基于“敏感性-重要性-连通性”框架的神木市生态网络规划.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月中 国 城 市 林 业 基于“敏感性重要性连通性”框架的神木市生态网络规划张文婷 任巧慧 胡泳茵长安大学建筑学院 西安 收稿日期:第一作者:张文婷()女 博士 副教授 硕士生导师 研究方向为风景园林规划与设计:摘要:构建生态网络对改善区域生态安全和推动城市可持续发展具有重要意义 文章基于“生态敏感性生态系统服务重要性景观连通性”综合评价结果识别生态源地 运用最小累积阻力模型和重力模型判定生态廊道 基于电路理论提取生态节点 形成点线面交汇的生态网络 并对神木市生态修复关键区域进行分级划定 结果表明:神木市生态源地共 个 面积达 多集中在东南部 平均 值为 总体连通性不佳 判
2、定出潜在生态廊道 条 廊道总长度 多集中在东南部 提取出生态节点 个 包括生态夹点 个、生态障碍点 个、生态断裂点 个 依据生态网络规划结果 识别低质量生态空间 并划分为重点修复区、生态提升区、生态保育区 在此基础上提出源地、廊道、节点、低质量生态空间的分级管控策略 以期为其他生态脆弱型县域国土空间生态修复提供参考关键词:生态网络 生态敏感性 生态系统服务重要性 景观连通性 神木市:./.“”():.“”.:中 国 城 市 林 业第 卷 随着城镇建设向生态空间扩张 生境质量退化、景观破碎化等生态问题愈加严重 城市开发与自然生态之间的矛盾日益突出 构建良好的生态网络是国土空间生态修复的核心内容之
3、一 它有助于确定生态修复的关键区域 进而确保区域的生态安全生态网络研究早在 世纪末就已开始 而后在全球生态环境变化的背景下逐渐成熟 普遍呈现出“源地识别廊道判定节点提取”的基本模式 目前源地识别方法分为两类:一是关注生态源地结构特征的直接选取法、形态学空间格局分析、景观连接度评价 二是强调生态源地功能属性的生态系统服务评价、生态敏感性评价 大多数研究采用单一方法识别生态源地 导致结果很难充分体现源地结构与功能的耦合效益 因此 结合两类方法选择更全面的指标 构建综合评价体系以识别生态源地是当前研究的发展趋势 例如 等基于“重要性敏感性连通性”框架对生态源地进行综合评价及提取 利用 模型确定生态廊
4、道和节点 优化怒江流域的生态空间结构 刘学等采用“重要性敏感性连通性”评价结果识别生态源地 采用 模型判定生态廊道和生态节点 构建厦门市生态网络并应用于生态控制区分级划定上述研究均采用综合评价进行源地识别 充分考虑源地结构与功能的协同效应 但在廊道判定和节点提取上稍显不足 模型无法比较廊道重要性 并且通过因素评价或水文分析识别的生态节点缺失空间属性 此外 近年生态网络研究对象多为城市化快速发展的省域、城市群及市域或生态脆弱的流域 对于生态脆弱的区县域关注较少神木市作为黄河中游生态脆弱区和资源型城市 生态环境极为脆弱 加之近年人口密度加大用地矛盾突出 生态退化风险不断增加 区域生态环境的精细化治
5、理成为亟待解决的问题 因此本文采用“敏感性重要性连通性”的研究框架 从基底要素、干扰结构、主导服务、功能连接选取指标识别生态源地 基于 模型和重力模型实现生态廊道提取与分级 基于电路理论识别具有明确空间信息的生态节点 从生态网络规划角度探寻生态脆弱的县域生态修复关键区域分级管控的新思路 以期促进城市与生态保护的协同发展 研究区概况神木市()隶属于陕西省榆林市 地处毛乌素沙地和黄土高原的交界地带 占地 (图)该市西北部为沙漠草滩区 地势高 地形相对平坦 东南部为黄土丘陵沟壑区 地势低 地形破碎、沟壑纵横 该市气候呈现大陆性特征 年平均气温约为 年降水量平均达 此外神木市内蕴藏着丰富的矿产资源 是
6、中国最大的煤炭生产县(市)图 研究区概况 研究方法 数据来源遥感影像、数据来源于地理空间数据云(:/.)土壤数据来源于联合国粮食农组织(:/.)土地利用数据、土壤侵蚀空间数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(:/.)逐月累计降水量、逐月潜在蒸散发数据来源于国家青藏高原科学数据中心(:/.)基岩深度数据来源于闫发鹏、魏上官等发布第 期张文婷 任巧慧 胡泳茵:基于“敏感性重要性连通性”框架的神木市生态网络规划的科 学 数 据(:/./.)水系、道路数据来源于全国地理信息资源目录服务系统(:/.)地质灾害点数据来源于全球灾害数据平台(:/.)将以上数据经投影校对和裁剪后 统一处理为 分辨率的栅
7、格数据采用最邻近法对土壤数据、土壤侵蚀空间数据进行重采样 采用双线性插值法对逐月累计降水量、逐月潜在蒸散发数据和基岩深度数据进行插值采用欧氏距离工具对水系、道路、地质灾害点数据进行缓冲区处理 生态源地识别通常情况下 生态源地指的是生态功能较强、生物多样性较丰富、物质能量流动较为顺畅的区域 文章采用“敏感性重要性连通性”的框架 从基底要素、干扰结构、主导服务、功能连接 个角度选取指标 将综合评价与林地、水域等生态空间相结合 旨在准确表征生态源地在生态系统可持续性、稳定性以及整体性的重要作用(图)图“生态敏感性生态系统服务重要性景观连通性”框架 生态敏感性评价参考 全 国 生 态 功 能 区 划(
8、修 编 版)(年 月)与相关研究 根据神木市现状选取生态敏感性评价指标 运用层次分析法()确定指标权重 得到神木市生态敏感性评价指标体系(表)采用极差标准化法对评价指标进行无量纲化处理 经综合指数法计算得到生态敏感性评价结果表 神木市生态敏感性评价指标体系准则层权重中间层权重 指标层权重性质基底要素 高程 正坡度 正植被覆盖度 正水域缓冲区 负干扰结构 人为干扰 土地利用 道路缓冲区 正居民地缓冲区 正生态干扰 荒漠化差值指数 负土壤侵蚀度 地质灾害点缓冲区 负中 国 城 市 林 业第 卷 生态系统服务重要性评价根据神 木 市 生 态 环 境 特 征 结 合 前 人 研究 选取水源涵养、土壤保
9、持、生境质量、碳固定 项生态系统服务重要性评价指标 基于 模型对评价指标进行计算 由于各生态系统服务在发挥生态功能时具有相同重要性 因此赋予相同权重值(表)采用极差标准化法对各计算结果进行无量纲化处理 经综合指数法计算得到生态系统服务重要性评价结果表 神木市生态系统服务重要性评价指标体系评价指标权重性质 计算公式水源涵养 正()()()()()()式()中:()为栅格的产水量()()为栅格的年实际蒸散量()()为栅格的年降水量()土壤保持 正()式()中:为土壤保持量()为降雨侵蚀力因子()为土壤可蚀性因子()、分别为坡长坡度因子、植被覆盖与作物管理因子、水土保持措施因子(无量纲)生境质量 正
10、()()式()中:表示土地利用类型 中栅格 的生境质量表示土地利用类型 的生境适宜度表示土地利用类型 中栅格 的生境退化度 表示半饱和常数即退化度最大值的一半 为模型默认参数碳固定 正()式()中:为总碳量()为地上生物含碳量()为地下生物含碳量()为土壤含碳量()为死亡有机碳量()采用极差标准化法对生态敏感性与生态系统服务重要性评价指标进行无量纲化处理 计算公式为:正向指标:()()()负向指标:()()()式()()中:为标准化后无量纲值为第 项指标的实际值 为第 项指标的最大值 为第 项指标的最小值 采用综合指数法评估神木市生态敏感性和生态系统服务重要性计算公式为:()()式()中:为神
11、木市敏感性或生态系统服务重要性综合指数 为第 项指标标准化后无量纲值 为第 个指标权重系数 为生态敏感性或生态系统服务重要性评价指标个数 将生态敏感性和生态系统服务重要性评价结果按照自然断点法划分为级、级、级、级 景观连通性评价景观连通性是衡量景观结构特征的重要指标用来评判某要素在源地间物质扩散和迁移的难易程度 以最小面积 作为斑块入选阈值 对生态敏感性和生态系统服务重要性级的相交区域 以及林地、水域进行筛选 确定 个初步生态源地 参考杜志博等的研究 分别以、为距离阈值 分析对应的斑块间链接数、组分数 以及等效连通性指数 ()、()和斑块重要性指数、确定最佳距离阈值为 设定连通概率为 用 软件
12、计算 值 根据相关研究及神木市实际 选取 值大于 的斑块为生态源地 生态廊道判定阻力面构建是判定生态廊道的基础 结合相关研究和神木市实际 选取高程、坡度、植被覆盖度、土地利用、距道路距离、距水体距离作为阻力因子 为保留完整阻力数据信息和减小空间偏差 采用极差标准化法进行无量纲化处理参考相关研究 将阻力值统一为 通过 法确定各因子权重 构建综合阻力面(表)最后基于 模型提取生态廊道 使用第 期张文婷 任巧慧 胡泳茵:基于“敏感性重要性连通性”框架的神木市生态网络规划重力模型构建源地斑块相互作用矩阵 以此判定生态廊道等级表 阻力因子权重及性质阻力因子含义权重性质高程影响生物活动走向 正坡度 正植被
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