基于InVEST模型的长三角生态绿色一体化示范区生境质量时空演变特征分析
InVEST model-based analysis of spatiotemporal evolution characteristics of habitat quality in the ecological green integrated demonstration area, Yangtze River Delta
通讯作者: 王天鸠(1982-),女,研究生,高级工程师,主要研究方向为土地信息技术和自然资源监测。Email:165216229@qq.com。
责任编辑: 李瑜
收稿日期: 2023-05-16 修回日期: 2023-07-21
基金资助: |
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Received: 2023-05-16 Revised: 2023-07-21
作者简介 About authors
赵 强(1982-),男,硕士,讲师,主要研究方向为3S理论与应用等。Email:
评估区域生境质量对维护区域生物多样性、提升人类福祉、促进区域可持续发展具有重要意义。为此,该文基于2000年、2010年、2020年3期土地利用数据,运用InVEST模型和生境质量指数法对长三角生态绿色一体化示范区的生境质量进行分析,并探讨了区域生境质量与土地利用之间的关系,结果表明: ①2000—2020年间,研究区生境质量等级为中等,生境质量指数呈现降低的趋势,生境退化程度逐渐减小; 就区县而言,2000—2010年,两区一县均呈退化趋势; 2010—2020年,青浦区、嘉善县生境质量得到改善,而吴江区生境仍然处于退化的状态; ②2000—2020年间,研究区生境中等级的主要地类为耕地和草地,生境质量优的地类主要为分布在北部和中部的水域和湿地,差、较差等级主要分布在研究区建设用地; ③研究区生境质量与土地利用结构存在较强的关联性,土地利用变化剧烈的地区,生境质量变化越显著。研究结果可为研究区域的生物多样性保护以及土地利用管理提供参考。
关键词:
Assessing regional habitat quality holds great significance for maintaining regional biodiversity, enhancing human well-being, and achieving regional sustainable development. Based on the land use data of 2000, 2010, and 2020, this study analyzed the spatiotemporal characteristics of the habitat quality in the ecological green integrated demonstration area in the Yangtze River Delta using the InVEST model and the habitat quality index method. Furthermore, this study explored the relationship between regional habitat quality and land use. Key findings are as follows: ① From 2000 to 2020, the study area exhibited moderate habitat quality, with the habitat quality index trending downward and the habitat degradation gradually mitigating. Regarding the districts and counties in this area, Qingpu District of Shanghai, Wujiang District of Suzhou, Jiangsu, and Jiashan County of Jiaxing, Zhejiang (the two districts and one county) showed a downward trend in the habitat quality from 2000 to 2010. In contrast, from 2010 to 2020, Qingpu District and Jiashan County exhibited improved habitat quality, while Wujiang District still maintained a downward trend in the habitat quality; ② From 2000 to 2020, the study area primarily featured moderate habitat, with major land types including cultivated land and grassland. During this period, the water and wetland areas in the north and center, respectively exhibited the highest habitat quality, while the construction land in the study area displayed poor and inferior habitat; ③ There is a strong correlation between the habitat quality and land use structure in the study area. Specifically, areas with more intense changes in land use feature more significant variations in habitat quality. The results of this study will provide a reference for biodiversity conservation and land use management in the study area.
Keywords:
本文引用格式
赵强, 王天鸠, 王涛, 程素丹.
ZHAO Qiang, WANG Tianjiu, WANG Tao, CHENG Sudan.
0 引言
生物多样性对维持地球生态系统平衡至关重要,也是人类赖以生存与发展的基石[1]。2019年,生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台发布了《全球生物多样性和生态系统服务评估报告》。报告指出,1970—2016年期间,60%的脊椎动物和83%的淡水物种持续减少,对全球生物多样性构成了巨大威胁[2]。作为生物赖以生存的场所,生境质量反映了一定时期内区域自然环境为生物生存与繁衍创造合适条件的能力[3]。但是,随着人类城镇化进程的不断加快以及活动强度的加大,生物栖息地的质量不断恶化,生态系统服务功能下降,对生物多样性以及人类健康产生一定的威胁[4]。因此,研究区域生境质量,掌握其时空变异规律,为区域生物多样性保护以及生态安全格局构建提供参考依据,已成当务之急。国内外学者对生境质量的早期研究主要集中在某一特定物种的生境条件; 研究尺度上主要表现为单点状、带状等小尺度的研究; 研究方法主要为样方、样带实地采样调查法。随着3S[5-6]技术的发展以及研究的不断深入,研究视角由单一物种的生境条件研究逐渐过渡到整个生态系统的质量评价,如王建[7]采用地理信息系统和遥感相结合的方法对内蒙古阿拉善盟荒漠生态系统的生境质量进行评价。研究尺度从早期的小尺度扩大到县域、省域等中大尺度甚至全球尺度; 屈雯等[8]运用地形位梯度分析了甘肃省榆中县地形条件对于生境质量的影响; Zhu等[9]利用最小二乘法(ordinary least squares,OLS)和地理加权回归模型分析了杭州市城市化和景观格局变化对于生物栖息地质量的影响。研究内容更是多样化,从早期单一的土地利用[10]对生境质量的影响发展到其他因素——植被覆盖变化[11]、人类干扰[12]、地貌形态类型[13]对生境质量的影响。研究方法逐渐定量化、可视化、精细化,克服了传统方法——费时、费财、费力的局限性,增加了长时间序列和大尺度区域生境质量研究的优势; 主要的评估模型有CA-Markov[14],HIS[15],Max-Ent[16]和InVEST[3]模型。InVEST模型与其他模型相比,具有需求数据量少、空间分析能力强、可视化程度强、投入成本低等特点,因而在目前的生态系统评估模型中广泛应用。
“长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案”是经国务院批准后于2019年11月19日正式发布的[17]。该方案强调,建设长三角生态绿色一体化发展示范区是实施长三角一体化发展战略的先导和突破口[18]。该区域地理位置优越、经济发展迅速、城镇扩张速度快、人口密集,导致生态环境受损、生态用地面积不断减少、生物生存空间缩小、生境质量不断恶化,是我国城镇化发展与生态环境矛盾的一个重要典范[19⇓-21]; 此外,目前对示范区长时间序列的生境质量研究尚无。因此,系统研究长三角一体化示范区生境质量变化特征,分析其驱动因素以便为相关部门的未来部署与规划提供一定的指导意见。本研究基于InVEST模型中的生境质量模块以及3S技术,利用区域土地利用数据,对长三角一体化示范区生境质量进行评估,为研究区域的生物多样性保护以及土地利用管理提供参考。
1 研究区概况及数据源
1.1 研究区概况
图1
图1
长三角生态绿色一体化示范区位置
Fig.1
Location of ecological green integrated demonstration area in Yangtze River Delta
1.2 数据源
本研究所使用的土地利用覆盖数据来源于GlobeLand30,包括2000年、2010年和2020年获取的数据,空间分辨率为30 m [2]。按研究区情况,将土地利用覆盖类型划分为耕地、林地、草地、湿地、水域和建设用地6大类。
2 研究方法
2.1 InVEST模型生境质量模块
InVEST模型是一个由美国斯坦福大学自然资本项目开发的用于评估生态系统服务的模型[22]。其中的生境质量模块是利用土地利用数据,确定影响生物多样性的威胁因子、生境栅格与威胁因子之间的距离、每一种生境类型对每一种威胁的相对敏感性,并将其输入模型计算栅格生境质量[23]。其值区间为0~1,越接近于1,代表生境质量越好,越有利于生物的生存,生物多样性越高; 值越低,代表区域生境质量状况越差,越不利于维持区域生物多样性[24-25]。本研究参照InVEST模型中的用户使用手册,综合国内外学者的研究成果[9⇓-11]以及研究区域的实际情况,选择耕地、建设用地为威胁源,并结合实际情况设定不同威胁因子影响生境质量的最远距离及权重,具体情况见表1和表2。
表1 研究区威胁因子及权重
Tab.1
威胁因子 | 最大影响距离/km | 权重 | 衰退类型 |
---|---|---|---|
耕地 | 0.5 | 0.2 | 线性 |
建设用地 | 5.0 | 0.5 | 指数 |
表2 生境适宜度及其对不同威胁因子的敏感度
Tab.2
土地利用类型 | 生境适宜度 | 敏感度 | |
---|---|---|---|
耕地 | 建设用地 | ||
耕地 | 0.3 | 0.0 | 0.5 |
林地 | 1.0 | 0.4 | 0.6 |
草地 | 0.7 | 0.3 | 0.4 |
湿地 | 1.0 | 0.4 | 0.5 |
水域 | 0.9 | 0.6 | 0.7 |
建设用地 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
2.2 土地利用转移矩阵
土地利用转移矩阵是一种用于描述土地利用变化的马尔科夫模型应用,它可以量化不同土地利用类型之间的转化情况,并揭示不同类型之间的转移速率[2]。ArcGIS工具可构建示范区2000—2010年与2010—2020年土地利用转移矩阵,用于比较分析3个时期(2000年、2010年、2020年)土地利用类型时空变化。
2.3 土地利用动态度
土地利用动态度分为单一土地利用动态度和综合土地利用动态度[13]。单一土地利用动态度可计算研究区一定时间(2000—2020年)内各种土地利用类型的变化速率,而综合土地利用动态度则反映整个区域土地利用变化的总体速度。
3 结果与分析
3.1 生境质量时间变化
从区县尺度来看,2000—2010年嘉善县、青浦区生境质量呈现退化的趋势,2010—2020年生境质量得到提升; 而吴江区这20 a间,生境质量持续降低。 2000年嘉善县、青浦区、吴江区的生境质量指数分别为0.586,0.644和0.807,生境质量等级分别为中等、较优和优; 2010年嘉善县、青浦区、吴江区的生境质量指数分别为0.577,0.623和0.776,较2000年有所降低,但嘉善县、青浦区生境质量等级保持不变,而吴江区生境质量等级降低,由优等级变为较优; 2020年与2010年相比,嘉善县、青浦区生境得到改善,生境质量指数分别提高0.005和0.015,而吴江区生境质量指数下降0.027,3个区域生境质量等级均保持不变。
从乡镇尺度来看(表3),2000年太湖新城镇、黎里镇、朱家角镇、金泽镇、同里镇生境质量指数分别为0.947,0.906,0.866,0.840和0.838,生境质量等级为优; 平望镇、七都镇、陶庄镇、震泽镇、姚庄镇、盛泽镇、西塘镇生境质量指数分别为0.796,0.733,0.722,0.687,0.640,0.610和0.606,生境质量等级较优,其余乡镇生境质量等级为中等。与2000年相比,2010年同里镇生境质量指数为0.795,较2000年下降5%,生境质量等级由较优转为优; 震泽镇、盛泽镇、徐泾镇生境质量等级变差,其中,震泽镇、盛泽镇由较优转为中等,徐泾镇由中等转为较差等级; 而练塘镇生境质量变好,由中等转为较优,其余各乡镇生境质量等级维持不变。2020年与2010年相比,七都镇、震泽镇、天凝镇、陶庄镇生境质量指数提高,生境质量得到改善,其中七都镇的生境质量指数改善幅度达到了33%,生境质量等级由较优转为优,其余各乡镇生境质量指数降低; 香花桥街道、盈浦街道、华新镇生境质量等级变差,由中等级变为较差等级。
表3 2000—2020年长三角生态绿色一体化示范区各乡级行政区生境质量指数平均值
Tab.3
乡级行政区 | 2000年 | 2010年 | 2020年 | 乡级行政区 | 2000年 | 2010年 | 2020年 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
白鹤镇 | 0.540 | 0.512 | 0.505 | 天凝镇 | 0.560 | 0.579 | 0.606 | ||
华新镇 | 0.460 | 0.405 | 0.336 | 干窑镇 | 0.572 | 0.558 | 0.598 | ||
重固镇 | 0.553 | 0.522 | 0.518 | 魏塘街道 | 0.517 | 0.454 | 0.491 | ||
香花桥街道 | 0.548 | 0.426 | 0.384 | 惠民街道 | 0.542 | 0.467 | 0.475 | ||
徐泾镇 | 0.449 | 0.340 | 0.286 | 罗星街道 | 0.543 | 0.459 | 0.420 | ||
赵巷镇 | 0.534 | 0.482 | 0.418 | 大云镇 | 0.553 | 0.517 | 0.514 | ||
夏阳街道 | 0.515 | 0.526 | 0.523 | 黎里镇 | 0.906 | 0.876 | 0.876 | ||
盈浦街道 | 0.532 | 0.484 | 0.374 | 同里镇 | 0.838 | 0.795 | 0.665 | ||
太湖新城镇 | 0.947 | 0.953 | 0.818 | 朱家角镇 | 0.866 | 0.865 | 0.956 | ||
金泽镇 | 0.840 | 0.806 | 0.855 | 平望镇 | 0.796 | 0.786 | 0.774 | ||
练塘镇 | 0.577 | 0.632 | 0.693 | 盛泽镇 | 0.610 | 0.547 | 0.517 | ||
西塘镇 | 0.606 | 0.625 | 0.600 | 震泽镇 | 0.687 | 0.599 | 0.639 | ||
姚庄镇 | 0.640 | 0.677 | 0.651 | 七都镇 | 0.733 | 0.695 | 0.925 | ||
陶庄镇 | 0.722 | 0.786 | 0.841 | 桃源镇 | 0.543 | 0.512 | 0.545 |
3.2 生境质量空间变化
通过InVEST模型运算,得到长三角生态绿色一体化示范区2000—2020年生境质量空间分布图(图2)。如图2所示,生境质量等级为优的区域分布在研究区北部水资源丰富的地区,主要包括东太湖、淀山湖、元荡、汾湖、澄湖、沐庄湖、南星湖、白蚬湖、雪落漾、长漾、北麻漾、金鱼漾、太浦河及其两岸湖荡等水域,利于生物的生存与繁殖,其面积超过研究区总面积的22%。生境质量等级为中等的占比高达65.9%,2000—2020年,其分布由连片式分布转向满天星式分布,主要地类为耕地; 其中,2000年集中分布在吴江区的西南部、嘉善县以及青浦区的东北部; 但随着建设用地的快速扩张,2010和2020年青浦区东北部生境质量由占优势的中等级逐渐演变为差等级占主导,面积逐渐减小,生境斑块逐渐破碎,生物生存空间缩小。生境质量等级为差主要地类为建设用地,主要分布在研究区域的“四带”(沪宁、沪杭、沪湖、通苏嘉甬4条主要发展带)上,从2000—2020年,其面积占比逐渐增大,分别为11.1%,18.7%和27.3%。
图2
图2
长三角生态绿色一体化示范区生境质量空间分布
Fig.2
Spatial distribution of habitat quality of ecological green integrated demonstration area in Yangtze River Delta
从区县尺度来看(图2),3个时期生境质量等级为优的区域主要分布在吴江区,占比超过研究区总面积的30%,其次为青浦区、嘉善县; 2000年生境质量等级为中等的面积分布情况为吴江区>青浦区>嘉善县,其占比分别为29.1%,19.0%和17.8%; 2010及2020年,由于青浦区城镇化速度超过嘉善县,其耕地大量转为建设用地,虽然其草地面积有所增加,但从整体来看,生境质量等级为中等的面积还是略低于嘉善县,分布情况为吴江区>嘉善县>青浦区; 生境质量等级为差的分布情况依次为吴江区>青浦区>嘉善县。
从乡镇尺度来看(图3),2000年生境质量等级为优的主要有太湖新城镇、同里镇、黎里镇、金泽镇、朱家角镇; 生境质量等级较优的有姚庄镇、西塘镇、陶庄镇、震泽镇、平望镇、七都镇、盛泽镇; 其余乡镇生境质量等级为中等。2010年,同里镇、震泽镇、盛泽镇、徐泾镇生境退化,生境质量等级下降; 2020年与2010年相比,西塘镇生境质量等级由优转为中等,青浦区的香花桥街道、盈浦街道、华新镇生境质量等级由中等级转为较差等级。
图3
图3
长三角生态绿色一体化示范区各乡级行政区2000年、2010年和2020年生境质量的等级示意图
Fig.3
Grade schematic diagram of habitat quality of all township-level divisions in ecological green integrated demonstration area in Yangtze River Delta in 2000, 2010 and 2020
4 讨论
4.1 土地利用变化分析
研究区3期土地利用图如图4所示。表4为2000年、2010年和2020年土地利用变化情况。由图4、表4可知,整个研究时段内,耕地、湿地面积减少,减少量分别为442.63 km2和0.16 km2; 建设用地面积、林地、草地、水域面积增加,增加量分别为387.18 km2,29.40 km2,13.22 km2和12.97 km2。建设用地的动态度为7.22%,大部分转换来源为耕地,少部分来源为水域,转移面积分别为393.19 km2和53.19 km2。林地面积从2000年的0 km2增加到2020年的29.40 km2,增幅较大。草地的动态度高达1 322%,仅次于林地。从空间分布来看,研究区耕地主要分布在嘉善县主城区外的各乡镇,青浦区的白鹤镇、重固镇、朱家角镇以及吴江区的桃源镇; 水域主要分布在吴江区的北部和青浦区的西部。2000—2010年示范区的主要用地为耕地和水域,两者面积超过示范区总面积的88%,分布比较集中; 草地、湿地、建设用地的动态度均为正值,耕地、水域的动态度为负值。2010—2020年,建设用地快速扩张,原来占优势水域转变为建设用地占主导,其动态度与上一时段相比增加0.85%,动态度为7.66%; 湿地的动态度从上一时段的正值变为负值,一部分转为建设用地,一部分转为水域。
图4
图4
长三角生态绿色一体化示范区2000年、2010年和2020年土地利用变化
Fig.4
Land use changes of ecological green integrated demonstration area in Yangtze River Delta in 2000, 2010 and 2020
表4 2000—2020年长三角生态绿色一体化示范区土地利用变化情况
Tab.4
年份 | 指标 | 耕地 | 林地 | 草地 | 湿地 | 水域 | 建设用地 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2000年 | 面积/km2 | 1 589.75 | 0.00 | 0.05 | 0.26 | 542.75 | 267.78 |
2010年 | 面积/km2 | 1 407.73 | 0.05 | 0.74 | 0.72 | 541.71 | 449.61 |
2020年 | 面积/km2 | 1 147.12 | 29.40 | 13.27 | 0.10 | 555.72 | 654.96 |
2000—2010年 | 面积变化量/km2 | -182.02 | 0.05 | 0.69 | 0.45 | -1.04 | 181.83 |
动态度/% | -1.14 | — | 138.00 | 17.30 | -0.02 | 6.79 | |
2010—2020年 | 面积变化量/km2 | -260.61 | 29.36 | 12.53 | -0.62 | 14.01 | 205.35 |
动态度/% | -1.85 | — | 169.00 | -8.61 | 0.25 | 7.66 | |
2000—2020年 | 面积变化量/km2 | - 442.63 | 29.40 | 13.22 | -0.16 | 12.97 | 387.18 |
动态度/% | -1.39 | — | 1 322.00 | -3.07 | 0.12 | 7.22 |
从区县尺度来看(图5),2000—2020年,嘉善县、青浦区、吴江区建设用地、草地均呈现增加的趋势,耕地面积不断减少。2000—2010年间,建设用地面积增幅最快,几乎是达到2000年的2倍; 其中嘉善县建设用地面积增幅最大为50.2%,其次为青浦区(43.2%)、吴江区(33.9%)。草地面积增加量依次为吴江区>嘉善县>青浦区。嘉善县耕地面积减少最多的为青浦区,减幅为22.4%,吴江区耕地面积减少39.8 km2,减幅仅为6%,其减幅为嘉善县的一半多。水域增幅最大的为嘉善县,其增幅达到24.9%,青浦区为10%,而吴江区的水域面积减少,减幅为5%。林地面积虽3个区域都有增加,但增加面积较少。2010—2020年间,建设用地面积增加量依次为吴江区>青浦区>嘉善县,吴江区的建设用地增幅高达41%,青浦区虽说面积增加量大于嘉善县,但其增加幅度相对于嘉善县来说较小。对于草地来说,3个区域的增幅都超过95%,增加幅度不相上下。除嘉善县外,吴江区、青浦区的林地增幅超过99%。耕地减幅依次为吴江区(29.4%)、青浦区(18.2%)、嘉善县(16.5%)。水域面积增加最多的为嘉善县,其次为青浦区。
图5
图5
2000年、2010年、2020年各区县土地利用类型变化图
Fig.5
Diagram of land use type changes in 2000, 2010 and 2020
4.2 土地利用变化与生境质量变化之间的相关性
统计长三角生态绿色一体化示范区2000—2010年、2010—2020年28个乡镇的综合土地利用动态度(表5); 运用SPSS软件进行Pearson 相关性分析[26],得到研究区域土地利用变化与生境质量变化度的相关系数(表6)。从表6可以看出,2000—2010年研究区生境质量变化与综合土地利用有极其显著的相关关系; 2010—2020年则存在中度相关性,并且呈现线性相关[11],进一步证实了土地利用变化与生境质量存在密切关系。但是,2010—2020年示范区生境质量的退化可能存在其他影响因素,比如归一化植被指数、降水量、温度、海拔、坡度、土壤类型等自然因素以及人均国内生产总值、路网密度等社会经济因素。
表5 各乡级行政区综合土地利用动态度
Tab.5
乡级 行政区 | 2000— 2010年 | 2010— 2020年 | 乡级 行政区 | 2000— 2010年 | 2010— 2020年 | |
---|---|---|---|---|---|---|
白鹤镇 | 2.50 | 0.17 | 天凝镇 | 0.42 | 3.78 | |
华新镇 | 3.27 | 3.94 | 干窑镇 | 2.76 | 2.48 | |
重固镇 | 3.32 | 0.22 | 魏塘街道 | 3.70 | 2.28 | |
香花桥街道 | 6.39 | 2.27 | 惠民街道 | 4.30 | 3.12 | |
徐泾镇 | 5.25 | 5.67 | 罗星街道 | 4.78 | 3.48 | |
赵巷镇 | 5.22 | 4.14 | 大云镇 | 2.08 | 2.76 | |
夏阳街道 | 3.77 | 1.13 | 黎里镇 | 0.62 | 2.14 | |
盈浦街道 | 3.46 | 3.97 | 同里镇 | 2.09 | 3.07 | |
太湖新城镇 | 1.36 | 2.79 | 朱家角镇 | 0.49 | 2.53 | |
金泽镇 | 0.13 | 1.19 | 平望镇 | 0.25 | 2.07 | |
练塘镇 | 2.67 | 1.36 | 盛泽镇 | 1.80 | 4.44 | |
西塘镇 | 0.39 | 0.76 | 震泽镇 | 1.70 | 4.42 | |
姚庄镇 | 2.61 | 0.67 | 七都镇 | 0.79 | 6.79 | |
陶庄镇 | 1.14 | 1.58 | 桃源镇 | 0.64 | 1.87 |
表6 土地利用变化与生境质量变化的相关性
Tab.6
时间段 | 2000—2010年 | 2010—2020年 |
---|---|---|
Pearson相关系数 | 0.750**① | 0.461* |
①*表示显著性水平P<0.05,**表示显著性水平P<0.01。
综上所述,2000—2020年以来,长三角城镇化进程不断加快,现有的土地利用结构已不满足人口密度快速增长以及社会经济的快速发展的要求。土地利用类型发生巨大转变,河湖空间灭失,大量的农田和生态用地转换为建设用地,由此导致生境质量不断退化,尤其是2010年,生境质量指数下降明显。据统计,2020年吴江区、青浦区、嘉善县常住人口分别为154.5万人、127.14万人、64.82万人,2020年的建设用地面积几乎达到2000年的3倍,2010年吴江区、青浦区建设用地面积与2000年相比分别增加51.2%和75.9%,嘉善县增加一倍多; 建设用地的爆发式增长,是其生境质量退化的原因之一。2020年,青浦区的生境质量指数为0.638,较2010年提升0.016,较2000年下降0.006; 2000年、2010年其林地面积分别为0 km2和0.033 km2,2020年增至28.38 km2,这主要是因为“十三五”期间,青浦区推行《2016—2018年林业专项规划》、“198”和“重点生态廊道建设”等生态工程,拓展了林地增量; 草地面积虽有增加,但20 a仅仅增加3.2 km2,由此可见,林地面积的大幅度增加是其生境质量得以改善的原因。2020年嘉善县生境质量与2000年相比仅降低0.6%,与2010年相比提升0.005。2010年嘉善县建设用地面积比2000年增加43.06 km2,增幅50%; 虽说其水域、草地面积也有所增加,但其两者增幅度仅为建设用地的一半。2011年嘉善县践行生态文明思想,出台“绿色家园”行动计划以及“三深化”“创森”“退田环湖”等生态工程,更是让没有一片森林的嘉善成为浙江省森林城市。2020年林地面积增加到0.001 8 km2,河流拓宽、湖荡逐渐恢复,其水域面积几乎是2000年的2倍,水域、林地、草地的增加幅度远超过建设用地,嘉善县生境质量得到改善。2000—2020年间,吴江区生境质量指数不断降低,生境质量等级由优等级转为较优等级,虽也实施了河湖林网、建设生态片林、美化村镇环境、提升干线林相、恢复保护湿地、增加林果效益等生态工程,但其生态用地增加的幅度远小于城镇化扩张的速率,导致吴江区生境质量不断恶化。保障生态系统的健康和生境质量的改善不仅有助于提高人类的生活质量,保护地球生态系统中的物种多样性,也是实现区域可持续发展的必要条件。我们必须时刻铭记并践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,坚持生态优先、绿色发展的道路,共同创造人与自然和谐共处的美好未来。
5 结论
1)2000—2010年,示范区的主要用地类型为耕地和水域,其占比超过区域总面积的88%; 由于建设用地的快速扩张,2010—2020年示范区的优势地类转为耕地和建设用地; 林地、草地、水域、建设用地4种地类的面积呈现增加的趋势,动态度为正值; 耕地、湿地面积减少,动态度为负值。
2)2000—2020年,示范区生境质量指数下降0.033,生境质量不断退化,而2010—2020年间生境退化程度与前时期相比较小,这主要与研究区2010年来实行的一系列创森等生态工程有关。就区县而言,2000—2010年,吴江区、青浦区、嘉善县生境质量指数均呈现下降趋势; 2010—2020年,青浦区、嘉善县生境质量指数提高,生境得以改善,而吴江区生境质量仍然退化。
3)2000—2020年,示范区生境质量与土地利用类型有较强的关联性,生境质量等级为中等级的区域占主导,主要地类为耕地和草地; 优等级的区域主要分布在研究区北部与中部的水域和湿地; 差、较差等级的主要地类为建设用地。
本研究应用InVEST模型中的生境质量模块对长三角生态绿色一体化示范区2000—2020年20 a来生境质量的时空分异特征进行了评估,旨在为日后区域生物多样性维护、生态安全格局构建、可持续发展提供一定的参考依据,但是还存在一定的缺点与不足: ①生境质量模型中输入的参数——威胁因子、威胁因子的最大影响距离、威胁因子的权重以及每一种生境类型对每一种威胁的相对敏感性人为主观性较强,存在一定的缺陷,进而对研究区生境质量的评估精度产生一定的影响,但整体变化趋势不变; ②对区域生境质量的评估仅仅用了土地利用数据,后续研究可结合区域DEM、海拔、生态保护红线等数据、坡度、人口密度数据对其进行综合评估; ③可将InVEST模型中的水源涵养模块、土壤保持模块以及景观格局指数与生境质量模块结合进行分析,以便为区域生境质量评价提供更加科学的参考依据。
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长三角生态绿色一体化发展示范区是国家重大战略的区域,生态环境保护是该区域发展的优先本底。探究植被覆盖度(FVC)时空变化有利于更准确地认识生态环境质量状况,对区域绿色可持续发展具有重要意义。本研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台,分析了一体化示范区1984—2019年植被覆盖的时空变化特征和变化趋势,并基于增强回归树(BRT)量化不同生态因子对FVC的影响。结果表明: 1984—2019年间,研究区域植被覆盖整体呈先减少后增加的趋势。研究区域植被覆盖空间分布具有阶段性和区域性的特征。植被覆盖以退化为主, 相较于1984年,2019年覆被退化和改善的区域面积占比分别为49.8%和12.8%。其中,覆被退化主要发生于吴江北部、嘉善南部和青浦东北部。人类活动完全削弱了自然因素对FVC的影响。基于研究结果,提出GEE平台是实现植被覆盖常态化监测的有效工具。
Vegetation coverage change of the demonstration area of ecologically friendly development in the Yangtze River Delta,China based on GEE and BRT during 1984—2019
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不同影响因素对鄱阳湖流域生境质量变化特征分析
[J].随着城镇化快速发展,鄱阳湖流域内生境质量呈下降趋势,将严重威胁长江中下游的生态安全。于是基于InVEST模型的生境质量模块,结合1980-2018年鄱阳湖流域5期土地利用变化数据,分析了包括土地利用变化、海拔梯度、人口分布和地区生产总值空间分布等驱动因素对鄱阳湖流域的生境质量和时空变化特征的影响。结果表明:①从总体来看,鄱阳湖流域1980-2018年生境质量指数均大于0.8,但整体上呈现略微下降的趋势,鄱阳湖流域生境质量整体上呈现赣南地区比较高、赣北地区相对较低,其中赣州市生境质量最高,南昌市生境质量最低;②流域不同土地利用类型对生境质量有着较大的差异,生境质量指数由大到小依次为林地>水域>草地>耕地>建设用地>未利用地;③区域生境质量与海拔高低有着密切的联系,生境质量指数随着海拔高度增加呈现先增大后减小的趋势减小的趋势,而海拔介于600~900 m的区域平均生境质量最优;④生境质量随着坡度的增大呈现升高的趋势,而坡度大于18°的区域生境质量指数最大,生境质量处于优水平;⑤区域生境质量与人口密度有着密切的联系,随着人口密度的增加,区域生境质量会越来越差,而人口密度小于100 人/km2的区域生境质量最优。通过分析鄱阳湖流域不同驱动因素对生境质量的影响,以期为流域生态保护提供参考。
An analysis of the characteristics of habitat quality change in Poyang Lake basin by different influencing factors
[J].With the rapid development of urbanization, the quality of the habitat in the Poyang Lake Basin is showing a downward trend, which will threaten the ecological security of the middle and lower reaches of the Yangtze River seriously. Therefore, based on the habitat quality module of the InVEST model, this paper analyzes the impact of land use change, altitude gradient, population distribution, and spatial distribution of regional GDP on the driving factors of Poyang Lake based on the five-phase land use change data in the Poyang Lake basin from 1980 to 2018. The impact of the watershed’s habitat quality and temporal and spatial characteristics. The results show that ① Overall, the Habitat Quality Index of Poyang Lake Basin from 1980 to 2018 was more than 0.8, but showed a slight downward trend as a whole. The Habitat Quality of Poyang Lake Basin showed that the overall habitat quality was higher in southern Jiangxi and northern Jiangxi. The area is relatively low. Among them, Ganzhou City has the highest habitat quality and Nanchang City has the lowest habitat quality; ② Different land use types in the watershed have large differences in habitat quality. The order of habitat quality index is forestland>water area>grassland> cultivated land>construction land>unused land; ③ The quality of regional habitat is closely related to altitude. The habitat quality index shows a trend of first increasing and then decreasing with the increase in altitude, while altitude is between 600~900 m area average habitat quality is the best; ④ Habitat quality shows an increasing trend with the increase in slope, while the regional habitat quality index with slope more than 18 degrees is the largest, and habitat quality is at an excellent level.⑤ The quality of regional habitat is closely related to population density. With the increase in population density, the quality of regional habitat will go from bad to worse, and the quality of regional habitats with a population density of less than 100 persons/km2 is the best. By analyzing the Poyang Lake Basin, the impact of different driving factors on the quality of the habitat is expected to serve as a reference for the ecological protection of the basin.
京津冀地区生境质量与景观格局演变及关联性
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