全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 13 期摇 摇 2013 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
强度干扰后退化森林生态系统中保留木的生态效应研究综述 缪摇 宁,刘世荣,史作民,等 (3889)……………
AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理 罗巧玉,王晓娟,林双双,等 (3898)………………………
个体与基础生态
东灵山不同林型五角枫叶性状异速生长关系随发育阶段的变化 姚摇 婧,李摇 颖,魏丽萍,等 (3907)…………
不同温度下 CO2 浓度增高对坛紫菜生长和叶绿素荧光特性的影响 刘摇 露,丁柳丽,陈伟洲,等 (3916)……
基于 LULUCF温室气体清单编制的浙江省杉木林生物量换算因子 朱汤军,沈楚楚,季碧勇,等 (3925)………
土壤逐渐干旱对菖蒲生长及光合荧光特性的影响 王文林,万寅婧,刘摇 波,等 (3933)…………………………
一株柠条内生解磷菌的分离鉴定及实时荧光定量 PCR检测 张丽珍,冯利利,蒙秋霞,等 (3941)……………
一个年龄序列巨桉人工林植物和土壤生物多样性 张丹桔,张摇 健,杨万勤,等 (3947)…………………………
不同饵料和饥饿对魁蚶幼虫生长和存活的影响 王庆志,张摇 明,付成东,等 (3963)……………………………
禽畜养殖粪便中多重抗生素抗性细菌研究 祁诗月,任四伟,李雪玲,等 (3970)…………………………………
链状亚历山大藻赤潮衰亡的生理调控 马金华,孟摇 希,张摇 淑,等 (3978)………………………………………
基于环境流体动力学模型的浅水草藻型湖泊水质数值模拟 李摇 兴,史洪森,张树礼,等 (3987)………………
种群、群落和生态系统
干旱半干旱地区围栏封育对甘草群落特征及其分布格局的影响 李学斌,陈摇 林,李国旗,等 (3995)…………
宁夏六盘山三种针叶林初级净生产力年际变化及其气象因子响应 王云霓,熊摇 伟,王彦辉,等 (4002)………
半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征 莫保儒,蔡国军,杨摇 磊,等 (4011)……………………
模拟酸沉降对鼎湖山季风常绿阔叶林地表径流水化学特征的影响 丘清燕,陈小梅,梁国华,等 (4021)………
基于改进 PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型 李建军,张会儒,刘摇 帅,等 (4031)………………………
外来植物火炬树水浸液对土壤微生态系统的化感作用 侯玉平,柳摇 林,王摇 信,等 (4041)…………………
崇明东滩抛荒鱼塘的自然演替过程对水鸟群落的影响 杨晓婷,牛俊英,罗祖奎,等 (4050)……………………
三峡水库蓄水初期鱼体汞含量及其水生食物链累积特征 余摇 杨,王雨春,周怀东,等 (4059)…………………
元江鲤种群遗传多样性 岳兴建,邹远超,王永明,等 (4068)………………………………………………………
景观、区域和全球生态
中国西北干旱区气温时空变化特征 黄摇 蕊,徐利岗,刘俊民 (4078)……………………………………………
集水区尺度下东北东部森林土壤呼吸的模拟 郭丽娟,国庆喜 (4090)……………………………………………
增氮对青藏高原东缘高寒草甸土壤甲烷吸收的早期影响 张裴雷,方华军,程淑兰,等 (4101)…………………
基于生态系统服务的广西水生态足迹分析 张摇 义, 张合平 (4111)……………………………………………
深圳市景观生态安全格局源地综合识别 吴健生,张理卿,彭摇 建,等 (4125)……………………………………
庐山风景区碳源、碳汇的测度及均衡 周年兴,黄震方,梁艳艳 (4134)……………………………………………
气候变化对内蒙古中部草原优势牧草生长季的影响 李夏子,韩国栋,郭春燕 (4146)…………………………
民勤荒漠区典型草本植物马蔺的物候特征及其对气候变化的响应 韩福贵,徐先英,王理德,等 (4156)………
血水草生物量及碳贮量分布格局 田大伦,闫文德,梁小翠,等 (4165)……………………………………………
5 种温带森林生态系统细根的时间动态及其影响因子 李向飞,王传宽,全先奎 (4172)………………………
资源与产业生态
干旱胁迫下 AM真菌对矿区土壤改良与玉米生长的影响 李少朋,毕银丽,陈昢圳,等 (4181)…………………
城乡与社会生态
上海环城林带保健功能评价及其机制 张凯旋,张建华 (4189)……………………………………………………
研究简报
北京山区侧柏林林内降雨的时滞效应 史摇 宇,余新晓,张佳音 (4199)…………………………………………
采伐剩余物管理措施对二代杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应
胡振宏,何宗明,范少辉,等 (4205)
………………………………………
……………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*326*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄07
封面图说: 岳阳附近的水源涵养林及水系鸟瞰———水源涵养林对于调节径流,减缓水、旱灾害,合理开发利用水资源具有重要
的生态意义。 洞庭湖为我国第二大淡水湖,南纳湘、资、沅、澧四水,北由岳阳城陵矶注入长江,是长江上最重要的水
量调节湖泊。 因此,湖周的水源涵养林建设对于恢复洞庭湖调节长江中游地区洪水的功能,加强湖区生物多样性的
保护是最为重要的举措之一。 对现有防护林采取人为干扰的调控措施,改善林分空间结构,将有利于促进森林生态
系统的正向演替,为最大程度恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供重要支撑。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 13 期
2013 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 13
Jul. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(41271195)
收稿日期:2012鄄08鄄08; 摇 摇 修订日期:2013鄄03鄄15
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: landscapezlq@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201208081123
吴健生,张理卿,彭建,冯喆,刘洪萌,赫胜彬.深圳市景观生态安全格局源地综合识别.生态学报,2013,33(13):4125鄄4133.
Wu J S,Zhang L Q,Peng J,Feng Z,Liu H M,He S B. The integrated recognition of the source area of the urban ecological security pattern in Shenzhen. Acta
Ecologica Sinica,2013,33(13):4125鄄4133.
深圳市景观生态安全格局源地综合识别
吴健生1,张理卿1,2,*,彭摇 建2,冯摇 喆2,刘洪萌1,赫胜彬1,3
(1. 北京大学城市规划与设计学院,深圳摇 518055;2. 北京大学城市与环境学院,北京摇 100871;
3. 北京大学政府管理学院,北京摇 100871)
摘要:城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节。 在总结已有研究中
重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法。 以深
圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和 GIS技术相结合的方
法识别生态用地重要斑块。 结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要
斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块。
关键词:生态安全格局;源地的识别;景观连通性;生物多样性;生境质量;InVEST模型
The integrated recognition of the source area of the urban ecological security
pattern in Shenzhen
WU Jiansheng1,ZHANG Liqing1,2,*,PENG Jian2,FENG Zhe2,LIU Hongmeng1,HE Shengbin1,3
1 School of Urban Planning and Design,Peking University,Shenzhen,Guangdong 518055,China
2 College of Urban and Environment Sciences,Peking University,Beijing 100871,China
3 School of Government,Peking University,Beijing 100871,China
Abstract: Urban ecological security pattern is the focus and emphasis of the landscape ecology research, and identifying the
source area is the first link to build the ecological security pattern. This paper summarized the existing researches on the
recognition methods of the important patches,overall, the commonly used method is relatively simple, which based on the
biodiversity as well as the importance of ecosystem services. However, these methods are biased towards considering the
structure and function of the patch itself, while ignoring the importance of patches in the entire matrix structure, as well as
the relationship with the surrounding environment. Therefore, this paper attempted to propose a comprehensive recognition
method of connectivity analysis, biodiversity service evaluation and habitat quality evaluation to recognize the source area of
the ecological security pattern.
The research area of this paper is Shenzhen City which as China忆s opening up window in the south of Guangdong
province. With the unconventional high鄄speed development, Shenzhen has accumulated a large number of ecological and
environmental problems, which have threatened the ecological safety in Shenzhen and has become major restrictive
conditions to achieving sustainable urban development. Therefore, the ecological protection is urgent. In this paper, both
the functions of the ecological patch itself and the structure importance in the landscape pattern were incorporated when
recognizing the important patches. Furthermore, as an integrated approach, the landscape connectivity index, the
biodiversity service equivalent and the habitat quality evaluation module of the InVEST model were employed to recognize
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the important ecological patches. The results are as follows:
(1) The total area of the source area of the ecological security pattern is 312. 10km2, accounting for 15. 9% of the
total area of the city. The ecological land was divided into five grades in accordance with the landscape connectivity,
biodiversity service and habitat quality, the former three grades constituted the source area, in whichthe most important
patches are mainly located in Longgang District, Yantian District and Luohu District. It can be seen from the distribution
characteristics of the important patches that they are mainly distributed on the mountains. It is suggested that different
intensity of management measures should be taken for different levels of source region patches to maximize the efficiency of
protection.
(2) Superimpose the recognition results with the present ecological control line to analyse the potential ecological
security risk. The results shows that more than 95% of the important patches falls within the ecological control line, in this
way, this recognition method is feasible to some extent. The small amount of patches exposed outside the control line is
ecological risk areas, which mainly distribute in the Kuichong town and Nan忆aotown, Longgang District, where we should
strengthen the protection.
(3) Contrast to the existing research on the recognition of the source area, the method proposed in this paper has a
certain degree of improvement, which considered not only the natural factors but also the human factors. It provided a
reference for the theory development of landscape pattern and urban ecological conservation practices. However, this paper
has some shortcomings, only the scope of Shenzhen City was considered when assessed the habitat quality, making the
evaluation of the patches on the edge inaccurate. In addition, dynamic research can be considered in the future work,
through the recognition of the source area for the different years to explore the characteristics and change, thus the
recognition will be more credible. At last, the rationality and universality of this method needs more practices to verify and
validate.
Key Words: ecological security pattern; the recognition of the source area;landscape connectivity; biodiversity; habitat
quality; InVEST model
近几年来,由于生态系统的严重退化,生态安全问题已成为国内外学者们和组织共同关注的热点[1鄄2]。
俞孔坚提出了构建生态安全格局三步骤的方法框架:首先,确定物种扩散源的现有自然栖息地(源地);其次,
建立阻力面;最后,根据阻力面来判别安全格局[3鄄4]。 这个方法框架已经成为国内外学者研究生态安全格局
构建的基本模式[5鄄11]。 根据国内已有的相关研究显示,大部分文献多集中于对后两个步骤具体方法的研究,
而对于源地的识别方法的阐述较为简单。 源是指现存的乡土物种栖息地,它们是物种扩散和维持的源点。 因
此,源地的识别作为整个景观生态安全格局构建过程的基础,其准确性极其关键。 总体来看,常用的方法多基
于对生物多样性丰富以及生态系统服务重要性的考虑[6鄄8,12鄄14],大致可以分为两种:第一种为直接识别,主要
选取自然保护区和风景名胜区的核心区[6];第二种为构建综合指标体系评估斑块重要性[7鄄9,12鄄14]。 但是,这些
方法都偏重于考虑生态用地斑块自身功能属性,而忽略了斑块在整个基质景观中的空间结构重要性以及与周
围环境间的关系。
深圳市作为我国对外开放的窗口城市,其高速发展的模式在给深圳带来辉煌成就的同时,也给深圳带来
了各种生态和环境等问题,这使得在深圳开展城市景观生态安全格局的构建工作越来越迫切。 因此,本文尝
试在吸收以往考虑生物多样性服务方法的基础上,结合斑块的连通性和生境质量分析,构建生态安全格局源
地的识别方法。 以快速城市化地区深圳市为研究区,在识别重要斑块过程中兼顾生态斑块自身功能与在景观
格局中的结构重要性,为景观生态安全格局理论发展和城市生态保护实践提供参考。
1摇 研究区与数据
1. 1摇 研究区概况
摇 摇 深圳市位于广东省南部,陆域位置是 E113毅46忆—114毅37忆,N22毅27忆—22毅52忆,全市总面积 1952. 84km2。 深
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圳市地处南亚热带海洋性季风区,全年温和湿润、雨量充沛。 在人类经济活动的作用下,深圳市原始的森林植
被已荡然无存,只在局部山谷地段或村边残留小片次生林;广大丘陵山地除小面积的人工林外,均以稀树(散
生马尾松)灌丛或灌草丛为主;沿海的红树林由于围垦造田、挖塘及砍伐,由之前的 0. 667 万多 hm2 减为 467
多 hm2。 这些问题的累积已经威胁到深圳的生态安全并已成为实现城市可持续发展的主要障碍。
1. 2摇 数据来源
本研究基于 2008 年深圳市土地利用数据(来源于深圳市国土资源局的土地利用详查与土地利用变更调
查),主要对陆域生态系统进行生态安全格局分析,因此提取林地、园地、耕地、草地作为本次研究的生态用
地。 利用 ArcGIS 9. 3 提取生态用地,得到图 1 所示的土地类型分类图。 其中,由林地、园地、耕地、草地组成
的生态用地斑块总面积占总研究区的 46. 1% ,其他用地斑块总面积占 53. 9% 。
图 1摇 2008 年深圳市土地利用类型分布
Fig. 1摇 The distribution of the land in Shenzhen,2008
2摇 研究方法
根据生态安全的涵义,源地至少要实现 3 个层次的
目标:维护现有景观过程的完整性;保证生态系统服务
的可持续性;防止生态系统退化带来的各种生态问
题[15]。 由此可见,可以从这 3 个属性来综合识别生态
安全格局的源地:
(1)源地在景观连通性中应具有重要地位。 景观
连通性是指景观对生态流的便利或阻碍程度,是衡量景
观生态过程的重要指标[16]。 维持良好的连通性是保护
生物多样性和维持生态系统稳定性和整体性的关键因
素之一[17],因此,连通性良好的斑块可以更有效的实现
其生态功能[18];
(2)源地在提供生态系统服务方面应具有重要地位。 一般而言,生态系统生物多样性服务功能高的地方
都能为物种提供良好生境[19];
(3)源地本身应具有较高的生境质量,生境质量取决于与栖息地靠近的人类土地利用及其强度[20鄄21]。 一
般来说,生境质量随着附近土地使用强度的加大而降低[22鄄24]。 生境质量的评估可以通过分析生境斑块在所
处基质中受到的各种威胁的综合影响来进行。
连通性重要值的高低反映斑块对维持整个基质景观生态流畅通的能力,生物多样性服务价值的高低反映
斑块生物多样性的丰富度,而生境质量的高低反映斑块本身受周围环境中人类活动的干扰程度,三者对于保
护生物多样性和维持生态系统稳定性和整体性都具有重要作用,均可以反映斑块的重要性。 因此,本文认为
这三者在衡量斑块重要性时处于同等重要的位置,将三者等权重叠加对斑块重要性进行分级。 一般来说,重
要性分级的方法有人为设定阈值法和 GIS平台中的自然断点法,考虑到设定阈值的不确定性和主观性以及自
然断点法的单要素适用性,因此综合考虑这两种方法,本文采用的具体方法为:3 种评价方法综合,选取三者
结果都在前 20%的栅格作为第 5 级,即最重要斑块;选取其中两个结果在前 20%另一个在 20%—40%的栅格
作为第 4 级,即次重要斑块;选取一个结果在前 20%另两个在前 20%—40%的栅格作为第 3 级,即重要斑块;
选取三者结果都在 20%—40%的栅格作为第 2 级,即一般斑块;其余为第 1 级,即不重要斑块;将重要性前三
级设定为景观生态安全格局的源地。
2. 1摇 生态用地斑块连通性分析
Pascual Hortal和 Saura提出了整体连通性指数(IIC)和可能连通性指数(PC)是衡量景观格局与功能的
重要指标。 IIC和 PC既可反映景观的连通性,又可计算景观中各斑块对景观连通性的重要值[16],以此作为
斑块对景观连通性的影响和效应分析。 对比 IIC 和 PC 指数,两者均是基于图论的景观连通性评价指数,但
是,IIC指数是基于二元连通性模型,即景观中斑块只有连通和不连通两种情况;而 PC 基于可能性模型,斑块
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之间的连通性的可能性与斑块之间的距离有关。 由此可见,PC 指数相比 IIC 指数优势更多,更具有合理
性[25],PC指数的公式如下:
IPC =
移
n
i = 0
移
n
j = 0
ai·a j·P*ij
A2L
(1)
式中,n表示景观中斑块总数,ai 和 a j 分别表示斑块 i和斑块 j的面积,AL 是研究区的总面积,P*ij 是物种在斑
块 i和斑块 j直接扩散的概率。 0 斑块的重要值(dI)指斑块对景观保持连通的重要性,即在此点处断裂( 或者移除后) 整个区域湿地景观
连通性的变化量。 将 PC指数按照公式(2)计算每个斑块在整个景观中的重要值(dI),记为 dPC,分析研究区
内斑块的重要性程度:
dI(% )= =100伊
I-Iremove
I
(2)
式中,I表示景观中所有斑块的整体指数值,Iremove 是去除单个斑块后剩余斑块的整体指数值。 dI 值越高,表
示该斑块在景观连通中的重要性越高,也意味着 dI 值越高的斑块,在城市中的核心地位越明显。 本文采用
dPC来评价斑块的结构重要性。 通过 ArcGIS 9郾 3、插件模块 Conefor Inputs for ArcGIS 9郾 x和 Conefor Sensinode
2. 5. 8,以生态用地作为生境斑块,研究区整体作为背景景观,进行生态用地斑块的连通性分析[28]。
2. 2摇 生态用地生物多样性服务评估
不同的土地利用类型保持生物资源的能力不同,根据谢高地[29]制定的生物多样性服务当量来进行评估。
其中,园地的生物多样性当量因子取森林和草地的平均值,计算出林地、园地、耕地、草地的生物多样性服务价
值分别为 4. 51、3. 19、1. 02、1. 87,因此从维持生物多样性服务功能的重要性来看,林地最重要,园地次重要,
草地重要,耕地一般,而其他用地则不重要。
2. 3摇 生态用地生境质量评估
由美国斯坦福大学、世界自然基金会和大自然保护协会联合开发的生态系统服务功能评估工具:InVEST
模型为生境质量的评估提供了便利[30鄄31]。 该模型对于生境质量的评价是通过分析生境斑块在所处基质中受
到的各种威胁的综合影响来进行的,衡量生境质量有四个要素:每种威胁的相对影响、每种生境类型对于每种
威胁源的相对敏感性、自然栖息地(生境斑块)与威胁来源的距离以及土地受法律保护的程度,具体原理、公
式详见 InVEST模型操作指南[32]。 本文假定土地的法律保护是有效的,因此主要考虑上述四个要素的前三
个。 根据上述说明,按照 InVEST模型的操作指南进行研究区生境质量的判别。 首先,进行生境与威胁源的
确定:生境数据通过将分为林地、园地、耕地、草地和其他用地的土地覆被图以 30伊30m为单元栅格化得到,林
地、园地、耕地、草地为生境,其他用地为非生境;威胁源数据则通过参考国内外相关研究[20,33],选取高速公
路、铁路、主要公路、其他建设用地、独立工矿用地作为危险要素,通过对 2008 年深圳市土地利用变更数据的
提取获得这五类要素。 接着,进行各衡量要素的威胁数据的设置,参考 InVEST 模型的说明书并结合对相关
专家的访谈,确定危险要素的权重、4 种类型的生态用地对这五种危险要素的敏感性以及各威胁源对生态用
地最大的影响距离,如表 1 所示。 最后,通过在 ArcGIS9. 3 中加载 InVEST 模块,导入所设置的威胁数据对威
胁源、生境进行分析,评估生境质量的高低。
3摇 结果与分析
根据上述研究方法,首先得到每种要素评估的结果,通过自然断点法均分为 5 个等级,等级值越高,重要
性越高,如图 2—图 4 所示。 综合三者分析结果,按照本文研究方法所述,将生态用地斑块划分为五类(图 5),
并对各等级斑块所占的面积百分比进行统计,结果如图 6 所示。 从斑块面积来看,最重要斑块面积为
74郾 12km2,次重要斑块面积为 142. 71 km2,重要斑块面积为 95. 27km2,所有重要斑块也即生态安全格局源地
的面积总和为 312. 10km2,约占全市总面积的 15. 9% 。 从空间上看,最重要斑块主要分布在深圳市东部,
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62郾 3%都位于龙岗区;次重要斑块在深圳市东西部均有分布;重要和一般斑块则主要沿着次重要斑块外围分
布。 从各行政区来看,盐田区最重要斑块所占比例最大,接近 2 / 5。 由此可见,龙岗区和盐田区应作为重点区
来进行保护管理。
表 1摇 威胁数据
Table 1摇 The threat data
威胁源
Threat
高速公路
Highway
铁路
Railway
主要公路
Mainroad
其他建设用地
Other construction
land
独立工矿用地
Independent
mining land
权重 Weight 0. 5 0. 4 0. 6 0. 7 1
林地 Forest land 0. 7 0. 6 0. 8 1 0. 9
园地 Orchard land 0. 5 0. 4 0. 6 0. 8 0. 7
耕地 Cultivated land 0. 6 0. 5 0. 7 0. 9 0. 8
草地 Grass land 0. 8 0. 7 0. 8 1 0. 9
最大影响范围 Max鄄distance / km 0. 5 0. 5 0. 5 1 3
摇 图 2摇 2008 年深圳市生态用地维持景观连通性的重要程度
Fig. 2摇 The importance grade of maintaining landscape
connectivity of the ecological land in Shenzhen,2008
图中 1—5表征斑块重要程度,数值越大斑块重要程度越高
摇 图 3摇 2008 年深圳市生态用地生物多样性服务重要性程度
Fig. 3 摇 The importance grade of biodiversity service of the
ecological land in Shenzhen,2008
图中 1—5表征斑块重要程度,数值越大斑块重要程度越高
摇 图 4摇 2008 年深圳市生态用地生境质量等级
Fig. 4 摇 The habitat quality grade of the ecological land in
Shenzhen,2008
图中 1—5表征斑块重要程度,数值越大斑块重要程度越高
摇 图 5摇 2008 年深圳市生态安全格局重要斑块识别与分级
Fig. 5 摇 The identification and classification of the important
patches of the ecological security pattern in Shenzhen,2008
图中 1—5表征斑块重要程度,数值越大斑块重要程度越高
最重要斑块主要分布在东部的 3 个区域,分别位于坝光和马峦山区域以及深圳最高峰梧桐山脉,其中马
峦山地区是深圳自然植被保存最为完整的山地之一,植被类型多样,植物资源较丰富,既有保存较好的南亚热
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带沟谷常绿阔叶林,也有较大面积的南亚热带低地常绿阔叶林,而梧桐山则是深圳市唯一的省级风景名胜区,
植物保护完好,拥有大面积的南亚热带常绿阔叶林、部分南亚热带针阔混交林和季相变化明显的山顶灌丛,同
时保存有多种国家重点保护植物和珍稀濒危植物。 次重要斑块在深圳市东西部均有分布,东部主要位于南澳
镇的西冲鄄七娘山为主要山脉的东南部沿海地带,深圳市第二高峰的七娘山较好地保存了亚热带季雨林森林
的植被特征,其他主要沿着最重要斑块外围分布,西部主要位于羊台山和塘朗山区域,羊台山内保存结构稳定
的天然次生林,塘朗山中植被以阔叶林为主。 重要斑块则主要沿着次重要斑块外围分布。 总体看来,生态安
全格局源地基本分布在海拔较高的山地,并呈现出海拔越高植物群落结构越复杂,斑块的重要性就越高的
趋势。
图 6摇 重要板块各等级面积百分比统计结果
Fig. 6摇 The area percentage of each grade of the important patches
对生态用地斑块的土地利用类型进行统计,整体看来,源地主要由林地组成,其中最重要斑块中的林地斑
块接近 99% ,次重要斑块中的林地斑块超过了 88% 。 从各土地利用类型的各等级斑块比例情况来看,源地所
占面积比例最高的是林地,其次是园地和草地,最低为耕地,由此可见,这三种土地利用类型更有利于生物多
样性的保护,因此要对之进行重点保护,尤其是林地。
4摇 讨论
4. 1摇 基本生态控制线合理性
为保护生态环境,深圳市人民政府于 2005 年 11 月颁布了《深圳市基本生态控制线管理规定》,提出基本
生态控制线是指深圳市人民政府批准公布的生态保护范围界线。 与本文识别重要斑块所用的方法不同,深圳
市基本生态控制线的制定方法为碳氧平衡法,因此,通过将生成的重要斑块与深圳市基本生态控制范围进行
空间叠加,对比共同点和差异点,可以评估分析控制线的合理性,并对生态用地的保护提出合理建议。
将生成的重要斑块与基本生态控制线范围进行空间叠加(图 7),并统计各级别生态斑块位于生态控制线
之外的面积比例(表 2),结果表明:总体上,重要斑块与基本生态控制范围冲突不大,超过 95%面积的重要斑
块都落在基本控制线以内,且最重要斑块中接近 98%都在控制线以内,可见现行基本生态控制线政策可以保
护绝大部分重要斑块,同时也在一定程度上表明本文提出的生态安全格局源地的识别方法是可行的。 冲突主
要体现在斑块外边缘,只占总面积的 4. 60% 。 具体表现为:最重要斑块基本都位于基本生态控制线以内,是 3
个级别斑块中冲突最小的一级,仅位于龙岗区大鹏镇和葵涌镇行政边界边缘的少量斑块有被人类活动影响的
风险,应进行重点保护;次重要斑块有 2. 71%面积不在基本生态控制线范围内,这些斑块都位于深圳市东南
部,西部的次重要斑块都位于控制线内;重要斑块中除了宝安区松岗镇的东北部和龙岗区南澳镇部分斑块不
在控制线范围以内外其余大部分都得到保护。
0314 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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图 7摇 2008 年深圳市生态安全风险区分布
Fig. 7摇 The ecological security risk distribution in Shenzhen,2008
1—5表征斑块重要程度,数值越大表征斑块重要程度越高
表 2摇 重要斑块与基本生态控制线冲突统计表
Table 2摇 Thearea conflict between the important patches and the ecological control line
重要斑块等级
Importance level
面积 / km2
Area
占各级斑块总面积百分比 / %
Percentage of total area
最重要 First 1. 62 2. 19
次重要 Second 3. 86 2. 71
重要 Third 8. 86 9. 30
总和 Sum 14. 34 4. 60
目前的管理工作主要是将基本生态控制线视作一个相对均质的区域来看待,控制管理手段相对宏观笼
统,因此,有必要构建基本生态线的等级类型体系,并分级分类制定管理原则、管理策略和管理标准。 根据本
文对提取出的生态安全格局源地的分级,建议对各等级重要斑块采取不同强度的管理措施,从而节约保护成
本,提高效率。 另外,对于那些落在控制线之外的重要斑块应纳入到保护范围内进行严格控制;对于位于控制
线之内的重要斑块应着重保护;对于在控制线范围内不属于生态安全格局源地的区域可以结合土地使用现
状、空间资源条件等因素考虑进行适度开发。
4. 2摇 研究意义与不足
生态安全是 21 世纪人类社会可持续发展所面临的一个新主题,也是现代景观生态学最前沿的应用问题
之一。 生态安全通过优化景观生态格局来实现,生态安全格局为平衡各方利益,维护各自安全和发展水平达
到总体最高效率提供战略,而源地的识别设定直接影响生态安全格局构建的结果,因此其重要性不言而喻。
本文在研究方法上,除了继承前人常用的生物多样性服务评估方法外,还从斑块本身的功能以及结构入手,不
仅考虑了自然因素也将人为因素考虑在内,从一个综合全面的角度进行核心斑块的识别,是对传统定性描述
和整体评价为主的常规研究方法的重要拓展;同时,在实践应用上,将生态安全格局理论与特定区域以深圳市
相结合,对深圳市生态安全现状提出建议,将理论应用于实践,对快速城市化城市的生态安全研究具有一定的
指引作用。
但由于本文的案例探究是一种新方法的尝试,因此还存在一些不足:在具体方法操作上,进行生境质量评
估时仅考虑深圳市范围,对于深圳市边缘部分的斑块受威胁的评估会有误差,在之后的研究中可以将研究区
外围一定距离的用地都考虑进来;本文仅做了一年景观生态安全格局源地识别研究,可以考虑做多个时间序
1314摇 13 期 摇 摇 摇 吴健生摇 等:深圳市景观生态安全格局源地综合识别 摇
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列的景观生态安全格局源地识别,通过动态研究深入探讨源地的变化情况以及特征属性,从而遴选出最应该
保护的斑块;此外,对于该方法的合理性与普适性还有待以更多的实地考察和案例研究来进一步验证。
5摇 结论
本文以深圳市为研究区,以识别生态安全格局的重要斑块为目的,从斑块在整个基质景观中的空间结构
重要性、自身生态系统服务重要性及其与周围环境间的关系出发,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样
性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和 GIS技术相结合的方法对研究区进行了识别。 结果表明:
(1)深圳市生态安全格局源地的总面积为 312. 10km2,约占全市总面积的 15. 9% ;依照连通性、生态系统
服务和生境质量将生态用地斑块分为五级,最高三级构成源地,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和
罗湖区;从空间分布特征可以看出重要斑块基本分布在山地;源地主要由林地构成。 针对不同等级的重要斑
块建议采取不同强度的管理措施以达到保护效率最大化。
(2)将识别结果与现行基本生态控制线进行空间叠加,分析潜在的生态安全威胁。 结果表明:源地超过
95%面积都落在基本生态控制线以内,在一定程度上说明这种识别方法是可行的;暴露在控制线之外的少量
斑块为生态风险区,主要分布在龙岗区的葵涌镇、大鹏镇、南澳镇,建议对其加强保护。
今后,在关于具体某种物种保护的研究中,识别生态安全格局的源地时,除了考虑斑块本身作为物种的栖
息地应具备的属性(斑块面积和生物多样性服务等)外,还应结合本文所提到的景观连通性和生境质量评估
进行综合识别。
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3314摇 13 期 摇 摇 摇 吴健生摇 等:深圳市景观生态安全格局源地综合识别 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 13 Jul. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review of ecological effects of remnant trees in degraded forest ecosystems after severe disturbances
MIAO Ning,LIU Shirong, SHI Zuomin,et al (3889)
………………………………
………………………………………………………………………………
Mechanism and application of bioremediation to heavy metal polluted soil using arbuscular mycorrhizal fungi
LUO Qiaoyu, WANG Xiaojuan, LIN Shuangshuang, et al (3898)
…………………………
…………………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Changes of allometric relationships among leaf traits in different ontogenetic stages of Acer mono from different types of
forests in Donglingshan of Beijing YAO Jing, LI Ying,WEI Liping,et al (3907)…………………………………………………
The combined effects of increasing CO2 concentrations and different temperatures on the growth and chlorophyll fluorescence in
Porphyra haitanensis (Bangiales, Rhodophyta) LIU Lu, DING Liuli, CHEN Weizhou, et al (3916)……………………………
Research on biomass expansion factor of chinese fir forest in Zhejiang Province based on LULUCF greenhouse gas Inventory
ZHU Tangjun,SHEN Chuchu,JI Biyong,et al (3925)
………
………………………………………………………………………………
Influence of soil gradual drought stress on Acorus calamus growth and photosynthetic fluorescence characteristics
WANG Wenlin, WAN Yinjing, LIU Bo, et al (3933)
……………………
………………………………………………………………………………
Isolation,identification,real鄄time PCR investigation of an endophytic phosphate鄄solubilizing bacteria from Caragana korshinskii
Kom. roots ZHANG Lizhen, FENG Lili,MENG Qiuxia,et al (3941)……………………………………………………………
Plant忆s and soil organism忆s diversity across a range of Eucalyptus grandis plantation ages
ZHANG Danju, ZHANG Jian, YANG Wanqin, et al (3947)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Effects of diet and starvation on growth and survival of Scapharca broughtonii larvae
WANG Qingzhi, ZHANG Ming, FU Chengdong, et al (3963)
…………………………………………………
……………………………………………………………………
Multidrug鄄resistant bacteria in livestock feces QI Shiyue, REN Siwei, LI Xueling, et al (3970)………………………………………
Physiological regulation related to the decline of Alexandrium catenella MA Jinhua, MENG Xi, ZHANG Shu, et al (3978)…………
Numerical simulation of water quality based on environmental fluid dynamics code for grass鄄algae lake in Inner Mongolia
LI Xing, SHI Hongsen,ZHANG Shuli,et al (3987)
……………
…………………………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Influence of enclosure on Glyeyrrhiza uralensis community and distribution pattern in arid and semi鄄arid areas
LI Xuebin, CHEN Lin, LI Guoqi, et al (3995)
………………………
……………………………………………………………………………………
The interannual variation of net primary productivity of three coniferous forests in Liupan Mountains of Ningxia and its responses
to climatic factors WANG Yunni, XIONG Wei, WANG Yanhui, et al (4002)……………………………………………………
Soil water use and balance characteristics in mature forest land profile of Caragana korshinskii in Semiarid Loess Area
MO Baoru, CAI Guojun, YANG Lei,LU Juan,et al (4011)
………………
………………………………………………………………………
Effect of simulated acid deposition on chemistry of surface runoff in monsoon evergreen broad鄄leaved forest in Dinghushan
QIU Qingyan, CHEN Xiaomei,LIANG Guohua,et al (4021)
…………
………………………………………………………………………
A space optimization model of water resource conservation forest in Dongting Lake based on improved PSO
LI Jianjun, ZHANG Huiru, LIU Shuai, et al (4031)
…………………………
………………………………………………………………………………
Allelopathic effects of aqueous extract of exotic plant Rhus typhina L. on soil micro鄄ecosystem
HOU Yuping, LIU Lin, WANG Xin, et al (4041)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
The impact of natural succession process on waterbird community in a abandoned fishpond at Chongming Dongtan, China
YANG Xiaoting, NIU Junying, LUO Zukui, et al (4050)
…………
…………………………………………………………………………
Mercury contents in fish and its biomagnification in the food web in Three Gorges Reservoir after 175m impoundment
YU Yang, WANG Yuchun, ZHOU Huaidong, et al (4059)
………………
………………………………………………………………………
Microsatellite analysis on genetic diversity of common carp,Cyprinus carpio,populations in Yuan River
YUE Xingjian, ZOU Yuanchao, WANG Yongming, et al (4068)
………………………………
…………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Research on spatio鄄temporal change of temperature in the Northwest Arid Area HUANG Rui,XU Ligang,LIU Junmin (4078)………
Simulation of soil respiration in forests at the catchment scale in the eastern part of northeast China
GUO Lijuan, GUO Qingxi (4090)
…………………………………
……………………………………………………………………………………………………
The early effects of nitrogen addition on CH4 uptake in an alpine meadow soil on the Eastern Qinghai鄄Tibetan Plateau
ZHANG Peilei, FANG Huajun, CHENG Shulan, et al (4101)
………………
……………………………………………………………………
Analysis of water ecological footprint in guangxi based on ecosystem services ZHANG Yi, ZHANG Heping (4111)…………………
The integrated recognition of the source area of the urban ecological security pattern in Shenzhen
WU Jiansheng,ZHANG Liqing,PENG Jianet al (4125)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Carbon sources and storage sinks in scenic tourist areas: a Mount Lushan case study
ZHOU Nianxing, HUANG Zhenfang, LIANG Yanyan (4134)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Impacts of climate change on dominant pasture growing season in Central Inner Mongolia
LI Xiazi,HAN Guodong,GUO Chunyan (4146)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Phenological Characteristics of Typical Herbaceous Plants(Lris lacteal) and Its Response to Climate Change in Minqin Desert
HAN Fugui,XU Xianying,WANG Lide,et al (4156)
………
………………………………………………………………………………
Biomass and distribution pattern of carbon storage in Eomecon chionantha Hance
TIAN Dalun,YAN Wende,LIANG Xiaocui, et al (4165)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Temporal dynamics and influencing factors of fine roots in five Chinese temperate forest ecosystems
LI Xiangfei, WANG Chuankuan, QUAN Xiankui (4172)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Effects of AMF on soil improvement and maize growth in mining area under drought stress
LI Shaopeng, BI Yinli, CHEN Peizhen, et al (4181)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Urban, Rural and Social Ecology
Health function evaluation and exploring its mechanisms in the Shanghai Green Belt, China
ZHANG Kaixuan, ZHANG Jianhua (4189)
…………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Research Notes
Time lag effects of rainfall inside a Platycladus Orientalis plantation forest in the Beijing Mountain Area, China
SHI Yu,YU Xinxiao,ZHANG Jiayin (4199)
……………………
…………………………………………………………………………………………
Long鄄term effects of harvest residue management on soil total carbon and nitrogen concentrations of a replanted Chinese fir
plantation HU Zhenhong, HE Zongming, FAN Shaohui, et al (4205)……………………………………………………………
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《生态学报》2013 年征订启事
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促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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