泰安市景觀格局和生境質(zhì)量時空演變及其關(guān)聯(lián)分析

賈艷艷，于東明，王明杰，劉 兵，馬 琳

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東 泰安 271018；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院，山東 泰安 271018)

生境質(zhì)量又稱棲息地質(zhì)量，是指在一定時空范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)提供給個體和種群持續(xù)發(fā)展的能力，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的基礎(chǔ)和生物多樣性的重要影響因素[1]。景觀格局是指景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，包括景觀組成單元的類型、數(shù)量、空間分布與配置，是諸多自然和人為因素在不同時空尺度上作用的最終結(jié)果[2-3]。景觀格局變化特征影響生物多樣性的過程和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分布[3]，在城鎮(zhèn)化建設(shè)進程中，土地開發(fā)利用的程度與方式以及密集的人口導(dǎo)致景觀格局變化，打破了原有生境格局，使生境退化[4]。

近年來，隨著城市化發(fā)展，景觀格局/土地利用變化對區(qū)域生境質(zhì)量的影響備受關(guān)注。InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(habiat quality model)是當(dāng)前較成熟且應(yīng)用廣泛的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估模型[5-7]。N.K.Bhagabati等[8]利用InVEST模型評估了印度尼西亞Sumatra地區(qū)老虎棲息地的生境質(zhì)量；X.Y.Sun等[1]利用InVEST模型分析了南四湖流域生境質(zhì)量變化及影響因素；李方正等[9]利用InVEST模型評估了北京中心城土地利用變化對生境質(zhì)量的影響。目前，也有學(xué)者圍繞生境質(zhì)量與景觀格局的相關(guān)性開展研究：朱杰等[5]利用InVEST模型和灰色關(guān)聯(lián)度分析青海省河湟谷地生境質(zhì)量演變及其與景觀指數(shù)的關(guān)聯(lián)性；黃木易等[10]基于InVEST模型、相關(guān)性分析等方法揭示了皖西大別山生境質(zhì)量、景觀格局演變特征及兩者相關(guān)性；王耕等[11]利用InVEST模型和景觀指數(shù)等方法，揭示了老鐵山自然保護區(qū)人類干擾強度對生境質(zhì)量的影響及其相關(guān)性。

泰安市北依泉城濟南，南臨孔子故里曲阜，西瀕黃河，是“山—水—圣人”黃金旅游帶的關(guān)鍵銜接區(qū)和典型的風(fēng)景旅游歷史文化名城，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)擴張、人口增加、人類干擾加劇等引發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)衰退、生物多樣性減少、生境退化等生態(tài)安全問題已引起學(xué)者關(guān)注。目前，已有研究主要包括泰安土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[12]、泰山森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估[13]、泰山區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[14]等，而關(guān)于泰安市生境質(zhì)量的研究相對較少，基于此本研究以2000-2018年的土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用景觀指數(shù)、InVEST模型和灰色關(guān)聯(lián)分析等方法，揭示泰安市景觀格局、生境質(zhì)量時空演變特征及其關(guān)聯(lián)性，對泰安市景觀格局優(yōu)化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管控和生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

泰安市位于山東省中部，地處116°20′-117°59′E，35°38′-36°28′N，轄泰山區(qū)、岱岳區(qū)、新泰市、肥城市、寧陽縣和東平縣，總面積7 762 km2，由于缺少部分西部數(shù)據(jù)，本研究區(qū)面積7 745.72 km2(圖1)。2018年，泰安市年末常住人口為564萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值為3 651.53億元。屬暖溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫12.9 ℃，年平均降水量727.9 mm，降水集中于6-9月，平均無霜期195 d[12]。全市地形自東北向西南傾斜，山地、丘陵、平原、湖泊皆備，地貌類型多樣。分屬黃河、淮河兩大流域，地理位置優(yōu)越，區(qū)域生態(tài)地位突出，動植物、礦產(chǎn)資源多樣，具有豐富的生態(tài)本底資源，泰安市現(xiàn)有高等植物239科1 212種，動物4綱385種，浮游生物35科136種。境內(nèi)的泰山是首批國家重點風(fēng)景名勝區(qū)，是世界自然與文化雙遺產(chǎn)，東平湖自然保護區(qū)和各類自然公園(徂徠山森林公園、臘山森林公園、蓮花山森林公園、汶河濕地公園)均是重要的自然保護地，對維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生物多樣性保護具有重要意義。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為2000、2010年和2018年泰安市土地利用/覆被柵格數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m，來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站(http://www.resdc.cn)。DEM數(shù)據(jù)空間分辨率為30 m，來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010-2017)和研究目的將研究區(qū)景觀類型分為耕地(水田、旱地)、林地(有林地、灌木林、疏林地、其他林地)、草地(高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地)、濕地(河渠、湖泊、水庫坑塘、灘地、沼澤地)、建設(shè)用地(城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點、工礦交通用地)和裸地(沙地、裸土地、裸巖石質(zhì)地)6個一級類型和20個二級類型。社會經(jīng)濟和人口數(shù)據(jù)來自2001-2019年《泰安市統(tǒng)計年鑒》、泰安市人民政府及泰安市資源和規(guī)劃局官網(wǎng)。

2.2 研究方法

2.2.1 景觀動態(tài)變化計算 景觀動態(tài)度能夠反映一定時段內(nèi)景觀類型變化的劇烈程度和趨勢；景觀轉(zhuǎn)移矩陣能夠全面反映景觀類型數(shù)量和方向等變化的細節(jié)結(jié)構(gòu)特征[15]。為充分反映近年來泰安市景觀類型變化的速度和轉(zhuǎn)換情況，引入單一景觀動態(tài)度和景觀轉(zhuǎn)移矩陣，具體計算公式見文獻[15]。

2.2.2 景觀格局指數(shù) 景觀指數(shù)能夠反映景觀結(jié)構(gòu)特征和空間格局的變化[2,15-16]。在景觀水平上選取斑塊密度(PD)、平均斑塊面積(MPS)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、景觀邊緣密度(ED)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)(AWMPFD)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHDI)。借助Fragstats 4.2軟件從整體上分析泰安市景觀的破碎度、形狀復(fù)雜化和多樣性等特征，具體計算公式見文獻[2]。

2.2.3 生境質(zhì)量評估 運用InVEST模型對泰安市2000-2018年生境質(zhì)量進行分析。InVEST模型假定生境質(zhì)量是0～1的連續(xù)變量，值越接近1，生境質(zhì)量越好，反之，生境質(zhì)量越差，基于土地利用/覆被數(shù)據(jù)，根據(jù)不同用地類型的敏感度和不同威脅源位置、強度、最大影響距離計算生境質(zhì)量、生境退化度[11,17]。生境質(zhì)量計算公式為：

(1)

(2)

irxy=1-(dxy/drmax)(線性衰退)

(3)

irxy=exp(-2.99dxy/drmax)(指數(shù)衰退)

(4)

式中：Qxj為景觀類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hj為第j類景觀的生境適宜度；Dxj為第j類景觀中柵格x的生境退化程度；k為半飽和常數(shù)，默認值為0.5；z為歸一化參數(shù)，默認為2.5；R為威脅因子個數(shù)；wr為威脅因子權(quán)重；Yr為威脅因子的柵格總個數(shù)；ry為每個柵格上的威脅因子個數(shù)；Sjr為第j類景觀類型對威脅因子r的敏感性；irxy為柵格y中的威脅因子r對柵格x的影響；dxy為柵格x(生境)與柵格y(威脅因子)的距離；drmax為威脅因子r的影響范圍；βx為柵格x的可達性水平，值越接近1，可達性越強[5,9,11]。

InVEST模型中威脅因子的設(shè)定主要考慮景觀類型對生境的干擾程度，用地強度越大，生境質(zhì)量越低，對區(qū)域生物多樣性的威脅越大，裸地生態(tài)環(huán)境較差，對周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境存在一定程度的負面影響[5,11]。因此，本研究將耕地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點、工礦交通用地和裸地設(shè)定為威脅因子，并參考模型推薦值[18]、相關(guān)研究成果[1]和泰安市實地情況，對上述威脅因子和生境敏感性的參數(shù)進行賦值(表1、表2)。

表1 威脅因子的最大影響距離、權(quán)重及其衰退類型

表2 不同景觀類型的生境適宜度及對威脅因子的敏感度

2.2.4 空間自相關(guān)與熱點分析 泰安市鄉(xiāng)級行政區(qū)的平均面積為88.20 km2，為了在更小單元尺度上揭示泰安市生境質(zhì)量的空間集聚及分布特征，本研究在GIS中利用網(wǎng)格法進行2 km×2 km的空間采樣，共形成2 143個網(wǎng)格，分別提取對應(yīng)網(wǎng)格單元的生境質(zhì)量指數(shù)，利用GIS中的Global Moran’s I指數(shù)和Hot Spot Analysis進行空間自相關(guān)和熱點分析。其中，Moran’s I指數(shù)值為[-1,1]，負值表示負相關(guān)，正值表示正相關(guān)，絕對數(shù)值大小反映相關(guān)性的強弱程度；熱點分析能反映變量在空間上的冷熱點區(qū)域。具體計算公式及說明詳見文獻[19]。

2.2.5 灰色關(guān)聯(lián)模型 灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，該方法在不確定信息的基礎(chǔ)上，能有效度量關(guān)聯(lián)程度，掌握事物的主要特征[20-21]。借助灰色關(guān)聯(lián)模型揭示泰安市不同時期生境質(zhì)量與景觀格局指數(shù)的相關(guān)性。根據(jù)模型及相關(guān)研究[5]，標記生境質(zhì)量指數(shù)為參考序列，景觀指數(shù)為比較序列，為避免各要素間的量綱差異對結(jié)果準確性的影響，需要對數(shù)列進行無量綱化處理，本研究采用初值化去量綱法(即每一序列的數(shù)據(jù)除以該序列的第1個數(shù)據(jù))。其計算公式及說明見文獻[5,20-21]。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀格局特征分析

3.1.1 景觀類型結(jié)構(gòu)變化特征 2000-2018年，耕地是研究區(qū)的優(yōu)勢景觀，3個時期占比均在63%以上，其次是建設(shè)用地；耕地、林地、草地和裸地不斷減少，建設(shè)用地和濕地逐漸增加，其中建設(shè)用地的增長率達41.81%(表3)。由表3、表4可知，2000-2010年，耕地減少176.15 km2，主要流向建設(shè)用地和濕地，泰山區(qū)域建設(shè)用地由泰山山麓向山頂方向蔓延，導(dǎo)致植被退化；林地和草地的動態(tài)度分別為-0.78%和-2.38%，分別減少47.61 km2和154.13 km2，主要轉(zhuǎn)為耕地和建設(shè)用地；濕地以2.02%的速度增加69.84 km2，主要來源于耕地，但仍有4.12%和1.62%的濕地分別流向耕地和建設(shè)用地；建設(shè)用地的動態(tài)度最大，達3.39%，增加310.23 km2，主要來源于耕地、草地和林地。相較上一時段，2010-2018年各景觀類型的動態(tài)度和轉(zhuǎn)出量均顯著減小。耕地動態(tài)度為-0.22%，減少90.04 km2，仍主要流向建設(shè)用地和濕地；建設(shè)用地、濕地分別以0.73%、0.64%的速度增加71.43、21.21 km2；林地、草地和裸地變化不明顯。

表3 2000-2018年泰安市各景觀類型占比及動態(tài)度

表4 泰安市景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣/km2

從總體上看，2000-2018年泰安市景觀類型變化程度最劇烈的是建設(shè)用地，以2.32%的速度增加了381.66 km2，主要侵占耕地，變化集中分布在泰山區(qū)、岱岳區(qū)、肥城市城區(qū)、新泰市主城區(qū)、東平縣和寧陽縣的城區(qū)，原因在于社會經(jīng)濟發(fā)展、人口增加、城鎮(zhèn)化擴張等，根據(jù)《泰安市統(tǒng)計年鑒(2019)》2000-2018年泰安市年末總?cè)丝谠鲩L率為5.96%，2018年的地區(qū)生產(chǎn)總值是2000年的9.62倍。濕地以1.46%的速度增加了91.05 km2，集中分布在東平縣東平湖區(qū)域。泰安市各景觀類型間的轉(zhuǎn)換以耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地與濕地、林地和草地分別轉(zhuǎn)為耕地與建設(shè)用地為主要變化方向。

3.1.2 景觀指數(shù)變化特征 研究區(qū)整體景觀指數(shù)分析表明(表5)，2000-2018年，NP減少率為4.72%，MPS增長率為4.95%；主要原因在于林地、草地和濕地的NP大量減少(共減少544個)，遠大于耕地和建設(shè)用地增加的NP(共增加273個)，從而導(dǎo)致研究區(qū)整體的MPS有所增加，但耕地的MPS不斷減少，景觀破碎度增強；LPI由30.41%下降為20.41%，減少率達32.91%，說明研究區(qū)優(yōu)勢景觀在不斷弱化，整體破碎化逐漸增強。ED整體減少率為1.29%；AWMPFD由1.26持續(xù)減少為1.24，表明研究區(qū)受城鎮(zhèn)化建設(shè)等人類干擾不斷增強，景觀形狀趨于簡單化、規(guī)則化。CONTAG持續(xù)減少，減少率為1.87%，表明研究區(qū)整體景觀的連通性不斷減弱。SHDI和SHEI持續(xù)增加，增長率分別為4.26%和4.27%，表明近18 a泰安市景觀多樣性不斷增強并且各斑塊類型趨于均勻分布，優(yōu)勢景觀類型對整體景觀的主導(dǎo)力逐漸下降，這與最大斑塊指數(shù)的結(jié)果相一致，原因在于耕地、林地、草地面積減少而濕地、建設(shè)用地面積增加，使各景觀類型面積占比之間的差異縮小。

表5 研究區(qū)景觀水平景觀格局指數(shù)

3.2 生境質(zhì)量時空演變特征

3.2.1 生境質(zhì)量結(jié)構(gòu)變化特征 2000-2018年泰安市生境質(zhì)量的空間分布情況如圖2所示，結(jié)合研究區(qū)實際情況，將生境質(zhì)量劃分為[0,0.1]、(0.1,0.2]、(0.2,0.5]、(0.5,1]4個取值區(qū)間，分別定義為一般、中等、良好、優(yōu)等4個生境質(zhì)量等級，并統(tǒng)計各等級的面積占比、動態(tài)度及生境質(zhì)量指數(shù)平均值(表6)。

泰安市生境質(zhì)量整體處于中等以上水平，生境質(zhì)量為中等、良好和優(yōu)等的面積達82.5%以上，主要是因為研究區(qū)耕地面積廣闊，森林植被和濕地等自然生境面積較大，同時泰安市作為中國優(yōu)秀旅游城市、國家園林城市和國家歷史文化名城，重視生態(tài)環(huán)境的保護與建設(shè)。2000-2018年，一般生境增加379.27 km2，增長率達40.39%，其中前10 a的動態(tài)度為3.28%，后8 a動態(tài)度為0.71%，相較前一時段有明顯減緩趨勢；一般生境主要由中等轉(zhuǎn)化而來，結(jié)合前文可知，近18 a建設(shè)用地增長率為41.81%，主要是侵占耕地，原因在于這一時段是泰安市城區(qū)大力擴張和建設(shè)時期，導(dǎo)致建設(shè)用地大量增加，隨之對周邊生境質(zhì)量產(chǎn)生的威脅也相應(yīng)增加。中等生境持續(xù)減少，由67.10%減為63.69%，主要轉(zhuǎn)化為一般和優(yōu)等生境。良好生境呈先減后增的總體減少趨勢，減少率為32.66%，其中2000-2010年以3.35%的速度減少176.88 km2，主要分布于新泰市，由良好生境退化為中等，原因在于該時段有133.36 km2的草地轉(zhuǎn)化為耕地，使生境適宜度相對較高的景觀類型面積縮減。優(yōu)等生境持續(xù)增加，近18 a以0.29%的速度增加57.25 km2，主要由于“退耕還湖”政策使東平湖周邊區(qū)域的耕地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闈竦?，生境質(zhì)量顯著提升。2000、2010年和2018年泰安市中等、良好和優(yōu)等生境三者之和的占比分別為87.88%、83.90%和82.98%，生境質(zhì)量指數(shù)平均值分別為0.249 0、0.241 5和0.243 0(表6)，進一步表明研究區(qū)生境質(zhì)量雖局部得到明顯改善，但整體有衰退趨勢。

表6 2000-2018年泰安市不同等級生境質(zhì)量面積占比及動態(tài)度

空間上，2000-2018年泰安市生境質(zhì)量的分布與景觀類型分布狀況基本吻合，具有顯著的空間異質(zhì)性，呈現(xiàn)以濕地、林地和草地景觀為主的生態(tài)源地區(qū)域生境質(zhì)量高，而建設(shè)用地、耕地集中分布區(qū)生境質(zhì)量較低的總體特征。一般生境主要分布于各區(qū)縣的建成區(qū)和工礦開采區(qū)，其中泰山區(qū)、岱岳區(qū)和新泰市的一般等級生境分布較廣(圖2)，原因在于該區(qū)域經(jīng)濟相對發(fā)達、人口密度大、城鎮(zhèn)擴張力度大，城鎮(zhèn)建設(shè)和礦產(chǎn)資源開采破壞了地表植被，使生境退化；2000-2010年，各區(qū)縣的一般生境顯著增加，以岱岳區(qū)尤為突出，結(jié)合前文可知在該時段岱岳區(qū)建設(shè)用地急劇增加。良好和優(yōu)等生境質(zhì)量主要分布在泰山、徂徠山、東平湖區(qū)域和大汶河沿岸，因為泰山和徂徠山森林植被覆蓋面積大、野生動植物資源豐富、天然水系(泉源和溪流)較多、生物多樣性豐富；東平湖和大汶河區(qū)域的原生濕地面積廣闊，河湖、庫塘、灘地、沼澤等濕地景觀類型多樣，自然資源豐富，生態(tài)環(huán)境整體較好，生境質(zhì)量較高。

為更直觀地反映泰安市生境質(zhì)量時空變化特征，利用ArcGIS的Raster Calculator功能得到2000-2018年生境質(zhì)量變化結(jié)果，并利用自然斷點法劃分為變差、基本不變、變好3個等級(圖2)。由圖2可知，近18 a泰安市生境質(zhì)量變化程度具有地域差異性，東平湖濕地東南區(qū)域生境質(zhì)量明顯變好，主要得益于為構(gòu)筑南水北調(diào)生態(tài)屏障，山東省大力實施“退漁還湖”“退耕還濕”“退養(yǎng)還灘”工程和生態(tài)補償政策，使大量湖邊耕地恢復(fù)為濕地；此外，汶河國家濕地公園建設(shè)和《關(guān)于進一步加強濕地保護管理工作的意見》要求努力構(gòu)建山東“一環(huán)、兩湖(南四湖和東平湖)、三帶、四區(qū)、五點”的濕地保護管理格局，上述政策和措施均對泰安市濕地生態(tài)系統(tǒng)保護起到積極作用。泰山區(qū)的中部與西南部、岱岳區(qū)與泰山區(qū)西部接壤區(qū)、新泰市西南與中東部、肥城市北部和東平縣中部生境質(zhì)量變差；結(jié)合社會經(jīng)濟要素來看，前10 a泰安市生產(chǎn)總值年平均增長率為44.60%，后8 a平均增長率為9.53%，其中2010-2018年泰山區(qū)和岱岳區(qū)的GDP年增長率分別為12.26%和13%；2000-2018年泰山區(qū)和岱岳區(qū)常住人口增長率分別為20.17%和6.68%，經(jīng)濟發(fā)展、人口集聚對景觀格局影響劇烈，使生境威脅度加大。

3.2.2 生境質(zhì)量空間自相關(guān)及熱點分析 研究表明，泰安市生境質(zhì)量呈現(xiàn)明顯的集聚分布特征(圖3)。2000、2010年和2018年泰安市生境質(zhì)量的全局Moran’sI指數(shù)分別為0.601 1、0.607 5和0.610 7，表現(xiàn)出顯著的空間集聚特征，且Moran’sI指數(shù)不斷增長，表明生境質(zhì)量的空間集聚有進一步集中的趨勢。

熱點分析能反映變量在空間上的冷熱點區(qū)域。時間上，2000年冷點區(qū)的面積占比為3.15%，而2018年增至為5.58%，反映了各區(qū)縣城鎮(zhèn)擴張、景觀格局變化產(chǎn)生的生境脅迫效應(yīng)對周邊區(qū)域生態(tài)的負面影響范圍在擴大；熱點區(qū)除東平湖區(qū)域集聚范圍增加外，其他區(qū)域變化不明顯，反映了泰安市生境質(zhì)量高值區(qū)穩(wěn)中增長，生境維持較好?？臻g上，泰安市生境質(zhì)量具有明顯的空間冷熱點分布特征。冷點區(qū)集中在泰安市市區(qū)以及肥城市、新泰市、寧陽縣、東平縣的主城區(qū)區(qū)域，原因在于該區(qū)域人口、產(chǎn)業(yè)密集，城鎮(zhèn)化建設(shè)力度大，人類活動對生態(tài)環(huán)境干擾強度大，使得該區(qū)域低生境集聚；熱點區(qū)集中在泰山、徂徠山、蓮花山、東平湖等林草、濕地生態(tài)系統(tǒng)集中分布的區(qū)域。

3.3 景觀格局與生境質(zhì)量灰色關(guān)聯(lián)分析

通過泰安市生境質(zhì)量指數(shù)與典型景觀類型面積、景觀指數(shù)的時間序列構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)模型，定量揭示景觀格局變化對生境質(zhì)量的影響(圖4)。在景觀層面，生境質(zhì)量指數(shù)與各景觀指數(shù)具有較強的關(guān)聯(lián)度(平均關(guān)聯(lián)度均大于0.50)，關(guān)聯(lián)度由大到小依次為：蔓延度指數(shù)、邊緣密度、耕地面積、面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)、斑塊數(shù)、林地面積、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)、平均斑塊面積、最大斑塊指數(shù)、草地面積、濕地面積、建設(shè)用地面積。

蔓延度指數(shù)、邊緣密度、面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)和斑塊數(shù)均反映景觀的破碎度，其與生境質(zhì)量的關(guān)聯(lián)度均在0.95以上，表明區(qū)域景觀破碎度對生境影響較大。生境質(zhì)量水平與耕地面積的關(guān)聯(lián)度為0.958 3，關(guān)聯(lián)性較強，泰安市生境質(zhì)量平均值在0.24～0.25，主要原因在于研究區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，耕地分布廣，耕地占比在63%以上，而耕地生境適宜度相對較低，廣泛的農(nóng)業(yè)活動降低了生境質(zhì)量水平。研究區(qū)建設(shè)用地增加量的90%來源于耕地的轉(zhuǎn)化，對林地、草地、濕地等生境適宜度較高的生態(tài)源地破壞程度相對較低，因此生境質(zhì)量指數(shù)與建設(shè)用地面積的關(guān)聯(lián)度為0.57，也體現(xiàn)了泰安市近18 a雖然建設(shè)力度比較大，但林地、草地、濕地等生態(tài)源地得到了一定保護。上述分析表明，生境質(zhì)量與各景觀指數(shù)存在較強相關(guān)性，應(yīng)加強高生境適宜度景觀類型的系統(tǒng)性、整體性、連通性保護與建設(shè)，防止景觀破碎化。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

2000-2018年，泰安市耕地、林地、草地不斷減少，建設(shè)用地和濕地逐漸增加；以耕地流向建設(shè)用地和濕地、林地與草地流向耕地和建設(shè)用地為主要轉(zhuǎn)換方向；泰安市景觀格局總體向破碎化、復(fù)雜化與異質(zhì)化方向演變。

2000-2018年，泰安市生境質(zhì)量整體上處于中等以上水平，但中等、良好和優(yōu)等生境三者占比之和不斷減少，由87.88%降為82.98%，生境質(zhì)量雖局部得到改善但總體有衰退趨勢；空間分布上具有顯著異質(zhì)性，與景觀類型的分布狀況基本吻合，熱點分析表明生境質(zhì)量較高的熱點區(qū)主要集中在以濕地、林地和草地生態(tài)系統(tǒng)為主的區(qū)域，生境質(zhì)量較低的冷點區(qū)集中于各區(qū)縣的主城區(qū)及其外圍。

泰安市生境質(zhì)量水平與蔓延度指數(shù)、邊緣密度、面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)、斑塊數(shù)、耕地面積、林地面積、平均斑塊面積、香農(nóng)多樣性指數(shù)等景觀指數(shù)具有較強的關(guān)聯(lián)性，應(yīng)加強景觀連通性保護，防止景觀破碎化。

4.2 討論

景觀類型的分布格局一定程度上決定了生境質(zhì)量的空間差異，景觀格局變化是生境質(zhì)量變化的重要因素[4-5]。研究區(qū)一般和中等生境變化的動態(tài)度分別與建設(shè)用地、耕地變化的動態(tài)度基本一致，因為一般等級生境主要是建設(shè)用地分布區(qū)，中等生境主要是耕地分布區(qū)。此外，灰色關(guān)聯(lián)分析也表明生境質(zhì)量與景觀格局指數(shù)存在較強關(guān)聯(lián)性。生境質(zhì)量低值區(qū)集中于城鎮(zhèn)及其邊緣區(qū)域，因為這些區(qū)域致力于經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)，人類活動干擾強度大，景觀破碎化程度大；泰山和徂徠山區(qū)域生境質(zhì)量較高，因為該區(qū)域森林植被覆蓋度高，生物多樣性豐富，東平湖和大汶河沿岸以水體濕地為主，生境質(zhì)量得分較高。近18 a受社會經(jīng)濟發(fā)展與人類活動影響，生境質(zhì)量的等級類型、面積與空間分布形態(tài)變化在泰山、徂徠山、東平湖區(qū)域也呈現(xiàn)顯著差異性。徂徠山位于徂徠鎮(zhèn)，相較于泰山區(qū)其經(jīng)濟實力相對薄弱，開發(fā)建設(shè)力度較小，對生境干擾也相對較低，因此在徂徠山區(qū)域優(yōu)等生境的外圍分布有面積相當(dāng)?shù)牧己蒙硡^(qū)，而泰山區(qū)域由于“山城一體”，人類活動干擾強度大，表現(xiàn)為泰山區(qū)域優(yōu)等生境外圍缺少良好生境過渡區(qū)；關(guān)于東平湖區(qū)域，湖岸東側(cè)靠近東平縣主城區(qū)，相較西側(cè)區(qū)域東側(cè)開發(fā)建設(shè)強度大，在生境等級上體現(xiàn)為東側(cè)湖岸以一般等級為主，而西側(cè)以良好等級生境為主。

生境質(zhì)量是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平的重要表征，是區(qū)域生態(tài)安全保障和人類福祉改善的關(guān)鍵[11,22]。開展泰安市生境質(zhì)量時空分布及景觀格局與其關(guān)聯(lián)性研究對制定切實可行的保護措施和為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升具有一定指導(dǎo)意義。整體上，研究區(qū)呈泰山、徂徠山、蓮花山、東平湖和大汶河等“三山、一湖、一河”區(qū)域生境質(zhì)量較高的空間分布格局，這與泰安市分布著各類自然保護地緊密相關(guān)，也表明泰安市生態(tài)本底資源比較豐富。在生態(tài)文明建設(shè)大背景下，泰安市應(yīng)秉持“山水林田湖草生命共同體”理念以泰山區(qū)域“山水林田湖草”生態(tài)保護修復(fù)試點工程為契機，必須加強生態(tài)源地的保護，加強生態(tài)廊道建設(shè)促進景觀連通性，加強水域岸線管理，防止濱河、濱湖濕地緩沖帶萎縮；針對生境質(zhì)量較低的主城區(qū)，應(yīng)嚴格管控建設(shè)用地?zé)o序擴張并加強街頭綠地、公園、綠道等城市綠色空間建設(shè)，以改善退化生境。

本研究還存在一些不足，InVEST模型對威脅因子最大影響距離、不同生境類型對威脅因子敏感度以及生境適宜度等重要參數(shù)比較敏感，然而上述參數(shù)的設(shè)置主要參考模型指導(dǎo)手冊和相關(guān)研究，故存在一定主觀性；在灰色關(guān)聯(lián)分析計算過程中，數(shù)據(jù)無量綱化處理方式會對關(guān)聯(lián)度值產(chǎn)生一定影響，如何選取最優(yōu)處理方式及其對結(jié)果的影響還有待進一步研究。