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2022 , Vol. 37 >Issue 12: 3088 - 3101

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20221205

其他研究论文

区域尺度生态保护红线连通性优化与管控——以长三角为例

  • 马晓武 ,
  • 徐昔保
展开
  • 中国科学院南京地理与湖泊研究所，中国科学院流域地理学重点实验室，南京 210008
徐昔保（1978- ），男，浙江东阳人，博士，研究员，研究方向为土地利用与生态效应。E-mail:

马晓武（1992- ），男，陕西榆林人，硕士，研究方向为生态评估。E-mail:

收稿日期: 2022-03-07

  修回日期: 2022-07-02

  网络出版日期: 2022-12-28

基金资助

中国科学院A类战略性先导科技专项“美丽中国生态文明建设科技工程”(XDA23020201)

国家自然科学基金项目(42171296)

江苏省碳达峰碳中和科技创新专项项目(BK20220014)

收起

Optimization and management of the connectivity of ecological red lines at regional scale: A case study of Yangtze River Delta

  • MA Xiao-wu ,
  • XU Xi-bao
Expand
  • Nanjing Institute of Geography and Limnology, Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, CAS, Nanjing 210008, China

Received date: 2022-03-07

  Revised date: 2022-07-02

  Online published: 2022-12-28

Fold

摘要

生态保护红线存在跨界冲突与破碎化等问题，目前正在不断优化、调整和评估中，但区域尺度连通性优化与管控仍然缺乏。以长三角为例，采用土地利用、道路、居民点和官方发布的生态保护红线等数据，基于最小累积阻力模型与电路理论，提出区域尺度生态保护红线连通性优化与分类分级管控方案，为长三角一体化生态共同保护提供科学依据。结果显示：（1）优化构建了长三角“两横两纵”生态廊道格局，其中包括重要廊道79条，次要廊道111条和“踏脚石”33个；（2）连通性退化风险管控区51个，其中源地边缘防控区27个，联防联控区12个；（3）障碍管控区75个，其中源地边缘防控区36个，联防联控区17个；（4）生态保护红线连通性一级管控区20个，面积为70.35 km2，二级管控区106个，面积为1511.33 km2。生态保护红线源地边缘以及省市行政边界易遭受退化风险和形成连通障碍区，建议在区域尺度上建设生态廊道和“踏脚石”，对连通性退化风险区和障碍区进行联防联控、源地边缘防控和分级防控。

关键词： 生态保护红线; 生态系统连通性; MCR模型; 电路理论

本文引用格式

马晓武 , 徐昔保 . 区域尺度生态保护红线连通性优化与管控——以长三角为例[J]. 自然资源学报, 2022 , 37(12) : 3088 -3101 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20221205

Abstract

Ecological red lines have cross-border conflicts and fragmentation, so it is constantly being optimized, adjusted and evaluated, but connectivity optimization and control at regional scale are still lacking. Taking the Yangtze River Delta as an example, based on the minimum cumulative resistance model and circuit theory, this paper proposes a region-scale connectivity optimization and control scheme of ecological red lines based on the data of land use, road settlements and officially issued ecological red lines, so as to provide a scientific basis for the integrated ecological protection of the study area. The results show that: (1) The ecological corridor pattern of "two horizontal and two vertical lines" in the Yangtze River Delta has been optimized, including 79 important corridors, 111 secondary corridors and 33 stepping stones; (2) There are 51 connectivity degradation risk control zones, including 12 joint prevention and control zones and 27 prevention and control zones at the edge of the source area; (3) There are 75 obstacle control areas, including 17 joint prevention and control areas and 36 border prevention and control areas of source areas; (4) There are 20 first-level control areas with an area of 70.35 km2, and 106 second-level control areas with an area of 1511.33 km2. The source and provincial administrative boundaries of the ecological protection red lines are vulnerable to degradation risks and connectivity barriers. Therefore, it is suggested that ecological corridors and stepping stones should be built at the regional scale, and joint prevention and control should be carried out in connectivity degradation risk areas and obstacle areas, as well as at the border of source areas, and graded prevention and control should be carried out in order of importance.

Key words： ecological red lines; ecosystem connectivity; MCR model; circuit theory

工业化与城市化加剧了生物多样性的丧失和环境污染，为了确保生态与自然资源安全，中国建立了国家公园、自然保护区、生态保护红线等各类保护体系[1,2]。与现有其他保护区相比，生态保护红线保护类型更加丰富、划定更加科学，管理更加系统[3]。生态保护红线是中国依据底线思维划出的最为严格的生态保护空间，是确保中国生态资源安全的生命线，红线空间通常包括重要生态服务功能区和生态敏感脆弱区域等[4]。划定并严守生态保护红线已上升为国家战略层面，是改革生态保护管理机制和推进生态文明的重要举措[5]。由于生态保护红线管控方案尚不明确，且生态保护红线划定与永久基本农田、城镇开发边界划定各自开展，致使“三线”存在交叉冲突和生态保护红线破碎化等现象严重[6⇓⇓-9]。为进一步完善现有生态保护红线划定方案，2019年自然资源部和生态环境部共同部署开展生态保护红线评估工作，正式启动了全国层面的生态保护红线评估与优化调整工作，各省市相继组织和实施了优化方案[10]。虽然本轮评估调整工作中强调生态系统连通性的重要性，但是缺乏连通性的具体优化与管控技术标准，导致了以下几个问题：（1）缺乏调出冲突用地后对连通性影响论证与约束方案，导致当地政府会理性考虑，将原生态保护红线区有经济价值的建设区和将来可能开发的区域进行“应调出尽调出”；缺少优先补入生态保护红线区的精准识别方案，为了保障生态保护红线调补平衡，选择近期没有开发规划的生态空间作为生态保护红线补入，导致生态保护红线连通性进一步下降[11,12]。（2）缺乏生态保护红线补偿机制和管控方案。基本农田补偿机制已经完善，但是没有明确的生态红线补偿机制和管控措施，导致生态保护红线与大片基本农田冲突区域，生态保护红线“开天窗”现象增多，连通性遭到严重破坏[13]。（3）缺乏跨区连通性联防联控的关键区精准识别方法。目前生态保护红线连通性优化措施大多在市和县域尺度展开，对于跨省市区域尺度的优化和管控较少，导致省市跨界区域生态保护红线的连通性受到威胁。因此如何科学地在区域尺度上优化和管控生态保护红线的连通性，是目前亟需解决的问题之一。
连通性一词最早源于数学邻域对空间循环和连通的分析，后来逐渐发展到医学、土壤学、地理学、水文学和生态学等领域[14]。本文考虑的生态系统连通性，是栖息地斑块允许有机体及其基因在景观中移动的程度[15]。在区域尺度上，生境和种群之间的连通性对基因流动、物种迁徙、种子传播、种群持续性和生物多样性维持等诸多生态进化过程和生态功能方面发挥着至关重要的作用[16⇓-18]。因此在自然保护区优化中仅仅考虑生态系统服务指标是不够的，还需要考虑连通性及其相互作用[19]。同时，连通性已经被视为景观规划和生态保护评估中的重要指标，连通性的保护和规划已被广泛重视[20]。
目前测度和优化评估生态系统连通性的主要方法有生态指数和生态模型两大类。其中生态指数包括结合度指数（COHESION）、连通度指数（CI）、图论（MSPA）、连通重要性指数（PC）和整体连通性指数（IIC）等[21,22]。生态指数在一定程度上能够说明景观结构连通性或者间接说明功能连通性，但不能直接表示景观功能的连通程度。模型方法主要包括最小阻力模型（MCR）和电路理论连通性模型等[23]，模型方法因考虑了生态景观中各种要素的阻力大小对物种迁徙过程的影响，能够更好地模拟和评估生态系统的功能连通性。实证研究表明，通过合理布局生态廊道和关键景观要素可以改变区域尺度连通性，从而使生物种群规模和数量发生变化[24]。其中，最小累积阻力模型因能有效发现异质景观中的移动程度已被广泛应用于生态廊道的识别[25]；基于电路理论的连通性模型通过电流密度的模拟计算能够较为科学地定量识别生态廊道中连通性容易遭受退化的夹点地区和阻碍移动的障碍点区域。两种模型的结合可更好地反映物种移动的实际情况，已被应用于国内外生态廊道的管理、设计和规划中[26]。但是，利用最小阻力模型和电路理论模型在区域尺度生态保护红线连通性优化与管控区识别的研究鲜有涉及。
长三角一体化发展已上升为国家战略，“三省一市”第一批完成生态保护红线划定，并不断进行管理实践和优化调整评估工作，取得了显著成效[27]，但仍缺乏区域尺度的连通性优化评估和管控方案，存在生态保护红线跨界冲突和斑块破碎化等问题[10]。鉴于此，本文引入MCR模型与Circuit理论，利用Conefor Sensinode 2.6、Linkage Mapper 2.2.0和Circuitscape 2.6 软件，尝试建立了一套科学实用的生态保护红线连通性优化与管控方案，构建生态保护红线斑块间生态廊道和“踏脚石”，精准识别区域尺度联防联控区和源地边缘防控区，并提出分级优化方案，以期为长三角生态保护红线优化和管控提供科学依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

长江三角洲简称长三角，包括江苏省、安徽省、浙江省和上海市共计41个地级及以上城市，总面积为35.8万km2，是中国经济和城市发展最为活越的地区之一，率先打破行政边界实施一体化发展，并上升到国家战略。气候以亚热带季风为主，水系发达、河流湖泊众多。生态系统类型丰富多样，其中生态用地占总面积的38.77%，林地、草地、湿地、灌木和水域分别占总面的29.93%、1.21%、0.22%、0.43%和6.99%。长三角共划定生态保护红线总面积达8.04万km2，其中海域生态保护红线2.58万km2，陆地生态保护红线5.46万km2（图1）。本文研究区域为陆地生态保护红线，其中江苏省、安徽省、浙江省和上海市分别为0.85万km2、2.12万km2、2.48万km2和89.11km2，占全区域陆域总面积的15.4%。
图1 长三角生态保护红线

Fig. 1 Ecological red lines in the Yangtze River Delta

1.2 数据来源

土地利用数据来源于清华大学数据网站FROM-GLC10共享（http://data.ess.tsinghua.edu.cn/fromglc10_2017v01.html），分辨率为10 m。1∶25万道路、居民点和省市行政边界数据由全国地理信息资源目录服务系统获取（https://www.webmap.cn）。DEM由地理空间数据云获取（http://www.gscloud.cn），分辨率为30 m。生态保护红线数据由长三角地区三省一市人民政府网发布的生态保护红线矢量化得到。为了让不同来源数据保持相同的空间分辨率，将所有数据统一重采样为30 m。

1.3 研究方法

1.3.1 优化与管控框架

区域尺度生态保护红线连通性优化与管控框架如下（图2），首先利用Conefor Sensinode 2.6软件计算出长三角生态保护红线的整体连通重要性大小（dIIC），选取dIIC值较高且面积大于100 km2的斑块作为生态源地；然后考虑地理自然本底因素（土地利用类型、高程、坡度）和人类活动压力因素（高速公路、铁路与居民点距离），通过“综合加权指数和法”构建综合阻力面；依据源—汇理论，基于最小阻力模型（MCR）借助 Linkage Mapper 2.2.0工具，通过累积成本加权距离，构建生态廊道和“踏脚石”来优化生态保护红线；基于电路理论（Circuit）和Circuitscape 4.0软件通过电流密度与电阻距离来度量生态系统的连通性，识别出连通性管控区，最后提出分类分级管控方案。
图2 生态保护红线优化与管控框架

Fig. 2 Optimization and control framework of the ecological red lines

1.3.2 MCR模型和电路理论

最小累积阻力模型（Minimal Cumulative Resistance Model，MCR）操作简单，可以通过快速计算源地与源地之间的最低阻力，确定最优路径[28]。MCR模型能精确地反映物质能量和生物物种在斑块之间的运动概率，本文基于其构建阻力面和生态廊道。计算公式如下：
M C R = f m i n ∑ j = n i = m ( D i j × R i )
式中：MCR表示最小累积阻力；fmin表示MCR与生态过程的正相关关系；Dij是物种从源i到景观面j的距离（m）；Ri是景观i对物种运动的阻力值。
McRae等[29]最早将物理学的电路理论引入到景观生态学中。利用了电子在电路中随机游走的性质来模拟物种个体在生态系统中扩散的过程，预测移动概率，识别出路径（廊道）中影响景观连通性的关键生态要素。模拟过程中，电子表示物种个体[30]，导电表面表示景观异质面，生境质量较高的斑块被选为生态节点（等同生态源地），对斑块输入1 A电流，低电阻值区域促进电子（物种）游走，高电阻值区域阻碍电子（物种）游走，从而计算出斑块之间的电流值，电流值的高低表征物种成功移动概率的大小。本文基于电路理论识别连通性退化风险区和障碍区。

1.3.3 源地选取

“源”—“汇”—“景观流”理论认为，源地的识别是连接度模型构建的基础，其准确性非常关键[31]。源地可以被视为物种向外扩散或移动的起点，其内部高度同质且具有向四周扩散或吸引的能力[32]。长三角生态保护红线斑块数量较多，细碎斑块较多，其中大于1 km2的斑块总计达1108个，所有红线作为源地会对模型构建与运行造成一定影响。同时，不是所有的生态保护红线斑块都是与连通性（物种扩散过程）相关的，例如地质遗迹保护区和风景名胜区等不具备连通功能（物种扩散过程）并且面积较小，因此本文考虑将重要连通度指数较大且面积较大的区域作为生物物种栖息的源地。首先利用Conefor Sensinode 2.6和ArcGIS 10.2软件计算得出长三角生态保护红线的整体连通重要性指数dIIC，然后根据dIIC值从大到小进行排序，选取前150个斑块中面积大于100 km2的斑块作为源地。具体计算公式如下：
（1）整体连通性指数 I I C：
I I C = ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n a i a j / 1 + n l i j A L 2
式中：n表示斑块总数（个）；ai和 a j分别表示斑块i和斑块j的面积（m2）；nlij表示斑块i和斑块j之间的连接数（个）；AL表示整个景观的面积（m2）。
（2）斑块重要值 d I：
d I ( % ) = I - I r e m o v e I × 100
式中：I指整体连通性指数IIC；Iremove是去除单个斑块后剩下斑块的整体指数值。

1.3.4 阻力面构建

生态阻力面是景观要素对源地扩散的阻力系数[33]。其空间格局受限于地理自然本底因素，演变方向受到人类活动压力的影响，其进程则主要由人与环境的相互作用来推动[31]。因此本文从“地理自然本底”和“人类活动压力”两个方面来构建综合阻力面。用坡度、高程和土地利用类型代表地理自然本底因素，将土地利用类型分为7个阻力值，林地、草地、湿地、水域、耕地、未利用地和建设用地分别赋阻力值为1、50、100、200、300、400和500，分值越高表示扩散过程阻力越大[34,35]。坡度、高程使用最小值标准化到1~500。因道路为主要的线性连通障碍物，对生境的分割作用明显，居民点是人类活动的主要场所，对物种迁徙产生较大压力。所以人类活动压力因素选用与高速路、铁路（去除高架桥段）和居民点的距离来反映[17,36]，距离越近阻力值越大，使用最大值标准化到1~500。最后通过“综合加权指数和法”得出综合阻力面。
最大值标准化公式：
I i = ( X i - X m i n ) / ( X m a x - X m i n )
最小值标准化公式：
I i = ( X m a x - X i ) / ( X m a x - X m i n )
式中： I i表示栅格的标准化值； X i代表栅格的数值； X m i n代表栅格最小值； X m a x代表栅格最大值。

1.3.5 生态廊道与“踏脚石”识别

世界自然保护联盟（IUCN）认为生态廊道是保持或恢复有效生态连通性的空间，是区域内能量、物质和信息传递的载体。本文利用Linkage Mapper 2.2.0工具来识别最小耗散路径（Least-Cost Paths，LCP），设置截断成本加权距离值为默认的200000来表示廊道宽度，模拟生态廊道。“踏脚石”是指分布在源地之间对物种迁移起重要作用的区域，一般用生态战略节点表示，是多条最小成本路径的交点或者最小成本路径与最大成本路径的交点位置[37]。本文用生态廊道的交汇区域来表征，使其在生态保护红线斑块之间起到 “跳板”或“踏脚石”的作用。

1.3.6 连通性退化风险区与障碍区识别

连通性退化风险区本文使用电路理论中的夹点区表示，夹点是生态廊道中电流密度较大的区域，电流密度值越大，表示电子（物种）单位面积通过数量越多，承载的电子量越大，对维持斑块间连通性非常重要。是由于周边地区的阻力值较大，把廊道挤压为相对狭窄的形状造成，导致夹点容易面临较高的生态退化风险，承载了较高的生态系统连通功能[38]。往往是经济与生态质量的权衡点，以生态保护第一的原则，应该严格管控生态保护红线重要廊道的夹点免受蚕食。本文借助Pinchpoint Mapper工具，设置切断宽度为默认值200000，计算得到红线斑块之间重要廊道的电流密度，然后利用自然断点法将电流密度分为三类，设置最高电流密度的一类为夹点，且面积大于1 km2的景观区域视为连通性退化风险区。
障碍区使用电路理论中的障碍点表示，障碍点是指移除某一区域后可大幅提升连通性的潜在区域[39]，通常采用累计电流恢复值表示其对连通性影响的强弱[40]。因其被疏通后所花费的成本比其他路径更加经济，已被用于优先生态修复区识别中[41]。本文基于Barrier Mapper工具，借助移动窗口法，通过0~900 m搜索半径的调试，最终设定可以清晰获得障碍点的90~270 m为最终搜索半径，然后调用Circuitscape程序计算得到累计电流恢复值，最后采用自然断点法将其分为五级。累计电流恢复值越大表示清除单位面积的景观区域后，连通性的恢复程度越大，因此将累计电流恢复值最大的一级设置为障碍点，由于细小斑块不利于统计，本文将最后一类中面积大于1 km2的区域视为最终障碍区。

2 结果分析

2.1 生态保护红线源地连通性评估

识别出长三角生态保护红线源地共计70个斑块（图3），总面达到46847.53 km2，占陆地生态保护红线总面积的78.96%。主要用地类型为林地和水域，占总源地面积的88.71%。林地最多31776.02 km2，占源地面积的67.83%，其次水域面积为9780.64 km2，占比20.87%，其他用地类型占比11.29%。长三角生态保护红线源地空间分布差异明显，主要分布于长三角西部与南部，中部与东部沿海地区被选入的源地较少，主要因西部山地和丘陵的生境斑块面积大且连片分布，而中部平原地区斑块数量少且斑块间的距离较远，导致其功能连通性低。东部沿海岸线的生态保护红线则因大部分位于海洋中，位于陆地的部分整体连通重要性低且面积较小。
图3 生态保护红线源地连通重要性

Fig. 3 The importance connectivity for ecological sources of the ecological red lines

长三角陆地生态保护红线源地整体连通重要性指数dIIC值从大到小依次由蓝色、绿和红色表示（图3）。采用自然断点法可以将连通重要性大小分为三个梯度，第一梯度高值区主要分布在浙西北丘陵山地水源涵养和生物多样性维护区（dIIC值23.78）、皖南黄山—天目山生物多样性维护及水源涵养区（dIIC值21.17）、皖西大别山北麓中低山水源涵养及水土保持区（dIIC值17.34）与浙西南山地丘陵生物多样性维护和水源涵养区（dIIC值11.79）。第二梯度中值区分布在皖西低山水土保持与水源涵养区、浙中丘陵水土保持区以及太湖、洪泽湖、高邮湖、巢湖等大湖水源涵养和生物多样性维护区。第三梯度低值区，主要分布在东部沿海近岸生物多样性维护区、中部河网平原生物多样性维护区、中部小型湖泊洼地生物多样性维护区和部分零散较小面积红线区。

2.2 连通性优化

通过建设生态廊道和“踏脚石”来优化长三角生态保护红线的连通性。识别出长三角生态保护红线斑块之间需要规划建设的生态廊道总计190条（图4）。其中，蓝色为重要生态廊道共计79条，是两个相邻生态保护红线斑块之间的最优连接通道；绿色为潜在次要廊道共111条，呈网状结构。“踏脚石”33个，多点分布，呈南多北少布局。长三角生态保护红线重要廊道走向呈“两横两纵”格局（图5）。两横为：皖西大别山—淮河沿线—盐城湿地生态廊道带，由西部大别山沿着淮河向东部沿海横向延伸；沿长江沿线及近岸生态廊道带，沿长江自西向东横向延伸。两纵为：皖西大别山—皖南黄山—浙西丘陵山地—浙西南丘陵山地生态廊道轴，由皖西大别山向浙西南丘陵纵向延伸；京杭大运河沿线—浙东南丘陵生态廊道轴，连接骆马湖、洪泽湖、高邮湖和太湖，沿京杭大运河纵向延伸至浙东南丘陵，贯穿了整个长三角南北区域。最终形成重要廊道两横两纵、次要廊道网状结构、“踏脚石”多点分布优化格局，作为生态保护红线补划的优先选择区域，有利于显著提高区域生态保护红线的连通性。
图4 生态保护红线生态廊道与“踏脚石”

Fig. 4 Ecological corridors and stepping stones of the ecological red lines

图5 生态保护红线生态廊道走向

Fig. 5 Ecological corridors direction of the ecological red lines

为了确保优化格局本文以廊道和“踏脚石”中的“山水林田湖草”为优化对象，提出如下具体优化措施：（1）宽度与优化先后次序方面：按成本加权距离从小到大（图4），分级建设与保护重要生态廊道，成本加权距离低值区，也可表明廊道林地和草地等生态用地占比大，建设用地占比小，即修建成本低，应优先进行规划和建设，使得重要廊道逐步连通。次要廊道非最优路径，其修建成本整体大于重要廊道，建议构建多个较窄的廊道（60~100 m）组成网络系统，从而能提供多条迁移路径，减少突发性事件对单一重要廊道破坏带来的影响，并应及时修复破坏或退化的廊道片段，增加连接度。（2）长三角北部廊道和“踏脚石”配置方面：按照长三角南北生态本底差异，长三角北部地区的水、田（耕地）、湖和草地景观占比较大。红线源地主要以湖泊水域等湿地生态系统为主，在规划建设廊道中应设置沿岸保护带，加强沿江、沿河、沿湖的原始、次生乔、灌、草保护与恢复；适度增加生态沟渠的水生和湿生植物种类，提高沟渠湿地系统的生物栖息和生态连通的功能；并且长三角北部生态廊道田地景观占比较大，廊道中的田地应减少使用除草剂和杀虫剂等农药，既维护了生物多样性，又可以实现病虫害的生物防治，形成良性循环生态系统支撑连通性服务；同时应适度增加生态田埂宽度，并在田埂种植灌草等半自然生境植物措施提高耕地景观异质性，进一步增强耕地生态连通功能。长三角北部“踏脚石”应注重保护坑塘湿地生态和新建人工湿地系统，例如，配置由漂浮植物池、沉水植物池和挺水植物池组成的人工湿地；布设生态潭、净化池和生态塘浜等多种形式生态湿地，促使“踏脚石”提供生物栖息地功能，提高生态保护红线功能连通性。（3）长三角南部廊道和“踏脚石”配置方面：南部以山、林、草为主，规划与构建中廊道应加强山、林、草的系统保护和修复，合理配置山、林、草的种类和年龄等组成结构，使其具有水平结构、垂直结构和年龄结构等多种环境梯度类型，提高廊道生态质量与稳定性。“踏脚石”应注意配置乔、灌和草的复合生态系统，并设不同等级的缓冲区，构建满足种群繁衍需求的最小栖息地面积。

2.3 连通性管控

为了确保长三角生态保护红线连通性优化所构建的重要廊道的畅通，本文对重要廊道的连通性关键区进行了监测并制定了分类分级管控方案，按连通要素属性分为连通性退化风险管控区和连通性障碍管控区两类，按管控等级分为一级和二级管控区。

2.3.1 连通性退化风险区管控

识别出长三角生态保护红线重要廊道的连通性退化风险区共计51个（图6中蓝色区域），面积总计494.18 km2，占重要生态廊道的5.93%。主要分布于长三角北部、中部平原地区和沿海湿地之间，特别是淮河沿线，连通性退化风险区分布明显，骆马湖与盐城湿地斑块间退化风险区呈长条状，因此亟需进行退化风险区的拓宽与保护。山地丘陵的退化风险区分布较少，如皖西、皖南山地和浙西南丘陵无明显退化风险区，该区域人类干扰相对较小，生态用地成片分布，连通性较高。
图6 生态保护红线连通性退化风险区

Fig. 6 Areas with connectivity degradation risk of the ecological red lines

长三角区域共识别出源地边缘连通性退化风险区27个，即连通性退化风险区落在生态保护红线边缘的区域，占总退化风险区个数的52.94%。说明生态保护红线源地边缘易遭受退化风险，因此应及时进行管控，并将其周边的生态环境进行修复和保护，使其发挥有效的连通作用。识别出长三角连通性联防联控风险区共有12个，即连通性退化风险区落在省市边界的区域，占总连通性退化风险区个数的23.53%，其中5个连通性退化风险区落在省界线上，其余落在地级市边界。说明区域尺度的生态保护红线优化和防控非常有必要，亟需联防联控，方可有效保证区域尺度连通性不降低。

2.3.2 连通性障碍区管控

长三角生态保护红线斑块之间共识别75处连通性障碍区（图7蓝色区域），面积为1162.06 km2，占重要廊道总面积的13.94%。呈中、北部稠密南部稀少，山区丘陵少平原多的格局。东部障碍区主要是狭长水体和沿岸与周边耕地交错，对两斑块间的电流流动产生了较大影响。连通性障碍区应采取因地制宜疏通障碍区的阻碍要素，进行生态修复，提升其生态系统连通功能。例如在淮河入海段河岸两旁的障碍区，可适当拓宽河岸绿地，恢复岸线植被，提升河道的生态功能；在中部道路障碍点，可修建绿化带和高架桥形成生物通道来疏通障碍区。
图7 生态保护红线连通性障碍区

Fig. 7 The barriers for the connectivity of the ecological red lines

源地边缘障碍区是指障碍区落在生态保护红线边缘的区域，长三角区域共识别出36个，占总障碍点的48.00%，主要分布在长三角北部的安徽与江苏。应加强生态保护红线边缘的监管，避免生态保护红线被蚕食。长三角连通性联防联控障碍区是指障碍区落在省市行政边界的区域，共识别出17个，占总障碍区个数的22.67%，主要分布在江苏与安徽省级界中（10个）。因此加强各省市协同管控廊道障碍区非常重要，尤其省与省之间的协同。

2.3.3 分级管控

一级管控区为夹点和障碍点共同相交，且面积大于1 km2区域，表征其不仅生态退化风险大，并且亟需疏通，需采用最严格的管控标准与措施，可以作为补划进生态保红线的优先区。二级管控区为不相交的其他管控区，管控级别较低，应尽可能进行生态恢复和管控，然后补划进生态保护红线。结果显示，长三角生态保护重要红线廊道内，总管控区126个，面积为1581.68 km2（表1）。一级管控区20个（图8蓝色区），面积为70.35 km2，占总管控区的4.45%，主要分布在长三角中北部，成点状分布。其中，耕地36.17 km2占一级管控区的51.41%；林地、草地、水域和湿地等生态用地为21.87 km2，占一级管控区的31.08%；建设用地12.29 km2占一级管控区的17.47%。因此，一级管控区需关注耕地连通性的提升、生态用地的管控和生态恢复。二级管控区106个（图8黄色区），面积为1511.33 km2，占总管控区的95.55%，主要分布在两横两纵的主干道中，成条状分布。其中，耕地为1005.29 km2，占二级管控区的66.52%；林地、草、水域和湿地等生态用地为266.70 km2，占二级管控区的17.65%；建设用地为237.38 km2，占二级管控区的15.71%。二级管控区的耕地比例（66.52%）明显大于一级（51.41%），表明二级管控区的管理需重点关注耕地的生态连通性建设，亟需明确生态保护红线与耕地的权衡关系，充分建设和发挥耕地的生态连通属性。
表1 连通性分级管控统计

Table 1 Connectivity hierarchical control statistics

管控级别 数量/个 土地利用类型面积/km2
耕地 林地 草地 湿地 水域 建筑用地 未利用地 总计
一级管控区 20 36.17 1.12 0.68 0.27 19.80 12.29 0.02 70.35
二级管控区 106 1005.29 119.47 11.84 4.63 129.48 237.38 1.97 1511.33
总计 126 1041.46 120.59 12.52 4.90 149.28 249.67 1.99 1581.68
图8 生态保护红线连通性分级管控

Fig. 8 The hierarchical control for the connectivity of the ecological red lines

3 结论与讨论

3.1 结论

本文基于源—汇理论，利用最小阻力模型（MCR）与电路理论（Circuit），构建了区域尺度生态廊道与“踏脚石”来优化生态保护红线的连通性，并提出了连通性分类分级管控方案，为长三角生态保护红线落地管控与绿色一体化发展提供科学依据，结论如下：
（1）长三角生态保护红线源地共70个斑块，总面积达46847.53 km2，占陆地生态保护红线总面积的78.96%，是长三角区域生物的最主要栖息地，具备最重要的连通功能，即使其中有冲突斑块，在调整优化时也应严禁调出。
（2）长三角重要生态廊道79条，呈“两横两纵”格局；次要廊道111条，呈网状结构；“踏脚石”33个，呈南多北少布局。以廊道和踏脚石中的“山水林田湖草”为对象进行格局优化，为优先补入生态保护红线提供了精准识别方法和思路。
（3）提出连通性退化风险和障碍区的“源地边缘防控—联防联控—分级管控”的管控思路来确保生态廊道的连通性。其中连通性退化风险管控区51个，源地边缘防控和联防联控的退化风险区分别为27个和12个，分别占总风险区个数的52.94%和23.53%；障碍管控区75个，源地边缘防控和联防联控的障碍管控区分别为36个和17个，分别占总风险区个数的48.00%和22.67%；生态保护红线源地边缘以及省市行政边界易遭受退化风险和形成连通障碍区，建议进行联防联控和源地边缘防控。一级管控区20个，面积为70.35 km2，占总管控区面积的4.45%。二级管控区106个，面积为1511.33 km2，占总管控区面积的95.55%，建议按重要等级先后进行有序防控。
综上，建议在区域尺度打破行政壁垒将重要生态廊道和“踏脚石”作为生态保护红线补入，次要廊道作为潜在迁移路径进行保护。加强连通性退化风险区和障碍区的管控力度，按照分级管控次序进行管控和优先考虑补进生态保护红线。最终，长三角生态保护红线形成重要廊道两横两纵、次要廊道网状、“踏脚石”多点分布的连通性优化格局和连通性要素分类分级联防联控的管控方案。

3.2 讨论

本文尝试打破行政壁垒构建生态廊道和“踏脚石”，并识别出连通性易遭受退化的区域和阻碍连通性的区域，进行分类分级管控，有利于提高区域尺度生态保护红线的连通性。目前仍存在以下不足，需进一步拓展与完善：
（1）阻力面是功能连通性模型的关键，本文从“地理自然本底”和“人类活动压力”两个方面来构建综合阻力面，但未考虑到不同物种对阻力面构建的影响。未来研究中应区别不同物种之间的差异，在不同功能区选择代表性指示物种构建阻力系数进行阻力面构建。另外，在重要廊道识别中，本文使用了成本加权距离值表示了廊道宽度，比使用简单的最小阻力路径的缓冲区表示廊道宽度更加符合景观面实际状况，但是没有区分不同物种对迁移廊道宽度的需求，未来研究应针对不同保护物种设计不同宽度的生态廊道。
（2）本文虽然精准识别了联防联控区的具体位置，为跨省市的区域尺度联防联控提供科学参考，但缺乏针对联防联控区形成机制的进一步探讨。未来研究应综合考虑自然和人文要素，探测连通性退化风险和障碍区在省市边界形成的机制，有利于提出更加科学合理的管控措施，使长三角生态保护红线成为高度连通的绿色生命线。

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