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建设用地是区域社会经济发展重要的资源基础,与区域生态环境密切相关,其数量、结构、空间分布的差异给区域带来不同的经济社会效益和生态安全影响。改革开放以来,中国经济社会发展迅速,建设用地快速扩张,很多区域出现建设用地侵占生态空间,造成生态破坏、环境恶化等严重问题,直接影响到区域可持续发展。建设用地的合理开发、布局与调控成为研究者和政府关注的焦点,在有限土地用地资源条件下,“建设用地开发”和“生态安全保护”两种需求的矛盾突出。在此背景下,建设用地如何有序开发、科学利用和合理保护成为土地资源管理的关键问题。因而,本文综合运用地理学、生态学、环境学等相关理论和方法,从生态安全的视角,开展建设用地优化利用研究,以实现建设用地开发在满足人类发展需求的同时,确保生态安全不受严重影响。 江苏沿海地区空间范围包含连云港、盐城和南通三个地级市,自2009年国家开始实施沿海发展战略以来,是中国近年来经济发展最快的地区之一,同时也是生态环境较为敏感的地区。该区域的城镇化与工业化进程极大的改变了原有生态空间,对区内及周边的生态安全带来巨大挑战。如何构建沿海地区生态安全格局,优化建设用地扩张空间布局,维护沿海地区生态安全成为亟待解决的关键问题。本文着眼于快速工业化与城镇化进程引发的建设用地大规模开发,从而导致生态风险增大的问题,以景观生态学、生态安全格局、土地空间优化配置等理论基础,基于遥感影像解译数据和社会经济统计数据,采用遥感、GIS技术、CA-Markov模型方法,尝试揭示江苏沿海地区建设用地开发演变,对区域生态安全格局的影响,为将生态理念融入建设用地空间优化布局研究提供一定的实践借鉴和参考。通过研究得出以下几点主要结论: (1)分析了江苏沿海地区土地利用特征:江苏沿海地区的土地利用类型以耕地为主,占总面积的70.8%,其次是建设用地,并以农村居民点的占用为主,主要位于苏北连云港和盐城。1985-2015年,是江苏沿海地区城市化和工业化快速发展时期,地类的主要变化是建设用地对其他类型用地的侵占,建设用地共增加1595.8km2,增幅为44.6%,其中又以南通增量最多,为861.1km2。耕地和草地面积明显减少,减少量分别为1303.3km2和686.7km2。空间上,江苏沿海地区建设用地沿烟沪线扩张的趋势明显增强,沿着海岸线扩张趋势相对较弱;沿海三市中心城区周边是建设用地扩张的热点区,建设用地扩张冷点主要分布在外围县(市)。此外,南通建设用地扩张呈现集群连片分布特征,而盐城和连云港两地建设用地扩张多是围绕城镇呈点状分布的特征,基本上与地区经济发展、工业化与集聚外来人口的能力相一致。 (2)在识别生态安全问题的基础上构建了江苏沿海地区生态安全格局:基于区域景观过程与格局原理,识别沿海地区生态安全问题,通过不同景观过程(洪水演进、物种扩散等)进行模拟分析,在构建地质灾害、洪水调蓄和饮用水源安全、生物多样性保护、游憩源地安全等4个安全格局的基础上,根据“最小——最大约束”准则,通过镶嵌运算进行叠加,构建江苏沿海地区综合生态安全格局,即以北部林地、水系、湖泊与沿岸滩地为生态保护源地,以山地、水库、坑塘、农田等为重要的生态斑块,以水系、沟渠、道路等线状要素形成的生态廊道,在城镇周围形成了连续完整的生态基础设施,在城市和郊区间形成有效的生态屏障。该格局可以为保障江苏沿海地区生态健康和可持续发展奠定基础。将沿海地区生态安全格局进一步细分为四类区域,即低水平格局面积4409.7km2,占总面积的12.6%,是保障区域生态安全的基础,需严格保护;中水平格局面积8764.2km2,占总面积的25.0%;较高水平面积为13288.4km2,占总面积的37.9%;高生态安全水平区面积为8633.6km2,占总面积的24.6%,是未来建设用地空间扩张的重点区域。 (3)从生态安全视角探讨了建设用地开发强度的适度性:通过对城市建设开发强度规律的探索发现,其在经济、社会、人口等多种因素的驱动下不断增大,资源消耗量、污染物排放量也随之增大,生态服务功能不断减小。对于每个城市来说,生态坏境承载力是有限的,建设用地开发强度水平必须在生态安全约束的范围内进行,受“发展需求驱动”和“生态安全约束”的双重影响,在此综合作用下形成适度域区间。因此,本文对建设用地开发强度的适度性进行了较为系统的理论探讨,明确了适度性内涵、机理以及判定标准,并基于协调发展理论构建适度域的测度模型,最后在理论研究的基础上对江苏沿海地区内20个评价单元的建设用地开发强度适度域进行测算,分析其适度性,结果显示各评估单元在不同年份的土地开发适度域的范围并没有大幅变化,基本稳定。综合适度域范围判定结果中江苏沿海地区各评价单元的建设用地开发强度下限值作为区域适度开发应维持的最低值,在现实经济快速发展的情况下,均已达到此开发水平;对于协调生态安全保护与建设用地开发具有参考价值的是应该维持各单元土地开发的上限值。建设用地开发强度上限值中较高的单元主要为南通市区、盐城市区、连云港市区、如皋市和赣榆县等,是未来建设用地空间扩张的重点地区。 (4)模拟评估了未来建设用地空间布局情景对区域生态安全的影响,并提出建设用地优化调控方向:整合MCE和CA-Markov方法,提出了一种基于土地生态安全格局保护同时考虑多因素影响的建设用地空间优化布局情景模拟方法。在RS和GIS的支持下,模拟江苏沿海地区建设用地空间布局情景。情景一,生态安全保护情景:根据江苏沿海地区生态安全格局保护的限制,对建设用地空间布局进行优化;情景二,建设用地适宜性扩张情景:根据建设用地开发的空间适宜性进行新增用地的优化布局,扩张模拟时只考虑了距交通干线距离、距商业中心距离等少数几个适宜性因素的影响,没有考虑区域生态安全格局的保护;情景三,自然扩张情景:按照现有建设用地空间扩张方向继续扩张。三种情景下,建设用地总面积均扩张为7273.5km2,土地开发强度为21.7%。生态安全保护情景与建设用地适宜性扩张情景相比较,在低生态安全格局范围内,新增建设用地由132.6km2降至5.0km2。建设用地主要位于较高安全格局和高安全格局。生态安全保护情景下,新增建设用地主要分布在高安全格局,部分原来在低生态安全格局范围内的新增建设用地向高生态安全格局范围转移。在建设用地空间布局模拟的基础上,从对区域生态安全格局、景观生态安全与生态安全红线区的影响等三个方面评价空间优化布局结果。评价结果均显示,在情景一中,建设用地扩张在空间上更多地考虑了生态安全影响,扩张方向主要集中生态安全高水平区,有利于江苏沿海地区生态安全的保护,是下一步区域建设用地空间扩张的重要方向。