田雅楠,張夢(mèng)晗,許蕩飛,張圣微,*

1 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院,呼和浩特 010018 2 內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,呼和浩特 010018 3 張家口市林業(yè)工作總站,張家口 075000

隨著生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn),我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視整體生態(tài)安全格局的建立與維護(hù),區(qū)域發(fā)展不僅要根據(jù)自身的需求,同時(shí)要滿足更高尺度乃至全國(guó)生態(tài)安全保障體系的要求,由此形成了一批能夠?qū)^(qū)域生態(tài)環(huán)境起到重要生態(tài)支撐作用的區(qū)域,該類區(qū)域以提供生態(tài)輸出、維持更大尺度區(qū)域乃至全國(guó)的生態(tài)安全為區(qū)域自身發(fā)展的前提和目標(biāo),注重人與自然間的自然性和諧[1],將這類區(qū)域稱為“生態(tài)型區(qū)域”。黨的十九大進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”,可見(jiàn)國(guó)家在生態(tài)文明建設(shè)上的決心,在這一理念的指導(dǎo)下,生態(tài)型區(qū)域如何轉(zhuǎn)變發(fā)展模式,探索一條綠色發(fā)展道路,實(shí)現(xiàn)自身生態(tài)系統(tǒng)的完善與維護(hù),從而在區(qū)域上起到真正的生態(tài)支撐作用,成為該類型區(qū)域亟待解決的問(wèn)題。景觀格局與過(guò)程是景觀生態(tài)學(xué)研究中的核心內(nèi)容[2],資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)惡化等諸多問(wèn)題的出現(xiàn)均與景觀格局演變密切相關(guān)[3]。區(qū)域景觀生態(tài)安全格局的構(gòu)建不僅能夠保障區(qū)域生態(tài)安全,對(duì)于指導(dǎo)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)均具有重要意義[4- 5],是實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)。然而,目前通過(guò)合理設(shè)置生態(tài)用地,有效提高城市生態(tài)服務(wù)功能和保障城市生態(tài)安全,仍缺乏深入而又系統(tǒng)的研究[3]?！霸?匯”景觀理論是探究不同景觀類型在空間上的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)生態(tài)過(guò)程影響,從而找到適合一個(gè)地區(qū)的景觀空間格局[2]。該理論自提出以來(lái)在非點(diǎn)源污染控制[6- 8]、區(qū)域空間規(guī)劃[9- 12]、適宜性評(píng)價(jià)[13- 15]、城市生態(tài)安全格局構(gòu)建[16- 20]等許多領(lǐng)域得以應(yīng)用,為建立能夠保障生態(tài)服務(wù)功能得以有效實(shí)現(xiàn)的景觀生態(tài)安全格局提供了理論支撐。

在京津冀協(xié)同發(fā)展的大背景下,張家口市無(wú)論是在《國(guó)家主體功能區(qū)劃》中,還是在“河北省新兩翼建設(shè)”以及《北京城市總體規(guī)劃》中均作為生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域,同時(shí)還是“國(guó)家山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)”的試點(diǎn)區(qū)域,冬奧會(huì)的申辦更加劇了張家口生態(tài)環(huán)境建設(shè)的緊迫性,如何建立合理的生態(tài)安全格局、保障其生態(tài)環(huán)境支撐和水源涵養(yǎng)的功能得以實(shí)現(xiàn),如何找準(zhǔn)“綠色辦奧”與本地發(fā)展的結(jié)合點(diǎn),使張家口市成為向世界展示山清水秀、蓬勃發(fā)展新中國(guó)的窗口,這些促使張家口市成為我國(guó)生態(tài)型市域的典型區(qū)域。張家口市要實(shí)現(xiàn)對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的支撐,走綠色發(fā)展之路,首先必須要從總體上完成景觀生態(tài)格局的合理布設(shè),構(gòu)建區(qū)域景觀生態(tài)安全格局,并以此為基礎(chǔ)確定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)和方向。其次,張家口市目前整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后,生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱,景觀生態(tài)安全格局需要分批分步驟實(shí)施。本研究試圖在“源-匯”理論的指導(dǎo)下,構(gòu)建以生態(tài)保護(hù)為主要任務(wù)的生態(tài)型市域景觀生態(tài)安全格局,識(shí)別不同等級(jí)的生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)區(qū)域及廊道等保護(hù)目標(biāo),確定保障城市生態(tài)安全的重點(diǎn)生態(tài)區(qū)域,并通過(guò)保護(hù)目標(biāo)等級(jí)的劃分,確定區(qū)域生態(tài)保護(hù)建設(shè)的優(yōu)先次序,為實(shí)現(xiàn)欠發(fā)達(dá)地區(qū)分步驟建立和完善景觀生態(tài)安全格局,探索一條欠發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)興市、生態(tài)強(qiáng)市的路子提供范例。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

張家口市地處內(nèi)蒙古高原與華北平原的過(guò)渡帶,以大馬群山為界,地貌類型分壩上、壩下兩大地貌單元。截至2016年,張家口市轄6區(qū)10縣,總面積35904.08 km2,全市總?cè)丝?41.1萬(wàn)人。張家口不僅是承東啟西、溝通南北的咽喉要地,更是京津冀重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū),在地域文化上是晉文化、京畿文化、草原文化的連接帶,在生態(tài)系統(tǒng)上是內(nèi)蒙古高原生態(tài)系統(tǒng)向華北平原生態(tài)系統(tǒng)的重要過(guò)渡帶,因此在區(qū)域生態(tài)安全框架中起到重要的生態(tài)屏障作用,無(wú)論是首都經(jīng)濟(jì)圈還是河北新兩翼建設(shè),都將張家口市作為重要的生態(tài)支撐區(qū),其生態(tài)安全格局不僅關(guān)系到區(qū)域的發(fā)展與定位,同時(shí)對(duì)于整個(gè)國(guó)家的生態(tài)安全格局也起著至關(guān)重要的作用。張家口地區(qū)歷史上曾是“風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊”的生態(tài)圣地,后因清朝末年開圍放墾和建國(guó)初到20世紀(jì)80年來(lái)30多年伴隨人口快速增長(zhǎng)帶來(lái)的有組織大規(guī)模開墾,農(nóng)業(yè)用地面積高達(dá)61%以上,原本良好的生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞,近年來(lái)高耗水產(chǎn)業(yè)的興起使原本脆弱的生態(tài)環(huán)境雪上加霜,現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與支撐區(qū)域生態(tài)環(huán)境的要求有較大差距。加之該區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后,貧困人口眾多,改變現(xiàn)有發(fā)展模式,分步驟建立區(qū)域景觀生態(tài)安全格局顯得尤為緊迫。

1.2 “源-匯”理論

“源-匯”理論最初源于大氣科學(xué),后被引入到景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,該理論將空間格局和生態(tài)過(guò)程有機(jī)結(jié)合在一起,為探索格局與過(guò)程的關(guān)系提供較好的理論基礎(chǔ)[21]?！霸础本坝^是指在格局與過(guò)程研究中,那些能促進(jìn)生態(tài)過(guò)程發(fā)展的景觀類型；“匯”景觀是那些能阻止延緩生態(tài)過(guò)程發(fā)展的景觀類型[2]。不同的景觀類型對(duì)整個(gè)區(qū)域所起到的作用不同,景觀類型按照對(duì)整個(gè)區(qū)域的物種流、物質(zhì)流和能量流起到的作用分為“源”和“匯”,同時(shí)一些景觀類型起到傳輸?shù)淖饔?如林地、草地、濕地、水域等起到“源”的作用；另外一些景觀類型如生物生產(chǎn)用地、建設(shè)用地等起到“匯”的作用；各種河流、綠色廊道等起到傳輸?shù)淖饔谩１狙芯恐胁捎妹娣e較大的景觀組分和良好格局信息的林地核心斑塊作為景觀“源景觀”[22],其余作為“匯”。

1.3 最小累計(jì)阻力模型

最小累計(jì)阻力模型是以“源-匯”理論為基礎(chǔ)的模型,最小累積阻力指擴(kuò)展主體從源經(jīng)過(guò)不同阻力的景觀阻抗到達(dá)目的地(匯)所消耗的費(fèi)用或克服阻力所作的功,反映了一種潛在可達(dá)性[9]。最小累計(jì)阻力模型是把不同景觀類型相互轉(zhuǎn)化和景觀格局的改變看作景觀要素通過(guò)克服阻力來(lái)實(shí)現(xiàn),它反映了景觀要素空間運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)[23]。最小累積阻力模型(minimum cumulative resistance,簡(jiǎn)稱MCR)可以用來(lái)建立阻力面,該模型考慮三個(gè)方面的因素,源、距離和景觀介質(zhì)特征[24],基本公式如下[5,25]:

(1)

式中,D為距離,R為阻力系數(shù),最關(guān)鍵的過(guò)程在于如何確定擴(kuò)展源和阻力系數(shù)[9]。

擴(kuò)展源：在景觀中有一些能夠促進(jìn)生態(tài)過(guò)程發(fā)展的景觀類型稱之為“源景觀”[26],生態(tài)源景觀是由具有高生態(tài)服務(wù)功能的景觀類型組成的景觀組分,常由林地、水域和草地構(gòu)成[27],可將土地利用方式典型且相對(duì)穩(wěn)定的景觀單元作為“源”[17]。張家口市為典型的生態(tài)型區(qū)域,選取作為生態(tài)系統(tǒng)重要支撐的具有一定規(guī)模的草地、林地和水域作為擴(kuò)展源,借鑒以往研究成果[26,28],選取面積>20 hm2的空間上具有連續(xù)性的核心林地和草地以及面積大于5 hm2的水域作為源景觀。

阻力面：根據(jù)以往研究以及張家口市自然地理特征,本研究分別選取草地、林地和水域作為“源”,耕地、園地、建筑用地、交通用地和未利用地作為“匯”,根據(jù)土地利用的特征設(shè)定阻力值。本文設(shè)定1為最小阻力系數(shù),表示某一景觀單位可以自由移動(dòng),在區(qū)域?yàn)樽钸m宜空間,100為最大阻力系數(shù),景觀單元無(wú)法移動(dòng),為最不適宜空間[21]。根據(jù)張家口市生態(tài)功能支撐區(qū)的定位,將促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)支撐的景觀類型設(shè)定為低阻力值,對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)源類型擴(kuò)張起到阻礙作用的景觀類型設(shè)定為阻力高值,具體而言,對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)類型的保護(hù)建筑用地和地交通用地阻力最大,取值100、未利用地次之,取值70,耕地和園地具有不同生態(tài)系統(tǒng)支撐功能,其阻力分別為60和50,該區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)面臨較為嚴(yán)重的退化風(fēng)險(xiǎn),因此對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的支撐具有一定的阻力,取值10,林地和水域阻力最小,取值1[21]。根據(jù)公式(1)可以通過(guò)ArcGIS的cost-distance功能實(shí)現(xiàn)阻力面的構(gòu)建。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于張家口市國(guó)土部門提供的《2015年張家口市土地利用分類》柵格數(shù)據(jù),精度為1 km×1 km,涉及土地利用類型包括耕地、園地、林地、草地、交通用地、水域、未利用地、建筑用地。生態(tài)保護(hù)地源于《河北省主體功能區(qū)規(guī)劃》中的禁止開發(fā)區(qū),主要包括保護(hù)區(qū)、水源地、森林公園、濕地公園、重要濕地、風(fēng)景名勝區(qū)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 源景觀分布特征

根據(jù)源景觀識(shí)別方法,三類生態(tài)源景觀分布如圖1所示。草地源景觀總面積10684 km2,占全市草地面積的79.20%,其中天然牧草占比4%、人工草地占比16%、其他草地占比80%,天然牧草主要分布在壩上地區(qū),包括行政區(qū)域主要涉及尚義、張北、康保和沽源縣,面積占比低,草原退化嚴(yán)重,破碎度較高,壩下丘陵區(qū)主要以其他草地類型為主。林地源景觀總面積7066 km2,占全市林地面積的64.07%,其中有林地面積占比32%、灌木林占比29%、其他林地占比39%,主要分布在壩下山地,行政區(qū)域涉及崇禮、赤城、懷來(lái)、逐鹿縣,近年來(lái)張家口市對(duì)林地建設(shè)較為重視,特別是申奧成功以來(lái),提出了明確的森林覆蓋率要求,但目前對(duì)于森林質(zhì)量的建設(shè)還有待增強(qiáng)。水域源景觀總面積657.79 km2,占全市水域面積的85.49%,主要分布在張家口的幾大流域,包括永定河流域、潮白河流域、大清河流域和內(nèi)陸河流域,張家口市近些年的水資源環(huán)境狀況堪憂,水污染問(wèn)題特別是面源污染問(wèn)題嚴(yán)峻,許多流域出現(xiàn)河道斷流,流域內(nèi)水土流失嚴(yán)重,區(qū)域水源涵養(yǎng)能力不足。

圖1 源景觀識(shí)別Fig.1 The identification of source region

2.2 阻力面分布特征

圖2 不同源景觀阻力面分布圖Fig.2 The distribution of resistance surface in different sources

通過(guò)MCR分析不同源景觀的阻力分布情況(圖2),草地阻力值分布范圍為0—42562,阻力高值區(qū)主要集中在人類活動(dòng)干擾較高的市域周邊以及蔚縣,壩上草原為天然牧草的主要集中分布區(qū),而壩上區(qū)域的草地源擴(kuò)張阻力中等偏上區(qū)域分布廣泛,康?？h、張北以及尚義縣的北部阻力值較高,使草地源擴(kuò)張受到嚴(yán)重阻礙,區(qū)域呈現(xiàn)高度破碎化。林地阻力值分布范圍為0—37992,阻力高值和低值區(qū)分布較為集中,阻力高值區(qū)主要分布在壩下丘陵地區(qū)。水域阻力值分布范圍為0—99180,阻力高值和低值區(qū)分布最為集中,呈現(xiàn)由向北向東南逐漸升高的趨勢(shì)。將不同源景觀阻力在ArcGIS中進(jìn)行疊加,疊加后阻力值分布范圍為0—34648,綜合阻力高值區(qū)主要分布在東南區(qū)域,大清河流域、潮白河流域和潮白河與永定河分水嶺(圖2)。

2.3 區(qū)域生態(tài)功能分區(qū)

圖3 生態(tài)功能分區(qū)圖Fig.3 The ecological functional zoning map

阻力值越大表明該區(qū)域生態(tài)要素特征越不穩(wěn)定,要進(jìn)行生態(tài)修復(fù),反之則為生態(tài)特征較為穩(wěn)定,要保護(hù)與穩(wěn)定[21],因此,根據(jù)綜合阻力值突變點(diǎn)將張家口市生態(tài)功能分成5個(gè)等級(jí),每個(gè)功能區(qū)具有不同的生態(tài)功能和保護(hù)重點(diǎn),從而形成張家口市生態(tài)安全的總體格局,其分級(jí)結(jié)果如圖3所示。生態(tài)阻力低值區(qū)為生態(tài)保護(hù)區(qū)域,高值區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)區(qū)域。生態(tài)保護(hù)核心區(qū)面積2057.821 km2,占區(qū)域面積的6%,生態(tài)保護(hù)核心區(qū)在全市分布較為均勻,構(gòu)成了區(qū)域保護(hù)的核心框架,其生態(tài)阻力值低,具有能夠支撐保護(hù)源擴(kuò)展的足夠大的“源景觀”類型,是建立保護(hù)區(qū)域的優(yōu)先區(qū)域。生態(tài)保護(hù)重要區(qū)面積19661.82 km2,占區(qū)域面積的54%,形成區(qū)域生態(tài)安全保障的重要支撐區(qū)域,起到連接生態(tài)保護(hù)核心區(qū)以及作為生態(tài)保護(hù)核心區(qū)緩沖區(qū)的作用。生態(tài)保護(hù)過(guò)渡區(qū)面積8601.364 km2,占區(qū)域面積的23%,是生態(tài)保護(hù)區(qū)域向生態(tài)修復(fù)區(qū)域過(guò)渡的重要區(qū)域,對(duì)于生態(tài)型市域,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展允許的基礎(chǔ)上,應(yīng)逐步建設(shè)為生態(tài)保護(hù)重要區(qū),增大森林、草地和濕地等生態(tài)源景觀的面積,降低區(qū)域破碎度,提高生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量和品質(zhì)；生態(tài)修復(fù)重要區(qū)面積5444.50 km2,占區(qū)域面積的15%,該區(qū)域受到人類干擾頻繁,區(qū)域生態(tài)支撐能力不足,甚至遭到破壞,是進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的主要區(qū)域,重點(diǎn)進(jìn)行水土保持、水源涵養(yǎng)等生態(tài)修復(fù)。生態(tài)修復(fù)極重要區(qū)648.052 km2,占區(qū)域面積的2%,生態(tài)阻力最高的區(qū)域,同時(shí)也是優(yōu)先進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的區(qū)域。

2.4 重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)

為了確定生態(tài)修復(fù)區(qū)的修復(fù)優(yōu)先次序和修復(fù)重點(diǎn),根據(jù)阻力值的分布確定突變點(diǎn),將草地阻力高于8000的區(qū)域作為草地阻力生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,草地阻力修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域面積1538.64 km2,占全市面積的4.18%；將林地阻力高于10000的區(qū)域作為林地阻力生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,林地阻力修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域面積2121.17 km2,占全市面積的5.76%；將水域阻力高于20000的區(qū)域作為水域阻力生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,水域阻力修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域面積 4247.89 km2,占全市面積的11.54%,各區(qū)域分布見(jiàn)圖4。

將不同源景觀生態(tài)修復(fù)區(qū)域進(jìn)行疊加分級(jí),結(jié)果如圖4所示,修復(fù)區(qū)總面積8932.05 km2,占全區(qū)面積的24.27%。修復(fù)順序按照林草水修復(fù)區(qū)7.53 km2、林草修復(fù)區(qū)519.09 km2、林水修復(fù)區(qū)99.18 km2、水草修復(fù)區(qū)398.55 km2、林地修復(fù)區(qū)2121.17 km2、草地修復(fù)區(qū)1538.64 km2和水域修復(fù)區(qū)4247.89 km2。結(jié)合生態(tài)功能分區(qū)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的分布范圍,其重點(diǎn)修復(fù)順序?yàn)樗蛐迯?fù)區(qū)>林草水修復(fù)區(qū)>林草修復(fù)區(qū)>林水修復(fù)區(qū)>水草修復(fù)區(qū)>林地修復(fù)區(qū)>草地修復(fù)區(qū)。

圖4 不同類型重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)分布圖Fig.4 The distribution of key ecological restoration region in different types

重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)主要集中在永定河流域,永定河流域最終匯入官?gòu)d水庫(kù),是北京的重要水源涵養(yǎng)地,特別是永定河重要分支的洋河流域,其流經(jīng)張家口市城市發(fā)展的中心區(qū)域,面臨的生態(tài)修復(fù)壓力巨大,該區(qū)主要為林地、草地和林草修復(fù)區(qū)；另一個(gè)重要的生態(tài)修復(fù)片區(qū)分布在永定河的另一個(gè)支流桑干河流域,該區(qū)域同樣為林地、草地和林草修復(fù)區(qū)；第三大生態(tài)修復(fù)區(qū)位于大清河流域,其修復(fù)重點(diǎn)為水域、草地和草水修復(fù)區(qū)；此外還有處于永定河和潮白河分水嶺的水土保持重要修復(fù)區(qū)、位于潮白河流域的水土保持和草地重要修復(fù)區(qū)以及零散分布于內(nèi)陸和流域的草地生態(tài)修復(fù)區(qū)。

2.5 重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)核心區(qū)識(shí)別

為了確定區(qū)域生態(tài)保護(hù)的優(yōu)先次序,根據(jù)生態(tài)保護(hù)核心區(qū)的分布范圍,分析現(xiàn)有生態(tài)保護(hù)地的分布范圍,如圖5所示。將張家口市現(xiàn)有保護(hù)地作為中心,其10 km范圍內(nèi)作為生態(tài)保護(hù)輻射區(qū)域[29],與生態(tài)功能分區(qū)中的生態(tài)保護(hù)核心區(qū)進(jìn)行疊加,未在生態(tài)保護(hù)輻射區(qū)域內(nèi)的核心區(qū)即為重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)缺失區(qū)域,如圖6所示張家口市生態(tài)保護(hù)區(qū)缺失嚴(yán)重,重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)缺失區(qū)域總面積達(dá)1555.77 km2,占生態(tài)保護(hù)核心區(qū)面積的75.60%。重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)缺失區(qū)域大體分為三個(gè)片區(qū),壩上區(qū)域主要涉及到尚義縣、張北縣、康保縣和沽源,以及崇禮和赤城的壩上區(qū)域,第二片區(qū)域?yàn)槭兄行闹苓厖^(qū)域,第三片區(qū)主要分布在陽(yáng)原縣和蔚縣。壩上區(qū)域主要為濕地鏈保護(hù)的不完善和草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的嚴(yán)重缺失,市域周邊片區(qū)主要為水土保持與森林保護(hù)體系的缺失,壩下丘陵區(qū)主要為濕地保護(hù)的缺失。

圖5 保護(hù)區(qū)對(duì)比圖Fig.5 The distribution of protection area

圖6 生態(tài)保護(hù)缺失區(qū)Fig.6 The missing ecological protection zone

2.6 保護(hù)廊道構(gòu)建

生態(tài)廊道是生態(tài)流在源間運(yùn)行的高速通道,有利于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量交換,對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保障生態(tài)安全至關(guān)重要,與生態(tài)源景觀形成環(huán)狀的空間格局為最佳[30]。根據(jù)綜合阻力面的分布大小,識(shí)別現(xiàn)有保護(hù)地與生態(tài)保護(hù)核心區(qū)之間的最小加權(quán)路徑,結(jié)果如圖7所示。根據(jù)所得廊道分布特點(diǎn),識(shí)別主要廊道建設(shè)缺失區(qū)域,建立完整廊道體系,與生態(tài)保護(hù)核心區(qū)共同構(gòu)成“四橫兩縱”保護(hù)網(wǎng)絡(luò),如圖7所示。廊道建設(shè)重點(diǎn)在于保護(hù)現(xiàn)有廊道,補(bǔ)充重點(diǎn)缺失廊道,逐漸形成復(fù)雜的廊道聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)體系,根據(jù)張家口市現(xiàn)有廊道體系的分布特征,重點(diǎn)識(shí)別出如圖7所示的3個(gè)廊道缺失區(qū)域,1區(qū)分布在壩上區(qū)域,是草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)體系的重要連接通道,結(jié)合前面分析得知該區(qū)域的草原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)面臨著破碎化的嚴(yán)峻威脅,建議在該區(qū)域建設(shè)國(guó)家草地公園,使其成為草原廊道穩(wěn)定的連接點(diǎn)；2區(qū)位于壩下山地區(qū)域,重點(diǎn)以森林生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)通建設(shè)為基礎(chǔ),并水土保持和水源涵養(yǎng)功能保護(hù)相結(jié)合,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的廊道體系,其中2區(qū)廊道關(guān)系到冬奧會(huì)會(huì)場(chǎng)所在地崇禮的生態(tài)連接度,可與奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)生態(tài)建設(shè)與主要道路綠化相結(jié)合,進(jìn)行優(yōu)先建設(shè)；3區(qū)依托永定河流域水系聯(lián)通體系,建立城市通向生態(tài)保護(hù)區(qū)域的復(fù)合廊道體系。

圖7 廊道分布圖Fig.7 Corridor distribution map

圖8 景觀生態(tài)安全格局構(gòu)建流程圖 Fig.8 The flow chart of landscape ecological security pattern construction in Zhangjiakou

3 討論

本研究基于“源-匯”理論,就張家口市景觀生態(tài)安全格局構(gòu)建進(jìn)行了探討,建立了以五級(jí)生態(tài)功能區(qū)域?yàn)榛A(chǔ),生態(tài)保護(hù)核心區(qū)和重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)為重點(diǎn),“四橫兩縱”生態(tài)廊道為連接的“點(diǎn)-線-面”三位一體的立體保護(hù)格局。五級(jí)生態(tài)功能區(qū)劃明確了全域的保護(hù)重點(diǎn),其中生態(tài)保護(hù)核心和重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)分別為區(qū)域重點(diǎn)“源景觀”和“匯景觀”,共占整個(gè)區(qū)域面積的30%,是支撐整個(gè)張家口市生態(tài)安全格局的基本骨架,對(duì)重點(diǎn)“源景觀”的保護(hù)和對(duì)重點(diǎn)“匯景觀”的修復(fù)是構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局的重中之重。

張家口市生態(tài)安全格局除占區(qū)域面積6%的生態(tài)保護(hù)核心區(qū)外,生態(tài)保護(hù)重要區(qū)占區(qū)域面積的54%,其生態(tài)系統(tǒng)類型主要為林地、濕地和草原,同樣需要不斷加大保護(hù)力度,防止區(qū)域破碎化程度加強(qiáng),有關(guān)研究表明,區(qū)域內(nèi)至少有50%以上的土地應(yīng)作為保護(hù)區(qū)才有利于物種的空間運(yùn)動(dòng)不受景觀破碎化的影響[5,31],因此維護(hù)張家口市生態(tài)型地區(qū)的支撐地位,保護(hù)生態(tài)重要區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)安全同樣是核心。應(yīng)不斷加大退耕還林、還草、還濕力度,削減區(qū)內(nèi)基本農(nóng)田面積,為擴(kuò)大森林、草原和濕地生態(tài)系統(tǒng)留足空間,從而起到保障水源涵養(yǎng)功能得以有效發(fā)揮。研究不僅考慮了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀,同時(shí)考慮了現(xiàn)有保護(hù)體系,通過(guò)與現(xiàn)有保護(hù)體系進(jìn)行對(duì)比,識(shí)別了現(xiàn)有保護(hù)區(qū)域的缺失部分,同時(shí)對(duì)于生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了等級(jí)劃分,這些有助于區(qū)域?qū)嵭蟹诸惙峙⒑屯晟茀^(qū)域生態(tài)保護(hù)體系。

通過(guò)本研究確定景觀生態(tài)安全格局的構(gòu)建流程如圖8所示,首先要明確區(qū)域的發(fā)展定位,生態(tài)型城市要為區(qū)域乃至國(guó)家的發(fā)展提供生態(tài)支撐,因此必須優(yōu)先保障其特定的生態(tài)功能得以實(shí)現(xiàn),從而能夠真正起到對(duì)區(qū)域的生態(tài)支撐作用,其發(fā)展定位要優(yōu)先考慮生態(tài)功能得以保障,生態(tài)支撐作用得以發(fā)揮。就張家口市而言,作為重要的首都水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)域,必須保障足夠的生態(tài)“源景觀”-即生態(tài)保護(hù)區(qū)域,同時(shí)對(duì)于受到人類干擾較高的區(qū)域,要重點(diǎn)考慮建立生態(tài)修復(fù)區(qū),從而保障生態(tài)功能得以正常發(fā)揮,此外還要結(jié)合重點(diǎn)保護(hù)區(qū)和關(guān)鍵生態(tài)廊道建設(shè)等生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū),形成“點(diǎn)-線-面”三位一體的立體生態(tài)安全保護(hù)格局體系。

“源-匯”理論為區(qū)域景觀生態(tài)安全格局的構(gòu)建提供了新的途徑,其對(duì)生態(tài)過(guò)程的關(guān)注使得區(qū)域生態(tài)安全格局的構(gòu)建更能體現(xiàn)格局和過(guò)程的關(guān)系,本研究基于該理論提出了張家口市景觀生態(tài)安全格局的分步建設(shè)對(duì)策,對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后,生態(tài)系統(tǒng)功能要求較高的生態(tài)型市域而言具有較高的現(xiàn)實(shí)性意義。本研究選取不同的景觀類型作為源匯景觀過(guò)程中,其阻力等級(jí)的確定僅參考了現(xiàn)有研究,對(duì)于不同阻力值的劃定是否對(duì)生態(tài)安全格局產(chǎn)生影響尚有待進(jìn)一步研究,對(duì)于生態(tài)安全格局的有效性可以進(jìn)一步在時(shí)間和空間上進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

張家口市是重要的生態(tài)型區(qū)域,對(duì)于保護(hù)區(qū)域和全國(guó)的生態(tài)安全具有重要意義,冬奧會(huì)的成功申辦不僅成為張家口社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)保護(hù)的新契機(jī),更對(duì)張家口的生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求。本研究針對(duì)張家口生態(tài)系統(tǒng)特征,構(gòu)建了張家口市景觀生態(tài)安全格局,形成了以五級(jí)生態(tài)功能分區(qū)為基礎(chǔ),生態(tài)保護(hù)核心區(qū)和重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)為重心,“四橫兩縱”生態(tài)廊道為連接的“點(diǎn)-線-面”三位一體生態(tài)安全格局,通過(guò)建立完整的生態(tài)保護(hù)體系、生態(tài)修復(fù)體系和廊道體系,實(shí)現(xiàn)張家口市整體生態(tài)功能提升。

張家口生態(tài)保護(hù)體系建設(shè)重點(diǎn)以完善現(xiàn)有生態(tài)保護(hù)地為主,壩上地區(qū)以建立草原保護(hù)區(qū)和濕地保護(hù)鏈為主,壩下山地區(qū)域以森林保護(hù)區(qū)建設(shè)為主,壩下丘陵地區(qū)主要為永定河上游的濕地保護(hù)體系建設(shè)。生態(tài)修復(fù)體系應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)永定河流域綜合整治和生態(tài)修復(fù),加強(qiáng)上游水源涵養(yǎng)林建設(shè),注重加強(qiáng)幼齡林撫育管理,推進(jìn)低質(zhì)低效林改造,提升森林質(zhì)量,加大水土保持整治力度,結(jié)合流域生態(tài)功能定位,對(duì)于承擔(dān)重要水生態(tài)服務(wù)功能的水源涵養(yǎng)區(qū)、河流廊道、重要濕地、河岸防護(hù)林等區(qū)域,科學(xué)劃定河湖管理保護(hù)范圍以及生態(tài)保護(hù)紅線,保障并維持其自然結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能。充分利用河流水系和公路沿線建立生態(tài)廊道,重點(diǎn)完善生態(tài)廊道缺失點(diǎn)的廊道體系建設(shè),結(jié)合生態(tài)保護(hù)體系,逐步形成“四橫兩縱”的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系。

本研究結(jié)合張家口現(xiàn)有的景觀格局體系與生態(tài)保護(hù)體系,指出了張家口市生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)與缺口,為城市未來(lái)發(fā)展格局調(diào)整提供了理論基礎(chǔ),同時(shí)本研究提出了張家口市分步驟建設(shè)的重點(diǎn),即優(yōu)先建設(shè)重點(diǎn)生態(tài)修復(fù)區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)和生態(tài)廊道,逐漸擴(kuò)大保護(hù)體系建設(shè)的范圍,這有助于欠發(fā)達(dá)地區(qū)逐步改善社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系和籌集資金。此外本研究表明,根據(jù)生態(tài)型區(qū)域的發(fā)展定位,張家口市為了完成支撐區(qū)域生態(tài)安全的重任,其生態(tài)缺口巨大,在今后的生態(tài)環(huán)境建設(shè)中應(yīng)著重建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。