基于景觀格局的武漢市江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險評價

侯 蕊, 李紅波, 高艷麗

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院, 武漢 430070)

生態(tài)風(fēng)險評價是用來描述和評估人為活動、環(huán)境污染和自然災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生不利影響的可能性及其大小的過程[1-5]，是山水林田湖草生命共同體安全研究的基礎(chǔ)。基于景觀格局的土地利用生態(tài)風(fēng)險評價則是以土地利用/覆被變化為誘因，直接從景觀的空間格局角度來定量識別和評估生命共同體的生態(tài)本底安全風(fēng)險，成為當(dāng)前景觀生態(tài)風(fēng)險評價領(lǐng)域的研究熱點。

土地作為人類生存與發(fā)展不可或缺的重要資源，其利用方式與程度不僅對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，更直接作用于土壤、大氣、水文等自然地理要素，從而對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響[6]。在人類活動占主導(dǎo)地位的區(qū)域內(nèi)，由不同的土地利用方式和強度對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響具有區(qū)域性和累積性的特點，并能夠在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成上得以體現(xiàn)[7-8]。許多已有研究表明:土地利用/覆被變化(LUCC)與生態(tài)風(fēng)險密切相關(guān)，并對區(qū)域生態(tài)風(fēng)險起著決定性作用[9-10]。景觀最主要的特征就是其空間異質(zhì)性且景觀是人類活動的基本單元，因此景觀尺度可作為研究人類—環(huán)境耦合系統(tǒng)的重要尺度應(yīng)用于生態(tài)風(fēng)險評價[11-12]，目前已在國內(nèi)外進(jìn)行了大量研究。Paukert等[13]從土地利用變化和景觀結(jié)構(gòu)角度構(gòu)建了景觀尺度上的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。Ayre等[14]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，對美國俄勒岡州森林景觀進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價。劉世梁等[15]建立基于景觀格局和生態(tài)學(xué)過程的綜合景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，對云南省紅河流域景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行分析。呂樂婷等[16]構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，對細(xì)河流域生態(tài)風(fēng)險的時空分布特征進(jìn)行評價。石玉瓊等[17]將景觀格局和植被生產(chǎn)力結(jié)合對榆林市景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價。李青圃等[18]從“自然—人類社會—景觀格局”3個維度對景觀生態(tài)風(fēng)險評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行流域景觀格局的優(yōu)化。從已有研究來看，在評價對象上既有流域[18-19]、行政區(qū)[20-21]、沿海區(qū)域等[22-23]人類活動影響較大的區(qū)域，也有農(nóng)牧交錯帶[24]、水土流失地區(qū)[25]、自然保護(hù)區(qū)等[26]生態(tài)脆弱區(qū)域。在評價方法上大多基于風(fēng)險源匯和景觀格局兩種方法，隨著研究的不斷深入，還有學(xué)者基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險評價[27]。當(dāng)前，關(guān)于生態(tài)風(fēng)險評價研究主要側(cè)重于描述生態(tài)風(fēng)險的時空分布特征方面，而將土地利用與生態(tài)風(fēng)險變化相結(jié)合，對不同土地利用類型下的生態(tài)風(fēng)險演變規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性方面缺乏深入探究。

在我國大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的背景之下，面向生命共同體系統(tǒng)治理的土地利用生態(tài)風(fēng)險評價顯得尤為重要。江夏區(qū)作為武漢市的近郊區(qū)，區(qū)域內(nèi)山水林田湖草各自然要素同樣構(gòu)成一個生命共同體，由于近來年受快速城鎮(zhèn)化發(fā)展影響，景觀生態(tài)功能受到一定程度的破壞，區(qū)域面臨生態(tài)風(fēng)險升高的趨勢。本文以武漢市江夏區(qū)為研究區(qū)域，以空間格網(wǎng)為評價單元構(gòu)造基于景觀格局的土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，對土地利用變化引起的生態(tài)風(fēng)險時空特征進(jìn)行分析與評價，并進(jìn)一步探究不同土地利用類型下的生態(tài)風(fēng)險演變規(guī)律及其響應(yīng)彈性機(jī)制。研究結(jié)果可為區(qū)域山水林田湖草系統(tǒng)治理及提高生態(tài)風(fēng)險預(yù)警能力提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

江夏區(qū)作為武漢市的南大門，屬于武漢“1+8”城市圈南部樞紐，位于長江中游南岸，總面積2 018 km2，將近占武漢市總面積的四分之一，地理位置114°01′—114°35′E，29°58′—30°32′N。地形以平原為主，屬中亞熱帶過渡性濕潤季風(fēng)氣候。全區(qū)水面面積約500 km2，境內(nèi)共有大小湖泊23個，湖泊面積大約占武漢市所有湖泊總面積的50%。

“十三五”以來，江夏區(qū)以“生態(tài)立區(qū)、工業(yè)興區(qū)、創(chuàng)新強區(qū)”為發(fā)展戰(zhàn)略，加快建設(shè)武漢市南部生態(tài)新城，充分發(fā)揮江夏作為武漢市生態(tài)控制區(qū)的重要生態(tài)屏障作用。江夏區(qū)在近十幾年來城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程明顯加快，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大改變，并由此產(chǎn)生山水林田湖草景觀格局趨于破碎化和異質(zhì)化，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)面臨失衡，生態(tài)風(fēng)險增加。因此，以江夏區(qū)為研究對象，從景觀生態(tài)格局視角下進(jìn)行土地利用生態(tài)風(fēng)險的評估對于江夏區(qū)權(quán)衡生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，更好地貫徹落實其發(fā)展戰(zhàn)略，積極探索未來發(fā)展模式具有重要的現(xiàn)實意義。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文利用地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http:∥www.gscloud.cn)下載的2000年、2005年、2010年、2015年4期Landsat TM/OLI遙感影像作為數(shù)據(jù)源在ENVI 5.2中進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括輻射定標(biāo)、大氣校正、圖像融合、圖像裁剪等，并用最大似然法對4期影像進(jìn)行監(jiān)督分類，參考土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T21010—2007)將區(qū)域內(nèi)土地分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6種土地利用類型。然后結(jié)合實地調(diào)研進(jìn)行目視修改，并選取一定數(shù)量的驗證樣本采用混淆矩陣法進(jìn)行精度評價，結(jié)果顯示Kappa系數(shù)均達(dá)到80%以上，符合解譯精度要求。最后得到分辨率30 m的土地利用分類結(jié)果見附圖5。

2.2 土地利用變化度量指標(biāo)

土地利用動態(tài)度是用來描述某一時間段內(nèi)區(qū)域的土地利用類型的數(shù)量面積變化情況的指標(biāo)[28]，以表現(xiàn)區(qū)域土地利用的劇烈程度及不同類型間、不同時段內(nèi)或不同區(qū)域間的差異情況。本文計算了2000—2015年不同時段內(nèi)武漢江夏區(qū)各種土地利用類型的單一土地利用動態(tài)度及綜合土地利用動態(tài)度，以分析研究區(qū)的土地利用變化情況。計算公式分別如下所示:

(1)

式中:K表示在研究時段內(nèi)某一土地利用類型的動態(tài)度；Ua,Ub分別為研究期初、期末某一土地類型的面積;T為研究時段長度,通常以年為單位。

(2)

式中:LC為研究時段內(nèi)區(qū)域的綜合土地利用動態(tài)度,表示所有土地利用類型變化的整體情況;LUi為研究起始年時第i類土地利用類型的面積；ΔLUi-j為研究期內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)化為其他類型面積的絕對值;T為研究時段長度。

2.3 土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的構(gòu)建

為了提高土地利用生態(tài)風(fēng)險的評價精度，并將不同位置的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)值在空間上進(jìn)行可視化表達(dá)，本文利用ArcGIS的漁網(wǎng)分析功能，采用等間距網(wǎng)格采樣法，將每一網(wǎng)格作為風(fēng)險指數(shù)評價的樣本單元，對研究范圍內(nèi)進(jìn)行土地利用生態(tài)風(fēng)險評價。借鑒已有研究[21]，漁網(wǎng)大小宜為平均斑塊面積的2～5倍，本文劃分2 km×2 km格網(wǎng)，得到581個生態(tài)風(fēng)險樣本小區(qū)，計算每一個小區(qū)內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)值，并將其作為樣本中心點的生態(tài)風(fēng)險水平，然后利用空間插值得到整個研究區(qū)的土地利用生態(tài)風(fēng)險水平。參考前人研究[29-31]，本文引入景觀干擾度、脆弱度和損失度指數(shù)，通過指數(shù)間的疊加來構(gòu)建江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險評價體系(表1)。

表1 景觀格局指數(shù)計算方法及含義

景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的計算公式為:

(3)

式中:ERIk為第k個生態(tài)風(fēng)險小區(qū)的土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù);Aki為第k個風(fēng)險小區(qū)內(nèi)土地利用類型i的面積;Ak為第k個風(fēng)險小區(qū)的面積;Ri為景觀損失度指數(shù);N為土地利用類型的數(shù)量。

2.4 空間統(tǒng)計學(xué)方法

空間自相關(guān)分析是研究某一空間變量在空間上是否存在相關(guān)性及相關(guān)程度如何，因此土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)作為一種空間變量，可以對其進(jìn)行空間自相關(guān)分析，以研究生態(tài)風(fēng)險的空間分布特征。本文采用全局Moran′sI和局部Moran′sI兩種指標(biāo)分別測度土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的整體空間分布格局和局部空間差異特征。

由于空間插值的前提是數(shù)據(jù)具有較高的空間自相關(guān)性，因此本文在空間自相關(guān)分析的基礎(chǔ)上利用ArcGIS的地統(tǒng)計分析模塊采用指數(shù)模型進(jìn)行半變異函數(shù)擬合，然后采用普通克里金插值法得到4期土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)值的空間分布，基于自然斷點法將土地利用生態(tài)風(fēng)險分成5個等級:Ⅰ低生態(tài)風(fēng)險區(qū)(ERI≤0.1)、Ⅱ較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)(0.10.4)，以進(jìn)一步研究生態(tài)風(fēng)險等級的時空演變特征。

2.5 響應(yīng)彈性分析法

彈性表示為因變量的相對變化與自變量相對變化的比值，揭示因變量對自變量變化的敏感程度。本文借鑒微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的彈性理論，引入彈性系數(shù)分析江夏區(qū)生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性特征[20]。計算公式如下:

(4)

式中:ERC表示T時段內(nèi)生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性系數(shù);ERIb和ERIa分別為研究期末和期初土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù);LC為T時段內(nèi)綜合土地利用動態(tài)度。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化情況分析

3.1.1 土地利用結(jié)構(gòu)變化 在土地利用分類圖基礎(chǔ)上匯總得到各土地利用類型面積(表2)。整體上，江夏區(qū)土地利用類型以耕地和水域為主，二者占總面積的80%以上。2000—2010年江夏區(qū)地類按面積大小依次為耕地、水域、林地、建設(shè)用地、未利用地、草地，2010—2015年建設(shè)用地面積超過了林地面積。研究期內(nèi)耕地不斷減少，面積比例從63.03%減至57.04%，建設(shè)用地變化與之相反，面積比例從3.41%增至9.36%。草地和林地面積也在減少，但是變化幅度較小，水域和未利用地二者波動變化，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 江夏區(qū)2000-2015年土地利用變化

3.1.2 土地利用速度變化 根據(jù)公式(1—2)，計算得到江夏區(qū)每個時間段內(nèi)的單一土地利用動態(tài)度與綜合土地利用動態(tài)度(表3)?？梢钥闯?個時間段內(nèi)建設(shè)用地的土地利用動態(tài)度均為最大，分別為9.39，2.65，13.00，且在2010—2015年擴(kuò)張速度最快;耕地、林地、草地的動態(tài)度均為負(fù)數(shù)，表明三者面積始終減少，且耕地和林地在2010—2015年減少最快。3個時段內(nèi)江夏區(qū)綜合土地利用動態(tài)度分別為0.45，0.14，0.74，表明在2010—2015年這個時段內(nèi)研究區(qū)整體土地利用類型間變化最為活躍。

表3 土地利用動態(tài)度變化

3.1.3 土地利用方向變化 將相鄰兩期土地利用類型矢量圖層在ArcGIS中進(jìn)行疊加，并利用Excel的數(shù)據(jù)透視表功能計算得到2000—2015年江夏區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表4)。所有土地利用類型都產(chǎn)生了不同程度的轉(zhuǎn)化，耕地是土地利用主要轉(zhuǎn)出類型，轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地10 699.67 hm2，占轉(zhuǎn)出比重的87.83%;轉(zhuǎn)出為水域1 347.79 hm2，占轉(zhuǎn)出比重的11.06%。建設(shè)用地是土地利用的主要轉(zhuǎn)入類型，其面積增加的來源類型多樣，其中有88.49%來源于耕地，是建設(shè)用地最主要的轉(zhuǎn)入來源。而草地、林地、水域和未利用地的所有轉(zhuǎn)移類型中，轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地分別占其轉(zhuǎn)出比重的56.01%，79.17%，77.87%，61.14%。2000—2015年土地利用類型轉(zhuǎn)移特點表明隨著江夏區(qū)的城市化進(jìn)程不斷加快，耕地、林地、草地、水域等生態(tài)用地均存在轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地的現(xiàn)象，使生態(tài)環(huán)境遭到破壞而生態(tài)風(fēng)險加大，人類生存環(huán)境將面臨潛在威脅。

表4 2000-2015年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

將不同研究時段內(nèi)地類轉(zhuǎn)換面積較大的前6種進(jìn)行提取并空間可視化。從分時段來看，耕地轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地一直是面積最大、分布最廣的轉(zhuǎn)移類型。2000—2005年，耕地轉(zhuǎn)出建設(shè)用地集中分布在江夏區(qū)的北部城區(qū)，由原來的中心區(qū)向東部及東北方向擴(kuò)展;耕地轉(zhuǎn)出為水域散落分布在江夏區(qū)的西部、東部及南部。2005—2010年耕地轉(zhuǎn)出建設(shè)用地仍向東部和東北部靠近洪山區(qū)的范圍擴(kuò)展，但與上一個時間段相比，建設(shè)用地擴(kuò)展的范圍與面積顯著減小。2010—2015年耕地轉(zhuǎn)出建設(shè)用地面積顯著增大，而且擴(kuò)展方向開始向江夏區(qū)的中南部、西部、東北部進(jìn)一步延伸。從整個時間段來看，建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入來源類型多樣且轉(zhuǎn)移面積較大，北部建設(shè)用地增長規(guī)模較南部明顯，廟山、藏龍島、紙坊、金口為擴(kuò)張較快區(qū)域。

3.2 江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險時空變化分析

3.2.1 景觀格局指數(shù)變化分析 基于Fragstats和Excel軟件，根據(jù)表1中所列公式分別計算2000年、2005年、2010年、2015年各土地利用類型的景觀格局指數(shù)，并進(jìn)一步分析其變化規(guī)律(表5)?？梢钥闯?5 a來，各景觀類型斑塊數(shù)目均表現(xiàn)為不同程度的增加，直接影響景觀破碎度指數(shù)、分離度指數(shù)。建設(shè)用地由于面積的增長速度明顯快于斑塊數(shù)目增長速度，導(dǎo)致其破碎度指數(shù)、分離度指數(shù)不斷減小，表明建設(shè)用地各斑塊趨向于集中連片式發(fā)展，集聚程度增強、內(nèi)部穩(wěn)定性增大。耕地作為區(qū)域的優(yōu)勢景觀類型其優(yōu)勢度指數(shù)最大，其他地類優(yōu)勢度指數(shù)變化不顯著。從各地類所受干擾程度來看，林地、草地、未利用地的干擾度指數(shù)較大且隨時間遞增，建設(shè)用地的干擾度指數(shù)隨時間逐漸減小。從損失度指數(shù)來看，未利用地的損失程度最大，且表現(xiàn)為不斷增大的趨勢，主要原因是未利用地的破碎度和分離度指數(shù)不斷增大導(dǎo)致干擾度相應(yīng)變大，另外，未利用地的脆弱度指數(shù)最高也是其損失度大的原因，建設(shè)用地由于近年來的規(guī)?；蹟U(kuò)張、抗干擾能力的提高，景觀損失度減小。

表5 不同土地利用類型的景觀格局指數(shù)計算結(jié)果

3.2.2 土地利用生態(tài)風(fēng)險空間自相關(guān)特征 根據(jù)公式3計算得到各風(fēng)險小區(qū)的土地利用生態(tài)風(fēng)險值，導(dǎo)入GeoDa軟件得到Moran′sI散點圖和LISA集聚圖(圖1，圖2)。從全局空間自相關(guān)Moran′sI值看，四期Moran′sI值分別為0.486 4，0.493 7，0.485 3，0.509 8，值均為正數(shù)且呈上升趨勢，表明土地利用生態(tài)風(fēng)險有較強的空間正相關(guān)性，存在集聚效應(yīng)。從局部空間自相關(guān)的LISA集聚圖看，土地利用生態(tài)風(fēng)險高值集聚區(qū)主要位于建成區(qū)中心附近林地、草地所在區(qū)域和東部梁子湖附近未利用地，建成區(qū)附近的林地、草地受外界干擾度大，尤其是建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入影響，破壞了原有景觀的穩(wěn)定性，使景觀損失度增加;低值集聚區(qū)分布較廣，主要分布在西部、中東部，此區(qū)域以水域和耕地為主，受外界干擾程度小，低值集聚區(qū)在2010—2015年向東部牛山湖附近轉(zhuǎn)移，集聚程度增強。總體來看，江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險強度整體分異顯著，局部空間差異也在擴(kuò)大。

圖2 江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)LISA集聚圖

圖1 江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險指數(shù)Moran′s I散點圖

3.2.3 土地利用生態(tài)風(fēng)險時空分布格局 將各風(fēng)險小區(qū)中心點風(fēng)險指數(shù)值進(jìn)行克里金插值，得到江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險等級時空分布圖(圖3)。四期生態(tài)風(fēng)險均值分別為0.117 4，0.157 0，0.163 6，0.190 8，區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險整體呈上升趨勢。2000年，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積將近占研究區(qū)總面積的一半，2005年之后，較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)所占比重最大，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比從2000年的49.81%下降到2015年的0.01%，而其余4類等級生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積均較2000年不斷上升。

圖3 2000-2015年江夏區(qū)土地利用各生態(tài)風(fēng)險等級分布

從空間分布上來看，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)和較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)分布廣泛，高生態(tài)風(fēng)險區(qū)呈團(tuán)狀集聚分布在江夏中心城區(qū)青龍山林場附近與東部、東北、西南部分區(qū)域，與局部空間自相關(guān)的“高—高”集聚區(qū)在位置上大致重合。此區(qū)域林地、草地、未利用地分布較廣，并且為追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大量林地、草地開發(fā)成建設(shè)用地，破壞了原有景觀的自身穩(wěn)定性，景觀受外界干擾易損程度大，生態(tài)風(fēng)險升高。從整個研究時段來看，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)轉(zhuǎn)為較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)是最主要的轉(zhuǎn)換形式，還存在著高生態(tài)風(fēng)險區(qū)隨時間逐漸向外層推移擴(kuò)大的趨勢，表明此處風(fēng)險升高較快，需要重點加強監(jiān)管力度，防止其生態(tài)進(jìn)一步退化，以維持區(qū)域環(huán)境的穩(wěn)定。

3.2.4 不同土地利用類型下的生態(tài)風(fēng)險演變規(guī)律 分別將每一期的土地利用類型圖與生態(tài)風(fēng)險等級圖進(jìn)行疊加，統(tǒng)計匯總出每種土地利用類型下各生態(tài)風(fēng)險等級所占的面積比例(圖4)。2000年有92.8%的耕地分布在低生態(tài)風(fēng)險區(qū)和較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)，2015年下降到73.33%。林地、草地景觀類型主要分布的較高和高生態(tài)風(fēng)險區(qū)占比不斷加大。水域景觀主要分布在較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)，主要是因為其干擾度和損失度較小，所受生態(tài)風(fēng)險較低。建設(shè)用地主要分布在較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)和中生態(tài)風(fēng)險區(qū)，且隨時間變化較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)和高生態(tài)風(fēng)險區(qū)占比有減小趨勢。原因是隨著城市化發(fā)展，建設(shè)用地從無序零散狀態(tài)向有序規(guī)模演變，系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性提高，受人類干擾后損失度降低，導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險的降低。未利用地2000年有46.8%的面積分布在高生態(tài)風(fēng)險區(qū)，到2015年其比重達(dá)到65.5%，主要原因是未利用地干擾度、脆弱度和損失度指數(shù)均較高，且隨時間呈遞增態(tài)勢，表明未利用地的生態(tài)風(fēng)險系數(shù)不斷提高，需要加強保護(hù)監(jiān)管力度。

圖4 江夏區(qū)2000-2015年不同地類下的生態(tài)風(fēng)險變化

3.2.5 生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性分析 由表6可知，生態(tài)風(fēng)險隨著土地利用變化的響應(yīng)彈性在不同時段內(nèi)其響應(yīng)效果也呈現(xiàn)差異變化。3個時期生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化均表現(xiàn)為正響應(yīng)，即土地利用變化造成了生態(tài)風(fēng)險的增加，且3個時段響應(yīng)彈性系數(shù)持續(xù)減小，表明研究區(qū)內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險水平趨于穩(wěn)定，土地利用變化不再是作為區(qū)域生態(tài)風(fēng)險增加的主要驅(qū)動因素，雖然隨著城市化的快速發(fā)展，耕地的大規(guī)模轉(zhuǎn)出，造成江夏區(qū)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險強度不斷增加，但其對土地利用變化的響應(yīng)彈性卻表現(xiàn)為不斷減小，土地利用生態(tài)風(fēng)險的影響因子由于更加復(fù)雜多變的外在環(huán)境而趨于多元化。

表6 2000-2015年江夏區(qū)生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性

4 討論與結(jié)論

(1) 研究期內(nèi)，江夏區(qū)6種土地利用類型的面積均發(fā)生了不同程度的變化，對應(yīng)著城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間的變化。在2010—2015年期間，各地類間轉(zhuǎn)移變化最活躍。耕地面積與建設(shè)用地面積的變化趨勢相反，耕地面積持續(xù)減少，而建設(shè)用地面積持續(xù)擴(kuò)張，15 a來共有8.41%的耕地轉(zhuǎn)出為建設(shè)用地，且集中分布在研究的北部。耕地作為優(yōu)勢景觀類型，對維持區(qū)域山水林田湖草景觀生態(tài)格局發(fā)揮著重要作用。

(2) 4個時期江夏區(qū)全局自相關(guān)Moran′sI值分別為0.486 4，0.493 7，0.485 3，0.509 8，土地利用生態(tài)風(fēng)險在空間上正相關(guān)性增強，具有明顯的集聚效應(yīng)。土地利用生態(tài)風(fēng)險局部自相關(guān)格局的高—高集聚區(qū)與低—低集聚區(qū)隨時間推移其空間分布特征發(fā)生變化，表明土地利用生態(tài)風(fēng)險在空間上整體分異顯著，局部空間差異也在擴(kuò)大。

(3) 研究區(qū)整體土地利用生態(tài)風(fēng)險處于較低等級。2000—2015年，較低、中、較高、高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積分別增加了32.6%，12.22%，3.37%，1.6%，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積減少了49.8%，且高生態(tài)風(fēng)險區(qū)在空間上呈團(tuán)狀集聚分布，并表現(xiàn)為逐漸向外層推移擴(kuò)大的趨勢，表明這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化較快，風(fēng)險不斷提高，需要對這些區(qū)域重點加強監(jiān)管力度，防止其進(jìn)一步退化，以維持區(qū)域環(huán)境的穩(wěn)定。區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險整體呈增高趨勢。

(4) 從不同土地利用類型下的生態(tài)風(fēng)險演變規(guī)律來看，耕地、建設(shè)用地、水域分布地區(qū)整體上受生態(tài)風(fēng)險脅迫程度較輕，而草地、林地更容易遭受生態(tài)風(fēng)險影響，未利用地所在區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險最高。從生態(tài)風(fēng)險對土地利用變化的響應(yīng)彈性系數(shù)不斷減小可以得出地類變化對生態(tài)風(fēng)險的影響程度在不斷減小，生態(tài)風(fēng)險的影響因子更趨于多元化。

本文從我國生態(tài)文明建設(shè)宏觀背景與“山水林田湖草生命共同體”的理念出發(fā)，基于景觀格局指數(shù)構(gòu)建指標(biāo)體系對江夏區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價，并進(jìn)一步探究土地利用類型與生態(tài)風(fēng)險間的內(nèi)在聯(lián)系，為江夏區(qū)未來一定時期內(nèi)的生命共同體系統(tǒng)治理提供理論依據(jù)。通過研究發(fā)現(xiàn)江夏區(qū)作為武漢市的近郊區(qū)與城鄉(xiāng)融合發(fā)展區(qū)，近年來城市化建設(shè)不斷推進(jìn)使得大量耕地、林地、草地等生態(tài)用地轉(zhuǎn)出建設(shè)用地，原有完整景觀格局呈現(xiàn)破碎化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，受人為干擾后易損程度大，生態(tài)風(fēng)險持續(xù)增大。按照可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)的總要求，對新增建設(shè)占用農(nóng)用地行為必須謹(jǐn)慎對待，嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)空間的無序擴(kuò)張，確定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，以提高建設(shè)用地利用效率為重點，發(fā)揮建設(shè)用地的集聚規(guī)模效應(yīng)。加快落實“三區(qū)三線”劃定工作，將由耕地資源單要素保護(hù)向山水林田湖草全要素保護(hù)轉(zhuǎn)變。本研究僅從景觀格局角度進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價，缺乏對區(qū)域地形地貌、氣候環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)因素等方面的綜合考慮，得到的結(jié)果不具有絕對性與代表性，但利用景觀格局指數(shù)研究土地利用生態(tài)安全格局仍具有可行性。下一步的研究重點應(yīng)探討影響生態(tài)風(fēng)險變化的不同驅(qū)動力與多尺度下的生態(tài)風(fēng)險評價，并針對性地提出合理有效的生態(tài)管理建議，為指導(dǎo)區(qū)域“三區(qū)三線”劃定工作，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理提供依據(jù)。