基于GIS 空间分析的惠州市生境适宜性评价与生态源地保护研究

韩婉诗，陈秀娟，牛晓楠，李 智，盛大勇

（1.广州草木蕃环境科技有限公司/广东省湿地修复工程技术研究中心，广东 广州 510000；2.惠州市林业科学研究所，广东 惠州 516001；3.惠州市国有象头山林场，广东 惠州 516000）

生境是指生物个体、种群或群落所处的具体环境。它是特定地段上对生物起作用的生态因子的总和［1］。生物生境是生物多样性保护研究的核心内容［2］，大部分物种在环境中不是随机分布的，生境适宜性越高其存在的概率越大［3］；因此，可以通过开展生境适宜性评价来识别物种出现概率较高的区域，进而制定相应的保护对策；但以往的研究多针对局部区域的单一或少数物种，研究对象针对性强且空间尺度较小，数据往往来源于长期的研究积累［3-6］，难以应用于大尺度生物多样性保护工作。

生态源地是生态安全格局构建的基础，是维护区域生态安全和生态功能时须加以重点保护的区域［7］。以往生态源地的选取方法有2 大类，一类是根据指示物种特性建立综合的栖息地适宜性评价体系评估选取，另一类是直接选取自然保护地、城市绿地等生态斑块。如今，主流生态源地选取方法是建立含有多方面评估因子的指标体系［8］，将生物多样性保护目标从单一濒危物种扩大至其生存的生态系统和景观［9］。生境质量评价指标体系在这一领域运用较多，大多研究从地形地貌、土地利用类型、道路交通等胁迫因子入手［10-13］，数据来源和处理步骤较复杂，同时忽视了生态功能等级、森林起源等内在特性。本文将生境适宜性评价与生态源地选取相结合，通过构建的生境适宜性评价指标体系评估结果，结合景观格局指数分析获取初步生态源地，与全市生态保护空间现状对比，验证指标体系评估结果的合理性，再结合全市自然保护地、生态系统分布、珍稀濒危物种分布情况提出生态源地的保护建议，以期为生物多样性保护工作提供较为简便的评估思路。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区域概况

惠州市位于广东省东南部、珠江三角洲东北部，属南亚热带海洋性气候，陆域面积11 347 km2；海域面积4 520 km2，是广东省海洋大市之一；地貌以中低山地、丘陵和山间小盆地为主，九连山、罗浮山、莲花山等3大山脉自北向南排列，其间水系纵横；南部为南海，连接了珠三角外围生态屏障和南部海洋生态保护带。

1.2 数据来源

研究所用的数据中，地类、森林起源、优势树种、平均年龄、森林景观等级、生态功能等级6 类数据来源于惠州市2018 年完成的森林资源二类调查；自然保护地数据来源于惠州市自然保护地整合优化方案（2020 年国家下发数据）；陆域生态保护红线数据来源于惠州市生态保护红线划定方案（2020 年8 月优化调整版）；土地用途分区数据来源于惠州市基础地理数据库（2020 年）。

2 研究方法

2.1 生境适宜性评价模型构建

采用惠州市2018年森林资源二类调查数据，以林业小班为单位，将地类、森林起源、优势树种、平均年龄、森林景观等级、生态功能等级6个属性作为生境适宜性评价指标，研究确定6类数据的权重（表1）；其中，湿地的生境适宜性评价通过湿地类型划分为3个等级分别赋值（表2）；在ArcGIS10.2 中，通过属性赋值和权重值计算获得全市生境适宜性分值，以“f”表示。

表1 陆地生境适宜性评价指标体系

表2 湿地生境适宜性赋值

2.2 生态源地选取

粒度反推法基于反证法思想，用不同粒度表征不同生态源地结构，通过测算不同粒度水平下的多个景观格局指数，判定最优粒度水平下的组分结构，再返回原始数据反选生态源地。在粒度变化的过程中，规模较小且零星分布的生态斑块不断被剔除，相连和相离较近的生态斑块不断合并形成规模扩大的生态景观组分，最后生成不同粒度的实验数据［14］。

在ArcGIS 软件中以生境适宜性评价结果矢量数据为基础，选取生境适宜性高（0.75≤f≤1.00）的斑块作为提取生态源地的基础，将该区间的斑块生成50、100、200、300、400、1 200 m不同粒度大小的栅格数据，在Fragatats 4.2中计算各粒度水平下的景观格局指数，包括：斑块数（NP）、斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、聚集度指数（AI）和连接度指数（CONNECT），通过分析景观整体性和连通性选取最优景观组分的栅格粒度大小，以该粒度水平为依据确定初步的生态源地［15］。

通过Fragstats计算的不同粒度水平下的景观格局指数并判断各指数发生突变或趋于稳定的关键点，综合各指数变化情况，选取关键粒度水平的栅格作为提取生态源地的参照，导入ArcGIS软件，结合斑块密度、现有保护地、陆域生态保护红线和土地用途分区确定源地（斑块密度较小或面积较小的区域设为踏脚石）。

3 结果与分析

3.1 生境适宜性分析

惠州市所有林业小班的生境适宜性评价得分区间为0.06≤f≤1.00，评价结果分布见图1，将计算结果按自然断点法分为5 个区间，分别对应不同适宜性分类（表3）。其中适宜生境面积占比约为17.06%，较适宜生境面积占比约为24.87%，适宜性一般的生境面积约占15.84%，适宜性较差的约占7.80%，不适宜的生境面积约占34.42%。

图1 生境适宜性评价结果

表3 生境适宜性分级与各级面积占比

3.2 关键粒度水平分析

提取生境适宜性分值在［0.75，1.00］的斑块生成不同粒度的栅格数据，通过Fragstats 计算得不同粒度水平下适宜生境栅格的5个景观格局指数，如图2。

图2 不同粒度水平下生境适宜斑块各景观指数变化趋势

由图2（a～e）可知，5 个指数均在50 m 水平下达到最大值，400 m粒度是各指数发生突变或趋于稳定的关键点，大于400 m 后各指数下降幅度降低；连接度在50～400 m 趋于平缓，500 m开始大幅下降，综合各指数变化情况，选取400 m粒度水平的栅格作为提取生态源地的参照。

3.3 源地和踏脚石选取

将400 m粒度水平的生境适宜栅格叠加全市自然保护地（图3a）、陆域生态保护红线（图3b）和土地用途分区（图3c）数据，可得陆域自然保护地、陆域生态保护红线、土地用途分区中的林业用地区与该粒度水平下的生境适宜斑块均较匹配。故选取斑块面积较大且生境适宜性高的区域作为陆域生态源地，后将适宜性较高但面积较小的区域作为生物迁徙过程中的踏脚石斑块；海域方面，将整合优化后的广东大亚湾水产资源省级自然保护区和广东惠东海龟国家级自然保护区范围作为海域生态源地（图4）。最终，选取源地总面积约3 648.83 km2，踏脚石面积约为735.09 km2；其中源地面积约占市域面积的23.00%。

图3 生境适宜斑块与各生态空间关系示意图

图4 生态源地与踏脚石选取结果

3.4 生态源地及主要保护对象

根据生境适宜性评价结果，将生境适宜性高的景观基质划定为7块生态源地，包括龙门县的南昆山-九连山脉生态源地，博罗县的罗浮山生态源地（含罗浮山及周边山地），博罗县的象头山生态源地，惠东县的惠东古田-梁化生态源地、惠东莲花山-白盆珠生态源地和惠东稔平半岛生态源地（惠东红树林生态系统分布区、惠东平海镇海龟分布区等），大亚湾海洋生态源地（鱼类索饵场、产卵场、育幼场及洄游通道，考洲洋、范和港海洋生态系统、盐洲岛等）（表4）。涉及的自然保护地包括广东龙门南昆山省级自然保护区、广东罗浮山省级自然保护区、广东象头山国家级自然保护区、广东惠东古田省级自然保护区、广东惠东莲花山-白盆珠省级自然保护区、广东惠东海龟国家级自然保护区、广东大亚湾水产资源省级自然保护区及周边生境良好的市县级保护区和森林公园等。

表4 各生态源地的主要保护对象

3.5 踏脚石分布

根据踏脚石选取结果，惠州全市的踏脚石斑块可分为7个区域，包括：龙门-博罗中部（罗浮山脉）河谷-山地区、龙门-博罗东北部山地区、博罗西部-仲恺水库群-东江湿地区、惠城东部山地区、惠阳白云嶂山地区、惠城铁炉嶂-惠东稔平半岛山地区、惠东安墩镇山地区，涉及的主要自然保护地与周边山地见表5。

表5 踏脚石涉及的自然保护地与周边山地

4 结论与建议

通过构建的生境适宜性评价模型，对惠州全市陆域生境适宜性进行了评估，得出适宜性高的区域主要分布在南昆山地、罗浮山地、象头山及周边山地、惠东大部山地，与惠州市自然保护地、生态保护红线等的分布具有较高的一致性，同时识别出一些可作为踏脚石的保护空缺区域，证明该评价模型具有较好的评价效果。对于生态源地，建议开展如下保护和恢复工作：属于生态控制线以内的地区应严格相关管理规定，属于生态控制线以外的地区建议以规划建设近自然形态的城市绿地的方式，加强生物多样性保护；完善自然保护地体系建设，积极开展自然保护地整合优化后续工作，保护主要景观基质；加大天然林的保护，健全天然林保护管理体系，将全市天然林纳入天然林保护工程范围，使全市天然林生态功能明显提升；开展湿地保护与恢复工程，加强重点河流湖库湿地水生态保护，加强水生生物种质资源及其生境保护和恢复工作；开展生物多样性和生态系统调查与长期监测研究，构建现代化监测体系，加快自然教育体系和科普渠道的构建。

生态源地保护是一项系统性工作，建议与踏脚石保护协同开展；目前全市范围内有许多分布零散破碎但又局部连接的生境斑块，这些斑块在一些关键指标（如优势树种、生态功能等级等）尚不能满足作为源地的要求，但其中面积较大、区位优势明显、发展潜力较好的斑块十分适合作为连接源地的踏脚石。协同保护建议如下：

（1）开展连接源地的关键踏脚石斑块的保护，如：龙门黄草坪县级自然保护区、梅下水库西部剑门石一带山地，是连接龙门北部南昆山-九连山脉、罗浮山、象头山这3 大生态源地的枢纽；惠州中东部的惠城墩子市级自然保护区、惠城古寨市级自然保护区、惠阳白面石市级自然保护区及其周边山地是连接象头山生态源地和古田-梁化生态源地的关键斑块；惠东安墩镇拟建的惠东仙女峰县级森林公园及周边山地是连接莲花山-白盆珠生态源地和古田-梁化生态源地的关键桥梁。

（2）开展与周边市域生态斑块衔接区域等关键衔接点的保护：惠州水东陂省级森林公园、博罗黄山洞市级自然保护区、惠州龙山省级森林公园及周边一带山地位于罗浮山脉中段，既处于珠三角外围生态屏障，也连接河源新丰江一带山地，对保障罗浮山脉生态功能的完整性起到关键作用。重要的廊道交叉点和脆弱点有白花河和西枝江的交汇点、横岭水和淡水河交汇点、淡水河和坪山河交汇点、西枝江与梁化河交汇点等，还有与深圳东南部山地连接的大亚湾笔架山市级森林公园，这类位于关键衔接点的区域也应作为重要的踏脚石斑块采取保护措施。对于重要的廊道交汇点，建议减少人工建筑，维护河流的自然形态，提升其作为生物信息交流通道的作用。

（3）将空间临近的湿地类踏脚石打造为淡水湿地生态源地：广东潼湖国家湿地公园是粤港澳大湾区水鸟生态廊道的“源地”之一［16］，紧邻东江，周边还有仲恺观洞县级森林公园（观洞湖）、惠州西湖湿地公园等湿地资源，应将其作为湿地群开展整体保护，逐渐打造为东江淡水湿地生态源地。

（4）开展连接山地和海洋的踏脚石斑块保护：惠州南部的金桔市级自然保护区、大亚湾勤园县级森林公园、大亚湾铁炉嶂市级森林公园、亚公顶市级森林公园及稔山镇东部山地是沿海丘陵区，紧邻稔平半岛，同时位于莲花山脉尾端，具有通山达海的地理优势。

（5）加强城镇化区域中踏脚石斑块保护：惠州西南部惠阳区的白云嶂市级自然保护区、大帽山市级森林公园、佛祖坳市级森林公园、黄巢嶂县级自然保护区、叶挺市级森林公园及周边山地几乎被城镇包围，西部紧邻东莞银屏山，是高度城镇化区域中的绿核。近年，东莞银屏山发现新种“东莞角蟾Boulenophrys dongguanensis”［17］，深 圳 多 地 发 现 植 物 新 种 的 现象［18］，说明城镇化区域中的生态斑块的生物多样性有可能被低估，应加强自然生态系统保护，减少人为干扰，维护其生态传输功能。