基于生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價的貴陽市生態(tài)安全格局維護研究

肖楊, 周旭, 蔣嘯, 張繼, 李洪廣

基于生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價的貴陽市生態(tài)安全格局維護研究

肖楊, 周旭*, 蔣嘯, 張繼, 李洪廣

貴州師范大學地理與環(huán)境科學學院, 貴陽 550025

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與服務功能的協(xié)同調(diào)控是生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)。以貴陽市為例,依據(jù)區(qū)域生態(tài)基底特征, 通過生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要性評價識別生態(tài)源地, 基于最小累積阻力模型和重力模型構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局, 并從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系視角探討生態(tài)安全格局的維護策略。結(jié)果表明: 研究區(qū)重要、極重要等級的生態(tài)用地面積為 2580.77 km2, 占全市總面積的32.09%; 提取面積大于10.00 km2的重要、極重要的20個生態(tài)用地為生態(tài)源地, 總面積為1078.02 km2, 占全市總面積的13.40%, 主要分布在研究區(qū)北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域; 生態(tài)廊道總長度為1658.14 km, 呈北密南疏的空間分布格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分穿過人口集聚區(qū); 識別生態(tài)節(jié)點共16個, 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處, 生態(tài)安全格局以“兩環(huán)三軸四帶”的形式呈樹狀輻射分布。從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視角, 建立生態(tài)源地、廊道、節(jié)點緩沖區(qū), 保證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)作用。從生態(tài)系統(tǒng)功能視角, 劃定現(xiàn)狀生態(tài)功能主導區(qū), 提出生態(tài)安全維護策略, 以期為區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展提供參考依據(jù)。

生態(tài)系統(tǒng)服務功能; 生態(tài)安全格局; 生態(tài)源地; 生態(tài)廊道; InVEST模型

0 前言

生態(tài)系統(tǒng)服務是人類賴以生存發(fā)展的福祉惠宜[1-2]。隨著人口增長與城鎮(zhèn)化發(fā)展, 人類對資源環(huán)境的過度開發(fā)日益加劇, 生態(tài)系統(tǒng)擾動趨于嚴重, 諸如水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保育等重要生態(tài)服務功能退化凸顯[3], 區(qū)域生態(tài)安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。生態(tài)安全格局是以景觀生態(tài)學理論為基礎(chǔ), 由生態(tài)源地、廊道和節(jié)點構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 是保障生態(tài)系統(tǒng)服務供給及可持續(xù)發(fā)展的前提[4]。量化識別與協(xié)同調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系[5], 既是現(xiàn)代生態(tài)學的前沿核心內(nèi)容, 也是生態(tài)系統(tǒng)管理的重要基礎(chǔ), 對提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能、維護區(qū)域生態(tài)安全格局具科學參考價值。

以中國知識資源總庫(CNKI)為文獻信息檢索源, 按篇名含“生態(tài)安全格局”檢索項, 文獻檢索時間范圍始于建庫起始, 截止時間為2019年8月, 經(jīng)篩選共檢索到303篇相關(guān)中英文期刊文獻。其中, “源地識別—阻力面設(shè)置—廊道提取”已逐漸成為我國生態(tài)安全格局的成熟研究模式, 而通過生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價指標識別生態(tài)源地的文獻多達60.70%。彭建等[6]選取糧食供給、土壤保持、近水游憩、產(chǎn)水、生境維持5項生態(tài)服務功能, 對雄安新區(qū)的生態(tài)基底特征和環(huán)境進行評估; 王玉瑩等[7]通過對生物多樣性保護、水資源安全、土壤保持生態(tài)功能進行綜合評價, 構(gòu)建東部蘇南發(fā)達地區(qū)安全格局。廊道對于物質(zhì)流通和能量交換具有重要的連通作用, 是生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ), 當前最小累積阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)定量識別方法被廣泛應用與廊道識別和生態(tài)安全格局構(gòu)建[8-9]。地類賦值的方法被廣泛用于阻力面設(shè)置[10], 而廊道判定的精準度依賴于阻力面設(shè)置, 由于該方法具有較強主觀性, 忽視了人類活動對生態(tài)阻力系數(shù)的影響, 合理修正阻力面成為廊道判定的關(guān)鍵[11]。

區(qū)域生態(tài)安全格局的調(diào)控與維護已成為一個不可回避的問題, 優(yōu)化調(diào)整生態(tài)空間結(jié)構(gòu)要素, 實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務與功能的提升, 協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護顯得尤為重要[12]。彭建等[6]通過對雄安新區(qū)生態(tài)安全格局中源地與廊道的優(yōu)化重組, 形成功能化、網(wǎng)絡(luò)化的空間結(jié)構(gòu)體系, 優(yōu)化了新區(qū)生態(tài)空間布局模式。楊天榮等[12]在構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)上, 形成關(guān)中城市多層次、復合型、網(wǎng)絡(luò)型生態(tài)空間結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化方案。上述研究識別空間結(jié)構(gòu)要素組分, 優(yōu)化區(qū)域生態(tài)功能分區(qū), 為城市生態(tài)空間優(yōu)化布局提供定量化范例。本文基于生態(tài)空間結(jié)構(gòu)要素研究, 從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能視角出發(fā), 分別對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)同調(diào)控提出相應策略, 維護區(qū)域生態(tài)安全格局。

貴陽市是長江中上游的重要生態(tài)屏障, 也是中國西南的典型喀斯特山區(qū)城市。隨著城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展、人口增加, 自然資源的開發(fā)利用和城鎮(zhèn)用地擴張導致生物多樣性減少、水土流失、城市內(nèi)澇、環(huán)境污染等諸多生態(tài)問題[13]。因此, 本文通過構(gòu)建貴陽市生態(tài)安全格局, 定量識別生態(tài)安全格局結(jié)構(gòu)要素, 并結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系探討生態(tài)安全格局維護策略, 以期為貴陽市生態(tài)文明城市建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

貴陽市位于黔中山原丘陵中部, 地處長江與珠江分水嶺地帶(圖1), 全市下轄6區(qū)3縣1市, 總面積8034.00 km2, 占全省面積的4.56%?？偟貏菸髂细?、東北低, 平均海拔1183.27 m, 地貌以山地、丘陵為主的丘原盆地地區(qū), 年均氣溫為15.30℃, 年均降水量1129.50 mm, 屬于亞熱帶濕潤溫和氣候。2018年底, 全市年末常住人口488.19萬人, GDP總量3798.45億元, 城鎮(zhèn)化率達75.43%, 是貴州省的政治、經(jīng)濟、文化、交通的集聚和擴散中心。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用的數(shù)據(jù)包括土地利用數(shù)據(jù)、氣象站點數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、植被NDVI等數(shù)據(jù)(表1)。2018年貴陽市土地利用數(shù)據(jù)來源于Landsat 8 OLI遙感影像解譯, 數(shù)據(jù)下載于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www. gscloud.cn), 空間分辨率為30 m。根據(jù)《全國遙感監(jiān)測土地利用/覆蓋分類體系》(LUCC), 將解譯后土地利用數(shù)據(jù)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6大類(圖1)。氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn), 通過克里金插值法得到。利用ArcGIS10.5軟件, 將所有空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一為Albers等積圓錐投影(Albers_Conic_ Equal_Area)。將所有數(shù)據(jù)重采樣為30 m×30 m柵格單元進行計算。

圖1 研究區(qū)地理位置圖及土地利用現(xiàn)狀圖

Figure 1 Location map of the study area and map of land use status

表1 研究數(shù)據(jù)概況

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價

生態(tài)系統(tǒng)服務涵蓋人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的所有收益, 是測度生態(tài)系統(tǒng)健康程度的關(guān)鍵指標[14]。從生態(tài)系統(tǒng)服務功能角度出發(fā), 選取生物多樣性、土壤保持、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)4項功能指標, 對研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行定量評價, 通過歸一化處理與疊加分析評價綜合生態(tài)系統(tǒng)服務功能。具體評價方法及計算過程如表2所示。

2.2.2 生態(tài)安全格局構(gòu)建

生態(tài)安全格局構(gòu)建的實質(zhì)包括構(gòu)建生態(tài)源地、生態(tài)廊道、生態(tài)節(jié)點一體化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵格局, 通過對關(guān)鍵格局的識別與保護, 能夠保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務和生態(tài)過程。其中, 生態(tài)源地是指具有重要生態(tài)服務功能、維持生態(tài)系統(tǒng)完整性的重要生態(tài)斑塊[5]。在綜合生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價基礎(chǔ)上, 采用自然斷點法劃分重要生態(tài)系統(tǒng)服務功能區(qū), 將研究區(qū)生態(tài)用地劃分為極重要、重要、較重要、一般重要、不重要5個等級, 并提取重要性等級為重要、極重要的生態(tài)用地為“生態(tài)源地”, 從而保證生態(tài)源地具有較高的生境質(zhì)量。

生態(tài)廊道是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu), 用于相鄰源地之間的物種遷移與擴散, 是相鄰“源”間的生態(tài)流的低阻力生態(tài)通道[19]。采用MCR識別出生態(tài)源地間的最小累積耗費路徑, 作為潛在生態(tài)廊道識別的依據(jù)[20], 在此基礎(chǔ)上采用重力模型識別出重要生態(tài)廊道, 在構(gòu)建區(qū)域之間的重要生態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務評價方法及計算過程

生態(tài)阻力面是生態(tài)安全格局構(gòu)建的核心要素, 描述了不同物種在不同生境斑塊間的難易程度, 反映出物種對生態(tài)過程的水平抗性。根據(jù)已有學者的研究, 按照生態(tài)系統(tǒng)服務功能強弱構(gòu)建基本生態(tài)阻力面, 設(shè)置研究區(qū)不同土地利用類型的景觀阻力值:林地、草地、耕地、水域、建設(shè)用地、未利用地分別為:10、30、50、100、300、500[21]。因僅對土地利用類型賦值具有主觀性, 忽略同一地表覆被下的生態(tài)阻力差異, 且沒有考慮人類活動對生態(tài)擴散的影響, 本文引入表征人類活動干擾強度的夜間燈光數(shù)據(jù)對阻力值進行修正[22], 計算公式如下:

式中:R基于夜間燈光指數(shù)修正的柵格生態(tài)阻力系數(shù);NL為柵格的夜間燈光指數(shù);NL為柵格對應的景觀類型的平均夜間燈光指數(shù),為柵格對應土地利用類型的基本生態(tài)阻力系數(shù)。

生態(tài)節(jié)點是生態(tài)源間物種的跳板或轉(zhuǎn)折點, 一般位于生態(tài)廊道中生態(tài)功能薄弱處, 主要由最小路徑與最大路徑交叉點或最小路徑的匯集處交點構(gòu)成, 加強生態(tài)節(jié)點的生態(tài)環(huán)境建設(shè)有利于降低生態(tài)廊道的耗費成本, 提升區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)服務功能[23],本文將最小阻力路徑的交點作為生態(tài)節(jié)點。

2.2.3 生態(tài)安全格局維護

景觀格局與生態(tài)過程是景觀生態(tài)學研究的核心內(nèi)容, 兩者相互作用, 構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)服務的主體[24]。景觀的結(jié)構(gòu)和功能無論在哪一個生態(tài)學組織層次上都是相輔相成的, 其發(fā)展變化影響整個生態(tài)系統(tǒng)的變化態(tài)勢。結(jié)構(gòu)在一定程度上決定功能, 而結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展又受到功能的影響, 同時, 景觀功能的改變可導致結(jié)構(gòu)的變化。斑塊—廊道—基底模式是構(gòu)成景觀空間格局的基本模式, 有利于考慮景觀結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系, 使得景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)的表達更為具體。本文對生態(tài)源地、廊道、節(jié)點分別做緩沖區(qū)處理, 構(gòu)建生態(tài)環(huán)境完整性屏障, 保證研究區(qū)生態(tài)安全格局結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性作用。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務功能, 選取重要性等級最高級作為優(yōu)勢主導功能區(qū), 并按照研究區(qū)實際情況分別提出維護策略。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能現(xiàn)狀特征

綜合生態(tài)服務功能劃分結(jié)果如圖2所示, 重要性等級所占土地總面積及百分比如表3。研究區(qū)生態(tài)不重要地區(qū)總面積為1497.26 km2, 占全市總面積18.62%, 分布在市、縣區(qū)等建設(shè)用地主要區(qū)域。生態(tài)一般重要、較重要地區(qū)面積分別為2139.03 km2、1788.72 km2, 占全市總面積的26.60%、22.24%, 此區(qū)域以耕地為主, 部分為湖泊流域, 受人類活動干擾強度大, 生態(tài)系統(tǒng)服務功能較弱。生態(tài)重要、極重要地區(qū)面積之和為2580.77 km2, 分別占全市總面積的19.63%、12.45%, 主要分布在森林覆蓋率較高、濕地等區(qū)域, 是區(qū)域土壤保持和生物多樣性保護的重要地帶, 生態(tài)服務功能質(zhì)量較高, 生態(tài)系統(tǒng)完整性與穩(wěn)定性較好, 也是源地的主要分布區(qū)。

圖2 貴陽市生態(tài)服務重要性分級

Figure 2 Importance classification of ecological services in Guiyang City

3.2 生態(tài)安全格局源地-廊道-節(jié)點特征

提取面積大于10.00 km2的重要、極重要的20塊生態(tài)用地作為生態(tài)源地[25], 總面積約1078.02 km2, 占全市總面積的13.40%(圖3)。生態(tài)源地主要分布在研究區(qū)北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域。從土地利用類型來看, 林地為主要的生態(tài)源地類型, 面積為887.53 km2, 其次是草地, 還包括耕地和水體, 生態(tài)源地面積共195.00 km2; 建設(shè)用地和未利用地生態(tài)服務功能較低, 為非源地。生態(tài)源地主要分布于息烽縣、開陽縣、烏當區(qū)和清鎮(zhèn)市的郊區(qū), 總體呈北、東部斑塊居多且集中, 西、南部斑塊稀少分散破碎的分布格局。

表3 貴陽市生態(tài)服務重要性分級統(tǒng)計

圖3 貴陽市景觀生態(tài)安全格局

Figure 3 Ecological security pattern in Guiyang City

研究區(qū)生態(tài)廊道分為現(xiàn)狀廊道(河流)、潛在廊道、重要廊道, 得到廊道共37條, 二者總長為1658.14 km(圖3)。受地形與人類活動影響, 廊道呈北密南疏的空間格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分貫穿人口集聚區(qū)。

研究區(qū)識別生態(tài)節(jié)點共16個(圖3), 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處, 此區(qū)域生態(tài)用地擴張阻力值最大, 是生態(tài)廊道的薄弱區(qū)。

研究區(qū)的生態(tài)安全格局總體上呈“兩環(huán)三軸四帶”分布的空間分布趨勢, 其中, “兩環(huán)”即為市域內(nèi)外兩大自然生態(tài)屏障, 一是北部烏江—清水江流域的外部生態(tài)屏障, 對于保護貴陽市生態(tài)完整和國土安全具有積極作用; 二是中心城區(qū)環(huán)城生態(tài)屏障, 是經(jīng)濟中心和重心, 該區(qū)生態(tài)用地較少, 保護重要生態(tài)用地顯得尤為重要?！叭S”即為貫穿南北的生態(tài)廊道, 具有生態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性、生態(tài)功能的延續(xù)性, 依次為由清鎮(zhèn)市向修文縣、息烽縣延伸; 由花溪區(qū)向觀山湖區(qū)、修文縣、息烽縣延伸; 由花溪區(qū)向南明區(qū)、烏當區(qū)、開陽縣延伸?！八膸А边B通東西方向的重要廊道, 包括由西望山向溫泉森林公園、南江峽谷延伸的廊道; 由陽明風景區(qū)向南江河流域廊道; 由貓?zhí)恿饔蛳蛳慵垳?、相思河風景區(qū)延伸的廊道; 由長坡嶺森林公園向阿哈水庫、花溪馬鈴鄉(xiāng)水源區(qū)延伸的廊道。

3.3 結(jié)構(gòu)視角的生態(tài)安全格局維護策略

為保護生態(tài)源地和生態(tài)環(huán)境不受人為破壞, 參照文獻[26]和研究區(qū)實際情況, 以生態(tài)源地為中心, 分別建立500、1000 m緩沖區(qū), 依次為生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)過渡區(qū)(圖3)。緩沖區(qū)越向外發(fā)展, 受到的阻力越大, 越不易被物種利用, 所屬的緩沖區(qū)級別越低。生態(tài)緩沖區(qū)面積為987.16 km2, 占全市總面積12.27%, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好, 且與生態(tài)源地緊密相連, 能被物種充分利用, 是保護生態(tài)源地的重要屏障, 在土地開發(fā)利用時應實施嚴格的管控, 在城市建設(shè)過程中應設(shè)置禁建區(qū)。生態(tài)過渡區(qū)面積1522.17 km2, 占全市總面積18.93%, 此區(qū)域可進行活動強度較低的開發(fā)利用, 滿足環(huán)境保護與農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 但不得過度開發(fā)利用, 引導土地利用向健康狀態(tài)發(fā)展, 維護整個生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

參考相關(guān)研究[20],對重要重要廊道緩沖500 m, 總面積685.01 km2, 占全市總面積的8.52%。廊道中林地是重要的生物棲息場所, 面積占比為60.73%。耕地對動物遷徙具有一定的阻力, 面積占比為21.29%, 應在耕地阻力最大的地方為動物設(shè)置替代遷徙帶。草地對動物遷徙的阻礙作用較小, 面積占比14.29%。除潛在、重要生態(tài)廊道外, 河流作為天然的現(xiàn)狀生態(tài)廊道, 對各地區(qū)之間的連通及環(huán)境保護具有重要的作用, 應優(yōu)先強化治理和保護, 盡量避免或減少耕地、建設(shè)用地對河流廊道及兩岸綠化帶的侵占和破壞, 加強沿河流域植被恢復, 保障現(xiàn)狀生態(tài)廊道暢通。

建立生態(tài)節(jié)點1 km緩沖區(qū)[27], 作為源地間的重要棲息地, 對區(qū)域生態(tài)安全格局有著重要影響, 增加生態(tài)節(jié)點的林地、草地和水域的比例以提升生態(tài)戰(zhàn)略節(jié)點的規(guī)模和質(zhì)量, 從而鞏固其連接作用; 減少生態(tài)節(jié)點附近的人為干擾, 禁止在戰(zhàn)略點附近進行生產(chǎn)建設(shè), 對已破壞的生態(tài)節(jié)點進行恢復時參考原有的或周邊的景觀進行恢復。

3.4 功能視角的生態(tài)安全格局維護策略

重要生態(tài)功能區(qū)是人類賴以生存的自然環(huán)境, 對社會經(jīng)濟發(fā)展起著重要的生態(tài)支撐作用, 根據(jù)研究結(jié)果分別識別4項生態(tài)系統(tǒng)服務功能主導區(qū)(圖4), 并提出維護策略

(1) 生物多樣性功能主導區(qū)

生物多樣性功能主導區(qū)主要分布在北部和西南部等地區(qū), 包括野梅林森林公園、溫泉森林公園、息烽西望山風景區(qū)和紅馬水庫飲用水源保護區(qū)、紅楓湖、百花湖等飲用水保護區(qū), 土地利用類型以林地、水域和耕地為主, 其中林地面積為2072.28 km2, 占全市總面積的25.77%。此區(qū)域生境質(zhì)量高, 距離城鎮(zhèn)較遠, 受人類活動干擾較少, 需加強自然保護地生態(tài)廊道建設(shè), 構(gòu)建生態(tài)廊道系統(tǒng), 建立生物多樣性保護綜合管理體系, 形成生物多樣性保護網(wǎng)絡(luò)。

(2) 土壤保持功能主導區(qū)

土壤保持功能主導區(qū)主要分布在北部、東部等地區(qū), 區(qū)內(nèi)涵蓋息烽西望山風景區(qū)、溫泉森林公園、開陽南江峽谷風景區(qū)、貴陽相思河風景區(qū)和貴陽長坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、耕地和草地為主, 其中林地面積為694.92 km2, 占全市總面積的8.64%。以科學方式進行耕地改造, 實施田間生產(chǎn)道路、蓄排引灌等工程措施, 加強石漠化治理和水土流失整治, 充分發(fā)揮水土保持綜合效益。

(3) 固碳釋氧功能主導區(qū)

固碳釋氧功能主導區(qū)主要分布在北部、東部和南部地區(qū), 區(qū)內(nèi)有息烽西望山風景區(qū)、溫泉森林公園、開陽南江峽谷風景區(qū)、貴陽市貓?zhí)语L景區(qū)、貴陽相思河風景區(qū)和貴陽長坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、耕地和草地為主, 其中林地面積最大, 為1829.84 km2, 占全市總面積的22.75%, 具有固定碳素、釋放氧氣、積累營養(yǎng)物質(zhì)的生態(tài)功能。加強監(jiān)督和防治, 嚴守保護區(qū)森林防線, 要繼續(xù)深化新一輪退耕還林, 實施長江防護林、天然林資源保護工程。

(4) 水源涵養(yǎng)功能主導區(qū)

水源涵養(yǎng)功能主導區(qū)主要分布在北部、東部和南部地區(qū), 區(qū)內(nèi)有息烽西望山風景區(qū)、溫泉森林公園、開陽南江峽谷風景區(qū)、貴陽景陽森林公園、貴陽相思河風景區(qū)和貴陽長坡嶺森林公園。土地利用類型以林地、草地和耕地為主, 其中林地面積最大,為2107.40 km2, 占全市總面積的26.20%。此區(qū)域受城市化進程影響較小, 生態(tài)環(huán)境良好, 加強保護森林植被和長江防護林體系建設(shè), 以及山水林田湖草生態(tài)保護修復工程, 構(gòu)建以濕地自然保護區(qū)和濕地公園為主體的濕地資源保護體系, 推進飲用水源地規(guī)范化建設(shè), 合理的開發(fā)和利用土地資源。

圖4 生態(tài)系統(tǒng)服務功能主導區(qū)

Figure 4 Ecosystem service function dominant area

4 結(jié)論與討論

通過定量評估生物多樣性、土壤保持、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)4項生態(tài)系統(tǒng)服務功能, 識別生態(tài)源地, 采用夜間燈光數(shù)據(jù)修正生態(tài)阻力面, 最后利用MCR模型及重力模型識別生態(tài)廊道, 構(gòu)建貴陽市生態(tài)安全格局, 并從生態(tài)系統(tǒng)服務結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務功能視角對安全格局提出維護策略,得出以下結(jié)論。

(1) 研究區(qū)重要、極重要的生態(tài)用地占研究區(qū)總面積的32.09%, 識別生態(tài)源地1078.02 km2, 占研究區(qū)總面積的13.40%, 主要分布在北部、東部及西南紅楓湖、百花湖等區(qū)域。

(2) 生態(tài)廊道總長度為1658.14 km, 呈北密南疏的空間分布格局, 部分廊道沿河流走向分布, 少部分貫穿人口集聚區(qū)。識別生態(tài)節(jié)點共16個, 主要分布在北部最小阻力路徑與生態(tài)廊道的交叉處。生態(tài)安全格局以“兩環(huán)三軸四帶”的形式呈樹狀輻射分布。

(3) 從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā), 建立生態(tài)源地緩沖區(qū)987.16 km2, 作為保護生態(tài)源地的重要屏障; 建立生態(tài)過渡區(qū)面積1522.17 km2, 可進行活動強度較低的開發(fā)利用。建立廊道緩沖區(qū)685.01 km2, 對物種傳輸、保護具有積極作用。對生態(tài)節(jié)點緩沖1 km, 提升生態(tài)節(jié)點的規(guī)模和質(zhì)量, 鞏固其對源地連接作用。

(4) 從生態(tài)系統(tǒng)功能出發(fā), 生物多樣性功能主導區(qū)需加強自然保護地生態(tài)廊道系統(tǒng)建設(shè), 完善生物多樣性保護綜合管理體系; 土壤保持功能主導區(qū)需進行耕地改造, 開展蓄排引灌等工程措施, 加強石漠化治理和水土流失整治; 固碳釋氧功能主導區(qū)需強化監(jiān)督和防治, 嚴守保護區(qū)森林防線, 繼續(xù)深化新一輪退耕還林; 水源涵養(yǎng)功能主導區(qū)需強化森林植被和長江防護林體系建設(shè), 注重山水林田湖草生態(tài)保護修復工程, 推進飲用水源地規(guī)范化建設(shè), 合理開發(fā)和利用土地資源

通過構(gòu)建貴陽市生態(tài)安全格局, 進而從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能視角提出生態(tài)空間維護策略, 有助于提升城鎮(zhèn)開發(fā)的生態(tài)安全保障, 促進該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào)。但是, 受數(shù)據(jù)獲取限制, 在生態(tài)源地的選取只考慮4種生態(tài)服務功能, 其他生態(tài)服務功能的影響有待深入研究。此外, 不同尺度的生態(tài)安全格局有不同特征, 如何整合不同尺度生態(tài)安全格局是需要研究的問題。

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Research on ecological security maintenance of Guiyang City based on evaluation of ecosystem service function

XIAO Yang, ZHOU Xu*, JIANG Xiao, ZHANG Ji, LI Hongguang

School of Geography and Environmental Science, Guizhou Normal University, Guiyang 550025, China

The coordinated regulation of ecosystem structure and service function is the foundation of ecosystem management. Taking Guiyang City as an example, Based on the ecological background characteristics of the regional,the ecological source is identified through the evaluation of the importance of ecosystem service functions, and the regional ecological security pattern is constructed based on the minimum cumulative resistance model and the gravity model. Maintenance strategy of ecological security pattern. And to explore the ecological security pattern of relationship maintenance strategies from the perspective of ecosystem structure and function. Results showed that:The area of important and extremely important ecological land was 2580.77 km2and accounted for 32.09% of the total area. When important and extremely important ecological land above 10 km2was selected as a source, the total area was 1078.02 km2and accounted for 13.40% of the total area, were mainly distributed in the north, east and southwest of Hongfeng Lake and Baihua Lake; The total length of the ecological corridor was 1658.14 km, showing a spatial distribution pattern in the north and south. Some of the corridors are distributed along the river, and some of them pass through the population concentration area; identify 16 ecological nodes, mainly distributed at the intersection of the least resistance path and the ecological corridor in the north, Which appeared as two rings , three axes and four zones. From the perspective of ecosystem structure, establish ecological source areas, corridors, and node buffer zones to ensure the basic role of the ecosystem structure in the study area. From the perspective of ecosystem functions, the status quo of ecological function-dominated areas is delineated, and ecological security maintenance strategies are proposed to provide a reference for the coordinated development of regional ecological economy.

ecosystem services function; ecological security pattern; ecological source; ecological corridor; InVEST model

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.04.030

肖楊, 周旭, 蔣嘯, 等. 基于生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價的貴陽市生態(tài)安全格局維護研究[J]. 生態(tài)科學, 2020, 39(4): 244–251.

XIAO Yang, ZHOU Xu, JIANG Xiao, et al. Research on ecological security maintenance of Guiyang City based on evaluation of ecosystem service function[J]. Ecological Science, 2020, 39(4): 244–251.

X826; P901

A

1008-8873(2020)04-244-08

2019-11-15;

2019-12-09

貴州省科技支撐項目(黔科合支撐[2017]2855); 貴州省科學技術(shù)項目(黔科合基礎(chǔ)[2017]1195)

肖楊(1994—), 男, 貴州銅仁人, 碩士研究生, 主要從事土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務, E-mail: xygznu@163.com

周旭, 男, 博士, 副教授, 主要從事遙感水文與流域管理, E-mail: zxzy8178@163.com