南沙新區(qū)城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與連通脅迫分析

呂基新，朱 競(jìng)，陳彩霞，臧傳富

（1.廣州南沙新區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 策劃研究所，廣州 511455；2.廣東省科學(xué)院廣州地理研究所//廣東省遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室//廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室，廣州 510070；3.華南師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，廣州 510631）

城市地區(qū)是社會(huì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)之間復(fù)雜而交錯(cuò)的互動(dòng)熱點(diǎn)（Frank et al., 2017），這2個(gè)系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致當(dāng)今世界的生境碎片化和生物多樣性喪失（羅媞 等，2014）。為扭轉(zhuǎn)這一負(fù)面趨勢(shì)，世界自然保護(hù)聯(lián)盟發(fā)布了全球首個(gè)生態(tài)連通性保護(hù)指南“Guidelines for conserving connectivity through ecological networks and corridors”（Hilty et al., 2020），提出“促進(jìn)受保護(hù)區(qū)域與保育地區(qū)互連，并恢復(fù)退化或孤立生態(tài)系統(tǒng)的連通性保護(hù)策略是能夠更好地保護(hù)陸地、海洋和淡水自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合方法”。諸多研究從自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等多個(gè)角度尺度探索城市和自然環(huán)境之間的相互作用機(jī)制，探索如何協(xié)調(diào)好城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的自然過程、經(jīng)濟(jì)過程和社會(huì)過程之間的關(guān)系，以促進(jìn)城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)高效可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（時(shí)保國(guó) 等，2020；李鋒 等，2021）。基于系統(tǒng)整體優(yōu)化的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)能利用生態(tài)源地與生態(tài)廊道修復(fù)破碎生境間的連通（Peng et al., 2018；袁少雄 等，2021；Wu et al., 2022），提高城市景觀完整度和連通性，形成由生態(tài)要素所構(gòu)成的穩(wěn)定生態(tài)功能體系，以抵抗生境破碎化趨勢(shì)和抑制生態(tài)系統(tǒng)衰敗，達(dá)到以少量的生態(tài)用地保障區(qū)域生態(tài)安全的目的，對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生物多樣性的保護(hù)具有重要意義。

目前生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究多采用夜間燈光遙感數(shù)據(jù)、不透水表面指數(shù)、降雨空間數(shù)據(jù)、NDVI 指數(shù)等矯正土地利用阻力，導(dǎo)致現(xiàn)狀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究大多傾向于市、省、流域等宏觀低分辨率的大尺度分析（彭建 等，2017；李航鶴 等，2020；林伊琳 等，2021；于成龍 等，2021），而中小尺度的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究卻因缺乏高精度的矯正阻力數(shù)據(jù)而難以開展，使得生態(tài)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化研究的需求難以滿足。電子地圖所伴生的興趣點(diǎn)（Point of Interest, POI）為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究提供新的數(shù)據(jù)變革，POI數(shù)據(jù)包含地理實(shí)體空間與屬性信息，不僅具有精度高、更新快、覆蓋全以及可多個(gè)角度體現(xiàn)城市要素的空間聚集等特征，而且能詳實(shí)地表征人類活動(dòng)類型與強(qiáng)度的空間分布，已被廣泛運(yùn)用于識(shí)別城市要素的集聚節(jié)點(diǎn)和熱點(diǎn)區(qū)域，如人口活動(dòng)、城市業(yè)態(tài)與城市空間結(jié)構(gòu)等（李欣，2020；Lu et al., 2020; Hou et al., 2021）。近年來(lái)，有學(xué)者將POI數(shù)據(jù)引入生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究中，在精細(xì)尺度下挖掘POI聚集所引發(fā)的人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)干擾強(qiáng)度的區(qū)域差異性，為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供更高精度的矯正阻力面與更實(shí)用的廊道識(shí)別（Zhong et al., 2020；任彥霓 等，2021；戰(zhàn)明松 等，2021）。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性研究普遍利用整體連通性指數(shù)IIC、可能連通性指數(shù)PC 等區(qū)域性指數(shù)進(jìn)行全局連通性分析（黃璐，2019；梁艷艷 等，2020），但忽視底層生態(tài)要素屬性及其之間的互動(dòng)關(guān)系，成果止步于明確生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的整體狀況評(píng)價(jià)，而未剖析景觀連通性形成的根源，對(duì)生態(tài)廊道連通脅迫空間特征與強(qiáng)度量化的探究仍較為匱乏。當(dāng)前整合城市大數(shù)據(jù)揭示城市生態(tài)問題研究正成為趨勢(shì)（董仁才 等，2018；Yang, 2020），結(jié)合POI數(shù)據(jù)開展城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與生態(tài)廊道連通脅迫研究，有助于進(jìn)一步探究人類活動(dòng)空間異質(zhì)性對(duì)生態(tài)連通的脅迫效應(yīng)。

在以往經(jīng)濟(jì)為重、城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的時(shí)期，城市生境破碎化加劇、源地減少與孤立、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性降低趨勢(shì)加強(qiáng)，眾多國(guó)家級(jí)新區(qū)為協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間需求矛盾，先后開展區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究，并提出眾多因地適宜且較具參考價(jià)值的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建策略與優(yōu)化措施，如浦東新區(qū)（張林等，2015）、雄安新區(qū)（榮月靜 等，2020）與天府新區(qū)（何萍 等，2020）等。在此背景下，南沙新區(qū)作為全國(guó)首個(gè)建設(shè)高質(zhì)量城市發(fā)展標(biāo)桿的城市與廣東省首個(gè)未來(lái)城市綜合實(shí)證試點(diǎn)，有必要在發(fā)展和保護(hù)協(xié)同共生的新路徑上進(jìn)行新區(qū)示范性的探索，明晰現(xiàn)狀生態(tài)結(jié)構(gòu)、構(gòu)建高連通性與低脅迫性的城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，為建設(shè)高質(zhì)量城市發(fā)展標(biāo)桿打下優(yōu)良的生態(tài)本底。據(jù)此，本文以南沙新區(qū)為研究區(qū)，基于POI 數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)構(gòu)建“人類活動(dòng)強(qiáng)度+地表景觀”的綜合阻力面，通過生境質(zhì)量分析與電路理論構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，測(cè)度廊道連通性與源地中心性，并利用廊道內(nèi)的POI結(jié)構(gòu)，量化人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通所產(chǎn)生的脅迫強(qiáng)度。以期為南沙新區(qū)構(gòu)建高耦合性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而建設(shè)高質(zhì)量城市發(fā)展標(biāo)桿提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)與方法

1.1 研究區(qū)概況

南沙新區(qū)或稱廣州南沙（22°33′—22°54′ N，113°17′—113°43′ E）處珠江口西岸、廣州市最南端，是連接珠江口兩岸城市群的樞紐節(jié)點(diǎn)，也是廣東省唯一的國(guó)家新區(qū)、粵港澳全面合作示范區(qū)（圖1）。全區(qū)面積約803 km2，據(jù)南沙新區(qū)2022 年統(tǒng)計(jì)公報(bào)（廣州市南沙區(qū)統(tǒng)計(jì)局，2023）顯示，常住人口為92.94 萬(wàn)人，GDP 為2 252.58 億元。南沙新區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性海洋氣候，夏長(zhǎng)冬短、春秋短暫，夏秋常受熱帶氣旋影響。水網(wǎng)密布的南沙新區(qū)是珠三角最典型的水鄉(xiāng)新城，擁有豐富的濕地生態(tài)系統(tǒng)。其中，處于珠江出海口咸淡水交匯處的南沙濕地是廣州市面積最大的濱海紅樹林濕地，共有紅樹植物17種、鳥類149種，被譽(yù)為珠三角的“候鳥天堂”；位于南沙新區(qū)中心城區(qū)的黃山魯森林公園是廣州最大的開放式森林公園之一，同時(shí)也是鳶、游隼、紅隼、小白鷺等保護(hù)鳥類的重要棲息地。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Research area

1.2 研究框架與數(shù)據(jù)

研究框架具體如圖2。主要運(yùn)用的數(shù)據(jù)有POI數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)及道路網(wǎng)數(shù)據(jù)。其中，POI 數(shù)據(jù)源于高德地圖①https://lbs.amap.com/2022 年P(guān)OI 數(shù)據(jù)，南沙新區(qū)POI數(shù)據(jù)包含餐飲美食、公司企業(yè)、購(gòu)物消費(fèi)等17大類共計(jì)41 345條原始數(shù)據(jù)，清洗無(wú)效數(shù)據(jù)并剔除自然地物、行政地標(biāo)后得數(shù)據(jù)40 463條。土地利用數(shù)據(jù)為2020年空間分辨率5 m的人機(jī)交互式解譯數(shù)據(jù)。DEM 數(shù)據(jù)②https://search.asf.alaska.edu/為ALOS 衛(wèi)星所生產(chǎn)空間分辨率12.5 m 的數(shù)據(jù)，本文將DEM 數(shù)據(jù)空間分辨率重采樣為5 m 并衍生出高程與坡度數(shù)據(jù)。道路網(wǎng)數(shù)據(jù)源于OpenStreetMap平臺(tái)③https://www.openstreetmap.org/，基于航拍影像進(jìn)行路網(wǎng)修正及補(bǔ)充。

圖2 研究技術(shù)路線Fig.2 Research technical route

1.3 生境質(zhì)量分析

運(yùn)用InVEST模型生境質(zhì)量模塊（Habitat Quality Model）開展生境質(zhì)量分析，由高到低排序篩選生境質(zhì)量前10%的像元作為基礎(chǔ)生態(tài)圖斑，結(jié)合現(xiàn)狀高生態(tài)功能土地類型進(jìn)行連片處理得出最終生態(tài)源地。生境質(zhì)量計(jì)算公式（李怡 等，2021）為：

式中：Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量（0≤Qxj≤1）；Hj為第j種生境類型的生境適宜性；Dxj為第j種生境類型中柵格x的生境退化度；z值為尺度常數(shù)，默認(rèn)取2.5；k是半飽和常數(shù)，一般取生境退化程度最大值的1/2。本文將生境質(zhì)量評(píng)估結(jié)果分成4 級(jí)：一般［0，0.3］、中等（0.3，0.6］、良好（0.6，0.9］、優(yōu)（0.9，1.0］。參考已有研究（李怡等，2021），選取林地、園地、草地、耕地、水域、坑塘、其他土地、公服用地、特殊用地、住宅用地、商服用地等11種生境類型與交通運(yùn)輸用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、道路用地等3種脅迫因子并賦予模型參數(shù)（表1）。

表1 生境類型對(duì)脅迫因子的敏感性Table 1 The sensitivity of habitat types to each threat factor

1.4 “人類活動(dòng)強(qiáng)度+地表景觀”綜合阻力模型

根據(jù)南沙新區(qū)第七次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)（廣州市南沙區(qū)統(tǒng)計(jì)局，2021）顯示，2020 年常住人口15～64歲占比77.28%，人口結(jié)構(gòu)以青壯年勞動(dòng)人口為主，即區(qū)域人類活動(dòng)以勞動(dòng)就業(yè)為主。為此在利用AHP層次分析法將各因素重要性及影響強(qiáng)度層次化和數(shù)據(jù)化時(shí)，權(quán)重向提供就業(yè)機(jī)會(huì)的POI類型傾斜，再分類型進(jìn)行核密度分析（分辨率5 m，搜索半徑400 m；張海平 等，2020）及空間加權(quán)疊加；土地利用依據(jù)景觀類型的生態(tài)價(jià)值（戴璐 等，2020）進(jìn)行等級(jí)劃分與阻力賦值，并通過AHP層次分析法確定權(quán)重。依據(jù)麥克哈格“千層餅法”（McHarg, 1995），綜合考慮人類活動(dòng)強(qiáng)度和地表景觀類型2方面的生態(tài)阻力（表2、3），構(gòu)建綜合阻力模型，計(jì)算公式為：

表2 人類活動(dòng)強(qiáng)度阻力Table 2 Resistance of human activity

表3 地表景觀阻力Table 3 Resistance of landscape

式中：C為綜合阻力；R'為標(biāo)準(zhǔn)化后人類活動(dòng)強(qiáng)度阻力；L'為標(biāo)準(zhǔn)化后地表景觀阻力；a為人類活動(dòng)強(qiáng)度權(quán)重，依據(jù)陸地表層人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)（劉世梁等，2018），采用現(xiàn)狀建設(shè)用地（192.91 km2）占陸域面積（606.31 km2）的比重確定a=0.32。依據(jù)麥克哈格“千層餅法”（McHarg, 1995），構(gòu)建人類活動(dòng)強(qiáng)度阻力R、地表景觀阻力L計(jì)算公式為：

式中：R為人類活動(dòng)強(qiáng)度阻力；n為POI的類型；Px為x類POI 的空間核密度；ax為x類POI 的權(quán)重系數(shù)。L為地表景觀阻力；k為土地利用類型；Zy、ay分別為y類景觀的阻力值和權(quán)重系數(shù)。

1.5 電路理論

電路理論指根據(jù)電子在電路網(wǎng)中受電阻影響而隨機(jī)游走于低電阻電路的特性，模擬物種個(gè)體或基因在地表克服景觀或人類阻力進(jìn)行遷移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的過程，并從中識(shí)別物種擴(kuò)散路徑與遷移規(guī)律（李濤等，2021）。電路理論被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建生態(tài)廊道、識(shí)別生態(tài)節(jié)點(diǎn)及障礙點(diǎn)與計(jì)算廊道源地的電流屬性（李權(quán)荃 等，2023），能在最優(yōu)廊道的分析基礎(chǔ)上得出帶寬度信息的潛在廊道。其中，最優(yōu)廊道（Least Cost Path, LCP）指物種遷移的最優(yōu)路徑或最大生存概率路徑，具有最佳連通效果和最高生態(tài)價(jià)值的生態(tài)廊道；潛在廊道指可能具有生態(tài)連通性的區(qū)域，但生物擴(kuò)散成功的概率與生物通行效率低于最優(yōu)廊道（潘竟虎 等，2021）。本文在電路理論構(gòu)建出具有電流屬性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過廊道連通性與源地中心性量化廊道、源地對(duì)于整體網(wǎng)絡(luò)的重要性。1）廊道連通性：以最優(yōu)生態(tài)廊道通過的電流量與所累計(jì)的有效阻力的比值作為生態(tài)廊道連通性的量化指標(biāo)，即在環(huán)境生存壓力一定時(shí)生態(tài)廊道的阻力越小、生物通過量越大，則連通性越好；2）源地中心性：將每個(gè)生態(tài)源地視為一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”、最優(yōu)生態(tài)廊道內(nèi)的阻力視為電阻器，“節(jié)點(diǎn)”通過最優(yōu)生態(tài)廊道“一對(duì)一”遍歷輸出電流，生成累計(jì)電流并得出源地中心性；以源地中心性作為評(píng)價(jià)生態(tài)源地連通性及重要性的量化指標(biāo)，即源地中心性越大，該生態(tài)源地對(duì)保持整個(gè)棲息地網(wǎng)絡(luò)的整體連通性越重要。

1.6 人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)（HAI）

從景觀生態(tài)學(xué)視角看，人類活動(dòng)作用的結(jié)果使景觀組分的自然特性不斷降低，不同類型的景觀組分代表不同的人類活動(dòng)或開發(fā)利用強(qiáng)度特征（劉世梁 等，2018）。同理，POI 設(shè)施空間聚集所產(chǎn)生的人類活動(dòng)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，POI類型和數(shù)量與人類活動(dòng)的強(qiáng)度直接關(guān)聯(lián)。為此，將人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)中景觀組分替換為POI并賦予權(quán)重，以潛在廊道范圍內(nèi)的POI類型與數(shù)量結(jié)構(gòu)作為源地互動(dòng)、廊道連通脅迫的人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度量化指標(biāo)，利用HAI 測(cè)算不同POI 對(duì)生態(tài)廊道連通脅迫強(qiáng)度差異，并識(shí)別出最強(qiáng)脅迫因素，從而為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連通性提供整治設(shè)施切入點(diǎn)。HAI 計(jì)算公式（劉世梁 等，2018）為：

式中：HAI為人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)；n為POI的類型；Qij為潛在廊道i內(nèi)j類POI的數(shù)量；ai為i類POI的權(quán)重，具體數(shù)值依據(jù)表2 賦值；Si為潛在廊道i的面積。

2 結(jié)果分析

2.1 源地生境質(zhì)量分析

研究區(qū)平均生境質(zhì)量指數(shù)為0.67、生境退化指數(shù)為0.04，整體生境質(zhì)量處于良好水平（圖3）。空間上，南沙新區(qū)中部中心城區(qū)的生鏡質(zhì)量較低，在南部和北部因有連片耕地而呈現(xiàn)較高的生態(tài)質(zhì)量，并且森林公園、濕地公園也呈現(xiàn)較高生境質(zhì)量。生境質(zhì)量分析識(shí)別出高生境質(zhì)量像元107.29萬(wàn)個(gè)，面積26.82 km2，經(jīng)連片處理后形成生態(tài)源地共18個(gè)，面積36.83 km2，占研究區(qū)面積的4.57%（圖4）。生態(tài)源地主要分布于中東部的南沙街道、黃閣鎮(zhèn)，北部、中南部則因廣布農(nóng)田坑塘而導(dǎo)致生態(tài)源地規(guī)模較小。其中，面積較大的生態(tài)源地為森林公園、濕地公園，而其余小生態(tài)源地多為河中島、河漫灘或未開發(fā)的自然山體。雖然生態(tài)源地平均生境質(zhì)量為0.77，高于南沙新區(qū)整體生境質(zhì)量水平；但所識(shí)別的生態(tài)源地生境退化水平高于整體平均值，反映南沙新區(qū)生境較好區(qū)域的生境退化現(xiàn)象較為突出，而被城鎮(zhèn)所包圍的大山乸森林公園（B）、林地（L）等源地“生態(tài)孤島”效應(yīng)顯著。

圖3 南沙新區(qū)生境質(zhì)量分析（a.生境質(zhì)量；b.生境退化）Fig.3 Habitat quality analysis of the Nansha New District(a.habitat quality; b.habitat degradation)

圖4 南沙新區(qū)生態(tài)源地屬性（a.面積統(tǒng)計(jì)；b.生境質(zhì)量與退化指數(shù)）Fig.4 Attributes of ecological source area in Nansha New District (a.area statistics; b.habitat quality and degradation index)

2.2 廊道連通性與源地中心性分析

通過電路理論共識(shí)別出最優(yōu)生態(tài)廊道40條，總長(zhǎng)度為332.11 km，利用自然間斷法將廊道連通性劃分為5 級(jí)，其中，一級(jí)廊道5 條，長(zhǎng)度2.95 km；二級(jí)廊道5條，長(zhǎng)度16.51 km；三級(jí)廊道12條，長(zhǎng)度63.97 km；四級(jí)廊道10條，長(zhǎng)度84.53 km；五級(jí)廊道8條，長(zhǎng)度164.15 km（圖5-a）。過半廊道的等級(jí)為三四級(jí)，連通性介于17.56～92.56，并且呈現(xiàn)廊道長(zhǎng)度越長(zhǎng)、途經(jīng)阻力越大、連通性越低的特征。高連通性一二級(jí)廊道主要集中在黃山魯森林公園（A）、大山乸森林公園（B）大面積源地附近，雖然在中心城區(qū)生態(tài)阻力較高的影響下，但在大面積源地所產(chǎn)生的生態(tài)電流的驅(qū)動(dòng)下，所鏈接廊道的連通性數(shù)值也較高。從圖5-b 可發(fā)現(xiàn)，在廊道收窄的區(qū)域一般會(huì)形成較高電流密度，意味著該區(qū)域存在較大的生物通行量，因而稱為“生態(tài)夾點(diǎn)”。按自然間斷法將電流密度分為5級(jí)，篩選一級(jí)電流密度＞0.17的19.58 km2區(qū)域作為生態(tài)夾點(diǎn)，其占潛在廊道總面積的14.29%，南沙新區(qū)的生態(tài)夾點(diǎn)多形成于河流及其兩岸地區(qū)，說(shuō)明了河網(wǎng)本底對(duì)生態(tài)廊道的形成具有積極影響。生態(tài)源地中心性介于26.8～69.26，源地中心性高低與源地面積加權(quán)重心距離遠(yuǎn)近成反相關(guān)，與源地面積大小成正相關(guān)（圖5-c）。通過分析源地空間分布和屬性發(fā)現(xiàn)，源地面積和空間位置是源地中心性的決定性因素，源地面積越大越能產(chǎn)生生物量，而越靠近源地面積加權(quán)重心越能與周邊源地建立更多的連接來(lái)積累生物量。源地中心性在空間上呈現(xiàn)由重心向四周遞減的結(jié)構(gòu)也反映此特征，源地面積加權(quán)重心附近的大面積源地呈現(xiàn)較高源地中心性，而分散于重心外圍的小面積源地則呈現(xiàn)低源地中心性。

圖5 南沙新區(qū)廊道-源地體系分析（a.最優(yōu)廊道連通性；b.潛在廊道識(shí)別；c.源地中心性）Fig.5 Analysis of corridor-source system in the Nansha New District(a.optimal corridor connectivity; b.potential corridor identification; c.centrality of source)

2.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特征分析

本文基于電路理論構(gòu)建的南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由18個(gè)源地、40條廊道及覆蓋面積125.70 km2的潛在廊道所構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)總電流量為582.62，累計(jì)阻力為16 565.03（圖6-a）。南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)具備“點(diǎn)—線—面”的多層次結(jié)構(gòu)，在空間上呈現(xiàn)“中部密、南北疏”的內(nèi)斂格局，廊道主要沿西北—東南方向連通，中部廊道分布較為密集、長(zhǎng)度較短、連通性較高且源地分布集中，而南北兩端零散分布著低級(jí)源地且形成較多長(zhǎng)距離、低連通性的廊道。從電流互動(dòng)強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)（圖6-b），生態(tài)網(wǎng)絡(luò)通過廊道互動(dòng)形成以黃山魯森林公園（A）、大山乸森林公園（B）源地為核心的互動(dòng)結(jié)構(gòu)，圍繞核心源地產(chǎn)生的電流更是占網(wǎng)絡(luò)總電流的20.64%，同時(shí)通過廊道輸出電流量直接關(guān)聯(lián)附近11個(gè)源地的等級(jí)和中心性。其中，電流量最大的生態(tài)運(yùn)動(dòng)電流鏈條為A-E-H-OC，累計(jì)產(chǎn)生電流量為112.74，占生態(tài)網(wǎng)絡(luò)總電流量的19.35%。該鏈條是黃山魯森林公園（A）、山體（E）、大角山濱海公園（H）、較杯山（O）生物往南擴(kuò)散至南沙濕地（C）的重要路徑，同時(shí)也是南沙街道與龍穴街道的重要陸域-海域生態(tài)廊道。

圖6 南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（a）及電流互動(dòng)強(qiáng)度（b）Fig.6 Ecosystem structure (a) and current interaction intensity (b) in the Nansha New District

2.4 廊道連通的脅迫分析

將潛在廊道與POI進(jìn)行空間疊加可知，潛在廊道內(nèi)共有1 890 個(gè)POI，平均空間密度為15.04 個(gè)/km2，其中POI 數(shù)量占比較大的類型依次為交通設(shè)施、公司企業(yè)、購(gòu)物消費(fèi)與生活服務(wù)（圖7）。通過計(jì)算每個(gè)廊道的脅迫強(qiáng)度，并識(shí)別脅迫廊道連通的主導(dǎo)因素（表4），可知南沙新區(qū)的廊道連通主要受公司企業(yè)、交通設(shè)施、購(gòu)物消費(fèi)和生活服務(wù)4 類POI設(shè)施的脅迫影響。其中，以公司企業(yè)設(shè)施為第一脅迫因素的廊道數(shù)量為23條，其次為交通設(shè)施脅迫主導(dǎo)的10條廊道，再次為生活服務(wù)設(shè)施脅迫主導(dǎo)的5 條廊道與購(gòu)物消費(fèi)設(shè)施脅迫主導(dǎo)的2 條廊道。廊道連通的脅迫強(qiáng)度空間分布與POI空間密度特征相吻合，脅迫最強(qiáng)的廊道為黃山魯森林公園—山地（A-M）、黃山魯森林公園—橫瀝農(nóng)莊（A-K）、黃山魯森林公園—日本仔山（A-F），以上廊道均為建成區(qū)所圍蔽的生態(tài)孤島對(duì)外溝通的通道，其連通主要受購(gòu)物消費(fèi)、生活服務(wù)、餐飲美食、公司企業(yè)的脅迫，集中分布于南沙街道與黃閣鎮(zhèn)中心城區(qū)范圍；脅迫強(qiáng)度最低的廊道為大角山—橫瀝農(nóng)莊（H-K）、大虎山—大石排山（I-N）、南沙濕地—橫瀝農(nóng)莊（C-K），均分布于中心城區(qū)外圍的河流廊道，其連通主要受公司企業(yè)、交通設(shè)施、生活服務(wù)的脅迫。脅迫最強(qiáng)與最弱的廊道在脅迫因子類型上具有高度重合性，說(shuō)明以上因子在廊道中具有較明顯的負(fù)面影響。

表4 南沙新區(qū)生態(tài)廊道的人類活動(dòng)脅迫強(qiáng)度Table 4 Human activity stress intensity of ecological corridor in Nansha New District

圖7 南沙新區(qū)潛在廊道內(nèi)的POI數(shù)量結(jié)構(gòu)（a.潛在廊道與POI空間分布；b.POI占比情況）Fig.7 Quantity structure of POI in potential corridors of the Nansha New District (a.spatial distribution of potential corridors;b.the proportion of POI)

對(duì)廊道連通脅迫最大的公司企業(yè)、交通設(shè)施、生活服務(wù)、購(gòu)物消費(fèi)4 類POI 設(shè)施，分別進(jìn)行脅迫強(qiáng)度、最優(yōu)廊道長(zhǎng)度與潛在廊道面積統(tǒng)計(jì)分析（表5），可知公司企業(yè)類POI對(duì)廊道連通貢獻(xiàn)了近一半的脅迫強(qiáng)度，其在脅迫強(qiáng)度、最優(yōu)廊道長(zhǎng)度與潛在廊道方面都占有相當(dāng)重要的比例，因此公司企業(yè)類POI是影響南沙新區(qū)廊道連通的最強(qiáng)脅迫因素。雖然交通設(shè)施POI 在潛在廊道范圍內(nèi)數(shù)量占比最高，但在人類活動(dòng)強(qiáng)度的權(quán)重上相比公司企業(yè)低很多，在數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上成為廊道脅迫第二大因素，以交通設(shè)施脅迫所主導(dǎo)的廊道數(shù)量占廊道總數(shù)的25%、最優(yōu)廊道總長(zhǎng)度的15.75%、潛在廊道總面積的16.43%。生活服務(wù)與購(gòu)物消費(fèi)兩者在影響權(quán)重偏低和數(shù)量較少的限制下，對(duì)廊道連通的脅迫影響相對(duì)較小，兩者合計(jì)控制17.50%的廊道與11.91%的潛在廊道面積。因此，削減與控制以上4 類POI 在潛廊道范圍內(nèi)的數(shù)量，降低POI設(shè)施聚集所產(chǎn)生的人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度，將有效增強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性并緩解源地孤島化、生境碎片化趨勢(shì)。

表5 南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)主要脅迫因素的影響結(jié)構(gòu)Table.5 Influence structure of main stress factors on ecological network in the Nansha New District

3 討論

南沙新區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)本底與城市規(guī)劃是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在空間上呈現(xiàn)“中部密、南北疏”內(nèi)斂格局的根源。南沙新區(qū)作為一個(gè)嶺南水網(wǎng)新城，在珠江口圍繞黃山魯、大山乸山峰逐漸形成沖擊平原，并被河網(wǎng)切割成相對(duì)獨(dú)立的數(shù)個(gè)區(qū)域，河網(wǎng)密布的生態(tài)本底天然帶有孤島屬性。在生態(tài)本底的基礎(chǔ)上，南沙新區(qū)的西北部和西南部形成以農(nóng)田耕地、河涌坑塘等田園景觀為主，而建成區(qū)與森林公園集中分布于中部。在城市建設(shè)過程中將為數(shù)不多的山峰與人為干擾強(qiáng)度較低的區(qū)域規(guī)劃為森林濕地公園，并系統(tǒng)建設(shè)生態(tài)超級(jí)堤與綠道碧道串聯(lián)生態(tài)綠核，增強(qiáng)河網(wǎng)對(duì)生態(tài)廊道形成的積極影響，使得生態(tài)廊道及生態(tài)夾點(diǎn)多形成于河流及其兩岸地區(qū)，而生態(tài)廊道串聯(lián)相對(duì)孤立的區(qū)域，促進(jìn)以河流為主干、陸地為枝葉的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)形成。以上因素共同造就南沙藍(lán)綠空間占比高達(dá)64.75%的格局，在全國(guó)重大戰(zhàn)略平臺(tái)建設(shè)隊(duì)列中，僅次于雄安新區(qū)，具有打造高質(zhì)量城市發(fā)展標(biāo)桿的優(yōu)良生態(tài)稟賦。

生態(tài)系統(tǒng)與地表土地覆蓋存在直接的聯(lián)系，頻繁的人類活動(dòng)及高強(qiáng)度的土地開發(fā)不斷改變地表形態(tài)，使生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通遭受重大脅迫。南沙新區(qū)在2005—2022年，GDP從134.08億元增長(zhǎng)到2 252.58億元，POI設(shè)施數(shù)量由7 696個(gè)增加到41 345個(gè)，常住人口由14.26萬(wàn)人增長(zhǎng)至92.94萬(wàn)人，規(guī)模上分別翻了16.80、5.37與6.52倍，由廣州最南端的沙洲蛻變?yōu)榛浉郯拇鬄硡^(qū)的樞紐與門戶。一方面，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展不斷吸納外來(lái)人口遷入，形成就業(yè)導(dǎo)向的人口結(jié)構(gòu)，而人口結(jié)構(gòu)與人類活動(dòng)類型息息相關(guān)，最終驅(qū)動(dòng)著炸山填海造陸、建設(shè)港口碼頭等大規(guī)模城市建設(shè)活動(dòng)的開展，導(dǎo)致建成區(qū)蔓延圍蔽生態(tài)源地而形成眾多“生態(tài)孤島”。另一方面，青壯年為主的勞動(dòng)人口結(jié)構(gòu)決定了就業(yè)類POI對(duì)生態(tài)廊道產(chǎn)生脅迫強(qiáng)度更大、生態(tài)阻力更高的消極影響，本文發(fā)現(xiàn)數(shù)量眾多的公司企業(yè)POI存在于潛在廊道范圍并成為廊道連通最強(qiáng)脅迫因素，說(shuō)明普遍存在經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間對(duì)生態(tài)保護(hù)空間的侵占現(xiàn)象，也反映需要利用規(guī)劃管理等手段確保廊道的保障性生態(tài)功能的持續(xù)穩(wěn)定，以及促進(jìn)發(fā)展與保護(hù)空間資源的合理分配利用。

關(guān)于南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究中，李亞萌（2020）基于生態(tài)位理論利用土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)南沙新區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)多樣度、滲透度、態(tài)勢(shì)度、分異度、交疊度、壓縮度6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，從而得出7項(xiàng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略建議。該研究基于土地利用數(shù)據(jù)構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，主要結(jié)論通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)推導(dǎo)再落實(shí)到控規(guī)地塊中，為本文的開展提供了一定的研究基礎(chǔ)與啟發(fā)，但仍需進(jìn)一步探究人類活動(dòng)空間異質(zhì)性對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的影響。本文基于電路理論利用土地利用和POI數(shù)據(jù)構(gòu)建具有量化屬性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，通過廊道連通性與源地中心性探究生態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電流互動(dòng)結(jié)構(gòu)，并識(shí)別量化生態(tài)廊道連通的人為脅迫因素與強(qiáng)度，進(jìn)一步地豐富了城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究成果。囿于不同地理單元的阻力體系差異過大，本文所提出的“人類活動(dòng)強(qiáng)度+地表景觀”綜合阻力模型，在不同區(qū)域的應(yīng)用仍需因地制宜地確定二者權(quán)重并科學(xué)建立阻力體系，以確保綜合阻力面能更真實(shí)地反映生物運(yùn)動(dòng)所受到的阻力；另外，受數(shù)據(jù)與研究區(qū)域限制，缺乏對(duì)研究區(qū)與外部空間的生態(tài)整體性與連續(xù)性的探討，未來(lái)需進(jìn)一步加強(qiáng)與外部生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)研究。

4 結(jié)論

本文基于POI數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)，構(gòu)建由人類活動(dòng)強(qiáng)度阻力與地表景觀阻力所合成的綜合阻力面，通過InVEST 生境質(zhì)量分析與電路理論，篩選高生境質(zhì)量源地、識(shí)別潛在廊道與最優(yōu)生態(tài)廊道，構(gòu)建南沙新區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并探究生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的廊道連通脅迫因素識(shí)別與強(qiáng)度量化。主要結(jié)論如下：1）南沙新區(qū)整體生境質(zhì)量處于良好水平，生態(tài)源地中心性介于26.8～69.26，源地中心性與源地面積加權(quán)重心距離成反相關(guān)，與源地面積成正相關(guān)；多數(shù)生態(tài)廊道的連通性為17.56～92.56，廊道連通性與廊道長(zhǎng)度、阻力具有反比關(guān)系。2）由18個(gè)高生境質(zhì)量源地、40條最優(yōu)生態(tài)廊道與125.70 km2的潛在廊道組成的“點(diǎn)—線—面”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在空間上呈現(xiàn)“中部密、南北疏”的內(nèi)斂格局，中部廊道分布較為密集、長(zhǎng)度較短、連通性較高且源地分布集中，而南北兩端零散分布著低級(jí)源地且形成較多長(zhǎng)距離、低連通性的廊道。3）南沙新區(qū)廊道連通的主要脅迫因素為公司企業(yè)、交通設(shè)施、生活服務(wù)和購(gòu)物消費(fèi)等4類POI設(shè)施，受這4類POI設(shè)施脅迫的廊道數(shù)量分別為23、10、5、2條，削減與控制以上4類POI設(shè)施在潛廊道范圍內(nèi)的數(shù)量，將有效增強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連通性并緩解源地孤島化、生境碎片化趨勢(shì)。