第4节
村镇社区生态要素空间特征评价

识别上述各类村镇社区生态要素后，进一步分析各生态要素的组合结构特征，对其空间特点和格局进行量化，以表征要素空间结构与生态过程之间的联系。结合无人机航测及遥感影像解译技术能力以及生态要素各空间特征的生态学意义，确定村镇社区生态要素空间特征的相关指标，以帮助科学合理评价村镇社区生态要素及其生态功能价值，为生态敏感性与适宜性评价和村镇社区生态格局优化规划奠定基础。

1. 规模、形态和边缘效应

从景观生态学视角看，生态要素的空间特征可以从规模、形状和边缘效应3个维度进行识别和评判。生态要素的规模对生态要素中的生态过程及其生态功能强弱有重要影响。一般而言，各生态要素内部的物质、能量等与生态要素的面积呈现正相关，但这种正相关可能并非呈现线性关系。以林地面积与其中的物种数量关系为例，开始时物种数量随林地面积增加而增加，可以近似认为是线性关系，但在林地面积达到一定规模后，这一增加趋势会越来越慢，直到最终停滞。对于建设用地等生态干扰要素，其对周边生态环境的影响同样也会随规模变化而变化，单个生态干扰要素斑块的面积越大，对周边生态环境产生的干扰和影响也会越大。

生态要素的形状也对生态功能和过程有重要影响。自然形成的生态要素常表现出不规则的复杂形状，而人工生态要素如农田、水坝、宅基地等则往往表现出较为规则的几何形状。同种生态要素在面积一定的情况下，其形状会影响生态要素的生态功能和过程。在景观生态学中，学者常使用长宽比、周长面积比、分维数等指标反映生态要素斑块的形状特点，越接近圆形的生态要素斑块，其构型就越紧密。根据生态要素形状和功能的一般性原理，紧密型形状在单位面积中的边缘比例相对较小，有利于生态要素保蓄能量、养分，提高生境稳定性；而松散型形状的生态要素与外界的能量、物质、生物的交换更加频繁和剧烈，生态要素间的相互作用会加强。

边缘效应（edge effects）是景观生态格局评价的另一重要维度。所谓边缘效应，是指生态要素边缘部分由于受到外围影响而表现出的与中心区域不同的生态学特征的现象（Riutta et al.，2014）。生态要素边缘区域在气象条件，物种组成，生物、地球、化学循环等方面都可能与核心区域存在差异。已有研究大多利用边缘效应这一概念探讨生境边缘处的生物多样性变化问题，认为生境边缘由于多样化的生态过程和栖息环境，区域内物种数量和种类呈现出与生境核心区域截然不同的特点（Murcia，1995）；随着对边缘效应研究的不断深入，也有部分研究开始重视边缘效应对生态系统功能的影响（Peng et al.，2022）。但是，边缘区域的界定存在很强的主观性，生态要素的边缘宽度需要根据研究对象和研究尺度进行确定，相关研究仍相对较少（王巍巍 等，2012；李晓燕 等，2014；角媛梅 等，2004；Marulli et al.，2005）。此外，边缘效应还会受到相邻生态要素的影响，不同生态要素之间的相互作用过程存在差异，需要进一步考虑生态要素间的邻接关系特点，从而更加科学合理地反映生态要素的边缘效应。

前文所述的生态要素规模、形状和边缘效应都能够通过一定指标进行反映。生态要素空间特征对生态过程产生影响，本质上是不同生态要素中生态过程不同导致的，相邻生态要素间生态过程差异越大、关联越小，生态功能的相互影响程度就越大。生态要素规模维度可直接使用生态要素面积表征，对于生态功能要素而言，面积越大意味着能够提供的生态功能及对周边的影响程度越强，且更不容易受到周边生态干扰要素的负面影响；对于生态干扰要素而言，更大的面积通常承载着更强的人类活动，因而也会对周边其他生态要素产生更剧烈的影响。形状维度着眼于不同生态要素之间的相互作用对生态要素的影响范围，而这种相互作用实际上就是边缘效应；边缘效应既包括生态要素受到周边环境影响的效应，又包括生态要素对周边环境产生影响的效应，因而需要进一步考量各不同生态要素之间的相互影响方式。因此，识别生态要素的空间邻接关系，确定不同生态要素之间的影响强度与影响范围，并依据不同生态要素的规模对该影响进行系数调整，是进行村镇社区生态要素空间特征评价的基本逻辑，也是本书在微观尺度上的创新点之一。

2. 生态要素空间特征指标体系

生态要素之间的邻接影响虽然被广泛承认，但现有研究较少从这一视角分析生态功能的受影响程度。从邻域关系视角分析生态要素的空间特征，在村镇社区尺度的“双评价”工作中必要且富有意义。在国家发布的县级尺度《指南》的基础上细化村镇尺度“双评价”结果有两个可行的路径：其一是提高基础数据的分辨率，从而能得到更加精细化的评价结果，但是村镇范围内各要素的同质性相对较强，数据精度提升带来的“双评价”结果的精细化程度有限。其二是从村镇尺度的微观特性考虑，除了已有的《指南》中的“规定动作”，还可针对微观尺度生态要素之间的相互关系进行进一步的探讨，从前文所述的规模、形状和边缘效应入手，精细化分析生态要素的邻接关系及其生态影响。此外，生态要素的空间邻接关系和邻域影响的探讨也能够为村镇生态格局优化提供抓手，村镇微观尺度的生态空间优化策略需要落实到具体地块的安排上。从国家规定的“双评价”流程中，较难判断村镇生态空间格局优化的方向和区域，难以提出相应的微观优化规划策略；从空间邻接关系和邻域影响的角度进行“双评价”结果的优化，能够结合评价结果，更有针对性地提出空间优化策略和方案。

村镇尺度精细化的生态要素邻接关系和邻域影响分析需要更具体的生态影响系数，但现有研究对各相邻生态要素之间的邻域影响强度和最大影响范围仍缺乏讨论，无法支撑村镇社区尺度生态要素空间特征评价体系的构建。因此，本书采用专家打分法确定相邻生态要素间的生态影响系数和最大影响范围。其中，生态影响系数的取值为-1到1，-1表示风险源使得与其相邻的风险受体的生态功能完全丧失，0表示风险源不会对与其相邻的风险受体造成任何的生态影响，1表示风险源会使与其相邻的风险受体的生态功能显著提升。不同生态要素之间的相互影响范围也存在差异，因此需要对各生态要素间影响范围进行专家打分。道路和建设用地是生态干扰要素，不具备生态功能，本书仅将其作为风险源进行考量。此外，对于能获取到更精细化的道路和建设用地的村镇社区，还需要进一步考虑不同等级、用途的道路和建设用地上不同具体事物的差异，将道路细分为农村道路、城镇村内部道路、县道及以下公路、省道、国道、高速公路、铁路或轨道交通7类，将建设用地细分为工矿用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、交通场站用地、商业服务业设施用地、物流仓储用地、设施农用地7类。

按照上述过程形成专家打分表，交由5名相关领域专家进行打分，并对结果进行处理和计算，得到最终的生态要素邻域影响强度和最大影响范围（表2-3至表2-5）。

在通过上述系数表进行邻域影响计算后，考虑生态要素规模不同导致生态功能影响强度不同，还可以进一步识别研究区范围内各生态要素斑块的面积，并以此为基础确定生态影响的规模调整系数。目前鲜有研究探讨各类生态要素对周边影响强度和范围如何随其规模变化而变化，在实际的生态环境评价工作中的一种可行方法是，假设各生态要素规模大小仅改变其领域影响强度而不改变领域影响范围，由于生态要素规模对周边的影响程度缺少绝对标准，因此可以采用研究区范围中同一生态要素各斑块的相对大小确定规模调整系数，将各生态要素中具有中位数面积的斑块作为基准（规模调整系数为1），其他斑块的规模调整系数依照面积之比进行计算，从而得到最终的生态要素空间特征评价结果。在本书后续实际应用案例中，为了简便起见，均没有考虑生态要素规模大小在对周边生态功能影响上的差异性。 OfDtiuk+CHb+81SEK8e628LnVTprL40wXfkur8KqwnOR8DdfOPm+k4EZ37fm85R4