基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)敏感性的武漢市生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)

方臣，匡華，賈琦琪，陳曦，朱正勇，葉琴

1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院

2.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與資源、環(huán)境之間的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重，生態(tài)安全已成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的首要問(wèn)題。黨的十八大提出了生態(tài)文明建設(shè)，多次強(qiáng)調(diào)要建設(shè)生態(tài)文明、維護(hù)生態(tài)安全[1]。城市生態(tài)安全是指生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是否能夠保障人類正常生活、身體健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[2]。生態(tài)安全格局研究是在景觀生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，國(guó)內(nèi)外已有大量學(xué)者開(kāi)展生態(tài)格局的形成演變機(jī)制、構(gòu)建優(yōu)化、安全預(yù)測(cè)和調(diào)控管理等研究[3]，取得了豐碩成果。通過(guò)構(gòu)建合理的生態(tài)安全格局，可以加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域自然資源的可持續(xù)利用，推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展。早期學(xué)者主要圍繞生物多樣性[4]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[5]等單一目標(biāo)進(jìn)行生態(tài)安全格局構(gòu)建研究。隨著對(duì)自然資源生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)的加深，基于多目標(biāo)的生態(tài)安全格局構(gòu)建[6]方法研究越來(lái)越多，目前主流的方法是構(gòu)建識(shí)別生態(tài)源地—提取生態(tài)廊道—判別生態(tài)節(jié)點(diǎn)的格局體系[7]。如李國(guó)煜等[8]利用最小累積阻力模型，建立了福建省福清市源地—廊道的生態(tài)安全格局，為該地區(qū)的城鄉(xiāng)總體規(guī)劃提供了生態(tài)依據(jù)；周汝波等[9]以粵港澳大灣區(qū)4種典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)InVEST模型構(gòu)建了一個(gè)多要素、系統(tǒng)完整的生態(tài)安全空間。生態(tài)源地的識(shí)別是生態(tài)安全格局體系的重要基礎(chǔ)，高夢(mèng)雯等[10]從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性2個(gè)層面，選取生物多樣性、水源涵養(yǎng)、水土保持、水土流失、石漠化5個(gè)指標(biāo)來(lái)識(shí)別生態(tài)源地。通過(guò)對(duì)反映區(qū)域特點(diǎn)的多個(gè)生態(tài)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)來(lái)識(shí)別生態(tài)源地，可提高生態(tài)安全格局構(gòu)建的客觀性和科學(xué)性。

武漢市是我國(guó)中部地區(qū)的特大型城市，水資源豐富，湖泊、河流眾多。近10多年來(lái)，武漢市社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市建設(shè)用地急速擴(kuò)張，自然資源受到越來(lái)越嚴(yán)重的威脅，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，其治理引起社會(huì)的共同關(guān)注。筆者結(jié)合武漢市區(qū)域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，以水源涵養(yǎng)、水土保持、固碳釋氧、洪水調(diào)蓄、生物多樣性5種評(píng)價(jià)因子開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)，以地質(zhì)災(zāi)害、土壤質(zhì)量、水土流失和地表水環(huán)境質(zhì)量4種評(píng)價(jià)因子開(kāi)展生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性—生態(tài)敏感性綜合指標(biāo)體系，基于GIS空間分析技術(shù)識(shí)別武漢市生態(tài)源地，從土地利用、地形、人類活動(dòng)和植被覆蓋4個(gè)方面構(gòu)建生態(tài)阻面，通過(guò)最小累積阻力模型提取生態(tài)廊道，判別生態(tài)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建武漢市生態(tài)安全格局，為促進(jìn)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保障生態(tài)安全，提升生態(tài)服務(wù)質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

武漢市（113°41′E～115°05′E，29°58′N～31°22′N）位于湖北省東部、長(zhǎng)江與漢江交匯處，地處江漢平原東部、長(zhǎng)江中游，長(zhǎng)江及漢江橫貫市境中央，將武漢中心城區(qū)一分為三，全市下轄13個(gè)市轄區(qū)（圖1）。武漢市江河縱橫、湖泊眾多，水域面積約占全市總面積的1/4。地貌屬鄂東南丘陵經(jīng)江漢平原東緣向大別山南麓低山丘陵過(guò)渡地區(qū)，中間低平，南北丘陵、崗壟環(huán)抱，北部低山林立。全市低山、丘陵、壟崗平原與平坦平原的面積分別占土地總面積的5.8%、12.3%、42.6%和39.3%，海拔高度為19.2～873.7 m，大部分在50 m以下。武漢市屬北亞熱帶季風(fēng)性（濕潤(rùn)）氣候，具有常年雨量豐沛、熱量充足、雨熱同季、光熱同季、冬冷夏熱、四季分明等特點(diǎn)。

圖 1 武漢市行政區(qū)劃和土地利用現(xiàn)狀Fig.1 Present situation of administrative division and land use in Wuhan City

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要包括遙感影像、土地利用、歸一化植被指數(shù)（NDVI）、氣象、地形、土壤、地質(zhì)等多源數(shù)據(jù)，其中土地利用數(shù)據(jù)由2018年Landsat 8遙感影像解譯得到，地形數(shù)據(jù)為30 m空間分辨率的數(shù)字高程（DEM）數(shù)據(jù)，NDVI數(shù)據(jù)為MODIS13Q1產(chǎn)品生成，以上數(shù)據(jù)均來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http://www.gscloud.cn/）；氣象數(shù)據(jù)包括降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)的氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及蒸散發(fā)量的柵格數(shù)據(jù)，主要用來(lái)計(jì)算水源涵養(yǎng)功能和植被凈初級(jí)生產(chǎn)力，數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)站（https://data.cma.cn/）；土壤數(shù)據(jù)主要包括2015年土壤質(zhì)地、重金屬污染數(shù)據(jù)，交通數(shù)據(jù)包括2018年道路網(wǎng)、地鐵站點(diǎn)和高速路口等，地表水環(huán)境質(zhì)量和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)用來(lái)評(píng)估生態(tài)敏感性，湖庫(kù)庫(kù)容數(shù)據(jù)用來(lái)評(píng)估洪水調(diào)蓄功能重要性，均從當(dāng)?shù)刈匀毁Y源管理部門獲取。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地是生態(tài)空間中對(duì)區(qū)域生態(tài)安全有重要意義，具有提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、阻礙生態(tài)系統(tǒng)退化及具有輻射功能的特殊斑塊。綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果，選取重要區(qū)域作為生態(tài)源地。

1.3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)

武漢市地理位置特殊、氣候條件與土壤環(huán)境孕育了其獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)。因此，基于已有研究成果，結(jié)合武漢市的主體功能定位和自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，主要選取水源涵養(yǎng)、水土保持、固碳釋氧、洪水調(diào)蓄、生物多樣性5類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)5類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行重要性評(píng)價(jià)，最后采用多因子加權(quán)求和模型[11]對(duì)生態(tài)系統(tǒng)綜合服務(wù)功能重要性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

（1）水源涵養(yǎng)

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草地等）通過(guò)其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用，對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積，并通過(guò)蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控。根據(jù)水量平衡原理構(gòu)建水量平衡方程，方程中各收入項(xiàng)、支出項(xiàng)和蓄水變量隨地區(qū)不同而不同，水源的主要來(lái)源是降水，而輸出的方向主要是地表徑流和蒸發(fā)等。采用水量平衡方程[12]計(jì)算陸地水源涵養(yǎng)功能，計(jì)算公式為：

式中： T Q 為總水源涵養(yǎng)量，m3；Pi為i類生態(tài)系統(tǒng)多年平均降水量，mm；Ri為i類生態(tài)系統(tǒng)多年平均地表徑流量，mm； E Ti為i類生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)量，mm；Ai為i類 生態(tài)系統(tǒng)面積，km2；j為生態(tài)系統(tǒng)類型的數(shù)量。其中，Ri=Pi×α，α為地表徑流系數(shù)，不同生態(tài)系統(tǒng)類型的地表徑流系數(shù)不同，一般來(lái)說(shuō)，植被覆蓋越高的地方，地表徑流系數(shù)越小。

（2）水土保持

水土保持是生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)其結(jié)構(gòu)與過(guò)程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用。采用RUSLE方程的水土保持服務(wù)模型[13]估算生態(tài)系統(tǒng)水土保持功能。計(jì)算公式如下：

式中： S C 為土壤保持量，t/(hm2·a)； A p為潛在土壤侵蝕 量 ，t/(hm2·a)； A r為 實(shí) 際 土 壤 侵 蝕 量 ，t/(hm2·a)。R為降水侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a）；K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm）；L、S為地形因子（L為坡長(zhǎng)因子，S為坡度因子），m；C為植被覆蓋因子；P為水土保持措施因子。

（3）固碳釋氧

固碳釋氧功能包括固碳和釋氧能力[14]，由于植被凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）與碳吸收具有顯著的線性相關(guān)關(guān)系，因此，采用NPP來(lái)表征固碳釋氧功能。NPP估算模型[15]如下：

式中：APAR(x，t)為像元x在t月吸收的光合有效輻射，gC/(m2·月)；ε(x，t)為像元x在t月的實(shí)際光能利用率，gC/MJ。

（4）洪水調(diào)蓄

暴雨洪澇是武漢市常見(jiàn)的自然災(zāi)害，湖泊和水庫(kù)在降低洪水危害、保障區(qū)域防洪安全方面共同發(fā)揮著重要作用，洪水調(diào)蓄評(píng)估模型包括湖泊調(diào)蓄能力和水庫(kù)調(diào)蓄能力評(píng)估。針對(duì)武漢市境內(nèi)面積大于1 km2的湖泊進(jìn)行湖泊洪水調(diào)蓄能力分析，其估算公式如下[16]:

式中：Cr為湖泊可調(diào)蓄水量，m3；LK為湖泊水面面積，m2。

武漢市的大中型水庫(kù)調(diào)蓄能力評(píng)估公式如下[16]：

式中：Cf為水庫(kù)防洪庫(kù)容，104m3；Co為水庫(kù)總庫(kù)容，104m3。根據(jù)水庫(kù)總庫(kù)容推算水庫(kù)防洪庫(kù)容，進(jìn)而對(duì)水庫(kù)洪水調(diào)蓄能力進(jìn)行評(píng)估。

（5）生物多樣性

生境維持重要性評(píng)價(jià)常用來(lái)反映區(qū)域生物多樣性，因此使用InVEST模型評(píng)估生境維持重要性[17]，公式如下：

式中：Qab為生境類型b中a柵格的生境質(zhì)量指數(shù)；Hb為生境類型b的生境適宜度，取值為[0，1]；k為半飽和常數(shù)，取最大生境退化度的1/2；z為歸一化常量，通常設(shè)為2.5。

1.3.1.2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

生態(tài)敏感性指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)干擾和自然環(huán)境變化的反應(yīng)程度，表明區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題發(fā)生的難易程度和可能性。針對(duì)武漢市特殊的地理位置與自然人文環(huán)境，選定地質(zhì)災(zāi)害、土壤質(zhì)量、水土流失和地表水環(huán)境質(zhì)量4個(gè)方面，通過(guò)對(duì)單一生態(tài)敏感性進(jìn)行多項(xiàng)加權(quán)求和來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)域的綜合生態(tài)敏感性。其中水土流失通過(guò)通用土壤流失方程[13]計(jì)算得到。由于無(wú)法比較哪種服務(wù)對(duì)總體貢獻(xiàn)最大，為了保持研究結(jié)果的中立性，默認(rèn)4種生態(tài)敏感性指數(shù)的權(quán)重相同。利用ArcGIS軟件對(duì)生態(tài)敏感性各項(xiàng)指標(biāo)圖層進(jìn)行空間疊加分析，得到武漢市綜合生態(tài)敏感分布圖。

1.3.2 阻力面構(gòu)建

阻力面構(gòu)建是生態(tài)廊道提取的核心，它反映的是生態(tài)流在生態(tài)功能區(qū)之間運(yùn)行時(shí)受到阻力強(qiáng)度的空間分布[18]。參照文獻(xiàn)[19-20]，從土地利用類型、地形、人類活動(dòng)和植被覆蓋4個(gè)方面構(gòu)建生態(tài)阻力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其中土地利用類型分為林地、草地、耕地、水域、未利用地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、工礦用地、高速公路、普通公路，地形分為高程和坡度2個(gè)指標(biāo)，人類活動(dòng)分為與道路距離、與水體距離、與居民點(diǎn)距離、興趣點(diǎn)4個(gè)指標(biāo)，植被覆蓋按NDVI劃分5個(gè)級(jí)別（表1），根據(jù)各阻力因子景觀阻力和對(duì)應(yīng)指標(biāo)權(quán)重，在ArcGIS軟件中進(jìn)行加權(quán)疊加得到生態(tài)阻力空間分布。

表 1 武漢市生態(tài)阻力指標(biāo)體系Table 1 Index system of ecological resistance in Wuhan City

1.3.3 廊道提取和生態(tài)安全格局構(gòu)建

生態(tài)廊道是生態(tài)源地斑塊間物種、信息和能量流通的主要通道，利用最小累積阻力模型（minimum cumulative resistance Model，MCR）[21]，模擬計(jì)算物種在源地間運(yùn)動(dòng)所需克服的最小阻力，從而構(gòu)建生物流動(dòng)的生態(tài)廊道，計(jì)算公式如下：

式中：MCR為從源擴(kuò)散到空間范圍內(nèi)某一點(diǎn)的累積阻力；Dαβ為物種從源 β 到景觀單元 α的空間距離；Rα為物種穿越景觀單元 α的阻力；fmin反映MCR與景觀生態(tài)過(guò)程的正相關(guān)函數(shù)關(guān)系。

生態(tài)節(jié)點(diǎn)一般為廊道的相交或轉(zhuǎn)折點(diǎn)，用來(lái)連接相鄰生態(tài)源地，將關(guān)鍵生態(tài)廊道所通過(guò)的阻力面鞍部落差最大的地方作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)的首先區(qū)位，通過(guò)源地—生態(tài)廊道—生態(tài)節(jié)點(diǎn)的模式構(gòu)建完整的生態(tài)安全格局。

2 結(jié)果與分析

2.1 武漢市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)5類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能確定權(quán)重和空間疊加分析，采用自然斷點(diǎn)法將武漢市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性分為極重要、高度重要、中等重要、比較重要、一般重要5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)（圖2）。從空間分布看，武漢市水源涵養(yǎng)極重要區(qū)主要有分布在黃陂區(qū)西北部的木蘭山風(fēng)景區(qū)、素山寺森林公園、梅店水庫(kù)、夏家寺水庫(kù)和院基寺水庫(kù)等，新洲區(qū)東北部的將軍山森林公園和道觀河水庫(kù)等，以及長(zhǎng)江、漢江等主干河流和河?xùn)|湖、梁子湖、湯遜湖等大型湖泊等。水土保持極重要地區(qū)分布相對(duì)集中，主要在黃陂區(qū)北部的低山丘陵地帶，素山寺、云霧山、木蘭山和雙峰山等森林公園和風(fēng)景區(qū)。固碳釋氧極重要區(qū)主要集中分布在北部黃陂區(qū)的雙峰山國(guó)家森林公園、木蘭文化生態(tài)旅游區(qū)以及新洲區(qū)的將軍山森林公園。洪水調(diào)蓄極重要區(qū)主城區(qū)主要靠長(zhǎng)江和漢江，以及東湖和湯遜湖等大中型湖泊，遠(yuǎn)城區(qū)中主要以水庫(kù)蓄水為主。生物多樣性極重要地區(qū)面積較大且分布相對(duì)集中，主要在黃陂區(qū)北部區(qū)域、江夏區(qū)中部和南部區(qū)域以及武漢市的大型水域。

圖 2 武漢市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.2 Evaluation results of the importance of ecosystem services in Wuhan City

圖 3 武漢市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Evaluation results of ecological sensitivity in Wuhan City

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要區(qū)和高度重要區(qū)面積分別為8.47和1 342.20 km2，占比之和為15.88%，其集中分布在黃陂區(qū)北部，新洲區(qū)東北部以及武漢市河流、湖泊等流域范圍內(nèi)。黃陂區(qū)北部和新洲區(qū)東北部是武漢市主要的林地分布區(qū)域，具有重要的水源涵養(yǎng)和水土保持功能，而武漢市眾多的河流、湖泊具有重要的洪水調(diào)蓄以及水源涵養(yǎng)作用。中等重要區(qū)面積為1 421.40 km2，占比為16.71%，其在漢南區(qū)西南部和東西湖區(qū)中部存在相對(duì)集聚，主要分布在北部的倒水河、舉水河和灄水河，而在其他區(qū)域均為零星散布。比較重要地區(qū)面積為5 451.31 km2，占比高達(dá)64.09%，基本遍布整個(gè)武漢市域。一般重要地區(qū)面積為282.59 km2，占比為3.32%，集中分布在城市中心區(qū)域，植被較少，但有東湖、湯遜湖、后官湖等。

2.2 武漢市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)各項(xiàng)生態(tài)敏感性確定權(quán)重和空間疊加分析，采用自然斷點(diǎn)法將武漢市生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)值分為一般敏感、比較敏感、中等敏感、高度敏感和極敏感區(qū)5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)（圖3）。武漢市生態(tài)敏感性以比較敏感為主，面積為4 036.83 km2，占區(qū)域總面積的47.26%；中等敏感區(qū)域次之，面積為2 497.98 km2，占29.24%。二者交叉分布于武漢市整個(gè)中部地區(qū)，主要為農(nóng)業(yè)用地，人類活動(dòng)干擾程度相對(duì)較強(qiáng)，生態(tài)綜合敏感性相對(duì)更高。此外，中等敏感區(qū)在黃陂區(qū)西北部存在集中分布趨勢(shì)，主要與該區(qū)域山地丘陵地形和獨(dú)特的地質(zhì)條件有關(guān)。一般敏感區(qū)面積為1 228.16 km2，占比為14.38%，主要分布在武漢市南部地區(qū)，主要用地類型為林地和水域，水源涵養(yǎng)能力和水土保持能力較強(qiáng)，人類干擾程度較低，綜合生態(tài)敏感性較弱。高度敏感面積為719.82 km2，占比為8.43%，空間分布呈片狀和條帶狀2種趨勢(shì)，其中，片狀分布主要集中在黃陂區(qū)東北部地區(qū)，該區(qū)域多為工礦用地，且地質(zhì)條件獨(dú)特，敏感性較強(qiáng)；條帶狀分布主要存在于武漢市水體邊緣地區(qū)，沿河流延伸方向分布。極為敏感區(qū)域分布面積較小，僅有59.61 km2，占0.70%，主要分布在黃陂區(qū)北部水體邊緣地區(qū)，區(qū)域內(nèi)部多工礦用地，水質(zhì)污染強(qiáng)度較大，且水土流失和地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題相伴發(fā)生，敏感性極強(qiáng)。

2.3 武漢市生態(tài)源地識(shí)別

生態(tài)源地根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性-生態(tài)敏感性指標(biāo)體系評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果如圖4所示。為了深入分析生態(tài)源地的空間分布特征，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)

圖 4 武漢市生態(tài)源地空間分布Fig.4 Spatial distribution of ecological sources in Wuhan City

各區(qū)生態(tài)源地的規(guī)模、用地類型與結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖5所示。從生態(tài)源地規(guī)模上來(lái)看，武漢市生態(tài)源地共98個(gè)，占全市總面積25.82%。區(qū)級(jí)尺度上，生態(tài)源地主要位于遠(yuǎn)城區(qū)（江夏區(qū)、蔡甸區(qū)、黃陂區(qū)和新洲區(qū)），面積占84.95%；而中心城區(qū)面積僅占15.05%。其中黃陂區(qū)生態(tài)源地最多，面積占比為30.62%，江夏區(qū)次之，面積占比為28.57%；而位于中心城區(qū)的江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)和青山區(qū)，生態(tài)源地面積占比均小于1%。從生態(tài)源地用地類型來(lái)看，以水體為主，耕地和林地次之，其面積分別占42.56%、26.72%和23.65%。這與武漢市水資源豐富、湖泊眾多的地域特征有關(guān)。

圖 5 武漢市生態(tài)源地行政區(qū)分布及其土地利用結(jié)構(gòu)Fig.5 Distribution of administrative regions and land use structure of ecological sources in Wuhan City

2.4 武漢市生態(tài)廊道提取和生態(tài)安全格局構(gòu)建

通過(guò)最小累積阻力模型計(jì)算得到生態(tài)累積阻力面，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，累計(jì)阻力面以生態(tài)源地為中心，呈圈層向外逐層遞減，整體上源地之間連通性較好。其中，位于黃陂區(qū)北部山區(qū)的源地面積較大，且該區(qū)域?qū)儆诘妥枇^(qū)，源地間連通性條件好，具有重要的生態(tài)價(jià)值；位于武漢市東南部地區(qū)的梁子湖南部平原區(qū)，陸地植被覆蓋較好，但破碎化嚴(yán)重，阻力較大。

圖 6 武漢市生態(tài)累積阻力面空間分布Fig.6 Spatial distribution of ecological cumulative resistance surface in Wuhan City

在98個(gè)生態(tài)源地圖層上提取中心點(diǎn)作為重要生態(tài)源地的中心節(jié)點(diǎn)，利用最小累積阻力模型計(jì)算生態(tài)源地節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的景觀阻力來(lái)確定最短路徑和最小成本路徑，節(jié)點(diǎn)之間兩兩生成廊道，除去重復(fù)廊道，即為潛在的景觀生態(tài)廊道。結(jié)合武漢現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境與未來(lái)發(fā)展需求，最終確定的景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)共包括重要生態(tài)廊道80條（圖7），長(zhǎng)928 km?？v向廊道以灄水河—長(zhǎng)江為主要中心軸，包括素山寺—木蘭山—府河—后官湖，將軍山—漲渡湖—東湖—梁子湖，武湖—東湖—湯遜湖—魯湖—斧頭湖。橫向廊道包括素山寺—木蘭山—將軍山，府河—武湖，后官湖—湯遜湖—梁子湖，沉湖—青龍山—梁子湖，沉湖—魯湖—斧頭湖—梁子湖。橫向和縱向生態(tài)廊道相互交錯(cuò)，構(gòu)成“五橫四縱”生態(tài)格局，廊道相互連接，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)提升區(qū)域生態(tài)連通性具有重要意義。

圖 7 武漢市生態(tài)安全格局Fig.7 Ecological security pattern of Wuhan City

根據(jù)生態(tài)累積阻力面分布和城市生態(tài)空間格局，武漢市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)適選區(qū)位包括以下6個(gè)節(jié)點(diǎn)：1）黃陂區(qū)李家街—祁家街—黃孝公路附近；2）東西湖區(qū)柏泉辦事處—武荊高速附近；3）甸區(qū)侏儒街—漢蔡高速附近；4）黃陂區(qū)蔡家榨鎮(zhèn)附近；5）新洲區(qū)鳳凰鎮(zhèn)附近；6）新洲區(qū)邾城街附近。這些節(jié)點(diǎn)有重要的生態(tài)廊道通道通過(guò)，但是又處于人類活動(dòng)劇烈的居民點(diǎn)和交通干線。為保障生態(tài)廊道的安全和連通性，在這些區(qū)域宜建造人文生態(tài)景觀。

3 結(jié)論與建議

(1)武漢市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，武漢市重要生態(tài)功能區(qū)面積較大，黃陂區(qū)木蘭山風(fēng)景區(qū)、素山寺、新洲區(qū)將軍山、江夏區(qū)青龍山和蔡甸區(qū)九真山等森林公園是水源涵養(yǎng)、洪水調(diào)蓄、固碳釋氧和生物多樣性的重要功能區(qū)，主要河流、大型湖泊、水庫(kù)等水體是主要的水源涵養(yǎng)和洪水調(diào)蓄功能區(qū)。武漢市生態(tài)敏感性空間分布差異明顯，以比較敏感為主，敏感性強(qiáng)的用地類型多為工礦用地，主要集中在黃陂區(qū)，林地和水域用地類型的水源涵養(yǎng)能力和水土保持能力較強(qiáng)，人類干擾程度較低，生態(tài)敏感性較弱。

(2)利用最小累積阻力模型，識(shí)別了武漢市98個(gè)生態(tài)源地、80條生態(tài)廊道、6個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成生態(tài)源地—生態(tài)廊道—生態(tài)節(jié)點(diǎn)的生態(tài)安全格局，形成“五橫四縱”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系，生態(tài)安全格局的構(gòu)建有利于提升生態(tài)系統(tǒng)之間的連通性，促進(jìn)生態(tài)物質(zhì)和能量的流動(dòng)。

(3)為進(jìn)一步加強(qiáng)武漢市生態(tài)環(huán)境保護(hù)，建議一方面針對(duì)重要生態(tài)敏感區(qū)，做好災(zāi)害防治措施，減少工程建設(shè)等人類劇烈活動(dòng)，避免引發(fā)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，在水土流失和地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的地區(qū)，做好水土保持工作，逐步有序?qū)嵤┩烁€林工程，水質(zhì)污染和土壤污染敏感區(qū)需對(duì)大型污染企業(yè)進(jìn)行排污重點(diǎn)管控。另一方面強(qiáng)化森林公園和大型水體等核心生態(tài)源地的保護(hù)，嚴(yán)格禁止建設(shè)用地和農(nóng)業(yè)擴(kuò)張的侵占，建立生態(tài)廊道，在中心城區(qū)主要通過(guò)建立溝渠加強(qiáng)水體之間的聯(lián)系，修建綠道隔絕外部對(duì)水體的污染，提高生態(tài)系統(tǒng)流通性，在生態(tài)節(jié)點(diǎn)處，構(gòu)造人文綠色景觀，保證生態(tài)廊道的連通性和安全性。