李冬杰,楊 利,*,余俞寒,羅文斌,王兆峰

1 湖南師范大學(xué)旅游學(xué)院, 長沙 410081 2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 武漢 430070

城市是土地利用程度最高的地域系統(tǒng),城市建設(shè)活動(dòng)改變了地表景觀格局,致使都市自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,由此影響生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)功能及其價(jià)值,最終損害人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲取的惠益[1- 3]。都市生態(tài)旅游區(qū)在城市自然環(huán)境中發(fā)揮著重要的生態(tài)功能,而城市發(fā)展助推建設(shè)用地的肆意擴(kuò)張,加速了都市生態(tài)旅游區(qū)土地利用的碎片化趨向,進(jìn)而對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值造成損耗性影響。因此,聚焦都市生態(tài)旅游區(qū)土地利用碎片化過程及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響態(tài)勢,有助于理解城市規(guī)?；^程中都市生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)作用的演變趨勢,揭示其生態(tài)價(jià)值和意義,以維護(hù)都市生態(tài)系統(tǒng)整體生態(tài)價(jià)值。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能依托于地表自然資產(chǎn)提供豐富的價(jià)值,國內(nèi)外諸多學(xué)者探索和研究了大量評估此類價(jià)值的方法。最著名的是1997年Costanza等評估了全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,研究提出各地類的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)[4];此后諸多學(xué)者針對不同研究對象進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量評估,并就大尺度區(qū)域的評估進(jìn)行了方法探索[5- 7]。國內(nèi)方面,歐陽志云等于1999年先行探索了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值,后于2016年在《Science》上發(fā)表了有關(guān)自然資本投資改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究成果[8- 9];謝高地等基于中國自然環(huán)境特征修正了Costanza等的系數(shù),于2003年和2008年先后估算和改進(jìn)了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表[10- 11];期間國內(nèi)學(xué)者先后評估了城市化流域、濕地、耕地和海岸帶等各類土地系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[12-15],且近年來集中于城市群、山區(qū)、海灣區(qū)等宏觀區(qū)域研究[16-18],而對旅游景區(qū)這類微小區(qū)域研究較少。針對生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究開展較晚,G?ssling等人于1999年先行探索了生態(tài)旅游發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[19];國內(nèi)學(xué)者王洪翠等于2006年較早的對武夷山景區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評估[20];此后陸續(xù)有學(xué)者分別對都市綠地、山岳、水利等類型景區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)展開研究[21-24],但上述研究多囿于空間格局和價(jià)值量變化等表層分析,缺乏對影響機(jī)理的深度剖析。都市土地景觀破碎化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響近年來也受到關(guān)注,國內(nèi)學(xué)者針對都市農(nóng)業(yè)景觀和水體景觀等進(jìn)行了相應(yīng)探索[25- 26]。作為都市生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分,都市生態(tài)旅游區(qū)土地利用碎片化勢必對都市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生影響,但目前針對的定量研究還比較匱乏。

基于此,研究著眼小尺度區(qū)域,從土地利用碎片化角度入手,以武漢東湖國家生態(tài)旅游區(qū)為實(shí)證對象,利用武漢市土地利用和相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),結(jié)合RS/GIS技術(shù),從時(shí)空維度系統(tǒng)分析東湖生態(tài)旅游區(qū)土地利用碎片化進(jìn)程,并結(jié)合政策背景及相關(guān)領(lǐng)域研究成果,從土地利用類型和景觀格局變化兩個(gè)角度分析土地利用碎片化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,試圖細(xì)化當(dāng)前土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的研究,從土地景觀格局視角剖析生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化的主要影響因素,以期擴(kuò)充和完善都市生態(tài)旅游區(qū)的研究范疇,促進(jìn)都市生態(tài)旅游區(qū)土地資源的保護(hù)利用,為都市生態(tài)系統(tǒng)合理維護(hù)和生態(tài)旅游區(qū)科學(xué)管理提供決策參考。

1 研究區(qū)域概況

武漢東湖生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)位于湖北省武漢市中心城區(qū),是首批國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)、國家5A級旅游景區(qū)(圖1)。風(fēng)景區(qū)總面積88 km2,其中水域面積近40 km2,以中國第二大城中湖——東湖為核心,環(huán)湖分布著34座小山,最高處珞珈山頂海拔118.5 m,整體地勢較為平坦,包括聽濤、磨山、落雁、吹笛、白馬和珞洪等6個(gè)片區(qū),集旅游觀光、休閑度假、科普教育為一體,年接待游客數(shù)百萬人次。作為典型的都市生態(tài)旅游區(qū),東湖在凈化空氣、防塵降噪、調(diào)節(jié)小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)等方面發(fā)揮良好的生態(tài)功能,在武漢城市建成區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)中居于十分重要的地位。2000年后,由于城市建設(shè)擴(kuò)張及景區(qū)建設(shè),東湖生態(tài)旅游區(qū)域內(nèi)土地利用出現(xiàn)不合理轉(zhuǎn)換,大量草地、水域、耕地等地類被建設(shè)用地取代,土地景觀碎片化明顯,對風(fēng)景區(qū)及周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)造成諸多不良影響。

圖1 武漢東湖生態(tài)旅游區(qū)區(qū)位圖Fig.1 Location of Wuhan East Lake ecological tourist area

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)共分四期,其中2000和2005年兩期數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:www.resdc.cn)的中國土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,分辨率為30 m;2010和2015年兩期遙感影像來自于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn)的Landsat 7 ETM+ SLC-off 矯正數(shù)據(jù),分辨率為15 m,通過ENVI 4.7及ArcGIS平臺(tái)分別進(jìn)行影像幾何校正、投影變換等,依據(jù)武漢東湖生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)管理委員會(huì)提供的東湖生態(tài)旅游區(qū)范圍進(jìn)行區(qū)域裁剪得到研究區(qū)影像,最后參照《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2007)標(biāo)準(zhǔn)將影像人工解譯為林地、草地、耕地、水域、未利用地和建設(shè)用地等6種一級地類,最終獲得東湖生態(tài)旅游區(qū)2010和2015年兩期土地利用數(shù)據(jù)(圖2)。經(jīng)過與前期數(shù)據(jù)面積及結(jié)構(gòu)比對調(diào)整后,檢驗(yàn)解譯數(shù)據(jù)Kappa值大于0.75,數(shù)據(jù)擬合精度較好;為了進(jìn)一步驗(yàn)證解譯數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,于2018年9月底實(shí)地選取35個(gè)GPS點(diǎn)與2015年數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果比對,其中有31個(gè)點(diǎn)一級地類顯示正確,準(zhǔn)確率達(dá)88.57%,考慮到短期內(nèi)地類變化幅度較小,數(shù)據(jù)精度較為合理。實(shí)地調(diào)查確認(rèn)耕地主要表現(xiàn)為人工低層植被區(qū)及少量水田,而建設(shè)用地(包括城鎮(zhèn)居民用地、交通用地和其他建設(shè)用地)不納入生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算的范圍。武漢市人口、GDP、糧食、油料、棉花等主要農(nóng)作物單產(chǎn)等數(shù)據(jù)來源于《武漢統(tǒng)計(jì)年鑒—2016》。

2.2 土地利用碎片化測度

引入景觀生態(tài)學(xué)的研究方法,結(jié)合土地利用數(shù)據(jù),借助ArcGIS 10.0和FRAGSTATS 4.2軟件進(jìn)行綜合測算,景觀格局指數(shù)選取情況見表1。

表1 景觀格局指數(shù)選取列表

2.3 土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值評估

參考Costanza等研究的全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評價(jià)模型,以謝高地等2008年設(shè)定的“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”為基礎(chǔ)估算武漢市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,謝高地等人研究結(jié)果認(rèn)為一個(gè)當(dāng)量因子的價(jià)值量為全國主要糧食作物平均單產(chǎn)價(jià)值量的1/7,為了使估算結(jié)果更貼近武漢地區(qū)實(shí)際,參照《武漢統(tǒng)計(jì)年鑒—2016》,選取小麥、玉米、稻谷、棉花、油料等本地主要農(nóng)作物,以武漢市域2015年農(nóng)作物收購指導(dǎo)價(jià)作為基礎(chǔ)價(jià)值當(dāng)量,由公式(1)和(2)綜合估算出武漢地區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量。

(1)

式中,Jn為單位面積農(nóng)田提供食物生產(chǎn)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值(元/hm2),j為農(nóng)作物種類;pj為第j種農(nóng)作物武漢地區(qū)收購價(jià)(元/t);qj為第j種農(nóng)作物單產(chǎn)(t/hm2),oj為第j種農(nóng)作物種植面積(hm2),N為第i種農(nóng)作物種植總面積(hm2)。

Jxy=jxyJn(x=1,2,…,9;y=1,2,…,4)

(2)

式中,Jxy為第y種地類第x種生態(tài)服務(wù)功能的單位面積價(jià)值量(元/hm2),jxy為第y種地類第x種生態(tài)服務(wù)功能相對于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供生態(tài)服務(wù)單價(jià)的當(dāng)量因子;x為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型,y為土地利用類型。

由于東湖生態(tài)旅游區(qū)是以水域?yàn)楹诵牡纳鷳B(tài)旅游區(qū),為了使估算價(jià)值當(dāng)量更貼合水域在東湖景區(qū)實(shí)際生態(tài)價(jià)值量,借鑒張雅昕等改進(jìn)的方法[27],引入武漢市人口密度、人均經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、區(qū)位優(yōu)勢等本地因素,由公式(3)得出水域的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;同時(shí)借鑒謝高地在2015年提出的單位面積價(jià)值當(dāng)量因子動(dòng)態(tài)評估方法[28],突出東湖生態(tài)旅游區(qū)的水域文化價(jià)值,結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)調(diào)整東湖水域的娛樂文化價(jià)值量為林地的3倍;水域其他生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值量由其當(dāng)量因子(謝高地系數(shù))占水域總當(dāng)量因子的比重求得。經(jīng)估算得出2015年水域單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為162346.87元,高于李全等估算的武漢市2010年的114928元[29],基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及水域的區(qū)域特殊性等因素考量,增長量較為合理。

Jw=-2398.31Xs-0.14Xg+34.03Xm-57696.29Xf+119763.87Xh

(3)

式中,Jw為水域單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,Xs為年代,Xg為人均GDP,Xm為人口密度,Xf為方法(選擇謝高地系數(shù)法),Xh為區(qū)位(選擇中部地區(qū))。

最后,根據(jù)公式(4)估算出區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值,并最終得到2015年武漢市土地系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量(表2)。

(4)

式中,Z為區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值;Ny為第y種地類的面積;Jxy為y種地類第x種服務(wù)功能的單位面積價(jià)值。

圖2 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年土地利用空間分布Fig.2 Spatial distribution of land use in East Lake ecotourism area from 2000 to 2015

3 結(jié)果與分析

3.1 武漢東湖生態(tài)旅游區(qū)碎片化土地利用時(shí)空格局

3.1.1東湖生態(tài)旅游區(qū)各土地利用類型空間變化

2000—2015年間,東湖生態(tài)旅游區(qū)各地類呈現(xiàn)“去自然化”趨向(表3)。其中,耕地、水域、未利用地、城鎮(zhèn)用地表現(xiàn)出趨勢性變化。耕地面積縮減量最大,15年共減少722.49 hm2,尤其2005—2010年間縮減率達(dá)到23.7%;水域面積呈現(xiàn)遞減趨勢,15年間共減少227.73 hm2;未利用地總體也呈縮減趨勢。耕地、草地、水域面積變化主要受城市粗放擴(kuò)展影響,這一點(diǎn)從建設(shè)用地的變化中可以看出。建設(shè)用地面積迅猛遞增,15年間共增加997.54 hm2,最快的2005—2010年區(qū)間增長率達(dá)到94.98%,是其他地類面積減少的主要因素。

表2 武漢市2015年各土地利用類型的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值/(元 hm-2 a-1)

表3 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年各土地利用類型面積

進(jìn)一步通過ArcGIS平臺(tái)對2000和2015年兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行地類轉(zhuǎn)換和疊加分析(圖3),結(jié)果發(fā)現(xiàn):15年間,耕地、水域和未利用地是主要被轉(zhuǎn)換地類,建設(shè)用地是主要新轉(zhuǎn)成地類。其中落雁、磨山和吹笛等景區(qū)大量耕地和未利用地被轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地,白馬和聽濤等景區(qū)許多水域被侵占轉(zhuǎn)成耕地、林地甚至建設(shè)用地。分析結(jié)果表明,隨著近年武漢建設(shè)國家中心城市戰(zhàn)略的實(shí)行,城市“野蠻生長”,住宅、商業(yè)地產(chǎn)、道路擴(kuò)容等環(huán)湖建設(shè)不斷蠶食東湖生態(tài)旅游區(qū)的土地,大量自然地類被迫轉(zhuǎn)換。值得注意的是,林地面積先減少后增加,反映出2010年以來城市生態(tài)建設(shè)意識(shí)的增強(qiáng),森林植被保護(hù)與恢復(fù)的舉措成效顯著。

圖3 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年地類轉(zhuǎn)換空間格局Fig.3 Spatial pattern of land use conversion in East Lake ecotourism area from 2000 to 2015

3.1.2東湖生態(tài)旅游區(qū)土地利用碎片化過程分析

圖4 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年整體景觀格局變化 Fig.4 The overall landscape pattern change in East Lake ecotourism area from 2000 to 2015

2000—2015年,東湖生態(tài)旅游區(qū)土地利用景觀整體呈現(xiàn)碎片化趨勢,景觀斑塊密度指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)遞增趨勢(圖4),尤其在2005—2010年變化最為明顯,斑塊密度指數(shù)由1.67上升到1.94,景觀多樣性指數(shù)則由2000年的1.59增加到2015年的1.71。上述變化表明,2000—2015年東湖生態(tài)旅游區(qū)土地利用景觀特征從邊界完整、連通性較高向邊界割裂、碎片化轉(zhuǎn)變。由于武漢城市化的發(fā)展,東湖生態(tài)旅游區(qū)內(nèi)建設(shè)用地不斷蔓延,土地利用碎片化已成為區(qū)內(nèi)景觀格局變化的主導(dǎo)趨勢,這一趨勢在短期內(nèi)仍將持續(xù)。

林地和水域是東湖生態(tài)旅游區(qū)最主要的土地利用類型,區(qū)內(nèi)景觀格局變化在這兩種地類上體現(xiàn)較為明顯。2000—2015年間,東湖生態(tài)旅游區(qū)內(nèi)林地景觀破碎度呈先下降后上升的趨勢,最大斑塊面積先上升后下降(圖5)。其中景觀破碎度指數(shù)從2000年的6.71下降到2010年的6.62,之后上升到2015年的7.01,最大斑塊指數(shù)先從2000年25.51上升到2010年的25.88,之后于2015年下降到25.01,表明林地景觀總體呈現(xiàn)破碎化趨勢。水域的景觀格局與林地有類似的發(fā)展傾向(圖5),景觀破碎度呈現(xiàn)上升趨勢,最大斑塊面積呈現(xiàn)下降態(tài)勢。需要特別注意的是2010—2015年,水域景觀破碎度指數(shù)的上升趨勢和最大斑塊指數(shù)的下降趨勢均出現(xiàn)加速特征,水域景觀整體呈現(xiàn)碎片化。

圖5 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年林地和水域景觀格局變化Fig.5 Landscape pattern change of forestland and water area in East Lake ecotourism area from 2000 to 2015

3.2 東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)服務(wù)價(jià)值演化

2000—2015年間東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈前期降低較緩慢,后期降低較快的變化趨勢(表4)。其中2000—2010年間,東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值由79602.99萬元降低至2010年的76508.92萬元,年均降低309.41萬元;而2010—2015年由76508.92萬元下降到73354.18萬元,年均減少630.95萬元。表明2010年后,武漢城市化進(jìn)程加快,東湖生態(tài)旅游區(qū)內(nèi)生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高的水域和耕地被不合理轉(zhuǎn)化,而無生態(tài)服務(wù)價(jià)值的建設(shè)用地面積快速增長,致使東湖生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的下降趨勢加劇。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主體地類依次為：水域>林地>耕地>未利用地>草地,其中水域是主要的價(jià)值提供地類,總價(jià)值占比達(dá)80%左右。

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能角度看,2000—2015年間東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)各服務(wù)功能價(jià)值整體呈下降趨勢(表5)。15年來東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值的次序保持較穩(wěn)定,依次為：水源涵養(yǎng)>廢物處理>生物多樣性保護(hù)>娛樂文化>氣候調(diào)節(jié)>土壤形成與保護(hù)>氣體調(diào)節(jié)>原材料>食物生產(chǎn)。其中2010—2015年,提供主要生態(tài)服務(wù)價(jià)值的5項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值變化尤為明顯,其中水源涵養(yǎng)功能由26670.66萬元降低到25386.44萬元,廢物處理功能由21035.98萬元降低到19978.22萬元,娛樂文化功能由9070.28萬元降低到8651.46萬元,生物多樣性保護(hù)功能由6668.03萬元降低到6455.60萬元。

表4 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

表5 東湖生態(tài)旅游區(qū)2000—2015年各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值/萬元

3.3 東湖生態(tài)旅游區(qū)碎片化土地利用對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響

由前文可知,東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總體呈下降趨勢,與土地利用碎片化的上升趨勢呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。將土地利用變化和土地景觀格局兩類因素作為自變量,生態(tài)系統(tǒng)各服務(wù)功能價(jià)值及總價(jià)值作為因變量,運(yùn)用SPSS軟件對研究變量分別進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析,依次得到土地利用類型和景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響結(jié)果(表6、表7)。

3.3.1土地利用變化因素

(1)草地和耕地的面積變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、土壤形成與保護(hù)等調(diào)節(jié)性功能和糧食生產(chǎn)、原材料等功能存在顯著正相關(guān),其中草地與水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)等功能高度顯著相關(guān),耕地與氣體調(diào)節(jié)、糧食生產(chǎn)等功能高度顯著相關(guān),均達(dá)0.995以上(表6)。東湖生態(tài)旅游區(qū)位于城市建成區(qū),區(qū)內(nèi)的草地與耕地的覆被植物發(fā)揮著凈化空氣、保持水土、降解廢棄物等重要功能,其調(diào)節(jié)性和支持性功能服務(wù)價(jià)值均較高。2000年以來,草地和耕地面積大量縮減,成為調(diào)節(jié)性及支持性功能服務(wù)價(jià)值不斷下降的重要影響因素。

(2)水域的面積變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中的水源涵養(yǎng)、廢物處理等支持性功能和娛樂文化功能存在顯著正相關(guān),其中,與水源涵養(yǎng)和娛樂文化等服務(wù)高度顯著相關(guān),達(dá)0.995以上(表6)。水域是單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量最高的地類,水體中的水生植物及微生物作用對廢棄污染物有強(qiáng)大的凈化能力,對東湖生態(tài)系統(tǒng)凈化作用突出;同時(shí),湖泊型水域具有較高的游憩價(jià)值和景觀美學(xué)價(jià)值。自2000年以來,隨著水域的萎縮,東湖生態(tài)旅游區(qū)的凈化功能受到干擾,生態(tài)系統(tǒng)中支持性功能的服務(wù)價(jià)值也隨之降低;同時(shí),水體游憩和景觀美學(xué)價(jià)值受到影響,水域面積縮小成為文化性功能服務(wù)價(jià)值下降的主要影響因素。

(3)水域和未利用地的面積變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值存在顯著正相關(guān),其中水域與總價(jià)值相關(guān)性最高,達(dá)0.969(表6)。水體是湖泊型生態(tài)旅游區(qū)分布最廣泛的景觀,其在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中占主導(dǎo)地位。2000至2015年間,水域在東湖生態(tài)旅游區(qū)的面積占比從50.26%下降到47.33%,對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響,成為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值下降的關(guān)鍵因素;同時(shí),城市發(fā)展促使密集型用地需求,大量未利用地轉(zhuǎn)化為不具備生態(tài)服務(wù)價(jià)值的建設(shè)用地,對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生消極影響,成為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值下降的重要影響因素。

表6 東湖生態(tài)旅游區(qū)各土地利用類型變化與生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)性

**P≤0.01,*P≤0.05

表7 東湖生態(tài)旅游區(qū)土地景觀格局變化與生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)性

**P≤0.01,*P≤0.05

3.3.2土地景觀格局因素

(1)土地景觀斑塊密度指數(shù)和景觀多樣性指數(shù)變化與氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)、食物生產(chǎn)等服務(wù)功能價(jià)值均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中與生物多樣性保護(hù)相關(guān)性最高,均達(dá)-0.990以上(表7)。自2000年東湖生態(tài)旅游區(qū)獲評全國首批4A級景區(qū)后,吹笛、磨山、聽濤等景區(qū)對多處連片自然景觀重新規(guī)劃建設(shè);2005年后,科教院所環(huán)繞的吹笛和磨山景區(qū),擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),水域、耕地、未利用地遭到剖解,碎片化趨勢明顯。景觀的碎片化破壞生態(tài)系統(tǒng)的完整性,降低生態(tài)服務(wù)功能的整體優(yōu)勢,進(jìn)而消減生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值;同時(shí)景觀碎片化對小氣候調(diào)節(jié)、集約型產(chǎn)出等造成不良影響,導(dǎo)致生物棲息地萎縮,成為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務(wù)功能不斷下降的重要影響因素。

(2)林地的景觀破碎指數(shù)變化與水源涵養(yǎng)、廢物處理和娛樂文化等服務(wù)功能價(jià)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其中與娛樂文化相關(guān)性最高,達(dá)0.991(表7)。林地是東湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的重要提供者,2000—2010年間,景區(qū)建設(shè)致使小片狀林地被逐漸轉(zhuǎn)化,引起林地破碎度指數(shù)略微下降;2011年武漢提出建設(shè)生態(tài)文明城市,景區(qū)內(nèi)行道樹、林木景觀小品的建設(shè)使得小片林地分布范圍擴(kuò)大,致使林地破碎度迅速回升。森林具有涵養(yǎng)水源、育土固碳等生態(tài)功能,林木小品及森林景觀蘊(yùn)含較好的觀光游憩價(jià)值,因此,林地碎片化成為影響支持性和娛樂文化功能價(jià)值的重要因素。

(3)水域景觀最大斑塊指數(shù)與水源涵養(yǎng)、廢物處理、娛樂文化等功能價(jià)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其中與娛樂文化相關(guān)性最高,達(dá)0.995;水域景觀破碎指數(shù)與氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)、食物生產(chǎn)等功能價(jià)值和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中與生物多樣性保護(hù)相關(guān)性最高,達(dá)-0.992(表7)。2010—2015年間,東湖隧道開工建設(shè),圍堰明挖的施工方法對東湖水生生物群體產(chǎn)生較大危害,隧道配套設(shè)施建設(shè)侵占了水域空間;通過Google Earth高清影像發(fā)現(xiàn),2012年后湖心的環(huán)湖大道和親水堤改造拓寬,至2015年達(dá)150 m左右。這些建設(shè)行為導(dǎo)致水域的碎片化趨勢加速,損害水域景觀的生態(tài)支持功能和觀光價(jià)值,致使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值縮減。因此,水域碎片化成為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值下降的重要影響因素。

4 結(jié)論與討論

以武漢東湖生態(tài)旅游區(qū)為研究對象,從時(shí)空維度系統(tǒng)分析土地利用碎片化趨勢,進(jìn)而探究土地利用碎片化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響,得出如下結(jié)論：

(1)2000至2015年,東湖生態(tài)旅游區(qū)各地類呈現(xiàn)明顯“去自然化”趨向,耕地、水域、未利用地呈遞減的趨勢,建設(shè)用地逐步增多。土地利用景觀整體呈現(xiàn)碎片化趨勢,斑塊密度由1.67上升到1.96,景觀多樣性指數(shù)則由1.59增加到1.71。主要地類中的林地和水域景觀格局也呈碎片化趨向。

(2)2000至2015年,東湖生態(tài)旅游區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值整體呈逐年下降的趨勢,從79602.99萬元下降到73354.18萬元,15年間減少6248.81萬元。貢獻(xiàn)東湖生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主體地類依次為：水域>林地>耕地>未利用地>草地,水域是東湖生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的主要提供者,占總體的80%左右。從土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值構(gòu)成來看,各項(xiàng)服務(wù)功能整體呈現(xiàn)下降趨勢,價(jià)值次序?yàn)椋核春B(yǎng)>廢物處理>生物多樣性保護(hù)>娛樂文化>氣候調(diào)節(jié)>土壤形成與保護(hù)>氣體調(diào)節(jié)>原材料>食物生產(chǎn)。

(3)在土地利用碎片化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的探究中,分別從土地利用變化及土地景觀格局兩類因素角度切入,發(fā)現(xiàn)：一方面,隨著“去自然化”的地類轉(zhuǎn)移,草地、耕地和水域面積變化與生態(tài)系統(tǒng)部分調(diào)節(jié)性、供給性、支持性和文化性功能的價(jià)值變化顯著正相關(guān),水域和未利用地的萎縮對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值下降的作用較顯著。另一方面,隨著景區(qū)內(nèi)規(guī)劃改造及城市基建等影響,東湖生態(tài)旅游區(qū)主體景觀碎片化趨向明顯。分析發(fā)現(xiàn)區(qū)域景觀斑塊密度指數(shù)和景觀多樣性指數(shù)的增大對氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)等功能價(jià)值下降具有消極作用,林地和水域的破碎化也一定程度推動(dòng)了支持性和文化性功能的價(jià)值下降;主體地類水域的碎片化,成為東湖觀光游憩等文化性功能價(jià)值及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值下降的關(guān)鍵因素。

文章的評估和分析有利于強(qiáng)化對都市生態(tài)旅游區(qū)土地景觀變化的認(rèn)識(shí),且對微小尺度的都市生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究是對當(dāng)前宏觀尺度相關(guān)研究的有益補(bǔ)充。隨著城市建設(shè)擴(kuò)張,其對域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響問題愈加顯著。研究發(fā)現(xiàn)都市生態(tài)旅游區(qū)土地利用碎片化的主要原因是城市建設(shè)盲目發(fā)展,由此帶來土地利用的不合理轉(zhuǎn)化,耕地、水域和未利用地等自然地類被分割轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地,致使土地景觀趨于碎片化,最終導(dǎo)致都市生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值逐漸下降。鑒于此,相關(guān)政府部門有必要強(qiáng)化都市生態(tài)旅游區(qū)規(guī)劃與管理,劃定生態(tài)用地紅線,嚴(yán)格控制生態(tài)旅游區(qū)內(nèi)土地不合理轉(zhuǎn)化,以維護(hù)都市生態(tài)系統(tǒng)平衡。由于獲取的土地利用數(shù)據(jù)量較少,文章對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的影響因素僅進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)性的相關(guān)分析,未來可適當(dāng)增加數(shù)據(jù)量,通過數(shù)理建模等方法提高影響因素分析的科學(xué)性。都市生態(tài)旅游區(qū)承載著生態(tài)觀光和休閑娛樂等功能,而旅游發(fā)展使景區(qū)難以得到合理的利用與保護(hù)。因此,土地利用碎片化對都市生態(tài)旅游區(qū)旅游業(yè)持續(xù)發(fā)展的互動(dòng)機(jī)制是未來值得深入研究的一個(gè)方向。