周曉艷, 王詩(shī)琪

(武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 武漢 430079)

城鎮(zhèn)化進(jìn)程是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)意義最重大的發(fā)展過(guò)程之一[1]。1978—2017年，我國(guó)城鎮(zhèn)化水平從17.86%大幅增長(zhǎng)至58.52%[2]，但城鎮(zhèn)空間擴(kuò)張對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重要影響。城鎮(zhèn)擴(kuò)張過(guò)程作為土地利用變化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，不僅會(huì)侵占生態(tài)、生產(chǎn)空間，而且會(huì)破壞地區(qū)生態(tài)安全格局、削弱資源環(huán)境承載力[3]。在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)背景下，如何實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)協(xié)同并進(jìn)，同時(shí)從區(qū)域角度協(xié)調(diào)城市間發(fā)展關(guān)系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域整體可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前的重要研究熱點(diǎn)[4]。

區(qū)域的景觀具有重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[5]，城鎮(zhèn)擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)下的土地利用變化使得區(qū)域的景觀格局發(fā)生變化，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生重大影響[6-7]。我國(guó)區(qū)域發(fā)展面臨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給不足與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失之間的沖突問(wèn)題[8]，這將阻礙我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。已有針對(duì)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)研究較為豐富，研究?jī)?nèi)容主要包括城鎮(zhèn)擴(kuò)張背景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變特征與分異機(jī)制[9-11]，基于城鎮(zhèn)擴(kuò)張模擬的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估與預(yù)測(cè)[4,12]，城鎮(zhèn)擴(kuò)張與土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響等[13-14]。然而，地理時(shí)空分析不僅要考慮區(qū)域化過(guò)程變量的空間異質(zhì)性，也要考慮其時(shí)間非平穩(wěn)性，當(dāng)前的相關(guān)研究缺乏對(duì)兩者的綜合考慮。本研究將時(shí)空地理加權(quán)回歸(GTWR)納入城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的分析中，能更全面地揭示研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)城鎮(zhèn)擴(kuò)張的時(shí)空響應(yīng)特征，從而為制定區(qū)域差異化的生態(tài)保護(hù)措施提供理論支撐。

自十三五規(guī)劃以來(lái)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略成為我國(guó)三大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略之一。然而，在快速城鎮(zhèn)化的過(guò)程中，土地利用低效和生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題將限制長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的可持續(xù)發(fā)展[15-16]。在“共抓大保護(hù)，不搞大開(kāi)發(fā)”的重要理念下，如何權(quán)衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)成為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展亟待解決的問(wèn)題[17]。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，對(duì)2000—2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶128個(gè)研究單元的城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算，采用熱點(diǎn)分析探索其時(shí)空演變格局，并通過(guò)時(shí)空地理加權(quán)回歸模型探究長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各研究單元城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化的時(shí)空影響特征，以期為構(gòu)建長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的生態(tài)安全格局、實(shí)施差異化生態(tài)保護(hù)管理以及制定生態(tài)補(bǔ)償措施提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶位于長(zhǎng)江流域，地理坐標(biāo)為東經(jīng)96°24′—124°3′，北緯19°55′—35°44′，橫跨我國(guó)東、中、西部，規(guī)劃范圍包括上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省、重慶市、四川省、貴州省、云南省共11個(gè)省級(jí)行政區(qū)，面積約205萬(wàn)km2，截至2015年，年末常住人口總數(shù)約6億人，地區(qū)生產(chǎn)總值約30.52萬(wàn)億元，分別占我國(guó)國(guó)土面積、總?cè)丝跀?shù)及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的21.35%，42.75%，44.31%。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是我國(guó)海岸經(jīng)濟(jì)帶以外最具發(fā)展?jié)摿Φ木C合經(jīng)濟(jì)帶，自然資源豐富，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，內(nèi)河航道優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人才資源集聚，同時(shí)具有無(wú)與倫比的國(guó)家安全價(jià)值，是我國(guó)綜合實(shí)力最強(qiáng)、戰(zhàn)略支撐作用最大的區(qū)域之一[16-17]。

本文采用長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地級(jí)市及以上城市行政轄區(qū)為研究單元。為統(tǒng)一研究尺度，將湖北省內(nèi)毗鄰的仙桃市、天門市和潛江市這3個(gè)省直轄縣級(jí)行政單元合并為“仙天潛地區(qū)”，最終得到128個(gè)研究單元。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 研究數(shù)據(jù)與預(yù)處理

研究數(shù)據(jù)主要包括長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶行政區(qū)劃數(shù)據(jù)與土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)皆來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/)，其中行政區(qū)劃數(shù)據(jù)采用2015年全國(guó)省級(jí)與市級(jí)行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)采用長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2000年、2005年、2010年和2015年共4期數(shù)據(jù)，分辨率為1 km，包括6個(gè)一級(jí)分類和25個(gè)二級(jí)分類。借鑒謝高地等[18-19]建立的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量框架及其應(yīng)用研究[20-21]，將25個(gè)二級(jí)土地利用類型進(jìn)行重分類，得到農(nóng)田、林地、草地、水域、濕地、未利用地和建設(shè)用地共7個(gè)用地類型。

2.2 研究方法

2.2.1 城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù) 參考已有研究[22-23]，構(gòu)建城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)，見(jiàn)公式(1)：

(1)

式中：P為t至t+n時(shí)段內(nèi)研究單元的城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度；Ut，Ut+n分別為研究時(shí)段初期與末期的城鎮(zhèn)用地面積；n為研究時(shí)段長(zhǎng)度；A為研究單元總面積。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算及敏感性分析 謝高地等[19,24]在Costanza等的研究基礎(chǔ)上，利用專家知識(shí)法，構(gòu)建并修正了中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)4個(gè)一級(jí)類型和9個(gè)二級(jí)類型。1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的定義為1 hm2全國(guó)農(nóng)田年平均自然糧食產(chǎn)量的價(jià)值，考慮到人為因素干擾難以消除，在實(shí)際計(jì)算中可用單位面積農(nóng)田糧食生產(chǎn)的凈利潤(rùn)作為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子[21]。根據(jù)《中國(guó)糧食發(fā)展報(bào)告》計(jì)算得到2000—2015年全國(guó)單位面積糧食生產(chǎn)凈利潤(rùn)為1 837.46元/hm2，全國(guó)糧食平均單產(chǎn)為4 856.97 kg/hm2，考慮到糧食生產(chǎn)能力的空間差異性，通過(guò)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶15 a間糧食平均單產(chǎn)為5 058.57 kg/hm2，基于此對(duì)全國(guó)單位面積糧食生產(chǎn)凈利潤(rùn)進(jìn)行修正，得到15 a間長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量因子價(jià)值量為1 913.72元/hm2，并構(gòu)建長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表(表1)。

表1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量 元/(hm2·a)

基于各研究單元土地利用數(shù)據(jù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量表，計(jì)算出研究單元的各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量，并構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量下降率與變化率指標(biāo)，公式[25]如下：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

式中：ESVi，ESVj，ESV分別為研究單元第i類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、第j項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的價(jià)值以及生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值；Ai為研究單元第i類用地面積；VCij為表1中第i類用地第j項(xiàng)服務(wù)的價(jià)值系數(shù)；D與C分別為研究單元價(jià)值量下降率與變化率；ESVt+n和ESVt分別表示t+n時(shí)刻與t時(shí)刻研究單元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量。

(7)

式中：CSi為第i種土地利用類型的敏感性指數(shù)；ESV1和ESV2分別為調(diào)整前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量；VC1i和VC2i分別為調(diào)整前后第i種土地利用類型的價(jià)值系數(shù)。若CSi>1，表明ESV對(duì)價(jià)值系數(shù)具有彈性；若CSi<1，則說(shuō)明ESV對(duì)價(jià)值系數(shù)缺乏彈性，計(jì)算過(guò)程是可靠的。

2.2.3 熱點(diǎn)分析 Getis-OrdG*指數(shù)可分析研究單元屬性的空間分布格局，公式[26-27]如下：

(8)

(9)

式中：Xj為第j個(gè)研究單元的屬性值；n=128；Wij(d)為以距離d為規(guī)則的空間權(quán)重；E(Gi*)，var(Gi*)分別為Gi*的期望與方差，當(dāng)Z值顯著大于0時(shí)，表示第i個(gè)研究單元周圍都是高值，為熱點(diǎn)區(qū)，反之則為冷點(diǎn)區(qū)。

2.2.4 時(shí)空地理加權(quán)回歸模型 時(shí)空地理加權(quán)回歸(GTWR)模型在地理加權(quán)回歸(GWR)模型的基礎(chǔ)上引入時(shí)間因子，既解決了截面數(shù)據(jù)樣本數(shù)量有限性的問(wèn)題，還考慮了時(shí)間與空間非平穩(wěn)性，能有效估計(jì)因子參數(shù)，模型如下[28-29]：

(10)

式中：(ui,vi,ti)為第i個(gè)樣本單元的時(shí)空坐標(biāo)；X，Y分別為解釋變量與被解釋變量；p為解釋變量個(gè)數(shù)；β0(ui,vi,ti)為截距項(xiàng)；βk(ui,vi,ti)為第k個(gè)解釋變量的估計(jì)系數(shù)；εi為模型殘差。本文對(duì)GTWR模型的實(shí)現(xiàn)主要基于ArcGIS 10.2軟件，采用Huang等[30]制作的GTWR插件，帶寬采用AICc優(yōu)化設(shè)置，時(shí)空距離參數(shù)比值為1。

3 結(jié)果與分析

3.1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)擴(kuò)張時(shí)空演變格局

2000—2015年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)范圍不斷擴(kuò)張，年平均擴(kuò)張強(qiáng)度為0.02%，其中2000—2005年擴(kuò)張強(qiáng)度最大，每年約0.03%。在各省市中，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶下游地區(qū)的城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度較大，其中上海市、江蘇省、浙江省、安徽省的城鎮(zhèn)年擴(kuò)張強(qiáng)度分別為0.21%，0.12%，0.11%，0.05%；中游江西省、湖北省、湖南省城鎮(zhèn)擴(kuò)張的強(qiáng)度較低，每年0.01%～0.02%；上游重慶市城鎮(zhèn)年擴(kuò)張強(qiáng)度約0.02%，其他省份的年擴(kuò)張強(qiáng)度則均不足0.01%。

為了深入探究長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各研究單元城鎮(zhèn)擴(kuò)張的空間分布格局，對(duì)各時(shí)段內(nèi)研究單元的城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行熱點(diǎn)分析(圖1)。結(jié)合城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算結(jié)果與熱點(diǎn)分析結(jié)果，2000—2005年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)擴(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在下游長(zhǎng)三角的東南部，其中浙江省嘉興市與寧波市城鎮(zhèn)年擴(kuò)張強(qiáng)度最大，分別為0.83%，0.62%，冷點(diǎn)區(qū)則不顯著。2005—2010年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)向長(zhǎng)三角中部與北部轉(zhuǎn)移，其中江蘇省鎮(zhèn)江市與南京市城鎮(zhèn)擴(kuò)張最為顯著，年擴(kuò)張強(qiáng)度分別為0.65%，0.30%，冷點(diǎn)區(qū)仍不顯著。2010—2015年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)覆蓋長(zhǎng)三角的大部分地區(qū)，浙江省嘉興市與江蘇省無(wú)錫市年擴(kuò)張強(qiáng)度最大，分別為0.27%，0.22%，冷點(diǎn)區(qū)主要分布在長(zhǎng)江中游和上游部分地區(qū)，其中岳陽(yáng)等地區(qū)的年擴(kuò)張強(qiáng)度幾乎為0。計(jì)算2000—2015年各地區(qū)的年城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度，其熱點(diǎn)區(qū)仍然集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游與中游部分地區(qū)。

圖1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各時(shí)段城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度熱點(diǎn)分析

3.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空演變格局

3.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值敏感性分析 敏感性指數(shù)能驗(yàn)證ESV對(duì)價(jià)值系數(shù)的依賴性，另一方面也能反映各地類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的影響[25]。將2000—2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各用地類型價(jià)值指數(shù)VC分別調(diào)整50%，根據(jù)公式(7)計(jì)算其CS值，結(jié)果見(jiàn)表2。總體而言，2000—2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各土地利用類型敏感性指數(shù)均小于1，說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量對(duì)于各地類價(jià)值系數(shù)不敏感，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的計(jì)算是合理的。其中，林地的敏感性指數(shù)相對(duì)較大，穩(wěn)定在0.69，說(shuō)明林地對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶整體的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有重要的作用。

表2 敏感性指數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.2.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化分析基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表，計(jì)算出2000—2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量見(jiàn)表3。在2010—2015年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的平均生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值量為73 186.25億元，其中供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)與文化服務(wù)分別占比為11.21%，52.59%，29.31%，6.89%。在15 a間，供給服務(wù)與支持服務(wù)價(jià)值量始終呈下降的趨勢(shì)，而調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和總服務(wù)價(jià)值量則在2000—2010年增加，在2010—2015年開(kāi)始顯著下降?？傮w而言，15 a間長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)系統(tǒng)的總服務(wù)價(jià)值量下降了0.27%，其中供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的價(jià)值量分別下降了0.71%，0.09%，0.53%，而文化服務(wù)則增加了0.12%。

表3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2000-2015年的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量 億元/a

對(duì)2000—2015年各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的下降率進(jìn)行熱點(diǎn)分析見(jiàn)圖2。供給服務(wù)價(jià)值量下降的熱點(diǎn)區(qū)集中于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶下游長(zhǎng)三角地區(qū)，該區(qū)域范圍內(nèi)各研究單元的供給服務(wù)價(jià)值量均呈現(xiàn)顯著下降特征，其中上海市、嘉興市、蘇州市、無(wú)錫市分別下降了14.32%，13.81%，13.02%,9.58%；而供給服務(wù)價(jià)值量下降的冷點(diǎn)區(qū)主要集中在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游部分地區(qū)。調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值量下降的熱點(diǎn)區(qū)集中在長(zhǎng)三角東南部地區(qū)，其中上海市和嘉興市分別顯著降低了9.40%,5.61%；冷點(diǎn)區(qū)集中在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中游湖北省與湖南省的部分地區(qū)。支持服務(wù)價(jià)值量下降的熱點(diǎn)區(qū)也集聚在長(zhǎng)三角地區(qū)，其中上海市、嘉興市、蘇州市分別降低了12.61%，12.32%，8.70%；冷點(diǎn)區(qū)分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游部分區(qū)域。文化服務(wù)價(jià)值量下降的熱點(diǎn)區(qū)分布在浙江省與江西省部分地區(qū)，其中臺(tái)州市和紹興市分別顯著降低了2.49%，2.09%；冷點(diǎn)區(qū)則分布在中游湖北省與湖南省部分地區(qū)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量下降的熱點(diǎn)區(qū)集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，其中上海市、嘉興市、鎮(zhèn)江市總價(jià)值量分別降低了10.16%，8.00%，5.34%；冷點(diǎn)區(qū)則集中在湖北省與湖南省部分地區(qū)。

圖2 2000-2015年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化率的熱點(diǎn)分析

3.3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化的時(shí)空影響分析

考慮到長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各地區(qū)的城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化率的時(shí)空分布具有非平穩(wěn)性的特征，采用GTWR模型從局部尺度來(lái)分析城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)價(jià)值量變化的影響。利用3個(gè)時(shí)段的面板數(shù)據(jù)分別以生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)與總服務(wù)的價(jià)值量變化率為被解釋變量，城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度為解釋變量，進(jìn)行OLS回歸和GTWR回歸，并對(duì)比其擬合結(jié)果。其中，文化服務(wù)的回歸結(jié)果不滿足F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)要求，說(shuō)明城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)文化服務(wù)價(jià)值量變化的線性驅(qū)動(dòng)作用并不顯著。其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的回歸參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 GTWR和OLS的模型診斷結(jié)果

基于R2，RSS與AICc指數(shù)，對(duì)OLS與GTWR的回歸結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。其中，GTWR模型的擬合度大于OLS的擬合度，而GTWR的殘差平方和指數(shù)和AICc指數(shù)則顯著低于OLS，說(shuō)明采用GTWR模型能比OLS模型更有效地解釋城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化的影響作用及其時(shí)空異質(zhì)性特征。

將局部樣本的回歸系數(shù)進(jìn)行可視化，見(jiàn)圖3?？傮w而言，大部分地區(qū)的回歸系數(shù)為負(fù)數(shù)，說(shuō)明隨著城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度的增大，各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)及總服務(wù)價(jià)值量的變化率減小，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶大部分地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有顯著的負(fù)面影響。對(duì)于不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，回歸系數(shù)的大小具有不同的空間分布特征，且在時(shí)間序列上發(fā)生變化。

圖3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值影響的時(shí)空分異特征

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)價(jià)值而言，回歸系數(shù)的絕對(duì)值較大的區(qū)域主要分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的上游和下游地區(qū)。在2000—2005年和2005—2010年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游云南省與貴州省的南部地區(qū)和下游長(zhǎng)三角地區(qū)的負(fù)面影響強(qiáng)度較大，主要源于城鎮(zhèn)擴(kuò)張減少了耕地與林地等能提供重要供給服務(wù)功能的用地，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的供給服務(wù)價(jià)值量顯著降低，而中游大部分地區(qū)受影響程度較小。2010—2015年，受城鎮(zhèn)擴(kuò)張負(fù)面影響較大的區(qū)域主要集中在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的上游地區(qū)和中游西部的少數(shù)地區(qū)，其耕地、林地及草地逐漸向建設(shè)用地和水域轉(zhuǎn)化，供給服務(wù)價(jià)值量逐漸下降，而下游大部分地區(qū)受影響較小。

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值而言，回歸系數(shù)絕對(duì)值較大的區(qū)域主要集中在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游和中游地區(qū)。2000—2005年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游云南省和貴州省的南部地區(qū)以及中游湖南省的部分地區(qū)受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的負(fù)面影響較大，主要源于城鎮(zhèn)建設(shè)對(duì)林地、草地與水域的占用，而下游地區(qū)受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響程度相對(duì)較小。2005—2010年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游大部分地區(qū)的調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值具有較強(qiáng)的負(fù)面影響，而云南省西部德宏傣族景頗族自治州等地區(qū)，受益于“三江”流域?qū)嵤┑奶烊涣直Ｗo(hù)、退耕還林和石漠化治理等重要生態(tài)保護(hù)工程[31]，其調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值增加，回歸系數(shù)為正。2010—2015年，由于瀾滄江、金沙江等梯形水電站工程[32]的建設(shè)，云南西部部分地區(qū)水域面積增大，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)該地區(qū)的調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值具有正面影響，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游其他地區(qū)和中游西部部分地區(qū)仍具有較大的負(fù)面影響，對(duì)下游地區(qū)的負(fù)面影響較小。

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)支持服務(wù)價(jià)值而言，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游南部地區(qū)回歸系數(shù)的絕對(duì)值較大。2000—2005年，由于耕地和林地、水域等生態(tài)用地被破壞，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游云南省與貴州省的南部地區(qū)和下游北部地區(qū)的支持服務(wù)價(jià)值受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響較大，中游地區(qū)受影響較小。2005—2010年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)支持服務(wù)影響較大的地區(qū)主要集中在貴州省南部。到了2010—2015年，受城鎮(zhèn)擴(kuò)張負(fù)面影響較大的地區(qū)主要分布在長(zhǎng)江上、中游以南，該地區(qū)的耕地、林地、草地和濕地不斷向水域和建設(shè)用地轉(zhuǎn)化。

地質(zhì)勘查資料是對(duì)礦區(qū)中各礦體的各種地質(zhì)特性觀測(cè)的結(jié)果。齊波夫定律認(rèn)為礦體是觀測(cè)對(duì)象的函數(shù)。人們對(duì)礦床（體）的認(rèn)識(shí)深淺程度，反映了觀察者的認(rèn)識(shí)和理解能力及其思維活動(dòng)能力的特性。一個(gè)礦床（體）的賦存條件及其是否能被人們所發(fā)現(xiàn)，在很大程度上取決于觀察者對(duì)其認(rèn)識(shí)的水平。齊波夫秩在理論上可以取到無(wú)窮大，齊波夫秩越大，預(yù)測(cè)值越趨近于0。地質(zhì)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)決定齊波夫取值范圍，即預(yù)測(cè)值不應(yīng)小于最小工業(yè)礦床儲(chǔ)量。

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)總服務(wù)價(jià)值而言，回歸系數(shù)絕對(duì)值較大的區(qū)域主要集中在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的上游地區(qū)。2000—2005年，由于大量耕地和林地等生態(tài)用地被建設(shè)用地侵占，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)總服務(wù)價(jià)值負(fù)面影響較強(qiáng)的地區(qū)主要分布在云南省與貴州省南部。2005—2010年，受城鎮(zhèn)擴(kuò)張負(fù)面作用較強(qiáng)的地區(qū)收縮至貴州省南部。到了2010—2015年，城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游大部分地區(qū)都具有較強(qiáng)的負(fù)面影響，對(duì)云南省西部部分地區(qū)則具有正面影響，對(duì)中游和下游的大部分地區(qū)的負(fù)面影響較小。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

本研究從不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型角度，分析了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)城鎮(zhèn)擴(kuò)張的時(shí)空響應(yīng)特征。在已有相關(guān)研究中，黃敏等[33]對(duì)全國(guó)范圍的研究表明城鎮(zhèn)化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值顯著負(fù)相關(guān)，虎陳霞等[14]對(duì)嘉興市的研究表明建設(shè)用地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有負(fù)相關(guān)關(guān)系。本文的研究結(jié)果則表明，總體上長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有負(fù)面影響，但對(duì)不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型，不同地區(qū)有顯著的時(shí)空異質(zhì)性。因此，在進(jìn)行長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)保護(hù)的差異化管理中，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)上游地區(qū)尤其是上游南部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)影響的管控，保持中游地區(qū)耕地和水域、濕地等生態(tài)用地的穩(wěn)定以維持其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，優(yōu)化下游地區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展格局以增強(qiáng)生態(tài)環(huán)境承載能力。

由于數(shù)據(jù)和研究尺度的局限性，本文也有以下不足。一方面，本文在進(jìn)行空間分析時(shí)采用了地級(jí)市及以上城市尺度，但不同的評(píng)價(jià)與分析尺度上生態(tài)系統(tǒng)的格局與過(guò)程將呈現(xiàn)不同的特征[34]；另一方面，城鎮(zhèn)擴(kuò)張不僅包括城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的強(qiáng)度，也包含城鎮(zhèn)擴(kuò)張的空間形態(tài)和空間差異指數(shù)等多方面內(nèi)涵。在未來(lái)的研究中，可嘗試?yán)酶?xì)的數(shù)據(jù)從多視角多尺度進(jìn)一步探究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)城鎮(zhèn)擴(kuò)張的時(shí)空響應(yīng)特征，以期為區(qū)域發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)差異化管理提供理論指導(dǎo)。

4.2 結(jié) 論

(1) 2000—2015年，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)范圍不斷擴(kuò)張，年平均城鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度為0.02%。在15 a間，城鎮(zhèn)擴(kuò)張的熱點(diǎn)區(qū)主要分布在下游長(zhǎng)三角地區(qū)，其中嘉興、無(wú)錫、鎮(zhèn)江、蘇州、南京等城市的擴(kuò)張強(qiáng)度最大；而冷點(diǎn)區(qū)則主要分布在上游與中游部分地區(qū)。

(3) 城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的文化服務(wù)價(jià)值量的影響不顯著，但是對(duì)大部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)以及總服務(wù)的價(jià)值量均產(chǎn)生負(fù)面影響，且影響強(qiáng)度大小具有顯著的時(shí)空異質(zhì)性特征。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游地區(qū)，尤其是上游南部地區(qū)的各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值在各時(shí)段內(nèi)受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響強(qiáng)度較大；中游西部部分地區(qū)的供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的價(jià)值量在部分時(shí)段內(nèi)受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響強(qiáng)度較大，總服務(wù)價(jià)值量受影響較??；下游地區(qū)的供給服務(wù)和支持服務(wù)價(jià)值量在部分時(shí)段內(nèi)受城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響較大，調(diào)節(jié)服務(wù)和總服務(wù)價(jià)值量受影響較小。