海洋环境科学

基于生态网络功能辨识的海坛岛生态保护和修复 

来源:海洋环境科学 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-07-10

党的十八大报告首次将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局,国土作为生态文明建设的空间载体,优化国土空间开发格局和生态保护修复成为推进生态文明建设的重要举措[1-2]。党的十九大报告中明确提出了“人与自然是生命共同体”概念,以及“实施重要生态系统保护和修复重大工程,优化生态安全屏障体系,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”,这一方面将生态修复理念提升到了系统治理的高度,另一方面也明确了生态修复的具体路径[3]。因此,构建区域生态网络并识别其关键生态功能区域是开展国土空间格局优化和生态修复工作的重要切入点[4]。生态网络的概念源自景观生态学,生态网络由源地(Source Area)、廊道(Corridor)和节点(Node)组成[5-6]。生态网络构建被认为是维持生物和景观多样性,且有利于政策部门开展生态系统保护工作的有效方法[7-8]。国内外有关生态网络构建的研究多基于“源-汇”理论,以及由此而发展的“源地识别-阻力面建立-廊道构建”范式[9-10]。20世纪末,欧美学者共同推动了生态网络的实践发展,生态网络成为一种保护生物多样性的新方法和新政策,核心区域、生态廊道和缓冲带逐渐成为自然保护战略的关键要素[11-12]。俞孔坚(1999)在国内较早提出景观中由关键性的局部、点及位置关系构成的潜在的生物保护安全格局理论和方法[13]。近十年来,生态网络研究成为景观生态学的一个热点领域。相关研究成果多集中在栖息地评估、土地利用评价和城市生态规划等方面[14-15],关注点在于探讨在景观尺度上生态网络空间的构建,缺乏生态网络构成要素优先等级的判定,因而在生态格局优化和生态空间修复“精准施策”方面缺乏指导性[16-17]。本研究选择海坛岛为研究案例,利用遥感信息源和GIS空间分析等技术方法,辨识出区域潜在的生态网络功能结构,采用景观连接度重要性评价方法,揭示海坛岛生态源地和生态节点的重要性,并提出相应的生态保护和修复策略,以期为海坛岛国土空间规划中的生态修复工作提供参考依据。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

海坛岛地处福建省沿海中部,东临台湾海峡,西隔海坛海峡与福清市相望。该岛是福建省第一大岛,中国第五大岛。岛屿南北长29 km,东西宽19 km,面积为324 km2。海坛岛为大陆岛,地势低平,地形以海积平原为主,南北多孤丘,最高峰君山海拔438.2 m。有天然淡水湖三十六脚湖,是福建省最大的天然淡水湖。海岸蜿蜒曲折,岸线长度为217 km(图1)。

图1 平潭海坛岛行政区划示意图Fig. 1 Sketch map of the administrative division of Haitan Island, Pingtan

海坛岛属亚热带海洋性季风气候,年均温19.5 ℃,年降水量1 196.2 mm,年7级以上大风125 d,7—9月常受台风影响。该岛是平潭县的主岛,县人民政府设在潭城镇,全岛有7镇4乡,人口约46万人[15]。2009年获批设立海峡西岸经济区综合实验区,发展定位为:“一岛”(国际旅游岛)、“两窗”(闽台合作窗口和对外开放窗口)、“三区”(新兴产业区、高端服务区和宜居生活区)。平潭县与平潭综合实验区实行“政区合一”的管理体制。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源与处理 遥感影像数据源为2017年SPOT(分辨率2.5 m)数据,参考《第三次全国国土调查技术规程》[18],将研究区域内的土地利用类型分为8类:林地、农用地、居民地、建设用地、交通运输用地、水库坑塘、养殖区和沙滩。在遥感影像处理软件ENVI支持下,对遥感影像进行几何校正、空间配准、影像融合等预处理;野外调查建立遥感解译标志,采用监督分类与人机交互相结合方法解译,提取出土地利用矢量数据。经野外随机采样验证,解译精度可达78%,将数据转换为统一的坐标系(WGS_1984)。地形数据来自ASTER GDEM(分辨率30 m×30 m,中国科学院计算机网络信息中心科学数据中心:

1.2.2 阻力面模型 根据“源(Source)-汇(Sink)”景观理论,“源”指促进生态过程发展与正向演变的景观类型,“汇”指阻止或延缓生态过程发展与正向演变的景观类型[9]。通过构建阻力面模型(MCR)来反映“源汇”景观运行的空间情况,该模型主要考虑源、距离和地表阻力三个因子,在一定程度上将景观功能和格局联系起来[13-14]。本研究基于生态系统服务当量方法,并考虑海坛岛不同土地利用类型开发强度,通过专家赋值法作为阻力赋值参考依据[20-21]:水库坑塘阻力值设为1;建设用地与交通运输用地阻力值设为100;其他土地利用类型阻力值的范围在1~100,分别为居民地90、农用地60、沙滩50、养殖区40。利用ArcGIS空间分析模块中的成本距离(Cost Distance)模型生成累积耗费距离表面,进一步利用ArcGIS软件中水文分析(Hydrology)模块,在累积耗费距离表面上提取谷线和脊线。以此确定海坛岛的生态廊道和生态节点空间分布,其中,脊线为最大耗费路径,谷线为最小耗费路径,谷线和脊线的交点为生态节点。

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