干旱内陆河流域生态安全格局的构建及优化——以石羊河流域为例

杨亮洁,王 晶,魏 伟,杨永春,郭泽呈

1 西北师范大学地理与环境科学学院,兰州 730070 2 兰州大学资源环境学院,兰州 730070

生态安全格局是景观安全格局的一种,为区域提供综合的生态系统服务[1],维护区域生态安全。近年来,生态环境破坏的严峻性及生态环境保护的重要性,越来越受到各界人士的广泛关注,特别是沙化、荒漠化、水土流失严重、生态极其脆弱的西北内陆区[2]。党的十八大报告中提出将生态安全格局作为三大战略格局目标之一[3]。“十三五”规划纲要中确立以保护修复荒漠化生态系统,加快风沙源区的治理,遏制沙化扩展。在2017年的第十九次全国代表大会上,习总书记倡议以优化生态安全屏障体系,构建生态廊道和生物多样性保护网络等作为战略发展目标[4]。因此,生态脆弱区生态安全格局构建具有重要现实意义,是当今社会可持续发展面临的新主题之一,也是近年来的一个研究重点[5]。目前,基于生态安全格局以获取、分析区域生态环境状况,已成为当下被广泛接受和运用的生态环境评价方法之一[6]。

生态安全格局的研究起源于1915年美国学者曼宁[7]提出的自然资源和自然系统为基础的土地分类思想。1950年欧美国家开始出现绿色廊道、缓冲区等一些生态安全格局中的名词[8]。近年来,国外的研究扩展了生态安全问题,利用不同的视角关注人与自然之间的相互关系。Esbah[9]通过矩阵效应分析得到在城市化进程中,相邻保护区间具有边缘效应。Karen[10]通过城市土地覆被变化的空间显示概率预测,探讨人类城市化扩张对生物多样性的影响。Hayward[11]利用最小成本路径模拟物种的迁徙路径。不同视角的研究丰富了生态安全格局理论内涵及构建方式。

国内对生态安全格局的研究起步较晚,20世纪80年代我国学者基于景观生态学,以景观格局空间异质性分析景观生态稳定性[12]。20世纪90年代[13]开始研究区域生态安全格局,以景观安全格局为理论基础构建区域安全格局,并借助环境遥感和地理信息等技术手段运用空间叠加、多指标综合评估[14]等手段识别生态用地,研究范围大到国土尺度[15]小到县区城市[16- 18]范围。当前国内研究主要是基于“源-汇”理论[19],应用最小累积阻力模型[20],生境质量评估等方法[21-22],构建区域保护体系。例如田雅楠[23]基于“源-汇”理论构建“点-线-面”三位一体的立体保护体系,张继平、乔青等人[24]采用最小累积阻力模型模拟生态用地空间扩张过程,根据不同情境规划生态用地；吴健生[25]采用景观连通性分析、生境质量评估等方法提取重要斑块构建深圳市安全格局,但是研究区多集中于东部及沿海地区经济相对发达地区,关于西部地区敏感脆弱的生态环境质量,基于景观生态学视角从景观连接度等方面的研究较少[26],同时缺乏时间序列上的演变分析。

石羊河流域作为我国西北干旱区生态退化的典型区域之一,水土资源开发力度大、土地沙漠化、水资源短缺等问题使其生态极为脆弱[27],生态安全问题极为严重。因此,本文以石羊河流域作为典型样区,采用最小累积阻力模型,提取流域中重要的生态源地、生态廊道、缓冲区等,优化配置节点、斑块廊道等要素,构建石羊河流域生态安全格局,剖析2005—2015年石羊河流域生态安全格局的时空演化规律,进而设计石羊河流域生态空间结构优化布局方案,以期为优化石羊河流域生态空间结构、保障区域生态安全,促进区域可持续发展提供科学参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

石羊河流域位于甘肃省河西走廊以东,黄河以西及祁连山脉以北的区域[28],经纬度范围为101°22′—104°16′E,36°29′—39°27′N,深居大陆内部。气候类型以温带大陆性干旱气候为主,蒸发强烈,日照时间长,全年降水少且集中,水资源供需矛盾突出。地势南高北低呈现由西南向东北倾斜的趋势,南部主要为祁连山区,属于高寒半干旱湿润区,植被类型主要以旱生稀疏灌木、山地森林草原、灌丛草原等为主,其冰雪融水和大气降水是石羊河流域用水的主要来源；中部为平原灌溉区,是人类居住和发展的主要聚集地；北部为低山丘陵区,有大片荒漠区,靠近沙源地,年降水量小于150 mm,属于温暖干旱区。流域土地面积约为4.16×104km2(图1),全流域包括3市8县(区),具体包括金昌市的永昌县及金川区全部,张掖市肃南裕固族自治县和山丹县的部分地区,武威市的古浪县、凉州区、民勤县及天祝县部分地区,流域总人口达231.45万人,其中武威市人口占总人口的70%以上。

图1 研究区地理位置图Fig.1 Geographical location of Shiyang River Basin

1.2 数据源与处理

本文所使用的数据包括2005年、2010年和2015年三期Landsat TM/OLI遥感影像数据,来源于美国地质调查局网站(http://earthexplorer.usgs.gov),空间分辨率为30 m,影像轨道号为13133、13233、13134、13234,影像中云量小于10%,满足研究需求。用ENVI 5.3软件对影像数据进行处理,将原始DN值转为辐射亮度值,再进行大气校正、几何校正以及镶嵌和裁剪。土地利用现状数据是用Landsat TM/OLI影像,在ArcGIS 10.2软件中通过人工目视解译与计算机自动解译相结合提取土地利用类型,依据中国科学院《中国土地利用分类系统》的分类标准分为6大类。DEM数据来自地理数据空间云平台(http://www.gscloud.cn),空间分辨率均为30×30m。河流和水系数据来源于石羊河流域信息系统专题数据集(http://westdc.westgis.ac.cn)。气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网中的《中国地面气候资料年、月、日值数据集》(http://data.cma.cn),植被净初级生产力(NPP)数据来自于MOD17A3产品(https://modis.gsfc.nasa.gov/),数据产品重采样成30 m；地下水埋深观测数据及站点数据来源于武威市水务局(http://www.gssl.gov.cn/)和民勤县水务局(www.minqin.gansu.gov.cn/)；土壤数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)。

2 研究方法

2.1 区域生态安全格局构建

基于俞孔坚、周锐等[8,29]提出的生态安全格局构建方法,结合研究区生态安全格局综合评价结果,识别区域生态安全格局的“源地”；采用最小累积阻力模型计算源地间的相对阻力,建立生态源地扩张阻力面,进而识别核心区、缓冲区、优化治理区、廊道、潜在廊道、辐射廊道及生态战略节点等其他生态安全格局组分,构建流域生态安全格局。

2.1.1生态源地识别

根据石羊河流域独特的自然地理条件和生态环境特征,综合考虑指标选取的重要性和数据的可获取性等基本原则,从水资源、生物多样性、土地沙漠化和水土保持4个方面选取11个指标,应用多种算法识别生态源地(表1)。

表1 生态安全格局源地识别的指标及方法

(1)降水侵蚀指数 降水侵蚀指数表征由降雨而导致土壤侵蚀的潜在能力,数值越高水土流失越严重。测度公式如下[30]：

(1)

式中,R是年降水侵蚀力,pi为各月平均降水量,p为年平均降水量。

(2)沙漠化指数 地表反照率(Albedo)的变化是影响陆地表面辐射特征的一个重要参量,反映沙漠化程度。植被指数(NDVI)反映地表植被覆盖度的减少而沙漠化程度加剧。本研究借鉴曾永年[31]的Albedo-NDVI方法来表征沙漠化过程。计算公式如下：

(2)

(3)

Albedo=0.365ρBlue+0.130ρRed+0.373ρNIR+0.085ρSWIR1+0.072ρSWIR2-0.0018

(4)

式中,NDVI标为标准化处理后的植被指数,Albedo标为标准化处理后的地表反照率,用遥感影像数据反演得到Albedo[32]和NDVI,其中ρBlue、ρRed、ρNIR、ρSWIR1、ρSWIR2分别为Blue、Red、NIR、SWIR1、SWIR2等波段的反射率；ki根据Albedo-NDVI反演模型中的斜率来确定的,i代表2005年、2010年和2015年。

(3)生物丰度指数物种 丰富程度可以表征生态系统的生产力与稳定性,生物丰度指数越高说明生态恢复的能力越强。计算公式如下[33]:

f=(0.35×林地+0.21×草地+0.28×水域用地+0.11×耕地+0.04×建筑用地+0.01×未利用地)/区域面积

(5)

(4)土壤类型和土地利用类型分类 土壤类型和土地利用类型的分类主要参考中国科学院《中国土地利用分类系统》和《中国土壤分类系统》的标准以及魏伟的相关研究[34],根据土壤类型和土地利用类型对生态环境的相对重要性分为5种不同的安全水平用地(表2)：

表2 土壤类型和土地利用类型分类标准

(5)指标权重计算 依据各指标对生态环境的影响将其分为正向指标和负向指标,正向指标指生态环境质量越好其值越大,负向指标反之,采用极值法对各指标进行标准化[35]处理,并用熵权法[36]计算各指标权重(表3)。

表3 各指标权重

(6)生态源地的提取 生态源地是指维护区域生态安全和可持续发展必须加以保护的区域,由各生态过程对生态系统功能所发挥作用的不同而确定。根据各指标权重计算4个子系统的安全水平指数,采用自然断点法(Natural Breaks)将各单一景观过程的生态安全格局重分类为高度安全水平、较高安全水平、中度安全水平、较低安全水平和低度安全水平5个等级,将4个子系统的高度安全水平区叠加作为石羊河流域的生态保护源地。

2.1.2最小累积阻力面的构建

(1)基本阻力面 人类活动和植被对生态系统具有显著的影响,人类活动的强度越大,生态过程的空间移动性的阻力就越大,植被指数越高,生态价值越高,生态过程的阻力也就越小。本文用建筑用地指数(IBI)[37]和归一化植被指数(NDVI)表征人类活动强度大小和植被生态价值的两个阻力因素,构建基本阻力面。

建筑物指数：

(6)

式中,ρG、ρR、ρNIR、ρMIR分别为Green、Red、NIR、MIR等波段的反射率。

将建筑物指数(IBI)和归一化植被指数(NDVI)等权重综合叠加得到基本阻力面,利用自然断点法将基本阻力面划分为1到5级,1级阻力值最小,5级阻力值最大。

(2) 最小累积阻力面 依据源地和基本阻力面,基于ArcGIS 10.2 软件中的Cost-Distance 模块,采用最小累积阻力模型(minimum cumulative resistance,MCR)生成最小累积阻力面,基本公式[38]如下：

(7)

式中,f是未知的正函数,用来反映空间中的任意一点的最小阻力和到源地的距离和景观基面特征的一个正相关关系,Dij是物种从源j到空间某景观基面i空间距离,Ri是景观i对某物种运动的阻力系数。

2.1.3生态安全格局构建

生态安全格局是依据生态功能的重要程度和生态用地的价值划分研究区[39],基于最小累积阻力面,运用自然断点法将研究区的生态用地划分为生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态优化区和生态治理区5个等级。为保证区域生态系统的稳定性,促进物质能量流动,在研究区内识别生态流向的高效通道和联系路径,本文利用ArcGIS软件中水文分析工具[40],以最小累积阻力面为基础,通过洼地填充、水流方向、水流聚集等工具,通过反复调试阈值确定汇流累积量的值,提取最小累积阻力面的谷线,识别出廊道、辐射廊道[41- 42]、潜在廊道。廊道和辐射廊道相辅相成,辐射廊道是以源为中心,向外辐射的所有低阻力谷线,辐射廊道越多说明生态系统越稳定。廊道与廊道之间,存在阻力值谷线但未识别出廊道为潜在生境廊道。生态功能节点是流域内生态资源丰富、生态系统服务价值高的节点,主要在最小耗费路径的交叉处提取[43- 44],并将生态功能节点分为三个等级[25],促进物质能量流动从高级节点流向低级节点,保证区域内生态系统的优化组合。

2.2 石羊河流域生态空间结构优化布局

依据石羊河流域生态安全格局的构建,识别主要生态安全格局组分并剖析其时空分布特征,依据研究区自然地理特征及当前土地利用现状,参考杨天荣等[45]提出的“绿心廊道组团网络式”生态空间结构优化组合模式和郭荣朝[46]等提出的“廊道组团网络化”的生态空间结构优化组合模式,对石羊河流域生态安全格局进行空间优化重组。

以识别出的生态源地为基地,依托地形地貌特征构筑生态安全防护带,划分石羊河流域生态功能分区；以主要河流水系、源间廊道、潜在廊道及辐射廊道,连通功能区,构建区域生态廊道网络体系；以不同安全级别生态源地景观类型为生态基质,统筹主要绿洲区,结合关键生态战略节点,强化生态绿洲(绿心)保护建设。通过绿洲区、生态节点、廊道网络等“点—线—面”生态空间结构要素的优化重组,构建一个多层次、复合型“绿洲廊道组团网络化”干旱内陆河流域生态空间结构体系。

3 结果与分析

3.1 石羊河流域生态安全格局

3.1.1生态源地识别

(1)水资源安全水平格局 石羊河流域水资源安全水平的评价结果显示(图2)：2005—2015年,石羊河流域水资源安全格局呈现河网密度越大、距离地表水源地越近安全性越高,空间上呈现以绿洲为高安全核心的圈层式的空间格局。高度和较高安全水平基本沿着河网分布；中度安全水平在河流缓冲区范围内,离水源地近；而较低和低度安全水平区主要集中在中下游干旱荒漠、半荒漠区。水资源的波动变化主要集中在中下游较低和低度安全水平区。

图2 安全水平时空格局Fig.2 Spatial and temporal pattern of safety level

(2)生物多样性安全格局 2005—2015年,石羊河流域生物多样性水平略有提高,高安全水平区大体上呈现以上游祁连山水源涵养和河网为“伞面和伞骨”,河流干流为伞柄的“伞状”空间结构模式(图2),较高安全水平区主要分布在4大绿洲区(武威的盆地绿洲区、金川及河西堡绿洲、昌宁绿洲、民勤绿洲),低水平区主要分布在荒漠区。2005—2010年石羊河上游东部地区较高安全水平的区域略有减少,下游绿洲区中度安全水平的面积增加。2015年中下游地区生物多样性水平略有提高,多以小面积斑块增长,破碎度高。

(3)水土保持安全格局 2005—2015年,石羊河流域水土保持安全格局基本稳定,水土保持安全水平低,水土流失严重(图2)。空间上呈现西南方的祁连山水源涵养区为高水平区,其余地区大多均为低安全水平区。

(4)土地沙漠化格局 石羊河流域干旱荒漠区面积大,土地沙化严重,尤其是下游地区的民勤县东部和西部毗邻我国第四大沙漠——腾格里沙漠,北边紧挨着我国第三的沙漠——巴丹吉林沙漠,土地沙化十分严重,荒漠化面积占到总面积的80%以上[47]。2005—2015年,石羊河流域土地沙化趋势减弱,高度安全水平区的面积增加(图2)。2005—2010年,上游和中游高度安全水平区面积增加,2015年,下游绿洲区高和较高安全水平区面积增加,流域东部的低水平区向较低安全水平区转移较明显,流域土地沙漠化状况整体呈现好转趋势。

(5)综合生态源地的时空特征 源地一般为生境质量较高的区域,对生态环境具有正向推动的作用[48],是物种维持和扩散的起始点和生态保护的底线。基于对石羊河流域水资源、生物多样性、荒漠化以及水土保持安全水平的评价结果,识别出生态源地分布,如图3 所示。2005—2015年,石羊河流域生态源地面积整体增加,生境质量好转。生态源地主要分布在上游祁连山区和中下游绿洲区。上游祁连山区为水源涵养区是石羊河流域生态安全的基本区域,是城市化发展与资源环境开发建设的生态底线,必须严格禁止开发建设活动。2005—2010年,研究区南部的生态源地减少,包括天然植被退化的区域,中部地区的生态源地增加,这与中游地区的红崖山水库的蓄水调蓄有关,2010年源地面积占研究区面积14.7%。2015年,研究区的生态源地增加较明显,占区域面积19.8%,生态环境质量恢复显著。

图3 生态源地时空分布Fig.3 Spatial and temporal distribution of ecological sources

3.1.2阻力面时空变化特征

图4 阻力面年际变化图Fig.4 Interannual variation diagram of resistance surface

(1)基本阻力面年际变化 生态源地扩张最小累积阻力面年际变化显示(图4)：2005—2015年,石羊河流域基本阻力面高值区面积呈现先增加后减少的势态,总体呈减少趋势,生态环境质量总体好转,生态质量好转的区域占总变化面积的59%(增加的区域表示高阻力值区转向低阻力值区,是生态质量转好的区域,反之,减少的区域是生态质量下降区)。前5年减少区面积所占比重较大,生态环境质量恶化,恶化部分主要集中在上游以及下游绿洲区,后5年研究区内高阻力值区向低阻力值区转换明显,上游以及中下游绿洲区生态环境质量趋向好转,说明生态治理周期长并存在一定的滞后期。

(2)生态用地的年际变化 石羊河流域生态用地明显增加,生态质量变好的面积占总面积的近47%,生态环境质量明显趋于好转,特别是2005—2015年中下游绿洲区生态环境质量好转趋势明显(表4、图5、图6)。2005—2010年,生态用地略有减少,生态环境质量略有下降,生态环境质量转好的区域占总变化面积比重较小(约23%),主要在民勤县西北和东南部。2010—2015年环境质量转好的区域占总变化面积比重上升(约37%),主要分布于上游地区和下游绿洲区。

表4 5种生态功能区各阶段转换路径及比重/‰

图5 生态用地年际变化图Fig.5 Interannual variation of ecological land use

3.1.3综合生态安全格局构建

在阻力面建立的基础上,分别识别不同安全水平区、源间廊道、潜在廊道、辐射廊道、生态功能节点,并对其进行叠置组合,构建了石羊河流域生态安全格局(图6)。

整体上,2005—2015年,石羊河流域生态用地增加,生态质量逐渐好转,生态安全格局网络体系趋于复杂完善。 2005年生态安全格局中识别出36个战略点,包括一级节点5个,二级节点6个,三级节点25个,21条潜在廊道,23条廊道和众多枝状的辐射廊道,生态战略节点主要分布在廊道交汇处,生态廊道贯穿了整个石羊河流域,2005年的生态廊道主要从南到北有四条主线连接南北主要“源”地,中间的一条主线沿着石羊河干流分布,潜在生态廊道横向连接纵向廊道,部分纵向廊道连接小部分源地与廊道相交,总体生态安全网络格局简单。2010年生态安全格局有36个生态节点其中一级节点5个,二级节点9个,三级节点22个,42条生态廊道和22条潜在廊道,与2005年相比,廊道增多,源与源之间的连通性和网络联系更强,2005年的一些潜在廊道在2010年发展成为廊道,流域上游地区横向和纵向的廊道相互交错,加强了区域之间的联系。2015年提取了35个生态节点,5个一级节点,11个二级节点和19个三级节点,47条廊道和16条潜在廊道,廊道的主线依然沿着石羊河干流及各支流分布,源地面积增加,生态廊道数量增加,在流域的东部和西部部分地区之间的潜在廊道发展为廊道。2005—2010年,潜在廊道主要集中在石羊河上游和中游过渡的地区,是水土保持的重点区域,因此,该地区保持原有廊道的同时着重发展潜在廊道,2010—2015年,廊道明显增加,生态安全格局网络体系趋向复杂完善,生态缓冲区向外围进一步扩张,生态环境质量逐渐好转。

图6 石羊河流域生态安全格局时空演化Fig.6 Comprehensive ecological security pattern changes in Spatial and temporal

县区尺度上(表5),生态核心区波动变化大致呈现先减少后增加的趋势；生态缓冲区除民勤县和金昌市外,其余县区基本呈现先增加后减少的趋势；生态过渡区除民勤县、武威市和天祝县略有所减少外,其余区域都有一定程度的增加；除了肃南县和天祝县大部分位于生态核心区和缓冲区外,其余县区的优化区和治理区的面积都有所增加。民勤县位于石羊河下游绿洲区域,人类活动聚集,靠近沙漠源区,生态安全具有不稳定性,2005—2015年,民勤生态核心区略有增加,生态缓冲区从2005年的占民勤总面积的25.85%下降到2015年的15.06%,沙漠治理区的面积呈现增加趋势,民勤县依然是石羊河流域生态安全问题的重点关注区。

整体上,受研究区地形及生态源地等分布特征影响,廊道多呈西南-东北走向分布,研究区内生态优化区和治理区面积大,生态脆弱。因此,有必要对流域进行生态空间优化布局,设立防护带,增强防护作用,提高生态环境质量。

3.2 石羊河流域生态空间结构优化布局设计

依据石羊河流域生态安全本底特征的分析及相关政策导向,对石羊河流域各要素优化重组。通过以中下游的绿洲源地为生态绿心,其他用地为基质要素,以主要源地间的生态低阻力区为廊道,介于绿洲区与沙漠区的地带为生态防护带,以生态防护带外的区域为主要治理区,以祁连山北麓地区为水土保持防护带,防护带以南为水源涵养生态功能区,最终形成绿心点缀基质的三大绿洲区,环绕绿洲区的生态防护带,连接各功能分区的五大主要廊道,构建以“二带区、三绿洲、五廊道、多中心”为核心的“绿洲廊道功能区”的复合型生态空间结构优化体系(图7)。

表5 各县区生态安全水平面积比/%

图7 生态空间结构优化布局设计图 Fig.7 Design drawing of optimized layout of ecological space structure

(1)构筑生态安全防护带,强化“两区”生态环境质量

为保证三大绿洲区的有序发展,防止风沙的进一步吞噬,因而在介于沙漠区和绿洲区极度脆弱地区构建防护带,防止沙化入侵。祁连山北麓生态防护带位于祁连山区与绿洲区的过渡地带,该地区具有保持水土的重要意义。以民勤县下游沙漠区为主的治理优化区和祁连山水源涵养生态功能区,是生态优化布局中的两个重要区域。南部的水源涵养区是整个石羊河的水源地,维持绿洲区正常发展的保障,应加强封育保护,保证水源涵养。优化治理区以沙漠为主,生境质量最差,是绿洲区发展的最大威胁,采用生态措施固定沙源,实施节水灌溉措施,种植沙漠植被进一步提高植被盖度。

(2)统筹“三绿洲”间关系,构筑廊道网络

基于民勤绿洲、昌宁绿洲和走廊盆地绿洲三大主要绿洲区,以西大河、东大河、石羊大河以及古浪河等为轴线,形成主要自然生态廊道,通过五大廊道增加各绿洲区之间的连通性,更加利于绿洲的发展,两者相辅相成共同促进石羊河流域生态环境发展,构筑更加完善的生态安全格局网络体系。加强生态战略节点、水源地的保护力度,维护重要生态区域,推动能量流、生态流和物种之间扩散。进一步涵养水源、维护生物多样性,优化调节绿洲区的人地关系。

(3)积极响应政府规划,优化生态空间结构

2007年《石羊河流域重点治理规划》的总体布局中提出,上游地区需加强封育保护,继续建设祁连山水源涵养林区,中下游地区强化节水,进行灌区节水改造,建设绿洲防护林体系。《石羊河流域生态环境综合治理规划》中预计在2050年建成祁连山水源涵养区、走廊盆地绿洲功能区、北部荒漠与绿洲交互功能区和荒漠区。本文立足相关政策及规划,以空间形式重构空间边界,从空间视角实现空间治理,对流域内空间结构进行科学合理的划分,推动区域可持续发展。

4 结论与讨论

本文运用距离分析、叠加分析和地统计分析等空间分析方法,利用最小累积阻力模型(MCR)构建2005—2015年石羊河流域生态安全格局,分析生态安全水平时空特征,并提出优化方案。主要结论有：

(1)通过沙漠化、水资源安全、水土保持安全和生物多样性安全性评价,识别生态安全水平高区作为生态源地,2005、2010、2015年生态源地区分别占总区域的16.7%、14.7%、19.8%；主要分布在祁连山生态保护区,该区域应严格禁止开发建设活动并加强生态保护；2005—2015年,生态源地呈现出逐年增长的趋势,石羊河流域生态恢复明显。

(2)基于MCR模型将研究区划分为生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态优化区和生态治理区5种不同安全水平区,生态安全水平由低向高安全水平转化的面积占总转换面积的47%,生态环境质量好转。2005—2015年,石羊河流域生态安全格局网络体系更加完趋于复杂、完善。2005年,识别出36个战略点,21条潜在廊道,23条廊道和众多枝状的辐射通道,2010年,识别出36个生态节点42条生态廊道和22条潜在廊道,源与源之间的连通性和网络联系加强,2015年识别出35个生态节点,47条廊道和16条潜在廊道,廊道的主线依然沿着石羊河干流及各支流分布,源地面积增加,生态廊道数量增加,在流域的东部和西部部分地区之间的潜在廊道发展为廊道,流域生态安全格局网络稳定性提升。

(4)基于生态安全格局组分的优化重组,提出构建以“二带区、三绿洲、五廊道、多中心”为核心的“绿洲廊道功能区”的复合型生态空间结构优化体系,加快推进石羊河流域形成多层次、复合型生态空间格局体系,加强生态脆弱的石羊河流域的生态环境保护与恢复。

通过构建区域生态安全格局,进而优化干旱内陆河生态空间结构,有助于缓解生态脆弱的干旱内陆河流域社会经济发展与生态保护之间的矛盾,促进该地区生态系统与社会经济持续协调发展。本文依据研究区气候和生态环境特征,选取水资源、水土保持、生物多样性和沙漠化4个子系统综合评价干旱内陆河流域的生态安全水平,能够更为客观的表征研究区的生态安全水平。生态源地的识别采用了多子系统叠加的方法,综合考虑了生物、沙漠、水土和水资源各个方面的因素,通过各单一格局分别提取源地的方式具有针对性,从而区别于直接将林地或自然保护区作为生态源地,或基于多种生态过程分析后将生境质量高的地区作为生态源地的方法。需要说明的是本文中NPP是通过数据重采样获得,在分辨率上可能会对沙漠化格局的结果产生一定的影响,今后对指标的选择及处理需要进一步的完善,使其结果的科学性和准确性更高,其次论文在构建生态安全格局缺乏对社会经济方面的考虑,在优化格局设计中只考虑自然生态廊道,没有考虑人工廊道的构建,使得生态安全格局网络结构简单,相互联通水平较低,在今后的研究中会将社会经济要素及自然廊道和人工廊道有机结合进行深入的研究,使得石羊河流域生态安全格局构建及优化设计更加合理。