黃土丘陵區(qū)土地覆蓋和生物多樣性功能演化及預(yù)測(cè)

馬永強(qiáng),石 云,2,*,郝姍姍,趙金濤

1 寧夏大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,銀川 750021 2 寧夏(中阿)旱區(qū)資源評(píng)價(jià)與環(huán)境調(diào)控實(shí)驗(yàn)室,銀川 750021

土地覆蓋的動(dòng)態(tài)變化對(duì)區(qū)域景觀格局有重要的影響,直接改變維持生物多樣性生存和發(fā)展的棲息環(huán)境[1],研究表明,生物多樣性能夠在不同空間尺度上促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的發(fā)揮[2],因此研究土地覆蓋與生物多樣性功能演化和預(yù)測(cè)已成為國內(nèi)外生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)[3]。

目前對(duì)于生物多樣性功能研究使用較多的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InVEST模型的Habitat Quality模塊,該模型具有簡單便捷、操作靈活、輸出結(jié)果具有較強(qiáng)空間表達(dá)能力等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各部門生態(tài)系統(tǒng)管理決策中[4- 6]。Habitat Quality模塊假設(shè)生境質(zhì)量越好的區(qū)域,生物多樣性更高,被廣泛應(yīng)用和推廣[7]。以土地覆蓋與生物多樣性功能已發(fā)生時(shí)空變化結(jié)果為基礎(chǔ),預(yù)測(cè)和模擬未來特征變化有利于區(qū)域規(guī)劃和政府決策。常見的預(yù)測(cè)土地覆蓋變化的模型有：最優(yōu)化模型、隨機(jī)模型、元胞自動(dòng)機(jī)等,其中CA-Markov 模型具備Markov 長期預(yù)測(cè)和元胞自動(dòng)機(jī)(CA,Cellular Automaton)模擬復(fù)雜系統(tǒng)空間變化的雙重優(yōu)勢(shì),可以從不同時(shí)空尺度模擬土地覆蓋的變化情況,提高預(yù)測(cè)精度,有效地模擬景觀格局的空間變化[8- 9]。

昆蟲是自然界中物種豐富度和數(shù)量最豐富的種群,多生存在空間尺度小、生物多樣性高的生境內(nèi)。地表甲蟲是生態(tài)環(huán)境和氣候變化的敏感物種,對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng),廣泛分布于各生境中,常被作為監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)空間異質(zhì)性及生物多樣性結(jié)構(gòu)變化的指示器[9- 10]。近年來針對(duì)地表甲蟲群落多樣性的成果很多,主要集中在森林、濕地、農(nóng)田等[11- 14],對(duì)于生態(tài)脆弱的黃土丘陵水土流失區(qū)則少有研究[15]。相關(guān)學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生物多樣性保護(hù)及景觀認(rèn)知等角度對(duì)生物多樣性與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系進(jìn)行了研究[16- 17],這些研究大多考慮物種分布及生境間的空間分異性,忽略了物種繁衍及生態(tài)過程可持續(xù)發(fā)展的需求,弱化了土地覆蓋和生物多樣性功能演化的關(guān)系。采用地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量的空間異質(zhì)性特征探尋區(qū)域最優(yōu)生境,掌握土地覆蓋和生物多樣性功能演化及預(yù)測(cè)信息,判別最優(yōu)生境演化趨勢(shì),可為生物多樣性保護(hù)和生態(tài)環(huán)境重建提供科學(xué)的理論依據(jù)和決策支持[18- 19]。

黃土丘陵區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,空間異質(zhì)性強(qiáng),復(fù)雜的地貌單元對(duì)區(qū)域土壤和植被生長有顯著影響[20- 21],隨著人為設(shè)計(jì)與干擾的生態(tài)恢復(fù)舉措實(shí)施,植被恢復(fù)、生態(tài)功能得到改善,退化生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性提高。研究選擇具有典型黃土丘陵區(qū)特征的寧夏彭陽縣為研究區(qū),以不同生境地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量特征探究生物多樣性保護(hù)視角下的最優(yōu)生境。集成3S技術(shù)、InVEST模型和CA-Marcov模型獲取多時(shí)相的土地覆蓋及生物多樣性功能時(shí)空變化信息,預(yù)測(cè)未來演變趨勢(shì)及空間分布,分析最優(yōu)生境演化趨勢(shì),為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)的理論依據(jù)和導(dǎo)向。

1 研究區(qū)概況

彭陽縣地處黃土高原,位于寧夏東南部邊緣,總面積2528.7 km2。地形分為北部黃土丘陵區(qū)、中部河谷殘塬區(qū)和西南部土石質(zhì)山區(qū)3個(gè)自然類型,地勢(shì)西北高,東南低,呈波狀傾斜,具有黃土丘陵區(qū)的典型特征,境內(nèi)黃土堆積厚度大,結(jié)構(gòu)疏松,水土流失嚴(yán)重,是中國水土流失治理的重點(diǎn)縣。

2 研究方法

2.1 遙感影像處理

以1995、2000、2005、2010、2015年寧夏彭陽縣Landsat TM 遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(表1),結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù),在ENVI和ArcGIS等軟件平臺(tái)的支持下,采用目視判讀的方法將研究區(qū)分為6種生境類型：灌草混交林地、喬灌混交林地、生態(tài)薪炭林地、天然封育草地、生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和水平農(nóng)田地；生境外的區(qū)域主要?jiǎng)澐譃?種土地覆蓋類型：城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民地、水域、未利用地和工礦用地。

表1 遙感影像信息

2.2 野外數(shù)據(jù)獲取及分析

2.2.1地表甲蟲樣本獲取

研究采用巴氏罐誘法采集地表甲蟲[22- 23],分別在采樣區(qū)域每個(gè)中樣方的4個(gè)拐點(diǎn)各放置1個(gè)陷阱器, 每個(gè)生境設(shè)48個(gè),樣區(qū)內(nèi)共設(shè)288個(gè),利用GPS標(biāo)記陷阱器位置。每隔5天收集一次陷阱器并更換誘掖,采集到的標(biāo)本存放在75%酒精內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定到種,并統(tǒng)計(jì)數(shù)量。樣本采樣時(shí)間為2012年和2013年每年6—8月,該時(shí)間尺度覆蓋了彭陽縣90%植被生長季。

2.2.2物種豐富度及多樣性計(jì)算

根據(jù)地表甲蟲個(gè)體數(shù)占群落總個(gè)體數(shù)的比例計(jì)算地表甲蟲的優(yōu)勢(shì)度(表2)。

表2 地表甲蟲優(yōu)勢(shì)度劃分表

利用不同生境物種豐富度和個(gè)體數(shù)量獲取研究區(qū)地表甲蟲群落 α多樣性[22]；采用Jaccard相似性系數(shù)分析群落β多樣性:

I=c/(a+b-c)

(1)

式中,a和b為生境A和B的物種數(shù)；c為兩個(gè)群落或生境共有物種數(shù)。根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理,對(duì)I值劃分等級(jí)：0≤I≤0.25, 極不相似；0.25

2.3 生物多樣性功能評(píng)價(jià)

生境質(zhì)量是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可為物種生存繁衍提供所需條件的潛力,采用生境質(zhì)量指數(shù)反映,研究選取InVEST 模型中的Habitat Quality(生境質(zhì)量)模塊,假設(shè)生境質(zhì)量好的地區(qū),生物多樣性高,公式如下:

(2)

式中,Qxj為生境類型(土地覆被)j中柵格x的生境質(zhì)量;Dxj為生境類型(土地覆被)j中柵格x所受脅迫水平;x為半飽和常數(shù),取Dxj最大值的一半;Hj為生境適合性;z為歸一化常量,取值為2.5。

生境質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)包含4個(gè)變量：土地利用/土地覆被圖層、脅迫因子圖層、脅迫因子表(脅迫強(qiáng)度、最大脅迫距離等)和脅迫因子敏感度表。

研究將土地覆蓋類型劃分為生境類型和其他用地類型。建設(shè)用地是人類活動(dòng)最顯著的特征,研究中作為脅迫因子,咨詢專家及參照既有研究確定不同生境類型對(duì)脅迫因子敏感性、最大脅迫距離及權(quán)重等參數(shù)取值[24](表3和表4)。

表3 生態(tài)脅迫因子屬性表

表4 不同生境類型對(duì)不同脅迫因子的敏感度

2.4 生境恢復(fù)特征預(yù)測(cè)

CA 和Markov 是時(shí)間、空間和狀態(tài)都離散的動(dòng)力學(xué)模型,Markov 模型能夠較好的實(shí)現(xiàn)數(shù)量上的預(yù)測(cè),CA 模型可以模擬復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空演化過程,根據(jù)土地覆蓋的歷史演變,二者的結(jié)合能精準(zhǔn)的模擬和預(yù)測(cè)未來土地覆蓋變化。

CA 模型由5個(gè)因子構(gòu)成：離散元胞、元胞空間、有限的狀態(tài)、領(lǐng)域和規(guī)則,如下所述

St+1(Ud,St,Nt,f)=

(3)

式中,St+1,St表示t+1,t時(shí)刻元胞狀態(tài)；Ud表示d維的網(wǎng)格單元；Nt表示t時(shí)刻鄰居的狀態(tài)組合；f表示轉(zhuǎn)換規(guī)則。

Markov 模型計(jì)算原理如下

St+1=PijSt

(4)

式中,St,St+1表示t,t+1時(shí)刻土地覆蓋系統(tǒng)的狀態(tài)；Pij為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。

3 結(jié)果

3.1 土地覆蓋解譯精度

研究通過目視判讀解譯彭陽縣6種生境和其他5類土地覆蓋,借助ArcGIS隨機(jī)選取不同土地覆蓋矢量斑塊共計(jì)398塊,通過野外實(shí)地驗(yàn)證,解譯結(jié)果與實(shí)際土地覆蓋結(jié)果正確斑塊數(shù)為372塊,正確率為93.46%,滿足本研究需求。

3.2 地表甲蟲優(yōu)勢(shì)度

研究共采集地表甲蟲4511號(hào),隸屬于11科52種,去除個(gè)體數(shù)≤ 3頭的9種,用于數(shù)據(jù)分析的物種共43種,其樣本數(shù)據(jù)有以下特點(diǎn)：直角通緣步甲(Pterostichusgebleri)為寧夏黃土丘陵區(qū)優(yōu)勢(shì)種,個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的29.32%；麻步甲(Carabusbrandti)和赤胸長步甲(Dolichushalensis)為亞優(yōu)勢(shì)種,分別占總個(gè)體數(shù)的17.41%和14.45%；小駝嗡蜣螂(Onthophagusgibbulus)、星斑虎甲(Cicindelakaleea)等11種為常見種,合計(jì)占總個(gè)體數(shù)的31.13%；半猛步甲(Cymindisdaimio)、中華金星步甲(Calosomachinense)、雙頂嗡蜣螂(O.bivertex)等29種為少有種,合計(jì)占總個(gè)體數(shù)的7.69%。

3.3 多樣性及最優(yōu)生境

圖1 不同生境地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量 Fig.1 Species richness and individual number of beetles on different habitatsSG,灌草混交林地 Shrub grass mixed forest land; TS, 喬灌混交林地Tree and shrub mixed forest land; EF,生態(tài)薪炭林地Ecological fuel-wood forest;RG 天然封育草地Natural enclosed grassland; EE, 生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地Ecological economic forest;TF,水平農(nóng)田地Level terraced field

研究發(fā)現(xiàn),各生境間地表甲蟲物種豐富度存在顯著差異：灌草混交林地>喬灌混交林地>生態(tài)薪炭林地>天然封育草地>生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地>水平農(nóng)田地；灌草混交林地、喬灌混交林地和生態(tài)薪炭林地的物種豐富度顯著高于天然封育草地、生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和水平農(nóng)田地(圖1)；灌草混交林地、喬灌混交林地和生態(tài)薪炭林地之間, 天然封育草地、生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和水平農(nóng)田地之間物種豐富度均沒有顯著差異。

各生境間地表甲蟲個(gè)體數(shù)量也存在顯著差異：灌草混交林地、喬灌混交林地和生態(tài)薪炭林地個(gè)體數(shù)量顯著高于生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地、天然封育草地和水平農(nóng)田地；生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和水平農(nóng)田地顯著高于天然封育草地(圖1)。

Jaccard系數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示：6種生境間地表甲蟲群落的相似性系數(shù)總體上介于0.39—0.67之間(表5)。灌草混交林地、喬灌混交林地與生態(tài)薪炭林地三者間,以及生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地與水平農(nóng)田地間群落相似性較高。生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和水平農(nóng)田地與天然封育草地均接近中等相似外(0.52, 0.50),與其他3種生境地表甲蟲群落組成差異較大。通過對(duì)不同生境地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量的統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析,研究表明灌草混交林地是寧夏黃土丘陵區(qū)地表甲蟲物種多樣性維護(hù)的最適宜生境,是當(dāng)?shù)厣锒鄻有员Ｗo(hù)的最優(yōu)生境。

表5 不同生境地表甲蟲群落的相似性系數(shù)

3.4 土地覆蓋時(shí)空演化

圖2和表6顯示彭陽縣1995年至2015年土地覆蓋時(shí)空分布具有顯著變化。

表6 土地轉(zhuǎn)移變化

圖2 不同土地覆蓋變化圖Fig.2 Different land cover changes

1995—2000年面積變化最大的為水平農(nóng)田地和未利用地,分別為372.74 km2和-390.67 km2,轉(zhuǎn)移矩陣關(guān)系顯示,未利用地和天然封育草地分別向水平農(nóng)田地轉(zhuǎn)移了295.95 km2和85.55 km2,生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地和生態(tài)薪炭林地土地覆蓋變化幅度最大,分別為94%和59%；

2000—2005年面積變化最大的為天然封育草地、水平農(nóng)田地和未利用地,其面積變化值分別為618.93、-354.85 km2和-268.38 km2,其中天然封育草地變化最明顯,增幅為70%,水平農(nóng)田地向天然封育草地轉(zhuǎn)移了340.89 km2；

2005—2010年研究區(qū)土地覆蓋變化相對(duì)穩(wěn)定,面積變化最大的為天然封育草地,增加了29.97 km2,變化比例最大的為未利用地,減幅為43%；

2010—2015年土地覆蓋變化顯著,其中水平農(nóng)田地、天然封育草地面積變化最大,變化量分別為-145.13 km2和103.81 km2,水平農(nóng)田地向天然封育草地轉(zhuǎn)移面積169.22 km2,天然封育草地有23.78 km2轉(zhuǎn)為灌草混交林地；該時(shí)段灌草混交林地面積增加了30.41 km2,增幅為46%,城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)變化面積較小,僅為5.59 km2和6.84 km2,但是相對(duì)變化幅度較大,增幅分別為362%和147%。

1995—2015年土地覆蓋面積變化最顯著的分別為天然封育草地、未利用地和水平農(nóng)田地,變化量分別為732.75、-672.31 km2和-129.12 km2；城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)變化面積為6.62 km2和7.72 km2,變化幅度相對(duì)較大,分別為1281%和204%；作為研究區(qū)生物多樣性保護(hù)最優(yōu)生境的灌草混交林地面積增加了35.64 km2。轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)果顯示,未利用地和水平農(nóng)田地分別向天然封育草地轉(zhuǎn)移了648.13 km2和169.13 km2,天然封育草地有59.74 km2轉(zhuǎn)變?yōu)樗睫r(nóng)田地?？傮w來看,彭陽縣土地覆蓋表現(xiàn)為城鎮(zhèn)急劇擴(kuò)張、耕地資源減少及生態(tài)保護(hù)區(qū)域范圍不斷擴(kuò)大等特征,生境變化整體趨好。

3.5 生物多樣性功能演化

研究利用InVEST模型評(píng)價(jià)研究區(qū)生物多樣性功能,將5期生境指數(shù)計(jì)算結(jié)果劃分為4個(gè)等級(jí)：0—0.3、0.3—0.6、0.6—0.9和0.9—1,分別代表生境質(zhì)量差、一般、良和優(yōu),統(tǒng)計(jì)每個(gè)等級(jí)柵格數(shù)及占總柵格數(shù)的比值。

結(jié)果顯示,彭陽縣生境質(zhì)量處于較高水平,主要以優(yōu)和一般兩個(gè)等級(jí)為主,其中1995—2000和2015年生境質(zhì)量等級(jí)以優(yōu)等級(jí)為主,2005—2010年生境質(zhì)量以一般等級(jí)為主,2015年生境質(zhì)量整體評(píng)價(jià)等級(jí)最高；1995—2015年生境質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)為一般和優(yōu)的變化較明顯,變化幅度分別為-7.74%和7.21%,差和良兩個(gè)等級(jí)的變化較小(表7)。

空間格局變化結(jié)果顯示,彭陽縣生物多樣性功能經(jīng)歷了退化-優(yōu)化的變化。優(yōu)等和一般等級(jí)生境質(zhì)量分布范圍最廣,鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)域生境質(zhì)量等級(jí)較差,最典型的是縣政府所駐地的白陽鎮(zhèn)和工礦企業(yè)較集中的王洼鎮(zhèn),差等級(jí)的區(qū)域表現(xiàn)為集中趨勢(shì),最后主要集中在白陽鎮(zhèn)(圖3)。

表7 彭陽縣生境質(zhì)量時(shí)間格局等級(jí)表

圖3 彭陽縣生境質(zhì)量空間分布Fig.3 The spatial distribution of habitat quality in Pengyang County

3.6 生境恢復(fù)趨勢(shì)

采用CA-Markov模型預(yù)測(cè)彭陽縣2020年土地覆蓋變化,用前期數(shù)據(jù)模擬2015年土地覆蓋信息與實(shí)際對(duì)比驗(yàn)證模擬精度,Kappa系數(shù)達(dá)到0.97,模擬精度極高。結(jié)果表明,2020年彭陽縣土地覆蓋較2015年變化平緩,面積變化量較大的分別為水平農(nóng)田地、天然封育草地和灌草混交林地,變化量分別為-117.48、66.86 km2和41.16 km2,其中水平農(nóng)田地面積減少量主要轉(zhuǎn)化為天然封育草地和灌草混交林地；生態(tài)經(jīng)濟(jì)林地、城鎮(zhèn)用地和工礦用地變化幅度最顯著,增幅分別為123%、90%和76%(圖4)。

研究利用InVEST模型對(duì)彭陽縣2020年生物多樣性功能進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明2020年生境質(zhì)量主要以優(yōu)和一般兩個(gè)等級(jí)為主,占比分別為74%和25%,其中優(yōu)等級(jí)高于2015年,一般等級(jí)減小,生境質(zhì)量整體狀況較2015年優(yōu)化(圖5和表7)。

4 討論

彭陽縣是全國生態(tài)文明縣、水土保持和生態(tài)恢復(fù)建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域,是黃土丘陵區(qū)的典型代表和縮影,以彭陽縣地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量特征及變化規(guī)律指示黃土丘陵區(qū)最優(yōu)生境具有較強(qiáng)的客觀性和科學(xué)性[20]。地表甲蟲物種豐富度和個(gè)體數(shù)量指代結(jié)果表明,彭陽縣的最優(yōu)生境為灌草混交林地,該生境灌木層蓋度、草本植物生物量等均高于其他生境類型,為地表甲蟲生存、棲息和繁殖等生命活動(dòng)提供適宜的環(huán)境[25]。

生境質(zhì)量及土地覆蓋空間變化預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,2020年彭陽縣城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)快速擴(kuò)張促使區(qū)域生物多樣性功能降低,結(jié)合生態(tài)移民政策、就業(yè)、教育等可能因素影響,彭陽縣城鎮(zhèn)化呈集中分布趨勢(shì),生物多樣性功能整體狀況變好。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口的不斷增長,城鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)大,機(jī)械化水平的提高,人為擾動(dòng)對(duì)生態(tài)安全的脅迫能力加強(qiáng),如何從根源上預(yù)防生態(tài)危險(xiǎn),挖掘生態(tài)承載潛力和保護(hù)生物多樣性功能成為重點(diǎn)。優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu),理性規(guī)劃城鎮(zhèn)規(guī)模,實(shí)施主體功能區(qū)劃分戰(zhàn)略,界定生態(tài)環(huán)境閾值,加強(qiáng)城市內(nèi)部生態(tài)環(huán)境優(yōu)化和保護(hù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境時(shí)空變化及趨勢(shì),對(duì)已退化生境類型及未來可能影響生境安全的行為進(jìn)行預(yù)警,以期達(dá)到城鎮(zhèn)化發(fā)展和生物多樣性功能保護(hù)雙贏得目的。

圖4 2020年土地覆蓋模擬圖Fig.4 2020 model of land cover

圖5 2020年生境質(zhì)量模擬圖Fig.5 2020 model of habitat quality

研究綜合利用InVEST模型和CA-Marcov模型,利用TM遙感影像目視解譯的土地覆蓋數(shù)據(jù)代替以往研究中計(jì)算機(jī)監(jiān)督分類的土地覆蓋數(shù)據(jù),能夠保證InVEST模型高精度的評(píng)價(jià)結(jié)果。通過探究和預(yù)測(cè)與地表甲蟲多樣性相關(guān)的土地覆蓋、生境質(zhì)量等時(shí)空變化特征,以生境質(zhì)量等級(jí)指示生物多樣性功能優(yōu)劣,進(jìn)一步判斷基于生物多樣性保護(hù)的土地演化結(jié)果,效果顯著。獲取最優(yōu)生境、土地覆蓋、生物多樣性功能等變化及預(yù)測(cè)的方法和結(jié)論,有利于規(guī)劃部門對(duì)城市快速擴(kuò)張區(qū)及黃土丘陵生態(tài)退化區(qū)規(guī)劃布局時(shí)借鑒和參考,可為生物多樣性保護(hù)和生態(tài)修復(fù)決策提供科學(xué)指導(dǎo)和理論支撐。

5 結(jié)論

(1)灌草混交林地是彭陽縣生物多樣性功能保護(hù)的最優(yōu)生境,生境中固有的“88542”水平溝整地措施可作為黃土丘陵區(qū)典型生態(tài)恢復(fù)的最優(yōu)模式。

(2)利用地表甲蟲物種豐富度、個(gè)體數(shù)量特征及變化規(guī)律指示黃土丘陵區(qū)最優(yōu)生境的方法具有客觀性和科學(xué)性,值得推廣。

(3)1995—2015年,研究區(qū)土地覆蓋及生境類型發(fā)生顯著動(dòng)態(tài)變化,未利用地減少,城鎮(zhèn)用地快速擴(kuò)張,生境中天然封育草地和水平農(nóng)田地的面積和比例變化最大；生物多樣性功能經(jīng)歷了退化-提升的轉(zhuǎn)變,2015年達(dá)到最佳。

(4)經(jīng)過預(yù)測(cè),彭陽縣2020年土地覆蓋與2015年相比變化較小,其中水平農(nóng)田地面積變化較大并主要轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊环庥莸睾凸嗖莼旖涣值?城鎮(zhèn)用地面積變化幅度最大；生物多樣性功能較2015年繼續(xù)優(yōu)化,主要以優(yōu)等級(jí)和一般等級(jí)為主。

(5)采用CA-Markov模型模擬研究區(qū)土地覆蓋及生物多樣性功能變化的結(jié)果精度達(dá)到0.97,表明綜合利用InVEST模型和CA-Markov模型的普適性及準(zhǔn)確性較好。

(6)水平溝、魚鱗坑、“88542”等水土保持工程和退耕還林還草、生態(tài)功能區(qū)劃等生態(tài)恢復(fù)策略的實(shí)施和建設(shè)成效顯著。