粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

王海云,匡耀求,文薪荐,宋兆璞,刘德华

粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

王海云1,2,3,匡耀求4*,文薪荐2,宋兆璞2,刘德华2

(1.中国科学院广州地球化学研究所,广东 广州 510640；2.广东省国土资源测绘院,广东 广州 510500；3.中国科学院大学,北京 100049；4.暨南大学环境学院,广东 广州 511443)

以粤港澳大湾区为研究对象,利用MSPA-InVEST模型和连通性评价识别生态源地,进而在构建生态阻力面基础上,运用MCR和重力模型提取潜在生态廊道,并利用产业集聚特征构建规划廊道,提出兼具生态保护和经济发展的生态网络构建方案.结果表明:生态源地共35处,总面积约17165.85km2;基础生态廊道42条,长度2085.34km;源地及廊道存在明显空间分布差异,呈现出"中心空洞型"分布特征;通过增加12个生态-产业战略节点和28条规划廊道,生态网络闭合度、连接度和连通率可提升150%、26.83%和28.57%,生态网络结构向"蜂巢状"转变;结合河流及海岸等天然廊道构建的综合生态网络连接了大湾区288个生态保护区,构成了山体、水体、湿地综合生态保护格局.总体来看,兼顾生态保护和经济发展视角构建的生态网络体系具有一定的适应性,可为粤港澳大湾区生态格局的建设和优化提供参考.

生态源地；生态廊道；生态网络；规划廊道；粤港澳大湾区

人类生存环境依赖于生物多样性和生态系统服务[1].近年来,频繁的人类活动及高强度的土地开发导致生态空间孤岛化、破碎化[2-3],重要生态源地逐渐退化,源地之间联系减弱,生物多样性和区域生态系统调控能力大幅下降,直接影响了区域生态安全和可持续发展[4-6].生态网络作为联系各生态斑块的空间组织体系[7],能够促进生态系统物质、能量流动[8],减少景观破碎化对残余生态斑块的负面影响.因此,构建生态网络成为恢复、维持生态系统连通性的重要策略,以便保障生态服务供给,实现区域生态平衡[9].

20世纪90年代以来,生态网络与地理、规划等多学科融合,在生物多样性保护、生境恢复、景观规划[10-12]等方面取得了较多进展,并形成"识别生态源地-构建阻力面-提取生态廊道"的典型构建范式[13].

生态源地通常直接选择大型自然斑块[14]或利用生态系统服务[15]、生境质量[16-17]、形态学空间格局分析(MSPA)[18-19]等评估方法提取.阻力面构建主要通过景观类型赋值得到,也有学者进一步利用地形因素、夜间灯光指数、不透水面[20-22]等对阻力值进行修正.生态廊道的构建方法包括最小阻力模型(MCR)[23]、电流理论[24]、图论模型[25]、通风效益模型[26]等.总体来看,有关生态网络构建的研究日益成熟,各尺度的案例研究不断积累,但如何合理地划分源地和判断廊道重要性,维持重要生态过程和景观的连通性仍然面临着挑战[27].此外,由于人类经济活动对生态环境的影响往往被简化为一个阻力因子,导致经济活动空间难以加入既有生态网络构建分析框架中[28],造成生态网络不完整,从而影响生态源地对建设密集区环境负效应的缓解效果.

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,生态源地受建设开发蚕食现象明显,建成区已基本不存在连续的生态廊道,城市内涝、热岛效应、生物多样性丧失等系列生态问题凸出[29],对其生态网络构建的研究极具重要性和紧迫性,对其他城市群或建设密集区的生态格局研究也有一定的借鉴作用.鉴于此,本文运用MSPA-InVEST模型提取高质量核心区斑块,结合生态保护区范围,通过景观连通性评估识别生态源地;运用MCR和重力模型构建生态网络,再结合产业集聚特征增加生态-产业节点和规划廊道,形成了兼具生态保护和经济发展的生态网络,以期达到粤港澳大湾区生态服务供给和社会经济活动协调发展、融合共生的目的,为大湾区跨境生态安全格局构建提供参考.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

粤港澳大湾区位于北纬21°～25°,东经111°～ 116°之间,包括香港、澳门两个特别行政区和广东省广州、深圳、珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门、肇庆(以下称珠三角)9个城市,总面积5.6万km2,属南亚热带海洋性季风气候,多年平均降水量为1929.8mm,平均气温为21.9℃,地貌以低山、丘陵和三角洲平原为主.河岸、海滨、森林、农田等生态空间多样,人口与经济要素密集,城市空间一体化趋势明显[30],探索区域尺度下的生态网络成为大湾区落实可持续发展战略的重点.

1.2 数据来源

研究采用的主要数据包括:粤港澳大湾区2019年优于2m的GF-1、GF-2影像,香港2019土地利用图,用于提取景观类型数据和评估生境质量.经检验,数据精度满足分析要求;分辨率30m的DEM数据,来源于地理空间数据云,用于坡度数据提取;2019年的夜间灯光数据来源于全球NPP-VIIRS合成数据集(https://doi.org/10.7910/DVN/YGIVCD),用于修正基本阻力面;香港郊野公园、地质公园及海岸公园等数据来源于香港农渔自然护理署,澳门郊野公园、湿地公园数据来源于《澳门特别行政区城市总体规划(2020-2040)》,珠三角自然保护区、森林公园、湿地公园等数据来源于广东省林业局,饮用水水源地数据来源于广东省生态环境厅,以上重点生态功能区统称生态保护区,用于生态源地提取;珠三角开发园区、村镇工业集聚区范围来源于广东省自然资源厅,用于产业集聚区识别.

1.3 研究方法

1.3.1 生态源地 生态源地是构建生态网络的基础.利用MSPA景观要素分析[31]与InVEST模型[32]生境质量评价结果,提取高质量核心区斑块,再结合各类生态保护区范围,提取生态源地,避免单独采用某一种方法可能导致的源地错选或漏选.本文将林地、草地和水域(河流、湖泊、水库和坑塘)作为前景要素,其余地类为背景,生成二值图像,利用Guidos Toolbox 软件,采用八邻域分析法进行景观要素识别.运用InVEST模型的生境质量评估模块,将耕地、园地、城镇、乡村、工矿用地、铁路、公路设定为影响区域生境质量的威胁源,根据威胁源和响应状态评估生境质量.模型中相关参数参照InVEST模型用户手册、已有研究[33-35]和专家意见后设置,具体设置如表1和表2所示.由于有效斑块的大小不限于斑块本身,而在于功能相连的整体斑块,连通性强的斑块拥有更多的生物群落[36],基于Conefor软件评价各景观斑块之间的连通性[37]强弱.

1.3.2 阻力面构建 不同自然条件和人类活动对物种迁移的影响程度不同.已有研究表明:不同景观类型和地形地貌特征会影响物质能量及信息交流;距离道路越近,城镇扩张引力越大,物种迁移越困难;破碎度越高,人类活动越频繁,越不利于生态源地扩展.本文选取景观类型、坡度、起伏度、距道路距离和破碎度作为阻力因子指标.参考相关研究[38-40],结合景观类型和地形地貌特征导致的生境适宜性差异、距离衰减性原理等对各阻力因子赋值.通过对5位生态规划专家的访谈获取对各指标相对重要性的对比,构建阻力因子判别矩阵.使用yaahp软件对判断矩阵进行一致性检验,并计算得到各因子权重如表3所示.

表1 威胁源及其最大影响距离、权重及衰减类型

表2 生境适宜性及其对不同威胁源的相对敏感程度赋值

夜间灯光数据[41]是对人类活动强度的综合表征,因此本文利用夜间灯光数据对阻力面进行修正[42],以提升廊道模拟的准确性和合理性.公式如下:

1.3.3 生态廊道提取 生态廊道是低阻力生态通道,能够连通破碎的生境斑块,对保持区域内生态流、生态过程的连续性和流通性起重要作用.利用MCR和ArcGIS的成本路径工具,提取生态源地之间最小累计阻力值最低的栅格连接而成的长廊,作为潜在生态廊道,并通过重力模型[43]定量评价源地斑块间的相互作用强度,判定潜在生态廊道的相对重要性.

表3 阻力因素赋值

2 结果与分析

2.1 生态源地

2.1.1 基于MSPA的景观分析 MSPA将二值图像分为核心区、孤岛、环道、桥接区、孔隙、边缘区、支线7类互斥景观类型.以林地、草地和水域为前景进行MSPA分析,结果表明:在7种景观类型中,核心区面积最大,占比62.9%,以林地为主,主要分布在大湾区北部的肇庆、惠州和西部的江门,在大湾区南部的核心区斑块数量和规模小,呈点状组团分布;边缘区面积仅次于核心区,占比10.7%,是核心区与非生态景观之间的过渡,具有边缘效应;桥接区围绕核心区分布,占比9.9%,主要为道路两侧林草斑块;环道和支线占比分别为4.1%和4.6%,对廊道连接起一定的辅助作用;孤岛占比低,仅2.7%,为城镇中心孤立的绿地景观.综上,大湾区尽管存在大面积核心区斑块,但空间分布不均,边缘区占比较大,城市扩张对生态景观的挤压效应明显,且桥接区比例有限,环道和支线占比较低,孔隙类景观多,导致生物迁移能力减弱,此外,孤岛占比低说明可作为生态要素流动的临时栖息地少,生态斑块整体连通性差.

2.1.2 生境质量 通过InVEST模型得到粤港澳大湾区生境质量,按照ArcGIS自然断点法分为高质量生境(0.78～1)、中质量生境(0.36～0.78)和低质量生境(0～0.36).空间上,大湾区生境质量呈现出中部低、四周高的格局,高质量生境占比59.66%,分布在大湾区外围边缘地带;低质量生境区具有明显的集聚性,主要分布在以广州、深圳为核心的中心城市群、紧邻广深的佛山、东莞、中山以及开发强度高的澳门,这些区域经济发展快、人类活动频繁,建设用地密集,导致原有生态系统破坏严重;中质量生境分布在高质量生境和低质量生境斑块之间,占比6.7%,随着建设开发活动不断扩张,这些区域存在生境质量退化风险;此外,高低生境之间缺乏合理的景观过渡,局部地区出现了高质量生境破碎化现象,如肇庆北部的高质量生境斑块中零星出现低质量生境斑块,存在破碎化加剧的风险.

2.1.3 生态源地识别与评价 综合MSPA-InVEST模型评估结果,91.81%的核心区与高质量生境斑块重叠,说明大部分核心区斑块具有较高的生境质量,具备作为生物栖息地的条件.考虑到生态保护区和生态源地在功能上的相似性以及栖息地有效连通的重要性,将高质量生境-核心区斑块和生态保护区斑块融合,统一开展连通重要性计算.参考已有研究[44-45],将连通重要性指数大于0.2的斑块确定为生态源地,并按照自然断点法将大于25、(1,25)、(0.2,1)依次划为核心源地、重要源地、一般源地.总体来看,各类生态源地涵盖了大湾区213个生态保护区(表4),包括了大湾区内绝大多数的生物栖息地,但空间分布上,42.96%和26.56%的源地分布在肇庆和惠州,其次是江门,占15.79%,其余地区分布较少,大湾区东西两岸源地之间相隔较远,生态要素流动性不足.

表4 生态源地内保护区数量和重要生态保护区名称

2.2 阻力面评价

按照表3计算阻力因子得到基础阻力面(图1a),并通过夜间灯光修正形成生态阻力面,按照自然断点法分为高阻力(60～100),较高阻力(35～60),较低阻力(20～35),低阻力(1～20)(图1b).对比修正前后,生态阻力面在相同景观类型的内部空间差异更加明显,说明夜间灯光数据的修正使人类活动对生态过程的影响得到更充分的考虑,对物种迁移的干扰强度表达更为精确.结果显示,大湾区阻力评级高和较高的区域占总面积的18.23%,集中分布在佛山东部、广州西南部、东莞北西部、深圳中西部.这些区域建设开发集中,人类活动挤压了生态源地扩展空间,对生态流扩张产生较大阻力.低阻力区占比66.85%,分布在山地较多、森林覆盖度高的区域.较低阻力区占比14.93%,主要沿路网分布,道路的阻隔导致生态源地之间的互通互联程度下降.高阻力区与低阻力区之间的实际过渡区域较小.

2.3 生态网络构建

利用MCR模型提取潜在廊道595条,各廊道之间交错纵横,紧密分布,存在大量路径重合或相似的情况,廊道的冗余性较高,因此,需要结合廊道的重要性和可替代性对冗余廊道进行删减.本研究通过重力模型评价,最终选择重力值大于1,廊道间重合率低的廊道作为基础生态廊道,共42条(图2),全长2085.34km.

重要廊道是保障区域生态安全的核心,使核心源地与其他源地之间形成最基本的生物迁徙通道,长度688.02km,呈链状模式分布.其中,1号核心源地通过4条重要生态廊道,与南岭山脉的怀集三岳自然保护区以及西江下游的烂柯山、羚羊山等重要生态景观连接.2号核心源地通过4条重要廊道,分别与广州东北部和惠州北部的重要生态景观连接,廊道途经广州的流溪河以及惠州的象头山国家级自然保护区,通过白沙河水库与大湾区毗邻的万绿湖国家湿地公园相接.3号核心源地则通过2条重要廊道,连接惠州北部和东部的重要生态斑块,并经象头山自然保护区与2号核心源地相连.

一般廊道共32条,连接重要源地和一般源地,在大湾区东西两岸均有分布.西岸一般廊道全长1018.52km,主要分布在江门,呈环状连接江门的古兜山、曹峰山、七星坑、梁金山等自然保护区,石猫、潜龙湾等森林公园以及大隆洞、孔雀湖等湿地公园,并向外延伸连接至中山香山、佛山金沙岛、肇庆烂柯山等重要生态景观.东岸一般廊道长度仅378.80km,主要分布在惠州,以象头山为中心,往北连接至白沙河水库和2号核心源地,往南连接东莞银瓶嘴保护区、深圳铁岗石岩湿地公园、大鹏半岛-田头山保护区,并延伸至香港八仙岭、船湾、大帽山等郊野公园,形成大湾区东部跨境生态廊道.

整体来看,两级生态廊道构成了大湾区基础生态网络,连接了238个生态保护区,形成了源地之间互联的通道,但各城市廊道分布存在显著差异, 83.3%的重要廊道分布在惠州和肇庆,56.25%的一般廊道分布在大湾区西岸的江门、肇庆,大湾区外围生态源地密集区与中部经济生产集聚区之间的廊道十分有限,造成外围和中心生态景观连通性较差,加上河口对东西两岸的阻隔,整体生态网络不够完善.因此从生态系统稳定性角度出发,应综合考虑景观特征和经济发展需求,在大湾区中部以及沿海区域构建新的廊道来优化生态网络,从而促进生态空间与经济空间的相互融合,统筹提升区域生态服务功能.

图2 基础生态廊道

2.4 生态网络优化

粤港澳大湾区是我国城镇化率最高的城市群,也是典型的产业和人口集聚区,同时还分布着工业化早期形成的村镇工业集聚区,形成了密集的建设空间,景观破碎严重,亟需配套建设环境基础设施,优化区域生态网络.通过ArcGIS核密度分析法分析大湾区工业园区空间分布(图3),发现高密度聚集区主要位于东莞和佛山,东莞工业园区面积最大,数量最多,2km2以上的连片工业园区面积达到167.42km2,占东莞市陆域总面积的6.81%,空间上分布密集且均匀,形成以各村镇为中心的团块星座型结构(图3b),佛山连片工业园区面积仅次于东莞,呈现"大分散、小集聚"的分布特征,具有一定规模集聚效应,功能分区明显,形成东部禅城-南海产业连片区,并向南延伸至顺德北滘和大良(图3a);中密度集聚区位于深圳北部、广州西部、中山北部以及香港北部,在城市群交界区域呈现集聚特征,如深圳的光明、龙岗分别与承接产业转移的东莞和惠州紧密连接,广州在邻近佛山的白云、番禺形成集聚区;低密度集聚区广泛分布在大湾区中部,占大湾区总面积的44.61%,包括珠海唐家湾和金湾组团,澳门青州跨境工业区、路环联生工业区和九澳工业区组团,江门东北部以及肇庆东南部组团等.

在产业高密度集聚区与最小成本路径存在空间冲突(相交或相切)处设立生态-产业战略节点,剔除距离相近的点后,最终保留节点12个,并按照最小累计阻力模型补充规划廊道,共28条(图4),长度827.53km.规划廊道主要分布在产业密集的佛山、东莞和广州,连接了区域内重要的城市生态景观,如佛山西江外滩和鲤鱼沙湿地公园、广州海珠湿地公园、东莞华阳湖湿地公园等,并与6、11、17、18、22、27、29号等源地连接.对比布局战略节点前后,生态网络覆盖的生态保护区数量提升至257个,生态网络闭合度、连接度和连通率[36]较之前的生态网络有了大幅提升(表5),生态网络回路数量和节点的平均连线数均明显增加,网络结构由树状向“蜂巢状”转变.可见,规划廊道对原有生态网络形成了有效补充,从而保证了"外围—中心"生态要素流的流通,优化了生态安全空间格局.

图3 工业集聚区范围

图4 规划廊道

表5 优化前后网络指数

2.5 综合生态网络

河流网络本身即为物种、种群的生态走廊[46],海岸及近海湿地是鸟类重要栖息地.利用河流及海岸的自然连通作用[47],将珠江流域主要干流和部分能够连通源地的支系河流以及海岸作为天然廊道加以保护,共识别天然廊道总长1920.96km,叠加天然廊道形成的综合网络连通率达到0.58,说明网络结构进一步完善,以原本廊道空缺的珠海和澳门为例,珠海平岗泵站、竹银水库等饮用水水源地、竹篙岭等森林公园通过磨刀门入海口沿西江往北连接至1号核心源地,澳门南部的路氹城生态保护区则通过海岸与珠海横琴滨海湿地相连,并西连金湾金湖湿地、镇海湾红树林保护区,东至中山翠亨国家湿地公园、广州南沙湿地公园、深圳西湾红树林湿地公园、深圳湾湿地公园、内伶仃岛-福田红树林国家级自然保护区、香港米埔自然保护区、惠州大亚湾和惠东海龟国家级自然保护区,构成了大湾区山体、水体、湿地综合生态网络整体保护格局.

3 讨论

基于生态网络构建结果,提出以下生态格局优化建议:(1)针对生态源地零星分布低生境质量斑块和具有生境退化风险的现象,建议通过相关生态功能区规划,加强对栖息地内部生态基质和廊道的保护,严格控制低质量斑块扩散;(2)针对大湾区路网密度大,建议加强道路防护林绿化,利用碧道、绿道建设成果,改善道路对物种迁移的阻隔效应,并在关键节点设立涵洞、高架桥等生物通道;(3)针对大湾区建设密集的特点,城区绿化建设以及关键生态节点的培育至关重要,尤其对生态障碍点应优先实施生态修复,从而提升整体生态连通性.

本文构建的生态网络未考虑城镇内部小面积的公园绿地,下一步将通过构建支廊道,增加踏脚石,进一步提高生态网络连通性,促进源地的生态效益辐散到城市中心.此外,本文侧重于陆域生态网络构建,未涉及河流水质、岸线类型、沿岸植被宽度等因素对物种迁移、传播及水生生物栖息繁衍的影响,下一步研究致力于探索陆海统筹的生态网络叠加耦合方法,对水陆交融的重要节点开展深入分析,并细化讨论生态廊道宽度,使研究结果更科学、精准.

4 结论

4.1 粤港澳大湾区的生态源地面积约17165.85km2,占总面积的31.07%,类型以林地为主,说明林地在大湾区生态格局中至关重要;生态源地主要分布在大湾区北部、东部和西南部的山地、丘陵地带,中南部分布稀疏,东西两岸生态源地连通性弱;大湾区生态阻力低值区面积较大,但阻力高值区与低值区之间过渡区域少,“中心-外围”两极分化,道路对生态源地的分割效应明显.

4.2 粤港澳大湾区产业集聚密度从内而外逐级递减,低密度集聚区分布广泛,高密度集聚区主要分布在东莞和佛山,其中东莞产业集聚区密集且分布均匀,呈星座型空间格局,佛山则呈聚集离散型分布特征,具有规模集聚效应;中密度集聚区分布在深圳、广州、中山和香港,具有跨区域集聚特征,尤其在深莞、广佛城市交界处集聚特征更显著.

4.3 基于MCR模型和重力模型提取生态廊道42条,全长2085.34km,重要廊道主要分布在惠州和肇庆,一般廊道主要分布在大湾区西岸,生态源地与产业集聚区之间的生态廊道十分有限,呈“中心空洞型”分布;根据产业集聚区与最小成本路径的空间冲突,补充12个生态-产业战略节点和28条规划廊道后,生态网络向“蜂巢状”转变,网络闭合度、连接度和连通率均有大幅提升;由生态源地和四类廊道构成的综合生态网络连通率达到0.58,覆盖了粤港澳大湾区288个生态保护区,说明加入规划廊道和连通天然廊道后,物种扩散的路径明显增多,整体生态网络的稳定性更强.

[1] 傅伯杰,于丹丹,吕 楠.中国生物多样性与生态系统服务评估指标体系[J]. 生态学报, 2017,37(2):341-348.

Fu B J, Yu D D, Lü N. An indicator system for biodiversity and ecosystem services evaluation in China [J]. Acta Ecologica Sinica, 2017,37(2):341-348.

[2] Su J, Yin H, Kong F. Ecological networks in response to climate change and the human footprint in the Yangtze River Delta urban agglomeration, China [J]. Landscape Ecology, 2021(36):2095-2112.

[3] Evans M J, Banks S C, Driscoll D A, et al. Short-and long-term effects of habitat fragmentation differ but are predicted by response to the matrix. Ecology, 2017,98(3):807-819.

[4] Newbold T, Hudson L N, Hill S L, et al. Global effects of land use on local terrestrial biodiversity [J]. Nature, 2015,520:45-50.

[5] Bourdouxhe A, Duflot R, Radoux J, et al. Comparison of methods to model species habitat networks for decision-making in nature conservation: The case of the wildcat in southern Belgium [J]. Journal for Nature Conservation, 2020,58:125901.

[6] Zhao S M, Ma Y F, Wang J L, et al. Landscape pattern analysis and ecological network planning of Tianjin City [J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2019,46:126479.

[7] Lin Q, Mao J Y, Wu J S, et al. Ecological security pattern analysis based on InVEST and least-cost path model:A case study of Dongguan Water Village [J]. Sustainability, 2016,8(2):172.

[8] 于 强,杨 斓,岳德鹏,等.基于复杂网络分析法的空间生态网络结构研究[J]. 农业机械学报, 2018,49(3):214-224.

Yu Q, Yang L, Yue D P, et al. Investigation on complex spatial ecological network structure based on complex network analysis method [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018,49(3):214-224.

[9] 曲 艺,陆 明.生态网络规划研究进展与发展趋势[J]. 城市发展研究, 2016,23(8):29-36.

Qu Y, Lu M. Research progress and development trend of ecological network planning [J]. Urban Development Studies, 2016,23(8):29-36.

[10] 李欣鹏,李锦生,侯 伟.区域生态网络精细化空间模拟及廊道优化研究—以汾河流域为例[J]. 地理与地理信息科学, 2020,36(5):14- 20,55.

Li X P, Li J S, Hou W. Research on refined simulation of regional network and corridor optimization:A case study of Fenhe river basin [J]. Geography and Geo-Information Science, 2020,36(5):14-20,55.

[11] 李 凯,侯 鹰,Hans S P,等.景观规划导向的绿色基础设施研究进展—基于"格局—过程—服务—可持续性"研究范式[J]. 自然资源学报, 2021,36(2):435-448.

Li K, Hou Y, Hans S P, et al. Research progress of green infrastructure oriented by landscape planning:From the perspective of "pattern- process-services-sustainability" research paradigm [J]. Journal of Natural Resources, 2021,36(2):435-448.

[12] De Montis A, Caschili S, Mulas M, et al. Urban–rural ecological networks for landscape planning [J]. Land Use Policy, 2016,50:312- 327.

[13] 韩宗伟,焦 胜,胡 亮,等.廊道与源地协调的国土空间生态安全格局构建[J]. 自然资源学报, 2019,34(10):2244-2256.

Han Z W, Jiao S, Hu L, et al. Construction of ecological security pattern based on coordination between corridors and sources in national territorial space [J]. Journal of Natural Resources, 2019,34 (10):2244-2256.

[14] 徐德琳,邹长新,徐梦佳,等.基于生态保护红线的生态安全格局构建 [J]. 生物多样性, 2015,23(6):740-746.

Xu D L, Zou C X, Xu M J, et al. Ecological security pattern construction basedon ecological protection redlines [J]. Biodiversity Science, 2015,23(6):740-746.

[15] 胡其玉,陈松林.基于生态系统服务供需的厦漳泉地区生态网络空间优化[J]. 自然资源学报, 2021,36(2):342-355.

Hu Q Y, Chen S L. Optimizing the ecological networks based on the supply and demand of ecosystem services in Xiamen-Zhangzhou- Quanzhou region [J]. Journal of Natural Resources, 2021,36(2):342- 355.

[16] 方 莹,王 静,黄隆杨,等.基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别—以烟台市为例[J]. 自然资源学报, 2020,35(1):190-203.

Fang Y, Wang J, Huang L Y, et al. Determining and identifying key areas of ecosystem preservation and restoration for territorial spatial planning based on ecological security patterns: A case study of Yantai city [J]. Journal of Natural Resources, 2020,35(1):190-203.

[17] 常玉旸,高 阳,谢 臻,等.京津冀地区生境质量与景观格局演变及关联性 [J]. 中国环境科学, 2021,41(2):848-859.

Chang Y Y, Gao Y, Xie Z, et al. Spatiotemporal evolution and spatial correlation of habitat quality and landscape pattern over Beijing- Tianjin-Hebei region [J]. China Environmental Science, 2021,41(2): 848-859.

[18] 陈南南,康帅直,赵永华,等.基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建[J]. 应用生态学报, 2021,32(5):1545-1553.

Chen N N, Kang S Z, Zhao Y H, et al. Construction of ecological network in Qinling Mountains of Shaanxi, China based on MSPA and MCR model [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2021,32(5): 1545-1553.

[19] 张启舜,李飞雪,王帝文,等.基于生态网络的江苏省生态空间连通性变化研究 [J]. 生态学报, 2021,41(8):3007-3020.

Zhang Q S, Li F X, Wang D W, et al. Analysis on changes of ecological spatial connectivity in Jiangsu Province based on ecological network [J]. Acta Ecologica Sinica, 2021,41(8):3007-3020.

[20] 高 阳,刘悦忻,钱建利,等.基于多源数据综合观测的生态安全格局构建—以江西省万年县为例[J]. 资源科学, 2020,42(10):2010- 2021.

Gao Y, Liu Y X, Qian J L, et al. Improving ecological security pattern based on the integrated observation of multiple source data:A case study of Wannian County, Jiangxi Province [J]. Resources Science, 2020,42(10):2010-2021.

[21] 彭 建,李慧蕾,刘焱序,等.雄安新区生态安全格局识别与优化策略 [J]. 地理学报, 2018,73(4):701-710.

Peng J, Li H L, Liu Y X, et al. Identification and optimization of ecological security pattern in Xiong'an New Area [J]. Acta Geographica Sinica, 2018,73(4):701-710.

[22] 刘珍环,王仰麟,彭 建,等.基于不透水表面指数的城市地表覆被格局特征—以深圳市为例[J]. 地理学报, 2011,66(7):961-971.

Liu Z H, Wang Y L, Peng J, et al. Using ISA to analyze the spatial pattern ofurban land cover change:A case study in Shenzhen [J]. Acta Geographica Sinica, 2011,66(7):961-971.

[23] 黄雪飞,吴次芳,游和远,等.基于MCR模型的水网平原区乡村景观生态廊道构建[J]. 农业工程学报, 2019,35(10):243-251.

Huang X F, Wu C F, You H Y, et al. Construction of rural landscape ecological corridor in water network plain area based on MCR Model [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019,35(10):243-251.

[24] 李久林,徐建刚,储金龙.基于Circuit理论的城市生态安全格局研究—以安庆市为例[J]. 长江流域资源与环境, 2020,29(8):1812-1824.

Li J L, Xu J G, Chu J L. Constructing the Urban Ecological Security Pattern of Anqing City by Circuit Theory [J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2020,29(8):1812-1824.

[25] 单 楠,周可新,潘 扬,等.生物多样性保护廊道构建方法研究进展[J]. 生态学报, 2019,39(2):411-420.

Shan N, Zhou K X, Pan Y, et al. Research advances in design methods of biodiversity conservation corridors. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(2):411-420.

[26] 陈艳梅,高吉喜,年 蔚,等.风域视角京津冀生态廊道空间格局识别[J]. 中国环境科学, 2021,41(7):3418-3426.

Chen Y M, Gao J X, Nian W, et al. Identification of ecological corridors’spatial pattern in Beijing-Tianjin-Hebei region from the perspective of wind domain [J]. China Environmental Science, 2021, 41(7):3418-3426.

[27] Xiao S C, Wu W J, Guo J, et al. An evaluation framework for designing ecological security patterns and prioritizing ecological corridors: application in Jiangsu Province, China [J]. Landscape Ecology, 2020,35:2517-2534.

[28] 戴 璐,刘耀彬,黄开忠.基于MCR模型和DO指数的九江滨水城市生态安全网络构建[J]. 地理学报, 2020,75(11):2459-2474.

Dai L, Liu Y B, Huang K Z. Construction of an ecological security network forwaterfront cities based on MCR model and DO index:A case study of Jiujiang city [J]. Acta Ecologica Sinica, 2020,75(11): 2459-2474.

[29] 江伟康,吴隽宇.基于地区GDP和人口空间分布的粤港澳大湾区生境质量时空演变研究.生态学报, 2021,41(5):1747-1757.

Jiang W K, Wu J Y. Spatio-temporal evolution of habitat quality in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area based on regional GDP and population spatial distribution. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(5):1747-1757.

[30] 王甫园,王开泳,郑 鑫,等.珠三角城市群生态空间游憩利用扩展格局及影响因素.生态学报, 2021,41(17):7049-7062.

Wang F Y, Wang K Y, Zheng X, et al. Spatial expansion pattern and influencing factors of recreational utilization of ecological space in the Pearl River Delta urban agglomeration. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(17):7049-7062.

[31] 陈竹安,况 达,危小建,等.基于MSPA与MCR模型的余江县生态网络构建[J]. 长江流域资源与环境, 2017,26(8):1199-1207.

Chen Z A, Kuang D, Wei X J, et al. Developing ecological networks based on MSPA and MCR: A case study in Yujiang county [J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2017,26(8):1199- 1207.

[32] 赵晓冏,王 建,苏军德,等.基于InVEST模型和莫兰指数的甘肃省生境质量与退化度评估[J]. 农业工程学报, 2020,36(18):301-308.

Zhao X J, Wang J, Su J D, et al. Assessment of habitat quality and degradationdegree based on InVEST model and Moran index in Gansu Province [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020,36(18):301-308.

[33] 田义超,黄远林,张 强,等.北部湾南流江流域土地覆盖及生物多样性模拟 [J]. 中国环境科学, 2020,40(3):1320-1334.

Tian Y C, Huang Y L, Zhang Q, et al. Simulation of land cover and biodiversity in Nanliu river basin in Beibu Gulf [J]. China Environmental Science, 2020,40(3):1320-1334.

[34] 钟莉娜,王 军.基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响 [J]. 农业工程学报, 2017,33(1):250-255.

Zhong L N, Wang J. Evaluation on effect of land consolidation on habitat quality based on InVEST model. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017,33(1):250-255.

[35] 张学儒,周 杰,李梦梅.基于土地利用格局重建的区域生境质量时空变化分析 [J]. 地理学报, 2020,75(1):160-178.

Zhang X R, Zhou J, Li M M. Analysis on spatial and temporal changes of regional habitat quality based on the spatial pattern reconstruction of land use [J]. Acta Ecologica Sinica, 2020,75(1):160-178.

[36] Salgueiro P A, Valerio F, Silva C, et al.Multispecies landscape functional connectivity enhances local bird species’ diversity in a highly fragmented landscape [J]. Journal of Environmental Management, 2021,284:112066.

[37] 郑 茜,曾菊新,罗 静,等.武汉市生态网络空间结构及其空间管治研究[J]. 经济地理, 2018,38(9):191-199.

Zheng X, Zeng J X, Luo J, et al. Spatial structure and space governance of ecological network in Wuhan City [J]. Economic Geography, 2018.38(9):191-199.

[38] 赵 伟,邹欣怡,蒲海霞.成渝地区双城经济圈生态安全格局构建[J]. 中国环境科学, 2021,41(5):2423-2433.

Zhao W, Zou X Y, Pu H X. Construction of ecological security pattern in Chengdu-Chongqing twin-city economic circle [J]. China Environmental Science, 2021,41(5):2423-2433.

[39] 赵筱青,谭 琨,易 琦,等.典型高原湖泊流域生态安全格局构建—以杞麓湖流域为例 [J]. 中国环境科学, 2019,39(2):768-777.

Zhao X Q, Tan K, Yi Q, et al. Construction of ecological security pattern in typical plateau lake basi: A case of the Qilu lake basin [J]. China Environmental Science, 2019,39(2):768-777.

[40] 何建华,潘 越,刘殿锋.生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析 [J]. 生态学报, 2020,40(1):3590-3601.

He J H, Pan Y, Liu D F. Analysis of the wetland ecological pattern in Wuhan City from the perspective of ecological network [J]. Acta Ecologica Sinica, 2020,40(11):3590-3601.

[41] 吴健生,牛 妍,彭 建,等.基于DMSP/OLS夜间灯光数据的1995～ 2009年中国地级市能源消费动态 [J]. 地理研究, 2014,33(4): 625-634.

Wu J S, Niu Y, Peng J, et al. Research on energy consumption dynamic among prefecture-level cities in China based on DMSP/OLS Nighttime Light [J]. Geographical Research, 2014,33(4):625-634.

[42] 刘晓阳,魏 铭,曾 坚,等.闽三角城市群生态网络分析与构建[J]. 资源科学, 2021,43(2):357-367.

Liu X Y, Wei M, Zeng J, et al. Ecological network analysis and construction: A case study of the urban agglomeration of the Min River Delta, China [J]. Resources Science, 2021,43(2):357-367.

[43] 郭家新,胡振琪,李海霞,等.基于MCR模型的市域生态空间网络构建—以唐山市为例[J/OL]. 农业机械学报, 2021,1-17.http://kns.cnki. net/kcms/detail/11.1964.S.20210118.1907.008.html.

Guo J X, Hu Z Q, Li H X, et al. Construction of municipal ecological space network based on MCR model: A case study of Tangshan City [J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2021, 1-17.http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1964.S.20210118.1907.008.html.

[44] 汤 峰,王 力,张蓬涛,等.基于生态保护红线和生态网络的县域生态安全格局构建[J]. 农业工程学报, 2020,36(9):263-272.

Tang F, Wang L, Zhang P T, et al. Construction of county-level ecological security pattern based on ecological protection red line and network in China [J]. Transactionsof the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020,36(9):263-272.

[45] 陈泓宇,李 雄.基于MSPA-InVEST模型的北京中心城区绿色空间生境网络优化[J]. 风景园林, 2021,28(2):16-21.

Chen H Y, Li X, Optimization of green space habitat network of central Beijing based on MSPA-InVEST model [J]. Landscape Architecture, 2021,28(2):16-21.

[46] Rinaldo A, Gatto M, Rodriguez-Iturbe I. River networks as ecological corridors: A coherent ecohydrological perspective [J]. Advances in Water Resources, 2018,112:27-58.

[47] 杨彦昆,王 勇,程 先,等.基于连通度指数的生态安全格局构建—以三峡库区重庆段为例 [J]. 生态学报, 2020,40(15):5124-5136.

Yang Y K, Wang Y, Cheng X, et al. Establishment of an ecological security pattern based on connectivity index: a case study of the Three Gorges Reservoir Area in Chongqing. Acta Ecologica Sinica, 2020, 40(15):5124-5136.

Ecological network construction and corridor optimization in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area.

WANG Hai-yun1,2,3, KUANG Yao-qiu4*, WEN Xin-jian2, SONG Zhao-pu2, LIU De-hua2

(1.Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China；2.Institute of Land Resource Surveying and Mapping of Guangdong Province, Guangzhou 510500, China；3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China；4.School of Environment, Jinan University, Guangzhou 511443, China)., 2022,42(5)：2289～2298

Taking the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (GBA) as the interested area, the MSPA-InVEST model and connectivity evaluation were applied to identify ecological sources, and then on the basis of constructing the ecological resistance surface, the MCR and gravity models were used to extract potential ecological corridors, and the characteristics of industrial agglomeration were considered to construct planned ecological corridors. An ecological network construction scheme that combines ecological protection and economic development was formulated. It is concluded that: There are 35 ecological sources with a total area of about 17165.85km2; 42 basic ecological corridors with a length of 2085.34 km; there are obvious spatial differences between sources and corridors, showing a "central hollowing" spatial pattern; By adding 12 eco-industrial strategic nodes and 28 planned corridors, the closure, connectivity and connectivity rate of the ecological network can be increased by 150%, 26.83% and 28.57%, and the ecological network structure will be transformed into a "cellular" pattern; The comprehensive ecological network constructed by combining natural corridors such as rivers and coasts connects 288 natural reserves in the GBA, forming a comprehensive reservation pattern consisting of mountains, water bodies and wetlands. Overall, the ecological network system constructed from the perspectives of ecological protection and economic development showed good adaptability, which provides a reference for the construction and optimization of the ecological pattern in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area.

ecological sources；ecological corridors；ecological network；planned corridors；GBA

X171

A

1000-6923(2022)05-2289-10

王海云(1990-),女,内蒙古四子王旗人,中国科学院广州地球化学研究所博士研究生,主要从事自然资源调查监测评价、区域可持续发展研究.发表论文10余篇.

2021-10-14

广东省科技项目(2018B020207002);广东省科技计划项目(2021B1212100003);广东省普通高校创新团队项目(2020KCXTD005)

* 责任作者, 教授, kuangyaoqiu@jnu.edu.cn