盛舒童，劉艷芳,2，劉耀林,2,3

（1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；3.武漢大學(xué) 地理空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079）

生態(tài)系統(tǒng)的生境質(zhì)量是由水、土、氣、生、人等各方因素相互作用的結(jié)果，在不同的區(qū)域各要素發(fā)揮作用不同[1]，從而不同時(shí)空的生態(tài)系統(tǒng)提供個(gè)體與種群可持續(xù)發(fā)展的能力是不同的[2]。土地利用變化是生境質(zhì)量的重要影響因素[3]，通過(guò)能量流動(dòng)循環(huán)的方式，對(duì)區(qū)域生境質(zhì)量的格局和功能產(chǎn)生影響[4]。在城市化高速發(fā)展的背景下，人類(lèi)活動(dòng)加大了對(duì)土地利用方式的改變，生境質(zhì)量隨之變化。因此，秉持生態(tài)文明發(fā)展戰(zhàn)略，量化并測(cè)度生境質(zhì)量、研究土地利用變化與生境質(zhì)量之間的關(guān)系，進(jìn)而科學(xué)調(diào)控土地利用配置并提升人類(lèi)幸福福祉是生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、社會(huì)學(xué)等多個(gè)交叉學(xué)科共同關(guān)注熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外基于土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響在研究視角上分為微觀和宏觀兩個(gè)層面。微觀層面上，由于直接調(diào)查土地利用變化及獲取各類(lèi)生境質(zhì)量參數(shù)的困難性，多采用“生物多樣性”指標(biāo)反映生境質(zhì)量[5-6]。已有研究發(fā)現(xiàn)土地利用變化會(huì)改變動(dòng)物對(duì)棲息地的適宜性，同時(shí)影響植物群落的分配及分布，影響其生物多樣性[7]。宏觀層面上，研究多使用模型定量化評(píng)估土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響[8]，建立土地利用變化與生境質(zhì)量變化之間的關(guān)系。對(duì)生境質(zhì)量的評(píng)估多采用InVEST模型[9]、GIS和RS等遙感技術(shù)[10]、主成分分析法[11]、IDRISI軟件中生物多樣性評(píng)價(jià)[12]、HIS生境適宜性模型[13]等。其中，眾多學(xué)者采用InVEST模型定量化評(píng)估不同時(shí)空尺度下的生境質(zhì)量，模型是根據(jù)區(qū)域內(nèi)土地利用覆被對(duì)生境質(zhì)量的威脅性來(lái)綜合評(píng)估[14]。有學(xué)者從土地利用空間格局和景觀格局出發(fā)，評(píng)估不同時(shí)空尺度下生境退化程度和質(zhì)量變化情況，找出重點(diǎn)關(guān)注的敏感區(qū)域，揭示土地利用分布格局及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)生境質(zhì)量的影響[15]。在研究尺度上，基于區(qū)域[16]、流域[17]、柵格[18]尺度進(jìn)行生境質(zhì)量的時(shí)空異質(zhì)性分析，揭示在不同地形起伏、不同坡度、不同高程下的分布特征。有學(xué)者從各個(gè)地類(lèi)轉(zhuǎn)移的角度出發(fā)，利用模型之間的結(jié)合區(qū)分各個(gè)地類(lèi)的轉(zhuǎn)化對(duì)生境質(zhì)量的影響[9]并找出影響力最大的轉(zhuǎn)移類(lèi)型。比如有研究發(fā)現(xiàn)河北省濕地、林地和閑置土地的向外轉(zhuǎn)化對(duì)棲息地質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，居住用地、工業(yè)和采礦用地以及耕地的向外轉(zhuǎn)化對(duì)棲息地質(zhì)量產(chǎn)生正面影響[9]，草地的過(guò)度轉(zhuǎn)化使得棲息地質(zhì)量下降。在量化土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響上多采用棲息地質(zhì)量變化指數(shù)、貢獻(xiàn)指數(shù)、最小二乘法、全局回歸、局部回歸等模型[19]。有學(xué)者進(jìn)一步利用地理加權(quán)回歸（GWR）[20]探索出了各地類(lèi)對(duì)生境質(zhì)量的影響具有顯著的時(shí)空異質(zhì)性，林地與生境質(zhì)量變化呈顯著正相關(guān)，耕地、建設(shè)用地與生境質(zhì)量變化呈顯著負(fù)相關(guān)，區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)地類(lèi)的不同對(duì)生境質(zhì)量的響應(yīng)不同。而多尺度地理加權(quán)回歸（MGWR）將生境質(zhì)量對(duì)空間上的響應(yīng)深入到不同地類(lèi)作用的空間尺度上，有學(xué)者探索出社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素對(duì)生境質(zhì)量的影響呈顯著負(fù)相關(guān)[21]。綜上所述，已有研究表明InVEST模型可以較好地區(qū)分生境質(zhì)量的高低，挖掘生境質(zhì)量與土地利用、景觀格局、人類(lèi)活動(dòng)之間的關(guān)系，MGWR模型等局部回歸模型在生境質(zhì)量的空間響應(yīng)方面的研究仍較少。研究多聚焦于利用模型評(píng)估不同區(qū)域生境質(zhì)量大小的空間分布，很少關(guān)注海岸帶土地利用變化及其生境質(zhì)量的空間響應(yīng)，區(qū)分土地利用轉(zhuǎn)移的數(shù)量和方向?qū)ι迟|(zhì)量的影響大小的研究更少。本文將InVEST模型與MGWR模型結(jié)合使用，首先定量化評(píng)估生境質(zhì)量，再利用指數(shù)定性分析地類(lèi)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而詳細(xì)剖析出地類(lèi)變化對(duì)生境質(zhì)量的響應(yīng)及不同地類(lèi)響應(yīng)的空間尺度性。

海岸帶是地球表層巖石圈、水圈、大氣圈與生物圈相互作用、各種因素影響頻繁、物質(zhì)與能量交換活躍、變化極為敏感的地帶，也是受人類(lèi)活動(dòng)影響極為突出的地區(qū)[22]。作為陸地與海洋生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)渡與互動(dòng)區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)相當(dāng)脆弱[23]。隨著“海上山東”以及山東黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等系列海岸帶規(guī)劃推動(dòng)，山東海岸帶在全國(guó)海岸帶的發(fā)展戰(zhàn)略中處于至關(guān)重要的地位，如何平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)成為研究熱點(diǎn)。因此本文以山東海岸帶為研究區(qū)域，基于1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年六期土地利用變化，將棲息地質(zhì)量變化指數(shù)、土地利用貢獻(xiàn)指數(shù)與多尺度地理加強(qiáng)回歸結(jié)合，揭示生境質(zhì)量的時(shí)空響應(yīng)，為區(qū)域土地科學(xué)合理調(diào)控和高效配置做出決策依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

一 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

（一）研究區(qū)概況

研究區(qū)為山東省海岸帶，是沿山東省海岸線向內(nèi)陸10 km緩沖區(qū)域（圖1）。該區(qū)域臨渤海、黃海，包括山東省七個(gè)濱海地級(jí)市（青島、東營(yíng)、煙臺(tái)、濰坊、威海、日照、濱州），該區(qū)域面積約為12 698.28 km2。山東省海岸帶狹長(zhǎng)，良灣眾多，大陸岸線長(zhǎng) 3 345 km，占全國(guó)海岸帶的 1/6[24]，島岸線長(zhǎng)737 km，是唯一擁有三個(gè)全國(guó)3億噸大港（青島、日照和煙臺(tái)）的省份[25]。山東省海岸帶是陸地和海域生態(tài)系統(tǒng)的綜合體，土地利用變化顯著，研究區(qū)內(nèi)平均高程為28.03 m，多為帶狀平原，具有豐富的海洋、濕地、灘涂資源。

圖1 研究區(qū)域高程示意

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

使用的數(shù)據(jù)包括：1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年土地利用數(shù)據(jù)集，空間分辨率30 m，來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/）。該數(shù)據(jù)集將土地利用覆蓋分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地（城鄉(xiāng)、工礦）、未利用地和圍填造海共7個(gè)一級(jí)地類(lèi)，24個(gè)二級(jí)地類(lèi)。研究區(qū)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)（省、地級(jí)市）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2018年地市行政邊界數(shù)據(jù)，考慮到1995—2018年研究期內(nèi)的行政區(qū)劃有所調(diào)整，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和可比性，各時(shí)期均統(tǒng)一采用2018年地市行政邊界作為行政分區(qū)。

二 研究方法

（一）生境質(zhì)量模型

生境質(zhì)量指生態(tài)系統(tǒng)為個(gè)體和種群提供適宜、可持續(xù)生存條件的能力，一定程度上能夠表征區(qū)域生物多樣性，生境質(zhì)量的優(yōu)劣決定了人類(lèi)、其他種群與自然是否和諧共生[26]。利用InVEST模型中的Habitat Quality模塊評(píng)估山東省海岸帶生境質(zhì)量，模型的各項(xiàng)參數(shù)參考說(shuō)明[14]，參考前人對(duì)沿海地區(qū)及海岸帶的研究[12,20,27]，根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，確定其威脅因素（表1）、棲息地與威脅源因子的相對(duì)敏感性（表2）。

表1 山東省海岸帶威脅因素屬性表

表2 山東省海岸帶棲息地與威脅源因子的相對(duì)敏感性

式中：Qxj為土地利用類(lèi)型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hxj為土地利用類(lèi)型j中柵格x的生境適應(yīng)性；Dxj為土地利用類(lèi)型j中柵格x的生境退化度；k為半飽和常數(shù)；R為生境威脅因子的個(gè)數(shù)；Yr為威脅層在地類(lèi)圖層上的柵格個(gè)數(shù)；ωr為威脅因子r的權(quán)重；ry為柵格y的威脅強(qiáng)度；irxy為ry對(duì)柵格x的威脅水平；βx為柵格x的可達(dá)性水平；Sjr為土地利用類(lèi)型j對(duì)威脅因子r的敏感度；dxy為柵格x與y之間的直線距離；drmax為威脅因子r的最大影響距離。生境質(zhì)量值在0到1之間，值越高，棲息地質(zhì)量就越高。生境退化程度在0至1之間變化，值越高，棲息地退化程度越高。

（二）棲息地質(zhì)量變化指數(shù)

構(gòu)建棲息地質(zhì)量變化指數(shù)（HQC）表示單位面積土地利用變化引起的棲息地質(zhì)量變化[28]。

式中：ΔQij為土地利用類(lèi)型i轉(zhuǎn)化為土地利用類(lèi)型j時(shí)棲息地質(zhì)量的變化量；ΔSij為土地利用i轉(zhuǎn)化為土地利用j時(shí)的面積；HQC正、負(fù)值分別代表土地使用變化對(duì)生境質(zhì)量的正、負(fù)影響。HQC絕對(duì)值越高，代表單位面積土地變化引起的棲息地質(zhì)量變化越大，反之亦然。

（三）土地利用變化貢獻(xiàn)指數(shù)

構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)化對(duì)棲息地質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度指數(shù)（CD），分析棲息地質(zhì)量變化的原因[19]。

式中：CD為無(wú)量綱貢獻(xiàn)指數(shù)；Pij為在轉(zhuǎn)化的總面積內(nèi)，土地使用類(lèi)型i轉(zhuǎn)化為土地使用類(lèi)型j的面積比例。CD為正、負(fù)向貢獻(xiàn)影響，正向貢獻(xiàn)會(huì)對(duì)生境質(zhì)量產(chǎn)生積極影響，消極貢獻(xiàn)則會(huì)降低生境質(zhì)量。CD的絕對(duì)值越高，土地用途轉(zhuǎn)化為棲息地質(zhì)量的影響越大。

（四）多尺度地理加權(quán)回歸模型

多尺度地理加權(quán)回歸（MGWR）模型允許每個(gè)變量不同的空間平滑水平，并利用每個(gè)自變量不同的帶寬衡量每個(gè)因變量在地理空間作用的尺度，相較于地理加權(quán)回歸模型（GWR）和多元線性回歸模型（OLS）更符合地理過(guò)程空間異質(zhì)性特征[29]。本文選擇的因變量是生境質(zhì)量的變化量，自變量是土地利用覆蓋的變化量。

式中：yi為因變量；xij為第j個(gè)解釋變量，表示樣本i的第k個(gè)解釋變量的局部參數(shù)估計(jì)；bwj為第j個(gè)變量回歸系數(shù)使用的帶寬，解釋變量與因變量的關(guān)系允許在空間上發(fā)生變化；(ui,vi)為樣本i的地理區(qū)位坐標(biāo)；βbwj(ui,vi)為自變量的回歸系數(shù)；εi為隨機(jī)誤差。

三 結(jié)果分析

（一）土地利用時(shí)空演變

山東省海岸帶以耕地、建設(shè)用地和水域?yàn)橹?，總?shù)變化甚微，但內(nèi)部差異顯著。在結(jié)構(gòu)上，耕地、建設(shè)用地、水域面積占比總和達(dá)到70%以上，水域占比增加（圖2）。1995—2018年，海岸帶耕地占比保持35%左右，建設(shè)用地占比保持20%左右，其中2018年水域占比28.46%，占比增加116%。在數(shù)量上，海岸帶土地利用面積減少，不同土地利用方式發(fā)生劇烈變化。2018年海岸帶土地利用面積12 698.28 km2，較1995年下降58.42 km2，變化不顯著。但內(nèi)部差異顯著，水域、建設(shè)用地增幅大，草地、未利用地減幅大。2018 年，水域面積 3 613.9 km2，較 1995 年增加了 1 934.31 km2，增幅達(dá)到115.17%，建設(shè)用地面積增幅為 14.68%；2018年草地面積 446.47 km2，較 1995年減少了 901.17 km2，降幅達(dá)到66.87%，未利用地降幅為66.05%。

圖2 1995—2018年山東省海岸帶土地利用分布

山東省海岸帶土地利用演變?cè)跁r(shí)空尺度上差異性顯著，受宏觀政策引導(dǎo)顯著。土地利用演變總體特征為耕地面積緩慢減少，建設(shè)用地外延擴(kuò)張明顯，生態(tài)用地中水域面積顯著增加，林地、草地仍向內(nèi)陸地區(qū)緩慢減少。分階段特征為前十年間未利用地及水域被開(kāi)發(fā)，用于港口航道運(yùn)輸及水產(chǎn)養(yǎng)殖；后十余年間建設(shè)用地面積增加，沿海經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)盛行；近三年間建設(shè)用地面積減少，水域面積增加，沿海生態(tài)得到重視（圖3）。

圖3 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)移

在耕地演變上，耕地轉(zhuǎn)出面積 1 288.08 km2，轉(zhuǎn)入面積 571.582 km2，共計(jì)減少 714.51 km2，多發(fā)生在南部日照、東部威海海岸帶。這一現(xiàn)象在2000—2010年、2010—2015年尤為明顯，轉(zhuǎn)出面積分別為 1 011.50 km2、73.24 km2，超過(guò) 65% 的耕地都轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，萊州灣地區(qū)、煙臺(tái)、威海海岸帶相繼出現(xiàn)的是由耕地轉(zhuǎn)變而來(lái)的建設(shè)用地。原因是圍繞膠州灣打造的海洋牧場(chǎng)、圍繞煙臺(tái)、威海海岸帶搭建的高端海洋產(chǎn)業(yè)園區(qū)需要足夠的建設(shè)用地，人類(lèi)活動(dòng)盛行。

在建設(shè)用地演變上，建設(shè)用地從現(xiàn)有城鄉(xiāng)、居民、工礦用地的邊緣逐漸向外擴(kuò)展，海岸帶東北部也有新增建設(shè)用地，共計(jì)增加400.05 km2，相反建設(shè)用地轉(zhuǎn)出的面積只占了轉(zhuǎn)移面積的17.57%。但建設(shè)用地在2015—2018年轉(zhuǎn)出面積最大，為1 520.41 km2，超過(guò)60%的建設(shè)用地轉(zhuǎn)為水域，多發(fā)生在青島、日照海岸帶。原因是近幾年山東省在發(fā)展海岸帶經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也在保育生態(tài)海岸帶，涵養(yǎng)黃河三角洲、萊州灣、膠州灣三大岸帶生態(tài)綠心，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)管理。

在生態(tài)用地演變上，1995—2018 年水域轉(zhuǎn)入面積達(dá) 2 310.24 km2，而轉(zhuǎn)出面積僅為 233.23 km2，共計(jì)增加1 934.31 km2，多發(fā)生在黃河入?？诘貐^(qū)。黃河入?？谧鳛辄S河生態(tài)帶和黃河三角洲生態(tài)綠心的重要載體，其濕地和水資源發(fā)揮著不可或缺的水源涵養(yǎng)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。林地、草地等生態(tài)用地分別減少了58.44 km2、901.17 km2。草地向外轉(zhuǎn)化比例高達(dá)73.99%，而僅有21.78%的土地向內(nèi)轉(zhuǎn)為草地。草地多由未利用地轉(zhuǎn)化而來(lái)，占未利用地轉(zhuǎn)出面積的21.69%，發(fā)生在墾利區(qū)和東營(yíng)區(qū)黃河三角洲和萊州灣的交界處。這一現(xiàn)象在1995—2000年尤為突出，隨著1992年黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建立，對(duì)于該區(qū)域的生態(tài)發(fā)展提出更高更精準(zhǔn)的要求，管理者會(huì)更傾向于能發(fā)揮更高的生態(tài)系統(tǒng)供給、調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)的水域及林地資源。因此2005—2010年，在黃河入?？冢蚝土值厝〈莸刈鳛橹匾纳鷳B(tài)源地，繼而草地向煙臺(tái)北部海岸帶轉(zhuǎn)化為耕地。

（二）生境質(zhì)量時(shí)空演變

1995—2018年，山東省海岸帶的平均棲息地質(zhì)量在0.34上下波動(dòng)，在波動(dòng)中上升。1995—2010年緩慢上升，上升0.014，2018年相較于2010年上升0.062，23年間平均生境質(zhì)量上升0.075（表3）。根據(jù)前人的研究，利用自然斷點(diǎn)法將生境質(zhì)量分為四級(jí)[19,30]，(0，0.3]為低，(0.3,0.6]為中等，(0.6,0.9]為較高，(0.9,1]為高。從空間分布上看，山東省海岸帶的生境質(zhì)量從內(nèi)陸到沿海地區(qū)逐漸提高（圖4）。這一現(xiàn)象在2015—2018年尤為明顯，生境質(zhì)量較高及高的地區(qū)上升幅度為35.59%，且生境質(zhì)量中等的地區(qū)上升幅度為18.81%。因?yàn)樯綎|省加強(qiáng)對(duì)海岸帶的生態(tài)治理和修復(fù)，對(duì)海洋空間的分類(lèi)分區(qū)優(yōu)化使得整體生境質(zhì)量得到提升。生境質(zhì)量較高及高的棲息地主要分布在沿海岸線的整個(gè)近海地區(qū)，棲息地質(zhì)量值通常高于0.6。生境質(zhì)量低值區(qū)主要分布在內(nèi)陸附近地區(qū)，棲息地質(zhì)量低于0.3。1995—2018年，山東省海岸帶生境質(zhì)量由內(nèi)陸向沿海逐漸提升，黃河三角洲、萊州灣、膠州灣的生境質(zhì)量逐漸提升。黃河三角洲及萊州灣的海岸帶生境退化由沿海向內(nèi)陸大幅減緩，生境質(zhì)量由中等向較高及高逐漸轉(zhuǎn)移。因?yàn)樯綎|省對(duì)黃河三角洲及黃河流域提出了生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的要求，退耕還林、退耕還水等措施使得生態(tài)用地增多，加大了生態(tài)用地之間的集聚程度，提升了生境質(zhì)量。

圖4 1995—2018年山東省海岸帶生境質(zhì)量

表3 1995—2018年山東省海岸帶生境質(zhì)量分級(jí)面積及占比

（三）生境質(zhì)量對(duì)土地利用演變的正負(fù)響應(yīng)

土地利用方式的變化對(duì)生境質(zhì)量有積極與消極影響，影響程度不一。耕地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為未利用地和林地將提升生境質(zhì)量；林地、草地、水域向耕地、建設(shè)用地、未利用地轉(zhuǎn)化將降低生境質(zhì)量。未利用地向林地和草地的轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的大幅提升，HQC值為0.179 8、0.082 7。建設(shè)用地向林地和草地的轉(zhuǎn)化也會(huì)引發(fā)棲息地質(zhì)量的提升，HQC值為0.040 1、0.036 6。相反，林地、草地、水域及未利用地向外轉(zhuǎn)化會(huì)對(duì)棲息地產(chǎn)生負(fù)面的影響。其中水域向耕地轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的大幅下降，HQC值為－0.048 4。林地向未利用地轉(zhuǎn)化、水域向草地、水域向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的下降，HQC值均小于－0.01（表4）。

表4 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)化的棲息地質(zhì)量變化指數(shù)

1995—2018年，各個(gè)地類(lèi)的轉(zhuǎn)化對(duì)生境質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度不一，地類(lèi)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的負(fù)影響遠(yuǎn)大于正影響，負(fù)影響中貢獻(xiàn)程度最大是棲息地質(zhì)量變化指數(shù)大，正影響中貢獻(xiàn)程度最大是該地類(lèi)轉(zhuǎn)化面積大。在負(fù)面影響中，水域轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)、工礦建設(shè)用地貢獻(xiàn)程度最大，CI值為－0.054；林地轉(zhuǎn)為未利用地、水域轉(zhuǎn)為耕地貢獻(xiàn)程度其次，CI值為－0.053、－0.046 5。在23年間，雖然水域轉(zhuǎn)為未利用的面積（156.72 km2）大于水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的面積（49.59 km2），但是單位面積水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地帶來(lái)了更大幅度生境質(zhì)量的下降，因而水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地是生境質(zhì)量下降的主要原因。而在正面影響中，未利用地轉(zhuǎn)為水域、未利用地轉(zhuǎn)為草地的貢獻(xiàn)程度最大，CI值為0.054 7、0.034 3。原因是未利用地轉(zhuǎn)為水域的比重占轉(zhuǎn)出面積的94.82%，而未利用轉(zhuǎn)為草地的比重僅占轉(zhuǎn)出面積的0.47%，因此未利用地轉(zhuǎn)為水域是生境質(zhì)量上升的主要原因（表5）。

表5 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)化對(duì)棲息地質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)指數(shù)

（四）生境質(zhì)量對(duì)土地利用演變的空間響應(yīng)

生境質(zhì)量對(duì)土地利用方式演變的響應(yīng)具有時(shí)空異質(zhì)性。將研究區(qū)域劃分為2 km×2 km的格網(wǎng)，共計(jì)4 551個(gè)格網(wǎng)，將其中1 766個(gè)土地利用向外轉(zhuǎn)化的格網(wǎng)提取出來(lái)作為自變量，每個(gè)格網(wǎng)生境質(zhì)量總值的變化量作為因變量。采樣點(diǎn)p值小于0.1認(rèn)為通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，共計(jì)1 155個(gè)，占比為65.4%。結(jié)果表明，擬合結(jié)果達(dá)到較高水平，擬合優(yōu)度R2為0.664。研究區(qū)內(nèi)生境質(zhì)量總值的變化與用地的變化呈現(xiàn)出正相關(guān)、負(fù)相關(guān)相互均衡的狀態(tài)，產(chǎn)生正相關(guān)與負(fù)相關(guān)的區(qū)域占整個(gè)區(qū)域的面積均接近50%，且生境質(zhì)量的變化量與用地的變化量的正負(fù)相關(guān)性在空間上具有異質(zhì)性。研究區(qū)內(nèi)未利用地、草地、水域的增多會(huì)帶來(lái)生境質(zhì)量的顯著提升，產(chǎn)生正向影響的面積比例分別為56.76%、56.58%、53.98%，其中回歸系數(shù)的均值分別為0.326、0.218、0.207，環(huán)渤海地區(qū)及海岸帶北部的正響應(yīng)最強(qiáng)。因?yàn)辄S河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建立，耕地多轉(zhuǎn)化為草地、建設(shè)用地多轉(zhuǎn)化為未利用地及水域，大幅提升了黃河入?？诩碍h(huán)渤海地區(qū)的生境質(zhì)量，可持續(xù)生態(tài)管理政策效果顯著。研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地的增多會(huì)帶來(lái)生境質(zhì)量的顯著下降，產(chǎn)生負(fù)向影響的面積比例為51.48%，回歸系數(shù)的均值為－0.105，以青島、日照、威海為主的海岸帶東南部的負(fù)響應(yīng)最強(qiáng)。因?yàn)楹０稁|部海洋牧場(chǎng)的建設(shè)，海岸帶南部高端海洋產(chǎn)業(yè)集聚地的搭建，海岸帶東南部建設(shè)用地增多，生境質(zhì)量有所下降（圖5）。

圖5 不同土地利用方式回歸系數(shù)的空間分布

四 結(jié)論與討論

（一）結(jié)論

以山東省海岸帶為研究區(qū)域，利用InVEST模型測(cè)度生境質(zhì)量，結(jié)合多尺度地理加權(quán)回歸模型和土地利用變化貢獻(xiàn)指數(shù)剖析山東省海岸帶的生境質(zhì)量對(duì)土地利用演變的響應(yīng)。

（1）研究區(qū)內(nèi)土地利用方式保持以耕地、建設(shè)用地和水域?yàn)橹?，占比高達(dá)70%。1995—2018年，土地利用數(shù)量減少58.42 km2，總體變化甚微，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化顯著，耕地占比減少，水域及建設(shè)用地占比增多。1995—2018年土地利用方式變化劇烈，水域、建設(shè)用地增幅大，達(dá)到115.17%、14.68%；草地、未利用地減幅大，達(dá)到66.87%、66.05%。

（2）研究區(qū)內(nèi)土地利用演變具有時(shí)空差異性，內(nèi)外轉(zhuǎn)化路徑不一。1995—2018年，耕地向外轉(zhuǎn)化比例為26.16%，耕地面積緩慢減少，耕地多向萊州灣、煙臺(tái)、威海海岸帶轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。建設(shè)用地向外轉(zhuǎn)化比例為57.67%，外向分散式擴(kuò)張明顯，近三年間多向青島、日照海岸帶轉(zhuǎn)變?yōu)樗?。生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化中草地向外轉(zhuǎn)化比例最高為73.99%，水域和林地成為海岸帶主要的兩大生態(tài)源地，在黃河三角洲和環(huán)渤海地區(qū)生態(tài)用地顯著增多。

（3）研究區(qū)內(nèi)1995—2018年棲息地質(zhì)量的均值為0.34，上升了0.075。2015—2018年生境質(zhì)量較高及高的地區(qū)上升幅度最大，為35.59%，生境質(zhì)量由中等和低向高轉(zhuǎn)變。生境質(zhì)量由內(nèi)陸向沿海逐漸提升，黃河三角洲、萊州灣、膠州灣的生境質(zhì)量明顯得到改善。

（4）研究區(qū)內(nèi)耕地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)為未利用地和林地會(huì)提升生境質(zhì)量，相反生態(tài)用地轉(zhuǎn)為耕地、建設(shè)用地、未利用地會(huì)降低生境質(zhì)量。未利用地轉(zhuǎn)為水域顯著提升生境質(zhì)量，因?yàn)槌^(guò)90%的未利用轉(zhuǎn)為水域；水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地顯著降低生境質(zhì)量，因?yàn)樗蜣D(zhuǎn)為建設(shè)用地貢獻(xiàn)最大。

（5）生境質(zhì)量對(duì)土地利用演變的響應(yīng)具有顯著的時(shí)空異質(zhì)性，MGWR擬合優(yōu)度為0.664。研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)生正向和負(fù)向響應(yīng)的面積比接近1∶1，環(huán)渤海地區(qū)及海岸帶北部的響應(yīng)來(lái)源于生態(tài)用地和未利用的增加，正響應(yīng)最強(qiáng)；青島、日照、威海為主的海岸帶東南部的響應(yīng)來(lái)源于建設(shè)用地的增加和人類(lèi)活動(dòng)的干預(yù)，負(fù)響應(yīng)最強(qiáng)。

（二）討論

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)是結(jié)合土地利用貢獻(xiàn)指數(shù)與MGWR全面分析了生境質(zhì)量對(duì)土地利用演變的響應(yīng)。從定性角度分辨土地利用轉(zhuǎn)移的數(shù)量、方向?qū)ι迟|(zhì)量高低的影響大小，并從定量角度揭示生境質(zhì)量響應(yīng)的空間異質(zhì)性。長(zhǎng)時(shí)間序列研究土地利用演變對(duì)生境質(zhì)量的影響便于管理者優(yōu)化土地利用配置，科學(xué)合理調(diào)控海岸帶土地利用方式。但是受限于更高精度的遙感影像圖，在一定程度上影響對(duì)土地利用類(lèi)型更為精準(zhǔn)的識(shí)別。在InVEST模型測(cè)度中，威脅因素的最大影響距離和權(quán)重以及威脅源因子的敏感程度的設(shè)定存在一定的主觀性，也會(huì)影響著最終的結(jié)果。因此在未來(lái)研究中需要提高數(shù)據(jù)的精度和模型的客觀度，對(duì)模型的參數(shù)做因地制宜的修正和深入研究。