韓 宇，毛逸飛，楊 伶，王金龍，周文強

（1.中南林業(yè)科技大學 數(shù)字洞庭湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004；2.西南大學 經(jīng)濟管理學院，重慶 400715）

生境是指存在于一個區(qū)域的資源和條件，為生物提供生存和繁殖的棲息用地[1]，生境質(zhì)量是衡量生態(tài)系統(tǒng)提供適宜物種棲息地能力的重要指標[2]。國內(nèi)外許多學者運用InVEST 模型[3]、SolVES 模型[4]、景觀生態(tài)風險模型[5]和maxEnt 模型[6]等對生境質(zhì)量進行評估。InVEST 模型依據(jù)土地覆被和生物多樣性威脅因素來評估生境，具有獲取數(shù)據(jù)便利、需求參數(shù)少、分析能力精準和數(shù)據(jù)處理簡單等優(yōu)點[7]，是量化生境質(zhì)量的重要工具。土地利用/覆被變化（Land-use and land-cover change,LUCC）可以顯著影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能的相互作用機理[8]，從而對生態(tài)系統(tǒng)格局產(chǎn)生深遠影響[9]。具體來說，LUCC 通過人口增長、經(jīng)濟增長、建設(shè)用地擴張、圍湖造田、毀林開荒、退田還湖和退耕還林等對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生脅迫或促進效應，生態(tài)環(huán)境又通過資源承載、環(huán)境容量和政策干預等對土地利用規(guī)劃產(chǎn)生約束或承載效應[10]。越來越多的學者關(guān)注LUCC 與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，LUCC 亦被認為是生態(tài)系統(tǒng)服務和生態(tài)環(huán)境變化的重要驅(qū)動力之一[11-12]。因此，研究生境質(zhì)量對土地利用變化的響應機制，對生態(tài)環(huán)境保護和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，特別是在國土空間規(guī)劃中嚴格落實“三線”管控具有深遠意義。

洞庭湖流域地處長江中游南岸，是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，分布著洞庭湖區(qū)、南嶺區(qū)、武陵山區(qū)和桂西黔南石灰?guī)r區(qū)等多個生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)。在快速城鎮(zhèn)化進程中，洞庭湖流域土地利用發(fā)生顯著變化，洪澇災害、水質(zhì)惡化、水土流失、湖泊萎縮和濕地退化等問題日益突出，對生境質(zhì)量產(chǎn)生深遠影響。為改善流域生態(tài)環(huán)境，20 世紀90 年代以來，洞庭湖流域?qū)嵤┝送颂镞€湖、退耕還林還濕等生態(tài)保護建設(shè)工程。本研究基于1980—2018 年的5 期土地利用數(shù)據(jù)，采用InVEST模型評估生境質(zhì)量，并進一步運用GWR 模型定量分析生境質(zhì)量對土地利用變化的響應機制，以期為流域土地利用規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

洞庭湖流域（107°16＇～114°15＇E，24°38＇～30°24＇N）地處我國大陸第二級與第三級階梯的交接地帶，東西向上由云貴高原過渡為東南丘陵，且雪峰—武陵盤踞西部縱分為東西部，南北向上由南嶺山地依次過渡為東南丘陵和洞庭湖平原。該流域由洞庭湖區(qū)、湘江流域、資水流域、沅水流域和澧水流域組成，流經(jīng)湖南的絕大部分區(qū)域及貴州、廣西、廣東、江西、湖北和重慶的部分地區(qū)，總面積約26.3×104km2。洞庭湖流域?qū)儆诘湫偷膩啛釒Ъ撅L氣候區(qū)，雨熱同季，森林資源較為豐富，植被類型以常綠闊葉林為主，且具有明顯的地域分異性。長期的生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)利用和巨大的人口壓力使洞庭湖流域土地利用方式發(fā)生較大改變，這將引起生態(tài)系統(tǒng)服務嚴重下降和人類生存環(huán)境無可挽回的轉(zhuǎn)變。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究中，1980—2018 年土地利用數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m×30 m，來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn）。該數(shù)據(jù)參照劉紀遠等[8]提出的中國土地利用覆被遙感分類系統(tǒng)分類，并通過人機交互解譯方法獲取，一級類型和二級類型綜合精度分別達到94.3%和91.2%以上[13]。本研究將洞庭湖流域邊界和土地覆被數(shù)據(jù)疊加，生成5 期洞庭湖流域土地覆被30 m×30 m柵格數(shù)據(jù)。

結(jié)合洞庭湖流域土地利用的實際情況，本研究將農(nóng)村居民點、城鎮(zhèn)用地、廠礦用地、主要公路、主要鐵路、水田、旱地、裸土地和裸巖石質(zhì)地設(shè)定為脅迫因子。其中，農(nóng)村居民點、城鎮(zhèn)用地、水田、旱地、裸土地和裸巖石質(zhì)地等脅迫因子的威脅圖層由土地利用數(shù)據(jù)重分類獲取，而廠礦用地、主要公路和主要鐵路的威脅圖層通過2018 年研究區(qū)交通道路數(shù)據(jù)與歷年土地利用數(shù)據(jù)進行疊加運算而得。

圖1 洞庭湖流域區(qū)位Fig.1 Location diagram of the Dongting Lake basin

2 研究方法

2.1 InVEST 模型生境質(zhì)量模塊

InVEST 模型自開發(fā)以來，在空間規(guī)劃、生態(tài)補償、風險管理、適應氣候變化等環(huán)境管理決策領(lǐng)域中得到廣泛應用。InVEST 模型生境質(zhì)量模塊將生境質(zhì)量視為連續(xù)變量，綜合考慮脅迫因子的相對影響、生境對脅迫因子的敏感度、與脅迫因子的距離和受合法保護的水平等因素。柵格單元x處的土地覆被或生境類型j的生境質(zhì)量（Qxj）為：

式（1）中：Hj分別為土地覆被類型j的生境適宜度，Dxj為地類j中柵格單元x的生境退化度，k為半飽和常數(shù)和z為模型默認參數(shù)。其中，生境退化度（Dxj）的計算公式為：

式（2）中：R為脅迫因子總數(shù)，y為威脅因子r柵格圖層中的柵格單元，Yr為脅迫因子r所占柵格單元數(shù)量，Wr為脅迫因子r的權(quán)重，ry為土地覆被類型柵格單元y中的脅迫因子r，irxy為柵格單元y中的脅迫因子r對生境柵格單元x的影響程度，βx為威脅源到柵格x的可達性和Sjr為地類j對脅迫因子r的相對敏感程度。其中，irxy分為指數(shù)和線性2 種類型：

式（3）中：dxy為柵格單元x（生境）和柵格單元y（脅迫因子）之間的直線距離，drmax為脅迫因子r的最大影響范圍。結(jié)合InVEST 模型的推薦值、文獻[3,14-15]及專家建議，本研究對脅迫因子參數(shù)和生境敏感性參數(shù)信息進行設(shè)定。

2.2 地理加權(quán)回歸模型

在傳統(tǒng)全局回歸模型中，變量間關(guān)系規(guī)律的探尋是在觀測值具有空間同質(zhì)性的基礎(chǔ)上探究全域范圍變量間的關(guān)系規(guī)律，然而土地利用變化對生境質(zhì)量的影響規(guī)律會隨觀測點地理位置的不同而存在差異，表現(xiàn)為空間數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)性。為了避免因同質(zhì)性假設(shè)無法得到滿足而使得估計結(jié)果失真，本研究參照王惠等[16]的研究，采用地理加權(quán)回歸模型（GWR）來探究生境質(zhì)量對土地利用變化的響應。GWR 的核心思想是對不同的空間位置給予不同的參數(shù)，其表達式為：

式（4）中：（ui,vi）為樣本點i的地理空間坐標（i=1，2，…，n）；yi和xik分別為被解釋變量y和第k個解釋變量x在空間位置（ui,vi)處的實測值（k=1，2，…，n）；βk（ui,vi）為樣本點i的第k個解釋變量的回歸系數(shù)；εi為模型的誤差項，其中εi～N（0，σ2）。

GWR 模型通常采用局部加權(quán)最小二乘法進行參數(shù)估計，其中權(quán)重為樣本點與其他觀測點之間的距離函數(shù)[17]。參照王惠等[16]的相關(guān)研究，權(quán)重函數(shù)的校準和帶寬的確定分別采用自適應法和Bandwidth_Parameter 法，其表達式為：

式（5）中：wij為地理權(quán)重，其取值隨著距離的增加由1 無限趨近于0，但不等于0；b為基礎(chǔ)寬帶；dij為樣本點（ui,vi）到鄰近樣本點（uj,vj）的歐式距離。

3 結(jié)果與分析

3.1 洞庭湖流域土地利用變化特征

如表1 和圖2 所示，林地和耕地是洞庭湖流域土地利用的主要類型，兩者之和約占土地總面積的90%。1980—2018 年，耕地面積持續(xù)減少，耕地占比由29.42%減少到27.93%；林地面積呈穩(wěn)定增長趨勢，其面積占比維持在60%～61%；草地面積略有下降，占比由1980—2000 年的5.89%～5.90%下降至2010—2018年的5.17%～5.23%；水域面積持續(xù)小幅增加，占比由2.73%增加至3.04%；建設(shè)用地面積持續(xù)擴張，凈增3 800 km2，增幅為135.71%。

表1 洞庭湖流域土地覆被類型面積占比Table 1 Area proportions of land use types in the Dongting Lake basin from 1980 to 2018 %

圖2 1980—2018 年洞庭湖流域土地利用轉(zhuǎn)移Fig.2 Transfer relationships of land use types in the Dongting Lake basin from 1980 to 2018

不同時期洞庭湖流域土地利用變化具有明顯的異質(zhì)性，1980—1990 年土地利用內(nèi)部轉(zhuǎn)移相對緩慢，以耕地轉(zhuǎn)為水域和建設(shè)用地為主，分別占土地利用變化的23.88%和14.33%；1990—2000 年土地利用變化呈增強趨勢，內(nèi)部轉(zhuǎn)移類型依次為林地轉(zhuǎn)耕地（11.71%）、耕地轉(zhuǎn)林地（11.16%）和建設(shè)用地（10.16%）；2000—2010 年土地利用變動劇烈，變化面積達13 886 km2，是1990—2000年間的6.92 倍，其轉(zhuǎn)移類型依次為耕地轉(zhuǎn)林地、草地轉(zhuǎn)林地和林地轉(zhuǎn)耕地，分別為2 695 km2、1 822 km2和1 546 km2；2010—2018 年土地利用變動持續(xù)劇烈，變化面積增加至17 322 km2,轉(zhuǎn)移類型主要有耕地轉(zhuǎn)為林地、林地轉(zhuǎn)為耕地、耕地和林地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，分別占變化總面積的18.49%、17.98%、7.11%和5.14%。

3.2 洞庭湖流域生境質(zhì)量時空演變特征

運行InVEST 模型的生境質(zhì)量模塊，得到1980、1990、2000、2010 和2018 年洞庭湖流域各柵格單元（空間分辨率30 m×30 m）的生境質(zhì)量指數(shù)，根據(jù)自然斷點分級法，將生境質(zhì)量指數(shù)劃分為5個區(qū)間：0～0.047，0.047～0.400，0.400～0.600，0.600～0.700 和0.700～1.000，并據(jù)此將生境質(zhì)量劃分為低、較低、中、較高和高5 個等級（表2）。

表2 1980—2018 年洞庭湖流域生境質(zhì)量面積占比Table 2 Area proportion of habitat quality in Dongting Lake basin from 1980 to 2018 %

高等級、中等級和較低等級是洞庭湖流域生境質(zhì)量的主導類型，其中高等級生境質(zhì)量區(qū)面積占比在50%左右（表2），這主要是由于洞庭湖流域自然環(huán)境良好，注重生態(tài)環(huán)境保護，林地面積較大。洞庭湖流域生境質(zhì)量主要呈現(xiàn)以下演變特征（圖3）：1）1980—1990 年生境質(zhì)量轉(zhuǎn)移主要以“較低→高、中等→高”為主，分別占生境質(zhì)量變化的26.85%和23.78%，總體略有改善；2）1990—2000 年生境質(zhì)量轉(zhuǎn)移類型以“較低→高、中等→較低、高→較低”為主，分別占23.59%、19.02%和17.93%，生境質(zhì)量總體呈變差趨勢；3）2000—2010 年生境質(zhì)量變化較為劇烈，變化面積約為1990—2000 年的6 倍，以“較低→高、中等→高、高→較低”為主，占生境質(zhì)量變化的51.65%，這一時期生境質(zhì)量變差趨勢趨向于緩和；4）2010—2018 年生境質(zhì)量變化持續(xù)劇烈，其主導轉(zhuǎn)移類型依次為“高→較低”“較低→高”“中等→較低”，分別占變化總面積的22.10%、15.25%和14.96%，該時期生境質(zhì)量變差趨勢進一步加劇。

圖3 1980—2018 年洞庭湖流域生境質(zhì)量轉(zhuǎn)移Fig.3 Transfer relationships of the habitat quality in the Dongting Lake basin from 1980 to 2018

1980—2018 年，洞庭湖流域生境質(zhì)量也呈現(xiàn)明顯的空間異質(zhì)性，整體上呈現(xiàn)由西部地區(qū)向東部和北部地區(qū)遞減的趨勢。從5 期生境質(zhì)量空間分布（圖4）來看，洞庭湖流域生境質(zhì)量空間分布差異明顯，整體上呈現(xiàn)由西部地區(qū)向東部和北部地區(qū)遞減的趨勢。洞庭湖流域生境質(zhì)量主要呈現(xiàn)以下空間分布特征：1）低等級生境質(zhì)量區(qū)分布相對集中，主要分布在流域大中城市和小城鎮(zhèn)的建成區(qū)，生境質(zhì)量得分值多在0.047 以下，以長沙、株洲、湘潭、岳陽、常德等地級市的市轄區(qū)表現(xiàn)最為突出，并隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和城鎮(zhèn)擴張逐漸向外蔓延；2）較低等級生境質(zhì)量區(qū)主要分布在環(huán)洞庭湖平原、湘中南丘陵地區(qū)、喀斯特石漠化防治生態(tài)功能區(qū)，及長株潭建成區(qū)的外圍區(qū)域，該區(qū)域存在較多的生境質(zhì)量值在0.047～0.400 的生境，其中以環(huán)洞庭湖平原和湘中南丘陵地區(qū)分布更為集中；3）中等級生境質(zhì)量區(qū)主要分布在沅水流域和澧水流域，零星分布在其他區(qū)域較低等級生境質(zhì)量區(qū)的外圍區(qū)域，以沅水流域的西部地區(qū)分布較為集中；4）較高等級生境質(zhì)量區(qū)所占比重小，且無明顯區(qū)域分布特征；5）高等級生境質(zhì)量區(qū)主要分布在東南西三面環(huán)山的山地地帶，生境質(zhì)量指數(shù)在0.700以上，生境質(zhì)量總體較好。由此來看，洞庭湖流域呈現(xiàn)以各大中城市和小城鎮(zhèn)的建成區(qū)為低生境質(zhì)量區(qū)，依次向“環(huán)洞庭湖平原和湘中南丘陵地區(qū)”“武陵-雪峰山脈山地生態(tài)農(nóng)業(yè)帶和桂黔滇喀斯特石漠化防治生態(tài)功能區(qū)”“武陵-雪峰山區(qū)生物多樣性及水土保持生態(tài)功能區(qū)、南嶺山地森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)和羅霄-幕阜山地森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)”逐漸提升的空間分布特征。

圖4 1980—2018 年洞庭湖流域生境質(zhì)量空間分布Fig.4 Spatial distribution of the habitat quality in the Dongting Lake basin from 1980 to 2018

3.3 洞庭湖流域生境質(zhì)量對土地利用變化的響應分析

本研究采用等間距采樣法將研究區(qū)劃分為1.8 km×1.8 km 的網(wǎng)格單元，共計82 475 個樣本點。根據(jù)近40 年來洞庭湖流域土地利用變化特征和生境質(zhì)量時空演變特征，本研究以網(wǎng)格單元內(nèi)生境質(zhì)量指數(shù)變化率為被解釋變量，耕地變化率（flcr）、林地變化率（wlcr）、草地變化率（glcr）、水域變化率（wacr）和建設(shè)用地變化率（blcr）為解釋變量，運用GWR 模型，對1980—2000 年和2000—2018 年土地利用變化和生境質(zhì)量變化數(shù)據(jù)進行空間相關(guān)性分析，探究近40 年來洞庭湖流域LUCC 對生境質(zhì)量時空分異性的影響。由模型結(jié)果可知，1980—2000 年和2000—2018 年地理加權(quán)回歸模型的擬合效果較好，擬合優(yōu)度分別為0.775 6和0.565 9（表3）。

表3 GWR 模型估計結(jié)果Table 3 GWR model estimation results

1）生境質(zhì)量對耕地變化的響應。耕地變化對生境質(zhì)量的影響呈現(xiàn)明顯的空間差異性（圖5），說明近40 年來洞庭湖流域耕地變化對生境質(zhì)量變化的影響具有不穩(wěn)定特性。1980—2000 年和2000—2018 年，在生境質(zhì)量—耕地呈正相關(guān)的區(qū)域，森林資源豐富，生態(tài)環(huán)境呈良好態(tài)勢，局部地區(qū)耕地雖有所增長，但生境質(zhì)量仍呈上升趨勢；呈負相關(guān)的區(qū)域，主要分布在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，耕地開墾率較高，生境質(zhì)量呈下降趨勢。與1980—2000年相比，2000—2018年洞庭湖流域生境質(zhì)量—耕地變化呈負相關(guān)的區(qū)域呈明顯擴大趨勢，逐步由環(huán)洞庭湖平湖農(nóng)業(yè)區(qū)向湘中南丘陵節(jié)水農(nóng)業(yè)帶、武陵-雪峰-南嶺-羅霄山脈山地生態(tài)農(nóng)業(yè)帶和長株潭都市農(nóng)業(yè)圈等地區(qū)蔓延，主要是由于這一時期研究區(qū)逐漸形成“一圈一區(qū)二帶”為主體的農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略格局，有效保障農(nóng)產(chǎn)品供給和食品安全，但土地利用集約程度較高，給生境質(zhì)量帶來較大的負面影響；而呈明顯正相關(guān)關(guān)系（回歸系數(shù)β在0.003 0 以上）的區(qū)域也有所增長，逐步向沅水流域和資水流域，及湘江流域的西北和南部地區(qū)蔓延，其主要原因在于2000 年以來洞庭湖流域重點實施了退耕還林等生態(tài)工程，全流域耕地轉(zhuǎn)林地面積為4 580 km2，約占土地利用變化總面積的25.08%，也使得該類變化對生境質(zhì)量的影響程度有所上升。

圖5 地理加權(quán)回歸模型回歸系數(shù)空間分布Fig.5 Spatial distribution of the regression coefficients in the geographical weighted regression model

2）生境質(zhì)量對林地變化的響應。1980—2018年，洞庭湖流域林地變化與生境質(zhì)量變化總體上呈正相關(guān)關(guān)系，在空間上大致呈現(xiàn)由三面環(huán)山地帶向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)遞減的趨勢（圖5）。近40 年來林地是該流域的主要土地利用類型，其占比維持在61%左右，總體呈穩(wěn)定增長趨勢。并且洞庭湖流域生境質(zhì)量呈現(xiàn)以各大中城市和小城鎮(zhèn)的建成區(qū)為低生境質(zhì)量區(qū)，依次向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)和生態(tài)功能區(qū)逐漸提升的空間分布特征，說明林地的穩(wěn)定增長對生境質(zhì)量產(chǎn)生正向影響。與1980—2000 年相比，2000—2018 年生境質(zhì)量與林地變化呈較強正相關(guān)（回歸系數(shù)β在0.003 0 以上）的區(qū)域明顯擴大，主要集中在洞庭湖流域三面環(huán)山地帶，其原因在于：一是2000 年以來洞庭湖流域重點實施了退耕還林等生態(tài)工程，耕地和草地轉(zhuǎn)林地是該時期土地利用轉(zhuǎn)移的主導類型，占土地利用變化總面積的25.08%和11.83%，其轉(zhuǎn)換面積分別由1980—2000 年的272 km2和150 km2增加到4 308 km2和2 161 km2，新增林地在全流域呈片狀分布，使得生境質(zhì)量—林地回歸系數(shù)表現(xiàn)出較強正相關(guān)的區(qū)域明顯擴大；二是武陵-雪峰山脈、南嶺山脈和羅霄-幕阜山脈等地區(qū)屬于重點生態(tài)功能區(qū)，也是該流域新增林地的集中分布區(qū)，維系著全流域的生態(tài)安全，在涵養(yǎng)水源、保持水土和維護生物多樣性等方面發(fā)揮著重要的作用，林地保護和新增林地促使三面環(huán)山地帶生境質(zhì)量進一步提升。與此同時，部分區(qū)域也存在林地與生境質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象，主要集中在洞庭湖區(qū)和湘江流域。

3）生境質(zhì)量對草地變化的響應。近40 年來洞庭湖流域生境質(zhì)量與草地總體呈正相關(guān)關(guān)系，在空間分布和時間演變上與林地變化對生境質(zhì)量的影響大體一致。其原因在于：1）1980—2018 年洞庭湖流域草地面積變化較小，生境質(zhì)量—草地呈正相關(guān)的區(qū)域森林資源豐富，且林地保護較好和新增林地較多，林地變化對該區(qū)域生境質(zhì)量變化起主導作用；2）洞庭湖流域草地減少主要集中在澧水流域，及沅水流域的北部、西部和南部地區(qū)，以草地向林地轉(zhuǎn)移為主，但該區(qū)域生境質(zhì)量總體變化不大，草地變化對生境質(zhì)量的影響不大，從而形成草地—生境質(zhì)量不相關(guān)區(qū)域；3）草地—生境質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系的區(qū)域，主要集中在環(huán)洞庭湖區(qū)，存在較為明顯的水域和林地向草地轉(zhuǎn)移的趨勢，對生境質(zhì)量產(chǎn)生一定的負面影響，加之該區(qū)域耕地和建設(shè)用地對生境質(zhì)量變化起主導作用，生境質(zhì)量在總體上趨于下降。

4）生境質(zhì)量對水域變化的響應。1980—2018年，洞庭湖流域生境質(zhì)量變化與水域變化總體呈正相關(guān)關(guān)系，說明水域面積的擴大會使生境質(zhì)量呈上升趨勢（圖7）。1980—2018 年，水域變化呈小幅擴張趨勢，以洞庭湖及湘資沅澧“四水”水體為主，對野生動植物生長和生物多樣性保護等方面產(chǎn)生積極影響，促使水生態(tài)環(huán)境得到改善和恢復。與1980—2000 年相比，2000—2018 年生境質(zhì)量變化與水域變化呈正相關(guān)關(guān)系的區(qū)域在空間分布上大體一致，且呈向外蔓延趨勢。自1998年洞庭湖開展二期治理以來，湖區(qū)不斷加快退田還湖、退耕還林還濕等工程，并推廣到湘資沅澧四水流域。截至2020 年，洞庭湖調(diào)蓄面積擴大了超800 km2，并且累計退耕25.67 hm2[18]。由此可見，洞庭湖流域通過退田還湖、退耕還林還濕等一系列生態(tài)保護和建設(shè)工程的實施來打造“一湖四水”沿岸生態(tài)綠環(huán)，水域持續(xù)小幅擴大，生態(tài)環(huán)境得到有效改善，為生境質(zhì)量帶來的積極影響也逐漸擴大。

5）生境質(zhì)量對建設(shè)用地變化的響應。1980—2018 年，洞庭湖流域建設(shè)用地變化對生境質(zhì)量主要產(chǎn)生負面影響，表明建設(shè)用地不斷擴張會導致生境質(zhì)量下降，以環(huán)洞庭湖區(qū)和湘江流域表現(xiàn)最為明顯。局部區(qū)域得益于生態(tài)環(huán)境的持續(xù)向好發(fā)展，使得建設(shè)用地增加所帶來的消極影響較小，生境質(zhì)量仍呈上升趨勢。與1980—2000 年相比，2000—2018 年建設(shè)用地與生境質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系的區(qū)域明顯擴大，這主要是由于近40 年來建設(shè)用地擴張幅度超過其他土地利用類型的變化，特別是2000 年以來洞庭湖流域建設(shè)用地增加3 278 km2，為1980—2000 年的6.81 倍，建設(shè)用地不斷擴張為人類生產(chǎn)生活提供主要場所，對地表景觀影響較大，為生境質(zhì)量帶來的負面影響也逐步擴大。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

1）近40 年來，洞庭湖流域土地利用主導類型為耕地和林地，呈現(xiàn)出耕地持續(xù)萎縮（面積比從29.42%減少到27.93%）、林地基本穩(wěn)定（面積比維持在60%～61%）和建設(shè)用地持續(xù)擴張（增幅為135.71%）等主要特征，土地利用轉(zhuǎn)移以耕地與林地的內(nèi)部轉(zhuǎn)移及向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移為主。

2）近40 年來，洞庭湖流域生境質(zhì)量總體處于較高水平，且呈現(xiàn)明顯的時空異質(zhì)性，在時間上呈現(xiàn)出“改善—變差—緩和—加劇”演變趨勢，在空間上呈現(xiàn)出以各大中城市和小城鎮(zhèn)的建成區(qū)為低生境質(zhì)量區(qū)，依次向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)和生態(tài)功能區(qū)逐漸提升的演變格局。

3）近40 年來，洞庭湖流域各地類變化對生境質(zhì)量的影響存在較大的空間異質(zhì)性。耕地變化對生境質(zhì)量的影響不穩(wěn)定，在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)主要表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系，而在三面環(huán)山地帶主要表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系。草地對生境質(zhì)量的影響在空間分布上與林地大體一致，總體呈正相關(guān)關(guān)系，主要是由于林地對該區(qū)域生境質(zhì)量起主導作用，而草地減少集中區(qū)域的生境質(zhì)量總體變化不大，難以明顯反映草地急劇減少對生境質(zhì)量產(chǎn)生的影響。建設(shè)用地為單一的人工環(huán)境，不具備生境適宜性，整體上對生境質(zhì)量構(gòu)成負面影響。

4.2 討 論

洞庭湖流域是全國最具發(fā)展?jié)摿Φ膮^(qū)域之一，水土流失和濕地退化等生態(tài)惡化問題頻發(fā)，是中國典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。近年來，隨著退田還湖、退耕還林還濕等一系列生態(tài)保護建設(shè)工程的實施，該流域生態(tài)環(huán)境得到較大改善。近40 年來，洞庭湖流域生境質(zhì)量時空演變格局不僅取決于研究區(qū)的自然環(huán)境條件和土地利用方式，也與在一系列生態(tài)保護建設(shè)工程建設(shè)影響下土地利用轉(zhuǎn)移特征密切相關(guān)，這與其他研究者在研究區(qū)及相鄰地區(qū)的研究結(jié)果基本一致[19-20]。進一步分析發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域生境質(zhì)量變化的主導地類也呈現(xiàn)明顯的異質(zhì)性，武陵—雪峰山地、南嶺山地和羅霄—幕阜山地生境質(zhì)量變化主要受林地變化的影響，而洞庭湖及“湘、資、沅、澧”四水的河谷湖盆和沖積平原生境質(zhì)量變化主要是由耕地和建設(shè)用地變化引起的。因此，在制定洞庭湖流域生態(tài)環(huán)境保護政策時，應依據(jù)生境質(zhì)量對土地利用變化的響應機制，對不同區(qū)域采取不同的措施：一是以林地為主的三面環(huán)山地帶，未來發(fā)展規(guī)劃應以生態(tài)保護為首要任務，從景觀格局視角出發(fā)，關(guān)注景觀連接度和景觀破碎度，重點保護自然生態(tài)走廊；二是耕地分布較廣的河谷湖盆、沖積平原、丘陵和山地農(nóng)業(yè)區(qū)，在繼續(xù)發(fā)揮退田還湖、退耕還林還濕等生態(tài)退耕政策作用的基礎(chǔ)上，應加快發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)，推進農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和廢棄物資源化利用；三是具有一定城鎮(zhèn)化和工業(yè)化基礎(chǔ)的城市化地區(qū)，應適當控制建設(shè)用地增量，突出城鎮(zhèn)綠地培育保護和山水城林相融合的理念，使土地利用結(jié)構(gòu)更具有生態(tài)型和穩(wěn)定性。

本研究基于生境質(zhì)量與土地利用變化的統(tǒng)計關(guān)系，采用大尺度的經(jīng)驗模型來探究生境質(zhì)量對土地利用變化的響應機制，未涉及小尺度的機理模型，缺乏生理生態(tài)機制基礎(chǔ)，難以深入分析土地利用格局變化與生態(tài)環(huán)境演變過程的相互作用。為了更深入地探究生境質(zhì)量對土地利用變化的響應，下一步研究有必要建立一些固定樣地進行野外觀測，尤其對不同地類過渡區(qū)的研究，并保證時間和空間上的連續(xù)性，使得獲取的數(shù)據(jù)能為模型和尺度的轉(zhuǎn)換提供更為精準的基礎(chǔ)信息，更好地補充響應機制研究的不足[21]。