基于減排增匯潛力評價的區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化研究
——以南京都市圈為例

卞新寅，胡 宏

（南京大學 建筑與城市規(guī)劃學院，江蘇 南京 210093）

0 引言

降低由人類活動造成的二氧化碳排放，緩解全球氣候變暖風險已成為人類社會共同面臨的重要挑戰(zhàn)。在中國“碳達峰、碳中和”的國家戰(zhàn)略背景下，減少社會經(jīng)濟系統(tǒng)碳排壓力、增加生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力成為研究熱點。既往有關(guān)雙碳目標實現(xiàn)途徑的研究主要集中在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型［1］、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變［2］、農(nóng)田管理與植樹造林［3］、碳排交易［4］和碳匯市場［5］等領(lǐng)域。隨著國土空間低碳治理要求提升，從空間格局優(yōu)化視角探究實現(xiàn)雙碳目標路徑的研究逐漸增多，主要關(guān)注兩個方面：一是不同國土空間類型［6，7，8］和土地利用用途轉(zhuǎn)變［9－11］的碳排碳匯效應(yīng)；二是通過區(qū)域［12，13］、城市［14－16］、社區(qū)［17］等多尺度空間格局優(yōu)化實現(xiàn)雙碳目標的路徑策略。

區(qū)域作為國家和地方的中間治理層級，在國家戰(zhàn)略意圖落實上起到承上啟下的協(xié)調(diào)中介作用，同時在區(qū)域尺度進行空間治理有助于實現(xiàn)城鄉(xiāng)山水林田湖草一盤棋，因而在區(qū)域?qū)用鎸崿F(xiàn)雙碳目標已成為國土空間格局優(yōu)化的關(guān)注重點。黃賢金、董祚繼等人提出實施高碳匯區(qū)域保護、建設(shè)用地總量管控的碳中和區(qū)域空間格局優(yōu)化思路［13，18］；也有學者基于區(qū)域空間結(jié)構(gòu)對碳排放的鎖定效應(yīng)，提出“多城市中心＋快速交通廊道”的低碳緊湊區(qū)域空間結(jié)構(gòu)，并從城鄉(xiāng)空間統(tǒng)籌、生態(tài)空間保護、交通空間集約、產(chǎn)業(yè)空間升級等方面提出低碳導向區(qū)域空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路［19，20］。

當前研究成果多以指導性政策和原則性要求為主，城鄉(xiāng)建設(shè)空間的集約利用和碳排效率提升、生態(tài)空間的數(shù)量增加和碳匯強度提高是減排增匯導向下區(qū)域空間格局優(yōu)化研究的核心結(jié)論。近年來開始有學者從區(qū)域碳平衡分區(qū)出發(fā)，在區(qū)域碳排碳匯核算基礎(chǔ)上依據(jù)碳排放經(jīng)濟貢獻、碳生態(tài)承載力等指標對區(qū)域各城市進行減排增匯潛力評價，依據(jù)評價結(jié)果進行碳平衡分區(qū)并分別提出優(yōu)化建議［21－23］。然而此類研究落腳點僅限于區(qū)域各城市的碳平衡功能定位，缺少國土空間層面的干預保障措施。區(qū)域尺度的減排增匯面臨城市協(xié)同治理和空間多要素統(tǒng)籌的挑戰(zhàn)，亟需將城市尺度的減排增匯潛力評價與區(qū)域國土空間格局優(yōu)化進行有效銜接來指導國土空間規(guī)劃實踐。

區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化作為國土空間規(guī)劃的重要技術(shù)手段，緣起于20 世紀90 年代的景觀生態(tài)規(guī)劃方法，最初是基于景觀格局與生態(tài)過程的相互作用機制提出景觀格局優(yōu)化方案［24］。馬克明等人對景觀生態(tài)規(guī)劃內(nèi)涵進行發(fā)展，強調(diào)區(qū)域尺度生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)生作用機制以及生態(tài)保護和生態(tài)恢復研究的發(fā)展需求，提出區(qū)域生態(tài)安全格局是針對區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題，保護和恢復生物多樣性、維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的完整性、實現(xiàn)對區(qū)域生態(tài)有效控制和持續(xù)改善的空間格局［25］?！霸吹刈R別—廊道判定”是區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化的基本模式，由國外學者Cook 率先提出并應(yīng)用于景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建［26，27］。源地識別即提取對維護區(qū)域生態(tài)安全具有關(guān)鍵意義的生態(tài)用地，其識別方法主要從生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性評價等方面展開［28，29］，或是基于形態(tài)學空間格局方法（MSPA）進行源地識別［30］。廊道判定依賴于生態(tài)阻力面的設(shè)置，阻力面構(gòu)建的主流方法是根據(jù)景觀類型進行賦值，再通過最小阻力模型來生成廊道［31］。也有學者通過計算空間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值作為源地識別和廊道構(gòu)建的基礎(chǔ)［32］。

隨著國土空間規(guī)劃體系的建立，更多學者將區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化理念與方法應(yīng)用于城鎮(zhèn)開發(fā)邊界與生態(tài)紅線劃定［33，34］，其對于約束碳源空間擴張、保護碳匯空間具有重要意義。既有研究多是對區(qū)域國土空間進行整體生態(tài)格局分析，得出理想化的生態(tài)安全格局優(yōu)化方案。然而區(qū)域由細分的行政實體構(gòu)成，這些行政實體是生態(tài)安全格局優(yōu)化方案的實施主體，若不考慮各城市的減排增匯潛力、判斷其在區(qū)域?qū)崿F(xiàn)雙碳目標過程中的功能定位并對其進行差異化的空間規(guī)劃指引，則會使整體優(yōu)化方案難以協(xié)調(diào)實施。因而，為滿足城市減排增匯功能定位的國土空間落地需求，銜接城市減排增匯潛力評價與區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方法，將城市尺度的減排增匯潛力評價結(jié)果進行降尺度傳導，規(guī)范區(qū)域國土空間的保護與利用，推動雙碳目標下的國土空間格局優(yōu)化，一直是亟待開展的工作。

因此，本研究以南京都市圈為研究范圍，構(gòu)建基于城市減排增匯潛力評價的區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化技術(shù)路線，銜接城市減排增匯功能定位與區(qū)域生態(tài)安全格局重要性評估結(jié)果，為低碳導向的區(qū)域國土空間規(guī)劃編制提供方法支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

南京都市圈地處長江下游，橫跨蘇皖兩省，是連通東部中部兩大板塊的樞紐區(qū)域，具有重要的戰(zhàn)略地位。南京都市圈由以江蘇省南京市為中心、聯(lián)系緊密的周邊城市共同組成，主要包括南京、鎮(zhèn)江、揚州、淮安、蕪湖、馬鞍山、滁州、宣城8 市全域及常州市金壇區(qū)和溧陽市（圖1）。

圖1 南京都市圈土地利用類型Figure 1 Land use type in the Nanjing Metropolitan Area

南京都市圈是中國經(jīng)濟最為活躍的地區(qū)之一，面臨較大碳減排壓力。2021 年其成為國家首個批復的都市圈規(guī)劃，在此背景下如何統(tǒng)籌區(qū)域內(nèi)各城市減排增匯，通過生態(tài)安全格局優(yōu)化助力區(qū)域雙碳目標實現(xiàn)是亟待探討的問題。

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)（2015、2020 年）、NDVI 數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)（土壤質(zhì)地、土壤類型、土壤侵蝕）來源于中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心，分辨率分別為30m、1km、1km。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為30m；氣候數(shù)據(jù)（降水、溫度、蒸散發(fā)）來源于國家基礎(chǔ)地理信息平臺，分辨率為1km。經(jīng)濟社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于江蘇安徽兩省、各市年度經(jīng)濟社會統(tǒng)計年鑒以及各市第六和第七次人口普查數(shù)據(jù)。能源消耗數(shù)據(jù)來源于各市年度經(jīng)濟社會統(tǒng)計年鑒（表1）。

表1 數(shù)據(jù)信息與來源Table 1 Data information and sources

2 研究方法

2.1 研究思路與技術(shù)路線

本研究主要從區(qū)域減排增匯責任分擔和區(qū)域生態(tài)本底重要性評價切入。通過區(qū)域內(nèi)城市尺度的減排增匯潛力評價結(jié)果修正區(qū)域內(nèi)柵格尺度的生態(tài)安全格局重要性評價，實現(xiàn)城市尺度減排增匯潛力評價結(jié)果的降尺度傳導，使得減排增匯潛力等級越高的城市有更多的生態(tài)空間被納入保護范圍，以約束其建設(shè)用地無序擴張，承擔更重要的減排增匯責任，從而有利于區(qū)域發(fā)展保護意圖在國土空間上的落實（圖2）。

圖2 基于減排增匯潛力評價的區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化技術(shù)路線Figure 2 Technical route of ecological security pattern optimization based on potential evaluation of reducing carbon emission and increasing carbon sink

城市碳排碳匯與城市經(jīng)濟、社會、生態(tài)3 個子系統(tǒng)息息相關(guān)，減排增匯意味著傳統(tǒng)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型。城市減排增匯潛力主要是通過對碳排碳匯及其影響因素的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行分析，判斷城市減排增匯的可能性，從而可采取針對性措施控制碳排正向影響因素的增加、促進碳匯正向影響因素的發(fā)展，最終將減排增匯的潛在能力變成實際能力［35］。雙碳目標在區(qū)域?qū)用娴姆纸獗举|(zhì)上是發(fā)展權(quán)利和保護義務(wù)在空間上的分配，對于區(qū)域發(fā)展保護格局將產(chǎn)生重大影響。因此雙碳目標的實現(xiàn)有賴于區(qū)域統(tǒng)籌安排與各城市分工協(xié)作，需通過城市減排增匯潛力評價來對各城市碳排效率、減排潛力、碳匯能力和增匯潛力等方面進行綜合研判，城市減排增匯潛力越高，其在區(qū)域分工中應(yīng)承擔更多的減排增匯責任，越需要通過技術(shù)手段使其減排增匯的潛力轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H能力。

國土空間規(guī)劃是區(qū)域?qū)蛹壏纸鉁p排增匯責任、落實保護與發(fā)展意圖的重要政策工具。國內(nèi)外已有研究表明區(qū)域建設(shè)用地是主要的碳源，生態(tài)空間是主要的碳匯。建設(shè)用地的擴張導致生態(tài)空間的縮減及其碳匯減少，而建設(shè)用地的利用模式和效率則是碳排放的重要影響因素［36］。因此，建設(shè)用地總量控制與生態(tài)空間保護是在國土空間上耦合增匯與減排的重要方式。區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方法通過對區(qū)域本底進行生態(tài)安全格局重要性評價，識別出對于維護區(qū)域生態(tài)安全具有較高重要性的國土空間，將其作為生態(tài)源地進行重點保護并約束建設(shè)用地的擴張。

城市減排增匯潛力評價結(jié)果是區(qū)域分解減排增匯責任的依據(jù)，而區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化是國土空間層面實現(xiàn)減排增匯目標的技術(shù)手段，兩者的集成有利于區(qū)域減排增匯責任在城市尺度和國土空間層面的傳導落實。減排增匯潛力越大的城市，其經(jīng)濟、社會、生態(tài)3 個子系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的需求越大，可以通過引導其保護生態(tài)空間、限制建設(shè)空間無序擴張來倒逼其實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。具體而言，生態(tài)安全格局重要性評價對國土空間進行分等定級，但并未考慮城市間差異化的減排增匯潛力。為了進行區(qū)域減排增匯責任的傳導落實，將城市減排增匯潛力作為生態(tài)安全格局重要性評價的修正因子，使得高減排增匯潛力的城市整體生態(tài)安全格局重要性越高，從而使這些城市有更多生態(tài)空間被納入保護范圍以約束其建設(shè)用地擴張，促進其減排增匯的潛力轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H能力。

基于減排增匯潛力評價的區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方法一方面能保證區(qū)域減排增匯目標的空間落實，另一方面能促進區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的連通性、完整性和可持續(xù)性。面向雙碳目標的實現(xiàn)，其還需重點考慮關(guān)鍵碳匯空間的保護與修復，將生態(tài)退化嚴重的碳匯空間作為區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方案的校正。森林和濕地生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，對于實現(xiàn)碳中和具有重要意義［37，38］。由于氣候變化和人類活動的影響，森林和濕地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)生態(tài)退化，主要表現(xiàn)為面積減少、結(jié)構(gòu)喪失、質(zhì)量降低、功能下降等狀態(tài)，從而降低其固碳能力并釋放大量CO2，具有較大的碳匯減少以及碳排增加風險［39］。國內(nèi)外學者多是基于NDVI 建立監(jiān)測模型以識別森林和濕地的生態(tài)退化狀況，通過植被變化率來評估其退化程度，將退化嚴重的生態(tài)空間作為重點保護區(qū)域并提出生態(tài)修復措施［40］。

2.2 城市減排增匯潛力評價方法

已有研究在城市減排增匯潛力評價中主要關(guān)注公平性和效率性原則，其中前者更多地著眼于人口規(guī)模及其變化情況，主要評價指標有人口數(shù)量和人口變化率［41］；而后者主要考察能源、建設(shè)用地等碳源利用的集約程度，主要評價指標有單位GDP 能耗［42］、人均生活用電量［43］、建設(shè)用地地均GDP［44］、人均建設(shè)用地［45］等。近年來，更多學者關(guān)注生態(tài)空間的增匯功能指標，主要考察現(xiàn)有生態(tài)空間的碳匯能力以及未來生態(tài)空間的增匯潛力，主要評價指標有碳匯總量、林木蓄積量等［46，47］。本文指標體系在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上也有所創(chuàng)新，從減排重要性（碳排效率、減排潛力）和增匯重要性（碳匯能力、增匯潛力）兩個維度來建立（表2）。

表2 城市減排增匯潛力評價指標體系Table 2 Potential evaluation indicators system of reducing emissionand increasing carbon sink

減排重要性評價包含碳排效率和減排潛力兩個維度，碳排效率關(guān)注單位用地和單位能耗的績效。單位用地和單位能耗績效越低，則碳排效率越低，表明該城市在土地集約利用水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式、能源利用結(jié)構(gòu)和效率上有更大的低碳改進空間。減排潛力關(guān)注城市未來的發(fā)展趨勢，人口規(guī)模越大，人口增長越快，說明該城市具有較強的發(fā)展基礎(chǔ)和潛力，該地區(qū)所應(yīng)分配的碳排放權(quán)和建設(shè)用地指標應(yīng)越多。而人口規(guī)模小、人口增長趨緩甚至減少的地區(qū)則有較大的減排潛力，對于碳排放和建設(shè)用地擴張的需求較小，應(yīng)更多地承擔減排增匯的責任。增匯重要性評價包括碳匯能力和增匯潛力兩個維度，碳匯能力關(guān)注碳匯密度、林地數(shù)量及其變化情況，增匯潛力關(guān)注城市行政空間范圍內(nèi)適宜林地建設(shè)的空間數(shù)量。碳匯能力越強、增匯潛力越大的地區(qū)應(yīng)承擔更多的增匯責任。

結(jié)合專家打分法和層次分析法確定指標權(quán)重，邀請行業(yè)內(nèi)專家對同一層次內(nèi)多個指標的相對重要性（兩兩因素之間）進行打分并構(gòu)建判斷矩陣，獲得各指標權(quán)重，其滿足一致性檢驗。對各指標進行極差標準化并求和，得到各個城市的減排增匯重要性評價結(jié)果，結(jié)果可劃分為高、中、低3 個級別，評價結(jié)果為高的城市說明其減排增匯潛力相對較大，應(yīng)承擔更多的減排增匯責任。

2.3 區(qū)域生態(tài)安全格局重要性評價方法

生態(tài)安全格局重要性評價包括生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性以及景觀連通性3 個維度。根據(jù)《江蘇省生態(tài)保護紅線規(guī)劃》《安徽省生態(tài)保護紅線》《南京都市圈發(fā)展規(guī)劃》，得出研究區(qū)主導的生態(tài)功能為水源涵養(yǎng)和生物多樣性維護。選取水量平衡法模擬水源涵養(yǎng)的空間格局［48］，基于InVEST 模型開展生物多樣性保護服務(wù)的評價［49］。通過對各圖層數(shù)據(jù)進行標準化再等權(quán)重疊加，獲得生態(tài)功能重要性評價結(jié)果。

根據(jù)南京都市圈以平原和丘陵為主、降雨分布不均、水資源豐富的特點，選取土壤侵蝕、洪澇風險與水質(zhì)污染3 項威脅作為主要生態(tài)環(huán)境問題，根據(jù)短板理論將3 個圖層分別進行標準化處理并取最大值作為生態(tài)敏感性評價結(jié)果。其中土壤侵蝕敏感性評價通過土壤流失方程模型計算獲得［50］，洪澇災害敏感性通過選取降雨、高程、坡度標準差、與河流的距離等多因子進行綜合評價［51］。水質(zhì)污染對區(qū)域范圍內(nèi)河流、湖泊與水庫分別形成四級緩沖區(qū)［52］。

景觀連通性評價可有效判斷各個生態(tài)斑塊之間的連通性強弱［53］?？赡苓B通性連接指數(shù)（PC）被廣泛應(yīng)用于景觀連通性的評價。通過對PC 的計算，可求取景觀中各斑塊對景觀連通性的重要性。記斑塊i在景觀中的重要值為dPCi（%），含義為當對應(yīng)斑塊被剔除時，整體景觀可能連通性的變化。dPCi值越高，表示該斑塊在景觀連通中的重要性越高。本文基于Guidos軟件進行MSPA分析，提取其核心區(qū)；再利用Conefor軟件及其ArcGIS插件，計算核心區(qū)斑塊連通重要性值dPC［54］。

運用自然斷點法將生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性與景觀連通性分為低、中、高3 個等級。將重要性、敏感性與連通性圖層等權(quán)重疊加獲得生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果，疊加結(jié)果可劃分為“極重要”“重要”“較重要”“一般”“不重要”5 個等級。

2.4 多尺度評價結(jié)果融合方法

將城市減排增匯潛力評價的結(jié)果作為區(qū)域生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果的修正因子，使得減排增匯潛力越高的城市柵格尺度生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果越高，從而有更多的生態(tài)空間被納入保護范圍。以生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果為基礎(chǔ)，若某城市減排增匯潛力為高等級，則將其境內(nèi)生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果整體提升一級，即將“重要”“較重要”“一般”“不重要”分別提高為“極重要”“重要”“較重要”“一般”（圖3）［55］。

圖3 多尺度評價結(jié)果融合示意Figure 3 Fusion of multi－scale evaluation results

2.5 林地、濕地碳匯風險識別與方案校正

選擇林地和濕地作為關(guān)鍵碳匯空間，利用年度NDVI表征林地和濕地的植被覆蓋情況，植被覆蓋度降低則代表生態(tài)系統(tǒng)存在退化的趨勢，生態(tài)碳匯也面臨減少的風險，說明林地和濕地生態(tài)系統(tǒng)受到了人為或自然的擾動，應(yīng)給予保護與管理。通過對2015 年和2020 年林地和濕地NDVI 數(shù)據(jù)利用Arc-GIS進行柵格運算（2020 年NDVI—2015 年NDVI）得到林地、濕地生態(tài)退化評價結(jié)果，將其分為退化嚴重（＜－0.1）、退化一般（－0.1—0）、未退化（＞0）3種［56］。退化嚴重的林地和濕地作為亟需保護的重要生態(tài)斑塊，是優(yōu)化區(qū)域生態(tài)安全格局，實現(xiàn)雙碳目標的重要干預對象，將其作為“極重要”斑塊校正生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果。

2.6 區(qū)域生態(tài)源地識別與廊道判定

以修正后的生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果為依據(jù)，選取極重要、重要斑塊作為生態(tài)安全格局的源地。采用最小累積阻力模型提取源地間的生態(tài)廊道，利用ArcGIS 的Distance 模塊工具進行分析，考慮到源、距離和景觀介面3 種因素，計算物種從源地到目的地運動過程中需要耗費的代價，選取其中阻力最低的通道作為源地之間的生態(tài)廊道［57］。其中依據(jù)各種用地類型阻力系數(shù)（林地1，草地10，水田20，旱地30，水體50，農(nóng)村居民點400，城鎮(zhèn)及其他建設(shè)用地500）構(gòu)建景觀阻力界面。計算公式為：

式中：MCR為最小累積阻力值；Dij為物種從源地j到景觀單元i的空間距離；Ri為景觀單元i對物種運動的阻力系數(shù)；f 表示最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)果及分析

3.1 區(qū)域減排增匯潛力空間格局

減排重要性空間格局。宣城、馬鞍山、淮安以及鎮(zhèn)江減排重要性高，滁州、蕪湖、揚州、金壇和溧陽減排重要性為中等，南京市減排重要性遠低于其他城市（圖4a）。鎮(zhèn)江、淮安、宣城碳排放效率較低，一方面是因為其工業(yè)能源利用效率不高，能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭為主，另一方面是因為其土地利用效率低，城市存在無序擴張的情況，導致建設(shè)用地地均產(chǎn)值偏低以及人均建設(shè)用地面積偏大。而馬鞍山、蕪湖以及金壇碳排放效率較高，其中馬鞍山和蕪湖由于其發(fā)展階段的原因，普遍人均用電量較低且城市用地較為集約高效。南京碳排放效率居于南京都市圈中游，其建設(shè)用地相對較為緊湊集約，但單位工業(yè)能耗GDP較低，主要因其以重化工業(yè)為重點產(chǎn)業(yè)，能源需求較大、能源結(jié)構(gòu)較為高碳，同時南京人均用電量高居南京都市圈首位，與其城鎮(zhèn)化率以及居民生活水平高有較強關(guān)系。馬鞍山、宣城、淮安市減排潛力較大，其中馬鞍山和宣城人口基數(shù)相對小且其人口呈現(xiàn)流出的趨勢，而淮安市雖然人口規(guī)模較大，但其七普相對六普常住人口增長率高達－5.07%，人口流失明顯。南京減排潛力在研究區(qū)中最小，因其人口總量遠高于其他城市，且其作為南京都市圈的核心增長極，人口增長趨勢明顯，七普相對六普常住人口增長率高達16.37%。

圖4 南京都市圈減排增匯潛力空間格局Figure 4 Spatial pattern of reducing emission and increasing carbon sink potential in the Nanjing Metropolitan Area

增匯重要性空間格局。宣城市增匯重要性遠遠高于其他城市，蕪湖、南京、金壇及溧陽增匯重要性為中等，滁州、馬鞍山、淮安、揚州及鎮(zhèn)江增匯重要性低（圖4b）。從碳匯能力來看，宣城市憑借其極高的林地總量和碳匯密度遠遠高于其他城市，金壇、溧陽、蕪湖和南京碳匯能力次之，其中金壇市由于城市擴張，林地減少速率最快。揚州和淮安由于多耕地少林地，碳匯能力最弱。從增匯潛力來看，宣城和溧陽較大，宜林地較多，南京、蕪湖、滁州和溧陽次之，揚州、淮安宜林地最少，增匯潛力最小。

基于南京都市圈城市尺度減排增匯潛力評價結(jié)果分析，宣城、馬鞍山、鎮(zhèn)江和淮安4 市減排增匯潛力為高等級，在區(qū)域中應(yīng)承擔更多的減排增匯責任，應(yīng)通過規(guī)劃與政策來抑制其碳排放正向影響因素（建設(shè)用地擴張）發(fā)展，促進碳匯正向影響因素（生態(tài)空間保護與修復）增長，將其減排增匯的潛力變成實際能力。滁州、蕪湖、揚州、金壇和溧陽5 市減排增匯潛力為中等，南京市減排增匯潛力最低（圖4c）。

3.2 區(qū)域生態(tài)安全格局重要性空間格局

生態(tài)功能重要性空間格局。水源涵養(yǎng)重要性高值區(qū)域主要分布在南京都市圈南部宣城境內(nèi)（圖5a），區(qū)域內(nèi)降雨量相對較高，植被以林地為主且植被覆蓋度較高，蒸散發(fā)能力相對適中。生物多樣性保護重要性高值區(qū)域主要分布在南京都市圈南部宣城境內(nèi)、都市圈西北部滁州和淮安境內(nèi)（圖5b），區(qū)域內(nèi)主要為林地密集的山區(qū)地帶，這些區(qū)域人類開發(fā)活動影響較小，有利于維護生物多樣性，同時區(qū)域內(nèi)的大中型湖泊以及長江也是高值區(qū)域，其水生生物種類豐富，生境適宜度較高，已經(jīng)得到人類的有效保護管理。南京都市圈的低值區(qū)域主要分布在南京市、鎮(zhèn)江市、金壇區(qū)和溧陽市，這些區(qū)域都屬于蘇南發(fā)達地區(qū)，人類開發(fā)程度相對較高，對生物生存具有較大的負面影響。兩者加權(quán)求和獲得區(qū)域生態(tài)功能重要性空間格局。高值區(qū)域主要位于都市圈南部的山區(qū)地帶、滁州東部的林草混合地帶以及長江沿岸的林地片區(qū)（圖5f），對于固碳釋氧、水源涵養(yǎng)以及生物多樣性維護都能發(fā)揮關(guān)鍵作用。

圖5 南京都市圈生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性、景觀連通性空間格局Figure 5 Spatial pattern of ecosystem services′ importance，ecological sensitivity，and landscape connectivity in the Nanjing Metropolitan Area

生態(tài)敏感性空間格局。洪澇災害敏感性高值和中值區(qū)域主要分布在都市圈西部的蕪湖和馬鞍山、東部的揚州、金壇和溧陽、北部的淮安市以及長江沿岸地區(qū)（圖5c）。這些地區(qū)地勢較為平坦，降雨量相對豐富且集中于夏季，河湖水系眾多，易發(fā)生洪澇災害。水土流失敏感性高值和中值區(qū)域主要分布在宣城北部、滁州東部和西部、南京中部、鎮(zhèn)江北部以及金壇和溧陽部分地區(qū)（圖5d）。這些地區(qū)多山地丘陵，降雨豐富且集中，土壤可蝕性較強，植被覆蓋度相對較低，水土流失較為嚴重且會產(chǎn)生次生災害。水質(zhì)污染敏感性高值區(qū)域主要分布在都市圈的中部和北部，多為大中型河流湖泊和重要水庫，是區(qū)域生產(chǎn)生活重要的水源地，其沿岸地區(qū)也是水質(zhì)污染的高風險區(qū)（圖5e）。三者取最大值獲得區(qū)域生態(tài)敏感性空間格局（圖5g），高值區(qū)域主要為都市圈內(nèi)的大中型河湖水系及其周邊地區(qū)，呈線狀和面狀分布，以及都市圈西部和南部的山區(qū)，呈點狀分布，洪澇災害的敏感區(qū)范圍要遠遠大于水土流失的范圍。

景觀連通性空間格局。景觀連通性高值區(qū)域主要為宣城南部的林區(qū)以及都市圈北部的洪澤湖及高郵湖，其對于維護整體景觀連通性具有顯著作用（圖5h）。中值區(qū)域主要為長江、滁州的林區(qū)和草地密集區(qū)以及都市圈南部的石臼湖、南湖和長蕩湖。

生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果及其修正。根據(jù)修正前生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果（圖6a），極重要的生態(tài)基底面積占研究區(qū)的8.6%，主要分布在研究區(qū)南部的山區(qū)地帶、中部的長江以及北部的洪澤湖和高郵湖。重要生態(tài)基底面積占研究區(qū)的10%，主要分布在研究區(qū)北部的丘陵地帶，中部寧鎮(zhèn)與寧滁交界的山林地帶以及南部的石臼湖、長蕩湖以及南湖。一般和不重要生態(tài)基底分別占研究區(qū)的36.7%和32%，主要分布在南京都市圈中部、滁州西部以及淮安北部。

圖6 南京都市圈生態(tài)安全格局重要性分級Figure 6 Importance classification of ecological security pattern in the Nanjing Metropolitan Area

基于南京都市圈城市減排增匯潛力評價以及區(qū)域生態(tài)安全格局重要性評價的結(jié)果，將減排增匯潛力評價為高等級的宣城、馬鞍山、淮安與鎮(zhèn)江境內(nèi)生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果整體提升一級（圖6b）。

3.3 區(qū)域生態(tài)碳匯風險空間格局

從圖7 可見，林地生態(tài)退化較嚴重的區(qū)域主要位于宣城東部、滁州東部、寧鎮(zhèn)以及寧溧交界地帶、金壇區(qū)西部（圖7a）。這些地區(qū)大都毗鄰城鎮(zhèn)建設(shè)用地或工礦用地，受人類活動干擾影響較大，一定程度上導致林地生態(tài)退化。林地生態(tài)改善顯著的區(qū)域主要位于淮安南部、蕪湖以及宣城南部。這些林地大都位于城市邊緣，受人類影響相對較小。濕地生態(tài)退化較嚴重的區(qū)域主要位于揚州中部和東北部、淮安西部以及寧馬交界地帶。此類地區(qū)分別毗鄰高郵湖、洪澤湖和石臼湖，且大都屬于城市近郊風景名勝區(qū)，受人類旅游開發(fā)影響較大，一定程度上導致其生態(tài)功能衰退，固碳能力降低。為滿足關(guān)鍵碳匯空間的保護與修復需求，將生態(tài)退化嚴重的林地和濕地作為“極重要”斑塊校正圖6b中結(jié)果。

圖7 南京都市圈林地及濕地生態(tài)退化程度空間格局Figure 7 Spatial pattern of declining forest land and wetland in the Nanjing Metropolitan Area

3.4 南京都市圈生態(tài)安全格局優(yōu)化

將生態(tài)安全格局重要性評價結(jié)果（經(jīng)城市減排潛力評價、生態(tài)退化嚴重林地和濕地校正）中的“極重要”斑塊與“重要”斑塊作為進行區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化的依據(jù)。根據(jù)“重要”和“極重要”生境斑塊的面積大小、空間分布格局，選取28 個大型生境斑塊作為區(qū)域重要生態(tài)源地（圖8）。區(qū)域重要生態(tài)源地面積共計1.81 萬km2，約占南京都市圈總面積的28%。都市圈南部和北部分別因為有大片山林和大型水體，單個生態(tài)源地面積較大，中部生態(tài)源地相對較小?；谧钚±鄯e阻力模型提取區(qū)域生態(tài)廊道共41 條，總長948km，主要分布在植被覆蓋相對較好、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值較高地帶，為源地之間的生物遷徙、基因傳遞、能量流通與信息交換起到橋梁作用。

圖8 南京都市圈生態(tài)安全格局優(yōu)化Figure 8 Optimization of ecological security pattern in the Nanjing Metropolitan Area

生態(tài)源地應(yīng)以保護為主，在國土空間規(guī)劃中應(yīng)優(yōu)先為其劃定生態(tài)保護紅線，嚴格限制生態(tài)源地內(nèi)進行城市開發(fā)建設(shè)，有效發(fā)揮生態(tài)空間的生態(tài)服務(wù)功能，提升南京都市圈生態(tài)系統(tǒng)碳匯。基于城市減排增匯潛力評價，宣城、淮安、馬鞍山、鎮(zhèn)江碳排放和土地利用效率低，減排增匯潛力大，需在區(qū)域分工中承擔更多的減排增匯責任。在區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化中這4 個城市有更多的生態(tài)基底被識別劃定為生態(tài)源地（表3），城市主體需對生態(tài)源地用途轉(zhuǎn)變實行嚴格管制，同時以此作為硬約束限制城市無序擴張，倒逼城市進行低碳集約轉(zhuǎn)型。在南京都市圈生態(tài)安全格局優(yōu)化方案中，有8 個生態(tài)源地橫跨多個城市行政區(qū)域，主要為橫跨淮滁揚的高郵湖，橫穿寧鎮(zhèn)揚馬蕪五市的長江，寧鎮(zhèn)與金壇溧陽交界處的大片林地保護區(qū)，寧馬交界處的石臼湖以及林區(qū)。這些生態(tài)源地需要各城市主體進行協(xié)同治理，避免各城市各自為政，出于地方保護主義而破壞跨界生態(tài)源地保護的完整性。

表3 南京都市圈生態(tài)源地空間分布統(tǒng)計表Table 3 Statistics of ecological source areas spatial distribution in the Nanjing Metropolitan Area

對于生態(tài)源地中的生態(tài)退化嚴重林地，應(yīng)以生態(tài)修復為主，其中因各種工程建設(shè)、生產(chǎn)挖損、自然災害等因素所破壞的林地，應(yīng)采取措施使其恢復到原來穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，以增加退化林地碳匯能力。而對于退化嚴重的濕地，應(yīng)保護其現(xiàn)有的景觀和生物，通過濕地水環(huán)境、土壤環(huán)境修復與物種恢復，將其由以旅游開發(fā)為主的風景名勝向以生態(tài)涵養(yǎng)為主的自然或人工濕地公園轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)論與討論

本文通過厘清減排增匯目標與區(qū)域國土空間格局優(yōu)化的關(guān)系，提出宏觀與微觀多尺度結(jié)合的區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化思路與技術(shù)路線。研究識別出南京都市圈重要生態(tài)源地以及區(qū)域生態(tài)廊道，作為實現(xiàn)雙碳目標的重要生態(tài)保護和修復空間載體。研究發(fā)現(xiàn)宣城、淮安、馬鞍山、鎮(zhèn)江減排增匯潛力較大，在區(qū)域分工中需承擔更多減排增匯責任；南京都市圈生態(tài)源地主要分布于南部的大片林地和大型湖泊、北部的林草混合片區(qū)和大型湖泊以及橫穿中部的長江，上述4 市有更多的國土空間被識別劃定為生態(tài)源地以倒逼其低碳集約轉(zhuǎn)型。

本文最大的創(chuàng)新點在于引入城市減排增匯潛力評價和區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方法，將區(qū)域減排增匯責任的分解與國土空間層面的傳導落實有機銜接，為區(qū)域?qū)崿F(xiàn)雙碳目標提供國土空間層面的技術(shù)方法支撐。本文提出的宏觀尺度城市減排增匯潛力評價可以作為城市低碳發(fā)展定位的重要依據(jù)，而生態(tài)安全格局重要性評價作為國土空間雙評價的重要內(nèi)容則更多從生態(tài)服務(wù)和生態(tài)安全的視角對區(qū)域生態(tài)本底進行分析。通過城市減排增匯潛力評價結(jié)果修正區(qū)域生態(tài)安全格局重要性評價的研究思路，可以有效實現(xiàn)多尺度空間融合，銜接城市主體功能定位與生態(tài)基底評價，有利于區(qū)域發(fā)展意圖的傳導與落實。最終識別的重要源地以及廊道則可以作為國土空間規(guī)劃中三區(qū)三線劃定的參考。本文也存在著部分不足，區(qū)域?qū)崿F(xiàn)減排增匯目標涉及到經(jīng)濟、社會、生態(tài)各子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，應(yīng)實現(xiàn)其三者的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，僅僅考慮國土空間的生態(tài)服務(wù)功能，而不對其經(jīng)濟社會價值進行統(tǒng)籌考量，存在一定局限性。

未來需進一步研究雙碳目標下區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化方案的可實施性。首先，雙碳目標的實現(xiàn)需要在區(qū)域?qū)用孢M行統(tǒng)籌，通過目標的分解與落實，勢必會有城市的發(fā)展權(quán)受到限制，更多的承擔減排增匯的責任。在本文的生態(tài)安全格局優(yōu)化方案中，諸如宣城有近70%的國土空間作為區(qū)域重要生態(tài)源地以進行生態(tài)保護與修復，意味著宣城需要進行巨大的生態(tài)投入且空間發(fā)展受限。如何將以固碳收益為主的生態(tài)服務(wù)功能市場化，進行科學的碳匯核算并通過市場機制和政府補償機制實現(xiàn)，值得深入研究。其次，在識別的生態(tài)源地中，有不少源地都橫跨多個城市行政轄區(qū)范圍，如何在方案中加強區(qū)域跨界地區(qū)的生態(tài)治理，厘清相關(guān)城市的責權(quán)利關(guān)系是需要深入討論的方向。最后，如何在雙碳目標導向下的國土空間優(yōu)化過程中，綜合利用區(qū)域生態(tài)安全格局優(yōu)化與城市用地變化模擬方法，統(tǒng)籌生態(tài)安全、糧食安全與經(jīng)濟社會發(fā)展也是亟需解決的關(guān)鍵問題。