2000-2020年閩東南地區土地利用變化及生境質量時空演變

杜峯屹, 陳松林, 蒲佳豪

(1.福建師范大學 地理科學學院/碳中和未來技術學院, 福州 350117; 2.福建省亞熱帶資源與環境重點實驗室, 福州 350117)

進入21世紀以來,中國經濟迅速騰飛,伴隨人類社會活動及土地利用強度的增強,生境破碎、消逝和生境質量退化等威脅生態系統服務水平的環境問題日益突顯[1],尤其是在地理區位優越、經濟基礎扎實的沿海地區,高速城鎮化下不透水表面持續擴張,不斷侵占生態空間[2],對區域生境質量造成不利影響。生境又稱棲息地,是指生物生活、繁育的空間和其中全部生態因子的總和[3]。生境質量代表著一定時空范圍內,地域環境能為生物個體、種群或群落的持久永續生存及繁衍提供適宜條件的能力[4],被視為反映生物多樣性,衡量生態穩定性,以及保障人類福祉的重要指標[5]。土地作為自然環境和社會環境的物質基礎與承載空間[6],其利用變化是人與自然交互過程中最直接的表現之一,也是引起生境質量發生改變的主要原因[7]。作為我國東南沿海至關重要的生態屏障以及福建省經濟最活躍、人口最集中的區域,閩東南地區在過去幾十年間的發展進程中始終面臨著生態保育與經濟建設的協調問題,以建設用地劇烈擴張為主要表現的高強度土地利用變化給自然環境帶來了巨大壓力,生物多樣性受到嚴重干擾。因此,從土地利用變化角度出發,研究閩東南地區生境質量的格局分布特征和時空演變規律,對促進其生態安全及土地資源可持續利用具有重要意義。

學術界對生境質量開展的相關研究較為豐富,關注內容集中于兩個方面:一是對特定物種生境條件的評估,二是對區域生境質量的評估。前者一般基于動植物實地調查與試驗數據,通過構建指標體系評價特定物種的生境條件[8-9],但受限于時間成本與人力消耗,該方法多用于小范圍、單一時段的物種棲息地研究,較難滿足大尺度、長時間序列的綜合評估需求。后者是目前主流的研究方向,通常基于定量評估模型進行多尺度、多時段的生境質量測算。相較傳統調查試驗方法,模型方法具備可視性強、投入成本低、時空限制小的顯著優勢,如InVEST模型[10]、SolVES模型[11]、MxEnt模型等[12]。其中InVEST模型作為當下體系較成熟的生態系統服務功能綜合評估模型,因空間分析與可視化表達能力強、評估精度高、參數獲取便捷,得到廣泛應用[13]。例如,彭建等[14]結合生態系統服務價值、生境質量指數與InVEST模型,對黃山市生境質量時空演變特征展開分析;張學儒等[15]在模擬歷史時期土地利用狀況的基礎上,利用InVEST模型重建了泛長三角地區生境質量的空間格局;周婷[16]、王軍[17]和黃木易[18]等基于InVEST模型分別對神農架林區生境質量與人類活動的關系進行測度,對閩江流域在多種發展情景下的生境質量空間格局進行預測,以及結合地形位指數對大別山區生境質量時空演變進行分析。

由上述研究工作可知,我國學者基于InVEST模型從行政區、城市群、自然區、流域、山區等多種空間尺度出發,定量評估不同時間動態上的區域生境質量,取得豐厚成果,但針對土地利用格局變動強烈,經濟發展亟待轉型的沿海地區開展的生境質量評估較為缺乏,且多集中于環渤海區域[5,7,19],涉及城鎮化最劇烈的東南沿海地區的生境質量研究鮮少。為此,以生態意義重大、經濟潛力充足的閩東南地區為例,在分析2000—2020年土地利用變化特征的基礎上選用InVEST模型研究其生境質量時空演變,以期在一定程度上為東南沿海經濟區的土地利用結構優化,生境質量保護及生態安全格局構建提供決策依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

閩東南地位于23°32′—26°39′N,116°53′—120°31′E,東隔臺灣海峽,與臺灣島相望,地理位置特殊(圖1)。包括福州、莆田、泉州、廈門、漳州5個設區市,土地面積約4.1萬km2,約占福建省土地總面積的33.45%,常住人口約3 000萬人,占全省人口的73.44%。區內地勢總體上西北高東南低,地貌復雜多樣,西北以山地為主,東南分布濱海平原、海涂灘地,中部穿插丘陵、臺地,形成了“依山面海”的獨特地形。海岸線曲折漫長,多海灣、半島和島嶼,港口資源豐富。屬亞熱帶海洋性季風氣候,冬季溫暖,夏季炎熱,年均氣溫18～28℃,降水豐富,雨熱同期。閩東南地區是海峽西岸經濟區的縮影,也是閩南金三角的有效擴展,雖因歷史因素發展起步較晚,但憑借其獨特的區位、資源及僑鄉優勢,已成為福建省對外開放和經濟發展的重心所在,2020年區域內生產總值達33 752億元,約占全省生產總值的76.88%。

1.2 數據來源

2000年、2010年、2020年3期閩東南地區土地利用數據,均提取于中國科學院資源環境科學數據中心(https:∥www.resdc.cn/)所提供的土地利用遙感監測數據,其空間分辨率為30 m×30 m,土地利用分類體系見表1。數字高程模型(DEM)數據來源于地理空間數據云(http:∥www.gscloud.cn/)。人口和社會經濟數據來自區域內各市縣統計年鑒。

表1 土地利用分類體系Table 1 Land use classification system

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用變化分析 通過土地利用轉移矩陣對閩東南地區2000年、2010年、2020年的土地利用數量變化進行計算,分析各土地利用類型的流失方向及來源組成。利用單一土地利用動態度定量描述一定時期內某種土地利用類型數量的變化幅度、速率與趨勢,其計算公式如下:

(1)

式中:K為研究期內某一土地利用類型的動態度;Ua,Ub分別為研究初期與研究末期該地類的數量;T為研究時長。

在此基礎上,使用景觀格局指數深入探究區域內土地利用的景觀格局特征和變化規律,選取的指標見表2,各指標計算方法及生態學意義可參見文獻[20]。

表2 景觀指數及其描述Table 2 Landscape indices and their description

1.3.2 基于InVEST模型的生境質量計算 InVEST模型作為綜合性的生態系統服務功能評估模型,可為自然資源的管理和決策予以輔助[21],其“Habitat Quality”模塊以土地利用數據為基底,結合脅迫因子對生境的最大影響距離與相對權重、各地類的生境適宜度及其受脅迫因子干擾的敏感程度,對區域生境質量展開評估,其計算公式如下:

(2)

式中:Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質量指數;Hj為土地利用類型j的生境適宜度得分;z為歸一化常量,通常取值2.5;k為半飽和常數,一般首先默認設為0.5,再以生境退化度指數運行結果的1/2最大值作為最終取值;Dxj為生境在脅迫因子干擾下呈現出的退化程度,即生境退化度指數,其計算公式如下:

(3)

式中:R為脅迫因子數量;Yr為脅迫因子r的柵格總量;ωr為脅迫因子r對各生境類型的干擾權重;ry為柵格y上的脅迫因子數量;βx為柵格x的可達性水平;Sjr為土地利用j對脅迫因子r敏感度的高低;irxy為脅迫因子的影響距離,根據線性衰退(公式4)及指數衰退(公式5)進行計算,其計算公式如下:

irxy=1-(dxy/drmax)

(4)

irxy=exp〔-(2.99/drmax)dxy〕

(5)

式中:dxy為柵格x與柵格y間的線性距離;drmax為脅迫因子r的最大影響距離。

將人為干擾嚴重的耕地、作為人工表面的建設用地以及以裸地為主、生態基礎較差的未利用地設定為生境的脅迫因子,同時考慮到不同類型建設用地對生境質量的影響差異較為顯著,因此進一步將建設用地劃分為城鎮用地、農村居民點和其他建設用地。在參考InVEST模型使用手冊推薦參數與相關研究[17,22-23]的基礎上,結合專家意見及當地實際情況,對所需參數進行賦值(表3—4)。

表3 脅迫因子及其最大影響距離和權重Table 3 Treats and their maximum distance of influence and weight

1.3.3 空間自相關與熱點分析 空間自相關分析是衡量地理事物的某一屬性在空間分布上相互關聯程度的空間探索方式,包含全局、局部空間自相關兩種形式。通過全局空間自相關Moran′sI和局部空間自相關LISA聚類圖,對區域內不同年份生境質量在空間上的聚集或離散程度進行識別,計算公式參見文獻[24]。

熱點分析常用于判斷地理事物在空間分布上是否具有統計意義上的顯著性低值或高值,屬于局部自相關分析方法的一種,以此識別研究區生境質量高值或低值在空間上發生聚類的位置,具體計算公式可參考文獻[25]。

2 結果與分析

2.1 閩東南地區土地利用變化分析

2.1.1 土地利用類型變化及轉移 研究區的中部及西部主要分布林地、草地,東北部及中南部分布有水域,耕地和建設用地集中分布于東部沿海地區(圖2)。林地、耕地及草地是閩東南地區主要的土地利用類型,占土地總面積的88%以上(表5),構成了區域的景觀基態。研究期內,耕地、林地及草地面積呈持續下降狀態,分別減少1 327.04,510.62,191.91 km2,是數量流失最顯著的幾種土地利用類型。水域面積呈現先上升后下降的狀態,2000—2010年增加113.24 km2,2010—2020年小幅減少38.45 km2,整體增幅9.89%。建設用地面積呈持續上升態勢,2000—2010年和2010—2020年期間分別增加1 424.94,527.45 km2,整體增幅達112.74%。未利用地面積相對穩定,所占比重基本未變。

圖2 2000-2020年閩東南地區土地利用類型分布及其變化Fig.2 Land use distribution and changes of Southeastern Fujian from 2000 to 2020

研究期內,閩東南地區土地利用類型轉移情況(表6)主要表現為非建設用地向建設用地的顯著轉化,以及耕地、林地、草地內部的相互轉化。在建設用地的大量轉入中,耕地、林地、草地是其主要來源,分別占建設用地轉入數量的61.89%,23.61%,10.01%,水域、未利用地轉入建設用地的占比雖小,但其數量分別占各自轉出總面積的66.58%,30.26%,說明建設用地依然是二者的主要轉化方向。除建設用地外,耕地主要轉為林地(239.56 km2)和草地(70.48 km2),林地主要轉為草地(318.46 km2)和耕地(222.27 km2),草地主要轉為林地(298.73 km2)和耕地(74.05 km2),可以發現三者內部的相互轉化在數量上基本保持等量狀態。水域新增部分的主要來源是建設用地和耕地,未利用地新增部分的主要來源是草地和水域。從土地利用動態度來看(表7),閩東南地區2000—2010年的土地利用變化速率整體上快于2010—2020年。建設用地在兩個時段內的單一土地利用動態度都遠高于其他土地利用類型,年均變化率為5.36%,說明建設用地是研究期內變動最劇烈的土地利用類型。耕地和水域年均變化率分別為0.65%,0.47%,是除建設用地外發生轉移最活躍的土地利用類型。林地和草地雖轉移數量較多,但因其基數較大,所以年均變化率低,分別為0.11%,0.15%,是研究期內最穩定的土地利用類型。

表6 2000-2020年閩東南地區土地利用轉移矩陣Table 6 Land use transfer matrix of Southeastern Fujian from 2000 to 2020 km2

表7 2000-2020年閩東南地區單一土地利用動態度Table 7 Single land use dynamic degree in Southeastern Fujian from 2000 to 2020 %

2.1.2 土地利用景觀格局變化 在類型水平上(圖3),各地類的斑塊數量(NP)和斑塊密度(PD)整體上呈上升趨勢,景觀破碎程度提高,其中草地破碎度最高,水域破碎度最低,耕地破碎化持續加劇,林地、建設用地和未利用地的破碎度先升后降,有所緩解。林地的類型比例(PLAND)和最大斑塊指數(LPI)遠高于其他地類,說明林地是區域內的優勢景觀,林地、耕地和草地的類型比例(PLAND)和最大斑塊指數(LPI)呈下降趨勢,而建設用地明顯上升,說明建設用地不斷擴張,侵占其他地類,其景觀優勢度提高。各地類的形狀指數(LSI)總體呈上升趨勢,表明人類活動對景觀的干擾加劇,導致景觀空間形態趨于復雜,其中耕地、草地和林地的形狀指數(LSI)位居前列,受到人為干擾的程度最強。林地的聚合度指數(AI)最大,其景觀連接性最優,除建設用地的聚合度指數(AI)逐年上升外,其他地類大多呈下降趨勢或先增后減狀態(水域),表明建設用地斑塊集聚程度提高,呈連片式發展,其他地類受其侵占影響,斑塊遭到分割,集聚度下降。

圖3 類型水平景觀指數變化Fig. 3 Landscape index changes on class metric

在景觀水平上(表8),景觀斑塊數量(NP)和斑塊密度(PD)呈現先大幅增加后略微減少的特點,表明2000—2010年期間閩東南地區景觀破碎化程度顯著加劇,而2010—2020年期間其破碎化進程降速,破碎度逐漸趨于穩定。形狀指數(LSI)不斷增大,聚合度指數(AI)及蔓延度指數(CONTAG)不斷減小,進一步說明區域內景觀的空間形態趨向復雜,景觀的集聚性下降而離散性增強,總體上破碎程度提高。多樣性指數(SHDI)和均勻度指數(SHEI)持續上升,表明區域內土地利用類型豐富,景觀異質性增強且各景觀類型的分布趨向均勻。

表8 景觀水平景觀指數變化Table 8 Landscape index changes on landscape metric

2.2 閩東南地區生境質量時空演變分析

2.2.1 生境退化度的時空演變特征 InVEST模型運算得到的生境退化度指數在柵格中以0～1連續變化的值呈現,其值越大代表相應柵格的退化度越高。對閩東南地區的生境退化度進行空間統計(表9),并通過自然斷點法將其生境退化水平作等級劃分,共分為4個等級:輕度退化、中度退化、高度退化、嚴重退化(圖4)。

表9 閩東南地區生境質量及生境退化空間統計Table 9 Spatial statistics of habitat quality and degradation in Southeastern Fujian

圖4 2000-2020年閩東南地區生境退化度空間分布Fig. 4 The spatial distribution of habitat degradation in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

從時序特征來看,生境退化度指數的最大值在研究前期、后期及整個研究期內分別提高19.68%,3.14%,23.44%,其平均值相應提高34.85%,6.74%,43.94%,表明研究區生境退化的強度在提高的同時,其退化高值區域也在逐漸蔓延,但在研究后期其退化速度已大幅變慢;生境退化度指數的標準差從0.014 4上升到0.017 6,說明柵格單元間的生境退化水平差異在擴大。

從空間特征來看,生境退化在西北部山地和中部丘陵地區程度較輕,以輕度退化、中度退化為主,且變化幅度不大;而發生在東南部沿海平原地區的生境退化程度較重,且退化高值區域持續向內陸延伸,逐漸發展為以高度退化、嚴重退化為主。觀察圖4可以發現,閩東南地區生境退化水平顯現出極其明顯的空間圈層結構,即以“輕度退化”為軸心,按照“嚴重退化—高度退化—中度退化—輕度退化”的遞次由內向外輻射擴散的空間形態,主要分布于以福州市轄區為核心的福州中心城區,以及以泉州市轄區、廈門市轄區、漳州市轄區為中心軸的海岸帶地區。此種圈層現象的產生機理是以建設用地為主的生境脅迫因子,因其內部人類活動密集或自然本底較差,所以生境質量低下,能夠進一步退化的空間極小,于是呈現出輕度退化的狀態;而脅迫因子周圍的生境將受到強烈影響,距離威脅源越近受到的干擾越嚴重,因此生境退化水平由近及遠按序呈現出由“嚴重退化”到“輕度退化”的遞進層次。

2.2.2 生境質量的時空演變特征 生境質量指數取值區間為0～1,非生境景觀得分為0,數值越靠近1代表生境質量越優越。為更加直觀地呈現生境質量時空演變特征,根據相關研究[7,22]及研究區實際情況,將生境質量指數劃分為0～0.2,0.2～0.4,0.4～0.6,0.6～0.8,0.8～1共計5個區間,分別對應低、較低、中等、較高、高5個生境質量等級(圖5),并統計各生境質量等級面積及所占百分比(表10)。

表10 2000-2020年閩東南地區生境質量各等級面積統計Table 10 Area statistics of each habitat quality grade in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

圖5 2000-2020年閩東南地區生境質量空間分布Fig. 5 The spatial distribution of habitat quality in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

在時間尺度上,高和較高等級生境質量面積總占比維持在63%左右,低和較低等級生境質量面積總占比始終保持在32%以下(表10),說明區域生境質量水平良好,但生境質量均值由2000年的0.688 1依次下降到2010年的0.662 0,2020年的0.652 5(表9),表明生境質量的整體狀況持續衰退。具體來看,2000—2010年低等級生境質量面積占比提高了4.89%,所占面積翻倍,而較低等級生境質量面積占比縮減了3.6%;高等級生境質量面積占比縮減了2.15%,而較高等級生境質量面積占比提高了0.89%;中等等級生境質量面積先減后增,總體占比保持穩定。由此可知,各生境質量等級在宏觀趨勢上是向下轉移的。

在空間格局上,閩東南地區生境質量總體呈現出“西北高東南低”的分布特征,高和較高等級區域成片出現在內陸地區的山地、丘陵地帶,以福州市南部、泉州市北部、漳州市西北部地區為主,低和較低等級區域集中出現在沿海地區的城市建成區,以福州市轄區、莆田市西部、泉州市東南部、廈門市轄區、漳州市東北部為主。從生境質量等級的具體轉移來看,2000—2010年有9.93%的柵格生境質量等級產生變動,其中絕大部分柵格生境質量等級下降,占等級變動柵格的72.38%,以“較低轉低”(23.90%)和“高轉較高”(21.72%)為主,集中分布在東南沿海城市建成區及各縣交界地帶;27.62%的柵格等級上升,其中以“中等轉較高”(9.41%)和“較高轉高”(7.79%)為主,主要分布于研究區中部的永春縣、安溪縣和福州市西北部的閩清縣、閩侯縣。2010—2020年發生生境質量等級變動的柵格數量下降,占6.37%,其中生境質量等級下降的柵格比例略有降低但依舊居多,為65.40%,仍以“較低轉低”(18.68%)和“高轉較高”(15.50%)為主,主要分布于福州市轄區及廈門、漳州市轄區交界處,等級變動幅度較大的“高轉較低”“較高轉較低”占比提高,分別由前期的0.64%,0.82%上升到3.04%,5.28%,在平潭綜合試驗區中部分布明顯;34.60%的柵格等級上升,其中以“較高轉高”(10.19%)和“較低轉較高”(5.20%)為主,散布于西部山區。2000—2020年共有14.26%的柵格生境質量等級發生轉移,其中72.49%的柵格生境質量等級下降,以“較低轉低”(24.03%)和“高轉較高”(19.86%)為主,主要分布在東南沿海地區及城鎮交界處;27.51%的柵格等級上升,其中以“較高轉高”(7.93%)和“中等轉較高”(6.64%)為主,于福州市西部的永泰縣、閩清縣、閩侯縣及東部的長樂區分布明顯。

2.3 基于鄉鎮(街道)的閩東南地區生境質量時空格局分析

2.3.1 生境質量空間自相關分析 為更清晰準確地識別閩東南地區生境質量分布的空間關聯性,以我國行政劃分的最小單位鄉鎮(街道)為基礎單元,計算區域內各鄉鎮(街道)的生境質量均值,并依托ArcGIS對研究區生境質量進行空間自相關分析。

全局空間自相關參數(表11)顯示,2000—2020年區域生境質量全局Moran′sI均大于0.8,Z得分遠高于2.58且p值小于0.01,表明閩東南地區生境質量在空間上聚集特征顯著。全局Moran′sI由2000年的0.845 286提高到2020年的0.860 509,說明研究期內生境質量的空間聚集性進一步加強;而在2010—2020年期間全局Moran′sI略有下降,說明研究后期生境質量的空間聚集有分散趨勢。

表11 2000-2020年閩東南地區生境質量全局空間自相關Table 11 Spatial autocorrelation of habitat quality in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

由局部自相關聚類圖(圖6)可知,生境質量“低低”型聚類區主要分布于各市轄區及其鄰近區域,且向周圍擴張的趨勢明顯,福州市轄區在2010年和2020年分別新增建新鎮、新店鎮,莆田市轄區在2020年新增拱辰街道,泉州市轄區在2010年新增北峰街道,廈門市轄區在2010年新增濱海街道、僑英街道、西柯鎮及洪塘鎮,并于2020年新增新店鎮,漳州市轄區在2010年新增芝山鎮、石亭鎮、九湖鎮、榜山鎮;生境質量“高高”型聚類區在鄉鎮(街道)總數中占比始終維持在25%以上,主要分布在研究區西北部山區,因遠離經濟發達的城市地區,其數量和分布形態在研究期內保持基本穩定,而值得注意的是2010—2020年期間分布于平潭綜合試驗區的“高高”型聚類區全部消失。

圖6 2000-2020年閩東南地區生境質量局部空間自相關Fig. 6 Local spatial autocorrelation of habitat quality in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

2.3.2 生境質量熱點分析 以鄉鎮(街道)為單位對研究區生境質量進行熱點分析(圖7),結果顯示,閩東南地區生境質量在西北部鄉鎮主要分布熱點區(99%置信度)和次熱點區(95%或90%置信度),呈現以熱點區為主,由西北向東南延伸出次熱點區的格局;冷點區(99%置信度)和次冷點區(95%或90%置信度)集中分布在東南沿海城市中心及周邊鄉鎮。研究期內,熱點區與冷點區的數量分別由65個和85個增加到71個和96個,表明研究區生境質量的東西部差異趨于擴大。

圖7 2000-2020年閩東南地區生境質量熱點分析Fig. 7 Study on hot spots of habitat quality in Southeastern Fujian from 2000 to 2020

2.4 閩東南地區生境質量時空演變與土地利用變化相關性探討

根據上述研究結果,進一步在分析土地利用格局形成及其變化原因的基礎上,對閩東南地區生境質量時空演變與土地利用變化間的關聯影響展開探討。

研究區土地利用格局及其變化受到自然環境與社會經濟因素的多方面影響。在自然條件上,閩東南地區依山傍海,地勢西北高東南低,城市建設及耕地分布集中于東南沿海的狹窄平原地帶,而地勢崎嶇、面積廣大的西北部和中部山地、丘陵,以及雨熱同期的亞熱帶海洋性季風氣候為林地和草地提供了良好的生長環境,林地、草地加上數量眾多的耕地構成了研究區的景觀基態。從社會經濟角度來看,閩東南地區是海峽西岸經濟區的核心部位,其經濟發展動力強勁,2000年、2010年、2020年的區域生產總值分別為2 848.48億元、10 986.8億元、33 752.28億元,2000—2010年、2010—2020年、2000—2020年各時間段內增長率達285.71%,207.21%,1 084.92%。20 a間,閩東南地區三大產業的產值增長率分別為271.72%,1 039.68%,1 429.03%,產業結構由13.6∶48∶38.4調整為4.3∶46.2∶49.5,第二三產業發展勢頭迅猛而第一產業增速較慢。產業結構的優化調整,為社會創造了大量的就業崗位,區域人口隨之增加,2000—2020年閩東南地區戶籍人口由1 894.28萬人增長到2 381.54萬人,增長率為25.72%。經濟的高速發展以及人口的增長帶來了對工業用地、居住用地等建設用地需求的增加,研究期內建設用地面積持續擴張,不斷侵占以耕地、林地和草地為主的非建設用地,其中耕地由于環繞城市分布,受到的沖擊最為嚴重,成為新增建設用地的最主要來源。同時,建設用地擴張速率在研究后期遠低于研究前期,且景觀整體的破碎程度先升后降,符合閩東南地區經濟增速由快到緩的趨勢,經濟發展方式的逐漸轉變以及生態文明建設的深入推行為區域土地的集約節約利用創造了有利條件。

研究區生境質量時空格局演變與土地利用變化間存在著緊密聯系。閩東南地區西北部和中部多山地、丘陵,主要分布林地、草地,是重要的生態功能區,而東南部海拔較低、地勢平坦,主要分布耕地、建設用地,是人類活動密集區域,因此生境退化度及生境質量分別呈現出“西北部中部輕而東南部重”和“西北部中部高而東南部低”的分布格局。得益于始終保持在67%以上的植被覆蓋度,研究區總體的生境退化度較低,生境質量較高。經濟發展帶動土地利用類型轉移和城鎮化水平提高,從而導致對生境的威脅上升,整體上看,伴隨建設用地的迅速擴張,研究區的生境退化強度不斷提高,生境質量持續衰退,生境退化度高值區與生境質量低值區由沿海向內陸蔓延,而生境退化速度及生境質量下降速率呈現先加快后變慢的特征,同土地利用變化速率在研究前后期的動態一致。對比土地利用類型和生境質量等級的轉移可知,生境質量等級下降的斑塊與林地、草地、水域向建設用地、耕地、未利用地轉化的斑塊高度吻合,其中較為典型的區域有“廈漳泉”的市轄區及平潭綜合試驗區,二者受到建設用地持續擴張影響,前者的生境質量“低低”型聚類區不斷向周圍鄉鎮(街道)蔓延,后者的5個生境質量“高高”型聚類區在研究末期全部消失,進一步佐證生境質量時空演變深受土地利用變化的影響。

3 討論與結論

3.1 討 論

區域生境質量的維持與提升關乎到新時代下人民的生計保障與福祉增進,是生態文明建設的重要課題。基于景觀格局指數、InVEST模型及空間分析等方法,探究了閩東南地區近20 a來土地利用和生境質量的時空演變及格局分布特征,研究成果能為該地區及相似沿海經濟區的土地資源優化配置、生境質量評估與保護,以及經濟、生態協調發展提供一定決策參考。但在某些方面研究存在局限,有待加強:首先,通過模型方法測算區域生境質量,通常是基于前人在相似地域的研究成果對有關參數進行修正調整,難免存在主觀性,在后續研究中可實地調研不同脅迫因子對各類生境的干擾水平,以獲得更加精確的參數結果,同時如何實現對參數設置合理性的評估也有待探索;其次,研究發現生境質量時空演變深受土地利用變化影響,但其具體的耦合過程尚未清楚,未來考慮結合多種可能因素對二者間的影響機理進行揭示。

既是海峽西岸重要生態屏障,也是省內經濟核心增長極的閩東南地區,在過去的建設歷程中雖有廣袤的植被覆蓋作為天然保障以及“生態省戰略”等政策支持,但快速城鎮化進程依然為區域的景觀格局和生境質量帶來了較難逆轉的負面影響。閩東南地區的未來發展應基于土地承載力與適宜性,合理規劃和調整城鎮布局結構,嚴格控制建設用地侵占耕地、林地及草地,加強土地節約集約利用,激活經濟發展內生動力,以減少對城鎮外部空間拓展的依賴性。同時,推動城鄉建設向“低碳環保”轉型,做好生境退化高值區和生境質量冷點區的生態治理工作;提升林地、草地資源質量和抗風險能力,做好生境退化低值區和生境質量熱點區的生態保育工作,以此縮小區域生境質量的東西地區差異,從而實現經濟與生態協同的綠色發展。

3.2 結 論

(1) 2000—2020年構成閩東南地區景觀基態的林地、耕地及草地數量逐期減少,景觀優勢度下降,成為新增建設用地的主要來源。建設用地作為變動最強烈的土地利用類型,其連片式擴張加劇了區域景觀破碎化程度,使景觀空間形態趨向復雜。

(2) 2000—2020年閩東南地區生境退化度持續增強,生境退化高值區域由東南沿海向內陸蔓延,生境退化水平在空間上表現出圈層式演化的分布形態。生境質量水平整體尚好但呈持續下降態勢,“較低”和“高”等級生境質量區域極易分別向“低”和“較高”等級轉化,且等級向下轉移后難以恢復,多見于城市建成區及城鎮交界處。

(3) 2000—2020年閩東南地區生境質量分布帶有明顯空間聚集特征,集中于東南部、以市轄區為中心的生境質量低值冷點區逐步向周邊鄉鎮擴散,同時,分布于西北部、倚靠山地丘陵的生境質量高值熱點區也緩慢延展,使得研究區東西部生境質量差異趨于擴大。

(4) 2000—2020年閩東南地區在經濟發展、產業調整、人口增長的過程中土地利用格局明顯變動,對區域生境保護產生不利影響,東南沿海都市圈建設用地爆發式擴張是造成區域生境破碎、退化和質量下滑的首要原因。