半干旱區縣域生態安全格局構建
——以臨洮縣為例

朱隴強,郭澤呈,肖 敏,秦夢謠,頡耀文

蘭州大學資源環境學院, 蘭州 730000

人類的生存和發展離不開賴以生存的自然環境,早期的歷史進程中,人對自然環境影響較小,人與自然能和諧相處,然而,隨著生產力的發展和科學技術的進步,工業化水平不斷提高,城市化水平不斷加快,由此帶來的高強度土地開發使得人與自然生態環境的矛盾日趨加劇[1]。水土流失、土地荒漠化、土壤污染、草地、森林退化等一系列生態問題逐漸凸顯,直接或間接影響著區域生態安全和可持續發展,構建區域生態安全格局,識別生態組分已刻不容緩[2]。生態安全格局(Ecological Security Pattern,ESP)來源于景觀生態學的理論和方法,并在此基礎上進一步豐富和發展,它具體是指維系特定區域正常的生物多樣性、生態系統健康、生態系統服務的持續供給等而劃定的某種潛在的生態系統空間格局[3]。

從20世紀70年代以來,景觀生態學的應用越來越廣泛,逐漸由理論研究向景觀格局與生態過程的關系研究發展,這極大促使傳統景觀生態規劃理論與方法的革新,為生態安全格局的發展提供了指導作用[4]。此后,作為溝通生態系統和景觀生態學發展的橋梁,生態安全格局逐漸成為國際生態系統領域研究的熱點,Forman[5]提出了景觀格局的優化可以引導生態的改善,并對景觀格局的優化方法進行了總結；Seppelt等[6]為緩解環境污染,構建流域范圍內生態安全格局；Herrmann等[7]以系統工程學的理論和方法為指導,選擇五個生態約束指標,構建出了鄉村土地利用的生態安全格局。不同的視角拓展了生態安全格局的研究方法與思路,豐富了生態安全格局研究的理論內涵和構建方式[8]。

國內關于生態安全格局的研究起步較晚,但發展迅猛,取得了較多的成果。20世紀90年代,俞孔堅等在Forman的景觀格局理論上針對中國的實際首次提出生態安全格局的概念,并利用最小累積阻力模型識別生態安全格局,其提出的“確定生態源地”、“建立阻力面”、“判別安全格局”的三步驟已經成為景觀生態安全格局構建的基本模式[9—10]。陳利頂等[11]基于景觀生態學也提出了“源”“匯”的概念和理論,從對比角度將景觀空間格局和生態過程聯系在一起。隨著研究的不斷深入,生態安全格局的理論越來越多地被國內學者所認可并應用到相關研究中。從方法上來看,目前生態安全格局的研究已呈現出多樣化、豐富化的趨勢,已經從簡單的定性方法發展為更復雜、更科學、更空間化的定量分析方法,主要包括最小累積阻力模型[12]、電路理論[13]、圖論[14]、綜合指標評價法[15]、生態適宜性分析[16]以及景觀格局指數分析[17]等。其中最小累積阻力模型能夠綜合各景觀單元之間的水平聯系,較好地反映生態斑塊、生態過程以及生態安全格局之間的有機聯系,因而被廣泛應用于生物多樣性保護、景觀連通度和景觀格局研究等方面[18—19]。雖然大量學者在生態安全格局方面進行了深入研究,但尺度多為省級尺度[20]、市級尺度[21]或區域尺度[22],并且多集中于東部[23]或經濟發達地區[24],對西北內陸干旱半干旱區縣域尺度的研究卻不多見。

基于此,本文以甘肅省中部半干旱區縣級行政單位——臨洮縣為例,在借鑒相關研究方法的基礎上[25],以臨洮縣生態保護紅線劃定方案為參考,基于生態系統服務功能評估與水土流失敏感性評價選取生態源地,利用最小累積阻力模型構建阻力面,識別各生態組分,以期為干旱半干旱區縣域尺度生態安全格局構建提供相關參考,為臨洮縣生態與經濟可持續發展及國土空間規劃提供重要指導。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

臨洮縣地處甘肅省中部,定西市西部(圖1),青藏高原與黃土高原的交界地帶。位于隴西黃土丘陵溝壑區西緣,洮河下游,屬甘肅省中部重點旱作農業區,是黃河上游的重要生態屏障,全縣生態環境良好、山水特色鮮明。位于103°29′—104°19′E,35°03′—135°57′N之間,地勢起伏較大,南北狹長,整個地勢由東南向西北傾斜,溝道多伸向洮河。境內有西秦嶺余脈南屏山和祁連山余脈馬銜山,以黃土地貌為主,形成了高山、丘陵、溝壑、梁峁、河谷、平川縱橫交錯的地形[26]。臨洮縣深居內陸,全縣屬大陸性季風氣候,年平均氣溫7.2 ℃,日較差在11 ℃以上,年較差達28 ℃,年降水量在317—760 mm之間,降水量分配不均,空間分布差異明顯,多集中在7、8、9三個月,占年降水量的57%,年蒸發量2278.4 mm,為降水量的2—4倍,干旱對農業生產威脅很大。作為區域性生態安全格局構建與生態文明建設的先行示范區,落實生態安全思想,立足發展實際,構建區域性生態安全格局,為國土空間保護、開發、利用、修復夯實基礎,實現生態、經濟、社會可持續發展尤為重要。

圖1 研究區概況圖

1.2 數據與數據處理

本文中的影像數據(Landsat 8 OLI數據產品)來源于美國地質調查局(https://www.usgs.gov/),空間分辨率為30 m,經過裁剪、拼接等預處理步驟,通過Band Math計算NDVI；數字高程模型(DEM)來源于地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/),空間分辨率30 m,主要用于提取坡度等地形因子的計算；NPP數據來源于MOD17A3數據產品(https://modis.gsfc.nasa.gov/),數據重采樣成30 m；土壤數據來源于中科院資源環境數據云平臺(http://www.resdc.cn/),數據重采樣成30 m；降水等氣象數據來源于中國氣象數據網(http://data.cma.cn/)；基礎地理數據來源于臨洮縣自然資源局,其中包括行政邊界、河流水系、交通道路等；土地利用數據來源于臨洮縣土地利用現狀調查數據集,全縣共有188870個斑塊,參考現行國家標準《土地利用現狀分類》(GB/T21010—2017)、《第三次全國國土調查技術規程》(TD/T1055—2019)對該數據進行整理分類后參與運算。

2 研究方法

2.1 源地的識別

生態源地是區域生境質量最高的生態斑塊,是維系區域生態安全的基本保障區域,具有良好的生態穩定性和擴展性[27]。目前的研究中生態源地識別方法主要有定性和定量兩種。定性的方法通常是根據研究區的自然環境條件,直接選取自然保護區、風景名勝區或大面積林場等區域作為生態源地[28],該方法忽略了區域自然生態環境的空間分布特點以及源地自身的生態環境狀況。定量的方法通常是基于遙感生態指數、生態適宜性評價等生態評估,在GIS技術的支持下進行各評價要素的空間疊加得出生態源地[15—16]。定量方法中較為普遍的為基于《國土空間雙評價技術指南》[29]及《生態保護紅線劃定技術指南》[30]中生態用地重要性評價方法,劃定生態源地,該方法綜合考慮了研究區內環境條件及本身地理條件的影響,較好地反映了生態系統的總體效益。基于此,本文參考《臨洮縣生態保護紅線劃定方案》和《生態保護紅線劃定技術指南》,基于生態系統服務功能和水土流失敏感性評價結果,同時考慮臨洮縣的自然資源稟賦和生態實際,在生態系統服務功能評價中考慮生物多樣性、土壤保持、水源涵養三種功能[31],并將單一生態系統服務功能極重要、水土流失敏感性不敏感的區域進行疊加,剔除面積小于0.1 km2斑塊[2]后得到研究區生態源地,避免了單要素疊加評價方法的缺陷。此外,考慮研究區土地現狀和經濟因素,將土地利用類型為建設用地的部分提取后同樣剔除面積小于0.1 km2的斑塊作為城鎮源地。

2.1.1生態系統服務功能評估

(1)生物多樣性保護

生物多樣性保護是生態系統維持生態系統中物種、基因、生態系統多樣性發揮的作用,主要以生境參數作為評價指標[32]。本文在參考了李新等[25]的研究及《生態保護紅線劃定技術指南》的基礎上結合臨洮縣生態環境狀況,選取生物多樣性保護服務能力指數來評價研究區生物多樣性保護功能。具體公式為：

Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)

式中,Sbio為生物多樣性保護服務能力參數,NPPmean為研究區多年平均凈初級生產力,Fpre為降水參數,由多年平均年降水量數據插值并歸一化獲得,Ftem為氣溫參數,由多年平均年氣溫數據插值并歸一化獲得,Falt為海拔參數,由研究區海拔進行歸一化獲得。將各因子統一成30 m分辨率的柵格數據,采用最大最小值法將數據歸一化到0—1之間,根據公式計算得到生物多樣性保護服務能力指數。

(2)土壤保持重要性

土壤保持是生態系統通過其結構與過程減少由水蝕所導致的土壤侵蝕的作用,主要與氣候、土壤、地形和植被有關[33]。本文采用修正的通用水土流失方程(USLE)測算研究區土壤保持量。計算公式為：

Ac=Ar-A

Ar=R×K×LS

A=R×K×LS×C×P

式中,Ac表示評價單元的土壤保持量,Ar為潛在侵蝕量,A為實際侵蝕量,R為降雨侵蝕力因子,K為土壤可蝕性因子,LS為坡度坡長因子,C為植被與管理因子,P為土壤保持措施因子。各因子的計算方法如下：

①降雨侵蝕力因子(R)用Wischmeier等[34]提出的降雨侵蝕力因子經典估算方法,根據多年逐月平均降雨量計算：

式中,R為降雨侵蝕力因子,Pi為每月平均降雨量,P為年平均降雨量。

②土壤可蝕性因子(K)是指土壤遭受降雨、徑流侵蝕時的敏感度,是土壤抵抗降雨及徑流等產生的侵蝕能力的綜合體現[35],計算公式如下：

K=(-0.01383+0.51575KEPIC)×0.131

式中,KEPIC表示修正前的土壤可蝕性因子,K表示修正后的土壤可蝕性因子,mc、msilt、ms和orgC分別為粘粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002 mm—0.05 mm)、砂粒(0.05 mm—2 mm)和有機碳的百分比含量(%)。

③坡長坡度因子(LS)采用陡坡LS算法對坡度進行分級,分別獲得L、S值,具體的計算公式如下：

式中,LS為坡度坡長因子,S為坡度因子,θ為坡度值,L為坡長因子,λ為坡長,m為坡長指數。

④覆蓋與管理因子(C)：覆蓋與管理因子C指的是在一定的植被覆蓋和管理措施條件下土壤流失量與其他條件相同時耕地上的土壤流失量之比,它與植被類型和覆蓋有直接的關系[33]。本研究參考蔡崇法等[36]的方法計算C值：

式中,vfc表示植被覆蓋度,vfc=(NDVI-NDVImin)∕(NDVImax-NDVImin)

⑤水土保持措施因子(P)：水土保持措施因子P指的是采取一系列耕作措施條件下土壤流失量和順坡種植土壤流失的比值[35],取值范圍在0—1之間,0代表沒有發生土壤流失,而1則指的是土壤流失最為嚴重。本文中,結合臨洮縣水土保持現狀以及實地調研的植被覆蓋狀況,對建設用地、水域、耕地、林地、園地和未利用地的P值分別賦為 0、0、0.5、0.8、0.8和1。

(3)水源涵養重要性

水資源是影響干旱與半干旱區生態環境的重要因素,水源涵養功能也是該區許多生態過程服務的基礎。本文中水源涵養功能利用水量平衡方程計算：

式中,Qwr為水源涵養量,Pi為產流降雨量,Ri為地表徑流量,ETi為蒸散發量,Ai為i類生態系統的面積,i為第i類生態系統類型,n為生態系統類型總數,本文n為7。

2.1.2水土流失敏感性評價

根據土壤侵蝕發生的動力條件,水土流失類型主要有水力侵蝕和風力侵蝕,研究區土壤侵蝕以水力侵蝕為主。因此,本研究中水土流失敏感性評價主要針對水力侵蝕：

式中,SSi為i空間單元水土流失敏感性指數,評估因子包括降雨侵蝕力R,土壤可蝕性K,坡長坡度因子LS,植被覆蓋與管理因子C。各因子的具體算法及定義見生態系統服務功能計算中的土壤保持功能。

2.2 建立阻力面和賦值

本研究在生態安全格局構建中,主要利用最小累積阻力模型(minimum cumulative resistance,MCR)建立阻力面。MCR模型由Knaapen等[37]于1992年提出,廣泛應用于生態安全格局研究中。其計算公式如下：

式中,MCR為最小累積阻力值,Dij為物種從源j到景觀單元i的空間距離,Ri為景觀單元i的阻力值,fmin表示最小累積阻力與生態過程的正相關關系。

結合臨洮縣的實際情況和數據可獲取性,以及參考楊姍姍[38]的研究成果,對MCR模型進行適當的改進和參數調整,其計算公式如下：

MCR差值=MCR生態源地-MCR城鎮源地

式中,MCR生態源地指生態源地擴張最小累積阻力面,MCR城鎮源地指城鎮源地擴張最小累積阻力面,MCR差值指生態源地擴張最小累積阻力減去城鎮源地擴張最小累積阻力的差值。

不同的地理條件和社會經濟作用對生態源地擴張和城鎮源地擴張具有不同的影響。參照臨洮縣生態環境現狀,依據不同目標,選擇與生態源地和城鎮源地擴張過程相關程度高的影響因子創建阻力面。將各評價因子的原始數據標準化后參考相關研究[2,4,38—39]采用層次分析法確定其權重(表1、表2)。最后將各評價因子進行加權求和計算,從而得到生態源地擴張過程和城鎮源地擴張過程阻力面。

表1 生態源地擴張阻力因子分級及權重

表2 城鎮源地擴張阻力因子分級及權重

2.3 生態組分的識別

2.3.1生態廊道的提取

生態廊道是生物物質能量流動的主要通道,對生態功能及生態過程的維持具有重要的連通和穩定作用[40]。本文借助ArcGIS的距離分析工具,以任一生態源地為目標源地,其余的n-1(n為生態源地的個數)個生態源地為目標集群,利用最小路徑算法計算出距離任一生態源地最近的生態源地,并重復以上步驟,直至所有生態源地的最短路徑都被識別出來,為方便管理和制圖,矢量化出所有的生態廊道。

2.3.2輻射通道的識別

生態輻射通道是除生態廊道以外的另一條物種擴張的低阻力谷線,作為生態廊道的補充,對生態系統穩定性具有重要的促進意義[41]。本文運用ArcGIS水文分析分水嶺提取方法,提取最小累積阻力值的下凹谷線作為生態輻射通道,然后將柵格谷線矢量化并剔除重復路徑,從而得到研究區輻射通道的空間位置。

2.3.3生態戰略節點的識別

生態戰略節點是生態功能最薄弱的點,也是生態要素流動、生態源地的關鍵作用點,一般在生態源地的連通中充當踏腳石的作用[42]。本文中生態戰略節點表現為最小耗費路徑的匯聚點和累積阻力表面的脊線與生態廊道的交點。

3 結果與分析

3.1 生態系統服務功能評估結果

根據生態系統服務功能評估方法,得到臨洮縣生態系統服務功能評估結果(圖2)。研究區生物多樣性保護各重要性級別呈現出一定的聚集分布,由北向南重要性程度明顯增強,呈現明顯的層次分區,極重要區域主要分布在臨洮縣南部,面積為456.56 km2,占全縣總面積的16.02%,該區生態環境狀況優良,洮河濕地公園、南屏山生態旅游區均位于該區。土壤保持功能極重要區域的面積為439.06 km2,占總面積的15.41%,從空間分布來看,除在南屏山聚集分布以外,在馬銜山以及紅旗鄉的北部也有明顯聚集分布。水源涵養功能極重要區域面積為406.62 km2,占總面積的14.26%,集中分布于馬銜山一帶,該區屬東北部飲水工程水源地,海拔較高,人類活動相對較少,且植被覆蓋度較大,是臨洮縣最重要的水源涵養基地。

圖2 生態系統服務功能評估結果

3.2 水土流失敏感性評價

根據水土流失敏感性評價方法,計算得到臨洮縣水土流失敏感性分布圖(圖3)。由圖3可得,臨洮縣水土流失極敏感區面積為419.48 km2,占總面積的14.72%,主要分布于北部山地的紅旗鄉和中鋪鎮,該區氣候條件較差,農業狀況不佳,水土流失嚴重。不敏感區的面積為415.62 km2,占總面積的14.59%,主要分布于沿洮河的川坪農業生態區和馬銜山、南屏山植被覆蓋較高的區域,這些區域環境狀況較好,水土資源有較大優勢,是臨洮縣生態優先發展的重要區域。

圖3 水土流失敏感性分布圖

3.3 源地選取結果

將生態系統服務功能極重要區域以及水土流失不敏感區進行同等權重加權疊加得到臨洮縣生態源地。此外,考慮建設用地面積大小及分布情況得到臨洮縣城鎮源地分布圖(圖4)。由圖4可知生態源地面積為243.79 km2,占全縣總面積的8.55%,空間分布較為零散,主要分布在南屏山林區、馬銜山蘭州軍馬場、太石鎮的水源保護區以及沿洮河的河谷農業區,這些區域生態系統服務功能較高,水土流失不敏感,是臨洮縣生態狀況較好的林地、草地所在區域。城鎮源地的面積為78.13 km2,占全縣總面積的2.74%,集中分布在臨洮縣城、高速、國道沿線以及中鋪工業園區。

圖4 臨洮縣源地分布圖

3.4 綜合阻力面的建立

根據擴張阻力面的計算方法,得到臨洮縣生態擴張綜合阻力面以及城鎮擴張綜合阻力面(圖5)。臨洮縣生態擴張阻力值在1.549和48.06之間,總體呈現出高低阻力值交錯分散分布,部分地區也有一定的聚集性。生態狀況優良的地區阻力值較低,建設用地阻力值較高,原因在于人類活動較大,對生態環境影響較大。中東部山地地區阻力值明顯增高,這些地區本身自然環境狀況較差,不利于生態擴張。臨洮縣城鎮擴張阻力值介于1.603到45.46之間,城鎮擴張阻力與生態擴張阻力大體是相反的,在南屏山林區、馬銜山蘭州軍馬場以及紅旗鄉地質保護區阻力值均較大,而在縣城、中鋪工業園等地,城鎮擴張阻力值明顯較低,這些地區交通便利,利于人類活動,故城鎮擴張阻力低。

圖5 源地綜合擴張阻力面

3.5 最小累積阻力面

以生態源地和城鎮源地為源數據,生態源地擴張綜合阻力面和城鎮源地擴張綜合阻力面作為耗費距離數據,分別計算生態源地擴張最小累積阻力值和城鎮源地擴張最小累積阻力值并用二者做差得到最小累積阻力差值面(圖6)。臨洮縣生態源地擴張最小累積阻力值介于0到155446之間,整體呈現北高南低的趨勢,在中鋪鎮和辛店鎮呈現聚集分布,在連兒灣鄉、漫洼鄉、站灘鄉和峽口鄉呈現帶狀分布。城鎮源地擴張最小累積阻力值介于0到192051之間,在蘭州軍馬場、紅旗鄉以及南屏山呈現高值聚集分布,在縣城、公路沿線呈現明顯低值聚集分布。實際上,最小累積值不單單是空間上的阻力數值,也反映了源地對生境的選擇性和景觀對物種的干擾程度。臨洮縣最小累積阻力差值介于-192051到147412之間,高值區主要分布在中鋪鎮和辛店鎮,低值區主要分布在馬銜山蘭州軍馬場、紅旗鄉以及南屏鎮一帶。

圖6 最小累積阻力面

3.6 臨洮縣生態安全格局

以累積阻力差值表面為基礎,在參考前人研究的基礎上[27]利用自然間斷法進行分級,得到臨洮縣生態安全格局緩沖區,此外,將識別的各生態組分(生態廊道、輻射通道、生態戰略節點)進行疊加顯示,得到臨洮縣生態安全格局分布圖(圖7)。由圖7可得,臨洮縣高水平生態安全區面積為362.77 km2,占總面積的12.71%,主要分布于馬銜山水源涵養區、南屏山林區、太石鎮的水資源保護區、洮河國家自然保護區以及紫云山地質公園保護區和紅旗的古遺址保護區。較高水平生態安全區的面積為1364.83 km2,占總面積的47.81%,是面積最大的區域,呈現明顯的圍繞高水平生態安全區分布,大多分布于南部的衙下集、玉井、窯店、康家集以及龍門等鄉鎮,降水資料顯示,臨洮縣南部降雨量較北部明顯增多,因此南部生態狀況要好于北部。中水平生態安全區的面積為928.21 km2,占總面積的32.51%,與較高水平生態安全區相反,主要分布于臨洮縣的北部、東部。低水平生態安全區的面積為199.02 km2,占總面積的6.97%,呈現明顯塊狀分布,主要分布在中鋪鎮、辛店鎮,在東部的漫洼、連兒灣、站灘等鄉鎮也有零散分布。

圖7 臨洮縣生態安全格局

高水平生態安全區往往受政策影響或本身自然地理條件的優勢,生態環境狀況好,生態安全水平高,因此,應采取合理的生態布局,強化綠水青山就是金山銀山意識,積極恢復和保護天然草地、森林等資源,做好水源、水源涵養林的保護工作。較高水平生態安全區分布面積廣,現耕地多,涉及范圍大,應大力植樹造林,防風固沙,對現有的耕地和建設用地布局進行重點優化,發展節水農業,加強水土保持生態建設。中水平生態安全區海拔較高,常年干旱少雨,植被覆蓋度較低,生態狀況較差,應采取封坡禁牧、退耕還林還草等措施,加快林草植被恢復和生態系統環境改善。低水平生態安全區氣候條件較差、農業狀況不佳,土壤侵蝕和水土流失嚴重,應采取嚴格的生態控制,封山禁牧,退耕還林還草,保護生態環境。

生態廊道是生態源地間相互連通的紐帶和橋梁,對保障該區生態系統完整性和功能的充分發揮意義重大,本文共識別出234條總長493.56 km生態廊道,從空間格局來看,最長的一條是北起紅旗鄉南至新添鎮的沿洮河分布的生態廊道,其次沿馬銜山北部也有一條較長生態廊道。輻射通道呈現向外輻射發散狀,本文共識別出185條輻射通道,總長為551.26 km,從空間分布來看,臨洮縣輻射通道南部的密集程度要大于北部,西部要大于東部。生態戰略節點是生物遷徙的踏腳石,也是源地間相互聯系的重要節點。本文共識別出74個生態戰略節點,洮河沿線的節點分布較為集中,和輻射通道相似,南部的節點數量明顯高于北部。生態廊道、輻射通道以及生態戰略節點是生態安全格局不可缺少的組分,這些組分結合生態安全格局緩沖區,共同組成臨洮縣生態安全格局,這種生態安全格局對臨洮縣的生態安全具有潛在決定作用,也將為臨洮縣國土空間總體規劃和城市用地合理布局提供科學參考。

4 討論與結論

4.1 討論

本文中縣域生態安全格局的構建拓展了生態安全格局研究多以大城市為研究對象的局限,提出了一個適用于中微尺度區域的生態安全格局研究方法,為縣域生態安全格局研究提供參考,也有利于科學合理的引導臨洮縣城市開發建設,貫徹綠水青山就是金山銀山的理念,實現經濟高質量發展。在生態源地的選取方面,基于生態系統服務功能重要性評估和生態敏感性評價識別源地,避免了單要素疊加評價方法的缺陷,具有一定的創新性。與直接選取林地等固定斑塊作為源地方法相比,該方法綜合考慮了研究區內環境條件及本身地理條件的影響,較好地反映了生態系統的總體效益。其次,文章中識別的生態源地主要是森林和灌叢,科學性進一步提高,并且識別出的生態源地與臨洮縣重點生態功能區基本重合,即源地表現為研究區生態狀況最好的部分。此外,在各指標的選取中考慮了地形地貌、水文氣象、土質植被、生態資源等多種要素,評價結果具有較好的全面性。

需要說明的是生態安全格局研究是一個長期性、復雜性的過程,本文的研究重點為臨洮縣行政級別內的生態安全格局,并未考慮研究區這一小尺度生態安全格局對區域、黃河流域乃至全國更大空間尺度生態安全格局的支撐作用,因此,探討小尺度研究區生態安全格局對更大空間尺度的影響研究仍有待進一步加強。其次,源地的選取中將面積小于0.1 km2斑塊統一進行剔除,未充分考慮小面積但生態系統服務功能較高的區域,然而,根據地理學相似性定律,不同事物間都是相互聯系的,相鄰事物的關聯會更緊密,統一剔除的區域難免具有起連通性作用的關鍵斑塊,因此,對研究區生態安全格局的結果也具有一定影響。此外,本研究中的生態廊道、輻射通道為線狀要素,是對其位置的識別,缺乏對生態廊道、輻射通道寬度的探究,不同寬度的廊道可直接影響區域生態系統功能,各類生物物種對廊道的利用與需求寬度也不盡相同,如何確定研究區最佳的生態廊道寬度,使其產生最大的生態效益是后續研究的一個重點方向。

4.2 結論

本文選擇西北內陸半干旱區黃土高原縣級行政單位為研究對象,定量評估了生態系統服務功能并進行了水土流失敏感性評價,基于MCR模型構建了臨洮縣生態安全格局,得出以下結論：

(1)根據定量評價結果,臨洮縣生物多樣性保護極重要區域面積為456.56 km2,占全縣總面積的16.02%,水源涵養極重要區域面積為406.62 km2,占總面積的14.26%,土壤保持極重要區域的面積為439.06 km2,占總面積的15.41%,水土流失不敏感區的面積為415.62 km2,占總面積的14.59%。基于此本文共識別出生態源地面積為243.79 km2,占全縣總面積的8.55%,生態源地空間分布較為零散,主要分布在南屏山林區、馬銜山蘭州軍馬場、太石鎮的水源保護區以及沿洮河的河谷農業區。此外,考慮土地用途和經濟情況識別出城鎮源地面積為78.13 km2,占全縣總面積的2.74%,集中分布在臨洮縣城、高速、國道沿線以及中鋪工業園區。

(2)基于MCR模型構建出臨洮縣生態安全最小累計阻力面,并得到臨洮縣生態安全格局緩沖區,其中高水平生態安全區面積為362.77 km2,占總面積的12.71%,較高水平生態安全區的面積為1364.83 km2,占總面積的47.81%,中水平生態安全區的面積為928.21 km2,占總面積的32.51%,低水平生態安全區的面積為199.02 km2,占總面積的6.97%,不同的生態安全區應采取不同的措施共同保障臨洮縣生態安全。

(3)臨洮縣生態安全格局組分除緩沖區以外還包括234條總長493.56 km生態廊道,185條總長為551.26 km的輻射通道,以及74個生態戰略節點。