浙江省生境質(zhì)量時(shí)空演變與生態(tài)紅線評(píng)估

岳文澤,夏皓軒,吳 桐,熊錦惠,鐘鵬宇,陳 陽

1 浙江大學(xué)土地管理系, 杭州 310058 2 寧波大學(xué)法學(xué)院, 寧波 315211

21世紀(jì)以來,人類活動(dòng)對(duì)自然生境的脅迫日益增加,改變了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的總量或效率,致使生境破碎化嚴(yán)重,生物多樣性的降幅相較以往更大,并對(duì)人類福祉產(chǎn)生不利影響[1- 3]。自聯(lián)合國于2015年提出了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)后[4],生態(tài)環(huán)境評(píng)估在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域受到了更多關(guān)注。步入新時(shí)代,我國正處于邁向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型期[5],提升空間治理能力、解決國土空間開發(fā)與保護(hù)之間的結(jié)構(gòu)性矛盾是當(dāng)前亟需研究的重點(diǎn)。生境質(zhì)量作為衡量生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo),是指生態(tài)系統(tǒng)所能提供適宜個(gè)體或種群生存條件的能力[6],一定程度上反映了區(qū)域生物多樣性狀況以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[7]。對(duì)于生物多樣性維護(hù)[8]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同[9]、生態(tài)安全格局構(gòu)建[10]等研究具有重要意義。

國內(nèi)外生境質(zhì)量評(píng)估研究主要可以分為生態(tài)學(xué)視角與地理學(xué)視角的兩個(gè)方面。早期研究重點(diǎn)關(guān)注野生動(dòng)植物的生境質(zhì)量以及人類活動(dòng)對(duì)生境質(zhì)量造成的影響[11],研究方法與內(nèi)容更偏向于生態(tài)學(xué)范疇,主要以單一物種的生境條件入手,分析影響其生存的自然或人為因素,通常采用野外調(diào)查方法獲取生境質(zhì)量的相關(guān)參數(shù),并構(gòu)建指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12—14]。此類評(píng)估方法多適用于微觀地理單元,囿于時(shí)間與人力成本,往往較難獲取大尺度、動(dòng)態(tài)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[15]。隨著土地利用/覆被(LULC)變化成為全球變化研究的焦點(diǎn),不少學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注LULC對(duì)生境質(zhì)量的影響[16],利用遙感、GIS等技術(shù)的定量化、可視化、精細(xì)化評(píng)估生境質(zhì)量的模型被廣泛應(yīng)用于實(shí)踐[17],基于地理學(xué)視角的研究范式逐漸形成?，F(xiàn)有研究對(duì)生境質(zhì)量評(píng)估主要集中于流域[18]、自然保護(hù)區(qū)[19]、都市區(qū)[20]、城市群[16]、省域[21]等尺度,而在省域?qū)用娴难芯看蠖鄧@生境質(zhì)量的時(shí)空演變特征[22—24],對(duì)于其影響因素的分析相對(duì)較少,且未能結(jié)合新時(shí)代空間治理的新需求。

十八大提出加快生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略性目標(biāo),2017年全國開始劃定生態(tài)保護(hù)紅線并制定配套的生態(tài)保護(hù)政策,以生態(tài)保護(hù)紅線為抓手的生態(tài)空間管控機(jī)制備受重視。浙江省作為首批劃定的生態(tài)保護(hù)紅線的省區(qū),于2018年完成劃定方案并獲批?！渡鷳B(tài)保護(hù)紅線劃定指南》的重點(diǎn)是識(shí)別生態(tài)功能重要性與生態(tài)脆弱性地區(qū),高生境質(zhì)量區(qū)域在邏輯上應(yīng)該優(yōu)先劃入生態(tài)紅線,因此生境質(zhì)量可作為評(píng)估生態(tài)紅線政策效度的重要指標(biāo)。因此,本研究首先基于2000、2005、2010、2015 年四期土地利用數(shù)據(jù),應(yīng)用InVEST模型對(duì)全省生境質(zhì)量開展定量評(píng)估,通過熱點(diǎn)分析和地理探測器模型探究生境質(zhì)量的時(shí)空分異與驅(qū)動(dòng)因素,在此基礎(chǔ)上,對(duì)生態(tài)紅線區(qū)域的生境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,以期識(shí)別紅線布局優(yōu)化的區(qū)域,為國土空間生態(tài)管理提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

浙江省位于中國東南沿海,長江三角洲南翼,下轄11個(gè)地級(jí)市、90個(gè)縣級(jí)區(qū)劃,陸域面積10.55萬km2,僅占全國的1.1%(圖1)。地勢(shì)呈現(xiàn)西南高東北低的特征,地形復(fù)雜,由平原、山地、丘陵、盆地、島嶼構(gòu)成。地處亞熱帶中部,屬季風(fēng)性濕潤氣候[25]。浙江是“兩山理論”的發(fā)源地與實(shí)踐地,不僅擁有“百湖千峰四灣千島”等豐富的自然生境,并且在生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)方面處于國際先進(jìn)水平,目前已成為全國首個(gè)生態(tài)省,對(duì)全國生態(tài)文明建設(shè)具有重要借鑒意義。與此同時(shí),由于“七山一水二分田”的資源稟賦約束,浙江省形成了資源、環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)的空間結(jié)構(gòu)失衡,導(dǎo)致生境質(zhì)量變化,對(duì)生態(tài)空間的管控提出了全新挑戰(zhàn)。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Location of study area

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究采用2000、2005、2010、2015年共4期浙江省土地利用數(shù)據(jù),來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率為30m,通過ArcGIS10.2將其重新分為耕地、有林地、灌木林地、疏林地、其它林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、水域、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其它建設(shè)用地、未利用地共13類。另外,歸一化植被指數(shù)(NDVI)、國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)數(shù)據(jù)也來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。浙江省行政邊界矢量數(shù)據(jù)與2017年生態(tài)保護(hù)紅線數(shù)據(jù)來自浙江省自然資源廳。降水量、氣溫?cái)?shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn),通過投影和克里金插值得到年降水量和平均氣溫的柵格數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn/)。植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)和人口密度數(shù)據(jù)分別采用MODIS的MOD17A3數(shù)據(jù)產(chǎn)品和WorldPOP人口網(wǎng)格數(shù)據(jù)集。最終將多源柵格數(shù)據(jù)精度統(tǒng)一至100m。

1.3 研究方法

1.3.1基于InVEST模型的生境質(zhì)量評(píng)估

InVEST模型是由美國斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)和世界自然基金會(huì)(WWF)聯(lián)合開發(fā)的用于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、支持生態(tài)系統(tǒng)管理與決策的模型系統(tǒng)[26]。生境質(zhì)量模塊是通過結(jié)合不同土地利用類型對(duì)威脅源的敏感程度和外界威脅強(qiáng)度來計(jì)算生境退化度,進(jìn)一步計(jì)算生境質(zhì)量,根據(jù)生境質(zhì)量高低評(píng)估生物多樣性服務(wù)功能[27—29],計(jì)算公式[30]如下：

(1)

(2)

式中,Dxj為生境類型j中x柵格的生境退化度；r為威脅源個(gè)數(shù)；y為威脅源r中的柵格；ωr為不同威脅源的權(quán)重；ry為柵格y的脅迫值；βx為生境抗干擾水平；Sjr為不同生境對(duì)不同威脅因子的相對(duì)敏感程度；irxy為柵格y中的威脅源r對(duì)柵格x的影響；dxy為柵格x與柵格y之間的距離；drmax為威脅因子的最大影響距離。

在此基礎(chǔ)上計(jì)算生境質(zhì)量,公式如下：

(3)

式中,Qxj為生境類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hj為生境類型j的生境適宜度；z為歸一化常量,通常取2.5；k為半飽和系數(shù),一般為最大生境退化度的一半[31]。

本研究中InVEST模型生境質(zhì)量模塊的主要參數(shù)包括土地利用類型柵格圖、威脅源數(shù)據(jù)圖、威脅源因子權(quán)重和最大影響距離、土地利用類型對(duì)威脅源的敏感度參數(shù)等數(shù)據(jù),重點(diǎn)參考InVEST模型手冊(cè)[30]和相關(guān)研究[15,21,32—33],結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況確定相關(guān)參數(shù),如表1和表2所示。

表1 研究區(qū)威脅因子權(quán)重與影響距離

表2 研究區(qū)不同土地利用類型生境適宜度及對(duì)威脅因子的敏感性

1.3.2熱點(diǎn)分析

為探究浙江省生境質(zhì)量與生境退化度的空間聚類分布特征,本研究采用熱點(diǎn)分析方法,識(shí)別生境質(zhì)量和生境退化度在空間分布上是否存在統(tǒng)計(jì)上顯著的高值區(qū)(熱點(diǎn))與低值區(qū)(冷點(diǎn))[34]。通過ArcGIS10.2的空間統(tǒng)計(jì)工具,采用Getis-Ord Gi指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上統(tǒng)計(jì)生境質(zhì)量與生境退化度的均值,分析其空間集聚特征。

1.3.3地理探測器

地理探測器是探測空間分層異質(zhì)性,揭示其背后驅(qū)動(dòng)因子的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,主要包括分異及因子探測、交互作用探測、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測和生態(tài)探測四個(gè)工具,主要用于分析各種現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)因子以及多因子的交互作用[35]。本研究主要采用分異及因子探測和交互作用探測,通過ArcGIS10.2按5km×5km對(duì)研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格化采樣,避免根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度采樣導(dǎo)致的樣點(diǎn)分布不均勻,共采集評(píng)價(jià)單元4813個(gè),采用自然斷點(diǎn)法將高程、坡度、年降水量、年平均氣溫、NDVI、NPP、GDP、人口密度等自變量的原始數(shù)據(jù)分為5類,探究驅(qū)動(dòng)因子對(duì)生境質(zhì)量(因變量)結(jié)果變化的解釋程度,并通過交互作用探測識(shí)別各因子相互疊加對(duì)生境質(zhì)量的影響[36—37]。計(jì)算公式如下：

(4)

交互作用探測主要是判斷不同驅(qū)動(dòng)因子之間的交互作用,評(píng)估兩個(gè)因子共同作用時(shí)是否會(huì)增加或減弱對(duì)生境質(zhì)量的解釋程度,或因子之間不存在相互影響[35],具體如下(表3)：

表3 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)因子對(duì)生境質(zhì)量交互作用的類型

2 結(jié)果分析

2.1 生境質(zhì)量與生境退化度的時(shí)空演變

結(jié)果表明,浙江省生境質(zhì)量空間格局呈現(xiàn)明顯的分異特征(圖2),浙西北、浙西南以及浙中東生境質(zhì)量較高,浙東北、浙中地區(qū)的生境質(zhì)量較低。從時(shí)間變化上看,浙江省2000、2005、2010、2015年生境質(zhì)量均值分別為0.7915、0.7803、0.7727、0.7655,總體呈下降趨勢(shì),但是下降率逐漸放緩,2000—2005年、2005—2010年和2010—2015年的生境質(zhì)量下降率為1.41%、0.97%和0.93%。從空間上來看,生境質(zhì)量下降的區(qū)域主要集中在浙北平原、金衢盆地以及東南沿海平原,這些區(qū)域人類活動(dòng)相對(duì)頻繁,城鎮(zhèn)化程度較高,而浙西中山丘陵、浙南山地和浙東丘陵主要以林地為主,生境質(zhì)量較好且相對(duì)穩(wěn)定。

為進(jìn)一步了解生境質(zhì)量的變化,參考已有研究[15,29,32]將其劃分為低、較低、中等、較高和高共五個(gè)等級(jí)(表4)。浙江省超50%的區(qū)域位于高生境質(zhì)量區(qū)域,但總體上呈減少趨勢(shì),占比從2000年的55.54%下降到2015年的53.89%。而低生境質(zhì)量區(qū)域的面積顯著增加,從2000年的3534.37km2增加到2015年的7859.49km2。相較于2000年,2015年浙江省生境質(zhì)量空間分異特征進(jìn)一步凸顯,產(chǎn)生變化的主要原因是杭州、寧波、溫州三大都市區(qū)的擴(kuò)張使低生境質(zhì)量區(qū)域呈現(xiàn)蔓延式發(fā)展,同時(shí),耕地、林地、草地分別有3583.38km2、495.73km2、36.49km2被占用為建設(shè)用地,威脅因子的變化影響了生境質(zhì)量的空間格局。

表4 2000—2015年浙江省生境質(zhì)量各等級(jí)面積與占比變化

生境退化度反映了生境類型受威脅因子的影響程度,根據(jù)自然斷點(diǎn)法對(duì)浙江省生境退化度劃分為弱退化、較弱退化、中等退化、較強(qiáng)退化和強(qiáng)退化5個(gè)等級(jí),浙江省生境退化度分布格局呈現(xiàn)了時(shí)空尺度上的異質(zhì)性特征(圖3)。浙江省生境退化度的等級(jí)呈現(xiàn)明顯的圈層輻射結(jié)構(gòu),主要以杭州市、寧波市、溫州市、金華市為“輻射中心”,對(duì)周邊的生境產(chǎn)生一定影響,并且這種結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間推移有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì),尤其以2000—2005年最為明顯,城鎮(zhèn)用地快速擴(kuò)張,增加了威脅因子分布,導(dǎo)致生境退化加劇。

圖3 2000—2015年浙江省生境退化度時(shí)空演變Fig.3 Spatial-temporal evolution of habitat degradation in Zhejiang Province from 2000 to 2015

2.2 生境質(zhì)量與生境退化度熱點(diǎn)分析

在時(shí)間序列上,2000—2015年生境質(zhì)量與生境退化度熱點(diǎn)的空間格局總體相似。以2015年為例(圖4),研究發(fā)現(xiàn)生境質(zhì)量與生境退化度在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上的空間分布表現(xiàn)出明顯的集聚特征。生境質(zhì)量的熱點(diǎn)分析中,熱點(diǎn)區(qū)域包括浙西北中山丘陵、浙南山地與浙東丘陵,包括601個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道),面積占全省面積的44.93%,該區(qū)域受人類干擾程度較小,植被覆蓋度高；冷點(diǎn)區(qū)域主要位于浙北平原、金衢盆地以及溫臺(tái)平原,包括522個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道),面積占全省面積的22.12%,這些區(qū)域地勢(shì)平坦,分布有大量城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民點(diǎn)與其他建設(shè)用地,形成低值集聚區(qū)。生境退化度的熱點(diǎn)分析中,冷點(diǎn)與熱點(diǎn)區(qū)域的空間分布與生境質(zhì)量呈現(xiàn)有相反的趨勢(shì),熱點(diǎn)區(qū)域大部分集聚在浙北平原,另外在金華、臺(tái)州和溫州也有形成小型集聚,包括547個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道),中部區(qū)域不顯著,而冷點(diǎn)區(qū)域則集中于浙西北與浙南地區(qū),包括468個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)。

圖4 浙江省生境質(zhì)量與生境退化度熱點(diǎn)分析(2015年)Fig.4 Study on hot spots of habitat quality and habitat degradation in Zhejiang Province (2015)

2.3 生境質(zhì)量差異的影響因素分析

生境質(zhì)量演化存在明顯的時(shí)空分異特征,利用地理探測器模型進(jìn)一步探究浙江省生境質(zhì)量變化的驅(qū)動(dòng)因子及演化機(jī)制。因子探測的結(jié)果顯示,不同年份各驅(qū)動(dòng)因子的p值均通過0.01水平的顯著性檢驗(yàn),并且不同驅(qū)動(dòng)因子對(duì)浙江省生境質(zhì)量的解釋程度q值存在一定差異(圖5)。就各因子的q均值來看,解釋程度從大到小依次為坡度>高程>NDVI>單位面積GDP>人口密度>NPP>年降雨量>平均氣溫。綜合而言,地形因素(坡度、高程)顯著影響了研究區(qū)生境質(zhì)量空間分布格局,相較于植被(NDVI、NPP)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)(單位面積GDP、人口密度)、氣象(年降雨量、平均氣溫)等因素對(duì)生境質(zhì)量空間分布的解釋程度更大。在時(shí)間維度上,高程、坡度、年降雨量、平均氣溫、單位面積GDP與人口密度等6個(gè)因子的q值相對(duì)穩(wěn)定,而NDVI與NPP的q值呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。由此可見,研究區(qū)的地形因素是影響生境質(zhì)量空間分異特征的主導(dǎo)方面,同時(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)生境質(zhì)量空間格局有重要影響,植被因素對(duì)于生境質(zhì)量的提升起到一定作用。

圖5 2000—2015年浙江省生境質(zhì)量因子探測結(jié)果 Fig.5 Detection results of driving factors of habitat quality in Zhejiang Province from 2000 to 2015

進(jìn)一步研究不同因子間的交互作用對(duì)浙江省生境質(zhì)量的影響,結(jié)果表明(圖6),四個(gè)年份各因子之間對(duì)生境質(zhì)量變化均呈現(xiàn)協(xié)同增強(qiáng)的特征,即任意兩個(gè)驅(qū)動(dòng)因子的交互作用均大于單因子的影響,交互關(guān)系表現(xiàn)為雙因子增強(qiáng)型和非線性增強(qiáng)型?？傮w來看,地形因素(高程、坡度)與其他因子的交互作用相對(duì)較大,氣象因素(年降雨量、平均氣溫)與其他因子的交互作用相對(duì)較小。時(shí)間維度上,2000年、2005年、2010年交互作用對(duì)生境質(zhì)量空間分異影響最強(qiáng)的是坡度∩單位面積GDP,q值分別為0.444、0.459、0.447；2015年交互作用影響程度最高的為坡度∩NDVI,q值為0.482；植被因素(NPP和NDVI)的交互作用及其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)(單位面積GDP、人口密度)的交互作用逐漸增強(qiáng)。由此可見,地形因素、植被因素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的交互作用增強(qiáng)了對(duì)生境質(zhì)量變化的解釋程度,主要是由于浙江省“七山一水兩分田”的自然地理格局,山區(qū)的地勢(shì)起伏大、植被覆蓋程度高,為動(dòng)植物提供適宜生存的環(huán)境,形成了生境質(zhì)量高、物種豐富的生態(tài)空間。與此同時(shí),社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成耕地和建設(shè)用地侵占了部分生態(tài)空間,影響了城鎮(zhèn)周邊地區(qū)的生境質(zhì)量,使因子間交互作用更為凸顯。

圖6 2000—2015年浙江省生境質(zhì)量交互探測結(jié)果Fig.6 Interactive detection results of driving factors of habitat quality in Zhejiang Province from 2000 to 2015X1: 高程；X2: 坡度；X3: 年降水量；X4: 平均氣溫；X5: NPP；X6: NDVI；X7: 單位面積GDP；X8: 人口密度

2.4 生態(tài)紅線區(qū)生境質(zhì)量空間分布

為探究浙江省生態(tài)紅線區(qū)生境質(zhì)量時(shí)空分布特征,首先統(tǒng)計(jì)分析2000—2015年不同類型生態(tài)紅線的生境質(zhì)量變化情況(表5),結(jié)果表明：15年來,浙江省生態(tài)紅線整體生境質(zhì)量均值大于0.9,并且處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。從不同類型的生態(tài)紅線來看,地質(zhì)公園的生境質(zhì)量均值最高,其次是自然保護(hù)區(qū),二者在時(shí)間序列上均穩(wěn)定在0.96以上,而濕地公園的生境質(zhì)量均值相較于其他類型生態(tài)紅線明顯偏低,主要原因是紅線中不同的生境類型影響到生境質(zhì)量大小。此外,風(fēng)景名勝區(qū)和飲用水源保護(hù)地的生境質(zhì)量均值也小于整體生境質(zhì)量均值,主要是因?yàn)榇祟悈^(qū)域中人為擾動(dòng)相對(duì)密切,對(duì)生境質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。

表5 2000—2015年浙江省不同類型生態(tài)紅線生境質(zhì)量均值

結(jié)合前述的生境質(zhì)量影響因素對(duì)生態(tài)紅線中不同等級(jí)區(qū)域進(jìn)行分析,從北至南識(shí)別出四個(gè)典型區(qū)域(圖7)。嘉興市的典型區(qū)域中,紅線中存在較多生境質(zhì)量等級(jí)中等和低的區(qū)域,主要原因是典型區(qū)地處杭嘉湖平原,區(qū)內(nèi)中間斑塊的紅線類型為風(fēng)景名勝區(qū),上下兩個(gè)斑塊為濕地公園,周邊存在大量建設(shè)用地與耕地,人類活動(dòng)相對(duì)頻繁；杭州市的典型區(qū)域中,紅線中局部存在生境質(zhì)量等級(jí)中等和低的區(qū)域,主要原因是該區(qū)域位于富春江與浦陽江交匯處的丘陵地帶,紅線類型為飲用水源保護(hù)地,但同時(shí)存在鄉(xiāng)鎮(zhèn)與農(nóng)田生境類型,故生境質(zhì)量等級(jí)較高和高的區(qū)域呈環(huán)繞狀的分布；臺(tái)州市的典型區(qū)域中,紅線中局部存在中等級(jí)區(qū),主要原因是在華頂國家森林公園東部存在部分農(nóng)田生境類型,這種具有浙江特色的梯田兼具農(nóng)業(yè)功能和生態(tài)功能,從而影響生境質(zhì)量評(píng)估結(jié)果；麗水市的典型區(qū)域中,紅線中有零星的生境質(zhì)量低等級(jí)區(qū)和分散狀的中等級(jí)區(qū),主要原因是該區(qū)域?qū)儆谧匀槐Ｗo(hù)區(qū),總體生境質(zhì)量較高,然而其中分布有少量村莊和農(nóng)田。

圖7 浙江省生態(tài)紅線的生境質(zhì)量等級(jí)分布及典型區(qū)概況 Fig.7 Distribution of habitat quality grades of ecological red line in Zhejiang Province and overview of typical areas

進(jìn)一步將生態(tài)紅線與生境質(zhì)量高等級(jí)區(qū)進(jìn)行疊加分析,并在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上統(tǒng)計(jì)二者錯(cuò)位區(qū)域面積(即屬于生境質(zhì)量高等級(jí)區(qū)但是暫未劃入生態(tài)紅線的面積),根據(jù)分位數(shù)法將錯(cuò)位區(qū)域占鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積的比例劃分為五個(gè)等級(jí)(圖8),以期在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上探討生態(tài)紅線的調(diào)整。從錯(cuò)位面積的空間格局來看,主要分布在浙西北和浙西南山區(qū),而在杭嘉湖平原、金衢盆地以及浙東沿海平原的分布較為匱乏。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上形成錯(cuò)位面積占比的分級(jí),可以在一定程度上反映生態(tài)紅線調(diào)整的潛力區(qū)域,其空間分異特征與錯(cuò)位面積的空間格局相似。值得注意的是,淳安縣下轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)的調(diào)整潛力較低,主要原因是區(qū)域內(nèi)已分布有大量紅線,故錯(cuò)位面積相對(duì)較少；浙南區(qū)域存在大量的人工商品林以及國家級(jí)、省級(jí)公益林,導(dǎo)致該區(qū)域具有較大調(diào)整潛力,后續(xù)可結(jié)合實(shí)地情況與管控要求進(jìn)行重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的再評(píng)估。

圖8 浙江省生境質(zhì)量高等級(jí)區(qū)與生態(tài)紅線的空間關(guān)系分析Fig.8 Analysis of the spatial relationship between the high-grade habitat quality areas and the ecological red line in Zhejiang Province

3 結(jié)論與討論3.1 結(jié)論

本研究運(yùn)用InVEST模型評(píng)估2000—2015年浙江省生境質(zhì)量時(shí)空格局,并通過空間冷熱點(diǎn)分析和地理探測器模型對(duì)其演變特征與驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析,并結(jié)合生態(tài)紅線探討二者的關(guān)系,得到以下結(jié)論：

(1)15年來,浙江省生境質(zhì)量均值總體呈減速下降趨勢(shì),并且形成了浙西北、浙西南、浙中東高與浙東北、浙中低的生境質(zhì)量空間分異特征。生境退化度空間格局呈現(xiàn)明顯的以都市區(qū)為中心向周圍蔓延的圈層輻射結(jié)構(gòu),并且該結(jié)構(gòu)有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。

(2)生境質(zhì)量與生境退化度在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上表現(xiàn)出集聚明顯、趨勢(shì)相反的特征。整體上,生境質(zhì)量熱點(diǎn)區(qū)域(高—高集聚區(qū))主要位于浙西北中山丘陵、浙南山地與浙東丘陵,冷點(diǎn)區(qū)域(低—低集聚區(qū))主要位于浙北平原、金衢盆地以及溫臺(tái)平原。

(3)基于地理探測器模型的因子探測和交互作用探測分析表明,地形(高程、坡度)是影響浙江省生境質(zhì)量的主要因素,氣象因素(年降水量、平均氣溫)對(duì)其影響程度相對(duì)較低,從時(shí)間尺度來看,植被因素(NPP、NDVI)的貢獻(xiàn)度在逐漸擴(kuò)大。浙江省生境質(zhì)量空間分異是自然因子與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子協(xié)同增強(qiáng)共同作用的結(jié)果。

(4)浙江省生態(tài)紅線內(nèi)生境質(zhì)量均值整體較高,且相對(duì)穩(wěn)定；不同紅線類型中,地質(zhì)公園整體生境質(zhì)量最高,濕地公園相對(duì)較低；紅線內(nèi)或周邊存在的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)田會(huì)導(dǎo)致生境質(zhì)量的下降；高生境質(zhì)量區(qū)域與生態(tài)紅線的錯(cuò)位面積呈現(xiàn)明顯的空間分異特征,浙江省西南、西北部山區(qū)較多,而北部、中部以及東部較少,應(yīng)結(jié)合實(shí)地情況采取差異化紅線調(diào)整策略。

3.2 討論

生境質(zhì)量不僅是生物多樣性維護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)前提,更是影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展與維系人類福祉的重要因素[11,31]。傳統(tǒng)的綜合生態(tài)指標(biāo)方法適配于小范圍內(nèi)的生境質(zhì)量評(píng)估,本研究在全域、全要素統(tǒng)籌的價(jià)值取向下,采用大尺度、動(dòng)態(tài)性、空間化的評(píng)估范式,為生態(tài)環(huán)境評(píng)估與決策提供全局性視角。根據(jù)研究結(jié)論,未來浙江省生態(tài)紅線管控應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)把握以下三點(diǎn)：首先,建立差異化的生態(tài)紅線管制制度,尤其是對(duì)于杭州、寧波等中心城市,生態(tài)紅線內(nèi)開發(fā)建設(shè)活動(dòng)管理應(yīng)嚴(yán)格審批。其次,堅(jiān)持以自然修復(fù)為主、人工干預(yù)為輔的生態(tài)保護(hù)修復(fù),持續(xù)提升植被覆蓋度和凈初級(jí)生產(chǎn)能力,降低人類活動(dòng)對(duì)自然格局的改造。最后,強(qiáng)化自然保護(hù)地體系建設(shè),維護(hù)生物多樣性網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)安全格局。此外,研究的不足與未來可改進(jìn)的方向主要包括三個(gè)方面：其一,盡管InVEST模型的應(yīng)用已相對(duì)廣泛[17],但是其中關(guān)鍵參數(shù)的確定大多基于前人研究,后續(xù)應(yīng)結(jié)合實(shí)地調(diào)研的數(shù)據(jù)來優(yōu)化脅迫因子的參數(shù)設(shè)置,提高區(qū)域生境質(zhì)量評(píng)估的精確性；其二,生態(tài)保護(hù)成效評(píng)估是當(dāng)前國際生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的前沿問題,生態(tài)紅線的劃定管控、成效評(píng)估與可持續(xù)性因而受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,因此,構(gòu)建多維生態(tài)紅線政策評(píng)估框架是優(yōu)化紅線布局的有力抓手[38],本研究對(duì)生態(tài)紅線的生境質(zhì)量時(shí)空演變與典型區(qū)域展開分析,后期可結(jié)合其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)開展更為系統(tǒng)性的研究；其三,目前生態(tài)紅線管控遵循“自上而下”的治理邏輯,而布局優(yōu)化實(shí)踐中采用“自下而上”的調(diào)整策略,下一步研究可以從尺度理論的視角切入[39],從功能空間、實(shí)體空間、管理空間三個(gè)維度厘清生境質(zhì)量優(yōu)化生態(tài)紅線布局的治理模式[40],并且可以從更為宏觀的尺度如城市群尺度[41]考慮跨區(qū)域生態(tài)紅線布局優(yōu)化的路徑。