基于GIS 空間分析的惠州市生境適宜性評價與生態源地保護研究

韓婉詩，陳秀娟，牛曉楠，李 智，盛大勇

（1.廣州草木蕃環境科技有限公司/廣東省濕地修復工程技術研究中心，廣東 廣州 510000；2.惠州市林業科學研究所，廣東 惠州 516001；3.惠州市國有象頭山林場，廣東 惠州 516000）

生境是指生物個體、種群或群落所處的具體環境。它是特定地段上對生物起作用的生態因子的總和［1］。生物生境是生物多樣性保護研究的核心內容［2］，大部分物種在環境中不是隨機分布的，生境適宜性越高其存在的概率越大［3］；因此，可以通過開展生境適宜性評價來識別物種出現概率較高的區域，進而制定相應的保護對策；但以往的研究多針對局部區域的單一或少數物種，研究對象針對性強且空間尺度較小，數據往往來源于長期的研究積累［3-6］，難以應用于大尺度生物多樣性保護工作。

生態源地是生態安全格局構建的基礎，是維護區域生態安全和生態功能時須加以重點保護的區域［7］。以往生態源地的選取方法有2 大類，一類是根據指示物種特性建立綜合的棲息地適宜性評價體系評估選取，另一類是直接選取自然保護地、城市綠地等生態斑塊。如今，主流生態源地選取方法是建立含有多方面評估因子的指標體系［8］，將生物多樣性保護目標從單一瀕危物種擴大至其生存的生態系統和景觀［9］。生境質量評價指標體系在這一領域運用較多，大多研究從地形地貌、土地利用類型、道路交通等脅迫因子入手［10-13］，數據來源和處理步驟較復雜，同時忽視了生態功能等級、森林起源等內在特性。本文將生境適宜性評價與生態源地選取相結合，通過構建的生境適宜性評價指標體系評估結果，結合景觀格局指數分析獲取初步生態源地，與全市生態保護空間現狀對比，驗證指標體系評估結果的合理性，再結合全市自然保護地、生態系統分布、珍稀瀕危物種分布情況提出生態源地的保護建議，以期為生物多樣性保護工作提供較為簡便的評估思路。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區域概況

惠州市位于廣東省東南部、珠江三角洲東北部，屬南亞熱帶海洋性氣候，陸域面積11 347 km2；海域面積4 520 km2，是廣東省海洋大市之一；地貌以中低山地、丘陵和山間小盆地為主，九連山、羅浮山、蓮花山等3大山脈自北向南排列，其間水系縱橫；南部為南海，連接了珠三角外圍生態屏障和南部海洋生態保護帶。

1.2 數據來源

研究所用的數據中，地類、森林起源、優勢樹種、平均年齡、森林景觀等級、生態功能等級6 類數據來源于惠州市2018 年完成的森林資源二類調查；自然保護地數據來源于惠州市自然保護地整合優化方案（2020 年國家下發數據）；陸域生態保護紅線數據來源于惠州市生態保護紅線劃定方案（2020 年8 月優化調整版）；土地用途分區數據來源于惠州市基礎地理數據庫（2020 年）。

2 研究方法

2.1 生境適宜性評價模型構建

采用惠州市2018年森林資源二類調查數據，以林業小班為單位，將地類、森林起源、優勢樹種、平均年齡、森林景觀等級、生態功能等級6個屬性作為生境適宜性評價指標，研究確定6類數據的權重（表1）；其中，濕地的生境適宜性評價通過濕地類型劃分為3個等級分別賦值（表2）；在ArcGIS10.2 中，通過屬性賦值和權重值計算獲得全市生境適宜性分值，以“f”表示。

表1 陸地生境適宜性評價指標體系

表2 濕地生境適宜性賦值

2.2 生態源地選取

粒度反推法基于反證法思想，用不同粒度表征不同生態源地結構，通過測算不同粒度水平下的多個景觀格局指數，判定最優粒度水平下的組分結構，再返回原始數據反選生態源地。在粒度變化的過程中，規模較小且零星分布的生態斑塊不斷被剔除，相連和相離較近的生態斑塊不斷合并形成規模擴大的生態景觀組分，最后生成不同粒度的實驗數據［14］。

在ArcGIS 軟件中以生境適宜性評價結果矢量數據為基礎，選取生境適宜性高（0.75≤f≤1.00）的斑塊作為提取生態源地的基礎，將該區間的斑塊生成50、100、200、300、400、1 200 m不同粒度大小的柵格數據，在Fragatats 4.2中計算各粒度水平下的景觀格局指數，包括：斑塊數（NP）、斑塊密度（PD）、景觀形狀指數（LSI）、聚集度指數（AI）和連接度指數（CONNECT），通過分析景觀整體性和連通性選取最優景觀組分的柵格粒度大小，以該粒度水平為依據確定初步的生態源地［15］。

通過Fragstats計算的不同粒度水平下的景觀格局指數并判斷各指數發生突變或趨于穩定的關鍵點，綜合各指數變化情況，選取關鍵粒度水平的柵格作為提取生態源地的參照，導入ArcGIS軟件，結合斑塊密度、現有保護地、陸域生態保護紅線和土地用途分區確定源地（斑塊密度較小或面積較小的區域設為踏腳石）。

3 結果與分析

3.1 生境適宜性分析

惠州市所有林業小班的生境適宜性評價得分區間為0.06≤f≤1.00，評價結果分布見圖1，將計算結果按自然斷點法分為5 個區間，分別對應不同適宜性分類（表3）。其中適宜生境面積占比約為17.06%，較適宜生境面積占比約為24.87%，適宜性一般的生境面積約占15.84%，適宜性較差的約占7.80%，不適宜的生境面積約占34.42%。

圖1 生境適宜性評價結果

表3 生境適宜性分級與各級面積占比

3.2 關鍵粒度水平分析

提取生境適宜性分值在［0.75，1.00］的斑塊生成不同粒度的柵格數據，通過Fragstats 計算得不同粒度水平下適宜生境柵格的5個景觀格局指數，如圖2。

圖2 不同粒度水平下生境適宜斑塊各景觀指數變化趨勢

由圖2（a～e）可知，5 個指數均在50 m 水平下達到最大值，400 m粒度是各指數發生突變或趨于穩定的關鍵點，大于400 m 后各指數下降幅度降低；連接度在50～400 m 趨于平緩，500 m開始大幅下降，綜合各指數變化情況，選取400 m粒度水平的柵格作為提取生態源地的參照。

3.3 源地和踏腳石選取

將400 m粒度水平的生境適宜柵格疊加全市自然保護地（圖3a）、陸域生態保護紅線（圖3b）和土地用途分區（圖3c）數據，可得陸域自然保護地、陸域生態保護紅線、土地用途分區中的林業用地區與該粒度水平下的生境適宜斑塊均較匹配。故選取斑塊面積較大且生境適宜性高的區域作為陸域生態源地，后將適宜性較高但面積較小的區域作為生物遷徙過程中的踏腳石斑塊；海域方面，將整合優化后的廣東大亞灣水產資源省級自然保護區和廣東惠東海龜國家級自然保護區范圍作為海域生態源地（圖4）。最終，選取源地總面積約3 648.83 km2，踏腳石面積約為735.09 km2；其中源地面積約占市域面積的23.00%。

圖3 生境適宜斑塊與各生態空間關系示意圖

圖4 生態源地與踏腳石選取結果

3.4 生態源地及主要保護對象

根據生境適宜性評價結果，將生境適宜性高的景觀基質劃定為7塊生態源地，包括龍門縣的南昆山-九連山脈生態源地，博羅縣的羅浮山生態源地（含羅浮山及周邊山地），博羅縣的象頭山生態源地，惠東縣的惠東古田-梁化生態源地、惠東蓮花山-白盆珠生態源地和惠東稔平半島生態源地（惠東紅樹林生態系統分布區、惠東平海鎮海龜分布區等），大亞灣海洋生態源地（魚類索餌場、產卵場、育幼場及洄游通道，考洲洋、范和港海洋生態系統、鹽洲島等）（表4）。涉及的自然保護地包括廣東龍門南昆山省級自然保護區、廣東羅浮山省級自然保護區、廣東象頭山國家級自然保護區、廣東惠東古田省級自然保護區、廣東惠東蓮花山-白盆珠省級自然保護區、廣東惠東海龜國家級自然保護區、廣東大亞灣水產資源省級自然保護區及周邊生境良好的市縣級保護區和森林公園等。

表4 各生態源地的主要保護對象

3.5 踏腳石分布

根據踏腳石選取結果，惠州全市的踏腳石斑塊可分為7個區域，包括：龍門-博羅中部（羅浮山脈）河谷-山地區、龍門-博羅東北部山地區、博羅西部-仲愷水庫群-東江濕地區、惠城東部山地區、惠陽白云嶂山地區、惠城鐵爐嶂-惠東稔平半島山地區、惠東安墩鎮山地區，涉及的主要自然保護地與周邊山地見表5。

表5 踏腳石涉及的自然保護地與周邊山地

4 結論與建議

通過構建的生境適宜性評價模型，對惠州全市陸域生境適宜性進行了評估，得出適宜性高的區域主要分布在南昆山地、羅浮山地、象頭山及周邊山地、惠東大部山地，與惠州市自然保護地、生態保護紅線等的分布具有較高的一致性，同時識別出一些可作為踏腳石的保護空缺區域，證明該評價模型具有較好的評價效果。對于生態源地，建議開展如下保護和恢復工作：屬于生態控制線以內的地區應嚴格相關管理規定，屬于生態控制線以外的地區建議以規劃建設近自然形態的城市綠地的方式，加強生物多樣性保護；完善自然保護地體系建設，積極開展自然保護地整合優化后續工作，保護主要景觀基質；加大天然林的保護，健全天然林保護管理體系，將全市天然林納入天然林保護工程范圍，使全市天然林生態功能明顯提升；開展濕地保護與恢復工程，加強重點河流湖庫濕地水生態保護，加強水生生物種質資源及其生境保護和恢復工作；開展生物多樣性和生態系統調查與長期監測研究，構建現代化監測體系，加快自然教育體系和科普渠道的構建。

生態源地保護是一項系統性工作，建議與踏腳石保護協同開展；目前全市范圍內有許多分布零散破碎但又局部連接的生境斑塊，這些斑塊在一些關鍵指標（如優勢樹種、生態功能等級等）尚不能滿足作為源地的要求，但其中面積較大、區位優勢明顯、發展潛力較好的斑塊十分適合作為連接源地的踏腳石。協同保護建議如下：

（1）開展連接源地的關鍵踏腳石斑塊的保護，如：龍門黃草坪縣級自然保護區、梅下水庫西部劍門石一帶山地，是連接龍門北部南昆山-九連山脈、羅浮山、象頭山這3 大生態源地的樞紐；惠州中東部的惠城墩子市級自然保護區、惠城古寨市級自然保護區、惠陽白面石市級自然保護區及其周邊山地是連接象頭山生態源地和古田-梁化生態源地的關鍵斑塊；惠東安墩鎮擬建的惠東仙女峰縣級森林公園及周邊山地是連接蓮花山-白盆珠生態源地和古田-梁化生態源地的關鍵橋梁。

（2）開展與周邊市域生態斑塊銜接區域等關鍵銜接點的保護：惠州水東陂省級森林公園、博羅黃山洞市級自然保護區、惠州龍山省級森林公園及周邊一帶山地位于羅浮山脈中段，既處于珠三角外圍生態屏障，也連接河源新豐江一帶山地，對保障羅浮山脈生態功能的完整性起到關鍵作用。重要的廊道交叉點和脆弱點有白花河和西枝江的交匯點、橫嶺水和淡水河交匯點、淡水河和坪山河交匯點、西枝江與梁化河交匯點等，還有與深圳東南部山地連接的大亞灣筆架山市級森林公園，這類位于關鍵銜接點的區域也應作為重要的踏腳石斑塊采取保護措施。對于重要的廊道交匯點，建議減少人工建筑，維護河流的自然形態，提升其作為生物信息交流通道的作用。

（3）將空間臨近的濕地類踏腳石打造為淡水濕地生態源地：廣東潼湖國家濕地公園是粵港澳大灣區水鳥生態廊道的“源地”之一［16］，緊鄰東江，周邊還有仲愷觀洞縣級森林公園（觀洞湖）、惠州西湖濕地公園等濕地資源，應將其作為濕地群開展整體保護，逐漸打造為東江淡水濕地生態源地。

（4）開展連接山地和海洋的踏腳石斑塊保護：惠州南部的金桔市級自然保護區、大亞灣勤園縣級森林公園、大亞灣鐵爐嶂市級森林公園、亞公頂市級森林公園及稔山鎮東部山地是沿海丘陵區，緊鄰稔平半島，同時位于蓮花山脈尾端，具有通山達海的地理優勢。

（5）加強城鎮化區域中踏腳石斑塊保護：惠州西南部惠陽區的白云嶂市級自然保護區、大帽山市級森林公園、佛祖坳市級森林公園、黃巢嶂縣級自然保護區、葉挺市級森林公園及周邊山地幾乎被城鎮包圍，西部緊鄰東莞銀屏山，是高度城鎮化區域中的綠核。近年，東莞銀屏山發現新種“東莞角蟾Boulenophrys dongguanensis”［17］，深 圳 多 地 發 現 植 物 新 種 的 現象［18］，說明城鎮化區域中的生態斑塊的生物多樣性有可能被低估，應加強自然生態系統保護，減少人為干擾，維護其生態傳輸功能。