基于生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的縣域生態(tài)安全格局構(gòu)建

湯 峰，王 力，張蓬濤，付梅臣

·土地保障與生態(tài)安全·

基于生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的縣域生態(tài)安全格局構(gòu)建

湯 峰1,2，王 力2,3，張蓬濤4，付梅臣1※

（1. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2. 中國科學(xué)院遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3. 中國科學(xué)院空天信息研究院，北京 100101；4. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源學(xué)院，保定 071001）

隨著環(huán)境形勢的嚴(yán)峻化和生態(tài)問題的復(fù)雜化，加大對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)已成為全民共識(shí)，而構(gòu)建符合區(qū)域?qū)嶋H情況的生態(tài)安全格局對(duì)提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和維護(hù)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，已然成為國土空間規(guī)劃編制和生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。該研究以河北省青龍縣為研究區(qū)，利用土地利用調(diào)查及影像數(shù)據(jù)和多年氣象數(shù)據(jù)等，將生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法融合，通過空間疊加及分析將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)、生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果融合于研究區(qū)域的生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，旨在規(guī)避常規(guī)研究中單獨(dú)使用一種方法造成保護(hù)要素缺失、安全格局不連通等問題?；谠摲椒?gòu)建了研究區(qū)生態(tài)安全格局。結(jié)果表明：青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線總面積達(dá)443.94 km2，占縣域面積的12.7%，主要分布在東南部和西北部的國有林場區(qū)和中部的河流水系沿線地帶；生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由11塊生態(tài)源地、24條生態(tài)廊道、22個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)和34個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn)構(gòu)成；青龍縣生態(tài)安全格局由生態(tài)安全保護(hù)要素、生態(tài)安全保護(hù)目標(biāo)區(qū)以及生態(tài)安全保護(hù)措施共同構(gòu)成。研究結(jié)果可為縣域尺度的國土空間規(guī)劃的制定和生態(tài)修復(fù)及保護(hù)工程的建設(shè)實(shí)施提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

遙感；生態(tài)；保護(hù)紅線；生態(tài)網(wǎng)絡(luò)；安全格局；青龍縣

0 引 言

近年來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，中國的資源環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻，生態(tài)問題更加復(fù)雜。已建成的各類保護(hù)區(qū)由于在規(guī)劃上缺乏系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)性，空間上存在交叉重疊或保護(hù)信息缺失，導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)能量循環(huán)不暢、景觀格局不夠合理、保護(hù)效率不高。中共十九大報(bào)告明確提出要加大生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度，提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，科學(xué)構(gòu)建滿足區(qū)域人口荷載及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)安全格局是中國當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的緊迫任務(wù)。

劃定生態(tài)保護(hù)紅線或構(gòu)建生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)是中國目前開展生態(tài)保護(hù)區(qū)劃、構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的主要方法。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的概念起源于20世紀(jì)70年代的歐洲[1]，并逐漸成為景觀生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)[2]。國際上許多國家及組織積極開展大尺度生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，如泛歐生態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃[3]、北美綠道建設(shè)工程[4]等。中國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的相關(guān)研究起步較晚，大多基于生物多樣性的保護(hù)[5-6]及區(qū)域生態(tài)安全[7]視角從不同的空間尺度（省域[8]、縣域[9]）和景觀尺度（城市[10]、流域[11]）對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能[12-15]展開研究。生態(tài)保護(hù)紅線是中國環(huán)境保護(hù)的重要制度創(chuàng)新，重點(diǎn)是嚴(yán)格確定自然生態(tài)服務(wù)功能、環(huán)境質(zhì)量安全、自然資源利用等方面保護(hù)的空間邊界與管理限值[16]。中國從2000年“紅線控制”方案[17]的提出到2011年國務(wù)院作出劃定生態(tài)保護(hù)紅線的決定，標(biāo)志著生態(tài)保護(hù)紅線從區(qū)域戰(zhàn)略上升為國家戰(zhàn)略。此后，關(guān)于生態(tài)保護(hù)紅線概念及劃定方法[18-19]的討論頗多；同時(shí)基于不同空間尺度的實(shí)踐研究（省域[20]、區(qū)域[21]、城市[22]）也逐漸豐富。總體來看，當(dāng)前中國關(guān)于生態(tài)安全格局的研究已日益成熟，各種尺度的典型研究不斷豐富，但縣域?qū)用娴陌咐治鋈燥@不足，已有研究[9,23-24]在構(gòu)建縣域生態(tài)安全格局的過程中主要關(guān)注各生態(tài)安全格局功能組分的空間分布特征及位置信息，對(duì)生態(tài)廊道寬度和踏腳石斑塊面積以及其內(nèi)部景觀建設(shè)等精細(xì)化研究不足，不能充分滿足縣域?qū)嵺`操作的需要。

生態(tài)保護(hù)紅線的劃定和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建各自沿著既定的研究方向日趨成熟，但單獨(dú)使用一種方法容易造成保護(hù)區(qū)域保護(hù)信息不完整，保護(hù)系統(tǒng)不連貫。目前將二者融匯進(jìn)行交叉互補(bǔ)性的研究較少。鑒于此，本研究以典型的河北省東北部山地丘陵區(qū)青龍縣為例，從實(shí)踐操作層面探討縣域尺度生態(tài)安全格局的構(gòu)建思路和方法。將生態(tài)紅線劃定和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)結(jié)合，綜合提取生態(tài)安全保護(hù)要素、劃定生態(tài)安全保護(hù)目標(biāo)區(qū)并制定保護(hù)措施，以規(guī)避單獨(dú)使用一種方法可能造成的保護(hù)要素缺失、保護(hù)系統(tǒng)片段化等后果。旨在為縣域尺度生態(tài)安全格局的規(guī)劃和建設(shè)提供方法指導(dǎo)，并彌補(bǔ)目前集中進(jìn)行大尺度生態(tài)安全格局研究的不足。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

青龍縣（118°34′~119°36′E，40°04′~40°36′N）位于河北省東北部，地處東北、華北兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)結(jié)合部和環(huán)渤海、京津冀經(jīng)濟(jì)圈，下轄11鎮(zhèn)、14鄉(xiāng)，396個(gè)村，總面積3 506.10 km2。該縣位于燕山山脈東段，中低山與丘陵錯(cuò)落分布，溝谷縱橫其間；氣候?yàn)闇貛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，年均降水量達(dá)652.7 mm；境內(nèi)有6條河流通過，水資源豐富，野生動(dòng)物種類和數(shù)量繁多，已于2016年9月被納入國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，發(fā)展定位于打造京津冀重要生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)。豐富多樣的地貌類型為該縣生態(tài)建設(shè)及涵養(yǎng)創(chuàng)造了良好的土地資源條件，但也增加了生態(tài)脆弱性的風(fēng)險(xiǎn)。近年來，建設(shè)活動(dòng)的加劇導(dǎo)致林地和水域不斷萎縮，水土流失問題日益嚴(yán)重，致使縣域內(nèi)生物多樣性迅速降低，尤其是赤狐、豹貓、白鶴等珍稀野生動(dòng)物面臨較大的生存危機(jī)。因此，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)并重的當(dāng)下，科學(xué)、系統(tǒng)的構(gòu)建生態(tài)安全格局，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長保駕護(hù)航顯得尤為重要。

圖1 研究區(qū)地理位置

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)（2016年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（2016年青龍縣統(tǒng)計(jì)年鑒）、歸一化植被指數(shù)NDVI（2016年8月份的Landsat8OLI影像數(shù)據(jù)，利用ENVI4.7軟件計(jì)算得出）、夜間燈光數(shù)據(jù)（來源于美國國家地球物理數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站提供的2016年NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)）、氣象數(shù)據(jù)（來源于青龍縣及周邊13個(gè)氣象站點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)，其中降雨量和蒸散量利用ArcGIS10.2軟件采用反距離加權(quán)插值法得出）、高程和坡度數(shù)據(jù)（來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)）、土壤數(shù)據(jù)（來源于1∶10萬青龍縣土壤類型圖以及《河北省土種志》）等。

2 研究方法

2.1 生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法

2.1.1 生態(tài)保護(hù)紅線劃定評(píng)判指標(biāo)體系

研究利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)及生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)得到生態(tài)保護(hù)紅線空間分布圖。根據(jù)環(huán)保部印發(fā)的《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》中的劃定思路，在參考大量相關(guān)研究成果[16-18,25-28]的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)自身的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件以及生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)出現(xiàn)的頻率，篩選了相對(duì)重要的3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)和8個(gè)生態(tài)敏感性分析指標(biāo)，具體指標(biāo)及含義見表1。本文的評(píng)價(jià)單元為30 m×30 m的柵格單元。

表1 生態(tài)保護(hù)紅線劃定評(píng)判指標(biāo)體系

2.1.2 評(píng)判指標(biāo)量化分級(jí)方法

1）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)量化分級(jí)

水源涵養(yǎng)功能計(jì)算公式[29]如下：

當(dāng)下墊面為土地時(shí)

當(dāng)下墊面為水時(shí)

式中V()是下墊面為土壤時(shí)像元處每年單位面積涵養(yǎng)水源量，m3/m2；mean()為像元處逐月降水量，mm；K為產(chǎn)流降雨量占總降雨量的比例；R為地表植被減少徑流系數(shù)；V()是下墊面為水時(shí)像元處每年單位面積涵養(yǎng)水源量，m3/m2；ET()為逐月實(shí)際蒸散量，mm。

土壤保持功能計(jì)算公式[26]如下：

式中A、A、分別為土壤保持量、潛在土壤侵蝕量、實(shí)際土壤侵蝕量，t/(km2·a)；為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(km2·h·a)；為土壤可蝕性因子，t·km2·h/ (km2·MJ·mm)；為坡長坡度因子；為植被與經(jīng)營管理因子；為水土保持措施因子。

生物多樣性保護(hù)功能計(jì)算公式[31]如下：

式中Q為土地利用類型中柵格的生境質(zhì)量；H為的生境適宜性；D為中柵格所受脅迫水平；為半飽和常數(shù)，通常取D最大值的一半；為歸一化常量；為脅迫因子個(gè)數(shù)；為脅迫因子?xùn)鸥駡D層的柵格數(shù)；Y為脅迫因子在地類層上所占柵格個(gè)數(shù)；w為脅迫因子權(quán)重；r為地類層每個(gè)柵格上脅迫因子的個(gè)數(shù)；i為柵格中脅迫因子對(duì)柵格的生境脅迫水平；β為柵格的可達(dá)性水平，取值0～1，1表示極易達(dá)到；S為對(duì)脅迫因子的敏感程度；d為柵格與柵格之間的直線距離；d為脅迫因子的最大影響距離。本文選取居住用地、工礦用地、交通用地和耕地為脅迫因子。

利用自然斷點(diǎn)法將水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性保護(hù)功能的計(jì)算結(jié)果劃分為5個(gè)等級(jí)，由一級(jí)到五級(jí)功能越來越弱，由此得到各功能分級(jí)圖。

2）生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)量化分級(jí)

生態(tài)環(huán)境問題通常是自然因素和人類活動(dòng)綜合作用的產(chǎn)物，因此，本文在進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)時(shí)采用多因子綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法[28]，計(jì)算公式如下：

式中S表示第個(gè)評(píng)價(jià)單元的生態(tài)敏感性指數(shù)；w為第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；x為第個(gè)評(píng)價(jià)單元上第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的描述性評(píng)價(jià)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化值。權(quán)重w的值利用熵值法和因素重要程度比較法綜合確定。

本文依據(jù)自然斷點(diǎn)法，并參考相關(guān)文獻(xiàn)研究成果[7,25-28]，對(duì)選取的8個(gè)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)賦值，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重見表2。

表2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重

2.1.3 生態(tài)保護(hù)紅線生成方法

研究將水源涵養(yǎng)、土壤保持和生物多樣性保護(hù)功能分級(jí)圖中的一級(jí)功能區(qū)分別提取出來求并集生成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性保護(hù)紅線圖。依據(jù)表2的權(quán)重和公式（9），利用ArcGIS10.2中的柵格計(jì)算器工具將各敏感性評(píng)價(jià)因子量化分級(jí)后的柵格圖層進(jìn)行加權(quán)疊加計(jì)算得到研究區(qū)生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果圖，并根據(jù)自然斷點(diǎn)法劃分為5個(gè)等級(jí)，再將一級(jí)區(qū)提取出來生成生態(tài)敏感性保護(hù)紅線圖。最后，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性保護(hù)紅線圖和生態(tài)敏感性保護(hù)紅線圖進(jìn)行空間疊加，求并集生成生態(tài)保護(hù)紅線分布圖。

2.2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是由生態(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)等要素構(gòu)成的復(fù)雜的網(wǎng)狀系統(tǒng)。本文通過識(shí)別源地—構(gòu)建生態(tài)廊道—識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)的思路構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

2.2.1 源地識(shí)別

本文基于形態(tài)學(xué)空間格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）[32]方法識(shí)別并提取出研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)功能最好的核心區(qū)景觀類型，再根據(jù)景觀連通性評(píng)價(jià)確定生態(tài)源地。

研究參考土地利用現(xiàn)狀分類體系的二級(jí)地類分類方法，將土地歸并為耕地、園地、林地、水域、建設(shè)用地、未利用地6種類型，由于水域用地在水源涵養(yǎng)功能評(píng)價(jià)時(shí)已經(jīng)充分考慮，并且絕大部分水域都已劃入生態(tài)保護(hù)紅線，因此僅將林地作為前景要素而其他地類作為背景。

首先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TIFF格式的柵格數(shù)據(jù)，利用Guidos Toolbox軟件，使用八領(lǐng)域分析方法進(jìn)行MSPA分析，得到前景要素互不重疊的7類景觀，分別為核心區(qū)、孤島、孔隙、邊緣區(qū)、環(huán)島、連接橋和支線[33]。再將輸出的柵格數(shù)據(jù)在ArcGIS10.2中轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)屬性字段值將核心區(qū)景觀類型提取出來進(jìn)行景觀連通性評(píng)價(jià)，計(jì)算公式[34]如下

式中表示可能連通性連接指數(shù)；為景觀斑塊的總數(shù)；a和a分別是斑塊和的面積；p表示物種在斑塊和之間直接擴(kuò)散的最大可能性；A為整個(gè)景觀的面積；PC為去除單個(gè)斑塊后剩下斑塊的連通性連接指數(shù)；表示斑塊的重要性，值越大，表示該斑塊在景觀連通中的重要性越高。

2.2.2 生態(tài)廊道構(gòu)建

最小累積阻力（Minimal Cumulative Resistance，MCR）模型[35]通過計(jì)算生態(tài)源地與目標(biāo)之間的最小累積阻力距離模擬最小成本路徑，依此確定生物遷徙路徑。MCR模型的計(jì)算公式為

式中D表示從生態(tài)源點(diǎn)到空間單元的距離；R表示空間單元的阻力系數(shù)。

本文在參考相關(guān)文獻(xiàn)[5-10]的基礎(chǔ)上，綜合考慮到研究區(qū)的地形地貌條件，選取土地類型、高程和坡度3個(gè)因子構(gòu)建綜合阻力面，依據(jù)因素重要程度比較法確定各阻力因子權(quán)重，構(gòu)建阻力評(píng)價(jià)體系（表3），在此基礎(chǔ)上使用夜間燈光指數(shù)[36]來修正景觀類型因子的相對(duì)阻力值，再使用柵格計(jì)算器工具加權(quán)疊加計(jì)算生成綜合阻力面。通過ArcGIS10.2的Cost Distance工具，利用生態(tài)源地和綜合阻力面計(jì)算得到每個(gè)像元到成本面上最近源地的最小累積阻力距離表面，在此基礎(chǔ)上，利用Cost Path工具計(jì)算生態(tài)源地相互之間的最小成本路徑以生成潛在生態(tài)廊道。

基于MCR模型構(gòu)建的生態(tài)廊道是一種表達(dá)路徑的概念網(wǎng)絡(luò)，具有一定的寬度才能發(fā)揮其生態(tài)服務(wù)功能[37]。朱強(qiáng)等[38]在對(duì)大量國外學(xué)者關(guān)于廊道寬度研究成果的歸納基礎(chǔ)上提出了滿足不同生態(tài)功能、不同種類動(dòng)物遷徙所適宜的廊道寬度區(qū)間。由于青龍縣有赤狐、白狐、花面狐、豬獾、狗獾等中型哺乳動(dòng)物，本文參考相關(guān)研究成果[37-39]，以構(gòu)建的生態(tài)廊道為基線，分別對(duì)其進(jìn)行100、200、400、600、800、1 000、1 200 m的緩沖區(qū)分析，并對(duì)不同寬度內(nèi)各土地利用類型面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以確定研究區(qū)最佳廊道寬度。

表3 阻力因子分級(jí)和賦值

2.2.3 生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)識(shí)別

生態(tài)節(jié)點(diǎn)是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵點(diǎn)，是物種遷移中的踏腳石（是指位于大型生態(tài)斑塊之間，由一系列小型斑塊構(gòu)成生物做短暫棲息和遷移運(yùn)動(dòng)的通道，可以作為生物遷徙的中間站）和休憩地。本文根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)上對(duì)戰(zhàn)略點(diǎn)的判識(shí)方法[40]并結(jié)合研究需要識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)。利用自然斷點(diǎn)法將最小累積阻力距離表面劃分為源地緩沖區(qū)、低阻力區(qū)、中阻力區(qū)和高阻力區(qū)，與構(gòu)建的生態(tài)廊道進(jìn)行空間疊加，將生態(tài)廊道之間的交點(diǎn)以及生態(tài)廊道與最小累積阻力距離表面分區(qū)界線處的交點(diǎn)作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)。

縱橫交錯(cuò)的道路網(wǎng)會(huì)將景觀格局切割成破碎的生境斑塊，造成景觀破碎化，使得連續(xù)的廊道網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定空間范圍的生態(tài)間隙，不利于物種的交流擴(kuò)散[37]。本文將生態(tài)廊道與研究區(qū)的主要交通道路網(wǎng)的交叉點(diǎn)確定為生態(tài)斷裂點(diǎn)，加以修復(fù)控制。

2.2.4 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)生成

研究將利用上述方法提取的生態(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)和生態(tài)斷裂點(diǎn)疊加到同一圖層中，構(gòu)成網(wǎng)狀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的青龍縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 生態(tài)安全格局構(gòu)建方法

將生態(tài)保護(hù)紅線分布圖和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分布圖在ArcGIS10.2中進(jìn)行空間疊加，綜合識(shí)別研究區(qū)生態(tài)安全保護(hù)要素。若存在部分孤立的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)未融入廊道網(wǎng)絡(luò)之中，需要利用MCR模型新構(gòu)建廊道將其與最近的生態(tài)源地連通起來。由于生態(tài)保護(hù)紅線斑塊和生態(tài)源地在功能上具有一定的相似性，因此將生態(tài)保護(hù)紅線斑塊和生態(tài)源地統(tǒng)一歸并為紅線保護(hù)區(qū)；生態(tài)節(jié)點(diǎn)在生物遷徙過程中起到了提供中途休息場所的作用，故將其劃定為生物遷徙休憩區(qū)加以重點(diǎn)建設(shè)；而生態(tài)廊道主要是為生物遷徙提供安全路徑，是具有一定寬度范圍的狹長地帶，將其劃定為生物遷徙通道區(qū)進(jìn)行保護(hù)。由生態(tài)安全保護(hù)要素，紅線保護(hù)區(qū)、生物遷徙休憩區(qū)和生物遷徙通道區(qū)形成的3類生態(tài)安全保護(hù)目標(biāo)區(qū)結(jié)合制定的分類保護(hù)措施共同構(gòu)建起青龍縣生態(tài)安全格局。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)保護(hù)紅線分析

由圖2a可知，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性保護(hù)紅線區(qū)面積為348.31 km2，主要分布在青龍縣東南、西北和中部區(qū)域；由圖2b可知，生態(tài)敏感性保護(hù)紅線區(qū)面積為237.34 km2，主要分布在青龍縣東南部和西北部地區(qū)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性保護(hù)紅線和生態(tài)敏感性保護(hù)紅線具有一定的重疊部分，將二者進(jìn)行空間疊加后得到的青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)面積共有443.94 km2，占青龍縣國土總面積的12.7%。由圖2c可知，青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線主要分布在東南部和西北部的國有林場區(qū)和中部的河流水系沿線地帶，這些區(qū)域是青龍縣林地和水域等生態(tài)類用地的主要集中分布區(qū)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀較好，但存在被建設(shè)活動(dòng)大規(guī)模侵占的風(fēng)險(xiǎn)，將其劃入生態(tài)紅線內(nèi)有利于充分保護(hù)。劃定得到的青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線存在系統(tǒng)片段化問題，各生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)相互孤立，互不連通，特別是位于西北部都山林場區(qū)內(nèi)的最大面積生態(tài)紅線區(qū)與其他地區(qū)的紅線區(qū)相隔較遠(yuǎn)，導(dǎo)致紅線區(qū)內(nèi)部物質(zhì)能量循環(huán)不暢，生態(tài)要素流動(dòng)性不足。

圖2 生態(tài)保護(hù)紅線劃定

3.2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析

通過MSPA分析得到的7種景觀類型中，核心區(qū)面積最大為421.32 km2，占前景要素的28.36%（表4）。將核心區(qū)景觀類型中的零星碎小斑塊刪除，鄰近斑塊合并，基于公式（10）~（11），利用Conefor2.6軟件[41]對(duì)48個(gè)核心區(qū)斑塊進(jìn)行景觀連通性評(píng)價(jià)。對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，值小于2.5的核心區(qū)斑塊面積都較小，景觀連通性差，且距離研究區(qū)建設(shè)用地都較近，容易受人類活動(dòng)干擾，不宜確定為生態(tài)源地，故將值大于2.5的核心區(qū)斑塊確定為生態(tài)源地。由圖3a可知，研究區(qū)生態(tài)源地共有11塊，主要分布在青龍縣東部和西北部的縣域邊界地帶以及中部的部分地區(qū)，與生態(tài)保護(hù)紅線相比，生態(tài)源地分布范圍較少，僅涉及大型林地斑塊。

表4 不同景觀類型面積統(tǒng)計(jì)

由圖3b可知，利用MCR模型生成的研究區(qū)潛在生態(tài)廊道共有55條，從分布狀態(tài)來看，各潛在廊道之間交錯(cuò)縱橫，緊密分布，存在部分廊道路徑重合或相似的情況，廊道網(wǎng)的冗余性較高。為了減少建設(shè)的成本，根據(jù)廊道的分布特點(diǎn)和發(fā)揮作用的可替代性對(duì)冗余廊道進(jìn)行刪減，最終得到青龍縣18條生態(tài)廊道（見圖3c），廊道全長334.22 km。

分析廊道不同緩沖區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀景觀地類的面積發(fā)現(xiàn)（表5），廊道在不同寬度范圍內(nèi)各地類的分布情況差異較大，其中林地、耕地和建設(shè)用地面積比例波動(dòng)變化較明顯，其余地類變化差異較小。在200～400 m的寬度范圍內(nèi)，建設(shè)用地和耕地占比最小，受人類活動(dòng)干擾較小，而林地和水域等重要生態(tài)用地占比最大，這能為未來廊道內(nèi)部景觀建設(shè)奠定一定基礎(chǔ)，降低建設(shè)成本，并且此寬度范圍達(dá)到了朱強(qiáng)等[38]研究成果中的中型哺乳動(dòng)物遷徙的需求寬度，能夠有效實(shí)現(xiàn)青龍縣物種遷移、傳播和生物多樣性的保護(hù)，因此確定青龍縣廊道最佳寬度為200～400 m。

表5 不同廊道寬度各土地利用類型面積占比

青龍縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分布情況見圖3c。由圖3c可知，廊道網(wǎng)上共有22個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)和34個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn)。生態(tài)節(jié)點(diǎn)主要分布在南部廊道上而北部較少，主要是因?yàn)槟喜康貐^(qū)的最小累積阻力距離分布差異較大；而生態(tài)斷裂點(diǎn)集中分布在西北部廊道上，這與青龍縣西北部地區(qū)交通路網(wǎng)密集程度有關(guān)。

圖3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

3.3 生態(tài)安全格局分析

3.3.1 生態(tài)安全保護(hù)要素空間分布

青龍縣生態(tài)安全保護(hù)要素由生態(tài)保護(hù)紅線、生態(tài)源地、生態(tài)廊道和踏腳石斑塊共同構(gòu)成（見圖4a），而生態(tài)斷裂點(diǎn)使廊道網(wǎng)出現(xiàn)斷裂，嚴(yán)重阻礙了生態(tài)要素流動(dòng)，必須修復(fù)。由圖4a可知，除了生態(tài)源地1、3、5、6和8這5個(gè)小型源地斑塊沒有與生態(tài)保護(hù)紅線存在空間重疊外，其余源地與生態(tài)保護(hù)紅線均高度重合；與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)相比，生態(tài)安全保護(hù)要素中的廊道數(shù)量有所增加變成了24條，總長度為374.91 km，這是因?yàn)槲髂喜亢捅辈康貐^(qū)部分生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)處于孤立狀態(tài)，故新構(gòu)建了6條廊道將其融入生態(tài)網(wǎng)絡(luò)之中；踏腳石斑塊由生態(tài)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化而來，但是數(shù)量出現(xiàn)下降變成17個(gè)，因?yàn)閯h除了與生態(tài)保護(hù)紅線空間重疊的5個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)。生態(tài)保護(hù)紅線有機(jī)地融入了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)之中，規(guī)避了紅線區(qū)片段化、不連通的問題；生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，保護(hù)要素也得到了完善，物質(zhì)能量的流動(dòng)更加通暢。

圖4 生態(tài)安全保護(hù)要素和目標(biāo)區(qū)空間分布

青龍縣以農(nóng)業(yè)立縣，初步形成以中藥材種植、食用菌栽培、精品雜糧生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)格局，其中中藥材種植產(chǎn)業(yè)形成以枸杞、五味子、黃芪和北蒼術(shù)種植為主的“一區(qū)三帶”的發(fā)展布局，主要集中在木頭凳、龍王廟、三星口、干溝、土門子和大石嶺等縣域東北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)；食用菌產(chǎn)業(yè)形成“三點(diǎn)帶三片”的產(chǎn)業(yè)布局即西部地區(qū)以木蘭菌業(yè)為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，中部地區(qū)以益朋、龍姑食用菌專業(yè)合作社為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，東部地區(qū)以雙小、客援紅菌業(yè)為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)輻射帶動(dòng)周邊片區(qū)；精品雜糧產(chǎn)業(yè)形成以長城沿線和北部山區(qū)為主的小雜糧種植區(qū)?？傮w而言，青龍縣的農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)布局在位置分布上與本文研究得到的各生態(tài)安全保護(hù)要素空間沖突較少，并且植物栽培對(duì)野生物種和生態(tài)安全的負(fù)面影響較少，因此，基于經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境質(zhì)量的綜合考量，無需對(duì)當(dāng)前形成的農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)空間布局進(jìn)行調(diào)整，但需要防控食用菌種植基地可能存在的點(diǎn)源污染問題。青龍縣工業(yè)總體上處于快速發(fā)展階段，已初步形成包括青龍工業(yè)聚集區(qū)、縣城工業(yè)園、山神廟示范園、大巫嵐工業(yè)園、肖營子工業(yè)園和秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)青龍園區(qū)在內(nèi)的“一區(qū)五園”的工業(yè)發(fā)展格局。空間分布上，大巫嵐工業(yè)園位于大巫嵐鎮(zhèn)境內(nèi)的青龍河和星干河沿河地帶，與該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)存在局部空間沖突，雖然該園區(qū)以新型循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)為主導(dǎo)，環(huán)境污染較輕，但由于享受現(xiàn)行省級(jí)開發(fā)園區(qū)相關(guān)優(yōu)惠政策，發(fā)展?jié)摿Υ螅磥碇苓吷鷳B(tài)空間存在被園區(qū)建設(shè)擴(kuò)張占用的風(fēng)險(xiǎn)；其余工業(yè)園區(qū)雖然與各生態(tài)安全保護(hù)要素不存在空間沖突，但以采礦、鋼鐵冶煉、機(jī)械制造等高耗能產(chǎn)業(yè)為主，環(huán)境污染較為突出，存在面源污染擴(kuò)散威脅生態(tài)安全格局的可能?！鞍松揭凰环痔铩钡牡孛矖l件決定了青龍縣具有豐富的生態(tài)空間和特色的旅游資源，境內(nèi)的祖山國家地質(zhì)公園、都山森林公園、桃林口水庫、冷口溫泉、花果山、龍?zhí)洞髰{谷等景區(qū)深受京津冀及東北周邊地區(qū)游客喜愛，這些自然景區(qū)基本位于生態(tài)保護(hù)紅線或生態(tài)源地內(nèi)，在發(fā)展旅游觀光業(yè)的過程中應(yīng)注重保護(hù)性開發(fā)和適度原則，防范旅游垃圾造成生態(tài)污染。

3.3.2 生態(tài)安全保護(hù)目標(biāo)區(qū)劃定及保護(hù)措施制定

1）紅線保護(hù)區(qū)的劃定及保護(hù)措施

由生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)源地共同構(gòu)成的紅線保護(hù)區(qū)（圖4b）總面積達(dá)509.33 km2，占研究區(qū)總面積的14.53%。對(duì)于紅線保護(hù)區(qū)內(nèi)部，應(yīng)嚴(yán)格限制建設(shè)用地的侵占，禁止濫砍濫伐，已經(jīng)建成的建筑物應(yīng)盡可能地拆除另行選址建設(shè)，不能拆遷的應(yīng)劃清其邊界范圍，嚴(yán)禁向周圍擴(kuò)張，準(zhǔn)備開展的非生態(tài)類建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)立即叫停，重新選址進(jìn)行建設(shè)；對(duì)于紅線保護(hù)區(qū)外圍，應(yīng)建設(shè)一定寬度的林地緩沖帶，以減少人類活動(dòng)對(duì)保護(hù)區(qū)的沖擊；對(duì)于風(fēng)景優(yōu)美、旅游資源較好的部分區(qū)域可以有條件的對(duì)外開放，發(fā)展觀光產(chǎn)業(yè)以增加收入，并將收入投入到保護(hù)區(qū)的建設(shè)。此外，青龍縣廣大農(nóng)村地區(qū)能源使用方式以傳統(tǒng)的薪柴為主，森林砍伐問題突出，為了有效地保護(hù)紅線保護(hù)區(qū)內(nèi)的林地，必須大力推廣天然氣、液化氣的使用，號(hào)召村民減少薪柴的使用，并充分開發(fā)利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能、風(fēng)能和水力資源以改變傳統(tǒng)的能源使用方式。

2）生物遷徙休憩區(qū)的劃定及保護(hù)措施

生物在長途遷徙的過程中，通常會(huì)尋找相對(duì)隱蔽安全的地區(qū)進(jìn)行短期休憩。將17個(gè)踏腳石斑塊劃定為生物遷徙休憩區(qū)（圖4b）進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)，能夠提高生物遷徙的成功率。踏腳石斑塊應(yīng)該是具有一定面積的區(qū)域，考慮到青龍縣生態(tài)廊道的寬度為200～400 m，參照廊道寬度確定的方法，對(duì)踏腳石做500、600、700、800、900、1 000 m的圓形緩沖區(qū)分析。通過對(duì)不同直徑范圍內(nèi)的土地利用類型面積的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)隨著范圍的擴(kuò)大，緩沖區(qū)內(nèi)的林地和水域等生態(tài)用地的面積比例逐漸下降，而建設(shè)用地和耕地等人類活動(dòng)干擾強(qiáng)烈的用地面積比例不斷上升，因此，確定青龍縣各踏腳石斑塊的建設(shè)范圍為直徑500 m的圓形區(qū)域。在劃定的休憩區(qū)內(nèi)部應(yīng)改變土地用途，建筑物及其他建筑設(shè)施必須拆除，耕地退耕，加大林木種植力度，實(shí)現(xiàn)植被全覆蓋；建設(shè)小面積的坑塘水面，以滿足生物遷徙過程中的飲水需求；在休憩區(qū)外圍應(yīng)種植一定寬度的荊棘、虎刺等具刺灌木，以阻止人類活動(dòng)的介入。

3）生物遷徙通道區(qū)的劃定及保護(hù)措施

生態(tài)廊道的建設(shè)為生物遷徙創(chuàng)造了條件，將青龍縣構(gòu)建的24條生態(tài)廊道全部劃定為生物遷徙通道（圖4b）保護(hù)目標(biāo)區(qū)。青龍縣廊道內(nèi)的現(xiàn)狀土地利用類型以林地和未利用地為主，兩者占總面積超過80%，其次是園地和耕地，水域和建設(shè)用地較少，因此，在未來的廊道建設(shè)過程中，構(gòu)建的土地利用應(yīng)以林地為主。此外，基于景觀美學(xué)的考慮，廊道內(nèi)的植物類型應(yīng)構(gòu)建成涵蓋喬木、灌木和草本植物在內(nèi)的復(fù)合型立體空間結(jié)構(gòu)。為了更好地保護(hù)生物遷徙通道，廊道沿線一定寬度范圍內(nèi)的區(qū)域應(yīng)嚴(yán)格限制人類建設(shè)活動(dòng)，在保持現(xiàn)有土地利用的基礎(chǔ)上，促進(jìn)建設(shè)用地和耕地向生態(tài)類用地轉(zhuǎn)變。對(duì)于生物遷徙通道區(qū)上的生態(tài)斷裂點(diǎn)需要高度重視，應(yīng)采取一定的工程措施加以修復(fù)和改善，例如加快建設(shè)地下通道、隧道和天橋等改變車輛、人員的流動(dòng)路線，減少人類活動(dòng)對(duì)生物遷徙的影響。

3.3.3 生態(tài)保護(hù)紅線與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系探討

生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和生態(tài)功能的穩(wěn)定性等保護(hù)目標(biāo)上具有一定的相似性[17]，劃定結(jié)果在空間上也具有重疊部分，但二者還是存在差異性。與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)相比，生態(tài)保護(hù)紅線更注重保護(hù)區(qū)的空間分布和面積比例，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格的邊界范圍和最低數(shù)量管控，是一種剛性的保護(hù)空間，成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要技術(shù)手段，生態(tài)保護(hù)紅線劃定是本輪國土空間規(guī)劃編制的基礎(chǔ)性工作和重要組成部分，具有省市縣層級(jí)管理的行政命令特色。青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線具有明顯的區(qū)片化孤立分布特征，在管理過程中可以將各個(gè)生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)所處位置按行政屬地原則進(jìn)一步細(xì)分到鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃層面，加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府的保護(hù)和管理職責(zé)，采取強(qiáng)制性的行政命令手段和懲罰措施禁止工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)活動(dòng)占用生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)更加注重功能組分的相互連通性和廊道網(wǎng)絡(luò)空間上的整體性，突出對(duì)物種擴(kuò)散和遷徙等生態(tài)過程的控制，是一種彈性的生態(tài)保護(hù)空間，特別是廊道的路徑和寬度可以結(jié)合建設(shè)過程中面臨的實(shí)際問題進(jìn)行適當(dāng)收縮和擴(kuò)張。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)作為加強(qiáng)生態(tài)要素流動(dòng)、維護(hù)物種遷移的有效工具正逐步融入?yún)^(qū)域生態(tài)規(guī)劃和國土空間規(guī)劃之中，在前期的規(guī)劃建設(shè)中需由統(tǒng)一的部門集中組織和領(lǐng)導(dǎo)，在后期的管理維護(hù)過程中可以參考河長制，對(duì)每條廊道和每個(gè)生態(tài)源地安排專人進(jìn)行維護(hù)和管理，同時(shí)利用激勵(lì)手段吸引社會(huì)組織和公眾參與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與保護(hù)。

4 結(jié)論與討論

本文基于生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了青龍縣生態(tài)安全格局，對(duì)縣域生態(tài)保護(hù)規(guī)劃的制訂、生態(tài)保護(hù)工程的建設(shè)實(shí)施具有一定的參考價(jià)值，有利于青龍縣生物多樣性的保護(hù)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升。研究主要結(jié)論如下：通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)劃定得到的青龍縣生態(tài)保護(hù)紅線占國土總面積的12.7%，主要分布在縣域東南部和西北部的國有林場區(qū)以及中部的河流水系沿線地帶；基于“斑塊-廊道-基質(zhì)”理論識(shí)別的青龍縣生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由生態(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點(diǎn)和斷裂點(diǎn)構(gòu)成，其中11塊生態(tài)源地、18條生態(tài)廊道和22個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)相互連結(jié)能夠促進(jìn)縣域內(nèi)生態(tài)要素的互聯(lián)互通，而34個(gè)生態(tài)斷裂點(diǎn)必須采取措施加以控制；通過生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間疊加拓?fù)錂z查綜合構(gòu)建的青龍縣生態(tài)安全格局由生態(tài)安全保護(hù)要素、生態(tài)安全保護(hù)目標(biāo)區(qū)以及生態(tài)安全保護(hù)措施共同構(gòu)成。

本文主要是在國土空間利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上構(gòu)建的青龍縣生態(tài)安全格局，沒有充分考慮到未來的規(guī)劃土地利用狀況。隨著未來道路建設(shè)的增多，必然會(huì)對(duì)生物遷徙通道區(qū)產(chǎn)生一定程度的沖擊，生態(tài)斷裂點(diǎn)的數(shù)量和面積也會(huì)隨之增加，因此需要對(duì)可能產(chǎn)生斷裂點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，道路建設(shè)的過程中預(yù)留生態(tài)廊道的建設(shè)空間。由于對(duì)青龍縣生物資料掌握不足，本文在構(gòu)建阻力面時(shí)并未考慮當(dāng)?shù)夭煌锓N的生活特性，廊道寬度和踏腳石面積分析時(shí)也僅考慮了不同緩沖區(qū)內(nèi)的地類分布狀況，分析得到的廊道最佳寬度僅是一個(gè)區(qū)間范圍，而非具體數(shù)值，因此未來需要加大對(duì)青龍縣生物資料的收集力度，通過實(shí)地走訪、勘測等途徑進(jìn)一步深化對(duì)廊道寬度、踏腳石斑塊建設(shè)等方面的研究。

此外，本文主要是從行政區(qū)劃管理的角度出發(fā)針對(duì)縣域小尺度內(nèi)部區(qū)域開展了生態(tài)安全格局的相關(guān)研究，然而生態(tài)環(huán)境要素的流動(dòng)更多受地理單元的影響而非行政邊界的限制，尤其是赤狐等珍稀動(dòng)物不僅活躍在青龍縣，其活動(dòng)范圍還遍布周邊縣域。為了滿足行政單元整體性的現(xiàn)實(shí)管理需要和生態(tài)要素流動(dòng)完整性的自然保護(hù)需要，未來在建設(shè)生態(tài)安全格局的實(shí)踐過程中需要加強(qiáng)與相鄰縣域的溝通與合作，特別是縣域之間的交界地帶應(yīng)盡可能通過政策協(xié)調(diào)或規(guī)劃制定保持生境斑塊的完整性，構(gòu)建縣縣相通的聯(lián)合生態(tài)安全格局。

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Construction of county-level ecological security pattern based on ecological protection red line and network in China

Tang Feng1,2, Wang Li2,3, Zhang Pengtao4, Fu Meichen1※

(1,,100083,; 2.,,100101,; 3.,,100101,;4.,,071001,)

Complex ecological environment has posed increasing challenges to protect the ecosystem in recent years. In China, an environmental strategy has been initiated, called “ecological protection red lines”, to balance economic growth and environmental protection. An important part is to construct an ecological security pattern suitable for different regional conditions during territorial spatial planning and ecological civilization construction. This paper aims to promote the scientific implementation project of the ecological security pattern, and the overall improvement of the ecological environment quality. Taking Qinglong County as the study area, an ecological security pattern was established based on the survey data of land-use change in 2009 and 2016, remote sensing images and multi-year meteorological data. Three important functions were selected, including water resources conservation, soil conservation and biodiversity protection in the study area. In order to evaluate the importance of ecosystem service functions, the comprehensive index evaluation method was used to analyze the ecological sensitivity. Therefore, the ecological protection red line was delineated based on two evaluation results of ecosystem service function and ecological sensitivity. The ecological sources were identified during Morphological Spatial Pattern Analysis (MSPA) and landscape connectivity assessment, while the ecological corridors were produced based on the Minimum Cumulative Resistance (MCR) model and minimum cost path method. An image recognition method was used to identify ecological nodes and break points in landscape ecology for the conditions of the study areas. Consequently, the ecological network was established by using ecological sources, ecological corridors, ecological nodes, and ecological break points. After superimposing the ecological protection red line and network, the protection elements of ecological security were extracted to describe the target areas, and thereby to formulate protection measures. A complete ecological security pattern was finally constructed for the research area. The results showed that the total area of the ecological protection red line was 443.94 km2, accounting for 12.7% of the county area. This pattern mainly distributed in the state-owned forest farm areas in the southeast and northwest, and along the river system strip in the central area. The ecological network consisted of 11 ecological sources, 18 ecological corridors, 22 ecological nodes, and 34 ecological break points. The ecological sources were mainly distributed in the east and northwest border areas of the county, and parts of the central regions. The total length of the 18 ecological corridors was 334.22 km. The ecological security pattern of the study area included the protection elements of ecological security, target areas for security protection, and protection measures of ecological security. The protection elements of ecological security were related to the ecological protection red line, ecological sources, ecological corridors, stepping stone plaques, and ecological fracture points. The target areas of ecological security protection consisted of red line protection areas, biological migration rest areas, and biological migration channel areas. The protection measures of ecological security were specifically made for the typical target areas of ecological security protection. The research results can provide technical support and scientific basis for the formulation of territorial spatial planning and the construction, thereby to realize ecological restoration and protection at county level.

remote sensing; ecology; protection red line; ecological network; security pattern; Qinglong County

湯峰，王力，張蓬濤，等. 基于生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的縣域生態(tài)安全格局構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(9)：263-272.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.030 http://www.tcsae.org

Tang Feng, Wang Li, Zhang Pengtao, et al. Construction of county-level ecological security pattern based on ecological protection red line and network in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 263-272. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.030 http://www.tcsae.org

2020-02-18

2020-04-21

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41871347）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFC0502501）。

湯峰，博士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)橥恋刭Y源管理。Email：tangfeng_cugb@163.com

付梅臣，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土地利用與復(fù)墾、區(qū)域規(guī)劃等方面的教學(xué)與研究工作。Email：fumeichen@cugb.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.030

X321；F301.2

A

1002-6819(2020)-09-0263-10