(廣州大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 廣東 廣州 510006)

景觀格局是指空間結(jié)構(gòu)特征，包括景觀組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置[1].生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中得到的所有收益[2-3].景觀格局作為生態(tài)過(guò)程的載體，其動(dòng)態(tài)變化將會(huì)影響到區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)造成影響[4].隨著人類活動(dòng)的增強(qiáng)、城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的加快，自然景觀與人文景觀格局的變化日趨劇烈，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的退化加快，景觀格局變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系也越來(lái)越受到人們的關(guān)注[5].因此，景觀格局變化的研究對(duì)于揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化與機(jī)制、探尋人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境演變之間的關(guān)系具有重要意義，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整景觀格局將有助于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的持續(xù)形成與穩(wěn)定供給.

改革開放以來(lái)，沿海城市的現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展也令人矚目.目前，學(xué)者們對(duì)于粵港澳大灣區(qū)的討論與研究均集中于經(jīng)濟(jì)、政策等方面，但灣區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況也急需人們關(guān)注.在灣區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展的同時(shí)，也出現(xiàn)了一系列的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題，如海平面上升、洪澇規(guī)模增大、植被面積減少、物種多樣性降低等，資源環(huán)境壓力日益加重，生態(tài)系統(tǒng)的供給與調(diào)節(jié)功能都在降低，嚴(yán)重阻礙經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[6].因此，從景觀格局的角度出發(fā)，利用InVEST模型對(duì)粵港澳大灣區(qū)2000-2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化進(jìn)行研究，并分析景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系，將有助于理解粵港澳大灣區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化機(jī)制，優(yōu)化配置土地資源，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展.

1 研究區(qū)概況

粵港澳大灣區(qū)位于我國(guó)的華南地區(qū)(21°25′N～24°30′ N，111°12′ E～115°35′ E)，是繼紐約灣區(qū)、舊金山灣區(qū)、東京灣區(qū)之后的世界第四大灣區(qū)，陸地總面積達(dá)5.5萬(wàn) km2(圖1).粵港澳大灣區(qū)以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，年均溫達(dá)22.3 ℃，年均降水量在1 300～2 500 mm之間，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨.在2017年，粵港澳大灣區(qū)的人口達(dá)6 600萬(wàn)，GDP生產(chǎn)總值突破10萬(wàn)億元，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最活躍的地區(qū).

圖1 粵港澳大灣區(qū)位置圖

Fig.1 Geographical configuration of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

2 數(shù)據(jù)處理及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究利用的主要數(shù)據(jù)包括：2000年、2015年2期粵港澳大灣區(qū)土地利用柵格數(shù)據(jù)(空間精度為1 km×1 km),來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)，根據(jù)研究需要將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類；粵港澳大灣區(qū)2000-2015年降水量數(shù)據(jù)，來(lái)自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)《中國(guó)地面氣候資料年值數(shù)據(jù)集》(http://data.cma.cn/)，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，使用克里金空間插值方法得到粵港澳大灣區(qū)年降水量分布圖；DEM數(shù)據(jù)(分辨率為30 m×30 m)，來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)，經(jīng)填洼、流向分析等處理后得到符合研究需要的數(shù)字高程數(shù)據(jù)；粵港澳大灣區(qū)相關(guān)土壤數(shù)據(jù)，來(lái)源于FAO基于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集(1:100萬(wàn)).

2.2 研究方法

2.2.1 景觀格局分析

基于景觀指數(shù)間的相關(guān)性，結(jié)合粵港澳大灣區(qū)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的區(qū)域特征及研究目標(biāo)，本研究將在類型水平上選取斑塊密度(PD)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、最短歐式距離(ENN_MN)共3個(gè)指數(shù)，在景觀水平上選取香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、斑塊密度(PD)、聚合度指數(shù)(AI)共4個(gè)指數(shù)進(jìn)行分析，并運(yùn)用Fragstats 4.2軟件為技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，以滿足研究要求.各景觀指數(shù)意義如下：斑塊密度(PD)是用于反映區(qū)域景觀的破碎化程度，PD的數(shù)值越大，斑塊的分散和破碎程度越高，受人為活動(dòng)的干擾越大；最大斑塊指數(shù)(LPI) 是景觀中最大斑塊面積與總面積之比，有助于確定景觀優(yōu)勢(shì)類型；最短歐式距離(ENN_MN)是通過(guò)度量同景觀斑塊間的相隔距離，從而得出景觀斑塊的分散情況以及聚集程度；香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)能反映景觀中斑塊類型的豐富程度，其值越大表明斑塊類型越多；蔓延度指數(shù)(CONTAG)可測(cè)度同一景觀組分的集聚程度，其值越大，表明斑塊集聚程度越高，連通性較好；聚合度指數(shù)(AI)指每一種景觀類型斑塊間的連通性，取值越小，景觀越離散.

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估

InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Service and Trade-offs)模型中文全稱為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合估價(jià)和權(quán)衡得失評(píng)估模型，是由美國(guó)斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)和世界自然基金會(huì)(WWF)聯(lián)合開發(fā)的開源式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型[7].本文將利用InVEST 3.4.4版本中的碳儲(chǔ)量、土壤保持和生境質(zhì)量3個(gè)子模型，定量評(píng)估和分析粵港澳大灣區(qū)2000-2015年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空變化.各子模型原理及計(jì)算方法如下：

(1)碳儲(chǔ)量 InVEST模型中的碳儲(chǔ)存模塊是以研究區(qū)域各土地利用類型為評(píng)估單元，再以4大碳庫(kù)(地上植被、地下植被、土壤、死亡有機(jī)物)的碳密度乘以各評(píng)估單元的面積來(lái)估算當(dāng)前景觀下或者一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的碳儲(chǔ)量.計(jì)算公式如下：

Ctot=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

(1)

公式中：Ctot為總碳儲(chǔ)量(t)；Cabove為地上植被碳儲(chǔ)量(t)；Cbelow為地下植被碳儲(chǔ)量(t)；Csoil為土壤碳儲(chǔ)量(t)；Cdead為死亡有機(jī)物碳儲(chǔ)量(t).由于死亡有機(jī)物碳儲(chǔ)量難以觀測(cè)且其儲(chǔ)量相對(duì)較小，故在本研究中不作計(jì)算.

(2)土壤保持 InVEST模型中的土壤保持模塊是基于土壤流失方程USLE對(duì)區(qū)域土壤侵蝕量進(jìn)行估算，并考慮了地塊本身對(duì)于上游沉積物的攔截能力.計(jì)算公式如下：

USLE=R×K×LS×C×P

(2)

RKLS=R×K×LS

(3)

SD=RKLS-USLE

(4)

公式中：RKLS是研究區(qū)在特定地貌氣候條件及裸地情形下的潛在土壤侵蝕量(t)；USLE是考慮了管理、工程措施的實(shí)際土壤侵蝕量(t)；SD為土壤保持量(t)；R為降雨侵蝕因子MJ·mm·(hm2·h·a)-1；K為土壤可蝕性因子t·hm2·h·(hm2·MJ·mm)-1；LS為坡長(zhǎng)坡度因子；C為植被覆蓋和管理因子；P為土壤保持措施因子.

(3)生境質(zhì)量 InVEST 模型利用生境質(zhì)量指數(shù)來(lái)表征生境質(zhì)量，在一定程度上代表生物多樣性的高低，其值的大小主要取決于生境與人類土地利用方式的接近程度和土地利用強(qiáng)度.計(jì)算公式如下：

公式中：Qxj為生境類型為j的柵格x的生境質(zhì)量指數(shù)；Hj為生境類型j的生境適宜性；Dxj為生境類型j的柵格x的生境威迫水平；K為半飽和常數(shù).本文選取土地利用數(shù)據(jù)中的水田、旱地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其它建設(shè)用地(包括廠礦、大型工業(yè)區(qū)、油田、鹽場(chǎng)、采石場(chǎng)等用地以及交通道路、機(jī)場(chǎng)及特殊用地)等5種二級(jí)地類作為生境威脅因子圖層進(jìn)行計(jì)算.

2.2.3 景觀格局變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系

建立景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的耦合關(guān)系，能夠較好地反映景觀格局變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[8].本研究以市級(jí)/行政區(qū)為尺度，分別計(jì)算各市/行政區(qū)的景觀格局指數(shù)與各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的物質(zhì)量，然后通過(guò)SPSS軟件中的相關(guān)性分析方法，建立景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量之間的相關(guān)關(guān)系，分析研究區(qū)景觀格局指數(shù)變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響.

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀類型時(shí)空格局變化分析

從圖2、表1可看出，林地和耕地都是粵港澳大灣區(qū)中最主要的景觀類型，兩者之和占全區(qū)總面積82.67%.林地大部分分布于粵港澳大灣區(qū)的西部、西北部和東部地區(qū)，即肇慶市、惠州市、江門市等地，而耕地則多分布于粵港澳大灣區(qū)的中部地區(qū).在2000-2015年近15年間，粵港澳大灣區(qū)各種景觀類型均發(fā)生了較為明顯的變化，主要表現(xiàn)為耕地、林地、水域、未利用土地面積減少，草地、建設(shè)用地面積增加.其中，耕地面積減少最為迅速，共減少了2 063.17 km2，降幅達(dá)14.37%；而面積增加最多的建設(shè)用地，在15年間共增加了3 147.14 km2，增幅達(dá)73.53%，且增幅主要發(fā)生在廣州市、東莞市和佛山市等城市化較快的區(qū)域.總體來(lái)看，耕地資源的快速減少、建設(shè)用地的急速擴(kuò)張是該時(shí)期粵港澳大灣區(qū)景觀類型變化的主要特征.

圖2 2000-2015年粵港澳大灣區(qū)景觀類型圖Fig.2 Landscape type map of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in 2000, 2015

km2

在研究期間，粵港澳大灣區(qū)的各種景觀類型之間均發(fā)生了轉(zhuǎn)化，但主要發(fā)生在草地、耕地、建設(shè)用地、林地與水域之間.由于城市化發(fā)展的需要，各種景觀類型紛紛轉(zhuǎn)向建設(shè)用地.其中，轉(zhuǎn)換面積最大的景觀類型是耕地，共有1 768.01 km2的耕地轉(zhuǎn)向建設(shè)用地，其次是林地轉(zhuǎn)向建設(shè)用地(806.18 km2)和水域轉(zhuǎn)向建設(shè)用地(599.30 km2).上述的景觀類型轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在廣州市、東莞市和佛山市等經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的城市，而香港、澳門在研究期間各種景觀類型較為穩(wěn)定，相互之間的轉(zhuǎn)化較少.同期，受到生態(tài)保護(hù)政策的影響，粵港澳大灣區(qū)中也有118.51 km2林地、56.90 km2的水域向耕地轉(zhuǎn)移，126.46 km2林地向草地轉(zhuǎn)移，227.96 km2的耕地、45.80 km2的草地向林地轉(zhuǎn)移.

3.2 景觀格局指數(shù)變化分析

3.2.1 粵港澳大灣區(qū)類型水平的格局指數(shù)

粵港澳大灣區(qū)各景觀類型特征指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化見圖3.

圖3 2000-2015年粵港澳大灣區(qū)各景觀類型特征指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Landscape indices of different Landscape types of study area during 2000-2015

在各景觀類型的PD值中(圖3a)，耕地>建設(shè)用地>水體>草地>林地>未利用地.可見，粵港澳大灣區(qū)耕地的PD值最大，對(duì)應(yīng)的破碎度也最大，且在2015年還呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)近15年的發(fā)展中對(duì)耕地景觀的破壞最為嚴(yán)重，使其破碎化程度提升；建設(shè)用地由于人類居住與開發(fā)的需要，破碎度也較高，但是在2015年建設(shè)用地的PD值下降，說(shuō)明在近15年間粵港澳大灣區(qū)建設(shè)用地開發(fā)速度開始減慢；而林地作為粵港澳大灣區(qū)中的優(yōu)勢(shì)景觀，在研究期間PD值較為穩(wěn)定且破碎程度不高，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也開始注意生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù).最大斑塊面積指數(shù)(LPI)是用來(lái)描述景觀的優(yōu)勢(shì)度.從圖3(b)可看出，2000年的粵港澳大灣區(qū)中的優(yōu)勢(shì)景觀是林地，其次是耕地、水體，但是經(jīng)過(guò)15年的發(fā)展到了2015年，建設(shè)用地的LPI指數(shù)上升并超越耕地和水體，成為次優(yōu)勢(shì)景觀，反映出該區(qū)域?yàn)榱藵M足城市化的發(fā)展，建設(shè)用地開始侵占耕地與水域.在各景觀類型的ENN_MN值中，如圖3(c)所示，未利用地>草地>水域>建設(shè)用地>林地>耕地.可見，耕地是粵港澳大灣區(qū)各景觀類型中聚集程度最高的，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)在建設(shè)過(guò)程中雖侵占大量的耕地，但是對(duì)于耕地面積的劃分和基本農(nóng)田的保護(hù)是非常重視的，以確?；巨r(nóng)田的數(shù)量與質(zhì)量.

3.2.2 粵港澳大灣區(qū)景觀水平的格局指數(shù)

在2000-2015年間，粵港澳大灣區(qū)PD、SHDI指數(shù)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)(表2)，說(shuō)明在研究期間粵港澳大灣的景觀破碎程度加大并十分明顯，斑塊類型增多且斑塊平均面積減少，景觀的空間異質(zhì)性增強(qiáng).主要原因在于建設(shè)用地的急劇增加，使優(yōu)勢(shì)景觀的林地和耕地的面積減少，各景觀類型組分所占面積比例差異變小，導(dǎo)致粵港澳大灣區(qū)整體景觀破碎化程度加深.AI指數(shù)則呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，說(shuō)明同一景觀類型之間的連通性呈降低趨勢(shì)(表2).值得注意的是，雖然粵港澳大灣區(qū)的建設(shè)用地在近15年間急劇增加并侵占其他景觀類型，但CONTAG指數(shù)仍呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)各景觀類型斑塊集聚程度升高.主要原因在于該區(qū)域在研究時(shí)段內(nèi)的建設(shè)用地呈連片型增加，小型建設(shè)用地斑塊增加較少，且增加的區(qū)域較為集中在粵港澳大灣區(qū)中部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的城市，如廣州市、東莞市、深圳市等，從而使得粵港澳大灣區(qū)的蔓延度指數(shù)上升.

表22000-2015年粵港澳大灣區(qū)景觀水平指標(biāo)

Table 2 The landscape pattern index of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area in 2000, 2015

PDCONTAGSHDIAI2000年0.088 340.606 81.169 463.732 92015年0.091 843.218 31.222 563.123 5

粵港澳大灣區(qū)各區(qū)域景觀水平指標(biāo)見表3.

表3 2000-2015年粵港澳大灣區(qū)各區(qū)域景觀水平指標(biāo)

從粵港澳大灣區(qū)各市/行政區(qū)的景觀水平指標(biāo)來(lái)看(表3)，在近15年內(nèi)，CONTAG值上升的城市有東莞市、深圳市、澳門、江門市等，說(shuō)明這些城市的斑塊集聚程度升高，連通性變好；而CONTAG值下降的則有惠州市、中山市、佛山市等，說(shuō)明這些城市的斑塊集聚程度下降.SHDI值增加的有珠海市、廣州市、惠州市等；而斑塊類型豐富程度有所降低的則有東莞市、深圳市、澳門等.AI值上升的城市有東莞市、澳門、香港等；AI值下降的則有珠海市、肇慶市、佛山市等，說(shuō)明這些城市的景觀之間的連通性降低.在近15年內(nèi)，PD值增加最多的是深圳市，共增加了0.012 8，而下降較多的有澳門、東莞市等，分別下降了0.086 5和0.014 0，以上不同區(qū)域的PD值變化說(shuō)明了深圳市、東莞市和澳門在城市化發(fā)展過(guò)程中，對(duì)本區(qū)域的景觀類型進(jìn)行規(guī)劃時(shí)存在一定的差異.從圖2可知，2000年?yáng)|莞市的優(yōu)勢(shì)景觀是耕地和林地，建設(shè)用地所占面積較少且分布較為分散，但到了2015年，建設(shè)用地儼然成為東莞市的優(yōu)勢(shì)景觀，而連片分布的特征也使得景觀的破碎化程度下降；而深圳在2000-2015年的發(fā)展中，建設(shè)用地的增長(zhǎng)面積少于東莞，增長(zhǎng)方式也不像東莞市的連片增長(zhǎng)，而是在北部地區(qū)呈現(xiàn)出零散增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)方式破壞了深圳市其他景觀類型的分布狀態(tài)，使其變得間斷零散，故其景觀破碎程度上升.

3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空變化分析

研究期間，粵港澳大灣區(qū)的碳儲(chǔ)量、土壤保持、生境質(zhì)量在時(shí)空上均發(fā)生了變化，具體分析如下：

從碳儲(chǔ)量來(lái)看，粵港澳大灣區(qū)2000年與2015年的碳儲(chǔ)量分別為63 154.66×104t和63 355.35×104t，近15年來(lái)碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，共增加了200.68×104t.從圖4(a)、圖4(b)可看出，碳儲(chǔ)量的高值分布在粵港澳大灣區(qū)的西部和東部，即肇慶市、江門市、惠州市等地，低值則分布在佛山市、中山市等地.在研究期間，粵港澳大灣區(qū)碳儲(chǔ)量增加的區(qū)域主要在廣州市的南部、佛山市和中山市北部；減少的區(qū)域主要分布在東莞市中部、珠海市和深圳市，香港與澳門的碳儲(chǔ)量變化不大.

圖4 粵港澳大灣區(qū)各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)空變化Fig.4 Temporal and spatial change of ecosystem services in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

從土壤保持來(lái)看，粵港澳大灣區(qū)2000年的土壤保持量為41.81×108t，而2015年則為41.76×108t，共減少了0.05×108t，說(shuō)明其土壤保持能力呈現(xiàn)下降趨勢(shì).從圖4(d)、圖4(e)來(lái)看，粵港澳大灣區(qū)土壤保持能力較強(qiáng)的地區(qū)分布在林地、耕地面積較多的城市中，如肇慶市、惠州市、江門市和香港.從圖4(f)可看出，香港、澳門的土壤保持能力維持較好，以不變?yōu)橹?；而土壤保持量減少的區(qū)域較大，遍布整個(gè)粵港澳大灣區(qū)中，但東莞市、佛山市和廣州市等城鎮(zhèn)化發(fā)展速度較快的地區(qū)減少的分布較為集中.

從生境質(zhì)量來(lái)看，InVEST模型的生境質(zhì)量評(píng)估結(jié)果中，生境質(zhì)量越接近1代表生境質(zhì)量越好，反之越差.粵港澳大灣區(qū)生境質(zhì)量較好的地區(qū)同樣分布在東部和西部地區(qū)，而中部地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重，使其生境質(zhì)量較差.由于生境質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果并不是一個(gè)具體數(shù)值，所以本文將研究區(qū)中每個(gè)柵格上所代表的生境質(zhì)量指數(shù)作為其生境得分，進(jìn)而對(duì)2期生境質(zhì)量中的所有柵格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到粵港澳大灣區(qū)2000年與2015年的生境質(zhì)量得分分別為41 039.9分和39 070.4分.從圖4(i)與生境得分來(lái)看，由于建設(shè)用地面積的增長(zhǎng)，整個(gè)粵港澳大灣區(qū)在2000-2015年間整體的生境質(zhì)量變差，并且變差的區(qū)域集中分布在東莞市、深圳市和佛山市等地區(qū)；變優(yōu)的區(qū)域較少，主要分布在惠州市東部的一小部分區(qū)域和肇慶市的南部小部分區(qū)域.

3.4 景觀格局指數(shù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性分析

利用粵港澳大灣區(qū)2000-2015年不同景觀水平格局指數(shù)與各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)做雙變量相關(guān)分析，得到相關(guān)系數(shù)表(表4).總的來(lái)看，在選擇的4項(xiàng)景觀格局指數(shù)中，蔓延度指數(shù)(CONTAG)與碳儲(chǔ)量、土壤保持、生境質(zhì)量均呈現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明粵港澳大灣區(qū)內(nèi)景觀的破碎化將會(huì)導(dǎo)致各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的退化.土壤保持與香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，與聚合度指數(shù)(AI)呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)的景觀中斑塊類型越豐富越有利于提高其土壤保持能力，而景觀類型斑塊間的連通性增強(qiáng)則不利于提高土壤保持能力；生境質(zhì)量與斑塊密度(PD)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、聚合度指數(shù)(AI)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)的景觀破碎程度越高，生境質(zhì)量越差；但生境質(zhì)量與香濃多樣性指數(shù)(SHDI)具有較弱的正相關(guān)關(guān)系，即說(shuō)明了研究區(qū)內(nèi)景觀類型的增多對(duì)于生境質(zhì)量的提高有幫助.

表4景觀格局指數(shù)與各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)系數(shù)分析

Table 4 Correlation between landscape metrics and ecosystem services

景觀格局指數(shù)PDCONTAGSHDIAI碳儲(chǔ)量0.055-0.276-0.0430.062土壤保持0.095-0.1840.381-0.242生境質(zhì)量-0.310-0.3230.190-0.337

4 討 論

本文通過(guò)運(yùn)用ArcGIS與Fragstats軟件，分析了粵港澳大灣區(qū)2000-2015年的相關(guān)景觀空間格局信息的定量指標(biāo).研究發(fā)現(xiàn)，粵港澳大灣區(qū)作為我國(guó)未來(lái)重要的戰(zhàn)略地區(qū)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，在2000-2015年近15年的發(fā)展中，耕地景觀的快速減少、建設(shè)用地景觀的急速擴(kuò)張是該時(shí)期粵港澳大灣區(qū)景觀類型變化的主要特征，但灣區(qū)內(nèi)的景觀類型時(shí)空格局變化具有明顯的區(qū)域差異.主要原因在于受到發(fā)展條件、歷史等影響，粵港澳大灣區(qū)各城市的城鎮(zhèn)化進(jìn)程各不相同，從而影響到各城市景觀用地類型變化[9].2000-2015年間粵港澳大灣區(qū)經(jīng)歷了經(jīng)濟(jì)加速增長(zhǎng)階段、經(jīng)濟(jì)劇烈震蕩階段與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段[10]，作為城鄉(xiāng)發(fā)展水平第一陣營(yíng)的廣州、深圳、香港、佛山和東莞等城市地區(qū)在2015年的GDP均在6 000億元以上，人口規(guī)模大于700萬(wàn)，城鎮(zhèn)化水平大于85%.為了滿足第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，緩解人口增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力，相比于肇慶、江門和惠州等城鎮(zhèn)化水平較為落后的城市，城鄉(xiāng)發(fā)展水平第一陣營(yíng)城市建設(shè)用地的擴(kuò)張則較為劇烈，并且開始侵占耕地、林地、草地等景觀.而城鎮(zhèn)化水平較低的肇慶、江門等城市建設(shè)用地的擴(kuò)張較為緩和.因此，這種景觀類型變化的區(qū)域差異不僅使耕地、林地、草地景觀類型的PD值增大，而且還使整個(gè)粵港澳大灣區(qū)PD、SHDI指數(shù)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)景觀的破碎化程度上升，空間異質(zhì)性增強(qiáng).

同時(shí)，本文采用InVEST模型評(píng)估了粵港澳大灣區(qū)2000-2015年碳儲(chǔ)量、土壤保持與生境質(zhì)量三種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空變化，并采用相關(guān)性分析方法，發(fā)現(xiàn)三種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局指數(shù)存在一定的相關(guān)關(guān)系.研究發(fā)現(xiàn)，相比于碳儲(chǔ)量與土壤保持，生境質(zhì)量的變化對(duì)于景觀格局變化的響應(yīng)最為顯著.由于人們的土地利用方式不當(dāng)和對(duì)土地利用的強(qiáng)度加大，使粵港澳大灣區(qū)的破碎化程度呈上升趨勢(shì)，而PD、AI指數(shù)與生境質(zhì)量呈現(xiàn)出的負(fù)相關(guān)關(guān)系說(shuō)明粵港澳大灣區(qū)破碎化程度加深將會(huì)使區(qū)域內(nèi)生境質(zhì)量下降，不利于生物多樣性的維持.本文也發(fā)現(xiàn)CONTAG指數(shù)與生境質(zhì)量呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，即斑塊的連通性越好，生境質(zhì)量越差.主要原因在于：從東莞、深圳等城市可看出，CONTAG指數(shù)上升與生境質(zhì)量變差的均為城鎮(zhèn)化速度較快的城市.因此，由于土地利用強(qiáng)度的加大，粵港澳大灣區(qū)的建設(shè)用地景觀呈片狀擴(kuò)張，而不是小面積斑塊零散分布，故其CONTAG指數(shù)是呈上升趨勢(shì).但也因?yàn)槌擎?zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其它建設(shè)用地等威脅源地的片狀增加，從而增大威脅源地的脅迫強(qiáng)度，最終導(dǎo)致生境質(zhì)量退化.此外，由于林地、草地、耕地的PD值上升，景觀的破碎程度增加，使地表植被覆蓋度變小，也降低了林地通過(guò)林冠層、枯枝落葉層和土壤層攔截降雨，以及農(nóng)作物減少雨水對(duì)土壤侵蝕的能力，從而使土壤保持能力下降.

本文對(duì)于粵港澳大灣區(qū)景觀格局變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的研究具有一定的局限性，如由于缺乏大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型本身存在的局限性，一定程度上制約了InVEST模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估精度.而且景觀格局演變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，本文只量化了兩者之間的關(guān)系，并未對(duì)景觀格局—生態(tài)過(guò)程—生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)三者間關(guān)系進(jìn)行研究分析，即忽略了每種景觀指數(shù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的內(nèi)部機(jī)制及響應(yīng)程度.因此，在今后的研究中還需加強(qiáng)對(duì)野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取，構(gòu)建更為科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法來(lái)揭示景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)兩者之間的關(guān)系，理清景觀格局對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響機(jī)理與尺度效應(yīng).

5 結(jié) 論

基于景觀生態(tài)學(xué)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)理論，綜合利用Fragstats軟件、InVEST模型等科學(xué)分析和評(píng)估了粵港澳大灣區(qū)2000-2015年的景觀格局變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(碳儲(chǔ)量、土壤保持、生境質(zhì)量)的時(shí)空變化，并將兩者之間的關(guān)系進(jìn)行量化分析，對(duì)粵港澳大灣區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)的保育與土地資源的優(yōu)化配置具有一定的參考意義.主要結(jié)論如下：

(1)2000-2015年粵港澳大灣區(qū)受城鎮(zhèn)化發(fā)展與政策的影響，景觀格局發(fā)生了顯著變化，主要表現(xiàn)為耕地、林地景觀減少，建設(shè)用地迅速擴(kuò)張并成為次優(yōu)勢(shì)景觀.同時(shí)，研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出破碎化程度加深，景觀的空間異質(zhì)性不斷增強(qiáng)的趨勢(shì).

(2)碳儲(chǔ)量與蔓延度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤保持與香農(nóng)多樣性指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與聚合度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；生境質(zhì)量與斑塊密度、蔓延度指數(shù)、聚合度指數(shù)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系.受景觀格局變化的影響，2000-2015年粵港澳大灣區(qū)的碳儲(chǔ)量呈上升趨勢(shì)，而土壤保持能力與生境質(zhì)量則呈下降趨勢(shì)，各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在空間上存在異質(zhì)性.

(3)研究發(fā)現(xiàn)，林地、耕地與建設(shè)用地的變化對(duì)粵港澳大灣區(qū)的景觀格局影響甚大，且影響到碳儲(chǔ)量、土壤保持、生境質(zhì)量3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空變化.因此，在今后進(jìn)行土地景觀規(guī)劃時(shí)要注意對(duì)林地、耕地及建設(shè)用地的景觀格局進(jìn)行優(yōu)化配置，嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)用地，且在今后城鎮(zhèn)化過(guò)程中，要適當(dāng)控制城鎮(zhèn)空間形態(tài)，盡量避免低效率的零散式的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，盡可能減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響.