國土空間生態保護修復重點區域識別研究

董毓伊 馮秀麗 黃俊杰 謝立建 張馳 程俊愷

摘要：研究目的：基于生態安全格局識別寧波市國土空間生態保護修復重點區域，并提出保護修復策略。研究方法：構建綜合評價體系以確定生態源地，利用電路理論模型識別生態廊道和生態夾點，并引入廊道生態質量評價指標幫助確定各條廊道的合適寬度。研究結果：（1）識別生態源地23處，土地利用類型以林地為主。（2）識別生態廊道38條，廊道寬度集中在12～72 m。（3）寧波市生態廊道按質量分級，一級廊道6條，二級廊道10條，三級廊道22條，總體生態質量有待提高。（4）識別生態夾點區域14.37 km2，夾點的分布具有“南少北多、西多東少”的特點。研究結論：該方法識別了寧波市的生態源地、生態廊道及生態夾點，確定了廊道的適宜寬度，為國土空間生態保護修復重點區域識別提供有效的參考路徑。

關鍵詞：國土空間生態保護修復；生態安全格局；電路理論；生態廊道

中圖分類號：F301.23 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8158（2023）06-0096-10

基金項目：國家自然科學基金項目（42171255）。

從工業文明走向生態文明，國土空間的開發利用面臨重大挑戰。粗放型發展模式使城市建設空間與生態空間之間的沖突不斷加劇，因此，亟待進行國土空間生態保護修復工作，而生態保護修復重點區域的識別是國土空間生態保護修復工作開展的基礎[1-2]。1995年，俞孔堅[3]從景觀生態學理論角度出發，在國內首次提出了“生態安全格局”的概念，并引入水平生態過程分析作為景觀格局優化的支撐[4]。生態安全格局指的是城市生態系統中存在某種由點、線、面的生態用地及其空間組合構成的潛在空間格局，其對維護城市生態平衡和重要生態服務功能起著關鍵性作用[5]。

本文基于生態安全格局視角，將其中的“面—生態源地”“線—生態廊道”“點—生態戰略點”定位為國土空間生態保護修復重點區域。當前生態源地的識別方法大致分為兩種：直接選取生態源地[6]和構建綜合評價指標體系[7]。在我國多省市的生態環境保護規劃分區管控方案中，“優先保護單元”的劃定多選擇生態保護紅線在內的飲用水源保護區、風景名勝區、森林公園和濕地公園。在這種直接選定的方式下，劃定的區域過于寬泛，通常不能達到生態源地的標準[8]。構建綜合評價指標體系通過多種指標的疊加，將篩選出的綜合高值區作為源地，該方法可以定量地篩選生態源地，但若模式化地選取指標，可能導致識別的生態源地并不適用于當地的生態問題。生態廊道識別方法主要有“最小成本路徑”和“電路理論”等[9-11]，但通過這些方法獲得的結果只能停留在“線狀走向”層面，而生態廊道的寬度容易被忽略或以主觀判斷為主，將導致生態廊道范圍不明確，使得生態廊道面臨與城市建設用地搶占空間以及生態廊道建設成本過高等問題。生態戰略點的識別方法主要有“水文分析”“形態學分析”“電路理論”等[12-14]，根據研究目的，可以選取不同的識別方法。“水文分析”側重于提取阻力值高的生態障礙點，“形態學分析”側重于提取具有補給功能的生態踏腳石，而“電路理論”則更有利于提取對廊道連通性具有重要意義的生態夾點。

寧波市是全國重要的先進制造業基地和長三角南翼的經濟中心之一，以化工、紡織、機械等產業為主。這些產業的發展造成了大量污染問題，以犧牲環境來換取經濟發展。在快速城市化過程中，寧波市開展了墾荒、填海、采礦等活動，農田、濕地、森林、河流等生態系統受到破壞，土地利用生態風險上升[15]。近年來，隨著國家宏觀政策調整和區域發展導向的轉變，寧波市積極進行生態轉型，在保護生態環境的同時，思考如何合理利用和開發資源，以實現經濟和生態的協調發展[16]。其中，生態保護修復重點區域的識別成為首要前提。因此，本文以寧波市作為研究區，對生態源地識別綜合評價體系進行優化，以更準確地確定生態源地；利用電路理論模型識別生態廊道和生態夾點，并引入廊道生態質量評價指標確定各條廊道的最佳寬度，最終得到生態保護修復重點區域，為生態保護修復工程的開展提供科學參考。

1 研究區概況與數據來源

寧波市是五大計劃單列市之一，面積9 816 km2，總人口608.47萬人，2020年地區生產總值（GDP）達12 408.7億元，增長率3.3%[17]，人口密度大，經濟發展速度較快。寧波市地貌類型多樣，中部、北部為平原區，東南部為沿海低山丘陵，西部以山區為主，境內有四明山、天臺山兩條主要山脈，主要河流有余姚江、奉化江、甬江，甬江由余姚江、奉化江在“三江口”處匯合而成，向東北流入海。本文所涉及的數據如表1所示。

2 研究方法

2.1 生態源地的識別

生態源地是構建生態安全格局的基礎，指的是自身生態價值高，并且能夠維持生態功能，促進生態過程發展的區域。本文認為生態源地的識別除了考慮斑塊自身的生態系統服務功能，還需兼顧其在整個基質景觀中的空間結構重要性，以及周圍環境對斑塊的威脅程度。因此，被選為生態源地的區域需要滿足：（1）能夠維持整個基質景觀生態過程流動暢通；（2）能提供生態系統服務；（3）能夠緩和區域的生態系統退化問題[20-21]。基于此，本文選取景觀連通性、生態系統服務價值、生境質量三個指標來衡量斑塊在基質景觀中的重要性，最終得到生態源地。

運用自然斷點法將景觀連通性、生態系統服務價值、生境質量的計算結果劃分為3級，分別選取三個指標中等級最高一級的區域進行疊加，從生態保護實踐的角度上看，細碎斑塊的生態功能輻射作用較弱，不足以被劃為生態源地。所以，將剔除細碎斑塊后所得到的結果作為最終的生態源地，各指標的具體計算方法見表2。

2.2 生態阻力面的構建

生態阻力面的構建是準確識別廊道的基礎。生態過程的流動在不同土地利用類型上受到的阻力大小不同，已有研究多基于土地利用/覆被類型構建生態阻力面。為了避免忽略同種土地利用/覆被類型的內部差異，本文在構建生態阻力面時引入地形因素進行修正。除此之外，空間中的河流、交通建設等線狀要素也會對生態過程的流動造成影響，道路會對生態斑塊和生態過程產生阻隔作用，而河流則是重要的生境。對于線狀要素，則根據距離遠近對其產生的阻力進行賦值。地形、距離因子的修正可使生態阻力的空間差異更符合實際情況，因此，本文共選取土地利用類型、地形、距離因子三個方面的指標，作為阻力面的阻力因子[22-23]。然而，阻力系數的賦值并沒有統一標準，本文參考前人研究和專家經驗[24-25]確定了阻力系數，并采取層次分析法來確定各個因子在評價體系中的權重，對各評價指標采用賦值加權求和的方法來構建生態阻力面，結果見表3。

2.3 生態廊道和生態夾點識別

生態廊道是區域空間中物質、能量流動的主要通道；生態夾點是區域內電路密度較大的區域，對生態夾點進行治理可以顯著提升廊道的連通性[26]。本文基于電路理論模型計算連接生態源地的生態廊道，并確定關鍵生態戰略點——生態夾點。電路理論相較于MCR模型來說適用范圍更廣，且能模擬物種在廊道中的遷移路徑和數量，因此可以對廊道的生態功能進行更加深入的分析和評價。電路模型最早由MCRAE[27]提出，將電荷在電路中隨意游走的特性遷移到景觀生態學中，把生態源地等價為電路的節點，將生態過程流動所受到的阻力視為電阻，通過電流密度值的高低來識別最佳的流動路徑，并將累積電流密度值高的區域確定為顯著影響生態廊道流通性的關鍵“夾點”。本文使用Linkage Mapper工具提取生態廊道與生態夾點。

2.4 確定生態廊道的寬度

目前對廊道寬度的研究多為針對單一野生動物物種遷移的所設定的廊道寬度或是基于軟件的加權成本距離[28]，缺乏對城市生態廊道建設的指導意義。在城市規劃中，多基于經驗判斷且統一規定廊道的寬度，如《上海市生態空間專項規劃（2018—2035）》中規定“生態走廊寬度按1 000 m以上控制”。但生態廊道的寬度會受其基質的影響而有不同的適合寬度。本文提出了一種基于廊道生態質量評價的方法來設置生態廊道的寬度，使生態廊道的識別結果能更好地適應城市化區域人地關系緊張的特點，以期為生態廊道的建設和管理提供參考。

根據前人的研究，生態廊道區域應盡量將高質量的生境包含在內，以保證其生態系統服務功能發揮[29-30]。在城市中，生態廊道應具有保持生物多樣性、防風固沙、水土保持、提供美學景觀等多樣的功能目標[31-33]。因此，本文基于廊道的綜合生態質量來確定廊道的最佳寬度。依據寧波市“三線一單”生態環境管控方案和相關文獻[34-35]，選取生境質量、水源涵養、土壤保持、植被覆蓋度4個指標，構建廊道生態質量評價模型，定量評價廊道的生態質量，以確定最適合各條廊道的寬度。廊道生態質量評價模型中生境質量的計算方法見表2，產水、土壤保持、植被覆蓋度的計算方法如下。

通過SPCA將相關的空間變量對因變量的影響程度分配到相應的主成分因子上，進行加權求和獲得用于評價廊道生態質量的綜合面。

不同類型的生態廊道，適合的廊道寬度值不同。當廊道寬度過窄時，對生物的寬度效益不顯現[36]。當生態廊道過寬時，會減緩生物的移動速度，阻礙廊道兩側的生態過程交流。因此，生態廊道的寬度建設應限制在一定范圍內，參考前人研究[37-39]，本文最終將生態廊道范圍控制在1 200 m以內。

本文運用python進行迭代計算，將廊道寬度范圍設置為0～1 200 m，對研究區內的生態廊道線狀要素分別進行緩沖并統計廊道范圍內的平均生態質量，尋找使平均生態質量達到最大時的寬度，將其確定為該條廊道的最佳寬度。

運用空間主成分分析法可獲得廊道生態質量評價指標的特征值及其貢獻率（表4），前3個指標的累計貢獻率超過90%，將其確定為有意義的主成分，并根據其影響權重進行加權疊加，最終得到用于確定廊道寬度的生態質量評價結果。

3 結果與分析

3.1 生態源地識別結果

基于綜合評價指標的計算結果，剔除破碎斑塊后，本文共篩選出生態源地23處，面積2 880.85 km2，占寧波市面積的29.35%。寧波市生態源地可分為5個組團，呈現“山海相連”的格局（圖1）。生態源地由更靠近內陸的山地向濱海灘涂濕地延伸，其空間分布較不均衡。北部與中部生態源地的數量少，這主要是因為受到“西高東低”的地形條件限制和寧波市“一核兩翼、兩帶三灣”都市建設發展戰略引導的影響。西南部多山地丘陵，生態系統服務功能高，受人類活動干擾少。東北部平原為寧波核心城區和余慈寧波北翼城區，在主城區內，人類活動密集，生態用地被建設用地侵占，生態源地缺失。

寧波市生態源地的土地覆蓋類型如表5所示，最主要的土地覆蓋類型為林地，主要包括寧波西部的四明山區，北部的翠屏山區，東北部的天童山區，西南部的天臺山區以及東南部的象山縣沿海丘陵。山地森林支撐起了寧波市的生態骨架，因此，應以森林生態系統提質增效為其保護重點，發揮其水源涵養、生物多樣性保護、土壤保持等多方面的生態系統服務功能在寧波市規劃綱領中，四明山區被定位為寧波市重要的生態功能和飲用水保護區，浙東地區重要的生態農業基地，長三角重要的休閑旅游目的地和我國生態文明建設示范區。作為寧波市重要的生態屏障，四明山區的生態保護工作刻不容緩，須重視生態源地的生態系統服務功能維護和綠色基礎設施建設，充分發揮四明山區作為浙東“大綠肺”“寧波大水缸”的生態輻射效應。

將2016年寧波市規劃局發布的《寧波市生態保護紅線規劃》圖紙進行矢量化，并與本文識別的生態源地進行疊加。本文的識別結果與寧波市的生態管控區域分布整體重合率達到61.97%，其中生態源地與一級管控區的重合率較高，達到了71.51%，證明該生態源地指標可以有效篩選出寧波市的核心生態保護區域，驗證了識別機制的可行性和可靠性，為后續生態安全格局構建打下了堅實基礎。生態源地與二級管控區的重合率為60.01%。下降的原因是因為二級管控區多分布于一級管控區的邊緣，寧波市公布的生態保護紅線規劃圖采用連片劃定的方式，使得管控區內存在大量的建設用地。本文的生態源地僅包括生態用地，生態源地用地類型的選取標準差異使得重合率下降。與生態紅線劃定的管控區相比，生態源地舍棄了許多景觀連通性差的區域，這是生態源地的選取指標不僅僅關注生態斑塊的自身生態現狀，也重視其在整個景觀格局中的起到的連通作用。以本文生態源地的識別方法所確定的源地，識別情況更合理，更符合實際發展情況。

3.2 生態阻力面構建結果

從土地覆被類型、地形、距離因子三個角度，設置不同的基本阻力值來模擬其對生態過程流動的阻礙作用。利用ArcGIS的空間分析功能對三因子進行加權疊加，得到研究區綜合阻力面如圖2所示，寧波市的生態阻力值分布在3.25～393.75之間，平均阻力值為95.9，78.54%的地區生態阻力值低于平均值。阻力低值區主要分布在寧波市西部和南部，此處生態用地集中，土地覆蓋類型以林地為主，且少有交通干線經過，受人類活動干擾少，生態阻力值低。阻力高值區主要分布在東北部平原地區，其中鎮海區、江北區、北侖區的生態阻力水平較高，平均阻力值分別為178.3、160.9和152.9。鎮海區和北侖區是寧波市重要的工業基地和港區，江北區是寧波市的中心城區之一，人口密集，開發利用強度大，土地覆蓋類型都以建設用地為主，生態用地少。

3.3 生態廊道識別結果

本文識別出的寧波市生態廊道共38條，總長度為477.49 km，廊道在部分地區會出現路徑重合。將生態廊道進行編號，廊道的分布及其各自的最佳寬度如圖3所示。生態廊道寬度為12～72 m之間的廊道有21條，寬度為132～180 m的廊道有4條，寬度為1 176～1 200 m的廊道有3條。寧波市生態廊道的寬度集中在12～72 m之間，主要是因為這些生態廊道的位置靠近建成區，周圍環境中的生態用地受到建設用地的擠壓，阻礙了生態廊道的擴寬。寬度為1 176～1 200 m的生態廊道多分布在遠離城市建成區的遠郊地區。寬度較寬的廊道所覆蓋的范圍內的土地覆蓋類型主要以生態用地為主，土地覆蓋類型結構較簡單，景觀基質的生態狀況好。在確定生態廊道最佳寬度的基礎上，可對生態廊道區域范圍內的土地利用類型和生態現狀進行分析，有助于提出因地制宜的保護措施和生態修復方案。

使用自然斷點法將生態廊道按其平均生態質量值由高至低劃分為三個級別，得到一級廊道6條，二級廊道10條，三級廊道22條（圖4）。三級生態廊道呈現出了較低的廊道生態水平。位于寧波南部寧海與象山的三級廊道相連接的源地被村莊所分隔。位于寧波北部的三級廊道更是需要跨越寧波市主城區與余慈城區才能實現連接生態源地的目標。北部的三級廊道長度較長，且其路徑方向和相連接的源點之間最短直線路徑方向偏差較大，這是因為廊道在連接生態源地時避開了經濟活動密集的城市建成區，主要沿平原地區的連片耕地分布。

二級生態廊道主要位于四明山區與天臺山山區內， 所經過地區雖然擁有大量生態用地，位于鄞州區內的天臺山東北余脈山區中仍散落著不少采石場、采礦場。該區域內，連年的采礦作業使得不少青山變成了禿山，加劇了區域水土流失問題，亟待治理礦山污染、恢復礦山植被。可因地制宜地選擇土地復墾、再開發、林業生產、景觀再造等生態修復工程對廢棄礦區進行綜合利用治理，提高其生態質量，保障該地區生態源地之間生態廊道連通的通暢性。19號、20號生態廊道主要連接寧波城市遠郊和位于建成區近郊的生態源地，面臨著生態用地被密集路網切割的問題。這兩條廊道的主要土地覆被類型為耕地，受人類活動等外界活動干擾較多，因此呈現了較低的廊道生態質量水平。

一級生態廊道位于杭州灣沿岸的灘涂濕地，其開發程度較低，目前呈現的生態狀況較好。但寧波作為一個濱海城市，其圍填海活動較活躍。此處的生態廊道面臨的未來生態風險高。因此對待陸域濱海地區，建議應加強海域海岸線修復，維護自然岸線，重視整治人工岸線，建設藍色海灣。

3.4 生態夾點識別結果

寧波市生態夾點區域總面積為14.37 km2，呈現“南少北多、西多東少”的格局（圖5）。生態夾點均位于生態阻力面上的低阻力值區域，且周圍均為高阻力區域，因此生態夾點面臨著較高的生態退化風險。寧波市生態夾點中有12處位于村莊內的農田和城市中的綠地。因為生態夾點多出現在生態廊道交會處，承擔著重要的廊道連通功能，所以需要對生態夾點所在位置投入更多關注，進行重點保護。

4 結論與討論

“山水林田湖草”生命共同體理念指導下所開展的國土空間生態保護修復，強調了整體保護、自然恢復。基于生態安全格局來識別國土空間生態保護修復重點區域即是在生態要素結構優化調整的基礎上，針對識別結果輔助以生態修復工程等系統性措施，以提升生態系統功能，最終實現生態系統健康、區域生態安全[40]。寧波作為高度城市化的都市，經歷了快速城市化階段，環境資源和經濟建設的沖突難以有效協調。但隨著國家宏觀政策調整和區域發展導向的轉變，寧波市正積極進行生態轉型。本文以寧波市為例，基于景觀連通性、生態系統服務價值、生境質量來構建綜合評價體系以確定生態源地，選取多指標建立生態阻力面，利用電路理論模型識別生態廊道和生態夾點，并引入廊道生態質量評價指標幫助確定各條廊道的最佳寬度，最終識別寧波市國土空間生態保護修復重點區域，并提出以下幾點建議：

（1）生態源地的保護。生態源地是區域內的最重要的生態系統功能輻射源，應劃定為城市生態空間中的“核心保護區”。山和海是寧波市的生態之基，森林和耕地為其打底。建議加強對四明山脈、天臺山脈森林資源的保護，以增強其生態屏障功能。寧波市的生態源地蘊含著豐富的自然資源，其生態環境保護和經濟發展之間的矛盾亟待緩和。近年來寧波市大力開發旅游資源，發展休閑旅游業與民宿經濟。但盲目、不科學的建設活動使得寧波市鄉村旅游普遍呈現“小”“低”“散”的狀況，嚴重威脅生態環境。建議根據各生態源地的自然資源特征和其主要的生態系統服務功能，進行分區差異化防控保護，并采用“生態+文旅”的發展模式，探索一條“綠水青山就是金山銀山”的可持續發展道路。

由于特殊的地理位置，海洋成為了寧波市的第二道生態屏障。寧波的濱海生態源地主要位于前灣新區，前灣新區被明確定位為長三角區域一體化發展的標志性戰略性大平臺，是寧波向現代化濱海大都市目標而邁出的重要一步。前灣新區保留有包括杭州灣國家濕地公園在內的多個濱海濕地。濕地具有涵養水源、固碳增匯、維持生物多樣性等多種生態系統服務價值，并且杭州灣濱海濕地是世界候鳥遷徙的必經通道。因此，要加強杭州灣濱海濕地的恢復和綜合治理工作。杭州灣濱海濕地緊鄰城鎮建設區，圍填海活動頻繁，大量的灘涂轉變為建筑用地，使得區域內濱海濕地景觀生態發生劇烈的變化[41-42]。隨著新產業落戶前灣新區，在前灣新區的開發規劃中應統籌經濟與生態要素，注重發揮濱海生態源地的生態效應輻射作用，將生態保育融入市民生產生活。

（2）生態廊道的修復。寧波市生態廊道為源地建立起生態聯系，土地利用類型主要為耕地的廊道多位于城鄉交界處，其所受到的人類活動干擾多，廊道生境破碎化較為嚴重。建議加強農田整治工程，提高耕地產能[43]。同時，通過格局優化使得耕地布局集中連片，充分發揮連片耕地的作用，建設鄉野田園生態帶。

（3）潛在生態廊道的開發。靠近城市建成區的生態廊道可以拓展的綠色空間有限，因此寬度較窄。此時可以發揮天然河流廊道的作用。姚江、奉化江、甬江流域以及平原水系共同構成了寧波市河流密布的生態水網。在現代城市生活中，濱水綠色空間是最貼近城市居民生產生活空間的“生態體驗區”，對城區人居環境的品質提升起到重要的作用。河流廊道建設有助于保護城市中心建成區的生態本底，其規劃應得到重視。如何設計具有當地城市特色的沿河綠色基礎設施，為城市居民提供親水、舒適的濱河人居環境空間是一個需要進一步探討的話題。

（4）生態夾點的保護。生態夾點對維持生態廊道的流通性起到重要的作用。生態夾點多位于被中高阻力區域包圍的低阻力區域，如建成區內的綠地，由于其位置的特殊性，易受到周圍環境的干擾而生態退化。建議構建重視城區綠地的擴增及養護工作，構建農田緩沖帶，預防生態夾點區域被建設用地侵占。

經對比驗證，本文所識別的生態源地、生態廊道結果與自然資源現況和生態紅線規劃較為匹配，對國土空間生態保護修復重點區域識別具有一定的參考性。因此該方法為識別生態源地、生態廊道、生態夾點，以及確定生態廊道的寬度提供了一個有效的路徑，可為區域生態修復提供方法支持，幫助識別國土空間生態保護修復關鍵區，統籌確定生態修復重點區域，并針對主要生態問題明確各分區生態修復的主要方向。

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Research on the Identification of Key Areas for Ecological Protection and Restoration： A Case Study on Ningbo City

DONG Yuyi， FENG Xiuli， HUANG Junjie， XIE Lijian， ZHANG Chi， CHENG Junkai

（School of Civil & Environmental Engineering and Geography Science， Ningbo University， Ningbo 315211， China）

Abstract： The purpose of the paper is to provide a scientific method to determine the critical areas for ecological conservation in urban areas， to propose targeted protection and restoration strategies. The research methods are to identify the ecological sources based on the comprehensive evaluation system， to extract the ecological corridors and ecological pinch points by using the circuit theory model， and to determine the appropriate width of each corridor by introducing corridor ecological quality evaluation indicators. The results reveal that： 1） a total of 23 ecological sources are identified， which should be classified and protected. The land-use type of ecological sources is mainly forest. 2） 38 potential ecological corridors are identified， and the corridor widths are concentrated at 12～72 m. 3） Ningbo ecological corridors are graded according to their quality， with 6 primary corridors， 10 secondary corridors and 22 tertiary corridors. The overall ecological quality needs to be improved. 4） The total area of the identified ecological pinch points is 14.37 km2， mostly distributed in the northeast of Ningbo. In conclusion， the method identifies ecological source， ecological corridors and ecological pinch points in Ningbo relatively quickly， and the distribution of the identified ecological security pattern elements matches the current situation of ecological natural resources and constructs a corridor ecological quality evaluation model to determine the appropriate width of corridors， providing an effective reference path for the optimization of ecological security patterns.

Key words： territorial space protection and restoration； ecological security pattern； circuit theory； ecological corridor

（本文責編：陳美景）