王正伟,王宏卫,*,杨胜天,刘 勤,高一薄,衡嘉尧,张惠婷

1 新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐 830046 2 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室,乌鲁木齐 830046 3 北京师范大学水科学研究院,北京 100875 4 新疆大学旅游学院,乌鲁木齐 830046

半个世纪以来,随着社会经济的快速发展以及城市化进程的不断推进,生态安全问题已经日益突出,并成为世界各国关注的焦点[1],党的十八大将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局,并将国土空间格局优化提升到了战略高度,生态安全格局作为实现区域生态安全的基本途径和重要保障,被确定为国土空间开发和保护的三大战略格局之一[2]。广义的生态安全强调生态系统能够保障人类生活健康不受损害,经济发展和社会安定不受威胁[3],狭义的生态安全指生态系统发挥生态系统服务功能和维持生物多样性所需要的自身结构完整性与健康程度。生态安全格局是由区域生态“源”地及沟通生态系统服务流动的生态廊道共同构成[4],对国土空间格局优化,维护景观格局整体性与区域生态安全具有重要意义[5—6]。

国外关于生态安全格局的相关研究始于20世纪80年代初,早期主要集中在景观安全格局和土地利用优化两个方面。随着对生态安全重要性认识的不断深入,相关研究逐渐向以自然生态系统为主,并与社会经济相互耦合的方向发展,侧重对区域性生态问题背景下的区域生态系统功能及过程、生物多样性及生态系统的评估及其协调关系的研究[7],并加强对自然及社会经济系统耦合协调关系的分析,注重生态保护与修复[8—10]。国内研究始于20世纪90年代,学者经过近20年来的持续探索,对于生态安全格局的研究已从早期相关概念的辩析、理论探讨发展到区域生态风险及生态系统评价[11—12],注重生态安全格局的相关研究[13—15],并逐步形成由“源”地、廊道、节点、网络等要素组成的生态安全空间优化模式[16—17]。杜悦悦等从生物资源保护、水资源安全以及营养物质保持等方面评估生态重要性,识别生态“源”地和景观廊道,同时构建了山区生态安全格局[18]；杨天荣等通过生态服务重要性及生态环境敏感性识别生态“源”地,对关中城市群生态空间布局优化展开研究[19]；方莹等利用生境质量模型、生境风险评估模型等方法诊断生态“夹点”及生态障碍点,确定烟台市国土空间生态保护和修复的关键区域[20]；对于新疆生态安全的相关研究,有学者通过构建基于突变级数法的生态安全评价指标体系,对土地生态安全进行探索性分析[21]，并利用最小阻力模型,从点、线、面综合视角对渭干-库车河绿洲进行景观格局优化[22],划分生态用地重要性保护分区,进而设置生态用地规划情景[23]。综合来看,新疆地区生态问题的相关研究,内容多集中于景观类型优化,生态保护区划分及生态用地规划方面,从全局角度构筑生态保护格局,优化生态空间保护网络体系的研究较少。

作为我国典型的干旱气候区,新疆脆弱的生态环境和稀疏的植被覆盖类型在很大程度上限制着区域生态系统功能的有效发挥,进而导致生态问题频发,严重威胁着当地居民生存环境。因此本研究基于生态系统服务价值综合评定结果,识别2009、2016、2019年拜城县生态安全格局,并依据研究期内生态“源”地及生态保护重要性用地的发展变化趋势,结合生态环境特征及县域总体发展规划,提出拜城县生态安全布局调控的优化发展思路,以期优化县域生态空间布局,筑牢区域生态安全屏障、保障绿洲地区生态安全,并为绿洲地区生态文明建设提供一定的参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

拜城县地处新疆塔里木盆地北缘的山间盆地,位于80°37′39″E—83°02′25″E,41°24′08″N—42°38′52″N之间,地势西北高东南低,自然坡降较大,地形复杂,年均气温7.6℃,年均降水量171.13mm,属温带大陆性干旱气候。拜城县县域总面积为1.91万km2,下辖4镇10乡1个国有农牧场、1个管委会。县区水域面积约114km2,占全域总面积的0.72%,境内河流分布广,主要河流有克孜尔河、木扎提河、喀拉苏河等水系,主要耕作土地类型为绿洲灌淤土,属于典型的新疆内陆河流域绿洲。拜城县2018年末常住人口为24.7万人,年末地区生产总值(GDP) 68.95亿元,近年来随着经济社会的快速发展,人类活动对生态环境影响逐渐凸显,偏远山区存在乱砍滥伐现象,同时生活垃圾随意丢弃、污水随意排放、县域缺乏较为完备的垃圾处理设施及处理厂,造成生态环境恶化、资源浪费、人与自然关系失调、人地矛盾突出、经济与环境的矛盾日益尖锐等一系列问题,生态安全问题仍不容乐观。

图1 研究区概况Fig.1 Location of the study area

1.2 数据来源

本文使用的数据有：社会经济数据来源于2009—2019年《新疆统计年鉴》、《拜城县统计年鉴》以及统计公报；2009、2016、2019土地利用数据(比例尺1∶50000)、规划文本来源于拜城县国土部门；DEM和坡度数据(30m分辨率)来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/),土壤侵蚀数据、NDVI等均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 生态系统服务价值评估

本文在借鉴谢高地等[24]研究成果的基础上,结合拜城县地处西北内陆,大陆性气候条件影响下干旱少雨,天然植被稀疏等实际情况,采用新疆地区生物量因子ks(ks=0.58)对生态系统服务价值系数进行修正,同时参考前人相关研究[25],将人类活动因素考虑在内。因谢高地当量表的测算与支付意愿相关,而支付意愿主要取决于支付能力水平,因而将研究区居民人均可支配收入调整系数kj纳入到拜城县生态系统服务价值系数修正当中,制定出拜城县单位生态系统服务价值当量表,为全面反映区域生态系统服务的各项价值,兼顾生态和社会成份,本文选取了食物生产、原材料、气体调节、气候调节、废物处理、水源涵养、土壤形成与保护、生物多样性、娱乐文化等9项生态系统服务,运用Constanza等建立的生态系统服务价值(ESV)测算模型[26](式1—3),计算拜城县生态系统服务价值。

(1)

(2)

(3)

式中: ESV为生态系统服务价值,Ak为第k类土地利用类型的面积(hm2),VCk为调整后生态系统服务价值系数(元 hm-2a-1),ks为新疆生物量因子0.58,kj为研究区居民人均可支配收入调整系数,Vt为研究区第t年粮食作物总产值(万元),St为第t年研究区耕地面积(hm2)。

敏感性指数(CS)可以反映一定时间内ESV对于生态系统服务价值系数的依赖程度,将各项系数分别上下调动50%,计算出相应的弹性系数(CS)值,公式为：

(4)

式中:ESVj和ESVi分别表示调整前后生态系统服务价值的大小,VCjk和VCik分别表示调整前后生态系统服务价值系数的大小。

2.2 生态“源”地的识别

2.3 最小累计阻力面的建立

最小累计阻力面表示生态用地从“源”向其他景观单元所耗费的累计距离[30—31],基于Arcgis中的cost distance工具来建立生态用地间能量流的空间运动阻力面,本研究考虑的阻力因子包括高程、坡度、地形起伏度、距水体距离、距道路距离、距居民点距离、NDVI、土壤侵蚀度、土地覆被类型。因各阻力因子等级范围不同,生态“源”地向外扩张过程中所需克服的阻力也有很大差异,因而参考前人关于不同要素阻力系数设定的相关研究[32],结合已有数据和研究区用地实际,将9个指标划数据划分为5个等级,分别设定阻力系数(表1),建立阻力面。运用层次分析法确定权重,加权求和得到拜城县生态用地扩张的空间阻力面分布(图2)。

表1 生态用地阻力系数与阻力值

图2 2019年生态阻力单要素评价结果Fig.2 The results from single factor evaluation ecological resistance in 2019

2.4 生态廊道构建

生态廊道是生态系统中生物、能量流动的便捷通道[33—34],能够增强生态“源”地间的联系和防护功能。通过Arcgis中的cost distance分析得到不同安全等级“源”地所对应的累计消耗距离表面,运用水文分析工具对其进行填洼、流向、汇流累计量处理,并确定合理阈值,得到各“源”地间累计阻力最小的消耗路径,对其进行矢量化处理,输出一条光滑的曲线,即为生态廊道。

2.5 生态网络结构评价

本文通过生态网络结构指数评价方法,选用网络闭合度(α指数)、节点连接率(β指数)、网络连接度(γ指数)等指标对生态网络进行评价[35],其计算公式如下：

(5)

(6)

(7)

式中：L表示生态廊道数(条)；V代表生态节点个数。网络闭合度α用来描述网络中回路出现的程度,值越大,表明供物种迁移扩散的路径越多；节点连接率β用来描述网络中各节点的平均连接数,值大于1表明网络连接水平较复杂；网络连接度γ用来表示网络中节点的连接程度,值越大表明网络节点连接性越高。

3 生态系统服务价值估算结果及分析

3.1 生态系统服务静态价值估算

经计算拜城县2009年、2016年、2019年单位农田自然粮食产量的年均经济价值分别为1842.35元/hm2、2521.29元/hm2、3499.66元/hm2,基于此得到适用于研究区范围的生态系统服务价值系数表(以2019年为例(表2))。将系数表与研究区各土地利用类型面积相乘,得到拜城县各年生态系统服务价值(表3)及其单项服务价值量在研究期内的变化情况(图3)。

表2 2019年拜城县不同土地利用类型单位面积生态系统服务价值系数

分析表3可知,拜城县2009、2016、2019年生态系统服务价值总量分别为113.81亿元、155.74亿元、232.63亿元,价值量呈持续升高的趋势。就各年单项生态系统服务价值来看,水源涵养的价值量最高,约占当年价值总量的21%,其次是废物处理,约占当年价值总量的18%,食物生产和原材料价值量接近,各项价值量中食物生产价值量最低。从图3单项价值量的变化来看,2009—2019年间单项价值量增长最多的是水源涵养,增长约25.84亿元,占各类服务总量的22%,其次是废物处理,十年间增长约21.52亿元,占各类服务总量的18%,单项增长量最少的是食物生产和原材料,增长量分别为3.54亿元和3.98亿元,共占总增长量的6%。

表3 2009、2016、2019年拜城县单项生态系统服务价值计算

图3 2009、2016、2019年单项生态系统服务价值量对比 Fig.3 Comparison of the value of single ecosystem services in 2009, 2016 and 2019

对价值系数表进行敏感性分析可知：2009—2019年拜城县各项生态服务的弹性指数均小于1,表明ESV相对于VC缺乏弹性(表4),研究结果可信。

表4 敏感性分析结果

从2009年、2016年、2019年各项生态系统服务变化率(图4)来看,十年间每项生态系统服务价值量都在稳步上升。从2009—2016年来看,虽然食物生产增长量仅为1.268亿元,但增长率为36.86,为各项服务中最高；其次是废物处理,增长率为36.85%。增长率较低的服务类型是气体调节,增长率为36.81%,其余各项生态系统服务类型增长率相差较小,均在36.82%—36.84%之间。2016—2019年之间各项生态系统服务类型增长率均有上升,增长率最高的服务类型是原材料,增长率为57.53%；增长率最低的服务类型是土壤形成与保护,增长率为46.59%。从多年平均变化率来看,拜城县各生态系统服务类型多年平均变化率为10.48%,其中原材料的增长率最快,多年平均变化率为11.56%,土壤形成与保护和生物多样性保护的变化率相对较小。

图4 2009、2016、2019年拜城县单项生态系统服务价值变化率及变化量Fig.4 Change rate and amount of ecosystem service values in Baicheng County in 2009,2016 and 2019

3.2 生态安全格局的建立

生态系统服务价值是生态保护、三生空间划定和生态补偿标准制定的重要基础[36],也是判断区域生态系统功能强弱的重要依据。通过定量计算生态系统服务价值,识别其空间集聚程度,不仅可以反映出区域内生态功能强弱的空间差异性,以此为基础识别生态“源”地,构建的区域生态安全格局在空间分布上也更加精确,生态稳定机制也更加均衡。基于此,本文以生态系统服务价值综合评价结果为基础,提取99%置信水平生态系统服务价值热点区,确定2009、2016、2019年3个年份的生态保护“源”地。并在参考前人研究同时结合研究区用地实际,将阻力因子划分为5个等级,分别设定阻力系数,以衡量生态“源”地空间运动的生态过程及生态功能流动与传递所遇到的空间阻力,得到研究区生态扩张累计阻力面,进而划分生态保护重要性等级,阻力值越小,生态用地扩张适宜度越强,生态重要性越高；阻力值越大,生态用地扩张适宜度越弱,生态重要性越低。最后基于Arcgis中的cost distance工具,得到由生态重要性等级区、生态“源”地、生态节点、生态廊道、潜在廊道所组成的2009、2016、2019年三个时间年份的生态安全格局。

3.2.1生态“源”地的确定

图5 拜城县2009、2016、2019生态源地备选区Fig.5 Alternative ecological source area of 2009,2016and 2019 in Baicheng County

3.2.2生态用地保护重要性等级划分

通过阻力因子加权求和得到拜城县生态扩张累计阻力面(图6),通过图6分析可知,2009—2019年间,拜城县生态用地保护累计阻力值空间分布变化明显。从整体来看,高值区主要分布在研究区中部大桥乡、亚吐尔乡及南部克孜尔乡、北部老虎台乡等植被覆盖量少、受人类活动影响大的地区,用地多为裸岩石砾地、空闲地等类型。低值区范围较广,在研究区南部和北部山区具有较大面积分布,主要位于南部绿洲区察尔齐镇、温巴什乡、北部山区黑英山乡、米吉克乡等草地、水体分布面积较大的区域。从纵向变化来看,2009—2019年变化较大的区域主要位于黑英山乡,托克逊乡等靠近河流的区域。以生态扩张累计阻力值为属性,基于Arcgis软件中的空间分析工具和自然断点法将拜城县生态系统安全等级分为低值区、中值区、次高值区、高值区4个区域,将其分别对应为生态保护等级中的生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态脆弱区,得到相应的拜城县生态用地保护重要性分布图(图7)。生态扩张累计阻力值越低说明该区域生态用地扩张适宜度越强,重要性越高,需要加强保护。生态扩张累计阻力值越高说明该区域生态用地扩张适宜度越弱,重要性程度越低,不需要过多的投入保护。从2009—2019年时间序列来看,2009—2019年期间生态核心区减少6.82km2,生态缓冲区面积增加75.67km2,生态过渡区面积增加1406.35km2,生态脆弱区面积减少1450.40km2。研究期内,拜城县生态用地等级整体有所好转,低重要性区域保护面积有所减少。

图6 拜城县2009、2016、2019生态用地保护累计阻力面Fig.6 The cumulative resistance surface for ecological land protection in Baicheng County in 2009, 2016and 2019

图7 拜城县2009、2016、2019不同安全水平生态安全格局Fig.7 Ecological Security pattern of different Security levels of 2009, 2016 and 2019 in Baicheng County

3.2.3生态安全格局识别

将“冷热点”分析后得到的2009、2016、2019年拜城县生态系统服务价值的空间分布结果,按照99%置信水平,并结合研究区用地实际情况,剔除小于3km2的土地斑块,得到拜城县生态“源”地空间分布,同时利用Arcgis中的最小累积阻力模型(MCR)分析得到对应的生态廊道,进而识别出由生态用地保护重要性区域、生态源地、生态廊道及节点所构成的拜城县2009、2016、2019年三个时期的生态安全格局(图7)。

从2009—2019年拜城县生态安全格局识别结果来看,拜城县生态“源”地斑块数量较多,面积也较大,生态“源”地斑块集聚化程度高,主要集中分布在拜城县北部及东部地区,南部山区仅有零星分布。从生态“源”地斑块数量来看,2009年拜城县生态安全格局中“源”地斑块有9块,总面积4985.00km2，占研究区总面积的31%,“源”地对应天山主干南麓,是需要严格保护的基础性生态用地,也是保障拜城县正常发挥生态功能的关键。2016年生态安全格局中生态“源”地斑块数为11块,总面积为5101.98km2,占研究区总面积的32%,在2009年基础上,“源”地面积增加116.98km2,斑块数量也有增加,增加的“源”地位于北部天山中段南麓。2019年拜城县生态安全格局中“源”地总面积为5830.28km2,占研究区总面积的37%,与2016年安全格局相比,“源”地面积增加728.30km2,说明拜城县生态“源”地的整合度正逐步提高,抵抗生态胁迫的能力和生态恢复能力有所提高。基于生态系统服务现状的廊道识别方法识别出的拜城县生态廊道包括两部分,一部分主要是沿着河流展开,另一部分是连通不同“源”地之间的安全通道。其中2009年拜城县“源”间生态廊道16条,长672.08km,2016年拜城县“源”间生态廊道19条,长686.07km,2019年拜城县“源”间生态廊道30条,长744.63km,2009—2019年期间,潜在廊道逐渐减少,廊道连通性逐渐提高,表明研究期内拜城县生态安全水平逐渐提高、生态“源”地面积扩大,廊道网络结构有所完善。

在识别2009—2019年期间拜城县生态安全格局演变过程的基础上,将生态“源”地和生态保护重要性等级区域分布视为不同的景观类型,利用IDRISI软件中的CA-Markov模型,考虑高程、坡度、荒漠用地的影响,结合层次分析法,创建生态安全等级分布区及生态“源”地的适宜性图集,基于拜城县2009—2019年景观类型转移矩阵,以2019年为基期年份,将迭代次数设置为10,模拟得到拜城县2029生态“源”地扩张情况及生态安全等级区域分布(图8),并用Kappa系数对模拟结果进行验证,得到Kappa系数为0.75,模拟效果较好。与2019年相比,2029年拜城县模拟“源”地面积增加1264.61km2。生态保护重要性用地中生态核心区面积减少160.53km2,生态缓冲区面积增加22.63km2,生态过渡区面积增加136.13km2,生态脆弱区面积减少126.32km2。可知拜城县2019—2029年间生态“源”地面积持续扩大,生态功能增强。生态保护重要性用地安全状况整体虽有所好转,但生态保护核心区面积持续减少,生态扩张适宜区逐渐萎缩,生态过渡区和生态脆弱区空间分布依然较广,不利于县域生态安全的维护和生态服务水平的提升。因此有必要在2019年现状生态安全格局的基础上,依据2029年拜城县生态“源”地及生态保护重要性用地的模拟结果及未来10年可能存在的生态安全相关问题为导向,探讨拜城县生态安全优化策略。

图8 拜城县2029年生态源地及生态保护重要性等级区域模拟分布Fig.8 Simulated distribution of ecological source area and ecological protection importance level in Baicheng County in2029

4 拜城县生态安全格局优化策略

生态安全格局是基于生态系统服务价值现状而提出的相应规划策略,在绿洲生态用地建设和开发中能提供一定的参考价值,在识别2009—2019年期间拜城县生态安全格局，分析其发展变化的同时,依据2029年拜城县生态“源”地及生态保护重要性用地的模拟结果,推测拜城县未来生态发展及可能出现的问题,将其作为今后的优化调整依据,同时结合拜城县自然地理特征及生态保护发展规划,依据要素协同理论及空间各要素相互作用机理,构思拜城县2019年现状生态安全格局基础上的布局优化思路：以山、水、林、田、城为基底要素,以生态节点、乡镇中心作为生态绿心,以串联辐射生态“源”地和“源”间廊道的主要河流水系和道路交通作为疏通廊道,以绿色产业分区作为县域发展组团,依据生态用地重要性等级区域分布比重,营造生态安全防护带,划分北、中、南不同功能定位的生态分区。通过拓展生态绿心点缀生态基底,以自然廊道和人工廊道连通各生态功能分区,协调生态组团共同发展,构筑起“两带、三功能、四区、多中心、十廊道”的拜城县生态空间布局优化模式(图9),打造拜城县协同化、复合型、多层次的生态网络空间结构(表5)。

图9 拜城县生态空间布局优化方案Fig.9 Optimization Scheme of Ecological Spatial layout in Baicheng County

表5 “两带、三功能、四区、多中心、十廊道”概念解析

4.1 打造生态防护屏障,划定生态功能分区

依据生态重要性用地的区域空间分布,打造北部天山生态防护带、南部却勒塔格山生态防护带,以此划分北部、中部、南部生态发展功能分区。其中北部天山南麓丘陵地区为生态“源”地涵养保护区,因将其视作拜城县生态安全维护的基础,提高其水源涵养和生物多样性保护的生态系统功能,未来10年内应在此区域内加强生态涵养和植被覆盖,注重生态“源”地建设,扩展生态“源”地面积；中部为生态经济发展区,其西侧种羊场、大宛其农场、大桥乡应强化发展生态农业、形成特色种植、养殖基地；东侧通过整合龟兹文化、姑墨文化,发展生态旅游观光,协调旅游资源共享,同时注重荒漠化治理与增加植被覆盖；南部生态恢复治理区应加强生态系统保护和水环境治理,通过扩大生态斑块面积,注重绿色植被覆盖,加强生态用地重要性保护,减少生态脆弱区域占比,推进生态环境治理工程和保护区建设,提高区域的生态稳定性。整体构造北养水源、中优耕地、南增绿地的区域生态发展方案。

4.2 打通生态连接通道,构筑生态网络体系

通过以木扎尔特河为主轴线打造拜城县中央生态文化景观带,连通以喀普斯浪河、台勒维丘克河、喀拉苏河、克孜勒河为轴线的自然生态廊道,及以国道579线、县道346、县道345线、县道344线为轴线的人工生态廊道,组建起“一中心,十廊道”的生态网络疏通结构体系,构筑起生态连接的网络化通道,并加大对自然生态廊道和人工生态廊道的绿化建设,提高生态廊道的空间连接性,优化生态廊道网络结构,以提高县域景观连通性,促进生态流、信息流、物质流的流动和扩散。

4.3 加强生态绿心建设,协同生态发展组团

基于生态安全格局识别结果,以生态服务功能较强的生态“源”地、生态节点要素及其空间分布为基础,以生态“源”地几何中心点为圆点,分别设置2km、5km、8km、10km的缓冲区作为生态“源”地的作用辐射范围,同时发展县域中心区、主要乡镇及其空间范围内的综合性公园为主的生态绿色中心,加强生态保护与环境治理,注重生态绿心扩展建设,由点及片、由片及面,形成经纬交织、星罗棋布的县域多中心生态绿心空间结构体系,以提高区域生态环境整体质量。同时以廊道串联绿色产业发展分区,协同东、中、西绿色产业发展组团,增强经济发展网络化结构,构建“三组团,多中心”的绿心组团县域生态保护框架。

4.4 生态安全网络结构优化估算

基于2019年拜城县生态廊道结构破碎、网络联系程度依然较低现状,以2029年生态“源”地及重要性保护区域分布的模拟结果及未来可能出现的问题为依据,结合县域生态保护规划对拜城县生态空间布局进行优化调整,并对优化后的生态网络结构进行连通度估算(表6)。通过分析,优化后相比2019年,生态“源”地面积将增加1264.61km2，生态廊道数目增加10条,廊道长增加1269.56km。借助生态网络结构定量评价优化后的网络连接程度,结果表明,优化后生态网络闭合度较2019年增长0.06,节点连接率增长0.1,网络连接度增长0.09。表明优化后的生态网络相比2019年网络结构更加复杂,生态网络的α、β、γ指数明显增高,生态廊道的连通性增强,生态网络结构更优,可有效提高拜城县生态系统功能,降低景观破碎化程度。优化后的生态安全格局将更有利于保障县域生态安全。

表6 生态网络景观组分及结构指数估算

5 结论与讨论

5.1 结论

(1)从生态系统服务价值来看,2009—2019年期间,拜城县生态系统服务价值逐年升高,价值量从2009年的11.38亿元增加到2019年的23.26亿元,价值量增加近两倍。从单项服务价值量来看,研究期内价值量变化最大的服务类型是水源涵养,其次是废物处理,食物生产和原材料价值量变化最小。

(2)通过Arcgis空间分析,并基于最小阻力模型,将拜城县划分为生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态脆弱区4个不同水平的生态安全区。同时在2009—2019年生态系统静态服务价值测算结果基础上,通过Arcgis“冷热点”分析确定了生态用地的“源”,识别2009、2016、2019年生态综合安全格局,同时分析发现县域生态安全布局整体存在“源”地分布不均、廊道结构破碎且网络化程度低、生态脆弱区面积较大的现状特征。

(3)基于2009、2016、2019年生态安全现状及其发展演变规律,模拟2029年拜城县生态“源”地及生态重要性保护区域的空间分布,同时依据拜城县自然地理特征及县域总体规划,构筑“两带、三功能、四区、多中心、十廊道”的拜城县生态空间布局优化模式,建设多层次、复合型的生态网络空间结构,优化后生态“源”地面积明显扩大,生态网络结构指数明显提高,生态网络结构更优,景观连通性更强。

5.2 讨论

本研究以生态系统服务的功能等级确定了绿洲生态用地中的“源”,通过确定具有较强生态服务功能的生态“源”地和能有效连通自然界物质能量的生态廊道,识别拜城县生态安全格局,构筑起保障绿洲地区区域生态安全的屏障体系,并根据“源”地分布不均、廊道结构破碎且网络化程度低的现状特征,结合当地自然条件及县域总体规划,提出“两带、三功能、四区、多中心、十廊道”的生态安全布局优化模式,为干旱区绿洲生态用地规划和建设用地布局提供一定参考,但囿于数据获取的限制,本文只选择一些主要的生态服务类型和相关阻力因子来识别生态“源”地,建立阻力面,对人为因素及影响考虑较少。同时虽通过参考相关研究,结合研究区实际确定了拜城县生态廊道的空间位置,但对关键生态节点,生态辐射廊道等组分的研究不够深入,对各组分在生态安全格局优化中的作用程度未做深入分析,在生态安全格局优化策略中,基于识别的生态廊道现状,将县域内主干河流、道路作为自然、人工疏通廊道设计纳入拜城县生态网络结构体系建设当中,虽有一定的可操作性,但对其具体建设方案、应发挥功能未进行分类设计和详细探讨,对生态网络结构体系及网络韧性的研究不够深入。

区域生态环境建设过程是一个持续、动态的过程,在温宿县脆弱的生态环境条件下,生态要素的空间格局会随着区域经济社会的发展和人类活动影响而产生一定程度的变动,对未来生态安全布局优化发展的策略也会因土地政策和环境变化而有所偏差。在今后的研究中,生态安全格局建设应与国土空间开发利用、规划与管控进一步结合,依据国土空间生态安全格局建设要求,进行县域生态分区发展建设,过程中需充分考虑现有的生态“源”地能否满足维护区域生态安全和建设的需求,以及“源”地保护修复措施、新增“源”地的面积阈值、生态廊道长度、宽度和生态廊道建设与本地关键物种保护精确衔接等核心问题。同时也应注重廊道沿线绿化建设,以提高其损害防护能力、维护和增强生态廊道通道功能,使之成为更稳定的生态系统组分。针对当前温宿县荒漠面积大,荒漠化程度高,生态建设和生态保护以工程性修复为主,缺乏对生态要素统筹布局的建设方式,不利于生态系统整体功能的有效发挥,本文在县域生态安全格局优化策略中,尝试将“山、水、林、田、湖、草”生命共同体理念引入优化策略当中,但“山、水、林、田、湖、草”作为温宿县生态环境的重要组份,如何统筹各要素的系统功能,协调彼此之间相互联系,相互影响的作用关系?如何以国土空间规划为引领,在生态安全格局构建过程中通过点、线、面等不同生态要素的多尺度流通和扩散,形成由点及片、由片及面的区域生态要素生命共同体?如何有效连接区域生态用地与非生态用地,促进生态发展与乡村、城市等人类社会的耦合协作关系,将人与生态要素构建为密切联系、互惠互益的“人-自然-社会”复合生态系统等一系列问题,应是当前相关研究所关注的重点内容。下一步研究应密切关注区域生态要素的动态发展变化,持续加强对生态系统不同组分结构、功能的深入分析,以“山、水、林、田、湖、草、沙”生命共同体理念为引导,统筹区域国土空间开发、经济发展与人文环境,提高区域生态安全建设的科学性和前瞻性,以合理发挥不同生态要素功能和效益,促进区域生态安全和社会经济的协调发展。