南京乡村生态景观关键的3个地段提

乡村生态景观关键地段提

 

为了科学地梳理生境网络，需要提取与识别江宁区生态景观中包括生态源地、生态廊道、生态节点在内的关键地段，其中生态源地是最关键的要素。

 

 

 

MSPA方法常被用于生态网络研究，根据图像学原理识别不同土地利用类型，通过区分以自然要素为组成的“前景”与以非自然要素为组成的“背景”，可识别大型且连续的自然斑块（核心区）作为生态源地，利用此方法能从形态上提取生态源地的边界。生态源地作为多种乡土物种的栖息地，宜为面积较大且较为完整、生境质量较高的斑块，然而MSPA方法是从形态间接反映生态状况，无法直接判断景观斑块生境质量。因此，利用能够评价生境质量的InVEST模型评估各“核心区”的生境质量，可以弥补用MSPA方法进行生态源地提取的不足。

 

本研究首先运用MSPA方法提取有潜力成为生态源地的“核心区”，再采用InVEST模型评价江宁区的整体生境质量，进而计算各“核心区”的生境质量平均值并进行排序，同时结合三生空间的识别结果选取生态源地。

 

对于南京江宁区而言，将林地、草地、耕地、水域作为前景，建设用地、裸地作为背景，并最终将前景要素识别为核心区、孤岛区、环岛区、桥接区、孔隙区、边缘区、支线7种模式[2-5]，其中，核心区可作为生态网络中的潜力源地。运用InVEST生境质量评价模型，基于江宁区土地覆被数据的解译结果，设置耕地、建设用地和裸地为威胁源，参考相关研究及模型推荐值[6-9]，分别设置3种威胁源的最大影响范围、权重及衰减模式（表1）求得江宁区生境质量评价结果（图5）。

 

 

利用MSPA方法识别的景观空间分布结果（图5）显示，核心区较多分布于水域、自然山林地带，较为完整的斑块主要集中于西南部、东北部，主要生态核心区域连通度较低。



InVEST模型的生境质量评价结果（图6）显示，江宁区生境质量的平均值为0~0.997不等，生境质量比较高且区域面积较大斑块主要集中在西南部云台山、中部汤山方山国家地质公园、东北部汤山风景区的林地处，其余生境质量较高的斑块为散布在江宁区内的林地，其次为耕地和水域，城镇建设用地和裸地的生境质量比较低。



利用ArcGIS中的分区统计工具，选择面积＞3km2的核心区斑块，统计每个核心区斑块的生境质量栅格数据平均值并对其进行排序（图7），提取生境质量的平均值＞0.7且主要以生态空间为主的核心区斑块作为生态源地，共计9个，空间上形成分散式布局，且其尺度、类型各异。

 

 

生态廊道与生态节点的提取通常建立在提取生态源地的基础上，常用方法有基于图论的最小累积阻力（minimumcumulativeresistance,MCR）模型、电路理论等。MCR模型基于ArcGIS平台，通过计算源地之间的最小累积成本距离识别生态廊道，进一步将各廊道交点作为生态节点，以整合生境网络，但MCR模型并不能进一步识别“生态障碍点”“生态夹点”等具体类型的生态节点。而基于电路理论开发的ArcGIS平台的linkageMapper工具箱可以解决上述问题，其中包含linkagePathways、PinchpointMapper、BarrierMapper工具及Circuitscape程序[10-11]。

linkageMapper工具箱以生态阻力面、生态源地作为源数据，通过模拟电子在电路中的随机游走过程预测生物的移动，以生态源地作为生态流的原点、生态阻力面反映生态流遇到的阻力，可以识别出生态廊道、生态障碍点、生态夹点，突破了MCR模型的局限性，因此而得以广泛使用。

 

运用linkagePathways工具识别促进生态源地间连通性的复合走廊作为生态廊道；PinchpointMapper工具通过调用Circuitscape程序识别生物移动过程中经过概率或频率较高的生态夹点区域；运用BarrierMapper工具则可识别出位于廊道附近对生物活动和移动阻力较大的生态障碍点区域。

 

2.2.1生态廊道识别

 

识别生态廊道首先需要进行生态阻力面的构建，选取对生物多样性影响较大的土地覆被类型（图8-1）、路网密度（图8-2），坡度（图8-3）作为权重叠加因子，并从生物多样性保护角度，对各类阻力因子进行赋值（表2）和计算。其中，土地覆被类型作为对生物多样性影响最为显著的因子，赋予其0.5权重，受人为扰动越小的下垫面组分类型，其生态阻力越小，赋值越低；路网密度作为能够响应人为建设强度的因子、坡度作为能反映生态敏感性的因子，二者均对区域的生态阻力值有一定的影响，对路网密度与坡度因子均赋予0.25权重，利用自然间断点分级法，对路网密度、坡度值从低到高的区域依次赋值1至5，可得出江宁区生态阻力面构建结果（图9）。

 

进一步利用ArcGIS软件平台的linkageMapper工具箱中的linkagePathways工具，以生态源地和生态阻力面为源数据，生成源地之间生物流和能量流的低阻廊道，最终选出17条源间生态廊道（图10）。

 

 

生态夹点在空间上分布于生态源地附近以及源间生态廊道交集处，是生物移动过程中的关键区域。利用ArcGIS平台的PinchpointMapper工具进行江宁区生态夹点的识别，按照电流密度值可划分出4个一级夹点与8个二级夹点（图10）。

结合遥感卫星影像，根据江宁区夹点区域的景观特征，可将其分为生态空间类、生活与生产空间类、空闲地与裸土地类。其中，生态空间类主要以自然生态的蓝绿空间为主；生活与生产空间类主要包括村镇居住用地、鱼塘、耕地、水渠等人类生活和农业生产空间；空闲地与裸土地类主要包括一些裸地与未利用地等。

 

 

生态障碍点是生物迁徙和移动过程中遇到阻力较大的区域，识别生态障碍点并进行人为干预，通过调整用地、恢复植被等措施可以修复并有效增强区域的景观连通性。利用ArcGIS平台的BarrierMapper工具在已有廊道的基础上，进行江宁区生态障碍点区域的识别，同时依据卫星影像，根据其用地类型和地物特征将识别后的13个生态障碍点（图10）分为居住用地类、农业设施建设用地类、空闲地与裸地类、交通运输及工业用地类。