第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

近几十年来，随着城市化和工业化的进程，人地矛盾日益激化，使得大量直接利益低下但生态服务功能非常重要的生态用地不仅在数量上大幅度减少，而且质量也明显降低。这不仅破坏了生态系统的平衡，也导致生态环境在总体上呈现恶化趋势，使得经济、社会与生态发展相互不协调^[1]。因此，人类对土地的生态功能愈加关注。我国为保障国土生态安全，已提出了一系列生态用地相关政策。如《全国土地利用总体规划纲要》提出，“充分发挥各类农用地和未利用地的生态功能，严格保护基础性生态用地，严格控制对天然林、天然草场和湿地等基础性生态用地的开发利用”。《全国主体功能区规划》提出“严禁改变重点生态功能区生态用地用途”。生态用地规划已成为土地利用总体规划中一个新的焦点，研究生态用地变化的规律和机制对于保护区域生态环境，促进区域可持续发展具有重要意义^[2]。

区域内的各种生产、生活活动最终都要落实到一定的空间形式上，从而直接或间接引起生态用地网络的变化。而生态用地网络在一定程度上决定了土地生态功能的发挥，其演变与区域发展进程有紧密联系^[3]。研究生态用地变化的规律和机制对于保护区域生态环境，对促进区域可持续发展具有重要意义^[4]。

研究临安市生态用地功能与类型，从形态学空间角度分析生态用地网络，是临安市生态用地的面积和合理结构的保证，为生态用地规划、生态保护红线划定及相关政策制定提供可靠的依据，能为国土生态安全格局的构建提供新途径，从而有效促进生态环境的改善。

1.1.2研究意义

总体来说，面向实践的生态用地内涵与多维度分类体系的探讨，有利于提高生态用地研究成果之间的横向比较性、相互借鉴性。同时，掌握和明确生态用地的构成、空间分布格局，对于推进当前我国生态文明建设极为关键，在此基础上，从形态学空间角度分析生态用地网络，能够为“全国一盘棋”^[6]与“生态保护红线”^[7]等国土空间优化模式与相关政策的制定提供新角度参考。

（1）理论意义

揭示临安市生态用地的类型、空间布局及其网络，拓展生态用地研究与保护的深度。

（2）实践意义    

从生态用地规划与保护角度出发，为临安市生态环境保护工作的推进提供科学基础，为生态用地红线划定提供一定的借鉴。

1.2研究进展

目前，国外生态用地相关研究399篇，关注点主要在生态用地的管理实践中，并且不少国家已在其土地分类体系中体现了生态用地的分类思想。国内学者于1999年第一次提出“生态用地”一词^[8]，并且逐渐成为了研究热点。相关文献综述数量达776篇，并且论文总体呈明显增长趋势。其中，2009年和2013年为明显的增长拐点（图1-1），这与我国国家政策密切相关，2008年国务院印发《全国土地利用总体规划纲要(2006-2020年)》，提出“充分发挥各类农用地和未利用地的生态功能，严格保护基础性生态用地，严格控制对天然林、天然草场和湿地等基础性生态用地的开发利用”。这标志着我国从国家层面强调了生态用地的重要性；2012年十八大会议中着重强调生态文明建设，开展经济建设、政治建设、文化建设、社会建设和生态文明建设“五位一体”布局，体现了生态用地在国家建设中的重要地位。可见，我国生态用地的研究虽然起步较晚，但现已成为热点研究领域。

图1-1 国内外生态用地相关研究文献数量对比

Figure1-1 The quantity of articles on ecological land between the year 1990-2014

经CNKI文献库中相关文献的主题词分析显示（图1-2），目前国内生态用地研究主要涵盖全国、区域和城市三个研究尺度，其中城市尺度上生态用地研究占到一半以上（67%），全国尺度上生态用地研究仅占10%。生态用地研究内容主要集中于规模与数量分析、空间布局优化、生态系统服务估算、结构特征分析与评价、生态补偿机制以及内涵分类界定等方面。其中，对生态用地规模及数量分析论文所占比例最高达31%；其次为生态用地空间布局优化与结构特征分析评价（比例分别为29%和14%）；前三者比例之和超过相关论文总量的74%。而生态用地内涵与分类界定论文成果量最少，只占到7%。这在一定程度上表明生态用地内涵与分类界定研究相对滞后。从研究经费来源来看（图1-2），我国生态用地研究中受各类基金资助的文献总数为305篇，比例为41.55%。其中获得国家级基金资助论文251篇，占基金论文总数的82.30%。这也进一步证明我国生态用地研究已备受国家层面的重视。从生态用地研究涉及学科领域来看（图1-2），从事生态用地研究最多的领域为土地科学，发表文献成果的数量占所有学科的53%，其次为城乡人居环境、农业科技和经济三个领域。

图1-2  国内生态用地研究的主要内容、经费来源与领域

Figure1-2 Research subjects、funds and subjects distribution of ecological land

1.2.1国内研究进展

（1）生态用地内涵界定与分类

生态用地首次被提出的概念是将生态用地作为干旱区防止和减缓土地荒漠化加速扩展的缓冲剂，已达到保护和稳定区域生态系统的目标。之后许多学者从不同研究尺度和目的对生态用地内涵界定与分类体系的划分提出不同的方案。董雅文等从自然界中具有生态要素的土地空间形态角度进行生态用地分类^[8]。岳健等基于土地利用分类体系，认为生态用地应包括除农用地和建设用地以外的其他土地利用类型^[9]。张红旗等根据人类对生态用地的影响程度将生态用地划分为人工型生态用地和自然型生态用地^[10]。邓小文等^[11]认为生态用地是指将生态系统稳定在一定水平上所需要的土地，并按功能将其分为服务型生态用地和功能型生态用地。总体来说，生态用地的内涵界定与分类众多，尚未统一。

（2）生态用地结构特征分析与评价

王世东^[12]等从生态敏感性和服务功能两方面选择评价指标，对研究区禁止开发生态用地、限制开发生态用地、可适当开发生态用地进行了定量评价，并提出了相应的生态保护措施。景观连通性是表征景观功能与结构关系的重要指标，吴健生等结合深圳市基本生态控制线，对生态用地景观连通性进行动态评价^[13]。李锋等^[29]结合生态系统服务演变情况，对研究区生态用地空间结构的变化进行了分析，为城市生态系统服务强化、城乡土地利用规划与管理提供科学方法与决策参考。

（3）生态用地规模与数量分析

依据景观生态学，科学布局生态用地以最大化发挥区域内生态功能并保持生态平衡是生态用地研究的主要内容。因此，对生态用地研究不仅要注重其数量，还要注重其空间布局^[14]。国内主要采用生态因子阈值法。张颖等^[15]应用碳—氧平衡法测算了郑州市2010年区域生态用地需求量。欧阳志云研究规划了保障北京市生态安全的七类生态用地并明确各类面积及比例，在此基础上探讨了生态用地规划与保护方法与措施^[16]。俞孔坚等则基于景观生态学原理，通过研究不同安全水平下的生态用地比例，为土地规划和城市规划提供有利途径^[17]。

（4）生态用地空间布局优化研究

生态用地规划格局研究中，发挥着基础性保障作用的关键性生态用地的识别与构建是生态安全实现的有效途径。周锐等结合GIS技术，应用最小累积阻力模型构建规划了研究区生态用地安全格局^[18]。另有研究结合景观格局理论，关小克等在全面分析生态服务功能、景观空间结构等基础上，提出了北京市生态用地格局^[19]，实现了“效率”与“安全”双赢的良性空间布局。董雅文等人提出了生态斑块与生态廊道相结合的生态用地优化布局模式^[8]，致力于解决城市化带来的生态问题。李晓丽等构建了适用于突变级数法的层次结构指标体系，对长沙市2007年生态用地建设的现状进行了综合分析与评价，指出生态用地布局不合理之处以提高生态效能^[20]。

1.2.2国外研究进展

国外对生态用地的定义也尚未统一，但其内涵已体现在土地利用分类体系当中。如欧盟土地利用分类体系中有森林和半自然区，俄罗斯土地利用分类体系中划分出森林资源用地、水资源用地等^[23-24]。国外对生态用地的研究主要集中在生态用地保护及其公共征用、补偿机制和激励措施方面，如英国伦敦的城市绿带管理，美国西雅图雨水绿地花园建设等都有不少鼓励生态用地可持续发展的措施。奥姆斯特德将湖泊、沼泽、荒地连接起来，规划为波士顿著名的“蓝宝石项链”。Wickham^[21]在美国国家尺度上将森林、湿地作为网络要素，对绿色基础设施中心区和连接区进行了分析规划。Byomkesh^[22]分析了孟加拉国的首都达卡市城市化和生态用地之间动态的关系，并指出为了确保生态用地的可持续性，急需进行战略性的空间规划。

可见，生态用地相关研究一直是国内外研究的热点，且研究层面多样。但国内外对生态用地最根本的内涵界定与分类都尚未统一，导致关于生态用地的研究横向借鉴性较弱，不利于相关政策的制定。而传统的生态用地规划保护的研究已经相对成熟，但国内关于生态用地网络角度切入的生态用地保护相关研究文献相对较少。

1.3研究目标、内容与方法

1.3.1研究目标

在景观生态学和景观生态规划设计学等理论的指导下，本研究基于GIS空间分析技术、形态空间格局MSPA技术，分析临安市生态用地及其网络，为未来生态用地保护提供借鉴，为国土生态安全格局的构建提供新途径。

1.3.2研究内容

（1）生态用地内涵与分类系统的理论研究

研究从应用于景观生态规划角度出发，结合相关研究进展，多维度分析土地的生态功能型及主导型特征，面向国土生态网络构建需求，重新诠释和界定生态用地内涵与分类。（此部分内容本人已在《生态学报》期刊发表）

（2）建立临安市生态用地数据库，分析生态用地现状

基于全国土地利用调查数据、提取生态用地与非生态用地类型，构建研究所需基本数据库。明确临安市生态用地数量、空间布局，分析生态用地现状特征。

（3）建立临安市生态用地网络，分析网络格局特征

基于MSPA技术，划分生态用地网络要素，建立生态用地网络图。明确临安市生态用地网络要素的数量、空间布局，分析各城市生态用地网络特征。

1.3.3研究方法

（1）文献综述法

本研究第二章内容主要采用文献综述法，通过广泛地搜集和粗略阅读国内外文献，找出“生态用地内涵界定与分类体系”相关的主题。对目前已有的内涵界定与分类体系进行学习整理，细读部分相关性强的文献，抽象出影响“生态用地内涵界定与分类体系”的相关因素，寻求突破点。根据提炼的影响因素搭出生态用地分类体系框架。

（2）空间统计分析

采用ArcGIS空间分析技术。从土地利用现状数据中提取生态用地数据，建立研究数据库，统计各类用地属性信息。并在后续研究中进行叠加分析、栅格统计分析、缓冲区分析等工作。

（3）MSPA形态学空间格局分析技术

MSPA即Morphological Spatial Pattern Analysis，称为形态学空间格局分析，是基于腐蚀、膨胀、开启、闭合等数学形态学原理对栅格图像的空间格局进行度量、识别和分割的一种图像处理方法（图1-3）。MSPA最初是应用于面向森林的景观格局应用研究，具有确定景观格局中网络要素的独特功能。本研究基于生态用地现状图，提取以生态用地作为MSPA分析的前景，非生态用地作为背景。借助Guidos分析软件，采用八邻域分析方法，对数据进行MSPA分析，得到七种互不重叠的要素，并对分析结果进行统计，为生态用地网络构建提供科学支撑。

图1-3 MSPA工作原理

Figure1-3 The working principle of MSPA

第二章 生态用地内涵与分类体系研究

生态用地是保障我国国土生态安全格局、建设生态文明基础，是土地资源研究领域的热点问题。其内涵与分类界定是深化生态用地研究与实践的前提，也是该研究领域的难点。因此，本章根据国内外现有研究，挖掘生态用地的内涵与分类特征，重新阐释了生态用地的内涵，构建了面向管理实践的多维度生态用地分类体系。以此为后续临安市生态用地深入研究提供理论基础。

2.1现有生态用地研究对生态用地内涵与分类的启示

2.1.1对生态用地内涵的启示

关于生态用地的内涵，目前学界尚未达成共识。国外土地分类体系虽然根据人类活动干扰强度进行划分，体现了生态用地分类思想，如欧洲土地利用体系包括森林和半自然区、沼泽地、水体的分类^[23]。但并未提及生态用地的明确概念。为利于土地用途管制，我国将土地资源划分为农用地、建设用地和未利用地三大类，国家土地利用现状分类标准中分为耕地、林地、草地等12个一级类，旱地、水田、有林地等57个二级类，但哪些类型应纳入生态用地尚在争议中。目前，学界主要形成生态要素决定论、生态功能决定论和主体功能决定论三种观点。

以生态要素决定论为基础理论的学者认为，生态用地即自然界中具有生态功能要素的土地类型，主要根据土地覆盖类型、从空间形态角度进行生态用地的分类。例如，董雅文将生态用地分为2个一级类，即斑块生态用地和线状生态用地，分别对应成片森林、湖泊水体、湿地、农业用地及开敞空间、河流、沿海滩涂、交通走廊等二级分类。在巴塞罗那市域景观生态连通性研究中，Marulli^[24]根据土地覆盖类型等相关信息，利用GIS技术提取生态功能区域进行研究。又如Nickel^[25]从土地要素提取生态用地研究其内部重金属污染程度。支持生态功能决定论的学者提出凡具有生态功能的、保护生态系统等功能的都算做生态用地，也就是说，农田、林地、草地、水域和沼泽等软质地表以及具透水性硬质地表都可纳入生态用地范围。然而，从“具有”生态功能来界定生态用地内涵过于笼统，无法突出其功能具体所在性，不利于有针对性地保护生态资源。

另外一些学者选择支持主体功能决定论^{[21, 26, 27]}，建议根据土地的主体功能来划分生态用地。如马里兰大学的一份研究中^[26]，将生产、生态、生活主体功能的思想渗透到其土地资源分类研究中。Wickham^[21]在研究生态用地网络变化时，将主体生态功能明显的森林、湿地作为主要生态用地。然而，某些不以生态功能为主的用地同样具有不可替代的生态功能。例如，水田虽然以生产功能为主，但具有类似湿地涵养水源、调蓄洪水的生态功能。这在国家政策上也有所体现，例如国土资源部在《国土资源部办公厅关于印发市县乡级土地利用总体规划编制指导意见的通知》（国土资厅发[2009]51号）中明确指出，要“充分发挥耕地的生产、生态、景观和间隔的综合功能。将具有生态功能的耕地特别是水田作为城市中的‘绿心、绿带’，与建设用地穿插布局，使生态建设与耕地保护有机统一”。因此，本研究认为，单从土地的生态、生产或生活功能来确定生态用地内涵稍有欠缺，需要综合三大基础功能，深入分析其所能提供的生态系统服务，才能全面体现生态用地的内涵。

2.1.2对生态用地分类的启示

1)建立普适性体系，利于制定国家政策

由于生态用地研究层次较多，研究区域和理论不同，又从土地覆盖类型、利用形式和程度、主要用途等多种角度出发，目前尚未明确形成普遍适用的分类体系。有学者认为，我国的土地利用分类体系主要是基于土地经济社会属性建立的，较少考虑土地的生态属性^{[9, 26, 28]}，这导致具有明显生态功能的土地得不到有效保护。为此，岳健^[9]基于全国土地利用分类体系提出农用地、建设用地和生态用地三大类型的设想，主要针对“未利用土地”进行重新整合；徐健^[28]借鉴国外土地利用分类体系思想，将一级分类“未利用地”归类为“保全性生态用地”，但在三级地类中“可开发利用荒草地”、“可开发利用裸地”等难以量化规定，未能应用于实践。也有学者以最大化发挥生态用地功能为目的，研究生态用地数量和布局优化，将其分类为湿地、草地、水体、林地和其他用地^[20]，或农田、林地与水体^[29]；或以研究生态用地时空格局的变化^[30]、生态系统服务动态演变^[31]、生态安全格局构建^[18]等为目的，分布提出各自的生态用地分类体系。

由此可见，面向不同目标的生态用地现有研究，在各自的研究体系中内逻辑性很强，但彼此之间分类标准差异性较大、相互兼容性较弱。这不仅导致生态用地研究成果之间的横向比较性、相互借鉴性和参考性较低。而且，不同研究之间的纵向递进关系较弱，如由于生态用地分类体系不同，前期进行的某地区生态系统服务价值量估算的成果，难以应用于该地区后期生态补偿政策的制定中^[32]，不利于规范土地资源管理工作。因此，为加强生态环境保护和维护区域生态安全，突出土地的生态属性，需要构建科学、相对统一、具有普适性的生态用地分类体系。这对于深入生态用地科学研究、加强生态用地管理实践以及制定相关生态用地国家政策具有重要意义。

2)体现区域特殊性，便于制定地方管理政策

我国幅员辽阔，土地资源地区分布不均^[33]。例如，西北地区草地以畜牧业为主，分布成片集中；目前普遍存在超载过牧情况，有些草场已经出现沙漠化现象^[34]。而南方地区以种植业为主，草地与林地交错分布；与西北地区相比，草地面积小且退化现象较轻^{[35, 36]}。因此，不同区域针对草地作为生态用地保护的优先性应有所不同。

此外，我国土地资源类型复杂多样，不同区域具有各自特点。例如，西北干旱区地处海拔和纬度较高的内陆且四周多山岭，来自海洋水汽很少，主要由山地、荒漠和绿洲三大生态系统组成^[37]。尤其是人工绿洲，是区域社会、经济与生态收益的集大成者^[38]。张红旗^[10]将西北干旱区生态用地分为农业绿洲型、城镇绿洲型、荒漠植被型、夹荒地型等8类子类型。又如，在国家农业战略主产区内，大片的耕地给当地人们带来不可替代的生态功能（如涵养水源）^[30]。同时，与自然土壤比较，耕地土壤与大气间的碳交换强度更大。世界粮农组织对耕地固碳十分重视，对世界耕地土壤的有机储存于各种利用措施情境下的固碳能力与可行性进行了综合分析。美国、欧盟也设立专项研究了耕地土壤固碳的能力^{[39, 40]}。因此，在全球二氧化碳排放量增加的大背景下，耕地的固碳生态功能有必要得以重视。然而，不同区域内耕地的重要性不同。如长江三角洲地区水田的生态功能明显大于西北干旱地区。因此，对于生态用地分类体系的建立，在强调普适性的同时，还需要体现区域的特殊性，使其更契合不同区域的生态保护目标，便于地方政府与土地管理部门制定有针对性的生态用地政策。

3)具有尺度依赖性，符合生态用地功能特性

生态用地是区域内以提供生态功能为主的土地利用类型^[27]，而生态功能的形成依赖于一定尺度下生态系统结构与过程^[41]，不同尺度下生态系统服务主导类型不同（表2-1）。例如，在城市尺度下，海南岛中部山区森林的木材和林下资源可为当地居民提供经济来源；而在区域尺度下，由于中部山区是海南主要河流的发源地和补给区，其水源涵养和水土保持功能对海南全岛具有重要作用；同时，中部山区生物多样性极其丰富，其生物多样性保护功能具有全国尺度上的意义^[42]。可见，生态用地功能具有明显的尺度依赖性。这也说明目前生态用地相关研究中为何存在全国、区域、城市三种研究尺度。因此，为提高不同尺度下生态用地研究与实践管理的有效性和针对性，亟需建立多尺度生态用地分类系统。

表2-1 生态系统服务的尺度差异性^[43]

Table2-1 Scale differences of ecological ecosystem service

            注：某些生态系统服务在多种尺度下存在

4) 面向土地资源管理，便于科学研究与管理实践相结合

生态用地分类体系是进行生态资源有效管理的基础和前提。为使生态用地保护思想融入生态文明建设的大环境中，生态用地研究应具备较强的可操作性。通常研究学者将生态用地分类体系与全国土地利用分类体系一一对照结合^[30]，或直接针对我国土地利用分类体系，提取生态用地类型整合成新的体系^[26]。考虑到实际因素和后续研究，本研究选择前者方案，即提出生态用地分类体系并紧密结合现有土地利用分类体系，以便更好地面向土地资源实际管理。

2.2生态用地内涵与分类原则构建

2.2.1 生态用地内涵的重新界定

生态用地是指区域内具有生命支持与环境调节功能的用地类型，具有维护区域生态平衡和改善区域环境质量的作用。在此，生命支持与环境调节功能具有尺度与区域主导性：全国尺度强调生态用地生物多样性保护、碳汇及气候调节等功能；区域尺度突出生态用地涵养水源、水土保持、干扰调节等功能；城市尺度重视雨洪调节、环境净化、减噪滞尘等功能。同时，根据东部湿润半湿润区、西北部干旱半干旱区、青藏高原区三大区域划分，不同区域内某些生态用地的重要性不同。

2.2.2生态用地分类原则的构建

根据生态用地相关研究启示，本文面向土地资源实际管理需求提出多维度生态用地分类系统，以功能主导性作为基本准则，考虑不同地域尺度下生态系统服务权衡与协同因素，探索适宜不同尺度的生态用地分类体系框架（图2-1）。此框架包括分类原则、适用尺度与分类体系等。

图2-1 面向实践的多维度生态用地分类系统

Figure2-1 Management-oriented ecological land’s multi-dimensional classification system

1)功能主导性原则

土地具有生产、生活、生态三大功能，而人类利用方式与不同用地类型的主导功能密切相关。同时，生态用地能够提供重要的生态系统服务，是衡量一个地区国土生态环境质量好坏的“晴雨表”^[30]。因此，强调功能主导性的生态用地分类，可进一步明确生态用地规划与管理目标，有利于与土地资源实际管理工作相结合。

Costanza^[44]将生态系统服务分为17种，分别为气体调节、气候调节、干扰调节、水调节、水供应、水土保持、土壤形成、营养循环、废物处理、授粉、生物控制、栖息避难所、食物生产、提供原材料、遗传资源、娱乐和文化服务。结合生态用地内涵，本文将以上17种生态系统服务整合为以下8种，分别为大气环境调节、水环境调节、土壤环境调节、废物净化、生物多样性、生产供给、景观多样性、文化服务。根据国内外生态系统服务协同与权衡研究进展^{[43, 45]}，梳理出以生态功能为主导的基础性生态用地和保全性生态用地、以生产功能为主导的生产性生态用地及以生活功能为主导的生活性生态用地这四大类生态用地（图2-2）。特别说明的是，生产性与生活性生态用地虽然以生产、生活功能为主导，但其仍然具有不可替代的生命支持与生态调节功能。

2)尺度性原则

在不同尺度下，生态用地主导生态系统服务有所不同：全国尺度下注重土地的生命支持与环境调节基础功能^{[43, 44, 46, 47]}，如碳汇、气候调节等；城市尺度下强调减噪、滞尘、雨洪调节、文化游憩等功能^[48]；而在特定区域内，以生产供给为主导的耕地也对区域生态环境具有重要的支持与调节功能。因此，本研究在全国尺度下，主要考虑土地的基础生态功能，以基础性生态用地和保全性生态用地为主；结合区域生态用地特点，在区域尺度下增加一类生产性生态用地；城市尺度下在上述三种生态用地外，再增加一类对局地生态环境具重要调节功能的生活性生态用地，以满足城市生态环境维续要求。以此提高不同尺度生态用地分类系统的适用性，以及不同行政级别下土地管理部门实践的有效性。

图2-2 功能主导生态用地大类

Figure2-2 main classes of function-oriented ecological land

3)区域性原则

我国土地资源类型多样且分布不均，不同区域的自然条件与生态环境各有特点，导致生态用地对不同区域的利益相关方重要性不同，直接影响到生态用地保护与利用的优先性。根据温度、降水、植被、地形地貌、气候带等数据及生态学相关原理，傅伯杰等人^[49]对我国生态区域进行整合和分区，提出东部湿润、半湿润生态大区、西北干旱、半干旱生态大区和青藏高原高寒生态大区构想，便于不同区域制定有针对性的生态环境保护与发展政策。鉴于此，在充分考虑我国生态地域、生态系统服务功能等要素的基础上，针对耕地这类生产性生态用地，本研究认为，无论从其本身属性还是后期管理角度，都应充分考虑其区域特殊性。基于傅伯杰等人^[49]的生态区划成果，本文将生产性生态用地以东部湿润半湿润区，西北部干旱半干旱区，青藏高原区进行区分（表2-2）：（1）结合《全国主体功能区规划》，我国农业战略主产区主要分布在东部湿润半湿润区，大面积的水田、旱地具有不可替代的生态功能，应纳入该区域的生态用地分类体系中；（2）西北地区中绿洲农业对当地气候、土壤等维持调节功能凸出，北方地区以旱地为主^[10]，但绿洲属于景观类型划分，在国家土地利用分类标准中仍属于旱地。因此该区域生产性生态用地主要由旱地构成；（3）青藏高原区内生产性生态用地以旱地为主^[50]。

表2-2 生产性生态用地的区域分布

Table2-2 Regional distribution of productive ecological land

4) 等级性原则

等级分类法能更全面、清晰阐述生态用地分类体系，更具指导实际管理工作。综合生态系统服务特点、土地利用分类体系等，本研究最终采用基础性、保全性、生产性和生活性生态用地4个大类；林地、草地、湿地、冰川及永久积雪、盐碱地、耕地、生产绿地、公园绿地、附属绿地、防护绿地这10个一级类，具体对应15个二级类的分类体系。

5)可操作性原则

为便于土地资源实际管理，考虑到数据的可获取性和延续性，减小后续实践的操作难度，基于中华人民共和国国家标准(GB/T21010-2007)（即土地利用现状分类）和中华人民共和国国家标准（GB50137-2011）、（CJJT85-2002）（即城市用地分类与规划建设用地标准、城市绿地分类标准）划分生态用地类型。

2.3生态用地的分类体系

2.3.1多维度生态用地分类体系

基于以上五大原则，形成基础性生态用地、保全性生态用地、生产性生态用地和生活性生态用地为主体的四大类生态用地。同时，考虑到数据的可获取性和研究实际操作性，本研究将生态用地分类与中华人民共和国国家标准(GB/T21010-2007)（即土地利用现状分类）和中华人民共和国国家标准（GB50137-2011）、（CJJT85-2002）（即城市用地分类与规划建设用地标准、城市绿地分类标准）对应、分析并剔除整合，进而得出生态用地一级和二级类型（表2-3），这对于未来土地利用总体规划、城市规划等不同部门、不同规划间的相互协调与统筹大有裨益。

基础性生态用地具有显著的综合生态系统服务的能力。生态系统服务类型多样，有较强的自我调节、自我修复的综合性能力，在改善环境、维持生物多样性和区域生态平衡方面具有不可替代的重要作用。具体包括林地、湿地、草地3个一级分类；有林地、灌木林地、其他林地、天然牧草地、湖泊水面、河流水面等13个二级分类。

保全性生态用地生态系统自身较为脆弱，过度的人类干扰会给生态安全带来严重负面影响。以水环境调节服务为主，起着维护生物多样性及生态平衡以及保持地球原生环境作用。包括冰川及永久积雪和盐碱地2个一级分类。冰川与永久积雪是重要的淡水资源，而盐碱地具有天然耐盐碱生物组成的生态系统。

生产性生态用地是以生产功能（食物供给服务）为主导，但同时提供调蓄洪水、涵养水源、土壤调节等重要的生态系统服务。在区域和城市尺度下以耕地为一级分类，水田和旱地为二级分类。在城市尺度下增加生产绿地为一级分类。

生活性生态用地以生活功能（文化服务）为主导，同时具有不可替代的调节和支持服务的土地。包括公园绿地、附属绿地、防护绿地3个一级分类。

2.3.2与相关用地分类的对比分析

本生态用地分类系统是在充分考虑我国国土生态安全要求、不同区域生态用地特性、主导生态系统服务类型以及人类活动与生态需求等要素的基础上建立的。同时，为便于对生态用地的管理实践，在划分适用范围层级及区域上也具有一定特点。

（1）由于人口的不断增加，人类对生态环境的干扰愈加强烈。为保障全国国土生态安全，生态用地分类体系在全国尺度上强调基础性生态用地和保全性生态用地；同时，为满足不同区域生态环境保护与人类生态需求，提出在区域和城市尺度下划分生产性生态用地与生活性生态用地。在现有研究中，喻锋（全国尺度）、岳健(区域尺度)、邓红兵（区域尺度）、邓小文（城市尺度）、宗毅(城市尺度)等多位学者，已在不同尺度上提出生态用地分类体系。而本系统涵盖全国、区域、城市不同尺度，为生态用地后续研究实践提供便利。

（2）对于一些具有地域特殊性的生产性生态用地，其结构和功能与其他区域存在很大区别。如张红旗（西北干旱区）、易湘生（陕北沙区）等学者提出的生态用地分类体系，具有一定的区域特征性。本分类系统划分东部湿润半湿润区、西北部干旱半干旱区、青藏高原区，明确了不同区域的主要生产性生态用地类型。

（3）现有生态用地分类体系研究中，真正运用于实践的比例极少。原因在于其生态用地地类无法与现有土地资源管理实际分类相匹配，如荣冰凌等学者，分类体系内在逻辑严密，但在生态用地的提取中有一定难度。因此，在面向土地资源实际管理视角下，本生态用地分类系统紧密结合中华人民共和国国家标准(GB/T21010-2007)（即土地利用现状分类）。同时，在城市尺度上，为提高研究的精确性，生活性生态用地与中华人民共和国国家标准（GB50137-2011）、（CJJT85-2002）（即城市用地分类与规划建设用地标准、城市绿地分类标准）衔接。在此基础上对应、分析并剔除整合，进而得出生态用地10个一级和15二级类型。

表2-3 面向实践的多维度生态用地分类体系

Table2-3 Practice-oriented multidimensional ecological classification system

带*地类与中华人民共和国国家标准（GB50137-2011）、（CJJT85-2002）（即城市用地分类与规划建设用地标准、城市绿地分类标准）对应

第三章  临安市生态用地构成特征分析

基于第二章提出的多维度生态用地分类体系，本章以临安市为研究区域，将分类体系运用于区域尺度中。

3.1生态用地信息提取方法

临安市陆地面积合计3051.18平方公里。在此研究尺度上，生态用地可包括基础性生态用地、保全性生态用地和生产性生态用地和生活性生态用地。

表3-1 临安市地区生态用地分类体系

Table3-1 Ecological land classification system in Linan

因此，本研究使用2015年土地利用变更调查数据（该数据采用第二次全图土地调查中《土地利用现状分类（GB/T21010-2007）》分类体系），根据生态用地分类体系（表2-3）汇总各类用地，进而提取出临安市城市尺度上的生态用地地类体系表（表3-1），利用GIS平台构建临安市生态用地数据库。其中，基础性生态用地对应林地、草地、湿地这3个一级地类，有林地、天然牧草地、河流水面等9个二级地类。由于该地区没有冰川及永久积雪和盐碱地，因此保全性生态用地面积为0。由于生活性生态用地数据缺失，因此生活性生态用地暂不作为研究内容。同时，临安市处于东部湿润半湿润区生态大区。根据上文2.3.2区域性原则，其生产性生态用地对应一级地类耕地和水田、旱地这两个二级地类。

3.2 生态用地类型构成分析

3.2.1总体特征

根据临安市生态用地分类表（表3-2），在GIS平台中对2014年研究区土地利用类型进行归并和分类，最终形成临安市生态用地分布图（图3-1）。

图3-1 临安市地区生态用地大类分布图

Figure3-1 The distribution of main types of ecological land

经统计，临安市生态用地总面积为2790.01平方公里，全区生态用地率为91.5%（表3-2），且外延地区比例极高。东部生态用地分布相对较少。

其中，基础性生态用地面积最大，共2501.53平方公里，占生态用地总面积比例高达89.6%，占全区土地总面积的近82％；是临安市生态用地保有量的基石。其次为生产性生态用地，面积合计288.48平方公里，占生态用地总面积的10.4%，占全区土地总面积的9.5%，与基础性生态用地交叉分布较为分散；因此，从数量比例上来看，生产性生态用地是临安市生态用地构成的重要部分，但东部地区相对较少。

表3-2 临安市生态用地大类统计（单位：平方公里；％）

Table3-2 Statistics about main types of ecological land

研究区总面积：3051.18平方公里

3.2.2类型特征

通过GIS平台进一步分解三类生态用地的内部类型（图3-2），进而统计分析不同生态用地类型的数量构成特征。

临安市基础性生态用地由林地、草地和湿地构成。具体而言，林地面积为2383.6平方公里（表3-3），占基础性生态用地面积九成以上（95.3%），占生态用地总面积的85.4％；其中，有林地、灌木林地和其他林地面积分别为2033.65、209.02、140.93平方公里；可见，林地（特别是有林地）在数量构成上对临安市生态用地总量贡献最大，且林地空间分布较为均衡（图3-2）。草地面积为57.17平方公里，占基础性生态用地面积的2.3%，占全区生态用地总面积的2％；其中，天然牧草地和其他草地面积分别为0.32、56.85平方公里；草地在西北部、中部、东南部地区零散分布（图3-2）。湿地面积为60.76平方千米，河流水面占一半以上；主要集中东部青山湖区域和中部分散水系。

图3-2 临安市一级地类分布图

Figure3-2 The distribution of first class of ecological land

表3-3 临安市生态用地一级类统计（单位：平方千米；%）

Table3-3 Statistics about first class of ecological land

临安市区生产性生态用地仅次于草地的生态用地保有量类型，分布在临安市中部、东部，且在中东部区域集中分布，主要由77.4%的水田和22.6%的旱地构成。其中，水田总面积为223.36万公顷，占生态用地总面积比例达到8%。因此在数量上水田对于临安市生态用地网络构成也具有重要作用。

第四章  临安市生态用地网络特征分析

采用第三章构建的临安市生态用地现状图，运用MSPA形态学空间格局分析技术，提取临安市生态用地网络要素，构建并分析其网络布局。研究主要内容为：（1）网络构成要素及数量特征；（2）网络要素的用地类型构成特征；望在第三章临安市生态用地研究中，进一步在生态用地网络构成与变化研究上有所突破，从形态学空间格局分析技术中寻求生态安全格局构建的新途径。

4.1生态用地网络要素提取方法（MSPA）

依据栅格单元间欧氏距离阈值，可将二值栅格图像分割为7种要素：①核心(core)：大型自然斑块，是多种生态过程的“源”，为野生动物提供栖息地或迁移目的地。②孤岛(islet)：孤立的小斑块，其内部物种和外部物种交流的可能性较小，相当于绿色基础设施网络中的“生态跳岛”，可提供物种散布或物质、能量流动等媒介作用。③边缘(edge)：核心区与其外围其他用地斑块的过渡地带，保护核心区的生态过程和自然演替，减少外界景观人为干扰带来的冲击，具有边缘效应。④穿孔(perforation)：核心区与其内部其他用地斑块的过渡地带，同样具有边缘效应，是核心区生态用地受到人类活动影响或者自然条件的影响而出现植被退化的边缘地带。⑤连接桥(bridge)：连接相邻核心区的廊道，是相邻核心区斑块间进行物种扩散和能量交流的通道。⑥环(loop)：连接同一核心区内部的廊道，是核心区斑块内部进行物种扩散和能量交流的通道。⑦分支(branch)：连接核心区及外围景观的廊道，是核心区斑块与其外围景观进行物种扩散和能量交流的通道。通过GIS软件对土地利用类型图进行重分类，将整合的生态用地划分为2，作为MSPA分析前景要素；其他非生态用地为1，作为背景要素，从而得到生态用地灰度二值栅格图像。然后导入Guidos平台中，设置neighbors和edge width参数，进行MSPA分析。

4.2生态用地网络构成要素及其数量特征

通过GIS软件对土地利用类型图进行重分类，将3.1.2中整合的生态用地划分为2，作为MSPA分析前景要素；其他非生态用地为1，作为背景要素，从而得到生态用地灰度二值栅格图像。在MSPA分析过程中，首先根据连接性原则进行核心要素的识别，影响该原则的参数为“neighbors”、“edge width”两个参数。Neighbors参数有4、8两种连接数量选择。Edge width可选择任意自然数，决定了连接像素的大小。参考MSPA参数对比研究成果，结合研究区特征，本研究选择8-neighbors参数和2-edge width（换算结果为60m），最终得到2015年临安市生态用地网络构成图（图4-1）。

图4-1临安市生态用地网络构成

Figure4-1 The structure of ecological land network in Linan

临安市生态用地网络主要由核心、穿孔、边缘、环、连接桥、分支和孤岛七大要素组成。若以网络要素功能为导向，可将七大要素合并为为核心区、桥接区、孤岛区三大类。经统计，核心区、桥接区、孤岛区面积分别为2004.34平方公里、784.55平方公里和1.12平方公里。具体来看，核心区所占比例达一半以上，为71.84%。其中，核心斑块面积为1828.01平方公里，占生态用地总面积六成以上（65.5%）；其次为边缘斑块面积为94.58平方公里和穿孔斑块面积81.75平方公里。桥接区面积比为28.12%，主要以连接桥要素为主，其比例达22.23%，近生态用地面积的四分之一。孤岛区极少，面积比为0.04%（表4-1）。

表4-1 网络要素面积及比例

Table4-1 The total area and ratio of diferent elements of ecological land network

4.3生态用地网络要素的用地类型构成特征

4.3.1用地构成总体特征

在生态用地网络核心区中，核心斑块的用地类型主要为林地，其面积比例达94.06%（表4-2）；其余生态用地中，耕地、草地、湿地面积分别为72.38平方公里、28.69平方公里和7.49平方公里。在边缘斑块的用地类型构成上，林地和耕地面积相对较大，分别占35.27%和30.46%；其次为草地、湿地。因此，核心区最主要的用地类型为林地，其次为草地和耕地。

对于生态用地网络桥接区而言，连接桥和分支斑块主要组成地类为林地、耕地。其中，在连接环斑块中林地面积最大，占44.18%；其次为草地和耕地，两者比例相差甚微，都为25%左右。林地占穿孔总面积近一半比例（48.73%），其次为草地、耕地。

表4-2 生态用地网络构成要素的地类面积及比例

Table4-2 The total area and ratio of first ecological land in every element

4.3.2耕地在生态用地网络中的重要性

根据生态用地网络要素的不同地类面积可知（表4-2），林地、草地、湿地、盐碱地内部网络要素中，承担核心要素比重最大。而耕地较为特殊，其作为连接桥的面积最大，核心斑块面积其次。因此，进一步对临安市生态用地有无耕地的条件下各做MSPA分析。结果表明，在有耕地的条件下，核心区明显增多，说明耕地在生态用地网络构成中特别是核心区的保护上起到重要作用。

第五章 结论与讨论

本研究在充分考虑我国国土生态安全要求、不同区域生态用地特性、主导生态系统服务类型以及人类活动与生态需求等要素的基础上，重新阐释了生态用地的内涵，提出功能主导性、尺度依赖性、区域特殊性、等级性和可操作性等五大分类原则，构建了面向管理实践的多维度生态用地分类体系，即基础性生态用地、保全性生态用地、生产性生态用地和生活性生态用地4大类、10个一级类和15个二级类。同时在分类体系中明确了各生态用地地类的适用尺度与范围。

为进一步将该体系运用于实践，以临安市为研究区，分析了该地区生态用地的数量、构成、空间分异情况，为今后生态用地规划与保护提供一定借鉴。具体结果如下：

1、临安市生态用地总面积为2790.1平方公里，平均生态用地率为91%。基础性生态用地面积为2501.53平方公里，占生态用地总面积的89.6%，是生态用地构成的基础。生产性生态用地面积比分别为288.48（10.4%），是生态用地构成的另一重要资源，且以水田为主。

2、生态用地保护政策的制定需结合城市旅游、工业等不同主导产业的发展，不同镇街所在区域生态用地数量有高低区别，需要确定不同地类的保护优先性并推进因地制宜的生态补偿机制建设。

       再者，本研究构建生态用地网络，力求从形态学格局角度为国土生态安全格局建立提供新视角。主要结果如下：

临安市生态用地网络核心区面积比例占六成以上，桥接区、孤岛区面积比分别为2004.34、784.55和1.12平方公里。主要分布在北部、西北沿线、东北等区域，且三类要素分布极不均匀。其中，核心区主要集中在西部、北部和东部外围区域，且核心区主要为林地，其对生态用地网络核心区的意义重大。桥接区主要集中分布在中部和东部和西北部区；主要生态用地类型为林地、耕地，这说明除林地外，耕地对于临安市生态用地联通性很重要。孤岛区面积极少，说明临安市生态用地连通性很强，破碎化现象极少。

因此，日后需制定区域性生态用地保护政策，针对临安市东部生态用地网络、尤其是核心区的建设，从而利于区域生态用地网络的完整性与稳定性。