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国土空间背景下的江孜县生态廊道构建方法探讨

2022-09-17吕兆文中国建筑科学研究院有限公司城乡规划院初级助理城市规划师北方工业大学

建筑与文化 2022年9期
关键词:廊道阻力斑块

文/吕兆文 中国建筑科学研究院有限公司城乡规划院 初级助理城市规划师北方工业大学 硕 士

刘 晶 中国建筑科学研究院有限公司城乡规划院 高级工程师 注册城市规划师

1 研究地区与构建方法

1.1 研究地区

江孜县辖1 个镇、18 个乡、152 个村、3 个居委会。其位于日喀则市的东南角,距日喀则市90km,属于西藏自治区的中南部,年楚河由北到南贯穿其间。南北侧分别以冈底斯山脉和喜玛拉雅山脉作为屏障,有众多旅游资源和人文景观,其中以帕拉庄园和江孜古堡最为著名,是一座历史悠久、名胜集中的历史名城。自然资源方面,全县有16.14 万亩土质肥沃的耕地,386 万亩草场,此外还有5 万亩左右宜农、宜草、宜林的荒地待开发。地貌方面,江孜县的地形在残存高原面的基础上,兼有极高山、高山、高山湖盆、中山、低山、宽河谷与盆地以及永久冰川等多种地形类型。

1.2 构建方法

本专题采用最小路径理论方法,根植于景观生态学与保护生态学等相关理论,以“源地识别-阻力面建立-廊道构建”为总体思路,通过地面调查和遥感相结合的方法获得江孜县各地类,按照生态服务重要性、生态价值重要性、生态敏感度、景观的地理学信息和生态斑块面积大小等综合信息,选择重要的生境斑块作为生态源。再通过为7 个迁徙成本赋值与分配权重的方式构建生态阻力面。其次,基于ArcGIS 空间计算各生态源间潜在的生态廊道,来反映江孜县的水平生态过程。最后通过生态斑块退化的识别,实现江孜县生态网络的保护。

2 生态廊道构建

2.1 生态源提取

生态源的选取主要考虑生态斑块的面积、景观类型、植被覆盖度、受保护等级、生态服务重要性、生态敏感脆弱性和空间分布格局等多方面因素。而对于江孜县来说,生态服务性和水资源供给对其具有重大意义。

因此,根据江孜县的现状,本次提取5 个重要水源地和9 个面积大于300 公顷的生态服务极重要区内的生态斑块作为生态源。其均为重要的生物聚集源地。

2.2 生态阻力面构建

生境适宜性是指物种在某一生境斑块内生存、繁衍、迁移的适宜性程度[1]。成本值是指物种在不同生态斑块之间进行迁移和能量转换的难易程度,它与生境适宜性的程度成反比:生境适宜性越高,物种就越易进行迁徙,反之亦然。对于迁徙物种来说,迁徙成本值主要取决于土地覆盖、地形、人为行为和人类活动。源和阻力面是构建生态迁移成本值的基础数据,其中阻力面是确定成本值的关键因素。因此,根据江孜县土地利用现状情况和地势、地形因素,确定不同生态斑块的重要程度和迁移成本值。

迁移成本值经过权重配比的综合考量后生成阻力面,最终选择高程、土地利用类型、植被覆盖度、距水体距离、坡度、距道路距离、距城乡居民点距离等7 个要素作为迁移成本值[2]。

垂直空间的物种迁徙易受高程与坡度的影响。在江孜县,所处的地形高程和坡度与迁移成本值成正相关,当高程与坡度越小时,越容易进行迁移,反之亦然。水平空间的物种迁徙易受土地利用类型的影响,土地类型与“源”中景观特征越接近,其迁徙成本值越小;而受人类干扰较大、景观特征相似性越小的土地类型,其迁徙成本值就越大。一般情况下,人口活动较多的区域和建设用地越密集的区域,其迁徙难度会增大。

研究基于相关研究,将各评价指标按对物种迁徙的阻力高低分为1 ~5 级,植被覆盖率、距河流距离、距城市生活用地和距公路距离的阻力值与阻力因子成反比,高程和坡度的阻力值与阻力因子成正比(由于地处高寒地区,因此高程的赋值与平原地区相反)。各生态评价阻力因子赋予相应的权重,土地利用类型权重为0.15,植被覆盖率权重为0.1,距河流距离权重为0.09,距城市生活用地权重为0.12,距公路距离权重为0.13,高程权重为0.26,坡度权重为0.15[3]。对各阻力因子采用ArcGIS 中的距离分析和重分类工具,得到各个因子重分类图和最终的生态阻力面(图1)。

图1 生态阻力面(图片来源:江孜第三次国土空间调研)

2.3 生态廊道生成

生态廊道为物种迁徙和能量交换提供有效途径,通过其构建可以增强生态稳定性和生态斑块之间的联系。本文运用成本连通性理论方法对其路径进行构建分析。以ArcGIS 为空间分析软件平台,利用成本路径和成本距离功能,根据江孜县生态流动阻力值栅格数据,构建出重要生境斑块间的最小成本路径,即县域内生态廊道。生态廊道分为:主要生态廊道和次要生态廊道[4]。其分级方式根据日喀则上位规划决定,与日喀则生物多样性廊道重合的则为主要生态廊道,其余的都为次要生态廊道(图2)。

图2 生态廊道生成图(图片来源:作者自绘)

最终构建出了2 条主要生态廊道、31 条次要生态廊道。两条主要生态廊道经过龙马乡、龙马乡和热龙乡,与年楚河和龙马河方向吻合,其兼具连通景观和生物的作用。31 条次要生态廊道主要集中于江孜县的西南部和西南部,次要生态廊道功能较为单一,且自身情况较为一般。

2.4 生态廊道重要节点生成

主要生态廊道和2 条及以上次要生态廊道相交的点为主要生态节点,次要生态廊道之间相交3 次及以上则为次要生态节点。根据主次要生态廊道的构建和相交次数,生成了6 个主要生态节点,分别位于热索乡、江孜镇、龙马乡、热龙乡、车仁乡;10 个次要生态节点分别位于日星乡、重孜乡、卡麦乡、热龙乡和龙马乡。

2.5 生态保护总体格局的生成

严守自然生态安全边界,统筹县域重要的生态功能单元,形成“一廊两屏四区”的生态保护总体格局。

(1)一廊:一廊为年楚河——龙马河生态廊道,对江孜县的生态价值和生态功能具有重要的支撑作用,对城镇和农业空间布局具有统领作用。

(2)两屏:突出冈底斯和拉轨冈日山脉两山生态屏障建设,充分发挥整体生态屏障作用,加强生态多样性保护、水源涵养等核心功能的保护。

(3)四区:基于江孜生态环境特征,结合生态敏感性、灾害风险性、生态系统脆弱性等生态空间分异特性,划定江孜县四大生态功能分区。分别为年楚河冰川水源涵养区、水库水源涵养区、谷底农产品供给和生物多样性保护生态功能区和草甸、高山草原生态功能区。

3 生态退化斑块识别与分期整治

3.1 生态退化斑块识别

2000 年的土地利用分类,有17 种土地利用类型。2020 年的土地利用分类,有18 种土地利用类型。

经过2000 年与2020 年图斑的对比与识别,分析出5 种生态斑块进化类型和6 种生态斑块退化类型,若一个图斑2000 年为高覆盖度草地,而2020 年为低覆盖度草地,则此斑块的退化类型为草地的自我退化。若一个图斑2000年为草地,而2020 年为裸土地或戈壁,则此斑块的退化类型为草地消弭。用两个年份GIS 中用地类型的变化进行对比,从而对图斑的退化进行识别。

因此,生态斑块退化类型分别为:草地自我退化(草地覆盖率变低)、草地消弭(草地变为裸土地、戈壁)、草地退化为盐湖、林地退化为草地、林地自我退化(林地覆盖率变低)、林地消弭(林地变为裸土地、戈壁)。在所有退化类型中,草地自我退化为主要退化类型,其占地面积为154439.91 公顷(图3)。

图3 生态退化类型识别(图片来源:中科院)

3.2 生态退化斑块分期整治

生态退化斑块与生态保护红线、生态重要敏感区的生态评价结果综合考虑,得到以下结论:2021—2025 年需要首先整治的草地退化斑块为17413.02 公顷。2026—2030 年需要整治的草地退化斑块为37317.89 公顷。2031—2035 年需要整治的草地退化斑块为33377.88公顷。2021—2025 年需要首先整治的林地退化斑块为8.46 公顷。2026—2030 年需要整治的林地退化斑块为244.18 公顷。2031—2035年需要整治的林地退化斑块为129.3 公顷。

4 生态廊道重点保护区段识别

生态廊道经过生态退化斑块的部分为需要日后重点关注的区段,按照生态退化斑块近期(2021—2025 年)、中期(2026 年—2030 年)、远期(2031—2035 年)的整治顺序,设置近期生态廊道重点保护区段、中期生态廊道重点保护区段和远期生态廊道重点保护区段。分为近期、中期、远期的做法可有效缓解政府的经济压力与时间压力[5]。

4.1 近期生态廊道重点保护区段

近期生态廊道重点保护区段有2 条,其详细情况如下所示:

图4 2021—2025年需整治生态退化斑块(图片来源:作者自绘)

4.2 中期生态廊道重点保护区段

中期生态廊道重点保护区段有4 条,其详细情况如下所示:

编号为2 的廊道为主要生态廊道,且为唯一一条经过林地系统退化区域的生态廊道,长度为6791.41m,为整条生态廊道长度的33.02%。编号为3 的生态廊道经过草地系统退化区域的长度为4005.14m,为整条生态廊道长度的29.60%。编号为4 的生态廊道经过草地系统退化区域的长度为10559.90m,为整条生态廊道长度的33.29%。编号为5 的主要生态廊道经过草地系统退化区域的长度为4261.24m,为整条生态廊道长度的28.53%(图5)。

图5 2026—2030 年需整治生态退化斑块(图片来源:作者自绘)

4.3 远期生态廊道重点保护区段

远期生态廊道重点保护区段有1 条,其详细情况如下所示:

编号为6 的生态廊道为主要生态廊道,其经过草地系统退化区域的长度为3975.14m,为整条生态廊道长度的28.67%(图6)。

5 生态保护措施

5.1 生态廊道保护措施

5.1.1 建设用地周边生态廊道的保护措施

首先,主要生态廊道有着重要的生态价值,起着连通景观斑块、保证生态稳定性和多样性的作用,而600 ~1200m 是能使物种更加丰富和景观结构更加稳定的廊道宽度。因此,主要生态廊道的宽度宜设为600 ~1200m。

其次,主要生态廊道受周围建设用地的影响较为严重,靠近生态廊道的建设用地应设置与生态环境保护相适宜的交通服务设施用地、公用设施用地、旅游设施用地、绿色休闲用地、现代农业用地和文化教育用地,不符合要求的用地应及时进行清理和腾退,以满足对生态廊道的保护要求。

5.1.2 永久基本农田上生态廊道的保护措施

罗香心里刚想说:怎么都是一色的呀?又听一声响,满天花朵,万紫千红。罗香来不及惊呼,一声轻响之后,两粒火飞升到百花园上方,绽开,变成两只蝴蝶,一只是蓝蝴蝶,一只是花蝴蝶,双蝶在花上翩然翻飞。接下来,大响、小响交替,大响开百花,小响飞双蝶。每次开出的花都不一样,蝴蝶飞出的方位也不一样。连续看下来,就是蝴蝶一会儿飞到东,一会儿飞到西,一会儿飞得高,一会儿飞得低,活灵活现,美不胜收。

依赖道路和河流所构建的生态廊道易被观测到,这类生态廊道在研究区域内是可见的、易被识别的。

而在永久基本农田上的生态廊道不易被肉眼直接观测到,往往容易被忽略,其可以用作生态斑块间的物质能量交换,对动物迁徙和江孜县生态环境的正常运行起到十分重要的作用。由于100 ~200m 是保护生物多样性、维持生态环境运行比较合适的宽度。因此,在永久基本农田上的生态廊道宽度大约为100 ~200m,以满足对生态廊道的保护要求。

5.1.3 林草地上生态廊道的保护措施

通过自然山脉、防护林带及大型草地斑块的生态廊道有保留原生生物、保护城市生物多样性的作用,因此其生态廊道的宽度大概为100 ~200m,以满足对生态廊道的保护要求。

5.2 生态廊道重要段保护措施

江孜县有藏羚羊、狼、马熊、野驴、野牦牛、岩羊、盘羊、黄羊、狐狸等动物,其中受草地退化影响的生物有藏羚羊、野驴、野牦牛、岩羊、盘羊、黄羊等食草生物。这些动物在迁徙A-B、E-F、E-G、H-L、J-K 段时易受草地退化的影响。在这些迁徙路段上,我们应采用草方格、施肥、土质改良、人工种草、植灌的方式开展草场治理保护措施[5]。

受林地退化影响的动物有狐狸、马熊等。这些动物在C-D 段进行迁徙时易受林地退化的影响,在其迁徙途路段上,我们应进行低质低效林生态改造,综合运用更替、补植、抚育、封育等方式,对林木生长不齐、分化较大的林地进行合理改造,优化调整林分结构,促进森林生态系统正向演替。

通过近期、中期、远期的分期保护,减缓政府的资金压力。同时,减少因施工对动物迁徙造成的影响。

5.3 生态廊道重要节点保护措施

对研究区域内的物质交换起着关键作用,应加强对区域内生态节点的建设,注重与周围景观相结合,提高生态节点稳定性。从而增强生态斑块间的连续性,维持江孜整个生态系统的整体性与稳定性,以实现其可持续发展[6]。

6 结论与讨论

6.1 结论

首先,经过生态源地的确定,生态阻力面的生成,构建了33 条生态廊道。通过生态廊道的生成次数,把其分为主要生态廊道、次要生态廊道和生态廊道重要节点。

其次,经过识别退化的生态斑块与双评价相结合,确定生态廊道重点保护段共6 段,其中近期生态廊道重点保护区段为1 段,中期生态廊道重点保护区段为4 段,远期生态廊道重点保护区段为1 段,并对其提出有针对性的保护措施。

综上所述,生态廊道的构建与生态退化斑块的识别,有利于加强对区域生物多样性以及生态环境的保护,增强源地之间的联系,为更好地建立江孜生态保护架提供客观支持,对加强生物多样性及人文景观的保护均具有双重意义。

6.2 讨论

本文以对生态廊道重要区段的分期保护为主,为江孜国土空间规划的生态保护与社会建设发展提出了相应的策略。通过生态廊道的构建、生态退化斑块的识别与双评价进行有机结合,提出应分期对生态廊道重要区段进行整治,充实国土空间规划内廊道效应的考虑,构建出联系紧密、系统稳定、结构丰富、干扰较少的生态廊道和生态廊道重要节点。在国土空间规划中,可为科教文卫建设用地的退让和生态空间的保护提供切实可行的指导建议和反馈优化依据,有利于县域内生态系统的稳定性和可持续发展,加强生态保护、避免人类活动对生态的干扰。

但我们还应着重思考若干问题,例如:在多样且复杂的生态环境中,生态廊道能为生态和社会效益作出哪些贡献,能否更加切实可行地对国土空间规划中的生态稳定性进行指导,构建更为稳定、安全的生态保护格局。

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