耦合生态脆弱性和生境质量的生态安全格局构建——以南京市溧水区为例.pdf
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1、山东农业大学学报(自然科学版),2023,54(3):397-405VOL.54 NO.3 2023Journal of ShandongAgricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2023.03.010耦合生态脆弱性和生境质量的生态安全格局构建耦合生态脆弱性和生境质量的生态安全格局构建以南京市溧水区为例孙玉杰1,3,闫 刚2,刘玲俐1,曹文德3,徐玉洁31.江苏省兰德土地工程技术有限公司,江苏 南京 2100192.南京市规划和自然资源局溧水分局,江苏 溧水 2112003.江苏苏信
2、房地产评估咨询有限公司,江苏 南京 210019摘摘 要要:生态安全格局对维护或控制特定地段的某种生态过程有着重要的意义。本文以南京市溧水区为研究区,首先构建生态脆弱性指标体系,进行生态脆弱性评价;其次通过 InVEST 模型评价溧水区的生境质量情况,再与生态脆弱性评价结果进行空间叠加提取生态源地。再次从景观类型、坡度和高程三个选取指标,构建生态阻力面;最后通过最小累积阻力模型识别生态廊道,构建溧水区生态安全格局。结果表明:溧水区生态脆弱性总体呈现为“石臼湖水库、柘塘街道-永阳街道-晶桥镇”的轴线上生态脆弱度较高的空间分布特征;生态源地面积 19.43 km2,占研究区总面积的18.25%,生
3、态源地在南北方向上分布不均衡;修正后生态廊道共有 30 条,总长度为 426.48 km,并提出构建“一环一轴多网”的生态安全格局,旨在为溧水区国土空间规划及生态保护规划提供可参考依据。关键词关键词:耦合生态;生态安全;生态评价中图中图法法分类号分类号:X826文献文献标识码标识码:A文章编号文章编号:1000-2324(2023)03-0397-09Construction of Ecological Security Pattern Based on CouplingEcological Vulnerability and Habitat ConditionTaking Lishui Di
4、strict,Nanjing City as an ExampleSUN Yu-jie1,3,YAN Gang2,LIU Ling-li1,CAO Wen-de3,XU Yu-jie31.Rand Project Land Technology Co.Ltd.in Jiangsu Province,Nanjing 210019,China2.Lishui Branch of Nanjing Planning and Natural Resources Bureau,Lishui 211200,China3.Jiangsu Suxin Real Estate Appraisal Consulti
5、ng Co.,Ltd.Nanjing 210019,ChinaAbstract:The ecological security landscape is of great significance for maintaining or controlling certain ecological processes in aparticulararea.BasedonnanjingLiShuiareaastheresearcharea,thispaperfirstconstructstheecologicalvulnerabilityindexsystemandevaluates the ec
6、ological vulnerability;Secondly,the habitat quality in Lishui District was evaluated by InVEST model,and then theecological source is extracted by spatial superposition with the ecological vulnerability evaluation results.Thirdly,The ecologicalresistance surface was constructed by selecting three in
7、dexes from landscape type,slope and elevation.Finally,the ecological corridorwas identified by the model of minimum cumulative resistance,and the ecological security pattern of Lishui district was constructed incombination with the ecological vulnerability evaluation results.The results show that th
8、e ecological vulnerability of Lishui DistrictgenerallypresentsthespatialdistributioncharacteristicsofhighecologicalvulnerabilityontheaxisofShijiuhureservoir,ZhetangStreetyongyang Street Jingqiao town;Thearea of ecological sourcesis 19.43 km2,accounting for 18.25%of the total area of thestudyarea.The
9、 distribution of ecological sources is uneven in the north-south direction;After the revision,there are 30 ecological corridors with atotallengthof426.48km.Itisproposedtobuildanecologicalsecuritypatternofonering,oneaxisandmultiplenetworks,whichaimstoprovideareferencebasisforthelandspaceplanningandec
10、ologicalprotectionplanningofLishuidistrict.Keywords:Coupling ecology;ecological security;ecological assessment党的十八大提出“大力推进生态文明建设”的战略决策,十九大又提出加快生态文明体制改革,将构建生态廊道和生物多样性保护网络、提升生态系统质量和稳定性及优化保障措施等确定为国家战略内容,可见构建生态安全格局,是维护生态系统平衡和保障生态服务供给的有效途径,对于解决区域生态环境问题及维护区域景观格局具有重要的作用1,对维持生态系统、保障生态安全、推进生态保护修复具有重要意义2,3。收稿
11、日期收稿日期:2022-11-11修回日期修回日期:2022-12-09第第1作者简介作者简介:孙玉杰(1979年-),女,硕士,高级工程师,主要从事土地利用,土地规划,GIS应用等方面的研究.E-mail:398山东农业大学学报(自然科学版)第 54 卷近年来,生态安全越来越受到重视,生态安全格局构建也成为当下研究热点。早期俞孔坚在Forman 的景观格局优化方法基础上提出了生态安全格局的研究理论和方法,这成为国内生态安全格局最早的研究理论和方法4-6。当前多数研究集中在安全格局识别和构建方面,王晓玉等以宁波市下辖 6 个城区为研究对象,通过最小阻力累积阻力模型识别生态廊道,构建宁波市点-线
12、-面的生态安全格局7;胡秋红等以河北省承德市为例,分别对林地、草地和灌木林地等极重要区域进行识别,利用最小累积阻力模型构建典型生态屏障区的生态安全格局8;陈瑶瑶等综合生态敏感性与生态网络展开研究,结合景观连通性分析和形态学空间格局分析获得生态源地,综合生态敏感性评价与生态网络构建结果得到了南昌市的生态安全格局9。从研究模式来看,逐渐形成了“生态源地-廊道-节点-网络”等要素的研究模式7,10-12。而识别生态源地则成为构建生态安全格局的关键环节之一7,13,14,前期的研究中,多数研究者以自然保护地、水源保护地、成片林地等作为生态安全格局的“源地”15,这种源地的识别方法,存在着一定的主观性。
13、随着研究的不断深入,对生态源地识别的方法也更趋于科学合理,如邬志龙等先通过生态敏感性评价,再结合瑞金市土地利用与土地覆被现状,识别生态源地16。因此本研究在借鉴前人的基础上,耦合生态脆弱性和生境质量识别生态源地,一方面生态脆弱性评价,可以较好地揭示生态脆弱的区域,另一方面生境质量可以反映出生态环境质量的好坏,将二者进行空间叠加识别生态源地,可使生态源地的识别更趋于客观、科学合理。从研究方法来看,生态安全格局构建的方法中 MCR 模型的应用最多17,18,该方法在水平扩张方面具有良好的适应性和可扩张性,因此本研究亦采用此方法构建生态安全格局。较小尺度上空间格局的构建,可以从微观层面较好地展示区域
14、的生态结构情况。溧水区属于典型的低山丘陵区,地势东南高西北地,又处于宁杭生态经济带主轴上,战略地位不言而喻,因此本研究立足溧水生态资源本底及战略发展方向,先进行生态脆弱性评价,再通过 InVEST 模型进行生境质量评价,然后耦合二者结果识别生态源地,在此基础上,通过 MCR 模型识别生态廊道,构建溧水区生态安全格局,以期为溧水区国土空间规划的编制提供借鉴。1研究区概况和数据来源研究区概况和数据来源1.1研究区概况研究区概况溧水区位于南京市的南部,秦淮河上游,东经 11851-11914,北纬 3123-3148,地处亚热带季风气候区,年平均气温 16.0,年平均降水量 1 147.0 mm,地
15、势东高西低,属于典型的低山丘陵地区。全区土地总面积为 106 464.17 hm2,农用地面积为 74 069.02 hm2,占全区土地总面积 69.57%;建设用地面积为 20 738.70 hm2,占比为 19.48%;其他土地面积为 11 656.45 hm2,占比为 10.95%,全区以第二产业为主,2018 年第二产业占比达 49.2%,其次为第三产业占比为 45.1%。图图 1 研究区域区位概况图研究区域区位概况图Fig.1 Location overview of the study area第 3 期孙玉杰等:耦合生态脆弱性和生境质量的生态安全格局构建以南京市溧水区为例3991
16、.2数据来源数据来源本研究涉及到的数据主要有 2018 年土地利用变更调查数据、2018 年溧水区社会经济数据、DEM数据、植被覆盖度等。其中,DEM 数据来自地理空间数据云(分辨率为 30 m30 m)。2研究思路研究思路本研究首先对溧水区的生态脆弱性进行评价。其次评价溧水区生境质量,再结合生态脆弱性评价的结果,识别生态源地,再次采用最小累积阻力 MCR 模型测算生态源地景观要素流通的相对阻力,建立生态源地扩张阻力面。以生态源地和生态阻力面为基础,通过 Circuitscape 插件中的 LinkageMapper 分析工具构建生态廊道,从而构建溧水区生态安全格局。2.1生态脆弱性评价生态脆
17、弱性评价2.1.1 指标体系构建及权重计算 鉴于研究者普遍认为脆弱性有暴露度、敏感性和适应能力 3 个构成要素,可以揭示自然与人文要素的双重影响19-22,因此本研究以行政村为评价单元,从暴露度、敏感性、适应力三个维度,选取 12 个指标构建生态脆弱性评价指标体系,采用层次分析法和熵权法23分别计算指标权重,再取其平均值,作为指标的最终权重。进行评价之前,首先要对各个指标进行无量纲化、标准化处理24,见表 1。表表 1 溧水区生态脆弱性评价指标体系溧水区生态脆弱性评价指标体系Table 1 Evaluation index system of ecological vulnerability
18、in Lishui District目标层Target layer准则层Criterion layer指标层Index layer层次分析法权重Analytic hierarchyProcess weight熵权法权重Entropy weightmethod综合权重Comprehensiveweight指标性质Index nature溧水生态脆弱性评价指标体系 A暴露度 B1(0.2392)人口密度 C10.05870.03020.0444正向垦殖率 C20.03840.01130.0249正向工业能源消费 C30.03280.26130.1470正向化肥使用量 C40.02880.01690
19、.0229正向敏感性 B2(0.3847)地形起伏度 C50.11130.12010.1157正向坡度 C60.11130.12560.1185正向高程 C70.11130.07840.0949正向植被覆盖度 C80.05990.05140.0556负向适应力 B3(0.3761)三产比重 C90.15830.07300.1156负向生物丰度 C100.05170.02120.0364负向人均粮食产量 C110.12810.13750.1328负向人均 GDP C120.10930.07310.0912负向2.1.2 综合评价模型 选取 3030 的栅格作为数据单元,分别对暴露度、敏感性、适应
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