基于Invest模型的土地利用變化對(duì)白鷺生境質(zhì)量影響研究

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 江蘇 南京 210095；2.中國藥科大學(xué)國際醫(yī)藥商學(xué)院 江蘇 南京 211198)

目前國內(nèi)外對(duì)生境質(zhì)量研究，大體可分為三類：第一類是通過實(shí)地走訪調(diào)查的方法獲取較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域生境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，如問卷調(diào)查、訪談、設(shè)置采樣點(diǎn)等，該類研究主要集中于小尺度，但此類方法耗費(fèi)成本較高，且難以得到長時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間動(dòng)態(tài)分析；第二類是基于景觀格局指數(shù)的生境質(zhì)量評(píng)估[96-97]，該方法往往通過一系列指標(biāo)分析景觀格局的破碎度以及異質(zhì)性等；第三類是主要采用InVEST模型、SolVES模型等進(jìn)行生境質(zhì)量定量研究，可應(yīng)用于山區(qū)丘陵[100-101]、自然保護(hù)區(qū)[103]、城市群[25]等不同尺度。其中，InVEST模型是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的生境質(zhì)量評(píng)估模型，且該模型主要需要土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)或者其他地形數(shù)據(jù)等，對(duì)數(shù)據(jù)量的需求不高，數(shù)據(jù)獲取方便，能高效評(píng)價(jià)生境質(zhì)量變化和退化度和反映多種威脅源對(duì)生境的影響情況，進(jìn)而確定保護(hù)的優(yōu)先度以及保護(hù)的選址[104]，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)開發(fā)和生態(tài)保護(hù)平衡發(fā)展，為尋求最優(yōu)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式提供科學(xué)依據(jù)。

一、研究方法

(一)基于InVEST模型的生境質(zhì)量計(jì)算

運(yùn)用InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality Model)對(duì)蘇錫常地區(qū)生境質(zhì)量進(jìn)行分析，然后疊加白鷺生境網(wǎng)絡(luò)(生境斑塊和廊道)。該方法結(jié)合了景觀敏感度、生境適宜度和外界威脅度三種指標(biāo)，其主要目的是將生境質(zhì)量與一些威脅源建立聯(lián)系，通過測算不同威脅源對(duì)生境的負(fù)面影響，得到生境的質(zhì)量分布，進(jìn)而通過生境的適宜度和退化度來評(píng)估生境質(zhì)量的優(yōu)劣。

建設(shè)用地、工業(yè)用地、交通用地和耕地這四類土地利用類型最能體現(xiàn)日趨頻繁的人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，最能反映人為干擾對(duì)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的威脅，因此選取建設(shè)用地、工業(yè)用地、交通用地和耕地作為脅迫因子。因此，設(shè)定草地為0.7～0.8，河流為0.9，耕地為0.4，其余用地類型為0。參照國內(nèi)外多個(gè)專家的研究成果，設(shè)置各威脅因子最大影響范圍、各自占的權(quán)重、空間衰減類型及不同種類生境對(duì)5種威脅因子相對(duì)敏感度，為了更加清晰說明土地利用變化對(duì)生境質(zhì)量的影響，利用ArcGIS10.2空間分析模塊的重分類工具對(duì)生境質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行重分類，2000年、2005年、2010年3期生境質(zhì)量指數(shù)運(yùn)算結(jié)果依據(jù)自然斷裂法將生境質(zhì)量劃分為低(V)、較低(IV)、中(III)、較高(II)和高(I)5個(gè)級(jí)別。

表4-4 生境適宜度及不同用地類型對(duì)威脅因子的相對(duì)敏感度

二、研究結(jié)果與分析

在宜興地區(qū)，南部等級(jí)分化明顯且10年間生境質(zhì)量退化明顯，2000年，三個(gè)四級(jí)斑塊位于較高等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)域，其余均位于高等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)域，2005年，除了位于低等級(jí)區(qū)域的四級(jí)斑塊數(shù)量減少外，一個(gè)三級(jí)斑塊所在較高等級(jí)區(qū)域退化為中級(jí)質(zhì)量區(qū)域，一個(gè)四級(jí)斑塊位于低質(zhì)量區(qū)域，三個(gè)四級(jí)斑塊位于較高和中級(jí)質(zhì)量區(qū)域，這主要是受長深高速等交通干線和耕地兩種威脅因子的影響，2010年該地斑塊雖數(shù)量減少但全部位于高質(zhì)量生境區(qū)域；在無錫地區(qū)，大部分生境斑塊位于高級(jí)別生境質(zhì)量區(qū)域，2005年東灣山和石埠山兩個(gè)四級(jí)斑塊由位于高質(zhì)量區(qū)域退化到位于較高質(zhì)量區(qū)域，這主要受蘇錫常南部高速和建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響，一個(gè)三級(jí)斑塊位于較高等級(jí)區(qū)域，一個(gè)四級(jí)斑塊位于中等級(jí)區(qū)域，主要是受濱江西路公路影響；在蘇州地區(qū)，吳中區(qū)環(huán)太湖附近生境質(zhì)量等級(jí)分化明顯，受建設(shè)用地?cái)U(kuò)張影響高等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)域破碎嚴(yán)重，2000年有2個(gè)四級(jí)斑塊較低等級(jí)的生境質(zhì)量區(qū)域，其余位于高質(zhì)量生境區(qū)域，2005年，除2個(gè)四級(jí)斑塊較低等級(jí)的生境質(zhì)量區(qū)域，吳中區(qū)環(huán)太湖附近新增2個(gè)四級(jí)斑塊位于較高質(zhì)量等級(jí)區(qū)域，金雞湖景區(qū)和陽澄湖附近兩個(gè)一級(jí)斑塊和一個(gè)二級(jí)斑塊均位于較高等級(jí)區(qū)域，2010年，斑塊所在區(qū)域生境質(zhì)量等級(jí)變化最大，金雞湖附近新增一個(gè)二級(jí)斑塊位于較高質(zhì)量區(qū)域，陽澄湖附近由一級(jí)斑塊退化而來的二級(jí)斑塊位于較高質(zhì)量區(qū)域，10年來蘇州地區(qū)昆山、常熟等地耕地減少明顯，但是城鎮(zhèn)人口激增，推動(dòng)著房地產(chǎn)、道路交通以及其他基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)用地的發(fā)展，說明該地區(qū)生境質(zhì)量的退化主要是受住宅等建設(shè)用地和工業(yè)園等工業(yè)用地威脅源脅迫影響。總之，2000、2005、2010年三年白鷺生境斑塊大部分位于高等級(jí)和較高等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)域，少部分位于中等級(jí)及甚至是較低等級(jí)生境質(zhì)量區(qū)域。宜興南部、環(huán)太湖的無錫南部和蘇州南部生境質(zhì)量變化明顯，從不同等級(jí)區(qū)域面積上來看：宜興南部，高等級(jí)>較高等級(jí)>較低等級(jí)，四級(jí)生境斑塊所屬區(qū)域等級(jí)變化較大，無錫南部，高等級(jí)>較低等級(jí)>較高等級(jí)，三級(jí)斑塊所屬區(qū)域等級(jí)發(fā)生退化，部分四級(jí)生境斑塊所屬區(qū)域等級(jí)質(zhì)量偏低，蘇州，高等級(jí)>較高等級(jí)>較低等級(jí)，環(huán)太湖部分四級(jí)斑塊區(qū)域等級(jí)不斷退化為較低等級(jí)質(zhì)量區(qū)域，金雞湖和陽澄湖附近一二級(jí)生境斑塊由高等級(jí)質(zhì)量區(qū)域退化為較高等級(jí)質(zhì)量區(qū)域。

三、小結(jié)

2000-2010年間，蘇錫常地區(qū)整體生境質(zhì)量較低且呈下降趨勢，后五年比前五年退化嚴(yán)重。從白鷺生境來看，溧陽南部、無錫南部、蘇州吳中區(qū)白鷺生境質(zhì)量退化最為嚴(yán)重，景觀格局破碎化明顯，連通度下降。宜興、溧陽附近部分地區(qū)生境質(zhì)量先上升后下降，較高等級(jí)質(zhì)量生境變?yōu)楦叩燃?jí)質(zhì)量區(qū)域與2000-2005年間江蘇省退耕還林政策以及營造公益林政策有關(guān)，環(huán)太湖附近部分斑塊由較高等級(jí)質(zhì)量生境退化為中等級(jí)質(zhì)量生境，蘇州吳中區(qū)和昆山市附近很多生境由高等級(jí)質(zhì)量區(qū)域退化為較高等級(jí)質(zhì)量區(qū)域，2005-2010年蘇州金雞湖、陽澄湖附近區(qū)域生境質(zhì)量下降明顯，且有蔓延趨勢。城鄉(xiāng)居住用地快速增長以及高速公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施用地建設(shè)是白鷺生境質(zhì)量下降和景觀格局破碎化的主要原因。