三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局變化及其對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響

吳 嬌，李月臣

(1.重慶師范大學地理與旅游學院，重慶 401331；2.GIS應用研究重慶市重點實驗室，重慶 401331；3.三峽生態(tài)環(huán)境遙感研究所，重慶 401331；4.重慶師范大學職教師資學院，重慶 401331)

生態(tài)系統(tǒng)服務價值是對生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來的社會產品和服務的的經濟度量[1]。近年來,人口增長、城市發(fā)展導致景觀格局變化,使生態(tài)功能用地銳減,生態(tài)系統(tǒng)服務功能退化,生態(tài)系統(tǒng)服務價值降低[2]。景觀格局是人類活動與自然因素綜合作用的結果,是土地利用時空變化研究的重要分析手段[3],景觀格局變化影響著景觀中的能量流動、物質循環(huán)[4]。因此如何從景觀格局角度定量研究地表覆被變化、生態(tài)服務價值的時空分異規(guī)律以及對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響,對提高區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定性、維持生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要意義。

景觀動態(tài)反映了景觀隨時間變化的幅度、韻律和趨勢[5],景觀格局指數則是對景觀格局信息的高度概括,是反映景觀結構組成、空間配置特征的量化指標[6]。當前,采用景觀動態(tài)變化和景觀格局指數評估景觀格局演變對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響已成為研究熱點,國內外學者對流域[7]、濕地[8]、平原[9]、城市[2]等不同類型生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局變化及其對生態(tài)服務價值的影響展開了研究。三峽庫區(qū)作為生態(tài)敏感區(qū)[10],庫區(qū)建成后生態(tài)問題成為大多數學者關注的焦點。近年來,對三峽庫區(qū)生態(tài)價值研究較多,馬駿等[11]研究了該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值的動態(tài)變化規(guī)律及其內部差異變化,結果表明在研究時段內庫區(qū)生態(tài)服務價值重心隨時間推移總體上向東南遷移,空間分布具有一定的聚集性;姜永華等[12]主要從時間尺度上分析了生態(tài)系統(tǒng)服務價值對土地利用變化的響應,結果發(fā)現(xiàn)草地、林地減少較多,建設用地增幅較大,生態(tài)服務價值減少;國洪磊等[13]在分析庫區(qū)蓄水前后土地利用差異的基礎上評價了其對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響;嚴恩萍等[14]結合驅動因子,從時間和空間角度分析了生態(tài)系統(tǒng)服務價值的動態(tài)變化;而FENG等[15]、張寶雷等[16]主要研究了三峽庫區(qū)局部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值對土地利用/覆被變化的響應。分析發(fā)現(xiàn),這些研究側重于景觀格局和生態(tài)系統(tǒng)服務價值某一方面在時空上的變化差異;已有研究主要集中于對研究區(qū)綜合景觀指數的研究,對景觀指數的區(qū)域空間分異研究較少，缺乏將景觀格局與生態(tài)服務價值相結合的空間分析和空間辨識。三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)地位顯著[10],是中國乃至世界重要的生態(tài)調節(jié)系統(tǒng),該研究以具有重要生態(tài)地位的三峽庫區(qū)(重慶段)為研究區(qū)域,擬通過網絡分析法研究景觀格局指數和生態(tài)系統(tǒng)服務價值的時空變化分布規(guī)律,并分析不同時期內景觀格局指數與生態(tài)系統(tǒng)服務價值的相互關系,為提高三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務價值,維持地區(qū)景觀穩(wěn)定提供科學依據和參考。

1 研究區(qū)域與數據來源

1.1 研究區(qū)概況

三峽庫區(qū)(重慶段)位于長江上游下段,橫跨3大經濟區(qū)域中的都市經濟發(fā)達區(qū)和三峽庫區(qū)生態(tài)經濟區(qū),地理范圍在北緯28°28′～31°44′,東經105°49′～110°12′之間,總面積為4.614 8萬km2,覆蓋整個三峽庫區(qū)85.6%的面積,包括重慶市22個區(qū)縣(圖1),該區(qū)域地貌以山地、丘陵為主,有著極為重要的生態(tài)地理位置。

三峽庫區(qū)(重慶段)東高西低,四季分明,氣候類型明顯,平均氣溫在15～18 ℃之間,該區(qū)域多年年平均降雨量達1 150.26 mm,雨量充沛但空間分布不均勻。庫區(qū)土地資源總量多,但人均土地面積少。土壤類型主要有紫色土、粗骨土、石灰土和水稻土等。庫區(qū)內植被類型多,且全區(qū)礦產資源種類繁多,資源豐富。

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

1.2 數據來源與處理

研究使用的景觀覆被類型數據來源于2000、2005、2010和2015年月份相近(6—9月)且云量較少的TM影像(http:∥www.csdb.cn./),分辨率為30 m。以1∶10萬地形圖作為參考,利用ENVI 5.0軟件進行圖像預處理、融合和增強處理,選擇5、4、3波段進行波段合成,通過研究區(qū)的矢量圖層進行裁剪,得到三峽庫區(qū)(重慶段)4期遙感影像。研究時段糧食產量、以及對應當年播種的糧食面積和對應的全國糧食單價數據來源于統(tǒng)計年鑒(http:∥www.cqtj.gov.cn/tjsj/sjzl/tjnj/和http:∥www.stats.g￣o￣v.c￣n/)。

結合研究區(qū)具體情況,參照GB/T 21010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類標準》,結合實地調查的土地利用數據在ENVI 5.0軟件的支持下對圖像進行監(jiān)督分類,將研究區(qū)景觀類型分為6大類:耕地、林地、草地、水域、建設用地和其他用地。最后通過野外采樣點對分類結果進行精度驗證,4期影像的精度都超過93%,達到精度要求。

2 研究方法

2.1 景觀格局指數選取

為了解研究區(qū)域景觀格局的整體情況,從景觀水平上的景觀破碎程度、聚集度、異質性和幾何狀況分別選擇斑塊密度(PD)、蔓延度指數(CONTAG)、香農多樣性指數(SHDI)、最大斑塊指數(LPI)這4個指標。其中斑塊密度值越大,景觀破碎化程度越高;蔓延度指數值越大,說明景觀中某種優(yōu)勢拼塊類型形成了良好的連接性,景觀的破碎化程度就越小;香農多樣性指數值增大,景觀豐富度增加,景觀破碎化程度增加;最大斑塊指數值越小,人類活動強度較大,景觀破碎化程度越高。各個景觀格局指數的具體含義及計算模型參見文獻[7]。

為了更直觀地分析三峽庫區(qū)(重慶段)近15 a景觀指數的空間變化,借鑒前人的研究方法[17],應用網格分析法研究景觀指數的空間變化差異,根據研究區(qū)范圍大小和地表覆被特征,在ArcGIS 10.1軟件中創(chuàng)建20 km×20 km的格網,共計劃分為111個格網,在Fragstats 4.2軟件中計算不同時期各個格網的景觀指數,采用Kring插值對這4個景觀格局指數進行插值,得到三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局指數的空間分布圖。

2.2 生態(tài)服務功能生態(tài)價值的確定

根據CONSTANZA等[1]和謝高地等[18]的研究成果,以2000、2005、2010和2015年研究區(qū)糧食平均種植面積為依據,參考當年全國糧食平均價格,計算出三峽庫區(qū)單位面積農田生態(tài)系統(tǒng)提供糧食生產服務的經濟價值為1 259.68元·hm-2,在此基礎上,結合“中國生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表”[19],并根據根據三峽庫區(qū)(重慶段)具體情況,結合生物量修訂公式[20],對該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表進行修訂,得到三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務功能價值表(表1)。

表1 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務功能價值表Table 1 Ecosystem service value per unit area of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section)元·hm-2·a-1

建設用地單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務價值參考彭文甫等[21]的研究。

根據下列公式計算三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務價值:

(1)

(2)

式(1)～(2)中,VES為生態(tài)系統(tǒng)服務總價值,元;Ak為k類景觀的分布面積,hm2;Ck為k類景觀單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務價值,元·hm-2;m為研究區(qū)景觀種類;Ci為第i個格網單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務價值,萬元·hm-2;VES，i為第i個格網的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值,萬元;S為對應的格網面積,hm2。

2.3 生態(tài)服務價值敏感性的計算

為了驗證研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值隨時間變化對生態(tài)價值指數變化的依賴程度及生態(tài)價值系數的準確性,采用敏感性指數(CS，SC)來確認價值系數的準確性,其計算公式[15]為

(3)

式(3)中,SC為生態(tài)服務價值敏感指數;VES，i、VES，j為價值系數調整前后的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值;CV，ik、CV，jk為分別為第k類土地利用類型價值系數的原始值和調整后的價值系數。如果SC>1,表明估算生態(tài)系統(tǒng)服務價值具有彈性,生態(tài)價值系數準確度較低;如果SC<1,表明生態(tài)系服務統(tǒng)價值缺乏彈性,生態(tài)價值系數的準確性較高,估算的生態(tài)系統(tǒng)服務價值比較符合研究區(qū)實際情況。

3 結果與分析

3.1 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局的動態(tài)變化

2000、2005、2010和2015年三峽庫區(qū)(重慶段)

景觀覆蓋類型空間分布見圖2,4期景觀覆蓋面積及比例見表2。

圖2 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀覆蓋類型空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表2 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀覆蓋面積及比例Table 2 Coverage and proportion of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

由圖2可以看出,2000—2015年景觀覆蓋類型變化十分顯著,其中草地、水域和建設用地變化最為明顯;人類改造自然的活動能力增強,社會經濟發(fā)展較好,建設用地擴展迅速,主城9區(qū)一帶的建設用地增長最為明顯;主城9區(qū)、長壽區(qū)、涪陵區(qū)、豐都和忠縣的耕地面積減少幅度較大,三峽庫區(qū)(重慶段)以丘陵山地為主,研究區(qū)不合適機械化耕作,且大量勞動力外出,使得大多數耕地荒廢,退耕還林政策的推行使這些地區(qū)大部分耕地轉為林地;2000—2005年草地主要集中分布在石柱縣東部、豐都縣東南部、萬州區(qū)、云陽縣和奉節(jié)縣,由于草地相對容易開發(fā),且1993年三峽工程開始修建,草地被淹,植樹造林政策的深入貫徹致使草地面積驟減,林地面積增加;水域面積顯著增加,主要是因為三峽大壩建成及正式投入使用后,整個長江流域水面拓寬,導致流域周邊區(qū)域被淹。

從表2可知,耕地和林地所占比例較大,草地、水域、建設用地和未利用地所占比例較小;景觀利用程度高,未利用地面積所占比例一直最小,2000—2015年其他用地面積所占比例不足0.05%;社會經濟轉型,城鎮(zhèn)化與三峽移民引發(fā)的安置、遷建等因素使建設用地擴展較快,2000—2015年建設用地面積從449.94增加到2 113.61 km2,所占比例從0.973%增加到4.571%；2000—2015年林地面積比例由38.755%增加到50.036%,其中2010年林地面積比例最大，生態(tài)環(huán)境有所改善;三峽大壩建成后,水庫高水位蓄水造成水域面積逐漸增加,2000—2015年水域面積從777.44增加到1 317.31 km2。

由表3可知,2000—2010年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度呈先下降后上升的趨勢,其中2015年斑塊密度最大,2005年最小,說明2000—2005年庫區(qū)景觀破碎化程度減弱,在2005年破碎化程度達最低,2005年后庫區(qū)景觀破碎度又逐漸增加,并在2015年破碎化程度達最大;2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數呈先減少后增大的趨勢,在2000年達到最大值,為11.480,最小值出現(xiàn)在2010年,為6.412,表明庫區(qū)內的景觀完整程度較低;研究時段內景觀聚集度指數值呈先下降后上升再下降的變化趨勢,最大值為64.092%,最小值為62.897%,說明2000—2015年景觀整體連通性較好;香農多樣性指數呈“N”型變化軌跡,其中2010年最小,為1.027,2005年達最大,為1.111,說明三峽庫區(qū)(重慶段)景觀變化幅度較小,景觀類型豐富度較高,破碎化程度較大。

表3 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀指數變化 Table 3 Variation of landscape indices of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

3.2 景觀指數的空間變化

由圖3可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)主城及其周圍區(qū)域的斑塊密度較低,而其他地區(qū)相對較高,說明主城及其周圍區(qū)域的景觀完整性好;2010年后景觀分布格局發(fā)生顯著變化,景觀破碎化程度逐漸向主城及主城周圍轉移,而研究區(qū)東北地區(qū)破碎化程度明顯減弱。

由圖4可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀聚集度指數的變化趨勢較為一致,連接度高值區(qū)主要分布在主城和庫區(qū)南部,在庫區(qū)東北部出現(xiàn)了低值區(qū),說明2000—2005年主城及庫區(qū)南部景觀連接度良好,主城及庫區(qū)東北共有3個低值區(qū),而庫區(qū)東部和東北部出現(xiàn)高值區(qū)。

由圖5可以看出,三峽庫區(qū)(重慶段)香農多樣性指數呈斑塊狀分布,2000—2005年低值區(qū)集中分布在庫區(qū)主城周圍和庫區(qū)南部,高值區(qū)分布在東北部,說明2000—2005年庫區(qū)東北部景觀破碎化程度高;2010—2015年高值區(qū)分布在長江流域一帶,低值區(qū)分布在庫區(qū)東北部和東部,說明庫區(qū)東北部和

東部景觀類型單一,景觀格局完整。

由圖6可以看出,2000—2005年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數高值區(qū)分布在主城周圍、庫區(qū)南部和東北邊緣,而庫區(qū)東北部出現(xiàn)2次低值區(qū);2010—2015年出現(xiàn)2次低值區(qū),集中在主城和庫區(qū)東北部,高值區(qū)分布在庫區(qū)東北邊緣和東部,說明2010—2015年主城和庫區(qū)東北部人類活動強度較大,景觀破碎化程度較高。

3.3 敏感性指數分析

由表4可知,三峽庫區(qū)(重慶段)的景觀類型生態(tài)價值系數在增加或減少50%時,該研究區(qū)的敏感性指數(CS)均小于1,說明估算的生態(tài)系統(tǒng)服務價值系數不具有彈性,準確性較高,適用于三峽庫區(qū)(重慶段)。其中,林地的敏感性指數最高,其次是耕地,未利用地最小,而耕地與林地所占面積比例較大,其他用地可忽略不計,這證明林地、耕地在三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務價值中具有重要地位,而未利用地對其影響不大。

3.4 生態(tài)服務價值變化

3.4.1 生態(tài)服務價值的時間變化特征

從表5可知,2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務價值總量呈先增后減的趨勢,其中2000年為786.37億元,2005年為793.58億元,2010年為902.45億元,2015年為891.11億元;其中2005—2010年變化幅度最大,共增加108.88億元,變化率為13.72%,2000—2005年增加7.20億元,變化率為0.92%,2010—2015年減少11.34億元,變化率為-1.26%。

從生態(tài)系統(tǒng)服務價值類型看,氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、水源涵養(yǎng)、廢物處理、維持生物多樣性和原材料的價值量在研究時段內呈先增加后減少的趨勢,這6種生態(tài)服務價值量均在2010年達最大值,原因是2000—2010年間林地與水域面積逐漸增大,2010—2015年間這2種景觀類型變化幅度較小,但2010—2015年建設用地面積增加較明顯,導致2015年生態(tài)服務價值總量降低。2005—2010年間,娛樂文化的生態(tài)服務價值總量變化幅度最大,變化率為27.90%;食物生產的價值量持續(xù)減少,2005—2010年減少量最多,減少3.72億元,變化率為-11.91%;土壤形成與保護的價值量變化規(guī)律為先減少后增加而后再減少,娛樂文化的價值總量呈逐年增加趨勢,這2種類型的生態(tài)服務價值總量在2005—2010年期間變化較大。

圖3 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度的空間分布Fig.3 Spatial distribution of the index of patch density in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖4 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)景觀聚集度指數的空間分布Fig.4 Spatial distribution of the index of landscape aggregation in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖5 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)香農多樣性指數的空間分布Fig.5 Tpatial distribution of the index of Shanon′ diversity in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

圖6 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)最大斑塊指數的空間分布Fig.6 Spatial distribution of the index of largest patch area in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表4 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務價值敏感性指數變化Table 4 Variation of the sensitivity index of ecosystem services value of the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) of the period from 2000 to 2015

表5 三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務價值及其變化Table 5 Ecosystem service value of the Three-Gorges Reservoir Area (Chongqing Section) and its evolution

3.4.2 生態(tài)服務價值的空間變化特征

考慮到斑塊面積不一致,因此各斑塊的生態(tài)服務價值總量存在差別,該研究從每個斑塊的單位面積生態(tài)服務價值角度來分析生態(tài)服務價值在空間上的變化特征,得到三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)服務價值的空間分布情況如圖7所示。

單位為萬元·hm-2。

由圖7可以看出,2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值區(qū)集中于各區(qū)縣建成區(qū),主城區(qū)生態(tài)服務價值最低;長江流域西側的生態(tài)服務價值明顯低于長江流域東側;研究期內生態(tài)服務價值的空間分布沒有發(fā)生明顯變化,大體保持一致,這與三峽庫區(qū)(重慶段)景觀格局分布相吻合。2000—2015年建設用地集中于主城區(qū),以萬州—云陽為次中心,沿長江流域向下游延伸,水庫的建成及高水位蓄水使水域從重慶市主城區(qū)的長江主干及其支流沿岸擴張,林地主要集中于江津南部、武隆—石柱、萬州—巫山段。2000—2010年大量耕地、草地向林地與建設用地轉化,2010與2015年景觀格局分布基本一致,但2015年以主城為中心的建設用地增加趨勢明顯。林地與水域單位面積生態(tài)服務價值較高,耕地與草地較小,而建設用地提供的生態(tài)服務價值為負值,林地面積基數較大,而水域所占面積較小,因而在研究期間內,三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間分布格局大體趨勢保持一致。

3.5 生態(tài)系統(tǒng)服務價值對景觀格局變化的響應

根據三峽庫區(qū)(重慶段)不同類型景觀面積變化量計算其對應的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化量。由表6可知,在2000—2005、2005—2010和2010—2015年3個時間段內,三峽庫區(qū)(重慶段)林地和水域對生態(tài)服務價值增加的貢獻率較大,2005—2010年期間,林地、水域面積分別增加5 002.58和334.13 km2,生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別增加143.36億和19.35億元;耕地、草地面積逐年減少,使生態(tài)系統(tǒng)服務價值也逐年減少,2005—2010年耕地、草地面積變化幅度較大,面積分別減少2 419.18 和3 535.03 km2,生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別減少21.06億和27.79億元;建設用地面積增加對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻率為負,在研究的3個時段內,建設用地增加導致生態(tài)服務價值分別減少2.40億、5.27億和6.27億元;未利用地變化較少,對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響可忽略不計。

20世紀90年代末國家實施了一系列耕地保護政策,使耕地面積在2000年達到最大值,這與2000年耕地是三峽庫區(qū)(重慶段)主導景觀類型的結果相吻合;1998年以來,三峽庫區(qū)實施了退耕還林政策,先后開展了森林工程、天然林保護工程和長江生態(tài)屏障工程等,但政策與生態(tài)工程的效應是一個累積與滯后的反映過程,這些環(huán)境保護措施在2005年后才成為改變景觀格局的驅動力量,大面積耕地、草地向林地轉化,2005—2010年間林地產生的生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加較快;隨著三峽大壩的修建,大江截流與試驗性蓄水使長江流域沿線及支流沿岸的耕地、林地等被淹,水域面積逐年增加,生態(tài)系統(tǒng)服務價值也隨之增加;2005年以后,經濟轉型、遷建促使大量農業(yè)人口向城市涌進,建設用地明顯擴張,建設用地增加導致的生態(tài)服務價值減少進一步加劇。

表6 2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)不同景觀類型面積及生態(tài)服務價值動態(tài)變化Table 6 Dynamics of area and ecological service value of landscape by type in the Three-Gorge Reservoir Area (Chongqing Section) during the period from 2000 to 2015

4 討論與結論

4.1 討論

景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響具有區(qū)域性特征。不同時期、不同生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值對景觀格局指數響應的程度也不同。如張明陽等[22]對典型喀斯特地區(qū)研究表明,最大斑塊指數、蔓延度指數、聚集度指數與生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈正相關,斑塊豐富度與生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈負相關;劉焱序等[23]對秦嶺山區(qū)景觀研究表明,景觀分離度降低、聚集度提高可以導致生態(tài)系統(tǒng)服務價值量增大;許吉仁等[24]對南四湖濕地景觀研究表明,景觀格局破碎化使生態(tài)服務價值降低,其中對供給功能和調節(jié)功能影響最大;顧澤賢等[25]對瀾滄縣景觀研究表明,生態(tài)系統(tǒng)服務價值與斑塊密度、香農多樣性指數呈負相關,與蔓延度、最大斑塊指數呈正相關;而筆者研究表明,生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分布趨勢與斑塊密度空間分布關聯(lián)較小,與最大斑塊指數和景觀連接度的分布趨勢大致相同,與景觀多樣性空間分布趨勢相反。這是因為筆者從景觀水平計算三峽庫區(qū)(重慶段)景觀指數,分別從不同時期生態(tài)系統(tǒng)服務價值對景觀指數的響應進行分析,而以往研究是從整體分析生態(tài)系統(tǒng)服務價值與景觀指數的關系,這種差異驗證了景觀格局對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響具有階段性和區(qū)域性的特征。

生態(tài)系統(tǒng)服務價值受景觀格局空間分布格局影響,它同時受社會措施和地形起伏的影響。景觀格局空間分布對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的空間格局起關鍵性作用,2000—2015年生態(tài)系統(tǒng)服務價值低值區(qū)集中于各區(qū)縣建成區(qū),主城區(qū)生態(tài)服務價值最低,耕地與林地基數較大,而林地單位面積生態(tài)服務功能較高,林地分布較為集中,生態(tài)系統(tǒng)服務價值高值區(qū)主要集中在林地分布區(qū)域,這與國洪磊等[13]的分析一致,也符合三峽庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的實際分布規(guī)律。三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境一直受國家的高度重視,1998年以來實施了退耕還林政策,之后相繼實施了一系列生態(tài)保護工程,建立了渝東南生態(tài)發(fā)展保護區(qū)和東北水源涵養(yǎng)區(qū),但1997年重慶市直轄以后,城鎮(zhèn)在原有基礎上明顯擴張,西部成為城市發(fā)展新區(qū)和重點開發(fā)區(qū),大量耕地、草地向建設用地、林地轉變,景觀破碎度也逐漸從庫區(qū)東北、東南部向各區(qū)縣建成區(qū)及主城轉移,東北與東南地區(qū)的景觀連接度增大,說明社會政策能驅動景觀格局變化[26],從而對生態(tài)服務價值產生影響。地形起伏對土地利用方式[27]、居住環(huán)境適宜性[28]等方面產生影響,從而對景觀空間布局產生作用。城鎮(zhèn)建設用地、耕地一般集中于地表起伏緩和區(qū)[29],地形復雜地區(qū)多為林地[28],三峽庫區(qū)(重慶段)地表起伏度從東到西、從北到南呈降低趨勢[30],生態(tài)系統(tǒng)服務價值分布趨勢與地表起伏保持一致;而城市擴張使景觀破碎度逐漸從東到西、從北到南轉移,西部景觀多樣性增大。

該研究的數據來源于遙感影像,數據的空間尺度與網格分辨率也會影響景觀格局指數的計算結果。生態(tài)系統(tǒng)服務價值受景觀格局分布等因素的綜合影響,筆者根據三峽庫區(qū)(重慶段)景觀生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的匹配情況,通過選取不同景觀格局指數與生態(tài)系統(tǒng)服務價值之間的關系進行研究,其研究結果區(qū)域性較強。同時景觀指數在不同時間和空間應用時的雙面特征還有待于進一步探究。

4.2 結論

筆者在運用前人提出的網絡分析法分析景觀格局指數的基礎上,為研究景觀格局與生態(tài)服務價值在空間上的相互關系提供了一個新的思考方向。研究表明:(1)研究區(qū)耕地和林地所占比例較大,草地、水域、建設用地和未利用地所占比例較小,其中建設用地面積增加較快,其次是水域。(2)從時間上看,2000—2015年三峽庫區(qū)(重慶段)斑塊密度、最大斑塊指數呈現(xiàn)先減少后增加的變化趨勢,斑塊密度最小值出現(xiàn)在2005年,最大斑塊指數最大值出現(xiàn)在2000年;香農多樣性指數先增加后減少再增加,景觀連接度則出現(xiàn)先減少后增加再減少的變化趨勢,但這2種景觀指數變化幅度相對較小;2000—2015年生態(tài)服務價值總量先增加后減少,其中2010年生態(tài)系統(tǒng)服務價值達最大。(3)從空間上看,2000—2015年主城及其周圍區(qū)域斑塊密度逐漸增大,庫區(qū)東北部則逐漸減少;斑塊連接度良好的地區(qū)逐漸從主城和庫區(qū)西南部向庫區(qū)東北部轉移;主城及庫區(qū)西南部景觀多樣性逐漸增加,庫區(qū)北部則逐漸下降;主城及庫區(qū)西南部最大斑塊指數逐漸降低,東北部和東部該指標則逐漸增大;長江流域西側的生態(tài)服務價值低于東側,這主要與城市的集中分布有關,主城及其周圍區(qū)域的生態(tài)服務價值一直較低,而庫區(qū)北部一帶的生態(tài)服務價值一直較高。(4)15 a間,庫區(qū)林地、水域面積增加,特別是林地生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加幅度較大,僅在2005—2010年就增加143.36億元,使三峽庫區(qū)(重慶段)的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值呈上升趨勢,說明2000—2015年間三峽庫區(qū)(重慶段)生態(tài)環(huán)境在逐漸改善。

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