基于斑塊尺度的云南省景觀生態(tài)安全時(shí)空演變及歸因

施馨雨,趙筱青,*,普軍偉,馮 嚴(yán),周世杰,和春蘭

1 云南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,昆明 650500

2 云南國土資源職業(yè)學(xué)院,昆明 652501

生態(tài)安全是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康水平與完整狀況的表征[1]。隨著人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的壓力不斷增大,生態(tài)安全受到嚴(yán)重威脅。我國逐漸認(rèn)識(shí)到資源環(huán)境的重要性,倡導(dǎo)遵循尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念[2]。云南響應(yīng)國家戰(zhàn)略部署,確立了爭當(dāng)新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)排頭兵的目標(biāo)[3- 4]。近年來,云南省生態(tài)安全越來越受到學(xué)者們的關(guān)注[5-10],但對(duì)于省域的生態(tài)安全評(píng)估仍然薄弱,難以從宏觀層面指導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè),亟需開展相應(yīng)研究。

景觀生態(tài)評(píng)價(jià)與景觀格局是景觀生態(tài)學(xué)的重要議題,如Peng[11]將生態(tài)退化風(fēng)險(xiǎn)與生態(tài)安全結(jié)合起來構(gòu)建生態(tài)安全格局識(shí)別的量化框架；Francisco Aguilera[12]引入景觀格局指數(shù)分析城市擴(kuò)張的空間特征；Ma則通過相關(guān)性來確定影響生態(tài)安全的主要景觀格局指數(shù)[13],當(dāng)今國際景觀生態(tài)研究越來越重視格局與過程的綜合[14]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[15-16]和綜合評(píng)價(jià)[17]的研究,但使用景觀格局指數(shù)研究區(qū)域生態(tài)安全的文獻(xiàn)較少。我國景觀生態(tài)研究始于20世紀(jì)90年代,如俞孔堅(jiān)等認(rèn)為景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)在生物多樣性保護(hù)中起著決定性的作用[18],并采用最小阻力面模型來判別生物多樣性的景觀生態(tài)安全格局[19]；肖篤寧等則將生態(tài)安全定義為人類在生產(chǎn)、生活與健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等影響的保障程度[20],并基于此提出了干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究的理論與方法以及生態(tài)建設(shè)的策略[21]；傅伯杰等提出的“區(qū)域生態(tài)安全格局”是對(duì)景觀安全格局研究的發(fā)展,適應(yīng)了生物保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)研究的發(fā)展需求[22-23]；陳利頂?shù)忍岢隽恕霸磪R”景觀概念[24],并基于此提出景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)[25],來定量評(píng)價(jià)景觀格局對(duì)特定過程的影響。景觀生態(tài)安全的研究方法和理論呈現(xiàn)多樣性特征。但是,目前學(xué)者對(duì)于生態(tài)安全評(píng)價(jià)局限于類型尺度和景觀尺度,從斑塊尺度對(duì)生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究很少；且傳統(tǒng)景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型大多是對(duì)省、市、區(qū)的整體評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果反映在地圖上是一種離散或分段式的變化,很難反映生態(tài)安全變化的過渡特征?；诖?本研究從斑塊角度對(duì)景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型進(jìn)行修正,其評(píng)價(jià)結(jié)果在數(shù)值上連續(xù),能夠更準(zhǔn)確地反映景觀生態(tài)安全的過渡特征,對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)更具現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)意義。

云南既是我國西南生態(tài)安全屏障,又是與南亞、東南亞各國人民同為生態(tài)命運(yùn)與生態(tài)利益的共同體,承擔(dān)著維護(hù)區(qū)域、國家乃至國際生態(tài)安全的重大職責(zé)。同時(shí),云南又是生態(tài)環(huán)境比較脆弱敏感的地區(qū),保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然資源的責(zé)任重大。因此,科學(xué)研究云南省生態(tài)安全特征及其驅(qū)動(dòng)因子具有重要現(xiàn)實(shí)意義。研究通過修正類型尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型,從斑塊尺度評(píng)估云南省1990—2018年的景觀生態(tài)安全特征,分析其時(shí)空演變規(guī)律并探討影響云南省景觀生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)因子,為生態(tài)安全評(píng)價(jià)及其時(shí)空變化特征和驅(qū)動(dòng)力研究提供了參考。研究結(jié)果可為我國西南地區(qū)景觀生態(tài)安全格局優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù),為維護(hù)我國西南生態(tài)安全屏障,維護(hù)區(qū)域、國家乃至國際生態(tài)安全提供有益支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省位于中國西南部(21°8′—29°15′N,97°31′—106°11′E),總面積39.41萬km2；東鄰貴州、廣西,北連四川、西藏,西與印度、緬甸接壤,南部和老撾、越南毗鄰(圖1)。云南屬山地高原地形,自西北向東南呈階梯狀下降,平均海拔為 2000m。全省氣候干濕季分明,年均降水量1260mm,其中85%集中在濕季,年溫差小,日溫差大；土壤類型分布從南向北依次為磚紅壤、赤紅壤和紅壤；云南省森林覆蓋率為62.4%,水平地帶和垂直地帶分異明顯。2019年全省GDP達(dá)到23223.75億元,同比增長8.1%,增長速度高于全國2.0個(gè)百分點(diǎn)；年末全省常住人口4858.3萬人,城鎮(zhèn)化率達(dá)48.91%。生態(tài)保護(hù)紅線約占全省總面積的30.90%,主要分布在青藏高原南緣滇西北高山峽谷生態(tài)屏障、哀牢山—無量山山地生態(tài)屏障、南部邊境熱帶森林生態(tài)屏障等生物多樣性富集及水源涵養(yǎng)重要區(qū)域,以及金沙江、瀾滄江、紅河干熱河谷地帶和東南部喀斯特地帶水土保持重要區(qū)域,構(gòu)成了云南省生態(tài)保護(hù)紅線“三屏兩帶”的空間分布格局。

圖1 研究區(qū)區(qū)位圖Fig.1 Location map of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究收集了云南省的土地利用、河流水系、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字地形、氣象站點(diǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)(表1)并根據(jù)云南省土地利用現(xiàn)狀特征及研究要求,運(yùn)用ArcGIS10.7軟件將土地利用數(shù)據(jù)重分類為水田、旱地、有林地、灌木林、疏林地、其他林地、高覆蓋度草地、低覆蓋度草地、水域、城鄉(xiāng)用地、未利用地11種景觀類型,并將所有柵格數(shù)據(jù)分辨率統(tǒng)一到1km×1km。

表1 數(shù)據(jù)名稱及來源Table 1 Data name and source

1.3 研究方法

1.3.1斑塊尺度下的景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

本研究選取斑塊尺度的景觀格局指數(shù)對(duì)類型尺度景觀生態(tài)安全模型進(jìn)行修正,得到斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度；以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值作為景觀生態(tài)功能安全的表達(dá),構(gòu)建斑塊尺度生態(tài)系統(tǒng)功能安全度模型；最后,將結(jié)構(gòu)安全度和功能安全度兩者的幾何平均值作為評(píng)價(jià)單元的景觀生態(tài)安全指數(shù),得到斑塊尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型。

(1)類型尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全模型

參照陳鵬[26]、裴歡[27]等人的研究成果,構(gòu)建類型尺度景觀生態(tài)脆弱度(Landscape Ecological Frangibility of Class, LEFC)模型為：

LEFC=a×SHAPE_AM+b×FRAC_AM+c×DIVISION

(1)

式中,LEFC為類型尺度的景觀生態(tài)脆弱度；SHAPE_AM為類型尺度的面積加權(quán)平均形狀因子；FRAC_AM為類型尺度的面積加權(quán)分維數(shù)；DIVISION為類型尺度的分離度。根據(jù)李曉燕[28]、彭文君[29]等人的研究結(jié)果,設(shè)置未利用地景觀類型的a、b、c值為0.2、0.3、0.5,其他景觀類型的a、b、c值為0.5、0.3、0.2。

參考前人研究成果,選擇能夠表示類型尺度景觀結(jié)構(gòu)破碎狀況和形狀復(fù)雜程度的景觀格局指數(shù)構(gòu)建類型尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度(Landscape Ecological Security of Class, LESC)模型為：

LESC=1-(ED+PD)×LEFC

(2)

式中, LESC為類型尺度的景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度；ED為類型尺度的邊界破碎度；PD為類型尺度的景觀破碎度；LEFC為類型尺度的景觀脆弱度。

(2)斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度模型

本研究通過選取斑塊尺度下能夠表示斑塊的形狀、復(fù)雜程度和連通性的景觀指數(shù),即斑塊面積(AREA)、形狀指數(shù)(SHAPE)、分維數(shù)(FRAC)和鄰近度(PROX),作為修正因子對(duì)類型尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度模型進(jìn)行修正,構(gòu)建斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度(Landscape Ecological Security of Patch, LESP)模型：

LESP=(α×AREA+β×SHAPE+γ×FRAC+μ×PROX+)×LESC

(3)

其中：LESP為斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度；LESC為類型尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度；α、β、γ、μ分別為斑塊面積、形狀指數(shù)、分維數(shù)、鄰近度的權(quán)重。

采用熵權(quán)法確定各斑塊修正因子的權(quán)重(表2)。為了簡便計(jì)算,將信息熵較小(不足0.01)的形狀指數(shù)和分維數(shù)修正因子剔除。最終構(gòu)建的斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全模型為：

表2 斑塊修正因子權(quán)重Table 2 The weight of patch modification factor

LESP=(α×AREA+μ×PROX)×LESC

(4)

(3)斑塊尺度景觀生態(tài)功能安全度模型

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[30]。將每一個(gè)景觀斑塊的類型看作一種生態(tài)系統(tǒng),將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與景觀生態(tài)功能結(jié)合起來,即可以用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)景觀生態(tài)功能安全進(jìn)行定量化表達(dá)。參考趙筱青等人[31]的研究成果,用生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量值作為各景觀類型的功能表征。參考前人的研究成果[32-36],結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況,構(gòu)建云南省各景觀斑塊類型的景觀生態(tài)功能安全度(表3)。

表3 云南省各景觀斑塊類型的景觀生態(tài)功能安全度Table 3 Landscape Ecological Function Safety Index of Different Landscape Patch Classes in Yunnan Province

(4)斑塊尺度景觀生態(tài)安全模型

景觀結(jié)構(gòu)是景觀功能發(fā)揮的基礎(chǔ),景觀功能也體現(xiàn)了景觀要素的結(jié)構(gòu)[37]。將斑塊尺度的景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度和景觀生態(tài)功能安全度的幾何平均值作為斑塊尺度景觀生態(tài)安全指數(shù)值,構(gòu)建斑塊尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型(Landscape Ecological Security Index,LESI)：

(5)

式中,LESI為斑塊尺度景觀生態(tài)安全指數(shù)；LESP為斑塊尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度；ESV為斑塊尺度景觀生態(tài)功能安全度。

1.3.2景觀生態(tài)安全空間數(shù)據(jù)探索

采用空間自相關(guān)方法來分析景觀生態(tài)安全的空間分布特征及異質(zhì)性。Global Moran′s I能夠反映空間分布是否具有聚散特征,其值范圍為[-1,1]。若值大于零,說明景觀生態(tài)安全空間分布為正相關(guān)關(guān)系,小于零則為負(fù)相關(guān)關(guān)系；絕對(duì)值越接近1表明空間相關(guān)性越強(qiáng),等于0表示景觀生態(tài)安全在空間上呈隨機(jī)分布。

使用Local Moran′s I指數(shù)研究斑塊尺度景觀生態(tài)安全的關(guān)聯(lián)性,探究云南省斑塊尺度景觀生態(tài)安全的空間異質(zhì)性?！案?高”集聚和“低-低”集聚表示局部空間的景觀生態(tài)安全分布呈正相關(guān),“高-低”集聚和“低-高”集聚則表示為空間負(fù)相關(guān),“不顯著”則表明斑塊景觀生態(tài)安全沒有空間聚散特征。

1.3.3景觀生態(tài)安全歸因分析方法

云南省地形地貌復(fù)雜、氣候條件多變、生態(tài)環(huán)境脆弱、生態(tài)系統(tǒng)種類豐富,導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)安全變化的原因復(fù)雜。參考國內(nèi)外相關(guān)研究成果,結(jié)合云南省的地域特征,選取海拔高度 (X1)、坡向(X2)、坡位(X3)、年平均溫度(X4)、年平均降水(X5)、人口密度(X6)、人均生產(chǎn)總值(X7)、距水系距離(X8)和距道路距離(X9)共9個(gè)因子與2018年云南省景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析。

根據(jù)景觀格局指數(shù)的粒度效應(yīng)[38-41],對(duì)比1km×1km、2km×2km、5km×5km、10km×10km格網(wǎng)下的景觀格局指數(shù)值的變化趨勢(shì)。結(jié)果10km×10km格網(wǎng)下景觀格局指數(shù)值變化平穩(wěn),因此作為最佳的分析尺度。格網(wǎng)內(nèi)各指標(biāo)的值計(jì)算方法如下：

(6)

(7)

式中,LESIi為第i個(gè)格網(wǎng)的景觀生態(tài)安全指數(shù),n為第i個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的斑塊總數(shù),LESIij為第i個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的第j個(gè)斑塊的景觀生態(tài)安全指數(shù),Aij為第i個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的第j個(gè)斑塊的面積,A為格網(wǎng)面積；Xik為第i個(gè)格網(wǎng)的第k個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的值,Xijk為第i個(gè)格網(wǎng)內(nèi)第j個(gè)斑塊的第k個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的值。

地理探測器是探測空間分異性以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的一組統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[42]。計(jì)算方式如下：

(8)

2 結(jié)果與分析

2.1 1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全時(shí)空變化特征

2.1.1景觀生態(tài)安全時(shí)間變化特征

云南省基于類型尺度景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)安全度(LESC)的變化趨勢(shì)平穩(wěn),最大值從0.998增長到1.00,最小值從0.460減少到0.399,數(shù)據(jù)變化幅度較小,難以反映云南省景觀生態(tài)安全的具體變化特征；而修正后的景觀生態(tài)安全指數(shù)(LESI)呈上升趨勢(shì),最大值從2.604增長到2.999(圖2),且年際間差異明顯。表明修正后的景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型對(duì)景觀生態(tài)安全的變化更加敏感。由于云南省破碎斑塊較多,斑塊面積很小,導(dǎo)致其LESI最小值接近于0且變化不大。

圖2 云南省1990—2018年各景觀生態(tài)安全指數(shù) Fig.2 Landscape Ecological Security Index of Yunnan Province, 1990—2018

云南省景觀生態(tài)安全各分區(qū)面積占比變化為：極危險(xiǎn)區(qū)減少1.39%、危險(xiǎn)區(qū)減少3.58%、較危險(xiǎn)區(qū)增加1.12%、相對(duì)安全區(qū)減少0.13%、較安全區(qū)減少0.48%、安全區(qū)減少9.74%、極安全區(qū)增加14.21%,其中相對(duì)安全區(qū)(含)至極危險(xiǎn)區(qū)(含)的面積共減少了3.98%(圖3)。結(jié)果表明,修正后的景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型可以精確評(píng)價(jià)斑塊的景觀生態(tài)安全,能夠反映區(qū)域內(nèi)部景觀生態(tài)安全狀況的細(xì)微變化。

圖3 1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全各等級(jí)區(qū)面積占比Fig.3 Proportion of landscape ecological security area in Yunnan Province,1990—2018

2.1.2景觀生態(tài)安全空間變化特征

(1)景觀生態(tài)安全等級(jí)區(qū)空間變化特征

云南省景觀生態(tài)安全極安全區(qū)、安全區(qū)和較安全區(qū)主要位于西北部、中部和東南部,并逐步向四周擴(kuò)展。極危險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)間雜分布,在生態(tài)屏障內(nèi)部形成孔洞,破壞了生態(tài)屏障的連續(xù)性和完整性(圖4)。自2002年生態(tài)修復(fù)工程全面啟動(dòng)至今,云南省生態(tài)安全整體上得到顯著改善,但在2000年和2010年景觀生態(tài)安全出現(xiàn)反復(fù)；改革開放以來,云南省國內(nèi)生產(chǎn)總值由1980年的第22位上升至1999年的第18位,粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展破壞了生態(tài)環(huán)境,使得2000年云南省的生態(tài)安全出現(xiàn)惡化；2010年云南省發(fā)生百年一遇的特大旱災(zāi)[43],耕地減產(chǎn)、水域面積減少、森林火災(zāi)頻發(fā),同時(shí)1995年以來云南烤煙業(yè)年均砍伐森林33333.33hm2[44],圈地毀林等行為也對(duì)原始森林造成了嚴(yán)重破壞[45],是造成南部邊境熱帶森林生態(tài)屏障區(qū)景觀生態(tài)安全等級(jí)波動(dòng)的重要原因。

圖4 1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全等級(jí)區(qū)空間分布Fig.4 Landscape ecological security in Yunnan Province, 1990—2018

景觀生態(tài)安全等級(jí)提升最為明顯的是青藏高原南緣滇西北高山峽谷生態(tài)屏障區(qū)、哀牢山-無量山山地生態(tài)屏障區(qū)、金沙江干熱河谷地帶以及南部邊境熱帶森林生態(tài)屏障區(qū)；景觀生態(tài)安全等級(jí)降低的地方主要分布于滇中城市群區(qū)域,其次是東南部喀斯特地帶(圖5),二者皆為人類活動(dòng)影響強(qiáng)烈的地區(qū),表明人類活動(dòng)的干擾對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)安全有較大影響?？傊?云南省景觀生態(tài)安全特點(diǎn)表現(xiàn)為生態(tài)基礎(chǔ)條件好的區(qū)域景觀生態(tài)安全等級(jí)提升明顯而生態(tài)基礎(chǔ)條件差的地區(qū)提升明顯不足,且城市邊緣是生態(tài)安全惡化的主要區(qū)域。因此,在現(xiàn)有生態(tài)紅線保護(hù)的基礎(chǔ)上,還需加強(qiáng)對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)的治理。

圖5 1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全指數(shù)變化Fig.5 Change of Landscape Ecological Security Index in Yunnan Province, 1990—2018

(2)景觀生態(tài)安全空間聚散特征

空間自相關(guān)分析結(jié)果表明,1990—2018年云南省LESI的Global Moran′s I值的均值為-0.293,且變化趨勢(shì)平穩(wěn),表明在99%的置信度下(P= 0.001),云南省LESI有顯著的空間負(fù)相關(guān)性(表4)。1990—2018年的Global Moran′s I值總體變化不大(圖6),表明云南省景觀生態(tài)安全的離散特征顯著,為空間負(fù)相關(guān)。

圖6 1990—2018年Global Moran′s I指數(shù)Fig.6 Results of Global Moran′s I, 1990—2018

表4 1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全指數(shù)空間自相關(guān)結(jié)果Table 4 The result of Global Moran′s I of Landscape Ecological Security Index in Yunnan province, 1990—2018

云南省斑塊尺度景觀生態(tài)安全由西北到東南呈現(xiàn)“高-低集聚—低-高/高-高集聚—高-低集聚”的空間格局(圖7)。其中“低-高”型的斑塊數(shù)量最多,主要分布于滇中城市群區(qū)域,其次是生態(tài)屏障的外圍區(qū)域；“高-低”型面積最大,主要布在青藏高原南緣滇西北高山峽谷生態(tài)屏障區(qū)和東南部喀斯特地帶；“高-高”型主要分布在哀牢山-無量山山地生態(tài)屏障區(qū)和南部邊境熱帶森林生態(tài)屏障區(qū)；“低-低”型的斑塊數(shù)量僅有一個(gè),位于滇中城市群區(qū)域?？臻g自相關(guān)分析結(jié)果表明,云南省景觀斑塊破碎,以南部邊境熱帶森林生態(tài)屏障區(qū)最為嚴(yán)重；滇中城市群區(qū)域的生態(tài)安全狀況較差,大量破碎斑塊破壞了景觀生態(tài)安全區(qū)域的整體性和連續(xù)性,呈現(xiàn)出破碎化和脆弱性特征。

圖7 2018年云南省景觀生態(tài)安全指數(shù)(LESI)集聚圖 Fig.7 Cluster of landscape ecological security index in Yunnan Province in 2018

2.2 云南省景觀生態(tài)安全歸因分析

因子探測結(jié)果顯示,除坡向指標(biāo)沒有通過顯著性檢驗(yàn)外,其余八個(gè)指標(biāo)均在99%顯著性水平下對(duì)云南省景觀生態(tài)安全狀況具有影響,其中人口密度(0.2386)、年平均溫度(0.1601)和海拔高度(0.1138)對(duì)景觀生態(tài)安全狀況影響最大(表5),反映出景觀生態(tài)安全較差的區(qū)域人多地少和人類活動(dòng)方式落后、頻率高、影響大的特征。

表5 云南省景觀生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)因子指標(biāo)Table 5 Driving factors of landscape ecological security in Yunnan Province

進(jìn)一步分析各驅(qū)動(dòng)因子的交互作用(表6),分析結(jié)果表明因子間兩兩組合對(duì)云南景觀生態(tài)安全的影響均強(qiáng)于單一因子,其中綜合解釋力較大的組合為：6對(duì)自然和人文因子組合,X1∩X6(0.3574)、X1∩X7(0.3243)、X4∩X6(0.3988)、X4∩X7(0.4076)、X5∩X6(0.4041)、X5∩X7(0.3580)；3對(duì)純自然因子組合,X1∩X4(0.3586)、X1∩X5(0.3023)、X4∩X5(0.3441)；1對(duì)純?nèi)宋囊蜃咏M合,X6∩X7(0.3355)。表明云南省景觀生態(tài)安全特征是自然環(huán)境和人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。相較于自然環(huán)境,人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)安全的影響更為直接,因此在未來生態(tài)安全政策的制定過程中,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格限制城市用地開發(fā)規(guī)模,嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線,充分保障生態(tài)屏障區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能。

表6 云南省2018年景觀生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)因子交互探測結(jié)果Table 6 Interaction detector results of driving factors of landscape ecological security in Yunnan Province in 2018

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本研究選取斑塊尺度的景觀格局指數(shù)作為修正因子,對(duì)景觀生態(tài)安全模型進(jìn)行修正,以評(píng)估1990—2018年云南省景觀生態(tài)安全狀況,并使用地理探測器進(jìn)一步探討影響云南省景觀生態(tài)安全的因素?？傻玫饺缦陆Y(jié)論：

(1)斑塊尺度的景觀生態(tài)安全模型對(duì)區(qū)域內(nèi)部景觀生態(tài)安全的變化更加敏感,能夠反映區(qū)域內(nèi)部多年景觀生態(tài)安全狀況的細(xì)微變化；相較于傳統(tǒng)的類型尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型,其評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

(2)在景觀生態(tài)安全時(shí)間特征方面,云南省1990—2018年景觀生態(tài)安全指數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì),景觀生態(tài)安全狀況整體變好。在景觀生態(tài)安全空間特征方面,“三屏兩帶”地區(qū)的景觀生態(tài)安全等級(jí)提升最為明顯,景觀生態(tài)安全惡化的地區(qū)則集中于人類活動(dòng)影響強(qiáng)烈的滇中城市群和東南部喀斯特地帶；云南省景觀生態(tài)安全的空間分布呈“離散型”,內(nèi)部斑塊破碎、連續(xù)性差,反映出西南地區(qū)生態(tài)安全的脆弱性特征。

(3)通過地理探測器分析得出,目前影響云南省景觀生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)因子是人口密度、年平均溫度和海拔高度；多因子交互影響力大于單因子影響力,且自然因子對(duì)云南省景觀生態(tài)安全的影響更顯著。

3.2 討論

(1)在景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型方面,當(dāng)前學(xué)者評(píng)價(jià)景觀生態(tài)安全的尺度主要是類型尺度[46-49]和景觀尺度[50-51],很少從斑塊尺度進(jìn)行研究。陳昆侖等[52]在評(píng)價(jià)湖泊景觀生態(tài)安全時(shí)引入了斑塊面積占比因子,是對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型的有效改進(jìn)；在此基礎(chǔ)上,本研究構(gòu)建的斑塊尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型對(duì)云南省景觀生態(tài)安全狀況的變化敏感,能夠反映景觀生態(tài)安全狀況的過渡特征與空間分布特征,可以提高生態(tài)安全的評(píng)價(jià)精度。同時(shí)斑塊尺度景觀生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型仍有一定的不足,在斑塊修正指數(shù)的選取和權(quán)重確定方面還需進(jìn)一步討論。

(2)在景觀生態(tài)安全歸因方面,前人對(duì)于景觀生態(tài)安全影響因素的分析以單因子為主[29,53],而景觀生態(tài)安全歸因分析的復(fù)雜性在于各驅(qū)動(dòng)因子并非獨(dú)立作用于因變量。本研究使用地理探測器對(duì)影響云南省景觀生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)因子的交互作用進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)多因子交互作用比單因子的影響力更為顯著,為景觀生態(tài)安全的多因子交互分析提供了一定的參考。受限于資料獲取難度,本研究的歸因分析尚有不足之處。如區(qū)域用水量以及政策性等因素未納入指標(biāo)體系,且未對(duì)驅(qū)動(dòng)因子影響力隨時(shí)間變化的特征進(jìn)行研究以分析各年的主要驅(qū)動(dòng)因子,在后續(xù)研究中需要改進(jìn)。