基于MCR模型的生态安全格局构建——以灵武市为例
摘要
关键词
生态安全格局;生态廊道;最小阻力模型;灵武市
正文
1引言
随着人口的增长与城镇化的迅速推进,生态空间格局的完整性和连续性遭受了严重影响,出现森林缩减、湿地退化、水土流失等生态环境问题,重要生态源地逐渐退化或消失。因此,加强对生态空间格局的研究对于维护国家生态安全具有极其重要的支持作用。灵武市位于宁夏中部,地处黄河流域重要生态节点,在全国生态空间中承担着重要的生态屏障和生态通道任务,关乎全国的生态安全。在生态文明背景下,因此开展研究深入分析灵武市生态安全格局对于黄河流域生态安全有重要意义。
2研究区域概况
灵武市位于银川市南部,地理空间中处于灵盐台地与银川地堑之间的结合部。灵武依托当前地貌形成东侧山区、西侧川道平原两大地形区。东部山区主要属于灵盐台地,西侧平原主要属于银川平原东南部。西部的黄河东岸冲积平原由第四系河湖相砂砾质冲积洪积物淤积而成,地形平坦,渠系发达,多湖沼湿地;东部的台地属于灵盐台地西部。灵武全域从北向南主要有马鞍山、旗眼山等多处低丘。境内最高海拔1652米,最低海拔1104米,整体地势西高东低。
3灵武市生态安全基本骨架识别
3.1灵武市生态源地识别
生态源地一般是指森林、绿地、湖泊等物质能力及区域承担生态服务功能的源头或汇集处。本文通过资料收集,汇总当前灵武市中面积较大、形态集中连片、生态重要性较高、具有一定规模的生态空间作为生态源地,如宁夏白芨滩国家级自然保护区、宁夏白芨滩国家级沙漠自然公园、宁夏黄河外滩国家湿地自然公园、银川梧桐湖自治区级生态湿地公园、银川灵武自治区级森林自然公园、银川灵武自治区级地质自然公园、黄河、沙沟、长流东沟、圆疙水库、庙梁子沟水库、鸭子荡水库等。以上生态源地共包含18个生态价值较高的斑块,总面积4339.29公顷。
3.2灵武市生态阻力面构建
根据相关研究成果,本文以生境适宜性评价灵武市范围内生态环境对物种生存活动的适宜程度,以此反应灵武市生态安全格局,本文以生态阻力面直接反映生境适宜性,进而指导生态安全格局的构建。
3.2.1生态阻力面分析指标的选取
本文通过主成分分析法计算构建阻力面的指标权重,整体包含土地利用类型、高程、坡度、植被覆盖率、距河流距离、距铁路距离、距高速距离、距国道省道距离八项子项指标。其中高程、坡度、距各类道路距离与生态阻力值呈现正相关,植被覆盖率、距河流距离与生态阻力值呈现反相关,土地利用类型则根据不同利用情况进行赋值计算,建设用地与未利用地阻力值最高,林地阻力值最低。根据收集资料数据,将各指标的阻力值按照各自相关性分别赋值为1、3、5、7、9。
3.2.2生态阻力面子项构建
基于上述各阻力因子的阻力值,运用最小累积阻力模型(MCR)将灵武市影响生境适宜性的要素分为多个不同指标并分别制作阻力面分析,赋予对应值,最后在将各分项阻力面叠置形成综合阻力面,以综合阻力面反应生态源地的空间外扩、连接所需要耗费的阻力,计算公式为:
式中:MCR是指生态流或者物种从源地扩散至空间任一点的最小累积阻力值;f反映任一点最小累积阻力与其到源地的距离和景观特征的正相关函数;Dij指目标单元从生态源地j到区域某景观单元i的空间距离;Ri是区域某景观单元i对某方向运动扩散的阻力系数。根据以上公示在Arcgis中进行叠加计算,最终得到灵武市生态阻力面。
3.2.3生态阻力面集成评价
综合各个阻力面子项进行集成分析,得到灵武市综合生态阻力面如图,全市北部生态阻力偏高,主要原因在于人类活动产生的各类建设用地对生态空间的链接延续阻碍较大。
3.3灵武市生态廊道构建与断裂点识别
基于灵武市生态源地与生态阻力面数据,采用linkage mapper软件,利用最小耗费距离分析灵武市生态廊道。分析得出37条生态廊道串联起灵武市18个生态源地。从分布情况上看,以中部白芨滩生态源地为核心,生态廊道呈现放射状布局,其中西北、东南、东北、西南为生态廊道的主要方向,未来灵武市应注重此方向的生态修复与生态廊道建设活动。
通过对生态廊道中影响生态要素流动的内容进行分析,将分析所得的生态廊道与生态阻力值较高的空间(如高速公路、铁路、较大规模的建设用地等)在空间上进行比对,得出在生态廊道中使生态要素流动较弱的生态断裂点。分析得出灵武市共有生态断裂点93处,其中生态断裂点主要分布在全市东北位置,主要原因在于宁东镇的开发建设导致人类对生态系统的要素流转产生干预,造成生态廊道断裂。
4灵武市生态安全格局构建
根据前文分析结论,采用“斑块—廊道—基质”的生态经典分析模式,结合重要生态安全屏障、重要生态功能区、水源涵养保护区、防风固沙保护区、生物多样性保护区、水土保持区、生态红线保护区、地质灾害危险区、土地利用结构、国土空间开发强度、景观安全格局等的分布位置、特点和边界,在空间上对其进行叠加,构建以自然保护地、生态湿地、河流湖泊为核心生境,周边生态功能空间为缓冲区,生态廊道体系为生态网络骨架的灵武市“一带一屏多点多廊道”的生态安全格局。
其中,“一带”指黄河生态保护和高质量发展带,“一屏”指白芨滩生态屏障,“多点”指银川地质自然公园、海子井湿地公园、鸭子荡水库等多个生态节点,“多廊道”指宁马生态修复主廊以及其他链接各个生态节点的放射状生态廊道。通过构建“一带一屏多点多廊道”的生态安全格局,灵武市形成了系统、连续的生态网络体系,对提升区域生态系统服务功能、维护生态多样性具有重要意义。
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