賈艷艷, 王少杰, 劉福勝, 于東明

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 山東 泰安 271018; 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利土木工程學(xué)院, 山東 泰安 271018)

生境質(zhì)量，又稱棲息地質(zhì)量，是指在一定的時(shí)空范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)提供適宜個(gè)體和種群持續(xù)生存與繁衍的能力，是一種重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，穩(wěn)定的生境質(zhì)量是維持生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的重要基礎(chǔ)[1-2]。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，大規(guī)模的人類開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)使土地利用方式、強(qiáng)度、格局等發(fā)生了深刻變化，導(dǎo)致生境質(zhì)量退化，進(jìn)而影響生物多樣性[3]。因此，開(kāi)展生境質(zhì)量評(píng)估對(duì)生物多樣性保護(hù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型由斯坦福大學(xué)、世界自然基金會(huì)以及大自然保護(hù)協(xié)會(huì)聯(lián)合開(kāi)發(fā)[4]，全稱為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和權(quán)衡的綜合評(píng)估模型，涵蓋淡水、海洋與陸地三大生態(tài)系統(tǒng)，模型中的生境質(zhì)量模塊被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛用于評(píng)估生境質(zhì)量。如，國(guó)外學(xué)者利用InVEST模型評(píng)估了非洲西部地區(qū)的生境質(zhì)量[5]、印度尼西亞Sumatra地區(qū)的老虎棲息地生境質(zhì)量[6]、澳大利亞維多利亞州中北部生產(chǎn)景觀中的生物多樣性等[7]。目前，基于土地利用變化的生境質(zhì)量評(píng)估以及揭示土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量影響是研究熱點(diǎn)之一。包玉斌等[2]利用InVEST模型并結(jié)合斑塊數(shù)、邊緣密度等表征生境破碎化的景觀指標(biāo)評(píng)估了陜西省黃河濕地自然保護(hù)區(qū)生境質(zhì)量以及土地利用變化對(duì)生境的影響；王耕等[8]采用InVEST模型和表征人類干擾強(qiáng)度的3個(gè)景觀指標(biāo)，揭示了老鐵山自然保護(hù)區(qū)人類干擾強(qiáng)度與生境質(zhì)量的時(shí)空變化及相關(guān)性；王惠等[9]利用InVEST模型和地理加權(quán)回歸模型分析了張家口市耕地、林地、草地、建設(shè)用地變化對(duì)生境質(zhì)量的影響；鐘莉娜等[1]利用InVEST模型分析了土地整治前后用地變化對(duì)生境質(zhì)量時(shí)空變化的影響；薛曉玉等[10]利用InVEST模型研究了祁連山地區(qū)土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響。黃河三角洲地區(qū)是中國(guó)三大河口三角洲之一，土地后備資源優(yōu)勢(shì)突出、自然資源豐富，生態(tài)區(qū)位極其重要，對(duì)維持黃河流域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義，同時(shí)在環(huán)渤海地區(qū)發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略地位[11-12]。2009年國(guó)務(wù)院通過(guò)了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)(下文簡(jiǎn)稱“黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)”)的開(kāi)發(fā)建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，進(jìn)入快速發(fā)展階段。然而，該區(qū)域是中國(guó)典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，不合理的開(kāi)發(fā)極易破壞生態(tài)環(huán)境[11-12]。因此，開(kāi)展土地利用變化及其與生境質(zhì)量相關(guān)性研究，對(duì)黃三角可持續(xù)發(fā)展具有一定實(shí)踐價(jià)值。目前，有學(xué)者采用InVEST模型對(duì)黃三角相關(guān)地區(qū)生境質(zhì)量開(kāi)展研究：周方文等[13]評(píng)估了黃河三角洲濱海濕地生境質(zhì)量；Li等[14]分析了2000—2015年?yáng)|營(yíng)市濱鳥(niǎo)棲息地生境質(zhì)量變化；張文靜等[15]研究了山東半島沿海地區(qū)土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響。然而，總體上針對(duì)黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量評(píng)估的研究較少。基于此，本文以2000，2010和2018年的土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用InVEST模型、土地利用程度指數(shù)和雙變量空間自相關(guān)模型等方法，揭示21世紀(jì)以來(lái)黃三角生境質(zhì)量的時(shí)空演變特征以及土地利用程度與生境質(zhì)量的關(guān)聯(lián)特征，以期為黃三角土地利用規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定參考。

1 研究區(qū)概況

黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)(116°55′—120°19′E，36°25′—38°14′N)位于山東省北部地區(qū)，渤海灣南岸和萊州灣西岸，是以黃河歷史沖積平原和魯北沿海地區(qū)為基礎(chǔ)，向周邊延伸擴(kuò)展形成的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，2009年上升為國(guó)家戰(zhàn)略[12]。區(qū)域范圍涉及東營(yíng)、濱州兩市以及濰坊的壽光市、寒亭區(qū)、昌邑市，德州的樂(lè)陵市、慶云縣，淄博的高青縣和煙臺(tái)的萊州市，共19個(gè)縣市區(qū)，本研究區(qū)面積為25 473.47 km2。2018年，研究區(qū)年末總?cè)丝? 041.72萬(wàn)人，地區(qū)生產(chǎn)總值9 850.18億元。屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫14.6 ℃，年均降水量約620 mm，集中于夏季。研究區(qū)總體地勢(shì)低平，南高北低，沿黃河由西南向東北傾斜[16]。研究區(qū)內(nèi)濕地資源優(yōu)勢(shì)顯著，黃河、馬頰河、小清河等近20條河流水系縱橫境內(nèi)，是中國(guó)暖溫帶上最完整、最廣闊、最年輕的河口濕地生態(tài)系統(tǒng)，形成了數(shù)量眾多的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)地，包括黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)和濱州貝殼堤島與濕地2處國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、黃河口和鶴伴山2處國(guó)家級(jí)森林公園、山東黃河島和濱州秦皇河等9處國(guó)家級(jí)濕地公園以及濱州市中海水利風(fēng)景區(qū)、東營(yíng)清風(fēng)湖水利風(fēng)景區(qū)等24處國(guó)家級(jí)水利風(fēng)景區(qū)。據(jù)濕地中國(guó)(http:∥www.shidi.org/)，黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)共有植物400余種、野生動(dòng)物1 627種，其中有丹頂鶴(Grus japonensis)、東方白鸛(Ciconia boyciana)等國(guó)家一級(jí)保護(hù)鳥(niǎo)類12種和大天鵝(Cygnus cygnus)、灰鶴(Grus grus)等國(guó)家二級(jí)保護(hù)鳥(niǎo)類51種。黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)處在多種生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)帶，擁有河海交匯、濱海灘涂景觀、油氣礦產(chǎn)等資源，獨(dú)具特色，被譽(yù)為中國(guó)“最具開(kāi)發(fā)潛力的三角洲”，也是特殊的生態(tài)功能區(qū)和典型的生態(tài)敏感區(qū)[12,16]。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為2000，2010和2018年黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)地區(qū)的土地利用/覆被柵格數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m，DEM數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m，均來(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)《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2017)》和研究目的將研究區(qū)用地類型分為耕地(水田、旱地)、林地(有林地、灌木林、疏林地、其他林地)、草地(高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地)、濕地(河渠、湖泊、水庫(kù)坑塘、灘涂、灘地、沼澤地)、建設(shè)用地(城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、工礦交通用地)和未利用地(沙地、鹽堿地、裸土地、裸巖石質(zhì)地、其他用地)6個(gè)一級(jí)類型和23個(gè)二級(jí)類型。社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)據(jù)來(lái)源于2001—2019年《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》《東營(yíng)市統(tǒng)計(jì)年鑒》《濱州市統(tǒng)計(jì)年鑒》《濰坊市統(tǒng)計(jì)年鑒》《德州市統(tǒng)計(jì)年鑒》《淄博市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《煙臺(tái)市統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各區(qū)縣政府官網(wǎng)。

2.2 研究方法

2.2.1 基于InVEST模型的生境質(zhì)量評(píng)估 InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(Habiat Quality Model)將土地覆被與生物多樣性威脅因子相結(jié)合，是生境質(zhì)量量化研究的重要工具[8-9]。本研究采用該模塊對(duì)黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)地區(qū)21世紀(jì)以來(lái)的生境質(zhì)量進(jìn)行分析。生境質(zhì)量計(jì)算公式為：

(1)

(2)

式中：Qxj為用地類型圖j中柵格x的生境質(zhì)量;Hj為地類j的生境適宜度;k為半飽和常數(shù),一般設(shè)置為生境退化程度最大值的1/2[1];z為模型默認(rèn)參數(shù),一般設(shè)置為2.5[17-18];Dxj為生境退化程度;R為脅迫因子個(gè)數(shù);wr為脅迫因子r的權(quán)重;Yr為脅迫因子層在用地類型圖中的柵格個(gè)數(shù);ry為用地類型圖中每個(gè)柵格上脅迫因子的個(gè)數(shù);Sjr為j類型土地覆被對(duì)脅迫因子r的敏感性;irxy為柵格y中的威脅因子r對(duì)柵格x的影響;βx設(shè)置為1[1]。參考模型推薦值和相關(guān)研究[9,14-15],威脅源及生境類型對(duì)各威脅源的敏感度詳見(jiàn)表1—2。

表1 威脅源的最大影響距離、權(quán)重及其衰退類型

表2 不同土地利用類型的生境適宜度及對(duì)威脅源的敏感度

2.2.2 土地利用程度指數(shù) 土地利用程度在一定程度上體現(xiàn)了人類活動(dòng)的干擾強(qiáng)度。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)，人類活動(dòng)的干擾逐漸改變了土地的原始自然屬性，不同的土地利用類型代表不同的人類活動(dòng)或土地利用程度特征[19-20]。土地利用程度指數(shù)的計(jì)算公式為：

(3)

式中：L為研究區(qū)土地利用程度指數(shù);n為用地類型數(shù)量;Ai為第i類用地類型的面積(km2)；A為研究區(qū)總面積(km2)；Pi為不同類型的土地利用程度參數(shù),表示不同土地利用類型人類改造、管理等活動(dòng)的強(qiáng)度和屬性特征,其取值(表3)根據(jù)參考文獻(xiàn)[19-20]。

為了在更小尺度上揭示土地利用程度對(duì)生境質(zhì)量的影響，根據(jù)研究區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元的大小以及計(jì)算工作量，在ArcGIS中利用網(wǎng)格法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行6 km×6 km的幅度采樣，共形成827個(gè)網(wǎng)格，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的單位面積土地利用程度指數(shù)。

表3 不同土地利用類型的土地利用程度參數(shù)值(Pi)

2.2.3 雙變量空間自相關(guān)模型 空間自相關(guān)模型能夠反映某種因素在空間位置的相關(guān)程度，分為全局和局部空間自相關(guān)，多采用Moran’sI和Local Moran’sI指數(shù)描述，雙變量空間自相關(guān)能夠揭示不同要素空間分布的相關(guān)性[21-22]。本文依托該模型，利用GeoDa軟件，采用Moran散點(diǎn)圖和空間聯(lián)系的局部指標(biāo)(LISA)進(jìn)行空間自相關(guān)分析，依據(jù)空間分布關(guān)系將集聚類型劃分為高高聚集(H-H)、高低聚集(H-L)、低高聚集(L-H)和低低聚集(L-L)，探究土地利用程度和生境質(zhì)量的空間相關(guān)特征。具體計(jì)算公式詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[23-24]。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)各土地利用類型面積及占比表明(表4)，2000—2018年，耕地始終為優(yōu)勢(shì)用地類型，3個(gè)時(shí)期占比均在61%以上；其次是濕地。近18 a來(lái)研究區(qū)各地類變化多樣，耕地先增后減，整體增加168.07 km2；林地先減后增，整體減少65.06 km2；草地減少1 506.39 km2；濕地占比由13.51%增至18.77%，增加1 338.70 km2，增幅為38.89%；建設(shè)用地增加1 421.87 km2，增幅達(dá)52.19%；未利用地先減后增，整體減少1 357.19 km2，減幅達(dá)93.04%，變化率最大。

表4 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)各土地利用類型面積及占比

為充分了解各用地類型的結(jié)構(gòu)變化，構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表5)，分析可知，2000—2010年，耕地主要流向建設(shè)用地和濕地，由于城鎮(zhèn)化建設(shè)有1 370.40 km2的耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，占耕地轉(zhuǎn)出量的82.30%，主要分布在東營(yíng)區(qū)、鄒平市、濱城區(qū)、廣饒縣、博興縣、壽光市；有256.85 km2耕地轉(zhuǎn)為濕地。林地減少70.34 km2，主要流向耕地和建設(shè)用地。草地主要流向耕地(697.54 km2)、濕地(676.90 km2)和建設(shè)用地(151.68 km2)。有250.96 km2的濕地轉(zhuǎn)為耕地，集中在河口區(qū)；有153.71 km2的濕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，集中在寒亭區(qū)西北部，原因在于寒亭經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)自2000年被確定為山東省“8321”工程中的8個(gè)省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)之一后進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段。有668.17 km2,150.00 km2的建設(shè)用地分別轉(zhuǎn)為耕地和濕地，均集中分布在東營(yíng)市河口區(qū)，這與工礦廢棄地復(fù)墾、村莊歸并及濕地保護(hù)措施緊密相關(guān)。未利用地主要流向耕地、濕地和建設(shè)用地，42.13%的未利用地轉(zhuǎn)為耕地，主要分布在沾化區(qū)、墾利區(qū)、河口區(qū)、無(wú)棣縣的中部區(qū)域；39.50%的未利用地轉(zhuǎn)為濕地，主要集中在河口區(qū)、沾化區(qū)、無(wú)棣縣北部的濱海區(qū)域；13.67%的未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，集中分布在河口區(qū)東北部濱海區(qū)域(因?yàn)樵搮^(qū)域在2006年被批準(zhǔn)設(shè)立東營(yíng)港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，其用地均為荒堿地)和東營(yíng)區(qū)，2000—2010年?yáng)|營(yíng)區(qū)主城區(qū)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)急劇擴(kuò)張，大量未利用地被占用，這與《東營(yíng)市土地利用總體規(guī)劃(1996—2010年)》中土地利用的基本方針相一致。

相較上一時(shí)段，2010—2018年各用地類型的轉(zhuǎn)出量均顯著減少。246.01和221.15 km2的耕地分別流向濕地、建設(shè)用地，其中耕地轉(zhuǎn)為濕地集中在河口區(qū)中部和昌邑市西北部，零散分布在墾利區(qū)、無(wú)棣縣、博興縣和鄒平市。林地和草地轉(zhuǎn)移不明顯。濕地主要流向建設(shè)用地，達(dá)212.13 km2，占建設(shè)用地增加量的47.67%，主要分布在河口區(qū)、東營(yíng)區(qū)、壽光市、寒亭區(qū)、昌邑市和萊州市，表明建設(shè)用地對(duì)濕地生態(tài)空間的侵占依然嚴(yán)峻。同時(shí)，有83.40 km2的建設(shè)用地轉(zhuǎn)為濕地，集中在河口區(qū)東北部區(qū)域，這與黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)的管理緊密相關(guān)。

表5 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

3.2 生境質(zhì)量時(shí)空變化分析

生境質(zhì)量指數(shù)是0～1的連續(xù)變量，越接近1，生境質(zhì)量越好，表明生物多樣性維持越好[9-10]。參考已有成果[25]，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，將生境質(zhì)量劃分為低[0,0.1]、較低(0.1,0.3]、中等(0.3,0.5]、較高(0.5,0.7]和高(0.7,1]5個(gè)等級(jí)，各等級(jí)生境質(zhì)量的面積及占比詳見(jiàn)表6，其空間分布如附圖11所示。

表6 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)不同等級(jí)生境質(zhì)量面積、占比及生境質(zhì)量平均值

3.2.1 生境質(zhì)量時(shí)間上變化 各等級(jí)生境質(zhì)量面積占比(表6)和轉(zhuǎn)移矩陣(表7)表明，黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量總體上處于中等以上水平，處于中等、較高和高生境的面積達(dá)82%以上，這與研究區(qū)耕地面積廣闊和河流、湖泊、灘涂等濕地自然生境面積較大緊密相關(guān)。2000—2018年，低生境不斷增加，增加1 043.19 km2，增幅為33.49%，其中前10 a主要由中等轉(zhuǎn)化而來(lái)，占低生境增加量的74.68%，原因是城鎮(zhèn)化擴(kuò)張大量建設(shè)用地侵占耕地；后8 a主要由中等、高生境轉(zhuǎn)化而來(lái)，分別占低生境增加量的49.94%和45.14%，結(jié)合上文，這一時(shí)段建設(shè)用地?cái)U(kuò)張主要是侵占耕地和濕地，使得生境適宜度較高的用地類型面積減少。較低生境呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，在前10 a急劇減少，減少1 283.42 km2，減幅為88.83%，主要流向中等和高生境。中等生境先增后減，整體減少420.84 km2，主要轉(zhuǎn)為低和高生境；前10 a有1 433.72和480.72 km2的中等生境分別轉(zhuǎn)為低、高生境；后8 a有223.05和260.01 km2的中等生境分別轉(zhuǎn)為低、高生境。較高生境不斷減少，由2000年的6.13%減至2018年的2.42%，其中前10 a主要轉(zhuǎn)為高、中生境，這一時(shí)期草地主要轉(zhuǎn)為濕地和耕地；后8 a主要轉(zhuǎn)為高生境，占轉(zhuǎn)出量的92.24%。高生境持續(xù)增加，占比由11.30%增為17.55%(其中前10 a增加顯著，增幅達(dá)42.07%)，結(jié)合上文，這一時(shí)期生境適宜度最高的濕地持續(xù)增加，使生境質(zhì)量得到改善。2000，2010和2018年黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)平均值分別為0.403 5，0.409 6和0.410 4(表6)，進(jìn)一步表明研究區(qū)生境質(zhì)量整體呈提升態(tài)勢(shì)。

但研究區(qū)各等級(jí)生境質(zhì)量變化呈現(xiàn)“增—減—減—減—增”的特征，即生境質(zhì)量變化表現(xiàn)為較低、中等、較高減少而高、低生境持續(xù)增加的“中段縮減、兩端增長(zhǎng)”發(fā)展特征。

表7 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量轉(zhuǎn)移矩陣 km2

3.2.2 生境質(zhì)量空間上變化 2000—2018年，黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量空間分布與土地利用狀況基本吻合?？臻g分布上表現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性，呈現(xiàn)以濕地為主的濱海和黃河沿岸帶狀區(qū)域生境質(zhì)量高、耕地和建設(shè)用地分布區(qū)生境質(zhì)量普遍低的總體特征(附圖11)。低生境質(zhì)量主要集中在各區(qū)縣的建成區(qū)和工礦企業(yè)分布區(qū)(如墾利區(qū)的孤東油田區(qū)域生境質(zhì)量為低等級(jí))，其中東營(yíng)區(qū)低生境面積最大，原因在于東營(yíng)區(qū)是東營(yíng)市的中心區(qū)，經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)、人口眾多、產(chǎn)業(yè)密集，人類活動(dòng)對(duì)生境干擾強(qiáng)度大；前10 a各區(qū)縣的低生境面積顯著增加，以東營(yíng)區(qū)、濱城區(qū)、廣饒縣和壽光市尤為突出，結(jié)合前文可知前10 a上述各區(qū)域的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張極為顯著，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生境質(zhì)量影響較大，因此，必須采取有效措施減少開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。較低生境質(zhì)量在2000年主要集中在河口區(qū)北部和沾化區(qū)中南部，之后顯著減少。較高和高生境質(zhì)量分布在無(wú)棣縣、沾化區(qū)、河口區(qū)、墾利區(qū)、東營(yíng)區(qū)、壽光市、寒亭區(qū)和昌邑市的濱海區(qū)域以及黃河沿岸，原因是該區(qū)域河海交匯，河湖、灘涂、沼澤等濕地多樣，生物多樣性豐富、自然資源多樣，生態(tài)環(huán)境較好。為更直觀地反映黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量時(shí)空變化特征，借助ArcGIS中的柵格計(jì)算器功能獲得2000—2018年的變化結(jié)果，并采用自然斷點(diǎn)法將生境質(zhì)量變化程度劃分為顯著下降、中度下降、基本不變、中度提升和顯著提升5個(gè)等級(jí)(附圖11)。由附圖11可知，2000—2018年黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量變化程度呈明顯的地域差異性，河口區(qū)、沾化區(qū)和無(wú)棣縣的生境質(zhì)量顯著提升，墾利區(qū)、壽光市、寒亭區(qū)和昌邑市的濱海區(qū)域生境質(zhì)量為中度提升，主要得益于國(guó)家和地方政府加大對(duì)黃河三角洲國(guó)家自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)管理力度、濕地生態(tài)恢復(fù)措施、刁口河流路生態(tài)補(bǔ)水工程等使?jié)竦孛娣e大量增加，以及自然保護(hù)地的建設(shè)，如黃河島國(guó)家濕地公園、壽光濱海國(guó)家濕地公園、昌邑濱海國(guó)家濕地公園等；但在生境質(zhì)量提升的區(qū)域也存在局部區(qū)域生境下降現(xiàn)象，這種變化主要是人類活動(dòng)的影響，如河口區(qū)、墾利區(qū)、東營(yíng)區(qū)、壽光區(qū)和寒亭區(qū)，因此，必須加強(qiáng)高等級(jí)生境質(zhì)量的連通性保護(hù)，防止生境破碎化。東營(yíng)區(qū)、濱城區(qū)、鄒平市、博興縣、廣饒縣、壽光市、寒亭區(qū)的建成區(qū)生境退化嚴(yán)重，其中東營(yíng)市、濱州市2018年的GDP分別是2000年的8.93和9.78倍，2000—2018年?yáng)|營(yíng)市和濱州市常住人口增長(zhǎng)率分別為21.14%和10.06%，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增加、城鎮(zhèn)擴(kuò)張使土地利用程度增強(qiáng)，人地矛盾更為激烈，加大了生境威脅度。

3.3 土地利用程度與生境質(zhì)量相關(guān)性分析

為進(jìn)一步探明土地利用程度對(duì)生境質(zhì)量的影響程度，引入雙變量空間自相關(guān)模型。借助ArcGIS的空間分析工具提取對(duì)應(yīng)網(wǎng)格的平均生境質(zhì)量指數(shù)，采用雙變量空間自相關(guān)模型分析土地利用程度(單位面積土地利用程度指數(shù))和生境質(zhì)量的空間關(guān)聯(lián)特征。結(jié)果表明(圖1)，散點(diǎn)主要分布在第二象限(H-L)和第四象限(L-H)，2000，2010和2018年的全局Moran′sI指數(shù)分別為-0.582 5，-0.731 8和-0.751 1，說(shuō)明土地利用程度與生境質(zhì)量在空間上呈顯著的負(fù)相關(guān)性，且相關(guān)性不斷增強(qiáng)，即土地利用程度越大，生境質(zhì)量越低，反之，生境質(zhì)量越高。LISA聚類分析表明，研究區(qū)土地利用程度與生境質(zhì)量的集聚形態(tài)以低程度—高生境相關(guān)和高程度—低生境相關(guān)為主，低程度—高生境區(qū)主要分布在濱海區(qū)域，高程度—低生境區(qū)主要分布在各區(qū)縣的建成區(qū)。2000—2018年，低程度—高生境集聚分布面積持續(xù)增加，占比由14.42%增至17.24%，變化明顯區(qū)域主要為沾化區(qū)和河口區(qū)的北部濱海區(qū)域，主要原因在于山東省著力推進(jìn)引供水體系建設(shè)和黃河入海流路治理，于2009年啟動(dòng)了刁口河生態(tài)補(bǔ)水工程，之后又實(shí)施了汛前調(diào)水調(diào)沙，對(duì)黃河三角洲濕地有計(jì)劃地生態(tài)補(bǔ)水和多項(xiàng)濕地生態(tài)修復(fù)措施，并加大管理力度[26]，使退化濕地生境得到了修復(fù)，水生植物種類及鳥(niǎo)類數(shù)量顯著增加，生態(tài)效果顯著；高程度—低生境集聚分布面積占比由7.35%增至11.02%，變化明顯區(qū)域主要為東營(yíng)區(qū)、濱城區(qū)、博興縣、廣饒縣、壽光市和鄒平市的建成區(qū)，主要原因是城鎮(zhèn)空間擴(kuò)張力度大，耕地和濕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，使得生境威脅源地的面積顯著增加，從而導(dǎo)致低等級(jí)生境質(zhì)量面積明顯增加。

圖1 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量與土地利用程度的Moran散點(diǎn)圖

4 討論與結(jié)論

4.1 結(jié) 論

(1) 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)主要用地類型是耕地和濕地。耕地先增加后減少；林地和草地整體呈減少趨勢(shì)；濕地和建設(shè)用地持續(xù)增加，增幅分別為38.89%和52.19%；未利用地減少顯著，減幅為93.04%。各用地類型間的轉(zhuǎn)換以耕地、草地和未利用地向建設(shè)用地及濕地轉(zhuǎn)換為主；相較前10 a，后8 a各用地類型轉(zhuǎn)出量顯著減少。

(2) 研究區(qū)生境質(zhì)量總體上處于中等以上水平，中等、較高和高的占比之和達(dá)82%以上；生境質(zhì)量整體趨于提升，但呈現(xiàn)較低、中等、較高減少而高、低生境持續(xù)增加的“中段縮減、兩端增長(zhǎng)”發(fā)展特征。

(3) 研究區(qū)生境質(zhì)量具有顯著空間異質(zhì)性，高等級(jí)生境質(zhì)量集中在以濕地景觀為主的濱海區(qū)域及黃河沿岸，呈帶狀分布；低等級(jí)生境質(zhì)量集中在建設(shè)用地和耕地分布區(qū)。

(4) 黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)土地利用程度與生境質(zhì)量在空間上呈顯著負(fù)相關(guān)性，且相關(guān)性不斷增強(qiáng)；LISA聚集類型以低程度—高生境相關(guān)和高程度—低生境相關(guān)為主，且該兩類集聚分布呈增加趨勢(shì)。

4.2 討 論

土地利用變化是引起生境質(zhì)量變化與生境破碎的重要因素[27]，黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)各時(shí)期生境質(zhì)量處于中等的面積占比最高，均在63%以上，這是由于各年份耕地面積占比高于61%，耕地作為一種生境威脅因子，其生境適宜度強(qiáng)于建設(shè)用地、鹽堿地，而低于濕地、林地、草地，又因耕地多分布于研究區(qū)中部平原區(qū)域，故中等生境多分布于研究區(qū)中部。2000—2018年，黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)生境質(zhì)量變化表現(xiàn)為“中段縮減、兩端增長(zhǎng)”的發(fā)展特征；高生境質(zhì)量集中在濱海和黃河沿岸的濕地生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域，且面積不斷增加，與濕地景觀面積變化趨勢(shì)相一致，這主要得益于自然保護(hù)地的建設(shè)與管理和一系列濕地保護(hù)工作，2002年起黃河三角洲國(guó)家自然保護(hù)區(qū)通過(guò)修筑圍壩、引灌黃河水、增加濕地淡水存量等措施實(shí)施恢復(fù)濕地工程，并且自2009年黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略以來(lái)，國(guó)家和地方政府針對(duì)黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)濕地和生物多樣性保護(hù)也采取了一系列生態(tài)保護(hù)政策和恢復(fù)措施，如《全國(guó)濕地保護(hù)工程實(shí)施規(guī)劃(2011—2015年)》《山東省濕地保護(hù)辦法》《山東黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)詳細(xì)規(guī)劃(2014—2020年)》和刁口河流路生態(tài)調(diào)水工程等均對(duì)濕地保護(hù)起到積極作用；低生境質(zhì)量集中在建成區(qū)，根據(jù)土地利用分析結(jié)果可知，2000年以來(lái)黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)各區(qū)縣建設(shè)用地大量增加，其中以東營(yíng)市中心區(qū)——東營(yíng)區(qū)建成區(qū)擴(kuò)張尤為顯著，而其生境質(zhì)量退化也極為明顯，表明建設(shè)用地的增加是研究區(qū)生境質(zhì)量最大的威脅。

研究區(qū)各等級(jí)生境質(zhì)量在2010—2018年的轉(zhuǎn)出量均顯著少于2000—2010年的轉(zhuǎn)出量，這種變化特征與土地利用類型的轉(zhuǎn)出規(guī)律相一致。此外，本研究采用網(wǎng)格法揭示了單位面積土地利用程度指數(shù)與生境質(zhì)量在空間上呈顯著負(fù)相關(guān)性，并且相關(guān)性不斷增強(qiáng)，進(jìn)一步表明土地利用強(qiáng)度是影響生境質(zhì)量的重要因素，整體上土地利用強(qiáng)度越大生境質(zhì)量相對(duì)越差，原因是土地利用強(qiáng)度加大會(huì)使威脅源地的面積擴(kuò)張，導(dǎo)致周邊區(qū)域生境退化。因此，針對(duì)高等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)要保護(hù)林草、濕地等生態(tài)源地，加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線，防止建設(shè)用地侵占生態(tài)空間；針對(duì)低等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)要強(qiáng)化城鎮(zhèn)集約化發(fā)展，防止建設(shè)用地?zé)o序蔓延擴(kuò)張，同時(shí)必須加強(qiáng)城市公園、濕地公園、街頭綠地、城市綠道等城鎮(zhèn)綠色空間的建設(shè)以改善生境質(zhì)量。

在黃河流域大保護(hù)背景下，開(kāi)展黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量影響研究對(duì)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到一定支撐作用。黃三角經(jīng)濟(jì)區(qū)在開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，必須堅(jiān)持“山水林田湖草生命共同體理念”，應(yīng)依托境內(nèi)的優(yōu)勢(shì)景觀資源——濕地，加強(qiáng)濕地生態(tài)系統(tǒng)連通性保護(hù)，防止生境破碎化。InVEST模型在空間表達(dá)、生物量評(píng)估等方面具有優(yōu)勢(shì)[4-10]，是目前進(jìn)行生境質(zhì)量評(píng)估應(yīng)用較廣泛的模型，但模型中關(guān)于威脅源最大影響距離、生境敏感度等參數(shù)的設(shè)置以及生境質(zhì)量等級(jí)劃分沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不利于同一時(shí)期不同地區(qū)間生境質(zhì)量的比較。因此，在未來(lái)需關(guān)注關(guān)鍵參數(shù)的確定及其對(duì)結(jié)果的影響。此外，今后還需進(jìn)一些揭示不同土地利用類型與生境質(zhì)量的相關(guān)性及其對(duì)生境質(zhì)量影響的空間分布特征。