莆田城区生态空间网络构建与优化策略的3个研究

生态空间管控是中国国土空间管控的核心内容。以莆田城区为研究对象，借助Arc GIS空间分析技术，基于生态系统综合服务价值、水土流失—水源涵养敏感性评估定量识别重要生态源地，依据地物类型构建生态阻力面，应用最小阻力模型识别潜在生态廊道，构建研究区生态空间网络 ；基于土壤、地貌、土地利用类型三类关键因素认知区域景观特征类型及单元特征，并以认知结果为原型与基础，提出生态空间结构及本体类型、组合等方面的优化策略。结果表明：

（1）研究区生态重要性分级中极重要和重要区域面积为907 km2，占40.53%，识别出10 个一级生态源地和 5 个二级生态源地 ；

（2）构建出呈“C”形的一级生态廊道和网状二级廊道 ；

（3）识别出10种景观特征类型，并总结关键景观特征单元的要素及空间组合特征 ；（4）从生态空间结构优化、生态斑块建设及生态廊道建设等方面提出针对性策略。以期基于生态系统服务价值—生态敏感性—景观特征认知框架来进行的生态空间网络构建及优化的方法能有助于提升区域生态空间质量，强化地域特色景观。

 

城乡建设用地无序蔓延使得农业、生态用地萎缩，同时早期政府、投资者等推动区域规划建设时多以经济为导向，对自然资源的生态与美学价值忽视或认知不足[1-2]，导致出现生态空间网络破碎、生态服务功能降低、景观典型性下降等问题。生态网络是统筹协调城镇、农业及其他空间的纽带，是对自然资源环境进行有效利用、统筹整合的关键[3]，逐渐成为治理景观破碎化的惯用政策[4]。

生态网络构建方法日趋成熟，“识别源地—构建阻力面—提取廊道”的研究框架成为基本模式[5]，但生态源地的获取以及阻力面的构建方法则多种多样，目前生态源地多直接选择风景名胜区、自然保护区、大型城市绿地斑块等，具有一定的主观性和片面性，且其边界划定常缺乏科学依据、功能单一；或依据生态功能重要性评价、生态敏感性评价及形态学空间格局分析法（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）等来获取生态源地[6-8]。

生态系统服务价值评估是研究景观要素的价值量化及其空间分布规律，是一种土地资源价值的综合全面的评估，以明确各类生态系统服务功能类型与重要区域，筛选出重要价值的关键斑块予以保护。生态系统服务价值评估是识别源地的有效方法，可为生态系统科学管理与生态保护建设提供直接依据，比如确定各类用地发展趋势及利用方式[9-12]。而生态敏感性评价实质是对现状自然环境潜在生态问题的明确辨识，并将其落实到具体空间上的过程[13]，筛选出受到干扰后不易恢复的高敏感区予以保护，以确保生态系统内部稳定性。

本研究从价值识别保护与风险识别管控两个角度，相对全面地划定生态源地。区域生态廊道提取基于最小累计阻力模型获取，而其关键在于阻力面的构建，阻力面作为生态网络构建中的另一核心，一般通过对地物类型赋值得到，有学者考虑到同一地物类型内质量差异、人为干扰强度对生态阻力系数的影响差异等，通过地形、夜间灯光数据等进行修正[14]。

 

聚焦到生态空间用地的结构与本体改善提升实践中，考虑到其承载的生态、历史、文化、艺术等地域性、多样性的综合价值[15]，则必须在增强生态系统服务能力、降低生态敏感性的基础上，综合考虑景观特征的多样性及其承载的多样价值。《英格兰和苏格兰风景特征评估导则》中定义“景观特征是一种使一个景观与另一个景观不同的景观元素可识别的模式”，呈现人与自然的本质联系。景观特征评估具有本质的客观性，记录景观特征，而非价值或质量，强调景观的差异与多样性，重点在于绘制景观特征类型与单元地图。基本要素包括地质、土壤、地貌、水文、气候、地物覆盖等自然要素；土地利用、居民点、时间深度、土地权属等文化/社会要素；色彩、文理、图案、构成以及记忆、联想、偏好、触感、气味、声音等感知与审美要素，而且景观特征认知可以在任何尺度上进行[16]，故通过对地域景观特征的认知研究，可从要素类型、组合等方面指导生态斑块、廊道的建设与本土特征保护强化。

 

综上，本研究提出基于生态系统服务价值—生态敏感性评估提取生态源地，基于最小累计阻力模型识别生态廊道，综合构建生态空间网络；基于自然与文化因子的区域景观特征评估来提升优化生态空间结构与本体。

 

1 研究区概况

 

研究区选取莆田市城厢区、涵江区、荔城区、秀屿区4区陆地部分（图1），地处北纬24°59′-25°46′，东经118°27′-119°56′之间，东南濒临台湾海峡，东北毗邻福州福清市与永泰县，西南连接泉州泉港区，西侧衔接莆田仙游县。气候类型属亚热带海洋性季风气候，降水、风、温度等时空差异大；地貌类型丰富，包含中低山、丘陵、平原、滩涂等；水资源丰富但人均不足且空间分布不均；水土流失面积与比例均高于全省平均水平，是全省水土流失重点区域 ；植被分区为闽东南戴云山东湿润暖亚热带雨林小区，植被类型丰富，包含天然林、人工林、经济林、荒草坡、海岸植被等。

 

 

2 研究方法

 

2.1 数据来源

 

本研究所用数据包括莆田城区土地利用类型、高程、归一化植被指数、土壤类型，植被类型、降雨侵蚀等基础数据（表1），以及《莆田市城市总体规划（2008 - 2030年）》《莆田市志》《莆田市土地利用总体规划（2006 - 2020年）》《福建省地方志》等文本资料。

 

 

本研究综合讨论生态系统的供给、调节、支持、文化4类11种服务价值，当量因子法进行价值评估具有相对简单且全面的优势[18]，本研究采取谢高地的单位面积生态服务价值基础当量表来进行相对价值计算，即利用不同景观要素及其各生态服务价值在全国范围内的年均价值量来代入计算并制图，

无需计算当地一个标准当量因子的生态系统服务价值量。

莆田城区景观要素类型以谢高地在《基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法改进》中的生态系统分类为基础[19]，采用《土地利用分类系统》中城乡、工矿、居民用地类型来覆盖城乡居民点及县镇以外的工矿交通等用地，最终将之分为农田、森林、草地、荒漠、水域、城乡工矿居民用地6大类。

此研究区内乔木林以亚热带针叶林为主，故采取针叶林的价值当量计算乔木林服务价值；城镇、工矿、居民用地的生态服务价值设为0参与评估 ；盐田各项服务价值按城镇（工矿/居民用地）∶荒漠∶冰川积雪＝3∶4∶3的比例计算[19]（表2），在Arc GIS平台计算得出各类要素生态系统服务价值分布图。

 

 

研究《中国生态功能区划方案》《福建省生态功能区划》，以及莆田市志、福建省自然地图集等资料后发现，莆田城区的主导生态系统服务功能为生态调节功能中的水源涵养和水土保持两类。生态敏感性评价具有复杂性与综合性，若针对单一类型分别进行敏感性评价，会使某单一因子重复使用继而导致权重过大，故本研究选择生态敏感性综合评价方法，评价因子选取覆盖上述两类敏感类型的主导因子，包含坡度、植被覆盖度、降雨侵蚀力、土壤类型、景观要素类型、距水域距离6个因子[17,21-22]，评价指标体系如表3，在ArcGIS平台将6因子设置为等权重叠加得到生态敏感性图层。

 

 

 

利用Arc GIS软件平台空间分析模块，在生态源地识别时，将生态敏感性图层、生态系统服务价值图层等权重叠加，结果依据自然间断点分级法划分为极重要、重要、较重要、不重要4个等级，取极重要与重要区域且面积大于1 km2作为生态源地 ；阻力面反映物种以及生态功能在空间内迁徙、流动的难易程度，主要受景观要素类型的影响，将景观要素类型的耗费阻力系数拟定在1～100之间，即城乡、工矿、居民用地100，荒漠80，水域60，农田40，草地20，林地1，依此构建阻力面[23]；采用最小累计阻力模型提取最小耗费路径廊道，构建研究区生态空间结构。

 

 

如前介绍景观特征认知基本要素包括自然要素、文化/社会要素、感知与审美要素，具体选择要素类型、指标及精度等与研究尺度、目的等密切相关。本研究莆田市区尺度的景观特征认知重在搜集风景基准数据，识别风景资源类型、单元，对之进行全覆盖的关键特征描述，以作为风景未来变化的参考标准、框架，并不包括景观特征质量、价值评价等；在城市尺度上，选择土壤类型、地形地貌、土地利用类型三类要素作为特征认知要素，将土壤划为盐渍水稻土、潴育水稻土、渗育水稻土—赤红土、石质土—风沙土、红壤—黄壤、滨海盐土6类，地形地貌分为平原、岗丘、丘陵、山地4类，土地利用类型划为水田、旱田、乔木林地、灌木林地、草地、盐田、裸地、水系、城乡工矿居民用地9类。

数据来源如2.1所示，在Arc GIS平台中进行矢量化，选择200 m×200 m的格网精度叠加，得出景观特征类型与单元草图；通过实地调研与网络图片比照，对特征类型/单元边界进行手动调整、合并并明确；对各景观特征类型的关键特征予以描述，同时针对典型空间单元进行要素形态、空间构成特征研究，理解其内涵与演变逻辑。