魏露露 金 蓮

(1.貴州財經大學公共管理學院，貴州 貴陽 550025;2.貴州財經大學經濟學院，貴州 貴陽 550025)

生態系統具有食物生產、氣體調節、水土保持、文化娛樂等服務功能[1]。經濟社會的高速發展在促進人口急劇增長和城鎮化快速發展的同時，對整個生態系統造成了難以自我恢復的負面影響[2]。生態修復通過生態工程有意識地利用生物與非生物的優化組合來改變一個區域的生物區系和物理條件，以此來啟動或加速生態系統在健康、整體性和可持續性方面的恢復進程，進而修復生態系統[3]。以往的生態修復只涉及土壤、礦區、海洋等單一的對象，并且只存在于局部地區或微觀層面，分散且單一的生態修復難以同現行的空間規劃相銜接，落地困難[4]。

國土空間生態修復是從宏觀的空間尺度出發，利用生態工程等措施，通過調整優化和修整重建國土空間的結構及其要素，使已遭受不同程度影響的生態系統結構、生態過程以及服務逐步實現區域可持續發展的方法，相較于以往微觀或局部的生態修復其成效更加顯著[5]。當前主要是通過構建山水林田湖草生命共同體，從而實現區域生態修復的[6]。構建生態廊道，識別待修復關鍵區域，優化區域生態安全格局，分區分類分階段開展生態系統修復工作成為國土空間生態修復的重要內容[7]3407。

生態安全格局理論來源于景觀生態學，自20世紀90年代發展至今，已成為開展生態修復、優化生態系統格局、實現生態安全的重要基礎[8]。最小累積阻力(MCR)模型能夠通過構建生態阻力面進而構建生態廊道，電路理論則用于生態廊道的模擬和生態夾點、生態障礙點的識別，是構建生態安全格局“源地—阻力面—廊道”研究范式的重要方法[9]。基于國土空間的生態安全格局是國土資源各類景觀的要素、空間位置在相互作用下構成的空間格局[10]。它立足區域尺度，從水源涵養、水土保持、生物多樣性保護等角度為國土空間生態修復提供理論和技術支持[11]204。

當前的生態修復研究多側重于小尺度、單一或綜合項目的微觀層面[12-14]，將生態安全格局理論與國土空間生態修復相結合并將其納入區域尺度宏觀層面的研究較少[7]3408,[11]205,[15-16]。清鎮市隸屬貴州省貴陽市，是典型的重點生態保護地和農業大市，下轄的紅楓湖國家級風景名勝區擁有豐富的濕地資源和生物資源，是貴陽市一級水源保護區所在地，也是黔中水利樞紐工程的重要組成部分。清鎮市肩負“保湖”和“富民”兩大使命，然而，城市景觀破碎、石漠化、水土流失問題突出，國土空間生態修復工作面臨嚴峻的挑戰。本研究以清鎮市為研究區域，運用生態安全格局理論構建清鎮市國土空間生態安全格局，基于山水林田湖草生命共同體理念劃定生態修復分區，并針對性提出優化策略，為緩解有限環境資源與無限需求之間的矛盾提供空間指引。

1 研究區域概況與數據來源

1.1 研究區域概況

清鎮市地處云貴高原黔中腹地，是貴州省貴陽市下轄的縣級市。該市位于106°7′E～106°33′E，26°21′N～26°59′N，全市總面積將近1 400 km2。境內以山地和丘陵為主，東部和西部為巖溶丘陵山地，中部為丘陵盆地，南部為丘陵洼地。清鎮市有著典型的山地氣候特點，雨熱同期且雨量充沛，擁有豐富的水文資源，南部紅楓湖面積57.20 km2，控制流域面積1 551 km2。復雜的地形地貌促成了該地豐富的物種多樣性，清鎮市擁有光葉珙桐等獨特的大型木本植物和白鶴、白鷺、鉗嘴鸛等珍稀保護動物，因此該市是貴州省生態保護的重點地區之一，但是，清鎮市生態環境脆弱，生態問題日益顯現，耕地質量較低，耕地石漠化程度、水土流失狀況嚴重。清鎮市全市常住人口50.29萬人，建設用地隨著城鎮化進程的加快不斷無序擴張，生態用地亟需控制和修復。

1.2 數據來源

研究所涉及的空間分辨率為30 m的數字高程模型(DEM)數據來自地理空間數據云(http:// www.gscloud.cn)；行政區劃矢量數據(2019年)來自全國地理信息資源目錄服務系統(https://www.webmap.cn/main.do?method=index)；2019年的土地利用相關數據來自地理國情監測云平臺(http://www.dsac.cn/)，比例尺為1∶100 000；自然保護地數據來自中國生態系統評估與生態安全數據庫(http://www.ecosystem.csdb.cn/index.jsp)；年降水量和人口密度數據分別來自《貴陽市2019年度氣候影響評價》和《2020貴陽統計年鑒》。

2 研究方法

2.1 生態源地識別

從景觀連通性、生態保護重要性、生態功能重要區域和生態保護重要區域幾個方面識別研究區域內具有重要生態價值的斑塊作為生態源地[7]3408。景觀連通性是由林地斑塊通過歸一化處理而得；生態保護重要性是通過資源環境承載力評價和國土空間開發適宜性評價而得；生態功能重要區域是通過反地形DEM提取山頂點的方法得到；生態保護重要區域是通過生態環境敏感性評價和生態系統服務功能重要性評價，再疊加自然保護地數據得到。根據這4個方面的重要程度和空間分布，選取清鎮市生態源地。

2.2 生態阻力面與生態廊道構建

根據斑塊土地利用類型及其特征，考慮源、距離和景觀基面，參考已有研究并結合清鎮市實際情況對不同土地利用類型阻力系數進行賦值(見表1)，構建清鎮市的生態阻力面[17]。運用MCR模型來模擬物種在清鎮市域中從源地到空間任意一處需要耗費的代價，即源地之間的最小成本路徑(LCP)，以反映這些物種在運動過程中存在選擇耗費成本最小的路徑的可能性[18]。

電路理論能夠識別研究區域是否存在阻礙生態過程的情況以及阻礙程度，它以單位距離連通性值的大小來表示生態障礙區其景觀連通性的強弱程度，以此模擬生態廊道，形成基礎的生態格局[11]207。研究綜合考慮生態廊道的長度、可替代性以及連接生態源地的重要性，將生態廊道劃分為關鍵生態廊道、重要生態廊道、一般生態廊道，以便能夠分級分類管理。

表1 不同土地利用類型阻力系數Table 1 Resistance coefficients of different land use types

2.3 生態夾點與生態障礙點識別

生態夾點源于將生物流看作電流的電路理論，夾點是電流高度密集的區域，將其應用到景觀生態學，是指區域景觀連通的關鍵節點，它具有不可替代性，是防止生態源地退化或損失的關鍵位置，此位置的破壞會對生態穩定造成很大的影響，對生態源地起著至關重要的作用[19]。

生態障礙點是指阻礙物種在重要生態區域之間運動的區域，移除這些區域將增加重要生態區域之間的景觀連通性[20]。本研究利用生態源地、生態阻力面以及生態廊道成果，并結合研究區域的土地利用類型來識別生態障礙點。

生態夾點、生態障礙點分別由Circuitscape軟件中的Pinchpoint Mapper模塊和Barrier Mapper模塊識別，該軟件能夠計算景觀中的電流密度和有效電阻并與生態過程相聯系，將低阻力部分分配到最能促進生態過程的景觀類型當中，而高阻力部分則是分配到阻礙生態過程的景觀類型中，最終生成生態廊道的生態夾點和生態障礙點。

2.4 國土空間生態修復分區

生態修復分區是分級分類分階段開展國土空間生態修復的前提[21]，因區域生態系統的復雜性和動態變化性，在劃分生態修復分區時綜合考慮影響生態安全格局的各個因素，才能更好地反映區域生態系統環境狀況[11]204。

結合清鎮市實際情況選取具有代表性的生態指標(見表2)，運用層次分析法(AHP)并利用Yaahp軟件確定指標權重，通過ArcGIS軟件將指標數據進行歸一化處理之后再利用加權評分法進一步測算清鎮市國土空間生態修復綜合指數。綜合考慮各個鄉鎮其生態廊道和生態夾點、生態障礙點的情況，合理劃定清鎮市國土空間生態修復分區。

表2 生態修復分區評價指標Table 2 Evaluation index of ecological restoration zoning

3 結果與分析

3.1 生態源地分析

考慮到生態系統的整體性和國土空間生態修復工作的連續性，剔除生態源地評價結果中零星的細小斑塊。共選取了14個生態源地(見圖1)，面積為235.72 km2。清鎮市生態源地主要由林地、水域構成，主要分布在南部、東部和北部，主要位于紅楓湖鎮、站街鎮和衛城鎮。清鎮市東南部和西北部的生態環境狀況較差，沒有成片的生態源地，犁倭鎮、流長苗族鄉、王莊布依族苗族鄉以及新店鎮的生態源地分布較少，中心城區和鄉鎮的建設用地不斷擴張，呈東南—西北走向破壞了該市的景觀連通性。

3.2 基礎生態安全格局構建

阻力的大小受人類活動和自然條件的影響，阻力大的區域表明物種穿越該斑塊需要耗費更大的代價，不利于生態過程。清鎮市生態阻力面構建成果如圖2(a)所示，生態阻力高值區主要分布在南部，主要的土地利用類型為水域和建設用地。生態阻力大的區域主要是中心城區和紅楓湖鎮，以及站街鎮、麥格苗族布依族鄉、衛城鎮、王莊布依族苗族鄉的中心鎮區，除了紅楓湖鎮的阻力是受水域面積的影響之外，其他行政區域阻力值的高低主要受建設用地的集中程度和面積的影響，說明這些區域人類活動的干預程度較高。

生態廊道可以連接斑塊，為物種的流動提供路徑，將清鎮市的生態廊道劃分為關鍵生態廊道、重要生態廊道、一般生態廊道，構建了清鎮市“兩橫三縱”的基礎生態格局，結果見圖2(b)。

如表3所示，關鍵生態廊道數量最多，長度也最長，主要分布在市域西部、北部和東部；其次是一般生態廊道，呈西南—東北向分布；重要生態廊道最少，僅分布在北部和中部。生態廊道和生態源地一同呈現了清鎮市的基礎生態安全格局，對于市域內生態系統的整體性和生態景觀的連通性有著重要意義。

3.3 生態修復關鍵區域識別

研究利用LCP得出的生態阻力值，結合生態源地和生態廊道，識別生態夾點與生態障礙點。清鎮市生態廊道電流強度即物種流動通暢度分布見圖3(a)。生態廊道上的深色區域為生態夾點，其電流強度最弱，說明該區域對于區域生態景觀連通性至關重要。清鎮市的生態夾點共有11處，面積共計21.17 km2，待修復區域平均斑塊面積1.92 km2，具體為站街鎮3處、犁倭鎮1處、暗流鎮1處、衛城鎮2處、流長苗族鄉2處以及麥格苗族布依族鄉2處，數量和面積最多的皆為麥格苗族布依族鄉。

表3 清鎮市生態廊道分類Table 3 Classification of ecological corridor in Qingzhen City

圖3 清鎮市生態夾點和生態障礙點電流強度分布Fig.3 Distribution of current intensity of ecological pinch point and ecological barrier in Qingzhen City

清鎮市生態障礙點識別結果見圖3(b)，生態廊道上的深色區域為生態障礙點，多位于建設用地分布較為集中的區域或礦山分布區域，且多為生態廊道同生態源地連接的關鍵區域。研究共識別出38處生態障礙點，面積共計24.92 km2。空間分布上，除了中心城區和紅楓湖鎮以外皆存在生態障礙點，主要分布在站街鎮、衛城鎮和新店鎮，尤其是站街鎮，面積達11.08 km2。

3.4 綜合國土空間生態修復分區

對生態環境造成破壞的主要因素是人類活動，人口越集中，對生產用地、生活用地的需求越高，對生態用地的破壞程度越大。研究區域當前生態價值低，耕地以坡耕地為主且質量較低，平均坡度為3.22°，平均耕地質量等別為10～12，耕地石漠化程度嚴重，以中度、重度和極重度石漠化為主，此外水土流失情況也較為嚴重。礦山分布越密集，其開采力度越大，對生態環境造成的破壞也就越大。區域森林覆蓋率、草地覆蓋率、年降水量越高，其生態價值越大。

基于山水林田湖草生命共同體理念，結合研究區域各地的生態修復綜合指數和生態安全格局，利用自然斷點分級法劃定清鎮市國土空間生態修復分區，成果見圖4。研究將清鎮市國土空間劃分為生態修復區、生態控制區、生態提升區以及生態保育區，面積分別為684.34、243.93、248.40、179.11 km2。生態保育區主要是生物棲息地，是生態環境質量最優也是研究區域最為關鍵的地區，劃分該區的目的是保護生物物種，進而修復退化的生態系統。設立生態提升區的目的是提高生態環境較好區域的生態環境質量。生態控制區是以生態保護為前提，通過控制人類的開發活動來實現區域的生態保護。生態修復區旨在通過人工干預修復已遭受嚴重破壞的區域。

將紅楓湖及周邊區域劃定為生態保育區，建立嚴格的棲息地保護政策，實施針對性的瀕危珍稀物種保護措施，保護清鎮市生物多樣性。生態提升區包含百花社區、犁倭鎮以及王莊布依族苗族鄉，是具有一定生態基礎，但仍需要提升其總體生態質量的區域。新店鎮和暗流鎮為生態控制區，該區域距中心城區最遠，且受人類活動的影響程度最小，在未來區域發展進程中應該合理控制該分區的開發，推動其生態恢復。生態修復區涉及站街鎮、衛城鎮、流長苗族鄉和麥格苗族布依族鄉，該分區為生態夾點和生態障礙點集中分布的區域，其景觀流通性對于市域生態系統的整體性和連續性極為重要，需要優先考慮修復這個分區的生態環境。

圖4 清鎮市國土空間生態修復分區Fig.4 Ecological restoration zoning of territorial space in Qingzhen City

4 結 論

(1) 清鎮市生態源地共14個，面積235.72 km2，主要由林地、水域構成，主要分布在南部、東部和北部，主要位于紅楓湖鎮、站街鎮和衛城鎮。

(2) 關鍵、重要、一般3個等級的生態廊道形成了清鎮市“兩橫三縱”的基礎生態格局，其中關鍵生態廊道主要分布在市域西部、北部和東部，一般生態廊道呈西南—東北向分布，重要生態廊分布在北部和中部。

(3) 待修復關鍵區域為：清鎮市生態夾點11處，面積21.17 km2，平均斑塊面積1.92 km2，其中麥格苗族布依族鄉數量和面積最多。生態障礙點38處，面積共計24.92 km2，主要分布在站街鎮、衛城鎮和新店鎮。

(4) 選取人口密度、耕地質量等別、礦山分布密度、森林覆蓋率、草地覆蓋率、年降水量6個指標，結合基礎生態安全格局將清鎮市劃分為生態保育區、生態提升區、生態控制區以及生態修復區，分區分類分階段進行生態修復。需要優先考慮開展修復工作的是生態修復區，面積為684.34 km2，包括站街鎮、衛城鎮、流長苗族鄉和麥格苗族布依族鄉；需要提升總體生態質量的是生態提升區，面積為248.40 km2，包括百花社區、犁倭鎮以及王莊布依族苗族鄉；需要控制開發利用程度的是生態控制區，面積為243.93 km2，包括新店鎮和暗流鎮；生態保育區涵蓋紅楓湖鎮及周邊區域，是重要的生物棲息地，應實施嚴格的生物多樣性保護措施，其面積為179.11 km2。