基于景觀生態安全格局的縣域建設用地開發策略研究
——以福建省永泰縣鄉村振興實踐為例

官紫玲, 陳順和, 趙天予

(1.福建農林大學 東方學院, 福建 永泰 350715; 2.福建農林大學 藝術學院,福建 福州 350002 ; 3.東北林業大學 文法學院, 黑龍江 哈爾濱 150040)

當前黨的十九大“鄉村振興戰略”的實施，是全國新農村發展的新動力，是現代化建設的必然要求，同時將“生態宜居”作為鄉村發展五大要求之一。然而工業化城鎮化建設突飛猛進，廣大城鄉自然基底逐漸破碎化、森林植被河流被蠶噬，景觀生態環境退化，人地矛盾問題凸顯。城鄉生態安全研究早已成為熱點，國內外諸多專家學者[1-9]高度關注區域生態安全格局，尤其關注如何協調生態保護與建設用地擴張之間的關系[10-13]。俞孔堅[8,11]等基于景觀安全格局理論，結合新農村建設規劃，構建了馬崗村的景觀安全格局與北京市生態安全格局網絡；方然[10]等以武漢市為例探討了城鎮擴張適宜性與景觀生態安全格局的時空耦合關系；蘇泳嫻[12]等通過構建佛山市高明區的綜合生態安全格局，對該區建設用地擴展提出最優方案；龔蔚霞[13]等基于景觀生態安全格局研究城鎮空間的優化策略；儲金龍[14]等在城市生態安全格局構建基礎上，提出有利于城市生態保護、空間規劃的建設用地開發策略；彭文甫[15]等進行不同生態安全水平的土地利用規劃。

景觀安全格局是評判與創建生態基礎設施的重要途徑，主要借助景觀生態學的理論方法，分析生態過程與空間分布的關系，判斷對這些過程的健康和安全具有重要意義的景觀格局。Knaapen的最小累積阻力模型MCR已廣泛應用在土地利用變化、生物多樣性保護、城市規劃等領域。其研究目的在于設計合理有效的景觀格局，確保有限的土地發展過程中的生態安全以及城鎮空間發展安全。一般將不同水平安全格局范圍，劃分不同類型的空間管制區，以此控制城鎮發展方向和合理增長邊界，避免城鎮建設用地無序擴張和地域景觀特色喪失。

近年來，福建省永泰縣經濟建設日趨活躍，其母親河大樟溪兩岸開發迅猛，特色小鎮如雨后春筍般拔地而起。鄉村振興建設熱火朝天，全國首個縣級鄉村振興研究院落地于永泰地區。目前針對永泰地區生態安全方面研究還是空白，為此本文以福建永泰為例，結合GIS空間分析和最小累積阻力模型等，以景觀生態安全格局構建為切入點，探討鄉村振興背景下永泰縣域生態保護與建設用地擴張協調發展的新路徑，旨在強調土地規劃利用過程生態安全的重要性，以期避免出現歷史上其他地區只顧眼前經濟利益而呈現生態退化污染嚴重等環境問題的深刻教訓。這些對于全縣生態保護、經濟社會發展、空間規劃管制、防止建設用地無序蔓延具有很強的實踐意義，也為鄉村振興戰略的實施提供有力的科學保障。

1 研究區概況

永泰縣位于北緯25°39′—26°05′、東經118°23′—119°12′，處于福建省東部，福州市西南部，國土總面積2.23×105hm2。下轄9個鎮12個鄉，255個行政村，12個社區，戶籍人口約38萬人。以大樟溪為界，西南山勢高大、東北緩和，其間為長廊式東西向盆谷地。處于亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，野生動植物繁多，水系發達，水資源豐富，是福建省首個溫泉之鄉。

永泰縣有“九山帶水一分田”之稱，屬戴云山脈森林生態功能區，歷來有省會福州市“生態后花園”之美譽。它已列入國家重點生態功能區和福建省限制開發區[16-17]。曾經為了保護山水自然生態，永泰縣失去發展工業的許多機遇，經濟停滯不前。但目前隨著道路交通的改善，尤其高速高鐵的暢通運行，永泰縣的區位與資源優勢日趨突出，使該縣迎來了發展的春天，城鎮化、全域旅游和經濟建設迅猛推進。2018年永泰縣成立國內首家縣級鄉村振興研究院。2019年入選首批國家全域旅游示范區。

2 數據與研究方法

2.1 數據來源

本文主要利用福建省國土規劃院提供的2015年永泰縣土地利用現狀圖、現狀數據庫和其他規劃圖件文本，以及永泰縣統計局提供的國民經濟和社會發展“十三五”規劃綱要、《永泰統計年鑒》等作為基礎數據進行研究。其次，利用地理空間數據云上2009年GDEMV230 m分辨率高程數據，加載到ArcGIS中進行高程、坡度、坡向和地形起伏度等分析。為了確保統一單位和計算結果的正確性，相關空間數據均經過高斯—克呂格投影處理，轉換成1980西安坐標系。

2.2 景觀安全格局理論方法

本文基于景觀安全格局理論，利用ArcGIS空間分析法，運用Knaapen的最小累積阻力模型MCR建立阻力面，主要考慮源、距離和景觀特征，考慮生態過程與景觀格局的相互作用，分析景觀安全格局組分，從而判別該區域生態安全狀況。最小累積阻力就是從“源”地出發克服各類阻力所做的最小功或所累積耗費的最小成本。本研究阻力值側重反映某生態景觀要素經過不同的土地景觀單元所耗費的阻力大小，即生態阻力值，計算公式為：

式中：Dij——物種從源j經過景觀i到達空間某點的距離；Ri——景觀i對該運動的阻力。雖然函數f未知，但說明MCR與(Dij·Ri)成正比，表明該物種運動的潛在可能或趨勢[18-22]。

雖然該模型受到生態源地、阻力因子選取、權重設置以及數據獲取等影響，安全格局等級劃分界線存在一定主觀局限性，但模型效果總體上有利于景觀安全格局優化，有利于實施生態安全空間保障方案，能維護區域生態安全和提升人類福祉。

2.3 景觀生態安全格局構建

2.3.1 保護源地確定 本文景觀生態安全格局研究的目的是為了保護生態用地和生物多樣性，特別保護連片大面積分布的林地和水源。生態保護源是指一些連續分布的自然斑塊，具有調節環境氣候、減少環境污染、提升環境質量和維護生物多樣性等多種景觀生態功能。因此，生態保護源一般選擇省級飲用水源一級、二級保護區、自然保護區和風景名勝區核心區。永泰境內樹枝狀水系發達，溪網密集，大樟溪干流由西向東長127 km，并設有三處飲用水取水口：南區水廠、青云山水廠、葛嶺東部新城；其次永泰地區森林資源和旅游景觀豐富，藤山省級自然保護區及福州最高峰永泰東湖尖，廣泛分布南亞熱帶季風常綠闊葉林和珍稀動植物。

根據研究區實際分析，永泰縣級水源保護區連續規模較小，不能納入源地選取范圍。但森林資源分布廣泛，故而借助ArcGIS 10.5軟件由屬性提取面積超過1 000 hm2集中連片的核心林地斑塊作為生態保護源地?！霸础钡孛娣e合計408.89 km2，占研究區總面積的18.34%。

2.3.2 阻力因子與阻力系數 林地是提高生態環境質量的重要土地資源，又是豐富生物多樣性的重要棲息場地。棲息林地中的各種生物等(“運動流”)在向外擴散過程主要受到地形地貌和地表景觀類型的阻力。因此，本文選取了坡度、高程、地形起伏度和土地利用覆蓋景觀類型作為阻力因子，同時賦予相對阻力值(表1)。

① 地表景觀類型分析。相關研究表明，生態“源”與地表景觀類型越相近，運動耗費阻力越小，反之亦然。依據土地調查及研究需要，永泰土地利用分為耕地、園地、林地、草地、水域、建設用地和其他土地等7類。 ②地形因子分析。利用ArcGIS 10.5軟件，由永泰地區DEM數據生成坡度、坡向、地表起伏度，并進行相應分級。為了突出土地利用隨海拔變化的特點，將永泰高程(5～1 681 m)分為4級：0～200 m平原，200～500 m丘陵，500～1 000 m低山，>1 000 m中山；參照“二調”對坡度分級的標準，共分5級：0°～6°，6°～15°，15°～25°，25°～35°，>35°；參考相關研究[15]，永泰地形起伏度0～510 m，可分4級：0～30 m，30～70 m，70～200 m，>200 m。

針對以上阻力因子分級，通過結合專家打分和前人研究成果[15]獲得各相對阻力值(表1)。值得強調的是，這些阻力值是用來反映物種穿過不同景觀要素時的相對能力強弱程度，但在實際中很難獲得絕對阻力值。阻力大小只是依據不同的高程、坡度、地形起伏度和景觀類型進行相對賦值。阻力值(相對阻力系數)介于1～100之間，數值越大表示相對阻力越大，否則相反。

表1 研究區阻力因子與阻力系數

3 結果與分析

3.1 景觀生態安全格局構建結果分析

本文利用ArcGIS 10.5軟件空間分析的Weighted Overlay工具，進行不同阻力因子疊加分析，得到保護“源”地向外擴張的生態阻力加權成本；再通過空間分析Cost distance，獲得最小累積阻力分布圖(圖1)；在獲得阻力面基礎上，根據自然斷裂法獲得最小累積阻力值的分級閾值，從而建立永泰縣低、中、較高、高等4種水平的景觀生態安全格局(圖2)。研究表明總體上，從生態保護源地出發的物種(或生態流)向外遷徙(或擴散)過程阻力加大，越往外圍的區域生態保護壓力減小，生態安全格局水平越高，相對比較適宜經濟建設活動。

圖1 永泰縣景觀生態阻力面分布

圖2 永泰縣景觀生態安全格局

3.2 景觀生態安全格局與土地利用現狀疊加分析

將不同水平景觀生態安全格局與現狀土地利用進行空間疊加分析(表2)，結果表明源及低水平生態安全用地規模為962.82 km2，占全縣土地的43.18%，是保障全縣生態系統服務的核心，應嚴格加強此區域的生態資源保護，禁止一切不利于生態保護的人類建設開發活動；其余土地1 267.07 km2(占56.82%)，為中高等水平生態安全用地，該區域可作為未來城鎮規劃發展備用地，亦是限制建設區，所以也應控制該區域土地的用地性質與開發強度[14]。

表2 永泰縣土地資源開發安全級別統計

3.3 基于景觀生態安全格局的綜合發展分區

以往建設用地開發大多依據經濟發展需求，而本文首先考慮生態安全格局的構建，確定源及低水平安全格局范圍為禁止開發區。其次，以鄉鎮為評價單元，結合生態安全影響和經濟發展需求來確定各鄉鎮建設發展類型。該評價方法具有很強的科學性、可操作性，對于城鎮建設空間布局與特色風貌塑造有較好的參考依據；同時也彌補了傳統空間發展布局僅考慮經濟發展而輕視生態保護的缺陷[23]。 ①生態安全格局得分。即選擇生態安全格局4個等級從低到高打分1，2，3，4，結合各等級面積比重，加權累計獲取各鄉鎮生態安全格局得分(見表4)，以此表達各鄉鎮的生態環境影響力。這里得分越高，生態安全格局水平越高，而生態環境影響力越小，否則相反。 ②經濟發展需求能力。借助數學統計方法——主成分分析法，參考前人[14]研究相關成果，選取與經濟發展需求緊密相關的主成分因子、獲取各因子各鄉鎮數據(來源2017年永泰縣統計年鑒，現狀空間數據)(表3)，計算主成分綜合得分(表4)，用以反映各鄉鎮經濟發展需求能力大小。最后獲得永泰縣各鄉鎮綜合發展分級矩陣(表5)。

表3 永泰縣經濟發展需求能力評價因子

表4 永泰縣各鄉鎮生態安全影響與經濟發展需求能力排名

3.4 基于景觀生態安全格局的建設用地開發策略

基于上述綜合發展分級矩陣，將永泰縣國土建設開發劃分為4個區(附圖4)，并提出建設發展策略：①優先建設發展區。包括主城區樟城鎮、城峰鎮、清涼鎮、富泉鄉、赤錫鄉、嵩口鎮，這些鄉鎮經濟建設活躍、發展需求量大，然而生態資源一般、環境影響力小，恰是城鎮化發展重點區域，提倡發展較大規模工業和承受高強度開發。 ②適度建設發展區。包括葛嶺鎮、塘前鄉、梧桐鎮、嶺路鄉，這些鄉鎮經濟活力和建設發展需求都大，但生態資源豐富、環境影響力大。所以應努力控制它們的建設發展規模和速度，適當發展無污染工業和高新技術產業。 ③控制建設發展區。包括大洋鎮、同安鎮、白云鄉、紅星鄉、盤谷鄉、霞拔鄉、東洋鄉、洑口鄉，這些鄉鎮經濟建設發展需求一般或較低，生態環境影響也不高，但地處較高海拔山區，水土流失、土壤酸化問題較嚴重，屬于生態恢復區，是主要農作物耕作區、李果茶葉經濟種植區。因此這些區域應控制開發強度和規模，多開墾耕地、開展種植業，發展現代生態農業和休閑度假生態旅游業，從嚴控制資源超載破壞與維護生態平衡。 ④禁止建設發展區。包括長慶鎮、丹云鄉、蓋洋鄉等，主要是歷史文化遺存保護區、自然保護林區和陡坡地帶，各鄉鎮生態林地占比78%～85%。這些鄉鎮經濟活力不足、建設發展需求低，但生態資源豐富、環境影響力大，所以應加強嚴格保護生態、禁止一切不符合功能定位的人類建設開發活動。

表5 永泰縣綜合發展分級矩陣

上述綜合發展分區與實際情況相符，但以鄉鎮為單元的劃分法存在一定局限性，一些鄉鎮的局部地區，例如藤山自然保護區、大樟溪水源涵養區以及易發生水土流失和地質災害區，這些區域也應納入生態保育區，應加強嚴格保護。

4 結論與建議

4.1 結 論

(1) 本文通過構建由低至高不同等級的景觀生態安全格局，一般可以劃分低安全格局為生態底線即禁建區，中安全格局為生態緩沖區即限建區，較高、高等安全格局為生態邊緣區即宜建區。低安全格局占該縣土地的43.18%，主要為集中連片的大面積有林地，其余占比56.82%，為中高等安全格局用地。這與永泰實際情況相符，構建景觀生態安全格局對于落實與保護生態用地提供了有效途徑，也為全縣建設開發提供充足的發展備用地。

(2) 與以往研究不同，本文基于景觀生態安全格局綜合考慮鄉鎮生態安全得分與經濟建設發展需求能力，由此劃分全縣國土建設綜合發展分區并提出發展策略。其結果既符合當地鄉鎮經濟發展需求，又考慮了生態保護優先的原則，為防止建設用地無序蔓延，建立和完善空間開發管控制度提供科學依據和實踐意義；同時，對于管理政策啟示更具有針對性，將國家的生態安全戰略真正落到實處，也為實施鄉村振興戰略提供科學有力的生態保障。

(3) 雖然目前永泰縣是國家級生態縣，但生態安全的研究意義不是在生態退化后開始，而應該在建設用地迅猛擴張初始或更早些時候，人們就應該有生態安全或危機意識。當前許多地方已經存在城鄉建設用地占用生態保護壓力等級較高地塊的現象。由此表明，為了促進經濟社會生態效益的綜合平衡，基于經濟發展和生態安全雙重約束的建設用地開發，將是未來城鎮發展的最優化模式；強調在土地利用規劃過程中充分考慮景觀生態安全，必然是當前和未來土地利用規劃的基本要求，值得深入思考與研究。

4.2 建 議

(1) 合理劃分景觀生態功能區，牢固守住青山綠水。生態乃永泰最大的優勢，守護好綠水青山，努力建設山水優美、生態宜居的美麗鄉村。保護好大樟溪水源、南部藤山山脈、北部山地脆弱區，并且劃定這些源地及低安全格局區為生態保育區，中安全格局區為生態恢復區，較高、高安全格局區為生態建設區。

(2) 優化縣域空間發展布局，加快特色小鎮建設。發展是國土空間規劃的重中之重，為了實現高質量、可持續的發展，未來永泰應立足青山綠水、優先保護生態，應按照綜合發展分區優化與管制空間布局；融合產業發展與特色小鎮建設(如嵩口古鎮、青云小鎮、溫泉小鎮、康養小鎮等)，做大做強李果青梅采摘等現代農業；加快重點城鎮建設，優化生產生活生態空間配置，促進經濟社會與生態保護協調持續發展。

(3) 創新開發全域旅游，助力鄉村全面振興。永泰縣青山綠水環境優美，古村落古莊寨傳統文化凸顯，旅游景觀資源得天獨厚，處于生態緩沖區的可建設土地廣闊。針對永泰縣在創建國家全域旅游示范區的總體建設中，應優先考慮生態安全，保護生態源地、構建生態遺產廊道，優化用地布局與創新開發全域旅游，更快更好地促進鄉村振興全面實現。