基于Invest模型的土地利用變化對白鷺生境質量影響研究

(1.南京農業大學 江蘇 南京 210095；2.中國藥科大學國際醫藥商學院 江蘇 南京 211198)

目前國內外對生境質量研究，大體可分為三類：第一類是通過實地走訪調查的方法獲取較為精準的數據對區域生境質量進行評價，如問卷調查、訪談、設置采樣點等，該類研究主要集中于小尺度，但此類方法耗費成本較高，且難以得到長時間數據進行時間動態分析；第二類是基于景觀格局指數的生境質量評估[96-97]，該方法往往通過一系列指標分析景觀格局的破碎度以及異質性等；第三類是主要采用InVEST模型、SolVES模型等進行生境質量定量研究，可應用于山區丘陵[100-101]、自然保護區[103]、城市群[25]等不同尺度。其中，InVEST模型是當前應用最廣泛的生境質量評估模型，且該模型主要需要土地利用現狀數據或者其他地形數據等，對數據量的需求不高，數據獲取方便，能高效評價生境質量變化和退化度和反映多種威脅源對生境的影響情況，進而確定保護的優先度以及保護的選址[104]，以促進經濟開發和生態保護平衡發展，為尋求最優環境保護和經濟發展模式提供科學依據。

一、研究方法

(一)基于InVEST模型的生境質量計算

運用InVEST模型中的生境質量模塊(Habitat Quality Model)對蘇錫常地區生境質量進行分析，然后疊加白鷺生境網絡(生境斑塊和廊道)。該方法結合了景觀敏感度、生境適宜度和外界威脅度三種指標，其主要目的是將生境質量與一些威脅源建立聯系，通過測算不同威脅源對生境的負面影響，得到生境的質量分布，進而通過生境的適宜度和退化度來評估生境質量的優劣。

建設用地、工業用地、交通用地和耕地這四類土地利用類型最能體現日趨頻繁的人類經濟活動，最能反映人為干擾對生物多樣性和生態環境的威脅，因此選取建設用地、工業用地、交通用地和耕地作為脅迫因子。因此，設定草地為0.7～0.8，河流為0.9，耕地為0.4，其余用地類型為0。參照國內外多個專家的研究成果，設置各威脅因子最大影響范圍、各自占的權重、空間衰減類型及不同種類生境對5種威脅因子相對敏感度，為了更加清晰說明土地利用變化對生境質量的影響，利用ArcGIS10.2空間分析模塊的重分類工具對生境質量的評估結果進行重分類，2000年、2005年、2010年3期生境質量指數運算結果依據自然斷裂法將生境質量劃分為低(V)、較低(IV)、中(III)、較高(II)和高(I)5個級別。

表4-4 生境適宜度及不同用地類型對威脅因子的相對敏感度

二、研究結果與分析

在宜興地區，南部等級分化明顯且10年間生境質量退化明顯，2000年，三個四級斑塊位于較高等級生境質量區域，其余均位于高等級生境質量區域，2005年，除了位于低等級區域的四級斑塊數量減少外，一個三級斑塊所在較高等級區域退化為中級質量區域，一個四級斑塊位于低質量區域，三個四級斑塊位于較高和中級質量區域，這主要是受長深高速等交通干線和耕地兩種威脅因子的影響，2010年該地斑塊雖數量減少但全部位于高質量生境區域；在無錫地區，大部分生境斑塊位于高級別生境質量區域，2005年東灣山和石埠山兩個四級斑塊由位于高質量區域退化到位于較高質量區域，這主要受蘇錫常南部高速和建設用地擴張的影響，一個三級斑塊位于較高等級區域，一個四級斑塊位于中等級區域，主要是受濱江西路公路影響；在蘇州地區，吳中區環太湖附近生境質量等級分化明顯，受建設用地擴張影響高等級生境質量區域破碎嚴重，2000年有2個四級斑塊較低等級的生境質量區域，其余位于高質量生境區域，2005年，除2個四級斑塊較低等級的生境質量區域，吳中區環太湖附近新增2個四級斑塊位于較高質量等級區域，金雞湖景區和陽澄湖附近兩個一級斑塊和一個二級斑塊均位于較高等級區域，2010年，斑塊所在區域生境質量等級變化最大，金雞湖附近新增一個二級斑塊位于較高質量區域，陽澄湖附近由一級斑塊退化而來的二級斑塊位于較高質量區域，10年來蘇州地區昆山、常熟等地耕地減少明顯，但是城鎮人口激增，推動著房地產、道路交通以及其他基礎設施等建設用地的發展，說明該地區生境質量的退化主要是受住宅等建設用地和工業園等工業用地威脅源脅迫影響。總之，2000、2005、2010年三年白鷺生境斑塊大部分位于高等級和較高等級生境質量區域，少部分位于中等級及甚至是較低等級生境質量區域。宜興南部、環太湖的無錫南部和蘇州南部生境質量變化明顯，從不同等級區域面積上來看：宜興南部，高等級>較高等級>較低等級，四級生境斑塊所屬區域等級變化較大，無錫南部，高等級>較低等級>較高等級，三級斑塊所屬區域等級發生退化，部分四級生境斑塊所屬區域等級質量偏低，蘇州，高等級>較高等級>較低等級，環太湖部分四級斑塊區域等級不斷退化為較低等級質量區域，金雞湖和陽澄湖附近一二級生境斑塊由高等級質量區域退化為較高等級質量區域。

三、小結

2000-2010年間，蘇錫常地區整體生境質量較低且呈下降趨勢，后五年比前五年退化嚴重。從白鷺生境來看，溧陽南部、無錫南部、蘇州吳中區白鷺生境質量退化最為嚴重，景觀格局破碎化明顯，連通度下降。宜興、溧陽附近部分地區生境質量先上升后下降，較高等級質量生境變為高等級質量區域與2000-2005年間江蘇省退耕還林政策以及營造公益林政策有關，環太湖附近部分斑塊由較高等級質量生境退化為中等級質量生境，蘇州吳中區和昆山市附近很多生境由高等級質量區域退化為較高等級質量區域，2005-2010年蘇州金雞湖、陽澄湖附近區域生境質量下降明顯，且有蔓延趨勢。城鄉居住用地快速增長以及高速公路、鐵路等基礎設施用地建設是白鷺生境質量下降和景觀格局破碎化的主要原因。