鎮江市景觀生態安全格局及廊道構建研究

李小婷

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

1 引言

隨著城市化進程不斷加快，生態系統的破碎化程度和生物孤島等問題日趨嚴重，生態安全問題也逐漸引起了國內外專家學者的普遍關注[1]。而構建生態安全格局是保障區域生態安全，改善生態環境效應，實現生態系統良性可持續發展的重要途徑[2]。作為生態安全格局規劃的理論基礎，景觀生態學中的格局與過程相互作用機制通過模擬不同的關鍵要素如節點、斑塊、網絡等實現與空間過程的聯系，從而達到構建生態安全格局的目的[3]。同時在此基礎上發展形成“源地-廊道”的空間識別組合模式作為生態安全格局分析的主要支撐[4，5]。

作為長江三角洲重要的港口、風景旅游城市，鎮江市未來發展面臨國家、區域及市域發展重大機遇，長江經濟帶和長三角城市群的實施要求鎮江市必須按照生態優先、綠色發展，共抓大保護、不搞大開發的戰略布局走出一條可持續發展之路。為提高鎮江市整體的生態安全水平，本文選擇鎮江市中心城區作為研究范圍，通過對該區生態安全發展水平的分析確定生態源地，同時結合生態阻力面構建適合當地生物棲息活動的生態廊道，為鎮江市生態系統的長期穩定提供參考。

2 研究區域概況

鎮江市為江蘇省省轄市，市域東南接常州市，西鄰南京市，北與揚州市、泰州市隔江相望。中心城區東起大港，西至高資，南起312國道、南環路和沿江公路，北至長江，面積約390 km2，中心城區人口規模達133萬人。鎮江市屬于低山丘陵地帶，地貌大勢為南高北低，西高東低，南部為低山區，中部為丘陵谷地，北部沿江一帶為沖積平原，以寧鎮山脈和茅山山脈組成的山字型構造為骨架，同時地處亞熱帶常綠闊葉和落葉闊葉混交林分布區賦予鎮江市豐富的植物種類資源，此外市內眾多水系與長江緊密聯系，大面積的山林水系相互交織造就了鎮江市廣闊、開敞的藍綠背景空間。但隨著人口增長、經濟發展，城鄉面積不斷擴大，鎮江市自然斑塊面積不斷減小，生態系統空間保護和安全格局水平有待加強。

3 數據來源與研究方法

3.1 數據來源

本研究DEM數據選取中科院地理空間數據云平臺提供的ASTER GDEM空間分辨率為30 m的數字高程。同時采用Landsat8衛星影像，拍攝時間為2020年10月1日，選取云量較少的時間段，并通過遙感軟件 ENVI 對圖像進行輻射定標與幾何校正等預處理后，利用波段計算器計算影像 NDVI(歸一化植被指數)值。土地利用類型數據選用清華大學2017年全球10 m分辨率地表覆蓋數據通過ArcGIS軟件進行重分類整理獲得。

水土流失數據參考《江蘇省水土保持規劃(2015-2030年)》和《鎮江市水土保持規劃(2015-2030年)》，地質災害數據參考《江蘇省地質災害防治規劃(2016-2020)》相關布局，生態空間保護數據根據鎮江市中心城區生態空間保護區域文件及《江蘇省生態空間管控區域規劃》文件整理獲得。

3.2 研究方法

本研究通過采用單一分析和疊加分析相結合的手段對維護生態安全格局的3個關鍵過程進行分析來構建生態安全格局，同時采用目前生態學經典的“源地-廊道”研究框架，進行生態廊道的構建。

生態安全格局構建在分析鎮江市現有生態資源與建設特點的基礎上，選取反映地質安全、水環境安全和生物多樣性安全的分析指標，結合生態紅線、國土空間控制、生態保護區等人為管控因素，以識別當地關鍵生態過程。地質安全格局主要從坡度、水土流失以及地質災害3方面進行分析，綜合水安全格局選用距水系距離、水文徑流及洪水淹沒程度進行構建，生物多樣性安全格局主要從NDVI、用地類型和生態空間保護3方面進行分析，采用層次分析法對各因子進行賦值，具體評價因子表如下(表1)。

表1 生態安全格局各要素評價因子

通過將單一因子賦予不同的權重，分別計算得到地質安全、水安全和生物多樣性安全格局，在此基礎上采用層次分析法計算上述三類安全格局的各自權重，對加權后的柵格圖直接進行求和，最終得到規劃區域內每個空間地塊的綜合敏感性評價值得到鎮江市整體生態安全格局。將綜合敏感性評價值按照評價值高低劃分為低度、較低、中度、較高和高度安全水平，安全水平較低的區域則需要重點加以保護。

生態廊道的構建通過選取較低安全和低度安全的區域作為生態源地，并針對不同的用地類型賦予不同的阻力值，計算生態源地不同生態節點到達其他節點所需的阻力成本，分析計算得到最小成本路徑即為適宜物種擴散、遷移和交換的生態廊道。

4 結果與分析

4.1 生態安全格局分析

4.1.1 地質安全格局

鎮江市區地貌南高北低，北部沿江屬長江新三角洲平原區，分布著心灘、洲灘、邊灘以及沖積平原。市區東部及南部為低山殘丘，高度約在100～220 m之間，總體上形成一水橫陳、連崗三面的獨特地貌。中心城區以常見平原河網地貌為主，規劃范圍內坡度多在0～2°和2～5°范圍內，坡度較高的區域(>15°)分布在中南部及東部，以南山、橫山和圌山地區為主，易受到雨水侵蝕而發生崩塌、滑坡等地質災害(圖1)。研究區水土流水片區主要分為重點治理區、重點預防區和一般區域。其中，重點治理區以高資街道、諫壁街道和韋崗街道為主；重點預防以金山湖周邊金山街道、南官塘橋街道和丹徒區谷陽鎮等地為主(圖1)。總體上，中心城區總體以壤土為主，無人為擾動的自然狀態下水土流失不大，然而在水流沖刷、地勢起伏較大及植被覆蓋較低的區域仍有水土流失現象發生。地質災害方面主要分為重點防治區、一般防治區和非防治區。其中，重點防治區環繞南山分布在中心城區中部，該區巖性變化大，風化作用普遍，巖溶地下水豐富，特殊類土發育，易發滑坡、崩塌、采空塌陷、巖溶塌陷、特殊類土等地質災害；一般防治區分布在中心城區東西兩翼，該區地貌類型主要為低山丘陵、崗地、沖積平原，建房、修路、開山采石等人類活動較多，城市建筑物荷載引發的工程性地面沉降較明顯，區內滑坡、崩塌、地面塌陷、地面沉降、特殊類土地質災害較發育(圖1)。

圖1 鎮江市中心城區地質安全評價因子

通過層次分析法及加權疊加得到地質安全格局(圖2)，結果顯示低安全水平區以金山湖沿岸、南山及其南部區域為主，在該區域實施水環境綜合治理措施時，需充分度量其地質條件，考慮水土保持等要素。高安全水平區域主要分布在中心城區兩翼，開發建設時地質災害風險較低。

圖2 鎮江市中心城區地質安全格局

4.1.2 綜合水安全格局

快速城市化進程會導致城市水文過程與功能的根本改變，城市水系統的完整與健康已成為制約城市可持續發展的關鍵環節。鎮江市中心城區作為境內水系發達、人口密集的地區，存在天然水文條件、下墊面性質等雨洪、地表徑流過程的強烈變化。通過對城市水安全格局進行綜合分析，有助于判別雨洪、地表徑流關鍵性空間格局，指導水環境綜合治理的分區與布局。研究范圍內主要河流為鎮揚段長江、蘇南運河、古運河、京杭大運河和運糧河。水系分北部長江水系、東部太湖湖西水系和西部秦淮河水系。根據距離水系距離的差別得到水系距離分類結果(圖3)。水文徑流根據下墊面對雨水的滯蓄能力，將其分為城區流域、耕地區流域和河涌流域三類。徑流是計算涵養水源、流域徑流調節、泥沙遷移、養分流失以及流域水文等的重要參數，通過將鎮江市按照匯流能力的大小進行下墊面的分類，可在一定程度反映鎮江市的雨水調節能力(圖3)。洪水淹沒程度有助于判別各區域對洪水抵抗能力的高低，無源淹沒分析顯示鎮江市低洼地區主要為高資北片區、運糧河和長江之間地帶、禹山路和長江之間地帶，這些低洼區域均屬于長江河漫灘地帶，是長江沖積而成的平原區，地勢低平(圖3)。

圖3 鎮江市中心城區水安全評價因子

通過層次分析法確認距水系距離、水文徑流和洪水淹沒程度等各指標的賦值和權重，基于ArcGIS平臺加權分析獲得綜合水安全格局，安全水平越低，表明該區域距離水系較近且易發生洪水災害等情況，應該重點加以保護。

通過層次分析法及加權疊加得到綜合水安全格局(圖4)，可以看出低安全水平區主要分布在規劃范圍的北部及南部邊緣等靠近水系的區域，主要為長江、蘇南運河、古運河、京杭大運河和運糧河等水系附近。高安全水平主要分布在鎮江市中心區域一帶，該地多以城市建成區為主，對河流水系的影響較小，開發建設時風險較低。

圖4 鎮江市中心城區水安全格局

4.1.3 生物多樣性安全格局

生物多樣性是維護生態平衡的主要因素，也是生態系統不可缺少的組成部分。然而隨著城市化的快速推進，生物多樣性受到嚴重威脅，對生態系統也產生了較大影響，因此在生態安全格局分析中進行生物多樣性安全格局的評價顯得尤為重要。NDVI指數分析結果表明：中心城區的植被覆蓋水平和自然度較高，靠近長江城區植被覆蓋度相對較低，植被覆蓋度較高的區域主要分布在五洲山、南山、禺山、圌山等風景區內(圖5)。用地類型根據生物是否適宜棲息，劃分為其他區域、農用地、水域濕地、草地和森林及灌叢。用地類型的差異性可在一定程度上反映生物多樣性的區別(圖5)。生態空間保護分布圖如下，其中的生態公益林、國家級森林公園以及省級自然保護區等都是適宜生物棲息生存的重要空間，應對其加以重點保護(圖5)。

圖5 鎮江市中心城區生物多樣性安全評價因子

4.1.4 總體安全格局

低度安全水平為生態價值高的區域，一旦出現破壞干擾，不僅影響正常的開發建設活動，而且有可能會給區域生態系統帶來嚴重的破壞，屬于自然生態系統重點保護地段。較低安全水平對人類活動敏感性較高，生態恢復難，對維持區域生態功能與氣候環境等方面起重要作用。中度安全水平能承受一定的人類干擾，但若遭受嚴重的干擾會引起植被破壞、地質災害等，生態恢復慢。較高安全水平受人類干擾較小，可承受一般強度的開發建設，生態恢復較快。高度安全水平生態價值較低，可承受一定的開發建設。

通過層次分析法及加權疊加得到生物多樣性安全格局(圖6)，結果顯示低安全水平區主要分布在南山國家級森林公園、圌山生態公益林及鎮江長江豚類省級自然保護區附近，該地區是生物棲息的重要場所應重點保護。高安全水平主要分布在鎮江的城鎮發展區域，因開發建設的影響生物多樣性喪失嚴重。

圖6 鎮江市中心城區生物多樣性安全格局

生態安全格局分析結果表明：低安全區域集中于地質安全程度及生物多樣性較低的南山國家級森林公園、圌山生態公益林及鎮江長江豚類省級自然保護區附近，此外靠近水系的區域安全度也較低，其中低度安全水平占比達到10.76%，在進行生態規劃時應當重點加以保護。

4.2 生態廊道分析

生態廊道重點包含生態源地識別、生態阻力面確定和最小路徑分析3方面。生態源地是指現存的鄉土物種棲息地，即物種擴散和維持的源點[6]。鎮江市主要生態源地分為山林綠地和湖庫兩類，其中位于較低安全和低度安全區域的綠地和湖庫主要包括南山、禹山、橫山、糧山、圌山、小牛山公園、鳳凰山公園、金山公園、伯先公園、寶蓋山公園、跑馬山公園、白龍山公園、寶塔山公園、諫壁公園、銀山公園、煙墩山公園、金山湖、西麓水庫、回龍水庫、塔影湖、棗林水庫、珍珠水庫、山南水庫和西山水庫等共36個主要生態節點。景觀阻力是指物種在不同景觀單元之間進行遷移的難易程度。景觀生態服務功能越高，景觀功能越完善，則對物種的阻力程度越小[7]。通過對鎮江市現有用地類型進行重分類并賦予不同的阻力值，得到由不同景觀類型的阻力值組成的單位面積內阻力值大小不一的阻力面。在確定生態源地和生態阻力面的基礎上，進行成本路徑分析得到最小成本路徑結果顯示以南山國家級森林公園為生態源計算的成本路徑最小，并形成一條東西走向，貫穿鎮江市整個中心城區的生態廊道(圖8)。

圖7 鎮江市中心城區總體生態安全格局

圖8 鎮江市中心城區廊道構建過程分析

表2 各安全等級面積統計

5 結論

本研究通過對鎮江市進行生態安全格局和廊道分析，識別出了較低安全和低度安全的區域作為鎮江市生態價值高且應重點加以保護的區域，可為鎮江生態區域環境的保護提出參考。此外，在生態安全格局的基礎上通過選取低安全和較低安全的區域作為生態源地，按照景觀用地類型的阻力等級構建阻力面提出了適用于鎮江市生物棲息生存的生態廊道，提供了不同生態源地斑塊之間物質能量的流動和交換，也為保障區域生態安全和提升生態系統的穩定性提供了可能。