李慧杰,牛 香,王 兵,*,趙志江

1 北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院,北京 100083 2 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所,北京 100091 3 國家林業(yè)和草原局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100091 4 江西大崗山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站,新余 338033 5 中國國際工程咨詢有限公司農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與地區(qū)業(yè)務(wù)部,北京 100048

武陵山區(qū)是我國集中連片特困地區(qū)之一,中共中央、國務(wù)院及各級(jí)政府為武陵山區(qū)的發(fā)展從各方面提供政策支持。退耕還林工程作為我國“六大林業(yè)工程”之一,同時(shí)也是我國實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重要舉措[1-2],新一輪退耕還林工程自2014年啟動(dòng)以來,武陵山區(qū)內(nèi)各省退耕還林工程任務(wù)主要向片區(qū)傾斜,堅(jiān)持發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)助推扶貧,取得了很好的成效。

隨著生態(tài)系統(tǒng)為人類福祉做出的貢獻(xiàn)被普遍認(rèn)可,國內(nèi)外大量關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究涌現(xiàn),部分學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量化評估、時(shí)空演變、模擬預(yù)測以及權(quán)衡協(xié)同關(guān)系等多個(gè)角度進(jìn)行了的研究[3-7],較為常用的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量評估方法一般為實(shí)際市場法、替代市場法和虛擬市場法[8]；目前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有較為成熟的評估方法,同時(shí),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在景觀規(guī)劃領(lǐng)域也成為了研究熱點(diǎn),有學(xué)者從農(nóng)田、林地等不同景觀尺度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行研究,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行景觀格局演變對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的研究[9-17]；此外,還有學(xué)者針對景觀破碎化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的聯(lián)系提出了一個(gè)概念框架,認(rèn)為景觀破碎化主要對生物多樣性保護(hù)功能、涵養(yǎng)水源和森林游憩等功能產(chǎn)生正面或負(fù)面的影響[18]?？傮w而言,目前已有的研究主要側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)本身的估算與演變,即便是從景觀角度進(jìn)行分析,也是對單一功能或單一景觀進(jìn)行研究,針對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀結(jié)構(gòu)兩者之間整體的相互作用機(jī)制的研究較少。因此本文以武陵山區(qū)退耕還林工程為例,對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行估算、景觀格局演變進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局耦合協(xié)調(diào)度,一方面對片區(qū)實(shí)施退耕還林工程取得的生態(tài)效益情況進(jìn)行總結(jié),另一方面揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局在時(shí)間和空間上的動(dòng)態(tài)關(guān)系,填補(bǔ)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和景觀格局演變耦合協(xié)調(diào)研究的空白,同時(shí)可為片區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理和土地利用資源合理有效配置提供決策輔助,對人與自然和諧耦合發(fā)展具有重要意義,對于全面實(shí)施長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略和加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有時(shí)代意義。

1 研究區(qū)概況

武陵山區(qū)(圖1)是我國以少數(shù)民族聚集為主的集中連片特困地區(qū)之一[19],地處重慶、貴州、湖北、湖南四省交界地帶,包含64個(gè)縣,片區(qū)以武陵山脈為中心,地形復(fù)雜,山巒起伏,小型盆地和丘陵遍布其中[20],片區(qū)總?cè)丝跒?300多萬人,少數(shù)民族占總?cè)丝跀?shù)量將近一半[21],受民族宗教、自然因素等影響,片區(qū)長期處于相對封閉的狀態(tài),經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后。此外,武陵山區(qū)位于我國重要的長江經(jīng)濟(jì)帶,同時(shí)是我國的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),典型的亞熱帶動(dòng)植物區(qū),生物多樣性保護(hù)區(qū),長江流域水土保持、水源涵養(yǎng)以及生態(tài)安全屏障功能區(qū),是連接中原與西南的交通紐帶,中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)的分水嶺和西部大開發(fā)的最前沿[22],片區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境和緩慢的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對長江經(jīng)濟(jì)帶整體的建設(shè)起到一定的阻礙作用,基于此,武陵山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以生態(tài)文明建設(shè)與扶貧開發(fā)相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)生態(tài)保護(hù),把修復(fù)生態(tài)環(huán)境放在首要位置。

圖1 武陵山區(qū)地理位置示意圖Fig.1 Geographical Map of Wuling Mountains area

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

(1)由于退耕還林工程開始于1999年,前期缺乏相關(guān)生態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù),故本文選用2005年和2017年各省退耕還林工程資源數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能估算,該數(shù)據(jù)由國家林業(yè)和草原局退耕還林(草)工程管理中心提供(表1),退耕還林工程共有退耕地還林、宜林荒山荒地造林和封山育林3種植被恢復(fù)模式,本文以3種模式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示和計(jì)算,需要注意的是,退耕還林工程并不是武陵山區(qū)唯一的生態(tài)工程,本文以退耕還林工程為例,進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與景觀格局之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,不涉及其他林業(yè)工程；

表1 武陵山區(qū)退耕還林工程實(shí)施情況

(2)生態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)來源于武陵山區(qū)內(nèi)及周邊的10個(gè)森林生態(tài)站和4個(gè)退耕還林工程專項(xiàng)及輔助監(jiān)測站,以及多個(gè)輔助觀測點(diǎn)和固定樣地(見圖2)；

圖2 武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測站點(diǎn)分布 Fig.2 Distribution of monitoring stations for ecological benefits of GGP in Wuling Mountain area

(3)1995、2005、2015年3期土地利用數(shù)據(jù)從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/)下載。

2.2 研究方法

2.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估

本研究選取保育土壤、林木養(yǎng)分固持、涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化大氣環(huán)境5項(xiàng)主要生態(tài)服務(wù)功能,參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》( GB/T 38582—2020)和《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測與評估規(guī)范》(LY/T 2573—2016)和《森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測與評估規(guī)范》(LY/T 2241—2014)兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),采用分布式測算方法對武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估,即對武陵山區(qū)每個(gè)縣,按退耕還林工程3種植被恢復(fù)模式的優(yōu)勢樹種(組)進(jìn)行計(jì)算,相關(guān)計(jì)算公式詳情請參照文獻(xiàn)[23-27]。

2.2.2景觀格局分析

景觀格局分析基于1995、2005、2017年3期的景觀類型分布圖,景觀核密度分析結(jié)果利用ArcGIS的核密度分析工具獲得[28-29],景觀格局指數(shù)利用fragstats專業(yè)軟件獲得,各指標(biāo)含義參照文獻(xiàn)[30-31]。

2.2.3耦合協(xié)調(diào)度模型

(1)指標(biāo)無量綱化

(2)嫡權(quán)法確定權(quán)重模型

(3)耦合協(xié)調(diào)度

根據(jù)已有研究,當(dāng)C=0時(shí),無耦合,當(dāng)D∈(0,0.3]時(shí),為低度耦合,D∈(0.3,0.8]時(shí),為中度耦合,D∈(0.8,1)時(shí),為高度耦合。當(dāng)D∈(0,0.3]時(shí),為低度協(xié)調(diào)耦合,D∈(0.3,0.5]時(shí),為中度協(xié)調(diào)耦合,D∈(0.5,0.8]時(shí),為高度協(xié)調(diào)耦合,D∈(0.8,1)時(shí),為極度協(xié)調(diào)耦合[32-33]。

3 結(jié)果與分析

3.1 退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量

武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量如表3所示,2005—2017年間武陵山區(qū)退耕還林工程各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量均增長程度均在15倍左右,其中林木養(yǎng)分固持物質(zhì)量增長程度最高為16.75倍,其次為釋氧和固碳功能,增長程度均在16倍之上。整體來看,武陵山區(qū)退耕還林工程2005—2017年間,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)揮穩(wěn)定增長,對于改善生態(tài)環(huán)境,保護(hù)生態(tài)安全具有重要作用。

表2 退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能計(jì)算公式

表3 武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量

以武陵山區(qū)2005年和2017年涵養(yǎng)水源、固碳和滯塵功能為例,分析片區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量空間分布特征。由圖3可知,2005年三項(xiàng)功能整體空間分布格局基本遵循由中間向南北兩個(gè)方向逐漸降低,且片區(qū)南部整體大于北部的趨勢；2017年,片區(qū)內(nèi)各縣三項(xiàng)功能均有較大增長,空間分布格局呈現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量較高的地區(qū)逐漸由西部向東南方向蔓延,分布較2005年更為均衡。

圖3 武陵山區(qū)退耕還林工程2005年和2017年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量空間分布格局Fig.3 Spatial Distribution Pattern of Ecological Benefit Material Quantity of GGP in Wuling Mountain area in 2005 and 2007

3.2 景觀格局變化空間集聚特征分析

1995—2005年10年間,武陵山區(qū)景觀變化主要呈片狀集中分布在西部地區(qū)的重慶市和銅仁地區(qū)(如圖 4),景觀格局變化最大值為148.086。2005—2015年間,武陵山區(qū)景觀變化景觀變化向東南部擴(kuò)散,主要集中在片區(qū)內(nèi)重慶市、銅仁地區(qū)、婁底市、和邵陽市,恩施土家族苗族自治州和湘西土家族苗族自治州次之,景觀格局變化最大值為38.2869,與1995—2005年間對比景觀變化不太明顯,景觀格局變化空間上更為分散。從景觀格局變化的主要區(qū)域來看,20年間,景觀格局變化主要發(fā)生在坡度大于25°的區(qū)域,這與退耕還林工程實(shí)施情況極為相似,坡度大于25°耕地是退耕還林工程實(shí)施主要區(qū)域之一,同時(shí),工程實(shí)施期間2005年前資源面積增長幅度較高,景觀格局變化最大值也較大,反映了退耕還林工程對景觀格局的影響。此外,武陵山區(qū)20年間景觀格局演變主要分布在林地、耕地和草地之間,其中林地和耕地之間的轉(zhuǎn)移率最高,1995—2005年間,三者相互轉(zhuǎn)化占整個(gè)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)的86.91%,2005—2015年間,三者相互轉(zhuǎn)化占整個(gè)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)的76.52%,表明武陵山區(qū)景觀格局變化主要受這3種景觀類型影響。

圖4 武陵山區(qū)景觀格局轉(zhuǎn)移密度Fig.4 Transfer density of landscape pattern in Wuling Mountain area

3.3 景觀格局指數(shù)變化分析

在景觀尺度上進(jìn)行景觀格局指數(shù)的計(jì)算,如表4所示。

表4 武陵山區(qū)景觀水平景觀格局指數(shù)

從景觀水平指數(shù)上可以看出,1995—2015年武陵山區(qū)的景觀斑塊數(shù)量和斑塊密度先減少后增加,增幅不太明顯,蔓延度指數(shù)逐年減少,聚集指數(shù)先增加后減少,表明景觀中存在大量破碎的小板塊,連接性在下降,原因一方面為城市擴(kuò)張影響,另一方面與退耕還林工程有關(guān),增加的林地和減少的耕地造成了景觀的破碎化,影響到景觀格局中原有優(yōu)勢景觀及其連通性,但在類型水平上計(jì)算時(shí),2005—2015年間,耕地和林地的蔓延度指數(shù)和聚集度指數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢。香濃多樣性指數(shù)和香濃均勻度指數(shù)整體呈增加趨勢,表明片區(qū)土地利用景觀豐富度和復(fù)雜度不斷升高,景觀類型逐漸趨向均勻分布[34],不同類型對景觀整體格局的影響作用逐漸平衡[35]?？偟膩砜?隨著林業(yè)工程的實(shí)施,武陵山區(qū)土地利用景觀類型呈現(xiàn)出復(fù)雜性和離散性趨勢,這表明武陵山區(qū)當(dāng)前還沒有出現(xiàn)優(yōu)勢景觀,景觀中存在大量的小斑塊,在下一步生態(tài)工程建設(shè)中,更應(yīng)注意景觀格局的連接度以及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的流通性,對武陵山區(qū)的景觀格局進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)于景觀格局耦合協(xié)調(diào)度分析

從上述結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局的時(shí)空演變存在一定的相似性,為了進(jìn)一步闡明二者之間的關(guān)系,使用耦合協(xié)調(diào)模型對二者關(guān)系進(jìn)行測度,并揭示其協(xié)調(diào)程度。由于武陵山區(qū)退耕還林工程植被恢復(fù)模式包含封山育林,即退耕還林工程開始實(shí)施前,已有部分林分在發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),但是由于缺乏工程開始前的相關(guān)生態(tài)參數(shù),無法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算,故生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)選取武陵山區(qū)內(nèi)各市級(jí)行政區(qū)2005—2017年間的差值進(jìn)行計(jì)算,相應(yīng)的,景觀格局指數(shù)選取2005—2015年間的差值進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度分析,生態(tài)服務(wù)功能選取涵養(yǎng)水源、固碳、滯塵和生物多樣性保護(hù)功能,景觀格局選取NP、PD、CONTAG、SHDI、SHEI、AI,結(jié)果如下表所示：

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局綜合評價(jià)指數(shù),在各個(gè)地市中存在差異,多數(shù)城市為景觀格局分布情況較好,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有待提升,只有重慶和銅仁地區(qū)的景觀格局分布情況有待進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)劃。每個(gè)市級(jí)行政區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局的耦合程度均為中度耦合,表明二者在武陵山區(qū)有較強(qiáng)的相關(guān)性,生態(tài)互動(dòng)關(guān)系較好,但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局分布還有提升和優(yōu)化的空間。協(xié)調(diào)度都在高度協(xié)調(diào)之上,且多數(shù)為極度協(xié)調(diào),表明武陵山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局10年間在發(fā)展程度上步調(diào)一致,同時(shí),景觀格局發(fā)展受生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響較大。

表5 武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和景觀格局耦合協(xié)調(diào)度

由于退耕還林工程林分幼林齡、中林齡占比偏大,所以各市退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能單位面積物質(zhì)量與市區(qū)內(nèi)所有森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能單位面積物質(zhì)量相比偏小。以第八次全國森林資源連續(xù)清查生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估結(jié)果的單位面積物質(zhì)量為依據(jù),合理放大生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所選指標(biāo),以分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能各指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局的耦合協(xié)調(diào)度的影響。結(jié)果表明：涵養(yǎng)水源、固碳、滯塵和生物多樣性保護(hù)功能中,12個(gè)地市耦合協(xié)調(diào)度變化程度排名為固碳(-0.06)、涵養(yǎng)水源(0.05)、滯塵(0.02)、生物多樣性保護(hù)功能(-0.01),其中,隨各功能增加耦合協(xié)調(diào)度增加排名為：涵養(yǎng)水源(0.06)、滯塵(0.3)、固碳(0.02)、生物多樣性保護(hù)(0.01)；各地市中,以婁底市變化情況最佳,隨涵養(yǎng)水源和固碳功能增加,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與景觀格局的耦合程度從中度協(xié)調(diào)均提升為極度協(xié)調(diào),婁底市在下一步退耕還林工程建設(shè)中,應(yīng)注重涵養(yǎng)水源和固碳功能的提升。

4 討論

在生態(tài)文明建設(shè)已經(jīng)成為既定國策的今天,武陵山區(qū)作為我國重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)保護(hù)將直接關(guān)系到國家的生態(tài)安全[36]。同時(shí),武陵山區(qū)作為集中連片特困地區(qū)之一,是片區(qū)內(nèi)各省份新一輪退耕還林工程的主要實(shí)施區(qū)域,片區(qū)內(nèi)64個(gè)縣均實(shí)施了退耕還林工,對片區(qū)生態(tài)文明建設(shè)起到了一定的成效。截至2017年底,武陵山區(qū)退耕還林工程每年涵養(yǎng)水源35.09×108m3,相當(dāng)于三峽水庫蓄水深度達(dá)到15.64m時(shí)的庫容量；固土4712.45×104t,是2014年長江(2.75×108t)土壤侵蝕量的17.14%[37],水土保持生態(tài)服務(wù)價(jià)值占總價(jià)值的43%,處于主導(dǎo)地位,與退耕還林工程建設(shè)的初衷一致。生物多樣性保護(hù)價(jià)值排在第三位,占總價(jià)值量的19.48%,與生態(tài)區(qū)位需求基本吻合。從2005—2017年12年間,各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以每年約1.25倍的速度增長,為武陵山區(qū)生態(tài)修復(fù)提供了保障。從現(xiàn)有研究中可以發(fā)現(xiàn),影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能大小的最主要原因是資源面積的大小,水熱、地形以及經(jīng)營等同樣會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[23- 26],隨著工程的進(jìn)一步實(shí)施,退耕還林工程成果的進(jìn)一步鞏固,未來退耕還林工程在武陵山區(qū)將會(huì)發(fā)揮更高的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,為區(qū)域水土保持、生物多樣性保護(hù),以及維護(hù)國家生態(tài)安全發(fā)揮巨大作用。

利用武陵山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間分布圖和景觀格局核密度分析結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),20年間景觀格局空間變化情況與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間變化基本一致,均為由西部地區(qū)向東部、東南部、東北部呈發(fā)散狀進(jìn)行轉(zhuǎn)變,坡度較大的區(qū)域景觀格局變化程度也較大,同時(shí),景觀格局變化區(qū)域主要集中在林地、耕地和草地之間。景觀格局不僅是景觀異質(zhì)性的表現(xiàn),也是生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程的表現(xiàn)[38],景觀格局通過影響生態(tài)過程,從而對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能造成一定的影響[39]。武陵山區(qū)20年間,林地的斑塊形狀越來越規(guī)則,呈現(xiàn)集中分布的趨勢,林地面積大幅增加,片區(qū)林業(yè)工程實(shí)施情況較好,對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升具有一定的幫助；但重要的生態(tài)源地的水體景觀越來越破碎,作為片區(qū)內(nèi)林業(yè)工程實(shí)施的重要保障,在片區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)水體景觀建設(shè),保證生態(tài)源地的穩(wěn)定,增加水體景觀的連接度,形成水體網(wǎng)絡(luò)[29],進(jìn)而提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

使用耦合協(xié)調(diào)度模型得到的結(jié)果,證明武陵山區(qū)的退耕還林工程生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和景觀格局存在較好的耦合關(guān)系和極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。武陵山區(qū)整體處在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升和景觀格局演變協(xié)調(diào)度較高的水平,二者發(fā)展情況一致性較高,相互影響較大,多數(shù)市的景觀格局趨向正向演變,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升較為滯后,重慶市和銅仁地區(qū)恰好相反,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升幅度較高,但景觀格局有待優(yōu)化；此外,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標(biāo)對耦合協(xié)調(diào)度的影響因子以固碳和涵養(yǎng)水源排在前列,隨后是滯塵和生物多樣性保護(hù)功能。固碳排在首位主要與退耕還林工程植被恢復(fù)模式有關(guān),由表1可知宜林荒山荒地造林和退耕地還林占比最大,工程區(qū)林分多為幼齡林或中齡林[40],處于生長期、生長季的林分固碳功能較高[41-42],退耕還林工程固碳功能與工程實(shí)施情況關(guān)系密切,隨著新造林面積增加,固碳功能也會(huì)增加,但景觀格局勢必會(huì)受到影響,尤其在新的景觀格局形成的初期,景觀格局指數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)；涵養(yǎng)水源功能排名靠前與退耕還林工程實(shí)施的主要目的和武陵山區(qū)生態(tài)區(qū)位有關(guān),工程實(shí)施主要為緩解我國當(dāng)前所面臨的水土流失問題,涵養(yǎng)水源對景觀格局起到正面影響,與工程建設(shè)的初衷一致,達(dá)到了預(yù)期目的,同時(shí),武陵山區(qū)是長江流域水土保持、水源涵養(yǎng)以及生態(tài)安全屏障功能區(qū),隨涵養(yǎng)水源功能的增加,除重慶外,各地市耦合協(xié)調(diào)度均呈增加趨勢,片區(qū)的涵養(yǎng)水源功能還需進(jìn)一步進(jìn)行提升,而重慶市由于其特殊的地形條件,目前景觀格局演變與涵養(yǎng)水源功能相比,處于劣勢地位,景觀分布情況較差,涵養(yǎng)水源功能提高,這種差異也將被放大,景觀格局有待優(yōu)化。滯塵排名較為靠后主要是由于退耕還林工程一般遠(yuǎn)離城市,大氣顆粒物卻離城市很近,二者在空間距離上明顯存在差異。生物多樣性保護(hù)功能排名最后,主要是由于武陵山區(qū)作為生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),生物多樣性保護(hù)工作進(jìn)行的較為到位,也很難再發(fā)生較大的改變,所以生物多樣性保護(hù)對武陵山區(qū)退耕還林工程與景觀格局耦合協(xié)調(diào)度影響不大。

退耕還林工程實(shí)施保持情況較好,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)穩(wěn)步提升,但提升幅度相較于景觀格局演變情況還有很大的提升空間,主要是由于退耕還林工程以幼齡林和中齡林為主,林分在很長的一段時(shí)期內(nèi)多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都處在較低水平,隨著時(shí)間的推移以及經(jīng)營等手段的實(shí)施,未來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能將有更大的提升。同時(shí),景觀格局在演變過程中,分布越來越均勻、形狀越來越規(guī)則,景觀豐富度和復(fù)雜度不斷升高,其中林地和草地受退耕還林工程影響,呈現(xiàn)集中分布趨勢,向著優(yōu)勢景觀發(fā)展,但在武陵山區(qū)下一步生態(tài)建設(shè)時(shí)應(yīng)注意增強(qiáng)各景觀類型的連接度,加強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),增加區(qū)域內(nèi)物質(zhì)和能量的流動(dòng)。

武陵山區(qū)實(shí)施退耕還林工程,有效提高了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和改善景觀格局。在今后武陵山區(qū)發(fā)展建設(shè)過程中,可以結(jié)合退耕還林工程,進(jìn)一步優(yōu)化景觀格局,提高二者耦合協(xié)調(diào)度,規(guī)劃以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源可持續(xù)發(fā)展為目的的景觀格局,對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和長江流域經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)都將帶來巨大收益。

5 結(jié)論

本文利用分布式測算方法對武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行評估,與景觀格局演變情況進(jìn)行分析,主要得出以下結(jié)論：

(1)2005—2017年間武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)服務(wù)功能時(shí)空變化為：時(shí)間上,各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量增長程度均在15倍左右,空間上,分布格局最佳區(qū)域由西部地區(qū)逐漸向東南擴(kuò)大；

(2)武陵山區(qū)景觀格局的時(shí)空變化以林地、耕地、草地為主,變化劇烈區(qū)域由西北地區(qū)逐漸向東南方向蔓延,景觀格局的連通性下降,抗干擾能力提升,耕地類型和林地類型的聚集程度和連通性增加,有形成優(yōu)勢景觀的趨勢,與武陵山區(qū)退耕還林工程生態(tài)服務(wù)功能時(shí)空演變存在一定的相似性；

(3)武陵山區(qū)退耕還林工程成效明顯,與景觀格局演變具有較高的耦合協(xié)調(diào)度,以固碳和涵養(yǎng)水源功能對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與景觀格局演變耦合協(xié)調(diào)度影響最高,片區(qū)內(nèi)以水體為主的景觀有待進(jìn)一步優(yōu)化。