基于生境质量的粤港澳大湾区生态网络识别

杨文越,叶泓妤

华南农业大学林学与风景园林学院,广州 510642

近年来,经济活动的增加以及高强度且无序的土地开发导致了生态环境污染、自然资源枯竭、生物多样性丧失、自然生态系统破坏和全球气候变化等问题[1-4]。人类活动对生态系统的强烈干扰成为社会经济可持续发展所面临的全球性生态安全挑战。我国快速城市化发展提高了人们物质水平和生活质量,同时也导致生态空间被大量挤占、局部区域生态退化等问题[5],对生态网络的连通性、完整性和生态安全带来严重威胁[6-7]。党的二十大报告指出,加快实施重要生态系统保护和修复重大工程,坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,提升生态系统多样性、稳定性和持续性。由此,通过识别生态网络和提升自然生境质量推进国土空间生态保护修复,对国土空间可持续发展起着积极作用,也是当前我国推动生态文明建设的重大战略举措以及保障国家生态安全的重要战略任务。

生态网络是通过识别对生态过程起保护作用的生态源地、生态廊道、生态战略点等关键要素形成网络空间体系[8-9],提高生境质量和保护生物多样性,进而形成维持生态系统功能可持续发挥作用的生态安全格局[10-11]。伴随着近几十年来生态系统面临的巨大压力,生态廊道、生态网络和生态安全格局的研究受到地理学和景观生态学等学科的日益重视[12-13]。识别生态网络及生态安全格局遵循“确定生态源地-构建阻力面-识别廊道”的方法较为普遍[14-15],其关键意义在于保护和控制基本生态过程[16]。优化生态网络被认为是提升自然生态系统服务价值的有效方法[17],通过生态网络空间分类管控、增加踏脚石、提升连通性等方法探讨生态网络的优化[18-19],最终实现区域生态安全的保障。生态源地确定和生态廊道识别是识别生态网络的关键步骤。生态源地的确定通常依据自然保护区、风景名胜区、森林公园以及生态红线区域进行选择[20-21],或构建综合评价指标体系定量识别生态源地,例如计算生态系统服务价值[22-23]、生态敏感性[24]、粒度反推法和热度分析法等[25]。形态空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)关注自然斑块面积和空间分布,强调景观连通性,使得生态源地的选取更具科学性。在已有研究中,生境质量通常作为生态源地选择的指标之一,主要通过土地利用、植被覆盖和InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)的生境质量(Habitat Quality)模块进行评估[26-27],但较少考虑生境质量时空变化对研究区的影响。在生态廊道识别中,最小累积阻力模型和电路理论是目前应用较广泛的方法[7,28-30]。电路理论突破最小累积阻力模型只能识别最小成本路径的局限性,模拟生物流随机扩散的过程以确定最优路径作为生态廊道,更好地体现景观生态过程流通性。生态廊道的识别多集中于线性要素的位置确定,确定生态廊道宽度对其功能的发挥和生态网络空间范围识别具有重要作用[20,31]。但识别廊道宽度的指标在选择上存在主观性强的问题,且廊道宽度的空间梯度较大,使其准确性和空间精度存疑。本文结合MSPA、景观连通性分析和生境质量评估的长时间序列时空格局进行生态源地确定,并运用电路理论模拟分析累积电流值的方法,确定生态廊道的空间位置和宽度,以期提高生态廊道宽度确定的客观性和空间精度。

粤港澳大湾区是国家战略和国家综合实力体现的重要地区,同时也是建设用地开发与生态用地保护的矛盾最突出的区域,生境质量下降且生态网络破碎化加剧[32-35],生态安全形势严峻,亟需从景观生态学视角对其生态网络进行研究。本文主要有以下研究目标:(1)研究粤港澳大湾区生境质量时空演化特征,并结合MSPA识别生态源地;(2)运用电路理论识别生态廊道、生态“夹点”和生态障碍点等生态网络关键要素,形成生态网络;(3)确定粤港澳大湾区生态网络中重点保护和优先修复的关键区域,并提出相应的生态保护、修复和优化建议。

1 研究数据与方法

1.1 研究区域

粤港澳大湾区(21°25′N-24°30′N,111°12′E-115°35′E)位于中国南方地区(图1),由广州、深圳、佛山、东莞、惠州、中山、珠海、江门、肇庆9市和香港、澳门两个特别行政区构成,土地总面积约5.6万km2。粤港澳大湾区河网密集广布,水道纵横交错;地形西北高,东南低,山地集中在北部,平原主要分布于中部和沿海地区。从2000年至2020年,粤港澳大湾区建设用地占比从7.47%上升至16.12%,土地开发与生态保护之间矛盾突出,生态安全面临严峻挑战。

图1 粤港澳大湾区地理位置图和2000-2020年土地利用空间分布图Fig.1 Geographical location of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area and its land use spatial distribution from 2000 to 2020基于自然资源部标准地图服务网站GS(2019)4342号标准地图制作,底图边界无修改

1.2 数据来源

本文研究数据及来源如下:(1)粤港澳大湾区行政边界矢量数据,来源于全国地理信息资源目录服务系统(https://www.webmap.cn/);(2)分辨率30m的2000年、2010年和2020年土地利用类型栅格数据,包括九种土地利用类型,来源于自然资源部(http://www.globallandcover.com/),用于MSPA以及评估生境质量和生境风险指数分析;(3)分辨率30m的数字高程模型(DEM)数据来源于地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn/)提供的ASTER GDEM,用于提取高程和坡度数据;(4)分辨率250m的2020年归一化植被指数数据(NDVI),来源于美国地质勘查局提供的MODIS影像MOD13Q1产品(https://lpdaac.usgs.gov/)。为了数据分析的严谨性和精确度,将上述数据统一转换为一致的分辨率(100m×100m)。

1.3 研究方法

本文技术路线如图2所示:首先使用InVEST模型对粤港澳大湾区内景观斑块的生境质量和生境风险指数进行定量评估,同时基于MSPA识别其景观要素,并根据其景观连通性和生境质量确定生态源地。其后,选取土地利用类型、生境风险指数、NDVI、高程和坡度五个阻力因子构建生态阻力面,通过电路理论识别生态廊道、生态“夹点”和生态障碍点。最终,得出粤港澳大湾区生态网络研究结果,为其国土空间生态保护和修复提供科学依据。

图2 生态网络识别流程图Fig.2 Framework for identifying ecological networksInVEST:生态系统服务和权衡的综合评估Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs;MSPA:形态学空间格局分析Morphological Spatial Pattern Analysis;NDVI:归一化植被指数Normalized Difference Vegetation Index

1.3.1InVEST模型评估生境质量

本文使用InVEST3.10.2模型内置的生境质量模块(即Habitat Quality模块)定量评估粤港澳大湾区内的景观斑块生境质量,其后根据生境质量状况对筛选的生态源地进行分级。生境质量模块基于2000年、2010年和2020年30m分辨率的土地利用类型栅格数据,提取生境威胁源数据,定量评估威胁源对生境的负面影响,以计算不同年份的生境质量指数并划分为4个等级:低生境质量(0-0.25)、较低生境质量(0.25-0.50)、较高生境质量(0.50-0.75)和高生境质量(0.75-1.00)。InVEST模型生境质量模块计算公式如下:

(1)

(2)

式中,Qxj为某种土地利用类型j中栅格x的生境质量指数,Hj为土地利用类型j的生境适宜性,Dxj为土地利用类型j中栅格x的生境威胁水平,k为半饱和常数(一般取值0.05),y为r威胁源栅格图上的所有栅格,Yr是指r威胁源栅格图上的一组栅格,wr为威胁源r的权重,ry为栅格y的威胁值,irxy为威胁源r的栅格y对栅格x的威胁值,βx为威胁源对栅格x的可达性水平(本文未考虑受法律保护程度,将其设为1),Sjr为生境类型j对威胁因子r的敏感度。生境威胁源相关参数和权重设置主要参考InVEST模型指导手册及相关文献(表1、2)[36-39]。

表1 生境威胁源及其最大影响距离、权重及衰减类型Table 1 Habitat threats and its maximum impact distance, weight and attenuation type

表2 不同土地利用类型的生境适宜性及其对威胁源的敏感性参数Table 2 Habitat suitability and threat sensitivity parameters in areas with different land use types

1.3.2基于MSPA的生态源地确定

生态源地指在景观生态过程中提供重要生态系统服务的关键自然斑块[40],具有较高的生境质量和景观连通性[22-23]。MSPA是一种基于数学形态学的分类处理方法,能够将二值图像像素分为核心区、孤岛、孔隙、边缘区、桥接区、环道和支线7类互斥景观类型[41]。基于粤港澳大湾区2000年、2010年和2020年30m分辨率的土地利用类型栅格数据,将生物多样性良好的林地、草地、灌木地、湿地、水域5类要素作为前景要素(Foreground),将人造地表、裸地和耕地作为背景要素(Background)[42],通过Guidos Toolbox3.0软件进行MSPA生成七类景观类型。将2020年MSPA结果中面积大于10km2的核心区进一步筛选为生态源地[43]。

景观连通性是生物在斑块之间迁移的便利或阻碍程度[44],运用Conefor 2.6软件计算2000年、2010年和2020年的景观斑块可能连通性指数(PC)和整体连通性指数(IIC)的平均值,以更好地反映各斑块的景观连通性[42]。其中,将斑块连通距离阈值与连通概率分别设置为2000m与0.5。最后,综合三个年份的生境质量和景观连通性结果将生态源地划分为3个等级。景观连通性的计算公式如下:

(3)

(4)

1.3.3阻力面构建和生态廊道识别

生态廊道是在动物迁徙过程中生态源地之间的低阻力生态通道,连通生态网络内各要素的流动[45]。本文基于电路理论连接度模型中电荷随机游走的特性[46],模拟物种个体或基因流在某一阻力面中的迁移扩散过程[47],从而得到合理的物种扩散路径作为生态廊道。

基于2020年土地利用类型栅格数据、NDVI数据和DEM数据,选择了5个阻力因子以构建生态阻力面,分别是土地利用类型、生境风险指数、NDVI、高程和坡度[38,48-49]。其中,生境风险指数运用InVEST 3.10.2模型内置的生境风险评估模型(Habitat Risk Assessment Model)计算,以反映人类活动对生态系统的干扰程度,生境风险指数越高越不适宜生物栖息。各阻力因子的权重通过层次分析法确定(表3),将各分级指标的生态阻力因子在空间上叠加,得到粤港澳大湾区综合生态阻力面。利用Circuitscape中的Linkage Mapper模块识别生态廊道路径。此外,针对已有的生态廊道宽度识别的准确性和空间精度问题,利用累积电流确定廊道宽度值,根据自然断点法以宽度2.01km作为分界划为一级廊道和二级廊道。

表3 阻力因子及其权重Table 3 Resistance factors and their weights

1.3.4生态“夹点”和生态障碍点识别

生态“夹点(Pinch point)”表示生态源地连通性的景观关键点。根据电路理论,生态“夹点”具有高电流密度和不可替代性,该区域退化或损失极有可能切断生态源地之间的连通,是应考虑重点保护的生境。生态“夹点”利用Circuitscape软件的Pinchpoint Mapper模块,选择“all to one”模式迭代运算。

与生态“夹点”相对应,生态障碍点指物种在生态源地间移动的受阻区域。根据电路理论,设置移动窗口搜索半径,计算清除障碍点后电流恢复值的大小以识别生态障碍点,移除生态障碍点可增加生态源地间的连通性。生态障碍点利用Circuitscape软件的Barrier Mapper模块,选择“Maximum”模式迭代运算。

2 结果

2.1 粤港澳大湾区生境质量时空演化特征

图3显示了2000年、2010年和2020年粤港澳大湾区的生境质量评估结果及其空间格局。2000、2010和2020年粤港澳大湾区全域生境质量平均值分别为0.77、0.76和0.71,生境质量总体水平较高但呈下降趋势。相比2000-2010年,2010-2020年期间整体生境质量下降趋势加快,下降了6.58%。2000年至2020年期间,粤港澳大湾区的高生境质量区域(0.75-1.00)面积下降3.14%,低生境质量区域(0-0.25)面积增加8.64%,较高生境质量(0.50-0.75)和较低生境质量(0.25-0.50)区域的面积分别减少0.06%和5.41%。

图3 粤港澳大湾区2000年、2010年和2020年的生境质量评估结果Fig.3 Habitat quality assessment in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in 2000, 2010 and 2020

从空间格局上,生境质量指数值从大湾区中心向外围边缘呈递增态势,中部区域的生境质量指数差异较小。以2020年为例,高生境质量和较高生境质量的区域总面积占比64.94%,主要分布在大湾区外围区域,尤其是肇庆、惠州和江门,山体较多且植被覆盖率高,有助于构筑生态系统保护的屏障。低生境质量区域面积总占比16.14%,集中分布在广州、深圳和佛山等高度城镇化建设、较好经济状况的中部核心区域。较低生境质量区域面积占比18.92%,主要分布在江门中部、惠州中部、广州北部和南部以及珠海等城镇化建设程度相对不高的区域。2000-2020年,粤港澳生境质量退化的空间格局呈现出中部和南部退化较严重,而周边退化较轻微的空间特征,并且生境质量下降严重的区域主要为广州中部、佛山中东部、中山北部和东莞。

2.2 粤港澳大湾区生态网络识别

2.2.1生态源地的空间分布

图4显示了粤港澳大湾区2020年的MSPA结果。其中,核心区总面积为28283.13km2,约占大湾区总面积的51.52%。对比生境质量评估结果可见,大湾区生境质量较高的区域在空间分布上与核心区基本一致,说明大湾区具有较好的生态基础。基于MSPA结果,提取出117个面积较大的核心区作为生态源地,总面积为25977.25km2,占核心区总面积的91.85%,占大湾区的47.32%。然后,根据景观连通性和生境质量评估结果将生态源地划分为3个等级:一级生态源地(7个)、二级生态源地(13个)和三级生态源地(97个)(图5),其面积分别占大湾区的35.64%、5.61%和6.06%。从土地利用类型来看,林地是粤港澳大湾区生态源地的主体,面积为21370.51km2,占生态源地总面积的82.27%,说明林地在维持区域生态安全中发挥关键作用。其次是水域和草地,面积分别为2217.51km2和1833.57km2,分别占生态源地总面积的8.53%和7.06%。

图4 粤港澳大湾区2020年的MSPA结果Fig.4 MSPA of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in 2020

图5 粤港澳大湾区生态源地分布图Fig.5 Distribution of ecological sources in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

一级生态源地主要集中在大湾区外围四周的丘陵山区,包括肇庆七星顶-鼎湖山、西北部的江门天露山和古兜山、东南部的惠州莲花山-白盆珠、东北部的惠州南昆山-罗浮山。二级和三级生态源地主要分布在大湾区中部,包括澳门环岛山地区域、广州白云山-帽峰山、中山五桂山、珠海黄杨山等。由于大湾区中部地区生态资源较稀缺,导致该区域生态源地破碎化相对严重。

2.2.2生态廊道的分布和宽度

结合粤港澳大湾区生态源地,基于生态阻力面构建(图6)和电路理论共生成243条生态廊道(图7),将廊道按照累积电流确定范围并计算廊道宽度,生态廊道总面积为1510.38km2,平均宽度为1.19km,以宽度2.01km作为分界划为一级和二级廊道。研究区内生态廊道总长1273.84km,其中,一级廊道共104条,全长595.96km,是整个大湾区主要的物质流与能量流的有效连通通道;二级廊道共139条,全长677.88km,是较小区域范围内连通不同生态源地的路径。从土地利用类型来看,水域、林地和耕地是生态廊道的主要土地利用类型,面积分别407.16km2、365.66km2和314.78km2,分别占比26.96%、24.21%和20.84%。

图6 粤港澳大湾区生态阻力面构建Fig.6 Construction of resistance surface in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

图7 粤港澳大湾区生态网络识别区域Fig.7 The ecological network area identified by the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

由图7可见,粤港澳大湾区生态廊道的空间分布并不均衡,主要分布在西南部和中东部地区。西北部地区生态状况较好,生境斑块完整度较高,因此连接西北部的生态廊道较少。东部生态源地较为分散,因而廊道结构较为复杂,对维持生态安全起到重要作用的廊道主要分布在经济状况较好的城市边界区域,说明城市之间的生态源地联系较弱,受人类活动干扰的风险较高。例如,一级廊道主要分布于广州与佛山交界的白坭河,广州与东莞交界、江门与珠海交界的珠江流域,且长度较长,廊道的稳定性较差;二级廊道主要分布于广州北部珠江流域附近,以及深圳与东莞、惠州交界处的南门山附近,较好地连接了各个重要生态源地。

2.2.3生态“夹点”与生态障碍点的空间分布

生态廊道上的生态“夹点”形成的主要原因是生物通过该区域的概率大,但其周边一定范围内分布着阻力较高的景观,是易断裂、需重点保护的区域。叠加生态阻力面,发现粤港澳大湾区处于高阻力区域的生态“夹点”(即需重点保护的生态区域)88处,共计5.72km2(图8)。生态夹点集中在珠江流域下游,佛山北部与广州、肇庆接壤处。“夹点”的土地利用类型主要包括耕地、灌木地、林地和河流。将“夹点”区域纳入生态网络重点保护区域,是保障生态廊道连通性和生态功能有效发挥的关键。

图8 粤港澳大湾区生态“夹点”和障碍点区域空间分布Fig.8 Spatial distribution of ecological “pinch points” and barriers in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

生态障碍点是阻碍生物扩散移动的景观,其修复对生态系统连通性和整体功能具有重要意义,应作为优先修复区。根据电路理论的分析结果,累计电流恢复值高值区的生态障碍点(即需优先修复的生态区域)共188处,总面积约为211.19km2(图8),主要分布在广州中部、惠州中部、深圳中部和东北部、珠海西部以及江门南部。其中,面积超过1km2的障碍点64个,主要分布在广州和惠州交界附近、以及深圳中部和北部。这些地区生态用地破碎片较严重,生态廊道狭窄,实际处于断裂状态。部分生态障碍点与生态“夹点”重叠(面积为3.49km2),这些生态障碍点是连接生态源地之间唯一的生物廊道,没有其他可替代的路径,亟需采取措施进行生态修复。

2.3 粤港澳大湾区生态网络保护修复与优化

针对生态网络中的不同空间要素特征及其对人类活动的敏感性,粤港澳大湾区城市群应制定不同的生态保护、修复与优化措施。具体措施如下:

一是确定需要严格保护的生态源地。对肇庆七星顶-鼎湖山、惠州南昆山-罗浮山和莲花山-白盆珠、江门天露山和古兜山等一级生态源地的保护范围进行扩大,纳入市级或县级的生态保护红线划定范围并严格落实生态保护措施,加强山地、丘陵及森林生态系统保护,建设北部连绵山体森林生态屏障;对二级生态源地和三级生态源地,可通过增设或整合自然保护地的方式加强管控,保证区域内景观的连续性和完整性。

二是划定生态廊道控制范围以稳定生态系统服务功能。分析生态廊道到城镇开发边界的距离,为生态廊道预留一定缓冲区范围以提升其抗干扰能力,避免未来城市扩张破坏生态廊道;对于城镇开发边界内的廊道,应结合防护绿地、附属绿地串联生态源地之间的生境破碎斑块。另外,粤港澳大湾区水网密布、水域较多,应促进陆生动物生态廊道与水域廊道相结合,形成蓝绿空间结合的生态网络体系。此外,考虑是否将生态廊道划入生态保护红线内,实行严格保护。

三是优先维护与提升具有重要连通性功能的廊道,修复相对阻力较大的廊道。对于廊道上的生态“夹点”,例如珠江流域下游的“夹点”区域受到建设空间挤占,应重点保护并限制土地利用类型转换,避免生态功能丧失;佛山北部与广州、肇庆接壤处城镇化程度不高的“夹点”区域可实施拓宽生态廊道宽度策略,提升生态网络连通效率和稳定性。对于廊道上的生态障碍点,例如广州中部、惠州中部、深圳中部和东北部的障碍点区域可采取退耕还林还草、生态再绿化、建设野生动物廊道等工程措施,改善其生态环境质量,恢复其廊道功能,提高生态网络的连通性。对于承担重要迁徙功能的一级生态廊道,应优先进行生态“夹点”提升与生态障碍点修复,保证物种迁移与物质能量正常流动。

3 讨论

粤港澳大湾区生境质量总体上较好,但作为国家战略重点区域,其生境丧失、生境质量下降以及生境破碎程度加剧等问题值得重点关注。粤港澳大湾区西北和东北部地形以山地和丘陵为主,自然生态空间以林地为主,因此不易受人类活动影响;中部自然生态空间以耕地为主,是人类居住和经济活动的集中区域。2000-2020年,佛山、中山等地区大量滩涂、坑塘,以及肇庆和惠州的林地、草地、耕地等转化为城市建设用地。因此,粤港澳大湾区生境质量受威胁源的影响,主要表现为在人口增长和经济发展等社会经济因素驱动下,城市建设用地扩张侵占了部分草地、林地和湿地的原有生境,形成新的威胁源,生境面积和质量下降(图3)。此外,城镇扩张影响了生境斑块的景观格局,高生境质量的斑块具有破碎化的趋势,低生境质量的斑块破碎化严重且具有集聚性,与已有的研究结论基本一致[50-51]。

本文在识别生态网络中,基于MSPA景观要素识别选取生态源地,并根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级,充分考虑生态源地之间的连通性和区域的生境质量时空演变特征,减少景观破碎化的影响[52]。基于层次分析法综合考虑土地利用类型、植被覆盖度、生态风险指数、坡度和高程因素构建生态阻力面,理论上更接近实际状态下的人类活动对生态系统的干扰程度[38],能有效减少数据冗余、客观性更强[53]。同时,利用电路理论模拟物种的随机游走,更准确、更详细地分析了物种迁移路径,并根据累积阻力值有效地识别了生态廊道、生态“夹点”和生态障碍点的位置和范围[38,46]。通过识别和划定国土空间重点保护和生态修复的关键区域,可以弥补已有相关研究对生态要素整体规划意识的不足[54],从整体保护和系统修复方面实现国土空间格局优化。

从生态网络各组成部分的地理空间位置看,粤港澳大湾区的生态源地主要分布在外围四周的丘陵山区,中部地区分布稀疏,形成半包围的态势,这些区域天然植被覆盖度较高、生物资源丰富,生态系统服务功能价值高,与前人研究结果类似[55-56];生态廊道主要位于城市之间的边界区域,形成中部多西部少的分布,构成大湾区生态网络的主体构架,这是因为分布于西部的肇庆、江门的生态源地受人类活动影响较小,景观破碎程度较低[57];根据生态“夹点”和生态障碍点划定了国土空间生态保护与重点修复的关键区域,并提出了相应的保护和修复措施,尤其注意修复珠江流域附近的生态障碍点与生态“夹点”重叠的区域,修复后可降低生态廊道阻断的风险,对生态廊道的维持与保护具有积极意义,结果证明本文所识别的生态“夹点”和生态障碍点符合研究区实际,验证了对生态网络识别的合理性。

《粤港澳大湾区发展规划纲要》强调了保护重要生态系统和修复重大工程、构建生态廊道和保护生物多样性网络的重要性。生态网络识别对指导国土空间规划和生态保护红线划定具有重要意义,参考《广东省国土空间生态修复规划(2021-2035年)》对提出的“两屏、一带、一网”,以及《珠三角发展规划纲要》提出的“一屏一带两廊多核”的生态安全格局,在粤港澳现状生态网络的基础上,将一级生态源地纳入生态保护红线。惠州和肇庆拥有大面积的生态源地区域,作为粤港澳大湾区的生态屏障,应严控生态保护红线,保证生境质量以维持其生态系统功能。通过电路理论完善生态廊道规划,改善整个景观生态系统的空间连通性,增强城市群恢复韧性。识别的生态保护与重点修复的关键区域是对粤港澳大湾区现有生态保护策略的补充和完善。未来的规划应从生态网络视角重点优化耕地景观格局,加强林地和湿地保护,从而促进粤港澳大湾区的整体经济发展与生态保护的协调,保障其生态安全。

4 结论

本文以粤港澳大湾区为研究区域,首先基于InVEST模型对其2000年、2010年和2020年生境质量时空演化特征进行研究,其后,通过MSPA确定其生态源地,利用电路理论提取生态廊道以及识别生态“夹点”与生态障碍点,从而对粤港澳大湾区生态网络进行研究,以期为粤港澳大湾区国土空间生态保护和修复提供科学建议。主要结论如下:(1)生境质量呈现中心向边缘递减的变化趋势,中部区域的指数差异较小,生境质量高的区域主要集中在肇庆市、惠州市和江门市。(2)基于MSPA选取117个核心区作为生态源地,并将生态源地划分为三个等级,一级、二级和三级生态源地分别为7个、13个和97个。(3)基于电路理论,提取出243条生态廊道,总长1273.84km,并根据廊道宽度划分生态廊道级别,识别出一级廊道104条,二级廊道139条。廊道分布不均衡,主要分布在西南部和中东部地区。(4)运用电路理论判别88个生态“夹点”和188个生态障碍点,分别作为重点保护区面积为5.72km2,以及优先修复区面积为211.19km2。基于识别的粤港澳大湾区生态网络,提出了保护修复与优化的措施,包括确定需要严格保护的生态源地,划定生态廊道控制范围,优先提升与修复具有重要连通性功能的廊道。建设用地尽量避开生态源地以及生态廊道,为物种生存及迁徙提供良好的条件。在生态保护的前提下,加强生态网络的保护和修复,尽可能减少大规模的生产建设活动以及其他人类活动干扰。

本文在已有相关研究的基础上,根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级,并引入生态风险指数作为阻力因子,以评估人类活动对生态系统的干扰程度;目前对于生态廊道宽度确定的相关研究较少且方法尚未成熟,本文通过累积电流强度确定生态廊道宽度值,在廊道宽度识别的方法思路上有一定探索。但是,本文可能存在一定的局限性:其一,土地利用类型的水域和海域作同一化处理,缺乏对海域的深入探究,而陆海统筹是国土空间规划的重要指导思想,未来可探索海岸带陆海统筹生态安全,构建陆域和近岸海域的一体化生态网络;其二,交通基础设施建设促进经济发展,但阻碍了野生动物的移动和减少基因流动,还需进一步探究如何在交通基础设施胁迫下开展生态网络规划,分析交通基础设施对生态网络的潜在影响。