杜文武 任超群 張志杰 駱 暢

（西南大學園藝園林學院，重慶 400715）

生態(tài)安全格局的構建能夠控制城市空間界面的無序化發(fā)展，實現(xiàn)城市綠色發(fā)展的可持續(xù)化。研究通過對水源涵養(yǎng)、高溫調節(jié)、固碳釋氧、游憩娛樂、食物生產、氣體凈化6項因子定量評估生態(tài)系統(tǒng)服務的供給端和需求端價值，并根據(jù)供需差值劃分等級，結合MSPA確定重要生態(tài)源地。采用最小累計阻力模型進行主次生態(tài)廊道的提取，構建出重慶市主城區(qū)生態(tài)安全格局。結果表明：識別出重慶市主城區(qū)重要生態(tài)源地17塊，總面積為148.1 km2，主要分布于巴南區(qū)的東南側山脈和渝北區(qū)的北側山脈；提取廊道共計48條，主要廊道和次要廊道各占23條，兩江生態(tài)廊道兩條，生態(tài)供給節(jié)點和需求節(jié)點分別為17個和7個；主次廊道形成了覆蓋整個重慶市主城區(qū)的綠色生態(tài)網絡。研究構建的生態(tài)安全格局方案可以為重慶市主城區(qū)生態(tài)安全及區(qū)域生態(tài)文明建設提供參考，為后續(xù)成渝雙城經濟圈生態(tài)安全戰(zhàn)略建設提供理論依據(jù)。

生態(tài)系統(tǒng)服務；供需；生態(tài)安全格局；生態(tài)源地；生態(tài)廊道；重慶市

隨著社會經濟快速發(fā)展和城市化進程不斷加快，城市空間界面不斷蔓延擴張，使得原本的生態(tài)用地空間被不斷擠壓侵蝕，導致大面積的生態(tài)用地轉為城市建設用地，生態(tài)斑塊破碎化嚴重、生物多樣性減少、熱島效應、溫室效應等一系列城市生態(tài)健康問題日益突出[1-3]。在此背景下，2021年3月和10月，國務院公布了《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》《成渝地區(qū)雙城經濟圈建設規(guī)劃綱要》，提出“共筑長江上游生態(tài)屏障”“踐行綠水青山就是金山銀山”理念，堅持“山水林田湖草是一個生命共同體”的全方位、全地域、全過程開展生態(tài)文明建設[4-5]，體現(xiàn)了國土空間規(guī)劃體系下對生態(tài)文明建設和保證區(qū)域生態(tài)安全格局穩(wěn)定性的高度重視。

生態(tài)安全格局是指城市的生態(tài)安全框架，是由城市的內在生態(tài)空間格局所構成，不僅包括局部的生態(tài)空間因素，還與周圍生態(tài)空間相互聯(lián)結形成生態(tài)網絡[6-7]。從20世紀40年代土地健康理念的提出，許多發(fā)達國家開始有意識地利用生態(tài)綠地、綠帶限制城市的無限擴張并加以管控。由此，關于生態(tài)系統(tǒng)健康與環(huán)境危險問題成為學者關注焦點和研究熱點[8-10]。在20世紀90年代，俞孔堅等[11-14]引進國外相關研究，利用生態(tài)學的思維解讀生態(tài)安全并提出景觀生態(tài)安全格局的理論。起初，我國的生態(tài)安全理論局限于生態(tài)風險，缺乏全局層面的評價和格局研究。隨著研究的深入，逐步開展全局生態(tài)系統(tǒng)服務評價和完整的生態(tài)安全格局構建[15-16]。近年來基于生態(tài)系統(tǒng)服務進行區(qū)域生態(tài)安全格局的研究受到格外關注，這種生態(tài)安全格局的構建可以考慮到生態(tài)系統(tǒng)服務的多個因子并進行綜合評估，使得生態(tài)安全格局在空間上具有完整性和在生態(tài)系統(tǒng)服務中具有綜合性[15]。王正偉等[16]通過三年的生態(tài)系統(tǒng)服務價值綜合評定結果確定生態(tài)保護的核心“源”區(qū)并構建多年生態(tài)安全格局，來分析演變趨勢。駱暢等[17]利用重慶市主城區(qū)城市綠色空間多源數(shù)據(jù)，提取綠色空間信息并利用生態(tài)系統(tǒng)服務的量化評價方法評估了城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值，從而指導生態(tài)安全格局的構建。劉維等[18]基于2018年遙感數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實地調研等多源數(shù)據(jù)綜合評價西安綠色基礎設施的生態(tài)系統(tǒng)服務供需價值，構建供需模型來識別區(qū)域生態(tài)安全格局。

目前，構建生態(tài)安全格局的理論已經相對成熟，基本遵循“重要源地識別—構建阻力面—廊道的構建”的思路[19]。其中，源地是生態(tài)安全格局當中生態(tài)系統(tǒng)服務最富集的核心區(qū)域，能量和物種擴散的源點[20-21]。傳統(tǒng)的生態(tài)源地識別方法，是選擇位于城市以外的自然保護地、風景名勝區(qū)、水域、森林等區(qū)域，由研究者根據(jù)經驗判斷，具有一定主觀性[22]。生態(tài)源地的判斷主要通過相關指標構建數(shù)字模型以此進行識別，例如生態(tài)系統(tǒng)服務價值重要性和敏感性分析[23-24]、生態(tài)系統(tǒng)服務價值供需關系[25-26]、MSPA景觀格局分析等[27-28]。阻力面是構建廊道的基礎，常通過對不同的土地利用類型進行賦值得到，但為了消除直接賦值所帶來的主觀性，相關研究也利用專家打分法、AHP層次分析法等對多種影響因子附上權重綜合生成阻力面[29]。廊道是連通源地之間的生態(tài)線性通道，能夠維持生態(tài)安全格局內部連通性和完整性[21]。廊道的構建通常采用MCR模型[16,27]、引力模型和指標體系等[30-31]。

綜上，對生態(tài)安全格局的研究，應當通過相關指標建立的科學性數(shù)字模型對源地進行識別，利用多重因子賦值形成綜合生態(tài)阻力面，采用MCR模型和最小成本路徑結合運算客觀精準地構建廊道?？紤]到生態(tài)系統(tǒng)服務的供需平衡是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和城市有序發(fā)展的關鍵，是人與自然和諧相處的理想狀態(tài)[32]。同時，通過生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系的定量評估可以更加精準地評估城市整體的生態(tài)安全健康狀態(tài)，對于城市規(guī)劃建設具有深刻意義[17,33]。本文通過相關生態(tài)系統(tǒng)服務因子進行供需關系的量化和評估，結合MSPA識別重要源地，利用MCR模型提取生態(tài)廊道構建生態(tài)安全格局，以此探索重慶市主城區(qū)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推進成渝雙城經濟圈的生態(tài)發(fā)展建設。

1 研究區(qū)域與研究數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

重慶市位于西南區(qū)域，總占地8×104km2，地跨東經105°11′—110°11′，北緯28°10′—32°13′。該城市為亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫16～18℃，平均相對濕度多在70%～80%，屬于高濕地區(qū)。同時也是一個典型的山地城市，地勢復雜且高差較大，最大海拔高差可達2 700 m。重慶市行政區(qū)劃為26個區(qū)、8個縣、4個自治縣，幅員廣闊。其中，主城區(qū)包括渝中區(qū)、渝北區(qū)、南岸區(qū)、北碚區(qū)、江北區(qū)、九龍坡區(qū)、沙坪壩區(qū)、巴南區(qū)、大渡口區(qū)9個區(qū)，是經濟、人流、資源的集中區(qū)域（圖1）。

圖1 重慶市主城九區(qū)高程圖Fig. 1 Elevation map of nine districts in the main city of Chongqing

據(jù)2020年《重慶第七次全國人口普查公報》統(tǒng)計，重慶市主城區(qū)常住人口為1 034萬人。2020年，重慶市GDP達2.5萬億，主城九區(qū)GDP總和近0.6萬億。結合上述數(shù)據(jù)可得，主城區(qū)掌握重慶市核心發(fā)展地帶，承擔人口經濟和生態(tài)安全發(fā)展的雙重責任與壓力。為更好促進城市可持續(xù)發(fā)展，避免自然資源的損壞和浪費，應重點協(xié)調重慶市主城區(qū)的發(fā)展與其生態(tài)安全空間格局。

1.2 研究數(shù)據(jù)及來源

本文所采用的基礎研究數(shù)據(jù)包括：（1）2019年Landsat 8 OLI_TIRS影像，空間分辨率為30 m，在ENVI中進行解譯提取了林地、草地、耕地、建設用地、水域、裸地6種地類，此外利用ENVI溫度反演模塊得到夏季地表溫度數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）；（2）30 m精度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）；（3）2019年中科院版地球夜光數(shù)據(jù)集（代號火石），數(shù)據(jù)來源火石（Flint）數(shù)據(jù)集（http://satsee.radi.ac.cn/cfimage/nightlight/）；（4）重慶市主城區(qū)矢量邊界數(shù)據(jù)和道路矢量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于BIGEMAP；（5）人口經濟等數(shù)據(jù)來源于重慶主城各區(qū)統(tǒng)計年鑒；（6）氣體污染物數(shù)據(jù)來自重慶天氣后報（http://www.tianqihoubao.com）。

2 研究方法

2.1 生態(tài)因子的選取確定

由于城市生態(tài)系統(tǒng)服務的供需測算并沒有相對統(tǒng)一的量化評估方式，部分指標測算仍存在數(shù)據(jù)獲取困難或評估方法不夠完善等問題[22]。因此，城市生態(tài)系統(tǒng)服務需求的測算通常需根據(jù)研究的地域、空間尺度、城市特征等綜合考量選取對應的指標，相應的關于生態(tài)系統(tǒng)服務供需的空間制圖手段也不盡相同[10]。

本文根據(jù)重慶主城九區(qū)在快速城鎮(zhèn)化發(fā)展中所出現(xiàn)的城市下墊面大量硬化、水資源涵養(yǎng)能力減弱、城市熱島效應提升、碳排放量增加、城市酸雨嚴重、居民游憩綠地分配不均等問題選取出水源涵養(yǎng)、高溫調節(jié)、固碳釋氧、游憩娛樂、食物生產、氣體凈化6項生態(tài)系統(tǒng)服務供需評價因子，以此構建主城九區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供需模型[34-37]。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務供給定量評估

2.2.1 高溫調節(jié)服務供給測算方法

城市建設導致的下墊面硬化，相對于植物水體具有更高的吸熱率和更少的容熱率，城市內部溫度快速升溫的同時林立的高樓建筑對空氣流通產生阻擋，城市內部的熱島效應難以緩解[10]。高溫調節(jié)服務的需求測算可以通過測算植被和水體與城市建成區(qū)的地表溫度差值，結合對應的人工調節(jié)溫度的降溫費用價值來獲得。計算公式（1）為：

式中：Sj供（單位：元·a-1）代表第j個柵格上高溫調節(jié)服務的供給價值，表示單位空間人工調節(jié)溫度的降溫費用價值；C采用平均空調降溫數(shù)據(jù)：2.35元/m2；T表示年平均降溫時間，在這里取一年中最熱的6月、7月、8月三個月份，每天降溫10個小時；Tb表示城市建筑地表溫度；Tj表示第j個柵格的實際地表溫度；S代表單位柵格面積，30 m×30 m＝900 m2。

2.2.2 固碳釋氧服務供給測算方法

現(xiàn)代工業(yè)和城市設備需要通過能量消耗進行運轉，在能源消耗的同時會產生CO2的排放和O2的大量消耗。固碳釋氧服務的需求測算可以通過不同類型的地類以及水體各自的固碳釋氧能力疊加獲取。不同地類的固碳釋氧情況如表1。

表1 不同地類植被單位面積CO2及O2釋放量Tab.1 CO2 and O2 emissions per unit area of different vegetation types (104 kg/hm2·a-1)

結合相關碳稅法和氧氣的市場價值可以得到固碳釋氧服務的計算公式（2）：

式中：Cj供（單位：元·a-1）代表第j個柵格固碳釋氧服務的供給價值；S代表單位柵格面積，30 m×30 m=900 m2；VCj代表第j個柵格的地類植被所對應的CO2固定量；UC代表單位質量CO2的價值，在這里取丹麥碳稅法中的29美元/t；VOj代表第j個柵格的地類植被所對應的O2釋放量；UO代表單位質量O2的價值，根據(jù)我國衛(wèi)生部網站公布的氧氣價格取1 000元/t。

2.2.3 水源涵養(yǎng)服務、游憩娛樂服務等其他供給測算方法

本文水源涵養(yǎng)服務和游憩娛樂服務等其他供給測算參考謝高地等[39-40]已有的較為權威的價值評估模型，根據(jù)單位面積的土地利用分類所對應的生態(tài)系統(tǒng)服務評價模型分別進行計算，得到幾種因子對應的生態(tài)系統(tǒng)服務供給價值。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務需求定量評估

2.3.1 水源涵養(yǎng)服務需求測算方法

城鎮(zhèn)用水包括居民用水和公共用水組成，水資源的使用使得生態(tài)系統(tǒng)中的水源涵養(yǎng)需求日益提升。本文根據(jù)重慶主城九區(qū)的街道人口空間分布和夜間燈光圖所反映的GDP等活力特征綜合制圖出人口空間密度圖，結合全國人均用水量和單位水量水庫建造成本綜合得出重慶市主城區(qū)水源涵養(yǎng)服務需求，計算公式（3）為：

式中：Wj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格水源涵養(yǎng)服務的需求價值； 表示第j個柵格的人口密度；Vw代表全國人均用水量，在這里根據(jù)水利部門頒發(fā)的《中國水資源公報》取412 m2/人；C代表單位水量水庫建造成本，在這里取0.67元/m2。

2.3.2 高溫調節(jié)服務需求測算方法

城市熱島效應的提升導致城市內部溫度大幅提高，過高的溫度會影響居民的生活生產活動[35]。本文根據(jù)重慶市主城九區(qū)的夏季遙感溫度反演，獲取城市地表溫度，結合國家所頒布的《防暑降溫措施管理方法》所提供的高溫補貼標準，每年夏季3個月地表溫度大于35℃需要提供不低于45元/月的防暑降溫補貼，來測算主城區(qū)高溫調節(jié)服務需求。計算公式（4）為：

式中：Sj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格高溫調節(jié)服務的需求價值； 表示第j個柵格的人口密度；C代表平均每人夏季的高溫補貼費用，在這里取45×3＝135元/人。

2.3.3 固碳釋氧服務需求測算方法

城市居民生產生活所產生的CO2和消耗的O2需要通過生態(tài)系統(tǒng)當中的植被和水體中藻類進行固定和釋放，從而滿足固碳釋氧服務需求。本文根據(jù)全國人均每年CO2排放量以及對應的O2消耗量結合人口密度分布圖進行固碳釋氧服務的需求測算，計算公式（5）為：

式中：Cj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格固碳釋氧服務的需求價值； 表示第j個柵格的人口密度；Vw代表全國人均CO2排放量，在這里取6.83 t/人；UC代表單位質量CO2的價值，在這里取丹麥碳稅法中的29美元/t（約等于184元/t）；UO代表單位質量O2的價值，在這里根據(jù)我國衛(wèi)生部網站公布的O2價格取1 000元/t。

2.3.4 游憩娛樂服務需求測算方法

城市居民日常游憩娛樂需求可以通過公園綠地等自然景觀來獲得，根據(jù)中國森林城市所需的人均綠地指標，結合單位面積公園綠地所能提供的游憩服務價值可以對游憩娛樂服務的需求進行測算，計算公式（6）為：

式中：Dj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格游憩娛樂服務的需求價值； 表示第j個柵格的人口密度；S代表森林城市人均綠地指標，在這里取14 m2/人；C代表單位面積公園綠地所能提供的游憩服務價值。

2.3.5 食物生產服務需求測算方法

糧食需求由城市居民的食物消耗所組成，通過我國人均糧食消耗量和糧食平均價格可以對食物生產服務需求進行測算，計算公式（7）為：

式中：Fj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格食物生產服務的需求價值； 表示第j個柵格的人口密度；GW代表中國人均糧食消耗量，在這里取474 kg/人；C代表單位重量糧食平均價格，在這里取5元/kg。

2.3.6 氣體凈化服務需求測算方法

城市工業(yè)生產、機動車內燃機運轉等會產生污染氣體對城市空氣質量產生影響，通過對城市主要的氣體污染物（在這里選擇PM2.5、SO2、NO2三種污染氣體）的處理成本進行計算疊加可以得到氣體凈化服務需求，計算公式（8）為：

式中：Aj需（單位：元·a-1）表示第j個柵格氣體凈化服務的需求價值； 表示第j個柵格的第i種污染氣體的濃度；S代表單位柵格面積，30 m×30 m＝900 m2；H代表污染氣體需要凈化的高度，在這里取20 m；表示第j個柵格的人口密度；Ci表示第i中氣體凈化需要的成本。

2.4 識別生態(tài)源地的方法

生態(tài)源地是生態(tài)系統(tǒng)能量和物種流通的源地，提供較高生態(tài)系統(tǒng)服務和維持生態(tài)系統(tǒng)服務穩(wěn)定性，一般集中在較大面積的林地和水域處[21]。本文依據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017）將遙感數(shù)據(jù)解譯為水域、草地、林地、耕地、建設和未利用地6類用地。首先基于MSPA識別重慶市主城區(qū)的生態(tài)源地斑塊，同時根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間的供需價值高低進行等級劃分，選取生態(tài)系統(tǒng)服務供需正值區(qū)的生態(tài)用地和具有提升潛力的負值區(qū)的生態(tài)用地作為重要生態(tài)源地選擇范圍。最終結合斑塊的面積大小對源地進行綜合排列，選取出面積大于10 km2并且具有較高生態(tài)服務價值的斑塊作為重要生態(tài)源地。

2.5 最小累計生態(tài)阻力面的構建

生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物種在流通的時候會受到包括自然因素（地理特征、水文特征等）、人為因素（道路、建筑等）的影響，不同因素綜合作用下會對其流通性產生一定的阻力，在空間上將各個阻力綜合疊加就形成了生態(tài)阻力面[22]。根據(jù)相關研究[22,26,37]，本文根據(jù)重慶的地理人文因素選取了土地利用類型、高程、坡度、距離道路距離、距離水體距離5項阻力因子構成生態(tài)阻力面，并且將各項阻力因子分別劃分為5個等級進行賦值制成阻力表（表2）。

表2 生態(tài)用地阻力因子與阻力值Tab. 2 Resistance factors and resistance values of ecological land

2.6 廊道的構建

生態(tài)廊道是生態(tài)源地之間連通載體，通過對廊道的識別和保護，能夠提高生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，維持生態(tài)系統(tǒng)的能量和物種流動的高效性[21]。本文利用最小累計阻力（Minimum Cumulative Resistance，MCR）模型和最小成本路徑法確定廊道空間。計算公式（9）為：

式中：MCR為最小累積阻力值；f表征MCR與（Mab×Na）之間的正函數(shù)關系；Mab表示從源地b到空間某點a的距離；Na為空間單元a的阻力值。MCR越小表明生態(tài)流移動受到的阻力越少。

3 基于生態(tài)系統(tǒng)服務供需評價的重慶市主城區(qū)生態(tài)安全格局構建

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間的識別及特征分析

本文通過ArcGIS、ENVI軟件將重慶市主城九區(qū)的水源涵養(yǎng)、高溫調節(jié)、固碳釋氧、游憩娛樂、食物生產、氣體凈化6項生態(tài)系統(tǒng)服務定量評估，對主城九區(qū)生態(tài)空間進行識別以及空間化制圖，得到總體生態(tài)系統(tǒng)服務供給空間格局。計算公式（10）為：

式中：Vj總供（單位：元·a-1）表示第j個柵格生態(tài)系統(tǒng)服務總供給價值；Wj供、Sj供、Cj供、Dj供、Fj供、Aj供分別表示第j個柵格水源涵養(yǎng)服務、高溫調節(jié)服務、固碳釋氧服務、游憩娛樂服務、食物生產服務、氣體凈化服務的供給價值（圖2）。

圖2 重慶市主城九區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供給Fig. 2 Ecosystem service supply of nine districts in the main city of Chongqing

在水源涵養(yǎng)服務供給當中高值區(qū)主要分布在橫跨主城九區(qū)的兩條江域、主城東側以南以及縱跨主城區(qū)的幾條山脈當中。其中，兩條江域的水源涵養(yǎng)供給價值最高，其原因是嘉陵江和長江具有抵御洪峰洪流以及大量降雨的水源涵養(yǎng)能力，同時山脈中的植被草木也能通過發(fā)達的根系截留涵養(yǎng)水源。在高溫調節(jié)服務當中，高值區(qū)分布在山脈林地中植被覆蓋度較高的地方，林地植物的蒸騰作用所帶來的高溫調節(jié)能力明顯高于耕地和草地。同理，在固碳釋氧服務和氣體凈化服務供給當中東側南北林地分布較廣的地區(qū)提供的固碳釋氧能力和空氣凈化能力最強，而城區(qū)由于建筑密度較大，缺乏植被而處于低值區(qū)域。在游憩娛樂服務供給中，高值區(qū)仍處于自然景觀美感較強的兩條江域以及遠離城市建設的山脈當中。在食物生產服務供給中可以明顯看出高值區(qū)位于山脈之間的耕地區(qū)域，這是由于耕地是主要的食物生產地類。

綜合6種生態(tài)服務供給，得到主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務總供給，如圖2。重慶市主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供給的總價值為67.2億元，高值區(qū)主要分布在城區(qū)以外的東側南北方向，具體位于巴南區(qū)的明月山脈、桃子蕩山脈和東溫泉山脈的密集處和位于渝北區(qū)的龍王洞山脈及銅鑼山脈，呈現(xiàn)由城市中心向四周不斷提高的趨勢。由于城市邊緣建設強度較低，生態(tài)破壞較少，這些區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，服務供給能力較強。其中，水源涵養(yǎng)服務供給價值突出，占生態(tài)系統(tǒng)服務總供給的36.0%，而生態(tài)系統(tǒng)服務供給中的游憩娛樂服務則相對最少，僅占總服務的5.6%。

6項生態(tài)系統(tǒng)服務需求的數(shù)據(jù)定量評估后得到重慶市主城區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務需求格局，計算公式（11）為：

式中：Vj總需（單位：元·a-1）表示第j個柵格生態(tài)系統(tǒng)服務總需求價值；Wj需、Sj需、Cj需、Dj需、Fj需、Aj需分別表示表示第j個柵格水源涵養(yǎng)服務、高溫調節(jié)服務、固碳釋氧服務、游憩娛樂服務、食物生產服務、氣體凈化服務的需求價值（圖3）。

圖3 重慶市主城九區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務需求Fig. 3 Ecosystem service demand of nine districts in the main city of Chongqing

主城區(qū)人口分布和GDP分布具有相似的空間分布特征，以渝中區(qū)為中心的周邊地塊的人口生態(tài)系統(tǒng)服務需求更大。城中心50個街道的生態(tài)系統(tǒng)服務需求占總需求的82%，遠遠超過了周邊其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的總和。這是由于城中心經濟發(fā)展迅速，人口密度更高。因此，主城區(qū)中心的生態(tài)壓力較大，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

重慶市主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務總需求的價值為537.6億元，高值區(qū)主要分布在主城區(qū)中心，低值區(qū)分布在東側南北郊區(qū)方向，總體呈由主城區(qū)向四周逐漸降低的趨勢。6項因子中，固碳釋氧需求占比最高，達47.3%，而生態(tài)系統(tǒng)服務需求中的游憩娛樂服務則相對最少，只占總服務的1.2%。通過疊加生態(tài)系統(tǒng)服務供給圖和生態(tài)系統(tǒng)服務需求圖，最終可以獲得生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間分布總圖，計算公式（12）為：

式中：Vj供需（單位：元·a-1）表示第j個柵格生態(tài)系統(tǒng)服務總供需價值；Vj總供表示第j個柵格生態(tài)系統(tǒng)服務總供給價值；Vj總需表示第j個柵格生態(tài)系統(tǒng)服務總需求價值。

如圖4所示，重慶市主城九區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間呈現(xiàn)嚴重不匹配狀態(tài)，供給無法滿足需求，呈現(xiàn)外部供大于需，內部供小于需。生態(tài)系統(tǒng)供需關系平衡是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎，因此主城中心內部城區(qū)的供需不匹配可以通過生態(tài)廊道，濱江藍道和城市內部公園的建設將中心城區(qū)以外的生態(tài)空間效能引進來，讓生態(tài)系統(tǒng)服務流由高值區(qū)流向低值區(qū)，以此完善整個重慶市主城區(qū)的區(qū)域生態(tài)安全。為進一步提高主城區(qū)內部的供給效能，需對主城九區(qū)系統(tǒng)性地構建生態(tài)安全格局，形成綠色生態(tài)網絡，從而完善城市的整體生態(tài)系統(tǒng)供需關系，達到人與自然和諧相處的目的。

圖4 重慶市主城九區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間格局Fig. 4 Spatial pattern of supply and demand of ecosystem services in nine districts of the main city of Chongqing

3.2 重要生態(tài)源地和供需節(jié)點的確定

運用MSPA識別重慶市主城區(qū)景觀要素，結合生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間格局，選取生態(tài)系統(tǒng)服務供需正值區(qū)的生態(tài)用地和具有提升潛力的負值區(qū)的生態(tài)用地作為重要生態(tài)源地。最終確定17塊重要生態(tài)源地，總面積達到148.1 km2，占研究區(qū)總面積的27.1%（圖5）。從空間分布上來看，源地主要分布在巴南區(qū)的東南側山脈和渝北區(qū)的北側山脈中，巴南區(qū)的源地占總面積的49.1%，渝北區(qū)的源地占總面積的30.4%。源地之間被耕地和城市建設用地分隔，因此源地之間的生態(tài)連通性較差，空間破碎化較為嚴重。從土地利用類型來看，源地的地類主要由林地和水域組成，其中林地占源地總面積的83%，水域占源地總面積的12%。以上數(shù)值表明林地和水域的生態(tài)價值較高，供給能力較強。

圖5 重慶市主城九區(qū)重要生態(tài)源地及節(jié)點Fig. 5 Important ecological sources and nodes in nine districts of the main city of Chongqing

根據(jù)識別出的重要生態(tài)源地，取其內部中心點作為生態(tài)系統(tǒng)服務的17個供給節(jié)點。同時為協(xié)調平衡供需關系，選取研究區(qū)中供需嚴重不匹配的地塊，將生態(tài)系統(tǒng)服務流從高值區(qū)流向低值區(qū)。再根據(jù)土地利用類型選取出7個需求節(jié)點，其中渝北區(qū)兩個，沙坪壩區(qū)、北碚區(qū)、江北區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)各一個。在城市中心城區(qū)需求旺盛地塊中將具有較好生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力的大型綠地作為生態(tài)系統(tǒng)服務需求節(jié)點。需求節(jié)點皆位于生態(tài)本底較好的類似中央公園、園博園的大型綠塊。

3.3 生態(tài)阻力面和廊道的構建

根據(jù)表2加權疊加得到綜合生態(tài)阻力面（圖6）。生態(tài)阻力面中高值區(qū)主要分布在城市中心，這是由于城市中心建設活動強烈，生態(tài)空間破壞比較明顯。而城市中心以外的生態(tài)空間大部分阻力較低，生態(tài)系統(tǒng)完整性較強，人為干預較少。

圖6 重慶市主城九區(qū)生態(tài)阻力面Fig. 6 Ecological resistance surface of nine districts in the main city of Chiongqing

生態(tài)廊道是聯(lián)系生態(tài)源地的通道，起到源地之間能量和物種的交換作用，對于維持生態(tài)系統(tǒng)連通性和完整性具有重要作用。通過ArcGIS10.6平臺，運用最小累計阻力模型，以17個供給節(jié)點和7個需求節(jié)點作為起始點，將剩余的節(jié)點作為目標節(jié)點，計算最小耗費路徑，得出生態(tài)源地之間的生態(tài)廊道。在計算結果基礎上刪減掉一些重要性較低并較為細碎的廊道，根據(jù)土地利用和生態(tài)空間分類等實際條件調整某些廊道線型。同時，一般會認為長江、嘉陵江是重慶重要的生態(tài)廊道，于是將長江和嘉陵江流線增設為重要的生態(tài)廊道。最后得出重慶市主城區(qū)的生態(tài)廊道總共48條，其中主要廊道和次要廊道各占23條，兩江生態(tài)廊道兩條（圖7）。主要廊道是將城區(qū)四周的重要生態(tài)源地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值向城市中心匯集而形成的通道，是搭接城市中心生態(tài)系統(tǒng)服務需求和源地生態(tài)系統(tǒng)服務供給的橋梁?？傮w呈現(xiàn)由中心向四周擴散的“工”字型，總長度為296.1 km。其中向東北方向延伸的支脈最長，達到111.9 km，占總長度的37.8%，縱跨整個渝北區(qū)連接北部的龍王洞山脈，往東邊延展至銅鑼山脈后急轉向東南聯(lián)結到明月山脈和東溫泉山脈。向西南方向的支脈最短，僅占總長度的6.0%，由九龍坡需求節(jié)點向西彭鎮(zhèn)延伸。23條次要廊道是完善城市生態(tài)系統(tǒng)網絡的輔助通道，將17塊重要源地相互連接，與主要廊道相互形成重慶市主城區(qū)的綠色生態(tài)網絡，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，完善生態(tài)系統(tǒng)安全格局。兩江生態(tài)廊道是以長江和嘉陵江流線而形成的生態(tài)廊道，是重慶市水資源和水生動植物重要的棲息地及流通場所。

4 結論與討論

本文創(chuàng)新點在于與傳統(tǒng)的生態(tài)安全格局構建相比，生態(tài)系統(tǒng)服務供需是在生態(tài)安全格局構建過程中考慮，通過構建生態(tài)安全格局將外圍生態(tài)系統(tǒng)服務高值區(qū)的能量與物種流向城市中心生態(tài)系統(tǒng)服務需求高值區(qū)，從而達到城市內外的供需關系匹配。以往生態(tài)廊道構建通常避開城市建設發(fā)展較快的區(qū)域，僅將其他重要的生態(tài)空間相互連接。而本文并沒有忽略中心城區(qū)內部存在的生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力缺乏和城市居民對生態(tài)系統(tǒng)服務需求旺盛的矛盾，在城市中心城區(qū)需求旺盛地塊中將具有較好生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力的大型綠地作為生態(tài)系統(tǒng)服務需求節(jié)點，以此連接生態(tài)系統(tǒng)服務高值區(qū)，形成城市外圍向城市內部能量物種輸送的目的。

最終研究結果表明：（1）重慶市主城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務供給、需求總價值分別為67.2億元、537.6億元，空間分布趨勢互為反向。這表明生態(tài)系統(tǒng)服務供需空間存在明顯的空間異質性，城市中心生態(tài)系統(tǒng)服務供需關系失衡，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，很大原因可能是城區(qū)人口密度過高。建議保護和鞏固城市中心區(qū)域綠地和水域等生態(tài)空間，提升原有生態(tài)空間生態(tài)服務供給能力；同時興建城市公園，滿足居民游憩娛樂功能，并進一步提高城市內部生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）重慶市主城區(qū)生態(tài)源地總面積為148.1 km2，主要位于巴南區(qū)的東南側山脈和渝北區(qū)的北側山脈中，順應山脈呈縱向條狀排列。整體空間格局分布不均，破碎化程度較高，與城市中心的連通性較差。原因是城市中心建設強度較大擠壓了生態(tài)空間，源地與源地間的生態(tài)空間消失，形成了相對獨立的山脈源地。對此建議劃定生態(tài)保育區(qū)域，確保生態(tài)源地不被城市建設侵占，同時適當退耕還林保證源地內部完整性。

（3）重慶市主城區(qū)提取出生態(tài)廊道48條，其中主要廊道和次要廊道各23條，兩江生態(tài)廊道兩條，生態(tài)供給節(jié)點和需求節(jié)點分別為17個和7個。主要廊道呈現(xiàn)“工”字型分布，將各個源地與城市高需求地區(qū)連接。次要廊道將重要生態(tài)源地相互連接，并結合主要廊道形成覆蓋整個重慶市主城區(qū)的綠色生態(tài)網絡。為增強生態(tài)廊道的流通功能，建議在廊道沿線減弱生產生活活動，避免對廊道生態(tài)空間的擠壓，同時適當擴寬廊道寬度并布置綠色基礎設施作為小型生態(tài)節(jié)點，從而加強生態(tài)源地之間的連通性和郊外區(qū)域向中心區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務供給能力。

本文在結合前人的研究上，以生態(tài)系統(tǒng)服務供需評價為基礎來構建重慶市主城區(qū)生態(tài)安全格局，以實現(xiàn)解決生產生活水平快速發(fā)展所導致的生態(tài)安全破壞問題，達到人與自然和諧相處的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。但仍存在以下不足，需要在后續(xù)研究中繼續(xù)深化解決：

（1）由于數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)精度的限制，僅選取6項典型的生態(tài)系統(tǒng)服務來定量評估重慶市主城九區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務供需情況，因此存在其他服務方面的考慮不足。

（2）試圖通過生態(tài)系統(tǒng)服務流的理論，將生態(tài)系統(tǒng)服務的能量和物種由高值區(qū)向低值區(qū)流動，但是相關點位選取的研究不夠充分，具有一定主觀性。

（3）在構建生態(tài)安全格局時，雖然在源地的選取和供需節(jié)點的確定上進行了人為的優(yōu)化，但是主要是由軟件運算所得到的生態(tài)安全格局，因此方案的可操作性可能還有所欠缺。