙、邊緣區(qū)、支線、環(huán)島區(qū)、橋接區(qū)等7種景觀類型。其中核心區(qū)生態(tài)適宜性高、生物多樣性良好,可作為生態(tài)過程的“源”?？紤]廈漳泉地區(qū)草地呈零散分布且受人類干擾較大,生態(tài)功能性較差[22],研究選取林地、水域作為前景,其余土地利用類型作為背景,利用Guidos Toolbox軟件進(jìn)行分析[9,14]。因此,研究選取2000—2018年MSPA分析結(jié)果的前30個(gè)重要核心斑塊,利用Conefor軟件[23]計(jì)算斑塊的景觀(可能)連通性(PC)與斑塊連通的重要性(dPC)。PC值越大,斑塊的連通性越強(qiáng),dPC值越大,斑塊連通重要性也越強(qiáng),計(jì)算公式[12]如式(1)、(2)。

(1)

(2)

2.1.2生態(tài)阻力面構(gòu)建

(1)阻力因子選取

生態(tài)阻力指物種及生態(tài)功能在對空間的控制和覆蓋過程所需克服的阻力[24],阻力值越大,物種空間運(yùn)動越困難,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、功能流動過程中損失就越多。研究參考相關(guān)研究結(jié)果[11,25- 26]與專家意見,根據(jù)景觀類型、地形位指數(shù)、與道路距離、與水源距離等4方面對廈漳泉地區(qū)進(jìn)行阻力賦值,賦值區(qū)間[1,1000],對相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)行設(shè)置,如表1。

表1 生態(tài)阻力賦值表Table 1 The table of ecological resistance assignment

(2) 阻力面修正

人類活動對生態(tài)系統(tǒng)影響較大,而夜間燈光數(shù)據(jù)能夠有效表征人類活動的范圍和強(qiáng)度[27],故研究利用VIIRS/DBN夜間燈光數(shù)據(jù)對阻力值進(jìn)行校正,即極差法對其逆向歸一化后修正阻力面,公式如式(3)、(4)[28]。

(3)

(4)

2.1.3生態(tài)廊道識別

(1) MCR模型

生態(tài)廊道是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流、能量流等交換的重要路徑[29],是生態(tài)安全格局的一部分。MCR模型即最小累積阻力模型,是俞孔堅(jiān)等[5]根據(jù)Knaappen J P等[30]的研究修改而來。MCR模型可以模擬物種及生態(tài)功能在向另一生態(tài)源地遷移中對不同景觀斑塊空間的控制和覆蓋過程所需克服最小累積阻力,最小累積阻力路徑是一條極可能有效的生態(tài)廊道路徑,即潛在生態(tài)廊道,如式(5)。

(5)

式中,MCR指源地斑塊間最小累積阻力值,f指最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系,Dij表示從源點(diǎn)j到柵格i的空間距離,Ri為修正后的阻力系數(shù)。

(2)重力模型

重力模型可用于定量表征生態(tài)源地間潛在廊道重要性,計(jì)算源地與目標(biāo)間的相互作用大小,源與目標(biāo)間的作用力越大則廊道越重要[11],研究利用重力模型(式(6))構(gòu)建相互作用矩陣,識別源地間重要生態(tài)廊道,完善生態(tài)安全格局。

(6)

式中,Gij是生態(tài)源地i與j之間的相互作用力,Lmax是研究區(qū)所有廊道累積阻力的最大值,Si、Sj是源地i與j的斑塊面積,PiPj是源地i與j之間的阻力值[11]。

2.2 土地利用變化模擬分析

2.2.1FLUS模型

FLUS模型采用ANN模型測算各類用地出現(xiàn)概率,根據(jù)自適應(yīng)慣性競爭機(jī)制模擬未來用地變化[31]。研究將生態(tài)源地設(shè)定為限制變化區(qū),參考Liang等[31]研究成果,選取與高速公路距離、與普通公路距離、與鐵路距離、與城鎮(zhèn)居民點(diǎn)距離、DEM、坡度、坡向、人口密度、降水、氣溫等12個(gè)驅(qū)動因子用以模擬社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中土地利用變化。由于政策影響,2015年至2018年研究區(qū)沿海存在較大面積的其他建設(shè)用地轉(zhuǎn)為水域,這是短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的用地調(diào)整,未來可能不會再有類似的轉(zhuǎn)換。若無政策影響,水域的轉(zhuǎn)換速率基本較為穩(wěn)定。故使用2010至2015年水域的變化速率作為未來水域的轉(zhuǎn)換速率,其他各用地類型的轉(zhuǎn)換速率以2015—2018年各用地之間的轉(zhuǎn)換速率為基準(zhǔn)?？紤]2015年之后區(qū)域用地政策較為穩(wěn)定,研究以2015年土地利用類型柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)模擬2018年土地利用類型,并作精度驗(yàn)證,所預(yù)測Kappa系數(shù)為0.94,總體精度為0.96,符合精度要求。

2.2.2核密度分析

研究提取2018—2030年建設(shè)用地?cái)U(kuò)張數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析,從而探究發(fā)生建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)域,刻畫建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對生態(tài)安全格局的威脅,分析生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),計(jì)算公式如下：

(7)

式中,Fn(x)是核密度值,h表示帶寬,n表示帶寬范圍內(nèi)的點(diǎn)數(shù)[32]。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建

3.1.1生態(tài)源地分布

研究通過選取2000—2018年穩(wěn)定的核心區(qū)斑塊、景觀連通性計(jì)算等,最終選取dPC穩(wěn)定且面積較大的12個(gè)核心區(qū)斑塊作為生態(tài)源地。對照現(xiàn)有研究成果[33- 34](圖1),驗(yàn)證所選取的生態(tài)源地分布同生境質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)空間分布基本一致,所選取的生態(tài)源地符合各項(xiàng)原則。生態(tài)源地總面積6978.02km2,占研究區(qū)總面積的27.56%。廈漳泉地區(qū)生態(tài)源地呈“E”狀分布,主要分布于廈漳泉地區(qū)內(nèi)陸丘陵山地區(qū),或其與河流湖泊的連接區(qū)域、沿海漳浦縣等海灣與丘陵山地連接區(qū)等。但晉江市、石獅市基本無生態(tài)源地覆蓋,主要是由于兩市境內(nèi)地勢較為平坦,林地較少,在2000—2018年間建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)張且集中連片趨勢得到強(qiáng)化。

圖1 生境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)與生態(tài)源地分布圖Fig.1 The map of habitat quality, ecosystem service value (ESV) and ecological sources

3.1.2阻力面的空間分布

研究利用2018年夜間燈光數(shù)據(jù)修正阻力面,生態(tài)阻力值范圍為[0,840],為更好地體現(xiàn)阻力值空間分布規(guī)律與層次,研究通過自然斷點(diǎn)法將阻力值分為7類,將阻力值大于530.35劃分為高值區(qū),對生態(tài)源地間的物流與能流有較大的干擾阻礙作用,如圖2。廈漳泉地區(qū)生態(tài)阻力值呈現(xiàn)中北部高、南部低的趨勢,生態(tài)阻力高值區(qū)在沿海地區(qū)呈現(xiàn)大范圍面狀集中分布、在內(nèi)陸呈現(xiàn)零星分布,與城鎮(zhèn)建成區(qū)的分布基本一致,但內(nèi)陸的中阻力值區(qū)域較為集中,主要是坡度產(chǎn)生的影響。

圖2 生態(tài)阻力面Fig.2 Ecological resistance surface

3.1.3生態(tài)廊道

研究共計(jì)識別66條潛在生態(tài)廊道(圖3),各潛在廊道之間形成了縱橫交錯(cuò)“梯形狀”的網(wǎng)絡(luò)并基本貫穿全域,總長度3892.03km。有林地、灌木林地、高覆蓋度草地等是生態(tài)廊道的重要組成部分,部分生態(tài)廊道沿九龍江等河流走向。石獅市與晉江市全域、龍海市沿海以及廈門島、東山縣等區(qū)域無生態(tài)廊道覆蓋,主要有三點(diǎn)原因：一是以上區(qū)域的土地利用類型缺少林地與水域,且建設(shè)用地大部分呈集中分布,生態(tài)阻力值高,生態(tài)源地間交流障礙大；二是以上區(qū)域的部分建設(shè)用地零星分布在生態(tài)斑塊之間,生態(tài)斑塊斷裂無法形成良好的生態(tài)集中面；三是島嶼面積有限,無生態(tài)源地覆蓋,天然的生態(tài)阻斷使生態(tài)系統(tǒng)交流受到較大干擾。

通過重力模型計(jì)算生態(tài)源地間相互作用力矩陣(表2),可知源地斑塊6與10之間的相互作用力最大,說明兩個(gè)生態(tài)源地之間的相互作用與關(guān)聯(lián)性最強(qiáng),生態(tài)系統(tǒng)物流與能流在兩個(gè)生態(tài)源地之間交換所需克服的阻力最小,物種遷徙的可能性最大,應(yīng)該重視此類源地斑塊之間的生態(tài)廊道建設(shè)與保護(hù)。因研究設(shè)置阻力值較大,故研究根據(jù)計(jì)算結(jié)果將相互作用力大于10的廊道作為重要廊道,共計(jì)13條重要廊道(圖3)。所構(gòu)建的生態(tài)廊道網(wǎng)絡(luò)中,生態(tài)廊道南北間的連通性較差,在漳州市與廈門市生態(tài)源地間的連通性較好,重要生態(tài)廊道主要集中在主要集中漳州市。重要生態(tài)廊道鏈接的源地間物種遷移可能性較大,主要得益于源地間廊道較短或阻力較小,有利于物質(zhì)與信息交流或交換。部分重要生態(tài)廊道是其他生態(tài)源地之間的必經(jīng)廊道,輻射范圍較廣。因此,重要生態(tài)廊道對物種遷移和擴(kuò)散具有重要意義,在保護(hù)修復(fù)規(guī)劃中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

圖3 生態(tài)安全格局Fig.3 Ecological security pattern

表2 生態(tài)源地斑塊間的相互作用矩陣Table 2 Interaction matrix between patches of ecological sources

3.1.4生態(tài)節(jié)點(diǎn)識別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)源地間物流與能流等交流過程中受阻力較大的點(diǎn)[21],是生態(tài)廊道中迫切需要修復(fù)的位置。將生態(tài)廊道與阻力值在[530.35,632.47]的阻力面相交得到二級生態(tài)節(jié)點(diǎn),與大于632.47的阻力面相交得到一級生態(tài)節(jié)點(diǎn)(圖3)。一級生態(tài)節(jié)點(diǎn)的分布較為零散,數(shù)量相對較少,對于生態(tài)廊道的阻斷作用較大,不利于生態(tài)源地間的物質(zhì)與能流交換；二級生態(tài)節(jié)點(diǎn)在數(shù)量相對較多且分布相對集中。一級與二級生態(tài)節(jié)點(diǎn)分布較為緊密,存在一條生態(tài)廊道可能被若干一級與二級生態(tài)節(jié)點(diǎn)阻斷的現(xiàn)象,不利于區(qū)域生態(tài)安全,該現(xiàn)象主要發(fā)生在漳州市轄區(qū)內(nèi)。研究區(qū)中生態(tài)廊道被建設(shè)用地與道路的阻斷效應(yīng)顯著,生態(tài)節(jié)點(diǎn)主要是生態(tài)廊道與建設(shè)用地或道路交界處,或建設(shè)用地與水域?qū)α值?、草地之間產(chǎn)生的阻斷等情況,顯著集中在廈門市、漳州市轄區(qū)、龍海市、長泰縣、平和縣與漳浦縣等地區(qū)。

3.2 土地利用變化模擬

2018—2030年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(如表3)顯示,變化較為顯著的是建設(shè)用地、耕地與林地,其中建設(shè)用地增加了3.5%,耕地與林地分別減少2.59%、1.14%。2018—2030年間最大的地類轉(zhuǎn)換情形是耕地、林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換,耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地主要集中在惠安縣、石獅市、晉江市、廈門市、龍海市與廈門市毗鄰地區(qū)、九龍江兩岸等快速城鎮(zhèn)化地區(qū)；林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換的地區(qū)較為分散。沿海的建設(shè)用地主要呈現(xiàn)帶狀擴(kuò)張,而內(nèi)陸主要是原有建成區(qū)向外環(huán)狀擴(kuò)張。

表3 2018年至2030年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2Table 3 Land use transfer matrix from 2018 to 2030

3.3 生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域識別

研究中所構(gòu)建的生態(tài)安全格局明確了生態(tài)源地與生態(tài)廊道的位置、數(shù)量與特征等,明晰了生態(tài)阻力值的空間分布,這均為廈漳泉地區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)的基礎(chǔ)參照。研究根據(jù)其基本屬性與生態(tài)學(xué)意義,劃分廈漳泉地區(qū)國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)。其中,生態(tài)源地是絕對的保護(hù)區(qū),部分生態(tài)阻力面高值區(qū)不利于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換,對生態(tài)系統(tǒng)有一定的干擾,生態(tài)阻力高值區(qū)內(nèi)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作勢在必行,而生態(tài)廊道建設(shè)與保護(hù)以及生態(tài)廊道中的戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)的修復(fù)也是國土空間生態(tài)修復(fù)保護(hù)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。因此,研究將廈漳泉地區(qū)待保護(hù)修復(fù)主要區(qū)域分為“一帶、兩核心”,其中“一帶”是生態(tài)源地保護(hù)帶,“兩核心”是生態(tài)節(jié)點(diǎn)修復(fù)核心區(qū)與生態(tài)阻力高值修復(fù)核心區(qū),如圖4。

圖4 生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域Fig.4 The places of ecological protection and restoration

研究將12個(gè)生態(tài)源地劃分為生態(tài)源地保護(hù)帶,生態(tài)源地是生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ),以林地和水域?yàn)橹?所在區(qū)域受到人類活動干擾較小,生態(tài)資源豐富,需要加以保護(hù)以維持穩(wěn)定的生態(tài)供給。生態(tài)源地保護(hù)帶主要分布于研究區(qū)內(nèi)陸縣市區(qū)及漳州市沿海部分地區(qū),在泉州地區(qū)的流通性較差。依托于區(qū)域生態(tài)保護(hù)政策,生態(tài)源地消失的可能性低。因此,對生態(tài)源地的保護(hù)應(yīng)遵循自然規(guī)律,在生態(tài)源地區(qū)域周圍構(gòu)筑生態(tài)屏障緩沖區(qū),維持生態(tài)源地的生態(tài)質(zhì)量與生態(tài)效益,維護(hù)生物多樣性,避免生態(tài)源地受到損害?；莅部h、晉江市等基本無生態(tài)源地覆蓋區(qū)域,隨著建設(shè)用地的擴(kuò)張,生態(tài)服務(wù)功能將會出現(xiàn)短缺。研究建議,對生態(tài)源地保護(hù)帶以“保護(hù)保育為主,抗干擾為輔”,在無生態(tài)源地覆蓋區(qū)域培育綠色基礎(chǔ)設(shè)施,以期形成次級生態(tài)源地服務(wù),對現(xiàn)有的生態(tài)源地服務(wù)功能形成一定的補(bǔ)充,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)連通性,使生態(tài)源地功能效用最大化。

研究根據(jù)生態(tài)阻力面與生態(tài)節(jié)點(diǎn)的分布劃分兩個(gè)生態(tài)修復(fù)核心區(qū)：一是生態(tài)廊道密布但生態(tài)節(jié)點(diǎn)聚集的生態(tài)節(jié)點(diǎn)修復(fù)核心區(qū),生態(tài)節(jié)點(diǎn)是物質(zhì)交換過程的障礙點(diǎn)與生態(tài)脆弱點(diǎn),使物種在生態(tài)源地間的遷徙等活動受限制,不利于區(qū)域生態(tài)適宜性的保護(hù),如漳州市轄區(qū)與龍海市邊緣地區(qū)、平和縣、漳浦縣等。對于生態(tài)節(jié)點(diǎn)的修復(fù),建議要合理確定生態(tài)廊道寬度,結(jié)合廊道寬度與廊道受阻實(shí)際情況開展相應(yīng)的自然或人工修復(fù),以暢通生態(tài)廊道,最大程度地聯(lián)動區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,提高區(qū)域整體生態(tài)效益。二是生態(tài)阻力高值修復(fù)核心區(qū),生態(tài)阻力高值區(qū)對應(yīng)生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值低值區(qū),該區(qū)域生境適宜性與生態(tài)效益較低,對生態(tài)源地間的物質(zhì)交流阻礙較大。區(qū)域內(nèi)主要是建設(shè)用地集中區(qū)與部分林地間夾雜的建設(shè)用地與未利用地等,集中分布于廈門、泉州地區(qū)。區(qū)域內(nèi)林地?cái)?shù)量較少且零星分布、耕地與建設(shè)用地間套分布、水域如晉江等河流兩岸基本為建設(shè)用地,無法形成良好的生態(tài)源地。因此,該區(qū)域生態(tài)用地受到的威脅較大,修復(fù)與保護(hù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)用地,結(jié)合區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)特征展開修復(fù),以提升區(qū)域生態(tài)本底條件為主,結(jié)合區(qū)域規(guī)劃布局,在生態(tài)阻力高值區(qū)建構(gòu)一定的綠地設(shè)施,以保障區(qū)域有一定的生態(tài)供給；在維持原有生態(tài)景觀的同時(shí)擴(kuò)大生態(tài)用地的影響,增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。綜上,研究建議該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)修復(fù)要結(jié)合區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)特征,跨區(qū)域協(xié)同修復(fù),以提升區(qū)域生態(tài)安全格局的整體性并期望形成覆蓋全域的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),將有助于提升區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平。

3.4 生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn)

研究將未來土地利用模擬中對生態(tài)安全格局造成脅迫的位置設(shè)為關(guān)鍵生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),如圖4。研究通過核密度方法識別2030年建設(shè)用地?cái)U(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)域,通過自然斷點(diǎn)法將其分為低、中、高與嚴(yán)重敏感區(qū)等4個(gè)擴(kuò)張級別(圖5),其中高度與嚴(yán)重敏感區(qū)主要分布在惠安縣、南安市、石獅市、廈門市、龍海市、漳浦縣等區(qū)域。疊加建設(shè)用地?cái)U(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)與生態(tài)安全格局,可知未來擴(kuò)張的建設(shè)用地不斷迫近生態(tài)源地,擠壓生態(tài)源地外的生態(tài)空間,也對部分生態(tài)廊道也造成了阻斷,不利于區(qū)域整體生態(tài)安全格局保護(hù),如德化縣、南安市、廈門市、漳州市轄區(qū)、漳浦縣等區(qū)域。生態(tài)源地與建設(shè)用地之間越鄰近,生態(tài)源地邊緣區(qū)受到的脅迫越大,這些潛在受到脅迫的地區(qū)作為生態(tài)空間預(yù)警點(diǎn)應(yīng)注重構(gòu)建生態(tài)源地緩沖區(qū),以使生態(tài)源地受到干擾的程度降到最小。研究中所提取的潛在生態(tài)廊道指示了區(qū)域生態(tài)源地之間相互交流與物質(zhì)交換的可能有效路徑,生態(tài)廊道建設(shè)的寬度未定,通過生態(tài)空間預(yù)警點(diǎn)的劃分有助于進(jìn)一步確定生態(tài)廊道保護(hù)與建設(shè)的具體范圍與寬度。社會經(jīng)濟(jì)與城鎮(zhèn)化過程中,建設(shè)用地的增長是不可避免的。根據(jù)研究結(jié)果,研究區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張切不可延續(xù)當(dāng)前擴(kuò)張速率,把握增量建設(shè)用地的布局,盤活存量建設(shè)用地,確定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界,并在國土空間規(guī)劃中進(jìn)行重新規(guī)劃布局,是生態(tài)保護(hù)的重要措施。因此,研究建議重點(diǎn)關(guān)注可能對生態(tài)空間造成極大威脅的區(qū)域用地類型變化,在滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的前提下,盡量減少新增建設(shè)用地,合理布局新增建設(shè)用地；盤活存量用地,調(diào)整原有建設(shè)用地規(guī)劃布局,結(jié)合生態(tài)保護(hù)修復(fù)格局確定重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)域,規(guī)劃具有彈性的國土空間布局,保障生態(tài)安全格局的完整性,合理規(guī)避相關(guān)人為影響的生態(tài)脅迫,保證人與自然和諧共生。

圖5 生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn)Fig.5 The early warning area of ecological protection space

4 討論與結(jié)論

在網(wǎng)格尺度下,研究劃分與預(yù)警生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)可為廈漳泉地區(qū)生態(tài)修復(fù)保護(hù)提供基礎(chǔ)信息,并對國內(nèi)其他區(qū)域識別國土空間生態(tài)修復(fù)區(qū)提供借鑒。研究綜合利用多源數(shù)據(jù)考慮生態(tài)源地的動態(tài)穩(wěn)定性選取12個(gè)斑塊作為生態(tài)源地,并通過研究區(qū)的生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值驗(yàn)證了所選取生態(tài)源地的有效性,避免了部分研究選取林地、水域等單一土地類型作為生態(tài)源地的不足。利用MSPA、MCR模型等方法識別了66條潛在生態(tài)廊道和13條重要生態(tài)廊道,識別兩級生態(tài)節(jié)點(diǎn),以此構(gòu)建了廈漳泉地區(qū)的生態(tài)安全格局。以生態(tài)安全格局為依據(jù)劃分生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)能夠以人類福祉為目標(biāo),從系統(tǒng)整體出發(fā)識別和配置區(qū)域空間要素,以進(jìn)行國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)識別與劃分。且生態(tài)保護(hù)修復(fù)不僅要“治已病”,更要“治未病”,僅停留與過去或現(xiàn)狀評價(jià)量化研究成果開展保護(hù)修復(fù)存在一定的弊端。因此,研究通過模擬生態(tài)安全格局限制下的2030年土地利用變化,對可能受到建設(shè)用地?cái)U(kuò)張脅迫的區(qū)域做出預(yù)警?；谝陨?研究識別了“一帶、兩核心”生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū)與未來生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警點(diǎn),基本明晰廈漳泉地區(qū)亟待生態(tài)保護(hù)修復(fù)空間位置主要集中在泉州市轄區(qū)、晉江市、石獅市、漳州市轄區(qū)與龍海市等區(qū)域。

研究主要是基于全域綜合角度進(jìn)行構(gòu)建生態(tài)安全格局,暫未考慮區(qū)域具體特殊的物種或尺度的生態(tài)安全格局,未來研究可考慮針對不同目的的生態(tài)修復(fù)構(gòu)筑不同尺度的生態(tài)安全格局以識別待保護(hù)修復(fù)空間。同時(shí),未來可針對研究建議中次級生態(tài)源地與預(yù)警點(diǎn)緩沖區(qū)等的有效構(gòu)建、生態(tài)廊道寬度閾值的設(shè)定以及生態(tài)修復(fù)措施等更加具體化的問題開展深入研究,如研究中建議在廈門市、晉江市、石獅市等地方構(gòu)建一定規(guī)模的城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施形成次級生態(tài)源地,但當(dāng)前城鎮(zhèn)化仍在快速發(fā)展,區(qū)域建設(shè)用地本就欠缺,在城市內(nèi)部如何平衡生態(tài)用地和建設(shè)用地之間比例的配置以最好地發(fā)揮效用是一個(gè)亟待解決的問題。

廈漳泉地區(qū)生境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值相對較低,基于景觀生態(tài)學(xué)視角構(gòu)建生態(tài)安全格局和生態(tài)保護(hù)修復(fù)分區(qū),以及從土地利用動態(tài)變化的角度提出生態(tài)保護(hù)空間預(yù)警是保護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的一種有效途徑。研究建議,要協(xié)同生態(tài)保護(hù)修復(fù)核心區(qū)與預(yù)警區(qū)域以確定區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)等級以開展區(qū)域整體生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作,合理控制建設(shè)用地增長,并優(yōu)化區(qū)域國土空間格局以維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全格局的完整性。