尹 楠, 王 俊

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安 710127)

濕地是全球3大生態(tài)系統(tǒng)之一，作為濕地因其不可替代的生態(tài)環(huán)境功能被譽(yù)為“地球之腎”和“物種基因庫”。它不僅可以提供多種生產(chǎn)、生活資源，而且產(chǎn)生了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益[1]。生境質(zhì)量是指在一定的時(shí)間和空間中生態(tài)系統(tǒng)對人類生存繁衍、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜程度，是地域特征的一種主要表現(xiàn)，是生態(tài)環(huán)境本質(zhì)屬性的客觀存在[2]。西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)對該市的氣候調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、生物多樣性維持和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面影響重大，隨著高陵縣撤縣建區(qū)，保護(hù)區(qū)逐漸發(fā)展成為城中濕地，城市化進(jìn)程使得保護(hù)區(qū)面臨的人為干擾因素增多，嚴(yán)重影響到了保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生物多樣性，因此對保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量進(jìn)行定量評估，對保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生物多樣性維持具有重要意義。目前，國內(nèi)外對生境質(zhì)量評價(jià)的方法已有大量研究，如Christian采用了地面遙感與地下水模擬相結(jié)合的方法展開了生境質(zhì)量評價(jià)，孔達(dá)等[3]采用景觀指數(shù)、植被覆蓋度指數(shù)、土地類型、氣候因子等7個(gè)指標(biāo)構(gòu)建生境評價(jià)指標(biāo)體系，孟巖等[4]采用生物豐度指數(shù)、植被覆蓋度指數(shù)、土地退化指數(shù)、水網(wǎng)密度等指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)(EI)模型等。由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性及研究者們認(rèn)識(shí)的差異性，當(dāng)前的研究方法都存在數(shù)據(jù)需求量大、研究結(jié)論不直觀等弊端。InVEST模型是由美國斯坦福大學(xué)、世界自然基金會(huì)(world wildlife fund， WWF)和大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(the nature conservancy， TNC)共同開發(fā)，旨在權(quán)衡發(fā)展和保護(hù)之間的關(guān)系，尋求最優(yōu)自然資源管理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式[5-7]。該模型采用多層級(jí)設(shè)計(jì)，并包含多方面的評估模塊，可以對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行多尺度、多情境的綜合評價(jià)；從模型功能特點(diǎn)出發(fā)，在GIS平臺(tái)下開發(fā)的InVest模型，該模型在應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)量需求較低，具有很強(qiáng)的空間分析能力,并且估算結(jié)果還可以直接在地圖上顯示，進(jìn)而使管理者能夠在較短時(shí)間內(nèi)對管理區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行全面的了解，并快速、準(zhǔn)確、有效地采取相應(yīng)的管理措施及規(guī)劃[8]。目前，InVest模型已成功運(yùn)用于美國加利福尼亞州、夏威夷群島，中美南部的委內(nèi)瑞拉、哥倫比亞，亞洲印度尼西亞和非洲坦桑尼亞等國家及區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價(jià)值評估研究[9-10]等利用InVEST模型評估了2000—2009年非洲西部加納和科特迪瓦2個(gè)國家的產(chǎn)水量、碳儲(chǔ)量、水質(zhì)凈化功能、水土保持功能和生物多樣性的變化。Nelson等[11]用lnVEST模型對美國威拉梅特盆地的生物多樣性進(jìn)行了評估，并計(jì)算不同生境質(zhì)量得分下的物種面積關(guān)系指數(shù)，來分析生境質(zhì)量與物種多樣性之間的關(guān)系[12]。國內(nèi)也有不少學(xué)者將InVEST模型參數(shù)在修正的基礎(chǔ)上應(yīng)用于研究當(dāng)中，賈芳芳[13]利用InVEST模型對贛江流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行測定，白健等[14]利用InVEST-Biodiversity模型對閩江流域生境質(zhì)量變化進(jìn)行了評價(jià)。包玉斌等[15]對黃河濕地自然保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量進(jìn)行了評估。徐建寧等[16]采用InVEST模型，從生物多樣性的角度出發(fā)，對橫斷山區(qū)小江流域的生境質(zhì)量進(jìn)行了量化評估，并分析其空間分布特征和區(qū)域差異。該模型在我國應(yīng)用中仍然存在著若干問題。首先，該模型的研發(fā)具有一定地域背景，其本地化需建立不斷完善的符合區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能特征的數(shù)據(jù)庫?？紤]模型參數(shù)的適宜性和正確性，需結(jié)合地面調(diào)查與實(shí)驗(yàn)分析獲取實(shí)證數(shù)據(jù)用于各模塊相應(yīng)參數(shù)的校驗(yàn)，以提高模型評估精度；其次，模型算法的簡化以及應(yīng)用的局限性均會(huì)影響評估結(jié)果的精度和不確定性[17]。作為西北地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)中心，西安市正處于高速的發(fā)展階段，西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)在未來的城市化進(jìn)程中將逐漸成為城中濕地，所以對保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量和生物多樣性保護(hù)研究顯得很有必要，但是自2006年保護(hù)區(qū)成立以來，有關(guān)西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量研究尚無。因此，本文采用InVEST生物多樣性模型，結(jié)合保護(hù)區(qū)2006—2016土地利用/土地覆被變化情況，對保護(hù)區(qū)2006和2016年的生境質(zhì)量進(jìn)行定量評估，識(shí)別出保護(hù)區(qū)需要保護(hù)和關(guān)注的重要區(qū)域，以期為西安涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展和土地合理利用開發(fā)提供科學(xué)合理的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)位于西安市東北，地跨西安市未央?yún)^(qū)、灞橋區(qū)和高陵區(qū)，東起西韓路渭河大橋，西至西銅路渭河大橋，南以草臨路灞河大橋?yàn)榻纾敝廖?、涇河北岸臺(tái)塬以上200 m。地理位置介于108°57′47″—109°06′07″E，34°23′55″—34°28′26″N，東西長13 km，南北寬1～3.5 km，呈Y形帶狀分布，總面積3 029.83 hm2。保護(hù)區(qū)海拔358～440 m，地形起伏度不大，是典型的河流地貌特征，主要包括渭河、涇河和灞河的平水位河道、沿渭河兩岸斷續(xù)分布的一級(jí)階地、河漫灘和渭河北岸高陵區(qū)境內(nèi)的黃土臺(tái)塬。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫13.3 ℃，全年降水集中在6—8月，多年平均降水量589.4 mm。保護(hù)區(qū)境內(nèi)以陸生和水生維管植物為主，包括喬木、灌木、藤本、陸生草本、水生草本、寄生草本等6種生活型，其中陸生植物498中，水生植物43種，建群和優(yōu)勢植物以濕生植物和中生植物為主。保護(hù)區(qū)境內(nèi)植被可以劃分為灌叢植被型、草叢植被型、沼澤植被型和水生植被型等4種植被型。區(qū)內(nèi)有國家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物物種1種(野大豆)和陜西省地方重點(diǎn)保護(hù)植物物種2種(穗狀狐尾藻、綬草)。因此，區(qū)內(nèi)灌草叢植被和濕地是主要的生境。保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)共有鳥類179種，共有濕地鳥類11目21科79種，占目前陜西省濕地鳥類總數(shù)121種的65.29%，國家重點(diǎn)保護(hù)鳥類23種，占陜西省分布的國家Ⅰ，Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥類56種的41.07%。其中，Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)物種4種，分別是黑鸛，東方白鸛，金鵰，大鴇，Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)物種有卷羽鵜鶘，白琵鷺，鴻雁，大天鵝等19種[18]。區(qū)內(nèi)生活在河流水體、水庫坑塘、水渠岸邊、草木沼澤和河灘草叢的鳥類種類和數(shù)量最多。因此，濕地和灌草叢植被是鳥類的主要棲息地，同時(shí)也是兩棲爬行類和魚類的重要生境，對維持保護(hù)區(qū)內(nèi)生物多樣性起到了決定性作用。

2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有： ①基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。包括西安市邊界和西安涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)矢量邊界，西安市邊界數(shù)據(jù)通過Global Administrative Area官方網(wǎng)站下載。由于官方未發(fā)布保護(hù)區(qū)矢量邊界范圍，本文通過對保護(hù)區(qū)實(shí)地踏勘以及野外GPS點(diǎn)作為邊界信息參照點(diǎn)，最終確定邊界范圍。 ②土地利用數(shù)據(jù)。包括2006和2016年兩期土地利用/土地覆類型，在美國USGS官方網(wǎng)站下載Landsat4-5TM和Landsat 8 OLI遙感影像(像元大小30 m×30 m,軌道號(hào)為127036，時(shí)間分別為2006年6月19號(hào)和2016年6月17號(hào)，云量少于10%)。影像通過大氣校正、幾何校正，最終得到標(biāo)準(zhǔn)影像。分類軟件采用德國eCognition 8.7，分類方法采用面向?qū)ο蠓诸愄崛。捎诒Ｗo(hù)區(qū)面積較小，影像在經(jīng)過eCognition 8.7分割之后，分割斑塊均質(zhì)，在分類過程中對二級(jí)地類闊葉林、灌木林以及灌草叢地和草地的提取主要是依據(jù)NDVI植被指數(shù)、野外實(shí)地踏勘和Google earth高分辨率衛(wèi)星影像和歷史影像進(jìn)行分類驗(yàn)證，最終獲得土地利用/土地覆數(shù)據(jù)。根據(jù)保護(hù)區(qū)實(shí)際情況建立土地利用二級(jí)分類體系(表1)

表1 土地利用分類體系

3 研究方法

3.1 InVEST模型

InVEST模型的生物多樣性模型結(jié)合景觀類型敏感性和外界威脅強(qiáng)度，得到生境質(zhì)量的分布，并根據(jù)生境質(zhì)量的優(yōu)劣，評估生物多樣性維持狀況[19]。該模型基于美國Esri公司的ArcGIS 10.2平臺(tái)，模擬不同土地覆蓋對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好壞的影響，本研究所使用的是該模型最新版本InVEST 3.4.0，此版本包括海岸線脆弱性、生境質(zhì)量、固碳、土壤侵蝕、水質(zhì)、農(nóng)作物產(chǎn)品等一系列模塊，本文選取的是“生境質(zhì)量”子模塊。保護(hù)生境質(zhì)量的首要目標(biāo)就是維持生物多樣性。針對西安涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，本文利用InVEST生物多樣性模塊，結(jié)合土地利用和生物多樣性威脅因素信息得到生境質(zhì)量結(jié)果圖，用于定性的分析和評價(jià)保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性保護(hù)狀況。模型認(rèn)為生物物種豐富，自然環(huán)境條件好，受威脅源影響較低的地區(qū)，其生境質(zhì)量就高。該生境質(zhì)量的概念實(shí)際上是生態(tài)系統(tǒng)能夠提供物種生存繁衍條件的潛在能力。

模型中每個(gè)柵格都賦予一種LULC類型，主要分為生境柵格和威脅源柵格兩大類，威脅的程度隨生境柵格與威脅源距離的增加而減小，因此距離威脅源最近的那些柵格單元將受到較高的影響。同時(shí)根據(jù)威脅源距離的影響范圍，同一生境柵格將會(huì)受到不同威脅源的共同威脅，例如，城市、道路、和居民點(diǎn)是某土地利用類型生境質(zhì)量保持的威脅因素，模型就需要疊加這些威脅影響。生境質(zhì)量的優(yōu)劣基于生境質(zhì)量指數(shù)表現(xiàn)出來。

模型采用半飽和函數(shù)將一個(gè)柵格單元受威脅源影響后的分值解譯成生境質(zhì)量得分值，在LULC類型j中的斑塊組x的生境質(zhì)量由Qxj表示：

(1)

Dxj通過公式(2)運(yùn)算得到：

(2)

式中：r——威脅因子；R——威脅因子類型總和；y——r威脅因子?xùn)鸥駡D上的一組柵格；Yr——r威脅因子?xùn)鸥駡D上的所有柵格；ωr——威脅因子所占的權(quán)重，范圍在0～1；ry——柵格y的威脅因子值，范圍在0～1，irxy——威脅因子?xùn)鸥駓的值對生境柵格x的威脅水平；βx——法律保護(hù)程度，本文不考慮法律保護(hù)程度因子，因此將βx設(shè)為1；Sjr——生境類型j對脅迫因子r的敏感性，范圍在0～1。

威脅因子r在柵格y處對生境柵格x的影響用irxy表示，用如下公式表達(dá)：

irxy=1-dxy/drmax(線性)

(3)

irxy=exp-2.99/drmaxdxy(指數(shù))

(4)

式中：dxy——柵格x到柵格y之間的線性距離；drmax——威脅因子r的最大影響距離(km)。

文中公式(1)—(4)均來自InVEST模型官方使用說明書，對于威脅性因子旱地采用線性函數(shù)表達(dá)，居住地、工業(yè)用地和交通用地采用指數(shù)函數(shù)表達(dá)。

3.2 InVEST生物多樣性模型數(shù)據(jù)獲取

模型中涉及到的主要參數(shù)有威脅源影響范圍及權(quán)重、各個(gè)地類的生境適宜性和對威脅源的敏感性，參數(shù)值分別列在表2—3。表2中威脅源權(quán)重值來源于模型推薦的參考值，西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)東西長13 km，南北寬僅1～3.5 km，根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)以及相關(guān)文獻(xiàn)[16,20]確定最大威脅距離，表3中參數(shù)的確定參考了模型推薦參考值和及文獻(xiàn)[14-15，20-21]。表3中生境適宜性以及敏感程度的確定遵循以下原則： ①在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地和林地作為鳥類、兩棲爬行類和魚類的主要生境棲息地，因此本文將河流、水庫/坑塘、草木沼澤的生境適宜性定為0.9，闊葉林和灌木林分別為0.8和0.7，其他生境越接近自然生態(tài)系統(tǒng)的適宜性越大，相對復(fù)雜的生境類型具有較大的適宜性，因此灌草叢地和草地分別為0.6和0.5，灘地和旱地分別為0.4和0.3；人工環(huán)境不具備生境適宜性，所以其余生境類型為0。 ②以模型推薦值為基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)越復(fù)雜，自我修復(fù)能力越強(qiáng)，對威脅源因子的敏感性越低，對于不同的生境類型的林地、草地和濕地,按照系統(tǒng)越復(fù)雜敏感性相對越低的原則進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

表2 威脅源的影響范圍及權(quán)重

表3 不同土地利用類型對威脅源的相對敏感程度及其生境適宜性

威脅因子表與生境適宜性及對不同威脅源的敏感度程度表均為.csv格式，需要與圖層數(shù)據(jù)內(nèi)容相對應(yīng)。

通過分類獲得的土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)獲得兩期旱地、居住地、工業(yè)用地、交通用地的威脅源圖層，在ArcGIS里轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，定義與數(shù)據(jù)源相同投影，柵格大小為30 m×30 m。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 保護(hù)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移變化分析

保護(hù)區(qū)主要的土地利用類型有森林、草地、濕地、農(nóng)田、建設(shè)用地和裸地。通過2006—2016年的土地利用現(xiàn)狀(圖1)及土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表4)，可以得到： ①2006年保護(hù)區(qū)剛剛成立之初到2016年的10 a間，土地利用變化呈現(xiàn)“一減多增”，其中農(nóng)田急劇減少，其他土地利用類型均以不同程度增長，增長速度由快到慢依次為草地、建設(shè)用地、森林、濕地和裸地。 ②2006—2016年，農(nóng)田面積變化最為明顯，凈減少了1 382.35 hm2，主要向草地(772.39 hm2)、濕地(235.80 hm2)、建設(shè)用地(193.93 hm2)和森林(148.80 hm2)轉(zhuǎn)移，農(nóng)田面積大幅度減少得益于保護(hù)區(qū)成立后的政令法規(guī)，使得區(qū)內(nèi)的農(nóng)田逐漸向能維持生物多樣性的復(fù)雜生境類型轉(zhuǎn)移。 ③草地、森林和濕地的面積增長顯著，其中草地增加面積主要來自農(nóng)田和濕地，森林主要來自農(nóng)田、草地和濕地，濕地主要來自草地和農(nóng)田，保護(hù)區(qū)內(nèi)的大面積植樹造林工程和保護(hù)區(qū)管理站的嚴(yán)格控制是森林、濕地和草地面積保持和持續(xù)增加的關(guān)鍵。 ④建設(shè)用地面積增長相對明顯，凈增277.54 hm2，甚至超過了森林和草地的增長速度，其面積增長主要來源于農(nóng)田和草地, 隨著保護(hù)區(qū)的路網(wǎng)和旅游業(yè)的發(fā)展，使得交通用地的面積增長也比較大。裸地面積未出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。

圖1 研究區(qū)2006-2016年土地利用現(xiàn)狀

土地利用類型2016年面積森林草地濕地農(nóng)田建設(shè)用地裸地2006年合計(jì)森林0.002.554.680.000.760.007.99草地49.79324.82270.230.0076.507.95729.29濕地36.54258.05392.590.0035.787.23730.192006年面積農(nóng)田148.80772.39235.8098.56193.9331.631481.11建設(shè)用地7.5219.093.240.2036.160.0066.21裸地0.855.757.430.000.620.2114.862016年合計(jì)243.501382.65913.9798.76343.7547.013 029.64

4.2 保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量

為了判斷生境質(zhì)量的變化情況，InVEST模型采用生境質(zhì)量指數(shù)的大小來表示生境質(zhì)量的好壞，每個(gè)柵格的不同土地利用類型會(huì)對應(yīng)著不同生境質(zhì)量指數(shù)，其值在0～1之間變化，越接近1表示生境質(zhì)量越好，有利于維持生物多樣性。

4.2.1 保護(hù)區(qū)整體生境質(zhì)量分析 為了更加清晰直觀地顯示保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量情況，利用ArcGIS里的自動(dòng)分位法將生境質(zhì)量指數(shù)分為高度生境(0.9～0.69)、中度生境(0.49～0.69)、一般生境(0～0.49)、非生境(0)這4類。同時(shí)利用InVEST模型運(yùn)行出來的兩期生境質(zhì)量圖層，在ARCGIS里進(jìn)行柵格相減計(jì)算得到保護(hù)區(qū)10 a來生境質(zhì)量變化圖(如圖2所示)，淺灰色部分表示生境質(zhì)量退化的區(qū)域，灰色的部分表示生境質(zhì)量未發(fā)生變化的地方，深灰色的部分表示生境質(zhì)量變好的區(qū)域。結(jié)合InVEST生物多樣性模型輸出的兩期生境質(zhì)量圖層(圖3—4，表5)可知，2006年保護(hù)區(qū)整體生境質(zhì)量主要集中在中度生境和一般生境，其中一般生境占保護(hù)區(qū)面積的49.75%，高度生境、中度生境和非生境分別占到23.53%,24.12%和2.60%，保護(hù)區(qū)平均生境質(zhì)量指數(shù)4.3，最高生境質(zhì)量指數(shù)達(dá)到0.89；而到了2016年，生境質(zhì)量整體明顯上升，其中高度生境和中度生境較2006年增長了58%和90%，并且最高生境質(zhì)量指數(shù)上升到0.9，平均生境質(zhì)量為5.8，與此同時(shí)，一般生境面積大幅度下降，值得注意的是非生境的面積增長到了380.06 hm2，占12.54%。

表5 保護(hù)區(qū)2006-2016年生境質(zhì)量分布面積和比例

圖2 2006-2016年間生境質(zhì)量變化

圖3 2006年保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量分布

圖4 2016年保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量分布

4.2.2 保護(hù)區(qū)所在各區(qū)生境質(zhì)量分析 西安市涇渭濕地自然保護(hù)區(qū)所轄區(qū)域涉及到西安市灞橋區(qū)、未央?yún)^(qū)和高陵區(qū)，其中高陵區(qū)是在2014年撤縣建區(qū)，保護(hù)區(qū)在3個(gè)區(qū)所占面積分別為689.12,729.18和1 161.34 hm2。結(jié)合表6(其中生境質(zhì)量變化表示2016年生境質(zhì)量較2006年增長率)可知，10 a來保護(hù)區(qū)所在各區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)平均值呈現(xiàn)不同幅度的增長趨勢，其中增長速度最快的是未央?yún)^(qū)，同比增長50.01%，未央?yún)^(qū)范圍內(nèi)浐灞國家濕地公園的建成，提高了保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地和自然植被的面積，同時(shí)范圍內(nèi)耕地面積較少為生境質(zhì)量的快速增長提供了保障：增長最慢的是灞橋區(qū)，只有21.05%，但是灞橋區(qū)本來的生境質(zhì)量基數(shù)相較其他2個(gè)區(qū)較高，增長后仍為最高的0.69。在灞橋區(qū)范圍內(nèi)存在較多大面積河流、草木沼澤、草地和水庫坑塘，良好的生態(tài)環(huán)境尤其是為鳥類生存繁衍、遷徙提供了棲息地，但隨著灞渭橋車游濕地公園的修建，使得原本保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)增加了作為威脅源的交通用地，同時(shí)引入了大量的人為擾動(dòng)因素。高陵區(qū)排名最后，高陵區(qū)所包括保護(hù)區(qū)范圍最大，境內(nèi)耕地面積較大，生境質(zhì)量一般，隨著保護(hù)區(qū)的規(guī)劃建設(shè)，境內(nèi)耕地面積銳減到只剩渭河下游南岸的小部分，在涇渭生態(tài)半島東南側(cè)大片林地為整體生境質(zhì)量提高貢獻(xiàn)較大，與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)內(nèi)路網(wǎng)密集，相互交錯(cuò)，尤其是在涇渭交匯處內(nèi)側(cè)的路橋正在建設(shè)，毀掉林地和草地并且產(chǎn)生大面積裸地，使得區(qū)內(nèi)生境排名靠后。

表6 保護(hù)區(qū)所在區(qū)域生境質(zhì)量指數(shù)

4.2.3 保護(hù)區(qū)土地利用/覆被生境質(zhì)量分析 土地利用/覆被類型(LULC)與環(huán)境變化和人類的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，LULC不僅帶來地表結(jié)構(gòu)的巨大變化，而且影響整個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，是導(dǎo)致物種和生態(tài)系統(tǒng)有效棲息地破碎和散失的主要過程，對區(qū)域生物多樣性和重要生態(tài)過程影響深刻[22]。如表7所示，根據(jù)保護(hù)區(qū)土地利用/覆蓋圖、InVEST生物多樣性模型的生境質(zhì)量結(jié)果、文獻(xiàn)研究和專家意見，結(jié)合保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境具體情況，將土地利用類型分為天然生境(森林、草地、濕地)和人工生境(農(nóng)田、建設(shè)用地、裸地)。如圖3—4所示，顏色接近淺灰色的建設(shè)用地(居住地、交通用地、工業(yè)用地)表示人類活動(dòng)頻繁并對生態(tài)系統(tǒng)的人工干擾能力越強(qiáng)，這些區(qū)域本身就不具備生境適宜性，并且作為威脅源存在，造成整個(gè)生境的斑塊破碎化程度較高，加速生境退化。因此基于土地利用/覆被類型分析天然生境和人工生境的生境質(zhì)量差異變化和原因是保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量變化驅(qū)動(dòng)因素的主要突破口。 10 a間，森林的生境質(zhì)量等級(jí)由中等生境(0.6)上升到高度生境(0.72)，面積增長了7.77%，這主要是由于保護(hù)區(qū)退耕還林，加大了闊葉林和護(hù)堤林的種植面積；草地生境維持在中度生境基本不變，但是面積增長了21.55%；濕地生境質(zhì)量保持在一個(gè)較高的水平，但較2006年稍微有所下降，面積增長了6.08%；農(nóng)田生境質(zhì)量水平為一般生境，較2006年稍微好轉(zhuǎn)，農(nóng)田面積下降了45.62%；建設(shè)用地的生境質(zhì)量得分為0，但其面積增加了9.16%，威脅范圍和程度越來越強(qiáng)，這說明作為威脅源的建設(shè)用地已成為保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量退化的關(guān)鍵性因素；裸地生境得分一直為0，面積增長了1.06%，其變化影響不大。人工生境向天然生境轉(zhuǎn)移了38.19%，天然生境向人工生境轉(zhuǎn)移了4.2%。

表7 保護(hù)區(qū)2006-2016各土地利用/土地覆蓋類型生境質(zhì)量及面積比例

5 討論與結(jié)論

濕地自然保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量評估對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、生物多樣性維持和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，本文以保護(hù)區(qū)剛成立之初到2016年的10 a為時(shí)間軸線，基于InVEST(3.4.0)生物多樣性的Habitat Quality模塊，利用土地利用/土地覆被信息數(shù)據(jù)，定量的評估保護(hù)區(qū)生物多樣性生態(tài)服務(wù)功能，運(yùn)用模型結(jié)果的生境質(zhì)量指數(shù)和平均值分析了保護(hù)區(qū)整體到分區(qū)再到土地利用/土地覆被類型的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，揭示了保護(hù)區(qū)存在的主要環(huán)境問題，闡明了生態(tài)變化的主要原因，對保護(hù)區(qū)未來的環(huán)境保護(hù)和發(fā)展方向提供了參考。

(1) 保護(hù)區(qū)2006和2016年整體平均生境質(zhì)量指數(shù)為0.43和0.58，最大生境指數(shù)為0.89和0.9，隨著10 a間的發(fā)展，保護(hù)區(qū)大部分生境質(zhì)量明顯上升，局部生境質(zhì)量有所下降，最大生境指數(shù)較高，但是整體生境質(zhì)量中等。

(2) 保護(hù)區(qū)所在各區(qū)2016年生境質(zhì)量排名從高到低依次為灞橋區(qū)(0.69)、未央?yún)^(qū)(0.63)、高陵區(qū)(0.51)。灞橋區(qū)和未央?yún)^(qū)內(nèi)濕地面積較多，耕地面積稀少，對生境質(zhì)量的提高貢獻(xiàn)較大；高陵區(qū)生境較破碎度較高，路網(wǎng)密集、草地面積較大，存在耕地，人為擾動(dòng)性較強(qiáng)，抗干擾能力較差，加上正在修建的路橋，破壞林地和草地，使得生境質(zhì)量偏低。

(3) 人工生境包括交通用地、居住地、工業(yè)用地和耕地對生態(tài)環(huán)境的干擾是生境質(zhì)量下降的主要驅(qū)動(dòng)因素，天然生境包括濕地和森林對保護(hù)區(qū)生物多樣性維持功能貢獻(xiàn)較大。保護(hù)區(qū)土地利用/土地覆被類型中，森林、濕地的生境質(zhì)量得分較高，但保護(hù)區(qū)森林面積略顯不足。

(4) 要提高保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量，首先要協(xié)調(diào)人地關(guān)系，減少為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對自然資源的不合理利用行為，以保護(hù)為主、發(fā)展為輔的原則，合理開發(fā)資源，走可持續(xù)發(fā)展的道路。

(5) 本研究僅使用了InVEST生物多樣性模塊進(jìn)行評價(jià)，對保護(hù)區(qū)內(nèi)水源涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化、碳儲(chǔ)量和食物供給等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能還有待進(jìn)一步研究。