【文献分享】将生态系统服务和景观连通性整合到生态安全格局优化中——以中国珠江三角洲为例

1摘要

生态安全模式（ESP）通过识别、组合和评估生态系统中的关键生态要素来关注这些要素。本研究试图识别珠江三角洲（PRD）的ESP并提供优化建议。计算并应用生态系统服务构建生态阻力面；形态空间格局分析（MSPA）和景观连通性分析用于识别生态源；并应用最小累积阻力（MCR）模型提取生态廊道和生态节点。结果表明，1995-2015年间，主要景观转化发生在森林、农田和城市用地之间，转化位置主要在研究区中部。 ESP方面，平均电阻值从0.30增加到0.33；生态源面积减少5.12%；总累计阻力与廊道长度之比增加14.82%；生态节点数从71个增加到99个。对于ESP优化，在修正阻力面的基础上，提取了1348 km的蓝色走廊和61个蓝色节点。**根据热点分析，确定了九个垫脚石。**这种优化弥补了研究区中心生态要素的不足，增强了较弱的廊道，提高了ESP的连通性，从而使ESP更加稳定和完整。本文构建和优化的ESP具有重要意义，可为生态保护和环境管理提供有价值的参考。

注：加粗部分为研究的重点。

2研究区

珠三角

2科学问题

在城市群规模上，快速发展会给景观格局带来哪些影响？如何从城市群中提取完整的景观格局作为生态安全研究的基础？为探究这些问题，分析了珠三角1995-2015年的景观转型，构建并评价了1995年和2015年的ESP，优化了2015年的ESP。

4研究框架

5研究方法

景观格局的时空演变：包含景观转换网路、景观转换密度和景观生态格局。Fragstats4.2计算景观格局指数，用核密度计算景观转换密度。（土地利用数据来源于http://www.resdc.cn/）

生态安全格局的空间演变：林地、草地和水体作为初步源地的筛选。阻力面用InVEST模型中的生境质量模块来做的。生态源地初步筛选为的主要考虑为整体性、连接和大小，对应用来MSPA、dPC和面积筛选。生态廊道有最小阻力模型来构建。

评估和优化生态安全格局：（1）整体连通性IIC（2）将图论和电路理论结合在一起创造的一种指数。

修改生态阻力面：修正水的阻力面为0值，因为修正阻力面而识别的廊道被称为“蓝道”，同理这样识别的廊道与ridge line相交的点成为“蓝点”。

垫脚石的规划：垫脚石理论被提出，垫脚石是不符合生态资源要求的斑块；但是，它们可以在生态源之间的生态流量转移中充当“中转站”。四级廊道的缓冲区做热点分析取其中点作为垫脚石。此外，本研究还将“蓝道”识别为垫脚石。

6结果分析

景观转换网路

景观转换密度

景观生态格局

生态源地提取

基于MSPA提取核心斑块，计算面积大于1 km2的核心斑块的dPC指数，将dPC>0.1的斑块作为生态源

生态阻力面

生态安全格局

（作为生态流动的通道，长度较长、累积阻力值较大的生态廊道面临着更高的断裂风险。因此，选择长度和累积阻力值作为评估生态廊道风险的指标。将长度和累积阻力值划分为五个等级，形成风险矩阵，以此对生态廊道的风险进行分类。最后，根据风险等级将生态廊道分为五个等级。 1 级走廊的风险最低，而 5 级走廊的风险最高。）

7讨论

有报告称[1]，中国在2019年包含自然保护区、国家公园等的保护区面积已经达到了18%。然而，建立保护区没有达到它所期望的价值[2]。保护区的建立依旧存在很多问题，如分散、不充分的连通，不充分的覆盖[3]。因而，探寻更有效的保护方法成为科学界重要的研究课题。2010年国家主体功能区规划把土地分成四个分区[4]，2011年,中国提出了生态红线[5]。总之，生态要素应该被综合来考虑。

尺度问题一直是研究的难点。

[1]IUCN (2019) IUCN 70 years. International Union for Conservation of Nature annual report 2018, Switzerland, pp 39–40

[2]Wu R, Zhang S, Yu DW, Zhao P, Li X, Wang L, Yu Q, Ma J, Chen A, Long Y (2011) Effectiveness of China’s nature reserves in representing ecological diversity. Front Ecol Environ 9(7):383–389. https://doi.org/10.1890/100093

[3]Wang D, Chen J, Zhang L, Sun Z, Wang X, Zhang X, Zhang W (2019) Establishing an ecological security pattern for urban agglomeration, taking ecosystem services and human interference factors into consideration. PeerJ 7:e7306. https://doi.org/10.7717/peerj.7306

[4]State Council of China, No.46, China (2010) National Key Functional Zoning Plan. State Council of the People’s Republic of China. (in Chinese).

unctional Zoning Plan. State Council of the People’s Republic of China. (in Chinese).

[5]Gao J, Zou C, Zhang K, Xu M, Wang Y (2020) The establishment of Chinese ecological conservation redline and insights into improving international protected areas. J Environ Manage 264(110505). https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110505