基于土地利用變化貢獻(xiàn)指數(shù)和MGWR的生境質(zhì)量時空響應(yīng)
——以山東省海岸帶為例

盛舒童，劉艷芳,2，劉耀林,2,3

（1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；3.武漢大學(xué) 地理空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079）

生態(tài)系統(tǒng)的生境質(zhì)量是由水、土、氣、生、人等各方因素相互作用的結(jié)果，在不同的區(qū)域各要素發(fā)揮作用不同[1]，從而不同時空的生態(tài)系統(tǒng)提供個體與種群可持續(xù)發(fā)展的能力是不同的[2]。土地利用變化是生境質(zhì)量的重要影響因素[3]，通過能量流動循環(huán)的方式，對區(qū)域生境質(zhì)量的格局和功能產(chǎn)生影響[4]。在城市化高速發(fā)展的背景下，人類活動加大了對土地利用方式的改變，生境質(zhì)量隨之變化。因此，秉持生態(tài)文明發(fā)展戰(zhàn)略，量化并測度生境質(zhì)量、研究土地利用變化與生境質(zhì)量之間的關(guān)系，進(jìn)而科學(xué)調(diào)控土地利用配置并提升人類幸福福祉是生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、社會學(xué)等多個交叉學(xué)科共同關(guān)注熱點(diǎn)。

國內(nèi)外基于土地利用變化對生境質(zhì)量的影響在研究視角上分為微觀和宏觀兩個層面。微觀層面上，由于直接調(diào)查土地利用變化及獲取各類生境質(zhì)量參數(shù)的困難性，多采用“生物多樣性”指標(biāo)反映生境質(zhì)量[5-6]。已有研究發(fā)現(xiàn)土地利用變化會改變動物對棲息地的適宜性，同時影響植物群落的分配及分布，影響其生物多樣性[7]。宏觀層面上，研究多使用模型定量化評估土地利用變化對生境質(zhì)量的影響[8]，建立土地利用變化與生境質(zhì)量變化之間的關(guān)系。對生境質(zhì)量的評估多采用InVEST模型[9]、GIS和RS等遙感技術(shù)[10]、主成分分析法[11]、IDRISI軟件中生物多樣性評價[12]、HIS生境適宜性模型[13]等。其中，眾多學(xué)者采用InVEST模型定量化評估不同時空尺度下的生境質(zhì)量，模型是根據(jù)區(qū)域內(nèi)土地利用覆被對生境質(zhì)量的威脅性來綜合評估[14]。有學(xué)者從土地利用空間格局和景觀格局出發(fā)，評估不同時空尺度下生境退化程度和質(zhì)量變化情況，找出重點(diǎn)關(guān)注的敏感區(qū)域，揭示土地利用分布格局及其動態(tài)變化對生境質(zhì)量的影響[15]。在研究尺度上，基于區(qū)域[16]、流域[17]、柵格[18]尺度進(jìn)行生境質(zhì)量的時空異質(zhì)性分析，揭示在不同地形起伏、不同坡度、不同高程下的分布特征。有學(xué)者從各個地類轉(zhuǎn)移的角度出發(fā)，利用模型之間的結(jié)合區(qū)分各個地類的轉(zhuǎn)化對生境質(zhì)量的影響[9]并找出影響力最大的轉(zhuǎn)移類型。比如有研究發(fā)現(xiàn)河北省濕地、林地和閑置土地的向外轉(zhuǎn)化對棲息地質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，居住用地、工業(yè)和采礦用地以及耕地的向外轉(zhuǎn)化對棲息地質(zhì)量產(chǎn)生正面影響[9]，草地的過度轉(zhuǎn)化使得棲息地質(zhì)量下降。在量化土地利用變化對生境質(zhì)量的影響上多采用棲息地質(zhì)量變化指數(shù)、貢獻(xiàn)指數(shù)、最小二乘法、全局回歸、局部回歸等模型[19]。有學(xué)者進(jìn)一步利用地理加權(quán)回歸（GWR）[20]探索出了各地類對生境質(zhì)量的影響具有顯著的時空異質(zhì)性，林地與生境質(zhì)量變化呈顯著正相關(guān)，耕地、建設(shè)用地與生境質(zhì)量變化呈顯著負(fù)相關(guān)，區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)地類的不同對生境質(zhì)量的響應(yīng)不同。而多尺度地理加權(quán)回歸（MGWR）將生境質(zhì)量對空間上的響應(yīng)深入到不同地類作用的空間尺度上，有學(xué)者探索出社會經(jīng)濟(jì)要素對生境質(zhì)量的影響呈顯著負(fù)相關(guān)[21]。綜上所述，已有研究表明InVEST模型可以較好地區(qū)分生境質(zhì)量的高低，挖掘生境質(zhì)量與土地利用、景觀格局、人類活動之間的關(guān)系，MGWR模型等局部回歸模型在生境質(zhì)量的空間響應(yīng)方面的研究仍較少。研究多聚焦于利用模型評估不同區(qū)域生境質(zhì)量大小的空間分布，很少關(guān)注海岸帶土地利用變化及其生境質(zhì)量的空間響應(yīng)，區(qū)分土地利用轉(zhuǎn)移的數(shù)量和方向?qū)ι迟|(zhì)量的影響大小的研究更少。本文將InVEST模型與MGWR模型結(jié)合使用，首先定量化評估生境質(zhì)量，再利用指數(shù)定性分析地類的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而詳細(xì)剖析出地類變化對生境質(zhì)量的響應(yīng)及不同地類響應(yīng)的空間尺度性。

海岸帶是地球表層巖石圈、水圈、大氣圈與生物圈相互作用、各種因素影響頻繁、物質(zhì)與能量交換活躍、變化極為敏感的地帶，也是受人類活動影響極為突出的地區(qū)[22]。作為陸地與海洋生態(tài)系統(tǒng)的過渡與互動區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)相當(dāng)脆弱[23]。隨著“海上山東”以及山東黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)等系列海岸帶規(guī)劃推動，山東海岸帶在全國海岸帶的發(fā)展戰(zhàn)略中處于至關(guān)重要的地位，如何平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)成為研究熱點(diǎn)。因此本文以山東海岸帶為研究區(qū)域，基于1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年六期土地利用變化，將棲息地質(zhì)量變化指數(shù)、土地利用貢獻(xiàn)指數(shù)與多尺度地理加強(qiáng)回歸結(jié)合，揭示生境質(zhì)量的時空響應(yīng)，為區(qū)域土地科學(xué)合理調(diào)控和高效配置做出決策依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

一 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

（一）研究區(qū)概況

研究區(qū)為山東省海岸帶，是沿山東省海岸線向內(nèi)陸10 km緩沖區(qū)域（圖1）。該區(qū)域臨渤海、黃海，包括山東省七個濱海地級市（青島、東營、煙臺、濰坊、威海、日照、濱州），該區(qū)域面積約為12 698.28 km2。山東省海岸帶狹長，良灣眾多，大陸岸線長 3 345 km，占全國海岸帶的 1/6[24]，島岸線長737 km，是唯一擁有三個全國3億噸大港（青島、日照和煙臺）的省份[25]。山東省海岸帶是陸地和海域生態(tài)系統(tǒng)的綜合體，土地利用變化顯著，研究區(qū)內(nèi)平均高程為28.03 m，多為帶狀平原，具有豐富的海洋、濕地、灘涂資源。

圖1 研究區(qū)域高程示意

（二）數(shù)據(jù)來源與處理

使用的數(shù)據(jù)包括：1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年土地利用數(shù)據(jù)集，空間分辨率30 m，來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/）。該數(shù)據(jù)集將土地利用覆蓋分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地（城鄉(xiāng)、工礦）、未利用地和圍填造海共7個一級地類，24個二級地類。研究區(qū)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)（省、地級市）來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心2018年地市行政邊界數(shù)據(jù)，考慮到1995—2018年研究期內(nèi)的行政區(qū)劃有所調(diào)整，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和可比性，各時期均統(tǒng)一采用2018年地市行政邊界作為行政分區(qū)。

二 研究方法

（一）生境質(zhì)量模型

生境質(zhì)量指生態(tài)系統(tǒng)為個體和種群提供適宜、可持續(xù)生存條件的能力，一定程度上能夠表征區(qū)域生物多樣性，生境質(zhì)量的優(yōu)劣決定了人類、其他種群與自然是否和諧共生[26]。利用InVEST模型中的Habitat Quality模塊評估山東省海岸帶生境質(zhì)量，模型的各項參數(shù)參考說明[14]，參考前人對沿海地區(qū)及海岸帶的研究[12,20,27]，根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，確定其威脅因素（表1）、棲息地與威脅源因子的相對敏感性（表2）。

表1 山東省海岸帶威脅因素屬性表

表2 山東省海岸帶棲息地與威脅源因子的相對敏感性

式中：Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hxj為土地利用類型j中柵格x的生境適應(yīng)性；Dxj為土地利用類型j中柵格x的生境退化度；k為半飽和常數(shù)；R為生境威脅因子的個數(shù)；Yr為威脅層在地類圖層上的柵格個數(shù)；ωr為威脅因子r的權(quán)重；ry為柵格y的威脅強(qiáng)度；irxy為ry對柵格x的威脅水平；βx為柵格x的可達(dá)性水平；Sjr為土地利用類型j對威脅因子r的敏感度；dxy為柵格x與y之間的直線距離；drmax為威脅因子r的最大影響距離。生境質(zhì)量值在0到1之間，值越高，棲息地質(zhì)量就越高。生境退化程度在0至1之間變化，值越高，棲息地退化程度越高。

（二）棲息地質(zhì)量變化指數(shù)

構(gòu)建棲息地質(zhì)量變化指數(shù)（HQC）表示單位面積土地利用變化引起的棲息地質(zhì)量變化[28]。

式中：ΔQij為土地利用類型i轉(zhuǎn)化為土地利用類型j時棲息地質(zhì)量的變化量；ΔSij為土地利用i轉(zhuǎn)化為土地利用j時的面積；HQC正、負(fù)值分別代表土地使用變化對生境質(zhì)量的正、負(fù)影響。HQC絕對值越高，代表單位面積土地變化引起的棲息地質(zhì)量變化越大，反之亦然。

（三）土地利用變化貢獻(xiàn)指數(shù)

構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)化對棲息地質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度指數(shù)（CD），分析棲息地質(zhì)量變化的原因[19]。

式中：CD為無量綱貢獻(xiàn)指數(shù)；Pij為在轉(zhuǎn)化的總面積內(nèi)，土地使用類型i轉(zhuǎn)化為土地使用類型j的面積比例。CD為正、負(fù)向貢獻(xiàn)影響，正向貢獻(xiàn)會對生境質(zhì)量產(chǎn)生積極影響，消極貢獻(xiàn)則會降低生境質(zhì)量。CD的絕對值越高，土地用途轉(zhuǎn)化為棲息地質(zhì)量的影響越大。

（四）多尺度地理加權(quán)回歸模型

多尺度地理加權(quán)回歸（MGWR）模型允許每個變量不同的空間平滑水平，并利用每個自變量不同的帶寬衡量每個因變量在地理空間作用的尺度，相較于地理加權(quán)回歸模型（GWR）和多元線性回歸模型（OLS）更符合地理過程空間異質(zhì)性特征[29]。本文選擇的因變量是生境質(zhì)量的變化量，自變量是土地利用覆蓋的變化量。

式中：yi為因變量；xij為第j個解釋變量，表示樣本i的第k個解釋變量的局部參數(shù)估計；bwj為第j個變量回歸系數(shù)使用的帶寬，解釋變量與因變量的關(guān)系允許在空間上發(fā)生變化；(ui,vi)為樣本i的地理區(qū)位坐標(biāo)；βbwj(ui,vi)為自變量的回歸系數(shù)；εi為隨機(jī)誤差。

三 結(jié)果分析

（一）土地利用時空演變

山東省海岸帶以耕地、建設(shè)用地和水域?yàn)橹?，總?shù)變化甚微，但內(nèi)部差異顯著。在結(jié)構(gòu)上，耕地、建設(shè)用地、水域面積占比總和達(dá)到70%以上，水域占比增加（圖2）。1995—2018年，海岸帶耕地占比保持35%左右，建設(shè)用地占比保持20%左右，其中2018年水域占比28.46%，占比增加116%。在數(shù)量上，海岸帶土地利用面積減少，不同土地利用方式發(fā)生劇烈變化。2018年海岸帶土地利用面積12 698.28 km2，較1995年下降58.42 km2，變化不顯著。但內(nèi)部差異顯著，水域、建設(shè)用地增幅大，草地、未利用地減幅大。2018 年，水域面積 3 613.9 km2，較 1995 年增加了 1 934.31 km2，增幅達(dá)到115.17%，建設(shè)用地面積增幅為 14.68%；2018年草地面積 446.47 km2，較 1995年減少了 901.17 km2，降幅達(dá)到66.87%，未利用地降幅為66.05%。

圖2 1995—2018年山東省海岸帶土地利用分布

山東省海岸帶土地利用演變在時空尺度上差異性顯著，受宏觀政策引導(dǎo)顯著。土地利用演變總體特征為耕地面積緩慢減少，建設(shè)用地外延擴(kuò)張明顯，生態(tài)用地中水域面積顯著增加，林地、草地仍向內(nèi)陸地區(qū)緩慢減少。分階段特征為前十年間未利用地及水域被開發(fā)，用于港口航道運(yùn)輸及水產(chǎn)養(yǎng)殖；后十余年間建設(shè)用地面積增加，沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)活動盛行；近三年間建設(shè)用地面積減少，水域面積增加，沿海生態(tài)得到重視（圖3）。

圖3 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)移

在耕地演變上，耕地轉(zhuǎn)出面積 1 288.08 km2，轉(zhuǎn)入面積 571.582 km2，共計減少 714.51 km2，多發(fā)生在南部日照、東部威海海岸帶。這一現(xiàn)象在2000—2010年、2010—2015年尤為明顯，轉(zhuǎn)出面積分別為 1 011.50 km2、73.24 km2，超過 65% 的耕地都轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，萊州灣地區(qū)、煙臺、威海海岸帶相繼出現(xiàn)的是由耕地轉(zhuǎn)變而來的建設(shè)用地。原因是圍繞膠州灣打造的海洋牧場、圍繞煙臺、威海海岸帶搭建的高端海洋產(chǎn)業(yè)園區(qū)需要足夠的建設(shè)用地，人類活動盛行。

在建設(shè)用地演變上，建設(shè)用地從現(xiàn)有城鄉(xiāng)、居民、工礦用地的邊緣逐漸向外擴(kuò)展，海岸帶東北部也有新增建設(shè)用地，共計增加400.05 km2，相反建設(shè)用地轉(zhuǎn)出的面積只占了轉(zhuǎn)移面積的17.57%。但建設(shè)用地在2015—2018年轉(zhuǎn)出面積最大，為1 520.41 km2，超過60%的建設(shè)用地轉(zhuǎn)為水域，多發(fā)生在青島、日照海岸帶。原因是近幾年山東省在發(fā)展海岸帶經(jīng)濟(jì)的同時也在保育生態(tài)海岸帶，涵養(yǎng)黃河三角洲、萊州灣、膠州灣三大岸帶生態(tài)綠心，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)管理。

在生態(tài)用地演變上，1995—2018 年水域轉(zhuǎn)入面積達(dá) 2 310.24 km2，而轉(zhuǎn)出面積僅為 233.23 km2，共計增加1 934.31 km2，多發(fā)生在黃河入?？诘貐^(qū)。黃河入海口作為黃河生態(tài)帶和黃河三角洲生態(tài)綠心的重要載體，其濕地和水資源發(fā)揮著不可或缺的水源涵養(yǎng)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。林地、草地等生態(tài)用地分別減少了58.44 km2、901.17 km2。草地向外轉(zhuǎn)化比例高達(dá)73.99%，而僅有21.78%的土地向內(nèi)轉(zhuǎn)為草地。草地多由未利用地轉(zhuǎn)化而來，占未利用地轉(zhuǎn)出面積的21.69%，發(fā)生在墾利區(qū)和東營區(qū)黃河三角洲和萊州灣的交界處。這一現(xiàn)象在1995—2000年尤為突出，隨著1992年黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)的建立，對于該區(qū)域的生態(tài)發(fā)展提出更高更精準(zhǔn)的要求，管理者會更傾向于能發(fā)揮更高的生態(tài)系統(tǒng)供給、調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)的水域及林地資源。因此2005—2010年，在黃河入?？?，水域和林地取代草地作為重要的生態(tài)源地，繼而草地向煙臺北部海岸帶轉(zhuǎn)化為耕地。

（二）生境質(zhì)量時空演變

1995—2018年，山東省海岸帶的平均棲息地質(zhì)量在0.34上下波動，在波動中上升。1995—2010年緩慢上升，上升0.014，2018年相較于2010年上升0.062，23年間平均生境質(zhì)量上升0.075（表3）。根據(jù)前人的研究，利用自然斷點(diǎn)法將生境質(zhì)量分為四級[19,30]，(0，0.3]為低，(0.3,0.6]為中等，(0.6,0.9]為較高，(0.9,1]為高。從空間分布上看，山東省海岸帶的生境質(zhì)量從內(nèi)陸到沿海地區(qū)逐漸提高（圖4）。這一現(xiàn)象在2015—2018年尤為明顯，生境質(zhì)量較高及高的地區(qū)上升幅度為35.59%，且生境質(zhì)量中等的地區(qū)上升幅度為18.81%。因?yàn)樯綎|省加強(qiáng)對海岸帶的生態(tài)治理和修復(fù)，對海洋空間的分類分區(qū)優(yōu)化使得整體生境質(zhì)量得到提升。生境質(zhì)量較高及高的棲息地主要分布在沿海岸線的整個近海地區(qū)，棲息地質(zhì)量值通常高于0.6。生境質(zhì)量低值區(qū)主要分布在內(nèi)陸附近地區(qū)，棲息地質(zhì)量低于0.3。1995—2018年，山東省海岸帶生境質(zhì)量由內(nèi)陸向沿海逐漸提升，黃河三角洲、萊州灣、膠州灣的生境質(zhì)量逐漸提升。黃河三角洲及萊州灣的海岸帶生境退化由沿海向內(nèi)陸大幅減緩，生境質(zhì)量由中等向較高及高逐漸轉(zhuǎn)移。因?yàn)樯綎|省對黃河三角洲及黃河流域提出了生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的要求，退耕還林、退耕還水等措施使得生態(tài)用地增多，加大了生態(tài)用地之間的集聚程度，提升了生境質(zhì)量。

圖4 1995—2018年山東省海岸帶生境質(zhì)量

表3 1995—2018年山東省海岸帶生境質(zhì)量分級面積及占比

（三）生境質(zhì)量對土地利用演變的正負(fù)響應(yīng)

土地利用方式的變化對生境質(zhì)量有積極與消極影響，影響程度不一。耕地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為未利用地和林地將提升生境質(zhì)量；林地、草地、水域向耕地、建設(shè)用地、未利用地轉(zhuǎn)化將降低生境質(zhì)量。未利用地向林地和草地的轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的大幅提升，HQC值為0.179 8、0.082 7。建設(shè)用地向林地和草地的轉(zhuǎn)化也會引發(fā)棲息地質(zhì)量的提升，HQC值為0.040 1、0.036 6。相反，林地、草地、水域及未利用地向外轉(zhuǎn)化會對棲息地產(chǎn)生負(fù)面的影響。其中水域向耕地轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的大幅下降，HQC值為－0.048 4。林地向未利用地轉(zhuǎn)化、水域向草地、水域向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化引發(fā)棲息地質(zhì)量的下降，HQC值均小于－0.01（表4）。

表4 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)化的棲息地質(zhì)量變化指數(shù)

1995—2018年，各個地類的轉(zhuǎn)化對生境質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)程度不一，地類轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的負(fù)影響遠(yuǎn)大于正影響，負(fù)影響中貢獻(xiàn)程度最大是棲息地質(zhì)量變化指數(shù)大，正影響中貢獻(xiàn)程度最大是該地類轉(zhuǎn)化面積大。在負(fù)面影響中，水域轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)、工礦建設(shè)用地貢獻(xiàn)程度最大，CI值為－0.054；林地轉(zhuǎn)為未利用地、水域轉(zhuǎn)為耕地貢獻(xiàn)程度其次，CI值為－0.053、－0.046 5。在23年間，雖然水域轉(zhuǎn)為未利用的面積（156.72 km2）大于水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的面積（49.59 km2），但是單位面積水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地帶來了更大幅度生境質(zhì)量的下降，因而水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地是生境質(zhì)量下降的主要原因。而在正面影響中，未利用地轉(zhuǎn)為水域、未利用地轉(zhuǎn)為草地的貢獻(xiàn)程度最大，CI值為0.054 7、0.034 3。原因是未利用地轉(zhuǎn)為水域的比重占轉(zhuǎn)出面積的94.82%，而未利用轉(zhuǎn)為草地的比重僅占轉(zhuǎn)出面積的0.47%，因此未利用地轉(zhuǎn)為水域是生境質(zhì)量上升的主要原因（表5）。

表5 1995—2018年山東省海岸帶土地利用轉(zhuǎn)化對棲息地質(zhì)量變化的貢獻(xiàn)指數(shù)

（四）生境質(zhì)量對土地利用演變的空間響應(yīng)

生境質(zhì)量對土地利用方式演變的響應(yīng)具有時空異質(zhì)性。將研究區(qū)域劃分為2 km×2 km的格網(wǎng)，共計4 551個格網(wǎng)，將其中1 766個土地利用向外轉(zhuǎn)化的格網(wǎng)提取出來作為自變量，每個格網(wǎng)生境質(zhì)量總值的變化量作為因變量。采樣點(diǎn)p值小于0.1認(rèn)為通過顯著性檢驗(yàn)，共計1 155個，占比為65.4%。結(jié)果表明，擬合結(jié)果達(dá)到較高水平，擬合優(yōu)度R2為0.664。研究區(qū)內(nèi)生境質(zhì)量總值的變化與用地的變化呈現(xiàn)出正相關(guān)、負(fù)相關(guān)相互均衡的狀態(tài)，產(chǎn)生正相關(guān)與負(fù)相關(guān)的區(qū)域占整個區(qū)域的面積均接近50%，且生境質(zhì)量的變化量與用地的變化量的正負(fù)相關(guān)性在空間上具有異質(zhì)性。研究區(qū)內(nèi)未利用地、草地、水域的增多會帶來生境質(zhì)量的顯著提升，產(chǎn)生正向影響的面積比例分別為56.76%、56.58%、53.98%，其中回歸系數(shù)的均值分別為0.326、0.218、0.207，環(huán)渤海地區(qū)及海岸帶北部的正響應(yīng)最強(qiáng)。因?yàn)辄S河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)的建立，耕地多轉(zhuǎn)化為草地、建設(shè)用地多轉(zhuǎn)化為未利用地及水域，大幅提升了黃河入海口及環(huán)渤海地區(qū)的生境質(zhì)量，可持續(xù)生態(tài)管理政策效果顯著。研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地的增多會帶來生境質(zhì)量的顯著下降，產(chǎn)生負(fù)向影響的面積比例為51.48%，回歸系數(shù)的均值為－0.105，以青島、日照、威海為主的海岸帶東南部的負(fù)響應(yīng)最強(qiáng)。因?yàn)楹０稁|部海洋牧場的建設(shè)，海岸帶南部高端海洋產(chǎn)業(yè)集聚地的搭建，海岸帶東南部建設(shè)用地增多，生境質(zhì)量有所下降（圖5）。

圖5 不同土地利用方式回歸系數(shù)的空間分布

四 結(jié)論與討論

（一）結(jié)論

以山東省海岸帶為研究區(qū)域，利用InVEST模型測度生境質(zhì)量，結(jié)合多尺度地理加權(quán)回歸模型和土地利用變化貢獻(xiàn)指數(shù)剖析山東省海岸帶的生境質(zhì)量對土地利用演變的響應(yīng)。

（1）研究區(qū)內(nèi)土地利用方式保持以耕地、建設(shè)用地和水域?yàn)橹鳎急雀哌_(dá)70%。1995—2018年，土地利用數(shù)量減少58.42 km2，總體變化甚微，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化顯著，耕地占比減少，水域及建設(shè)用地占比增多。1995—2018年土地利用方式變化劇烈，水域、建設(shè)用地增幅大，達(dá)到115.17%、14.68%；草地、未利用地減幅大，達(dá)到66.87%、66.05%。

（2）研究區(qū)內(nèi)土地利用演變具有時空差異性，內(nèi)外轉(zhuǎn)化路徑不一。1995—2018年，耕地向外轉(zhuǎn)化比例為26.16%，耕地面積緩慢減少，耕地多向萊州灣、煙臺、威海海岸帶轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。建設(shè)用地向外轉(zhuǎn)化比例為57.67%，外向分散式擴(kuò)張明顯，近三年間多向青島、日照海岸帶轉(zhuǎn)變?yōu)樗?。生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化中草地向外轉(zhuǎn)化比例最高為73.99%，水域和林地成為海岸帶主要的兩大生態(tài)源地，在黃河三角洲和環(huán)渤海地區(qū)生態(tài)用地顯著增多。

（3）研究區(qū)內(nèi)1995—2018年棲息地質(zhì)量的均值為0.34，上升了0.075。2015—2018年生境質(zhì)量較高及高的地區(qū)上升幅度最大，為35.59%，生境質(zhì)量由中等和低向高轉(zhuǎn)變。生境質(zhì)量由內(nèi)陸向沿海逐漸提升，黃河三角洲、萊州灣、膠州灣的生境質(zhì)量明顯得到改善。

（4）研究區(qū)內(nèi)耕地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)為未利用地和林地會提升生境質(zhì)量，相反生態(tài)用地轉(zhuǎn)為耕地、建設(shè)用地、未利用地會降低生境質(zhì)量。未利用地轉(zhuǎn)為水域顯著提升生境質(zhì)量，因?yàn)槌^90%的未利用轉(zhuǎn)為水域；水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地顯著降低生境質(zhì)量，因?yàn)樗蜣D(zhuǎn)為建設(shè)用地貢獻(xiàn)最大。

（5）生境質(zhì)量對土地利用演變的響應(yīng)具有顯著的時空異質(zhì)性，MGWR擬合優(yōu)度為0.664。研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)生正向和負(fù)向響應(yīng)的面積比接近1∶1，環(huán)渤海地區(qū)及海岸帶北部的響應(yīng)來源于生態(tài)用地和未利用的增加，正響應(yīng)最強(qiáng)；青島、日照、威海為主的海岸帶東南部的響應(yīng)來源于建設(shè)用地的增加和人類活動的干預(yù)，負(fù)響應(yīng)最強(qiáng)。

（二）討論

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)是結(jié)合土地利用貢獻(xiàn)指數(shù)與MGWR全面分析了生境質(zhì)量對土地利用演變的響應(yīng)。從定性角度分辨土地利用轉(zhuǎn)移的數(shù)量、方向?qū)ι迟|(zhì)量高低的影響大小，并從定量角度揭示生境質(zhì)量響應(yīng)的空間異質(zhì)性。長時間序列研究土地利用演變對生境質(zhì)量的影響便于管理者優(yōu)化土地利用配置，科學(xué)合理調(diào)控海岸帶土地利用方式。但是受限于更高精度的遙感影像圖，在一定程度上影響對土地利用類型更為精準(zhǔn)的識別。在InVEST模型測度中，威脅因素的最大影響距離和權(quán)重以及威脅源因子的敏感程度的設(shè)定存在一定的主觀性，也會影響著最終的結(jié)果。因此在未來研究中需要提高數(shù)據(jù)的精度和模型的客觀度，對模型的參數(shù)做因地制宜的修正和深入研究。