基于“双评价”的生态安全格局构建研究——以安徽省黄山市为例

周 璠，鲁成树，臧玉多，朱 琦

（1.中共六安市叶集区委党校，安徽 六安 237000；2.安徽师范大学地理与旅游学院，安徽 芜湖 241000；3.中共六安市委党校，安徽 六安 237000）

构建生态安全格局，全面推进绿色发展，促进人与自然和谐共生[1]已成为当下国土空间治理的工作重点。2020 年9 月，自然资源部发布《市级国土空间总体规划编制指南（试行）》，明确提出要构建重要生态屏障、廊道和网络，形成完整系统的区域生态安全格局，以协调生态保护与高强度人类活动关系[2]，保障生态系统的高质量发展、维护生物多样性[3]。

现有研究以景观生态学、自然地理学等相关理论为基础，形成了以“源地-阻力面-生态廊道”为主体的生态安全格局构建范式[4-9]。但是，现有的生态安全格局构建多直接采用生境斑块（草地、林地或水体）或依据生境重要性、生态敏感性等单一指标筛选源地，缺乏对自然生态系统与经济社会系统相互关系的综合统筹。在国土空间规划背景下，构建区域生态安全格局更加注重国土空间开发与资源环境保护间的统筹协调。资源环境承载能力评价与国土空间开发适宜性评价（简称“双评价”）能够系统全面地摸清区域国土空间本底特征[10]，有效识别区域自然资源禀赋特征及重要敏感的生态空间，为新时代国土空间生态安全格局的构建提供理论基础。

本文以黄山市为研究区，将“双评价”与区域生态安全格局构建的经典范式相结合，探索构建国土空间开发与资源环境保护协调统筹前提下的区域生态安全格局，为国土空间规划编制、国土综合整治，以及生态保护修复工程的施提供理论支撑与科学参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

黄山市位于安徽省最南端，下辖三区四县，即黄山区、徽州区、屯溪区、黟县、歙县、祁门县和休宁县，面积9678 km2，常住人口约为142.1 万人。属湿润性季风气候，四季分明，年平均气温15～16℃，温和多雨。

1.2 数据来源

黄山市DEM 数据源自地理空间数据云的DEM数字高程数据（www.gscloud.cn），并依据DEM数据提取高程、坡度等重要信息；气象数据来源于黄山市气象局公开资料；土地利用分类数据来源于黄山市自然资源局；公路铁路数据来源于全国地理信息资源目录服务系统的1：25 万全国基础地理数据库（www.webmap.cn）；重要生态要素信息来源于黄山市统计局统计资料；经济社会相关数据来源于黄山市统计年鉴与政府工作报告。

2 理论基础

2.1 国土空间开发适宜性与资源环境承载力评价

资源环境承载力评价能够识别区域自然条件对生态保护、农业生产，以及城镇建设的支撑能力[10]，定量评估区域自然条件对人类各种生产建设规模的承载阈值；国土空间开发适宜性评价能够判断区域施农业生产、城镇开发建设等人类活动的适宜程度，定量评估区域生态保护重要性等级，进而有效识别区域自然资源的优势和短板，筛选出区域生态系统服务功能较强、生态敏感性较高的空间。

2.2 生态安全格局构建

生态安全格局是指具有重要生态功能的空间单元通过面—线—点等形式构成的地表空间系统，其中面形式是指生态源地，它是保障生态系统可持续发展的面状斑块；线形式是指生态廊道，是保障生态空间连通稳定的重要组成部分；点形式是指生态节点，它是由于人类进行城镇开发建设或农业生产等活动形成的生态敏感性较高、规模较小的空间单元，对生态安全格局的连通性具有一定影响，需要进行重点保护修复，以保障和维护生态安全格局的连通与稳定。

2.3 “双评价”与生态安全格局的关系

“双评价”是生态安全格局构建的基础。生态保护重要性评价对研究区的水源涵养、水土保持及生物多样性维护功能进行了定量评估，生态保护重要性等级高的地区易形成生态系统服务功能较强的生态源地；城镇开发适宜性评价和农业生产适宜性评价对农业生产、城镇建设等各项人类活动的适宜程度进行了定量评估，城镇开发及农业生产适宜性强的区域人类活动频繁，易出现生态敏感性较高的生态节点，对生态安全格局的连通性产生影响。

资源环境承载力评价对研究区农业生产、城镇建设的承载规模进行了定量测算，能够有效分析区域资源环境发展的关键限值因素和主要压力来源，进而将人类各种生产建设规模控制在承载阈值内，为生态安全格局的保护修复提供支撑和引导，保障生态安全格局的可持续发展。

因此，可基于“双评价”结果识别生态安全格局的主要构成要素，有效保护生态重要性等级较高的生态源地，合理修复生态敏感性较强的生态节点，将人类各种生产建设规模控制在承载阈值内，降低人类生产建设活动对生态安全格局可持续发展的影响，构建连通、稳定的高质量生态安全格局。

3 技术方法

本文将“双评价”与“源地-阻力面-生态廊道”范式下的生态安全格局构建方法相结合，从中观尺度构建区域生态安全格局。首先，从生态、农业、城镇三种功能的发展需求出发进行国土空间开发适宜性评价，并以国土空间开发适宜性评价为基础，在土地资源和水资源约束下进行资源环境承载力评价；其次，以国土空间开发适宜性评价结果为基础识别生态源地与生态节点；再次，基于已识别的生态源地，利用MCR 模型模拟潜在生态廊道分布；最后，以资源环境承载力评价的结果为基础，提出生态源地保护、生态节点修复，以及生态廊道网络构建的方向，最终构建连通、稳定、可持续的生态安全格局（图1）。

图1 生态安全格局构建思路

3.1 资源环境承载力与国土空间开发适宜性评价

3.1.1 国土空间开发适宜性评价

国土空间开发适宜性评价的目的在于从空间上合理组织人类的开发利用活动，即在保障生态系统良好前提下有序推进农业生产、城镇开发建设等活动[11-14]。因此国土空间开发适宜性评价需要从生态、农业、城镇三种功能的发展需求出发，各自选择适宜指标，综合评估各类国土空间开发活动的适宜度，明确生态保护、农业生产、城镇建设三种功能的适宜性等级（图2）。

3.1.2 资源环境承载力评价

3.2 生态安全格局基本组成要素识别

3.2.1 生态源地、生态节点识别

生态源地是区域生态过程的源头，承担着推动生态过程发展、满足种群生存基本条件、促进物种向外扩散的功能[6-7，15]。生态节点是人类进行城镇开发建设或农业生产等活动造成的生态敏感性较高、规模较小的关键性空间单元，对生态安全格局的连通性具有重要影响，需要进行重点保护修复。

以“双评价”结果为依据，初步判别生态系统服务功能较强地区及生态敏感性地区。其中，生态保护重要性评价统筹考虑自然资源系统的水源涵养、水土保持、生物多样性及水土流失脆弱性等特征，对生态系统的服务功能及生态脆弱性做了较为全面的评估。在生态保护重要性极高的地区水体保护和水源涵养功能较强，生物多样性较为丰富，易形成生态系统服务功能较强的生态源地。城镇开发适宜性评价综合地质灾害易发程度、环境容量、水资源、土地资源等多因素对国土空间的开发建设适宜性进行了较为全面的评估，城镇开发不适宜区的地质灾害易发性较高，容易出现敏感性较高的生态节点。农业生产适宜性评价对人类进行农业生产活动的适宜程度进行了定量评估，农业生产适宜性强的区域人类活动频繁，易出现生态敏感性较高的生态节点。

3.2.2 潜在生态廊道识别

阻力面反映各要素间生态过程的背景值，即物种在不同景观中迁移和能量流动的成本[9，16]。生态廊道是生态系统物质、能量和信息交流的重要媒介，在维护生态过程及生物多样性、保持生态功能完整性方面发挥了重要作用。从空间来看，生态廊道就是阻力基面毗邻的两“源”间最小阻力的谷线[9]。最小累计阻力模型是指模拟出物种从源地向目标区域迁徙过程中经过不同阻力景观克服阻力做功的最小值，即物种从空间上某点到最近“源地”的最小累积成本[16-18]。运用最小累计阻力模型（MCR 模型）构建黄山市生态阻力面和潜在生态廊道,公式如下：式中，MCR 表示最小累计阻力值；Dij为生态源地到某栅格单元之间的距离；Ri表示某栅格单元相对生态源地迁徙过程中产生的阻力值。

首先，确定阻力面的影响因素。阻力面构建主要考虑物种穿梭及景观扩张受到的空间阻力，包括地面高程、土地利用类型、与建设用地距离、与主要交通干线距离等因素[16-18]。结合数据的可获取性，本文选择地面高程、坡度、土地利用类型、与公路铁路距离等因素作为阻力因子，其中土地利用类型选取耕地、林地、草地、河流水面、建设用地5 种类型。其次，参考相关文献[16-18]设置各阻力因子的阻力系数，并通过层次分析法确定各因子权重（表1）。再次，基于阻力因子、阻力系数，利用MCR模型模拟出生态源地及节点的最小累计阻力面。最后，以最小累计阻力面为基础，以生态源地为核心，利用ArcGIS 中的距离模块进行生态源地及节点扩张模拟，提取每个生态源地及节点到其他源地与节点的最小耗费路径，将所有最小耗费路径进行合并叠加，过滤异常路径（研究区边缘及外部路径）[18]，筛选得到的主要路径即为潜在生态廊道。

4 结果与分析

4.1 生态源地、生态节点分布

提取生态源地与生态节点合计22 处（图3），总规模2237.71 km2，占总面积的23.12%，主要沿东北至西南山脉方向以及南部分布，从行政区来看主要分布在黄山区、黟县、祁门县和休宁县。

图3 生态源地及节点分布

4.2 生态阻力面分布

生态源地最小累计阻力值在整个市域范围内分布较为均匀，但自东北向西南沿黄山山脉有一条较为明显的带状生态阻力低值区，其余南部、西部丘陵地区均有生态源累计阻力低值空间分布。生态源地累计阻力高值区主要集中于中部河谷平原地区以及东部丘陵地区（图4）。

图4 生态最小累计阻力面

4.3 潜在生态廊道分布

黄山市现状廊道主要由河流水面构成，在黄山市全域均有分布（图5）。黄山市潜在廊道总长度587.59 km，集中分布在黄山市北部丘陵地区，整体走向与北部中海拔山地走向基本一致，为生态源地间的物种迁徙和能量流通提供了有效路径。

图5 研究区生态廊道分布图

4.4 区域生态安全格局构建

4.4.1 生态安全总体格局

依托生态源地、生态节点、潜在生态廊道的识别结果，结合生态红线、行政区边界等际管控边界，最终得到研究范围内“四屏两横两纵多点”的区域生态安全格局（图6）。其中“四屏”是指研究区北部依托太平湖国家湿地自然公园、黄山风景区、五溪山自然保护区、天湖自然保护区为核心的生态屏障，中部依托齐云山山脉的山地生态屏障，南部以岭南自然保护区、六股尖自然保护区为核心的生态屏障，西部金山省级自然森林公园生态屏障；“两横两纵”是指研究区内4 条潜在生态廊道；“多点”是指研究区内的关键生态节点。

图6 研究区生态安全格局

4.4.2 生态源地保护

黄山市生态源地及节点主要分布在北部、南部、东北至西南山脉方向，这些地区生态阻力值较低，生态源地集中分布并形成规模较大的生态屏障。中部及东部地区生态阻力值较高，中部河谷平原建设用地分布集中，对生态资源造成割裂，导致生态斑块分布破碎化，生态源地分布零散且规模较低，生态系统服务功能整体较弱；东部以中、低山地为主，水土流失较为严重，地质灾害点多面广，危害性较大，生态涵养能力较低。

黄山市区域生态安全格局优化引导应以中部、东部为重点地区，加大对生态源地及生态节点的培育力度，积极推进国土综合整治与生态修复，采取封山育林、退耕还林等措施恢复植被；充分发挥山水林田湖草沙等各类生态资源的效能，积极培育与保护具有一定生态潜力的生态资源，加大对其生态功能的强化与引导力度，整体提升中东部地区生态源地及节点的规模与数量。

4.4.3 生态廊道网络维护

黄山市潜在生态廊道形成了“两横两纵”的空间布局，与以河流为主体的现状生态廊道共同构成生态廊道网络，是连接生态源地、促进物种迁徙、能量流动，以及信息传递的重要路径，保障生态系统服务功能的充分发挥。通过对黄山市道路交通网络与生态廊道网络进行叠加分析，发现受到道路交通等基础设施影响，潜在生态廊道上存在生态断裂现象并形成生态断裂点，对生态系统物种迁徙、信息传递，以及能量流动的连续性产生威胁。未来黄山市基础设施建设应以生态廊道网络保护为基础，利用生态修复工程、高架道路或地下通道等工程为潜在生态廊道拓展预留一定空间。区域开发建设应以保障生态廊道完整性为基础，避免开发建设活动切断生态廊道，形成生态源地“孤岛”。

5 结束语

本文在市级行政单元尺度，基于资源环境承载力评价与国土空间开发适宜性评价识别了生态源地与生态节点，并建立最小累计阻力模型识别生态廊道网络，进而构建出区域生态安全格局。结果表明，研究区北部、南部、东北至西南山脉方向生态源地及节点分布较为集中，已形成规模较大的生态屏障，中部及东部应加大生态源地及节点培育力度，以优化总体生态安全格局。当前的基础设施建设造成了潜在生态廊道的断裂，未来区域开发建设应以保障生态廊道完整性为前提，并针对生态断裂点积极探索生态整治修复措施，以维护生态廊道网络的完整性。

目前国土空间生态安全格局构建多直接采用生境斑块（草地、林地或水体）作为源地或通过生境重要性评价、生态敏感性评价定量筛选源地，缺乏对自然生态系统与经济社会系统等多方需求的统筹考虑，存在一定局限性。本文从国土空间开发、资源环境保护的耦合联动着手，充分考虑城镇建设、农业生产、生态保护各方面的需求，将资源环境承载力评价与国土空间开发适宜性评价成果融入区域生态安全格局构建的践中，建立“双评价”与“源地- 阻力面- 生态廊道”相结合的国土空间生态安全格局构建方法，在优化生态空间要素布局的同时，促进其与其他各类空间要素协调发展，推动自然生态系统与社会经济系统的正向演替。