基于空間擴張互侵過程的土地生態(tài)安全動態(tài)評價
——以(中國)蘇錫常地區(qū)為例

吳 未, 陳 明, 范詩薇, 歐名豪,2

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué),土地管理學(xué)院,南京 210095 2 農(nóng)村土地資源利用與整治國家地方聯(lián)合工程研究中心,南京 210095

基于空間擴張互侵過程的土地生態(tài)安全動態(tài)評價
——以(中國)蘇錫常地區(qū)為例

吳 未1,2,*, 陳 明1, 范詩薇1, 歐名豪1,2

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué),土地管理學(xué)院,南京 210095 2 農(nóng)村土地資源利用與整治國家地方聯(lián)合工程研究中心,南京 210095

從景觀單元水平過程出發(fā),通過采用生態(tài)用地和建設(shè)用地兩種不同源空間擴張互侵過程的方法,提出了以分區(qū)形式的土地生態(tài)安全動態(tài)評價方法。以快速城市化蘇錫常地區(qū)為研究區(qū)域,分別以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高的水域和林地及建設(shè)用地現(xiàn)狀為擴張源,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生態(tài)風(fēng)險值為阻力賦值依據(jù),在模擬不同生態(tài)安全格局水平和城市發(fā)展模式的基礎(chǔ)上測算互侵結(jié)果并進行區(qū)劃。結(jié)果表明：1)不同城市發(fā)展模式下建設(shè)用地空間擴張隨生態(tài)用地從底線到滿意到理想水平變化呈空間集聚收斂趨勢；生態(tài)用地呈似圈層狀空間集聚趨勢。2)城市發(fā)展模式對土地生態(tài)安全水平具有顯著影響；高等級源優(yōu)先發(fā)展模式下土地資源利用更集約。3)將研究區(qū)劃分為生態(tài)核心區(qū)(面積占比35.27%)、生態(tài)安全區(qū)(29.07%)、緩沖區(qū)(7.76%)及建設(shè)區(qū)(27.90%),提出相應(yīng)土地用途管制措施。探討了新方法不足和未來研究方向。

土地生態(tài)安全；動態(tài)評價；空間擴張互侵；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；生態(tài)風(fēng)險；快速城市化地區(qū)

生態(tài)安全是社會經(jīng)濟環(huán)境可持續(xù)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)[1],也是學(xué)界研究熱點問題[2- 3],研究主題包括土地生態(tài)安全問題[4]。土地生態(tài)安全評價作為土地生態(tài)安全核心內(nèi)容具有重要研究意義和價值[5]。

國內(nèi)外土地生態(tài)安全評價研究多采用PSR概念框架模型與3S技術(shù)等空間分析手段相結(jié)合的方法[4],通過系統(tǒng)分解綜合考量生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)間相互關(guān)系,構(gòu)建出適宜評價指標體系并賦權(quán),對評價單元逐項評價后經(jīng)空間疊加、模型計算等步驟實現(xiàn)[6- 12]。但是,主觀性較強的指標選取和賦權(quán)會直接影響評價結(jié)果[11,13]；行政區(qū)作為評價基本單元[9- 11]不能反映出單元內(nèi)部差異[5]；生態(tài)因子疊加(景觀單元垂直過程)不能體現(xiàn)出景觀水平動態(tài)變化[14- 17]；時間序列趨勢外推預(yù)測方法因較少考慮突發(fā)性情景也會影響評價結(jié)果[18- 19]。2000年我國城市化率為36.2%,2011年末增至51.3%[20]。快速城市化下建設(shè)用地急劇擴張、農(nóng)用地破碎化明顯、土地生態(tài)安全脆弱化加速,影響了區(qū)域持續(xù)發(fā)展[21- 22]。有必要探究新的土地生態(tài)安全評價方法[23- 24]拓展土地生態(tài)安全研究。

本文以快速城市化蘇錫常地區(qū)為研究區(qū)域,從景觀單元水平過程出發(fā),采用不同源空間擴張互侵過程模擬和分區(qū)的方法,進行土地生態(tài)安全動態(tài)評價,以期拓展土地生態(tài)安全評價方法論的同時為土地用途空間管制實施提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域

1.1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Location of the study area

蘇錫常地區(qū)(119°08′—121°15′E,30°46′—32°04′N)位于江蘇省南部太湖之濱,是長江三角洲腹心地帶,屬長江沖積平原,區(qū)內(nèi)地勢平坦(圖1)。

地區(qū)總面積1.75萬km2,水域面積占32.5%；地區(qū)以江蘇省約17%的國土面積和人口,實現(xiàn)了約40%的地方國民生產(chǎn)總值和地方財政收入。隨著城市化快速發(fā)展,蘇錫常地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)和空間格局發(fā)生顯著變化,2000—2010年地區(qū)農(nóng)用地比重從56.69%降至44.41%,建設(shè)用地比重從14.71%增至27.82%,已處于生態(tài)脆弱區(qū)[25]。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

數(shù)據(jù)主要包括中國科學(xué)院國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺2010年蘇錫常地區(qū)TM遙感數(shù)據(jù)、2010年蘇錫常地區(qū)行政區(qū)劃圖以及蘇錫常3市《統(tǒng)計年鑒(2011)》。遙感數(shù)據(jù)分辨率為30m,在ENVI遙感軟件支持下完成了幾何校正、圖像配準等處理,并經(jīng)地區(qū)2010年土地利用現(xiàn)狀圖校對。依據(jù)全國土地資源分類系統(tǒng)和研究需要,將土地利用類型劃分為林地、草地、水域、耕地、建設(shè)用地及未利用地6類。

2 研究方法

2.1 研究思路

PSR概念框架模型具有鮮明的生態(tài)意義[9,12],但對景觀單元水平過程重視不足。從水平過程出發(fā),土地生態(tài)安全與土地利用類型變化關(guān)系密切。后者指生態(tài)用地被侵占為建設(shè)用地及將建設(shè)用地恢復(fù)為生態(tài)用地的過程,受城鎮(zhèn)化政策與發(fā)展模式、耕地保護與土地管理模式、生態(tài)保護等因素影響顯著。依據(jù)源匯景觀理論[26],將建設(shè)用地、生態(tài)用地作為源或匯可表述景觀類型間水平生態(tài)過程[27]。建設(shè)用地空間擴張入侵意味著土地生態(tài)安全水平下降,生態(tài)風(fēng)險/威脅增加；生態(tài)用地空間擴張入侵意味著土地生態(tài)安全水平提升,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價值增強/加。

建設(shè)用地和生態(tài)用地源空間擴張互侵是一種時空同步的競爭性控制過程,通過克服阻力實現(xiàn)并反映出土地利用類型及生態(tài)安全變化趨勢。該過程模擬就是土地生態(tài)安全動態(tài)評價。為便于測算可將擴張與互侵分開?？臻g擴張可采用最小累積阻力模型實現(xiàn)[28- 29]。不同地類的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、區(qū)域生態(tài)風(fēng)險/威脅客觀存在[30- 31]可作為阻力賦值依據(jù),避免指標選取和賦權(quán)主觀的問題。

2.2 生態(tài)用地源空間擴張模擬

依據(jù)相關(guān)成果[27]選取區(qū)內(nèi)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高和土地利用結(jié)構(gòu)占比大的水域和林地為主要生態(tài)用地源。通過實現(xiàn)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值最大化時的土地利用格局達到提升區(qū)域土地生態(tài)安全水平目的。從用地結(jié)構(gòu)占比出發(fā),參照生態(tài)安全格局劃分的3個安全水平(底線/低、滿意/中、理想/高)及每個水平生態(tài)用地占比最小值(47.32%、70.45%和85.11%)為約束條件[32]模擬生態(tài)用地擴張。擴張時,單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值越高受到的阻力就越小,反之越大[14,33- 34]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)處于動態(tài)變化中[30]需當量校正[35]。依據(jù)相關(guān)成果[27]對研究區(qū)2010年不同地類單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行極差標準化處理,得到0—100之間的阻力值(表1)。以上計算通過ArcGIS10.0實現(xiàn)。

2.3 建設(shè)用地源空間擴張模擬

不同建設(shè)用地在受到相同阻力時擴張能力不同。這種擴張差異可通過建設(shè)用地等級差異反映[28]。參照相關(guān)成果[28]從區(qū)位、人均GDP、地均GDP、人口密度等指標考量將研究區(qū)建設(shè)用地源(3個地級市下轄26個行政區(qū)/縣級市及開發(fā)區(qū))由高至低劃分為4個等級(表2)。

城市發(fā)展通常包括大城市(高等級源)優(yōu)先發(fā)展、大中小城市均衡發(fā)展以及中小城市(低等級源)優(yōu)先發(fā)展3種模式。不同等級建設(shè)用地源受到相同阻力的擴張差異修正公式為[28]：

(1)

式(1)中,Kj為源j所屬等級擴張修正系數(shù),系數(shù)越小擴張能力越強。3種模式不同等級建設(shè)用地源修正系數(shù)比為：高等級源優(yōu)先發(fā)展(0.7∶0.8∶0.9∶1.0)、均衡發(fā)展(1.0∶1.0∶1.0∶1.0)、低等級源優(yōu)先發(fā)展(1.0∶0.9∶0.8∶0.7)。按上述比例對不同等級建設(shè)用地源進行空間擴張模擬。

表1 不同土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及阻力值/(元 hm-2 a-1)

表2 蘇錫常地區(qū)建設(shè)用地源等級劃分

建設(shè)用地擴張與生態(tài)風(fēng)險正相關(guān)：建設(shè)用地密度越高,擴張能力越強,生態(tài)風(fēng)險越大[36]、到建設(shè)用地距離越小,被侵占可能性越大,生態(tài)風(fēng)險越高[37- 38]、生態(tài)風(fēng)險越大,阻力值越?。环粗嗳?。快速城市化地區(qū)生態(tài)風(fēng)險測算方法很多[39- 42],考慮到建設(shè)用地和生態(tài)用地空間擴張的可比性,選用生態(tài)損失度指數(shù)法[36]測算生態(tài)風(fēng)險。主要包括：測算不同地類生態(tài)損失度指數(shù)；按2 km×2 km正方形網(wǎng)格將研究區(qū)等間距系統(tǒng)空間化采樣得到4591個樣方；依據(jù)生態(tài)損失度指數(shù)測算樣方中不同地類生態(tài)損失度指數(shù)加權(quán)和及樣方生態(tài)風(fēng)險值；以樣方生態(tài)風(fēng)險值為建設(shè)用地擴張阻力賦值依據(jù),設(shè)定0—100的阻力值。

生態(tài)損失度指數(shù)計算表達式為：

Ri=Gi×Di

(2)

Gi=α×Ci+β×Fi+γ/Bi

(3)

Ci=ni/Ai

(4)

(5)

(6)

式(2)中,Ri、Gi、Di分別為第i類生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)損失度指數(shù)、干擾度指數(shù)和脆弱度指數(shù)。Ci、Fi、Bi分別為第i類生態(tài)系統(tǒng)破碎度、分離度和分維數(shù),干擾度指數(shù)為上述3指標歸一化后的加權(quán)和；α、β、γ為對應(yīng)權(quán)重。ni為景觀類型i的斑塊數(shù)；Ai為景觀類型i的面積。Ii為景觀類型i的距離指數(shù)；A為景觀總面積。pij、aij分別為景觀類型i中第j個斑塊的周長和面積。

依據(jù)相關(guān)成果[36],對α、β、γ賦值0.6、0.3、0.1；將景觀類型脆弱性分為6級歸一化處理后得到對應(yīng)脆弱度指數(shù)和損失度指數(shù)：未利用地(0.29,0.401)、水域(0.24,0.148)、草地(0.19,0.122)、林地(0.14,0.086)、耕地(0.10,0.061)、建設(shè)用地(0.05,0.032)。

樣方生態(tài)風(fēng)險值計算表達式為：

(7)

式(7)中,ERIk為第k個樣方的景觀生態(tài)風(fēng)險值；Aki為第k個樣方中第i類生態(tài)系統(tǒng)類型的面積；TAki為第k個樣方的總面積。

生態(tài)風(fēng)險等級劃分尚沒有統(tǒng)一標準,故采用等間距法[36]將介于0—0.15的生態(tài)風(fēng)險值由低至高分為5級：低(0,0.03]、較低(0.03,0.06]、中(0.06,0.09]、較高(0.09,0.12]和高(0.12,0.15],分別對應(yīng)阻力值100、75、50、25和0。

以上計算通過ArcGIS10.0、FRAGSTATS4.2及Excel軟件實現(xiàn)。

2.4 互侵結(jié)果計算及評價

建設(shè)用地和生態(tài)用地空間互侵過程反映了區(qū)域土地生態(tài)安全水平變化過程。結(jié)果由公式(8)計算得到：

MCR差值= MCR生態(tài)用地-MCR建設(shè)用地

(8)

式(8)中,當MCR差值> 0且數(shù)值趨大時,說明評價單元土地生態(tài)安全水平下降并趨于惡化；當MCR差值= 0時,說明評價單元土地生態(tài)安全水平處于臨界狀態(tài)；當MCR差值< 0且數(shù)值趨小時,說明評價單元土地生態(tài)安全水平上升并持續(xù)好轉(zhuǎn)。采用自然斷點法將評價單元MCR差值劃分為5個等級：適宜建設(shè)區(qū)(較低水平區(qū))、生態(tài)脆弱區(qū)(低水平區(qū))、緩沖區(qū)(臨界區(qū))、生態(tài)安全區(qū)(較高水平區(qū))和生態(tài)核心區(qū)(高水平區(qū))。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同源空間擴張結(jié)果

圖2(a,b,c)分別是建設(shè)用地高等級源優(yōu)先發(fā)展、均衡發(fā)展和低等級源優(yōu)先發(fā)展3種模式空間擴張結(jié)果。差異主要是對水域侵占和對非建設(shè)用地破碎化影響程度不同：高等級源多集中在環(huán)太湖北-東北方向；高等級源優(yōu)先發(fā)展中,建設(shè)用地從高等級源向四周輻射、相向集中連片、對周邊水域產(chǎn)生明顯侵占(圖2a)；低等級源優(yōu)先發(fā)展中,低等級源建設(shè)用地比高等級源建設(shè)用地向四周擴張態(tài)勢更明顯、對水域侵占范圍更廣(圖2c)；均衡發(fā)展中,各等級源建設(shè)用地對周邊非建設(shè)用地侵占程度較均衡(圖2b)。

圖2 不同情景建設(shè)用地及生態(tài)用地空間擴張結(jié)果Fig.2 Spatial expansion scenarios of construction land and ecological land

圖2(d,e,f)分別是生態(tài)用地底線、滿意和理想3個安全水平空間擴張結(jié)果?？傮w表現(xiàn)為以底線水平生態(tài)用地為核心,從滿意到理想水平呈近圈層狀空間擴張趨勢。

3.2 互侵及評價結(jié)果

圖3(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)是建設(shè)用地高等級源優(yōu)先發(fā)展、均衡發(fā)展和低等級源優(yōu)先發(fā)展模式分別與生態(tài)用地底線、滿意和理想水平互侵后的結(jié)果。表3是對應(yīng)土地生態(tài)安全分區(qū)情況。

圖3 蘇錫常地區(qū)土地生態(tài)安全分區(qū)圖Fig.3 Scenarios of land ecological security zoning of Su-Xi-Chang area

情景Scenario生態(tài)核心區(qū)面積及強度Ecologicalcorearea&itspercentage生態(tài)安全區(qū)面積Ecologicalarea&itspercentage緩沖區(qū)面積Bufferarea&itspercentage生態(tài)脆弱區(qū)面積Ecologicalfragilearea&itspercentage適宜建設(shè)區(qū)面積Suitablebuildingarea&itspercentage/km2%/km2%/km2%/km2%/km2%高等級-底線SceneA421.472.434972.0428.685318.8530.671793.1410.344838.7127.90高等級-滿意SceneB5393.5431.105750.4533.161634.929.421302.227.513263.0918.82高等級-理想SceneC10494.1760.512580.9014.881769.5910.20865.024.991634.579.42均衡-底線SceneD326.331.883747.6321.616143.0435.423332.3019.213796.7321.89均衡-滿意SceneE4896.8128.235533.4031.912360.2813.611746.5910.072808.9816.19均衡-理想SceneF9443.7754.452404.8613.861820.7710.491779.1610.261897.5510.94低等級-底線SceneG421.262.433818.3822.025029.8329.004238.7124.443744.7521.59低等級-滿意SceneH3461.4519.966718.8938.742536.6514.621775.2510.242760.7515.92低等級-理想SceneI8444.7348.693553.4920.491728.099.961254.407.232272.3313.10

不同城市發(fā)展模式建設(shè)用地空間擴張均隨著生態(tài)用地從底線到滿意到理想水平變化呈空間集聚收斂趨勢：底線水平時,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式適宜建設(shè)區(qū)面積最高為27.90%、低等級源優(yōu)先發(fā)展模式最低為21.59%；理想水平時,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式最低為9.42%、低等級源優(yōu)先發(fā)展模式最高為13.10%。相同生態(tài)安全水平時,城市發(fā)展模式對建設(shè)用地空間擴張影響不同：底線水平時,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式適宜建設(shè)區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)面積和最低為38.24%、均衡發(fā)展模式居中為41.10%、低等級源優(yōu)先發(fā)展模式最高為46.03%。滿意水平時,3種模式適宜建設(shè)區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)面積和比較接近分別為26.33%、26.26%和26.16%。理想水平時,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式適宜建設(shè)區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)面積和最低為14.41%、低等級源優(yōu)先發(fā)展模式居中為20.33%、均衡發(fā)展模式最高為21.20%。生態(tài)用地總體以西部溧陽-宜興丘陵低山地區(qū)和長蕩湖、滆湖地區(qū)、南部環(huán)太湖地區(qū)及東部陽澄湖、澄湖、淀山湖地區(qū)為核心呈似圈層狀集聚(表3)。

以上說明城市發(fā)展模式對土地生態(tài)安全水平影響顯著。土地生態(tài)不安全水平時,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式對非建設(shè)用地侵占最多；隨著土地生態(tài)安全水平的提高,高等級源優(yōu)先發(fā)展模式下土地集約利用的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)[43]。

4 結(jié)論與討論

圖4 蘇錫常地區(qū)土地生態(tài)安全分區(qū)推薦方案 Fig.4 Recommended land ecological security zoning of Su-Xi-Chang area

從景觀單元水平過程出發(fā),采用不同源空間擴張互侵過程模擬方法提出一套分區(qū)形式的土地生態(tài)安全動態(tài)評價流程,根據(jù)互侵結(jié)果繪制出分區(qū)推薦方案(圖4)：(1)生態(tài)底線水平和高等級源優(yōu)先發(fā)展模式下適宜建設(shè)區(qū)(圖3A紅色部分)為推薦適宜建設(shè)區(qū)(面積占比27.90%),建議采取有條件限制土地用途管制措施如建設(shè)用地增減掛鉤、農(nóng)地占補平衡等調(diào)整區(qū)內(nèi)土地利用格局；(2)生態(tài)底線水平和3種城市化模式下生態(tài)核心區(qū)與生態(tài)安全區(qū)(圖3A、D、G深綠與淺綠部分)為推薦生態(tài)核心區(qū)(占比35.27%略大于生態(tài)用地34.82%現(xiàn)狀),建議采取嚴禁變更土地中類使用性質(zhì)管制措施維持并提高地區(qū)土地生態(tài)安全水平；(3)生態(tài)滿意水平和3種城市化模式下生態(tài)核心區(qū)與生態(tài)安全區(qū)(圖3B、E、H深綠與淺綠部分)為推薦生態(tài)安全區(qū)(剔除推薦生態(tài)核心區(qū)部分,占比29.07%),建議采取禁止變更土地大類使用性質(zhì)管制措施為提高地區(qū)土地生態(tài)安全水平創(chuàng)造條件(與推薦生態(tài)核心區(qū)面積和達到63.89%接近生態(tài)安全滿意水平最小約束值)；(4)剩余部分設(shè)為緩沖區(qū)(占比7.76%),建議采取預(yù)警機制和風(fēng)險防控手段防止建設(shè)用地擴張突破緩沖區(qū)降低區(qū)域土地生態(tài)安全水平。

采用空間擴張互侵及分區(qū)方法進行土地生態(tài)安全動態(tài)評價,雖然把生態(tài)過程與土地利用格局變化緊密結(jié)合,具有客觀性動態(tài)性特征,但采用不同源空間競爭性控制替代時間序列外推的方法,評價結(jié)果以分區(qū)方式替代數(shù)值方式反映變化差異不顯著。

如何考慮自然保護區(qū)、森林公園、水源地、基本農(nóng)田等對建設(shè)用地擴張的剛性生態(tài)約束？基于生態(tài)風(fēng)險與建設(shè)用地擴張正相關(guān)的阻力設(shè)定是否存在臨界閾[31]？如何判定？如何分析不同源地類具體用途[14]？如何量化不同地區(qū)生態(tài)用地不同生態(tài)安全格局水平占地結(jié)構(gòu)比差異[32]？等都影響著評價結(jié)果準確性,亟待深入探討。

建設(shè)用地源劃分等級和引入不同城市發(fā)展模式的方法和思路,為城市規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)規(guī)劃等空間政策制定提供了多種選擇,具有較好普適性,對生態(tài)安全評價及格局優(yōu)化等研究具有啟示意義。

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A dynamic approach to land ecological security assessment: a case study of Su-Xi-Chang area, China

WU Wei1,2, *, CHEN Ming1, FAN Shiwei1, OU Minghao1,2

1CollegeofLandManagement,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China2National&JointLocalEngineering,ResearchCenterforRuralLandResourcesUseandConsolidation,Nanjing210095,China

Land ecological security (LES) assessment is a main focus of LES research. The aim of this study was to develop a dynamic approach to achieve an objective assessment. Su-Xi-Chang area was selected as the study area. Based on the source-sink landscape theory, ecological land and construction land were treated as the source and sink, respectively. The minimum cumulative resistance model was applied to simulate the dynamic changes of these landscapes. The resistance values of the ecological land were obtained from ecosystem service values of different land-use types, whereas those of the construction land were derived from ecological risk values. The spatial expansion and simultaneous invasion of both construction land and ecological land were simulated with ArcGIS software. In the case of ecological land expansion, three scenarios were simulated, i.e., low-, middle-, and high-level LES. In the case of construction land expansion, three urban development models were designed, i.e., metropolitan development in priority (MD), small and medium cities development in priority (SD), and all urban sources development in equilibrium (ED). In the case of invasion, nine scenarios were formed from the spatial overlapping of these two kinds of expansions and their respective scenarios. The study area was zoned into five levels of LES according to the invasion results, i.e., suitable construction (very low), ecologically fragile (low), buffer (middle), ecological security (high), and ecological core (very high) zones. The results of this study showed that: (a) Along with the scenarios of LES ranging from low- to high-level, the expansions of construction land in different development models displayed a significant convergence trend of spatial agglomeration; the modeling of ecological land, however, indicated a trend of circular sprawling from the core to the outward. In the low-level scenario, the percentage of suitable construction zoned land was the highest in the MD model, at 27.90%, and the lowest in the SD model, at 21.59%. In the high-level scenario, the percentage of suitable construction zoned land was the lowest in the MD model, at 9.42%, and the highest in the SD model, at 13.10%. (b) In the same ecological security scenario, the different urban development models displayed different impacts on construction land expansion. In the low-level scenario, the combined percentage of suitable construction zoned land and ecologically fragile zoned land was the lowest in the MD model, at 38.24%, and the highest in the SD model, at 46.03%. In the high-level scenario, the corresponding value was also the lowest in the MD model, at 14.41%, and the highest in the ED model, at 21.20%. (c) Urban development models have significant influence on the levels of LES. Among the three urban development models in this study, the MD model benefitted intensive land use and found the land to be suitable for rapid urbanization, improving the area′s LES from the current level to a higher level. A LES zoning plan was recommended, as well as measures of land-use control. In the plan, the area percentages of the suitable construction, buffer, ecological security, and ecological core zones were 27.90%, 7.76%, 29.07%, and 35.27%, respectively. The developed approach was found to be effective in dynamically assessing LES and beneficial in the differential management of land resources. The dynamic approach investigated in this study highlights the methodology in the optimization of ecological land patterning. Finally, issues on how to improve this developed method and future research directions have also been discussed.

land ecological security; dynamic assessment; spatial expansion and invasion; ecosystem service; ecological risk; rapidly urbanizing areas

國家自然科學(xué)基金資助項目(41571176)

2016- 01- 04;

2016- 07- 15

10.5846/stxb201601040021

*通訊作者Corresponding author.E-mail: ww@njau.edu.cn

吳未, 陳明, 范詩薇, 歐名豪.基于空間擴張互侵過程的土地生態(tài)安全動態(tài)評價——以(中國)蘇錫常地區(qū)為例.生態(tài)學(xué)報,2016,36(22):7453- 7461.

Wu W, Chen M, Fan S W, Ou M H.A dynamic approach to land ecological security assessment: a case study of Su-Xi-Chang area, China.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7453- 7461.