城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響
——以洞庭湖地區(qū)為例

歐陽曉,王 坤, 魏 曉

1 湖南財政經(jīng)濟(jì)學(xué)院湖南省經(jīng)濟(jì)地理研究所,長沙 410205

2 湖南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,長沙 410006

人類活動對陸地表層系統(tǒng)的改造導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的變化,繼而對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響[1],而建設(shè)用地是人類活動作用于陸地表層系統(tǒng)最直接的體現(xiàn)[2]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地是城鄉(xiāng)發(fā)展的空間載體,快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化推動了城鄉(xiāng)建設(shè)用地大規(guī)模擴(kuò)張,從而引發(fā)耕地流失、景觀破壞、環(huán)境污染等生態(tài)環(huán)境問題[3—4]。城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)是指城鎮(zhèn)建設(shè)用地和農(nóng)村居民點用地在時空維度上的相互聯(lián)系,強(qiáng)調(diào)從整體上把握城鄉(xiāng)建設(shè)用地的格局與特征。國土空間治理體系的變革倒逼粗放低效式的建設(shè)用地擴(kuò)張模式加快轉(zhuǎn)型[5—6],如何定量刻畫城鄉(xiāng)建設(shè)用地的關(guān)聯(lián)特征,并探究其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響,是新時期打造高質(zhì)量國土空間格局的關(guān)鍵問題。

關(guān)于城鄉(xiāng)建設(shè)用地的相關(guān)問題備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[2,7],其中國外相關(guān)研究集中于建設(shè)用地方面[8—11],尤其是建設(shè)用地擴(kuò)張與人口、經(jīng)濟(jì)、政策等要素的相互關(guān)系[9,11]；國內(nèi)相關(guān)研究集中于城鄉(xiāng)建設(shè)用地的時空演變[12]、驅(qū)動機(jī)制[13—14]、模擬預(yù)測[15]、轉(zhuǎn)型發(fā)展[16]等方面。而隨著建設(shè)用地擴(kuò)張帶來的負(fù)面效應(yīng)越來越明顯,人地矛盾愈發(fā)突出,關(guān)于城鄉(xiāng)建設(shè)用地利用效率[17—18]、與人口經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)關(guān)系[19—20]、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[21—22]等問題的研究逐漸豐富。其中,城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴(kuò)張對生態(tài)環(huán)境的影響尤其被重視,不少學(xué)者從建設(shè)用地對生態(tài)、農(nóng)業(yè)空間擠占的時空變化視角出發(fā),探析其對植被凈初級生產(chǎn)力、氣候調(diào)節(jié)、糧食生產(chǎn)、生物多樣性等方面的影響[23—26],進(jìn)而分析其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[27—28]。研究方法上,利用地理信息技術(shù),對城鄉(xiāng)建設(shè)用地和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)實現(xiàn)時空分析[29—31],使得研究更加直觀,并且能夠從非線性關(guān)系上探討兩者之間的空間關(guān)系。整體來看,現(xiàn)有研究多從單一視角對城鎮(zhèn)建設(shè)用地或農(nóng)村居民點用地進(jìn)行分析,缺乏關(guān)聯(lián)視角下城鄉(xiāng)建設(shè)用地時空特征的探討；同時,分析城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴(kuò)張對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)非線性影響的研究較為少見。

洞庭湖地區(qū)是典型的水陸交錯生態(tài)脆弱帶[32],也是我國重要的糧食生產(chǎn)基地。城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴(kuò)張導(dǎo)致土地利用功能發(fā)生轉(zhuǎn)型,給糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全帶來了巨大挑戰(zhàn)。如何準(zhǔn)確識別城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)的時空特征及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效應(yīng),促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展、糧食保障和生態(tài)保護(hù)統(tǒng)籌協(xié)調(diào),是其區(qū)域城鄉(xiāng)空間發(fā)展中面臨的關(guān)鍵問題。因此,以洞庭湖地區(qū)為研究對象,基于時空關(guān)聯(lián)視角運用引力模型、雙變量空間自相關(guān)、面板數(shù)據(jù)模型等方法,定量識別城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)的時空特征,并揭示其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響,以期豐富關(guān)聯(lián)視角下土地利用研究的理論框架,為洞庭湖地區(qū)的國土空間高質(zhì)量發(fā)展提供理論支撐。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

洞庭湖地區(qū)位于湖南省北部,是長江中下游重要的調(diào)蓄性湖泊生態(tài)區(qū)和農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū),也是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。其以洞庭湖為中心,向周邊依次過渡為平原、臺地和低山丘陵[33],大部分地區(qū)海拔在30—50m之間,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布,水、氣、土、生物資源要素豐富,且處于長江水系共軛與分異的交錯并存之節(jié)點,具有顯著的生態(tài)脆弱性和敏感性,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境承載之間存在突出矛盾[34],探究其城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)具有重要的現(xiàn)實意義。本文以環(huán)洞庭湖地區(qū)岳陽、常德、益陽三市的市轄區(qū)(岳陽樓區(qū)、君山區(qū)、云溪區(qū)、武陵區(qū)、鼎城區(qū)、赫山區(qū)、資陽區(qū))和岳陽縣、華容縣、湘陰縣、汨羅市、臨湘市、漢壽縣、安鄉(xiāng)縣、澧縣、臨澧縣、津市市、南縣、沅江市為研究區(qū)域,共計15個縣(區(qū)、市),如圖1。

圖1 研究區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)：不同土地利用類型的食物產(chǎn)量、碳密度和生境質(zhì)量存在差異,因此為了更加精確計算研究區(qū)范圍內(nèi)的食物產(chǎn)量、碳密度和生境質(zhì)量,將土地利用類型分為：農(nóng)田、灌木林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠針葉林、落葉針葉林、混交林、草地、疏林地、沼澤地、建設(shè)用地、裸地、水體。空間分辨率為0.3 km。

食物產(chǎn)量(糧食作物、油料作物、糖料作物、肉類、水果、牛奶)數(shù)據(jù)：來源于《中國統(tǒng)計年鑒(1996—2019)》和《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒(1996—2019)》；各類食物熱量成分?jǐn)?shù)據(jù)源于美國農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫和相關(guān)研究[35],見表1。

表1 不同食物類型能量表

碳密度數(shù)據(jù)：根據(jù)不同研究結(jié)論得到不同碳庫的碳密度數(shù)據(jù)[35]。需要說明的是,由于不同地類地下死亡有機(jī)體碳密度數(shù)據(jù)不全,因此本文沒有將地下死亡有機(jī)體碳庫納入碳儲量計算范圍。不同土地利用類型碳密度,見表2。

表2 不同土地利用類型碳密度表/(t/hm2)

生境質(zhì)量數(shù)據(jù)：水田、旱地、建設(shè)用地、裸地是人類活動頻繁或自然環(huán)境較為惡劣的地類,因此在本文中將該四類用地作為威脅源。各地類的生境適宜性、脅迫因子權(quán)重以及最大脅迫距離、生境類型對脅迫因子的敏感性等相關(guān)參數(shù)設(shè)置來自相關(guān)文獻(xiàn)[35],見表3和表4。

表3 不同土地利用類型的生境適宜性及其對脅迫因子的敏感性程度

表4 脅迫因子權(quán)重及最大影響距離

控制變量：歸一化差異植被指數(shù)從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)獲取,分辨率為1km；夜間燈光、人口密度、GDP密度和交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(http://www.resdc.cn/)獲取,其中夜間燈光、人口密度和GDP密度的分辨率為1 km。

1.3 研究方法

1.3.1 引力模型

本文基于改進(jìn)的引力模型建立城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)模型[36—37],以測算城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度,計算公式如下：

(1)

式中：Fu-r代表城鄉(xiāng)建設(shè)用地時間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度；ULP代表網(wǎng)格的建設(shè)用地比例；GDPD代表網(wǎng)格的GDP密度；POPD代表網(wǎng)格的人口密度；Disu-r代表農(nóng)村居民點用地網(wǎng)格到城鎮(zhèn)建設(shè)用地網(wǎng)格的距離。

1.3.2 雙變量空間自相關(guān)模型

本文利用雙變量空間自相關(guān)模型(Moran′sI)描述城鎮(zhèn)建設(shè)用地與農(nóng)村居民點用地的空間關(guān)聯(lián),包括全局Moran′sI和局部Moran′sI。全局Moran′sI用于檢驗城鎮(zhèn)建設(shè)用地與農(nóng)村居民點用地之間的空間相關(guān)性是否存在,局部Moran′sI用于檢驗不同的網(wǎng)格單元是否存在空間相關(guān)性[38]。計算公式如下：

(2)

(3)

1.3.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)測度方法

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ESs)是生態(tài)環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)與人類活動進(jìn)行交互并發(fā)揮其內(nèi)在功能作用的主要途徑和方式,其常常通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(ESV)來表征,也即通過ESV來表示ESs的質(zhì)和量水平[39]。城市化和工業(yè)化進(jìn)程改變了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(如林地、耕地等)及過程(如生境質(zhì)量),使自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹鲗?dǎo)或人與自然相耦合的生態(tài)系統(tǒng),對洞庭湖地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了顯著影響。針對這些問題,本文選擇了三種典型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來測算其具體的服務(wù)價值,即食物供、碳儲量及生境質(zhì)量,這三項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)易受到城市化影響,同時能夠代表供給、支持和調(diào)節(jié)三種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,具體計算公式參照文獻(xiàn)[35]。

(1)食物供給

不同土地利用類型生產(chǎn)食物的能力不同,區(qū)域食物供給能力可以基于土地類型相應(yīng)的食物能量轉(zhuǎn)化來衡量[35]。其中,草地與奶類及食草動物肉類對應(yīng)；耕地與糧食、油料、糖料、水果對應(yīng)；水域與淡水產(chǎn)品對應(yīng)(由于研究區(qū)未涉及到海域,因此海水產(chǎn)品在本文中未被考慮)。通過ArcGIS 10.2重分類賦值到相應(yīng)土地利用柵格數(shù)據(jù)上,為使計算方便,本文中食物供給值的單位為kJ/hm2。

(2)碳儲量

InVEST模型的原理是使用每種土地利用類型的碳密度及土地利用圖來評估每個單元中的碳儲存量[35],本文利用InVEST模型進(jìn)行固碳量估算,并考慮三個碳庫,分別為地上生物碳庫、地下生物碳庫和土壤有機(jī)碳庫。通過ArcGIS重分類賦值到相應(yīng)土地利用柵格數(shù)據(jù)上,碳儲量值的單位為t/hm2。

(3)生境質(zhì)量

生境質(zhì)量是通過InVEST模型中Habitat Quality模塊進(jìn)行測算的[35]。選取脅迫因子并對其權(quán)重進(jìn)行賦權(quán),其權(quán)重大小體現(xiàn)了對生境類型的干擾強(qiáng)度,干擾強(qiáng)度隨著距離的增加而減小,因此還需要設(shè)置每個脅迫因子的最大作用距離。同時,不同生境類型對脅迫因子的響應(yīng)都有所差異,不同敏感性程度,見表3和表4。

1.3.4 面板數(shù)據(jù)模型

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受到多項因素的綜合影響,而這些因素與城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)有直接或間接的聯(lián)系[35]。因此,本文選用面板數(shù)據(jù)模型來分析城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)(CLC)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值之間的非線性關(guān)系[40]。通過選取歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)、夜間燈光(NL)、人口密度(POPD)、GDP密度(GDPD)和交通(Traffic)作為控制變量。夜間燈光、人口密度、GDP密度和交通能夠表現(xiàn)人類活動軌跡,進(jìn)而可以反映人類活動對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的影響因素；NDVI代表自然條件,可以通過影響人類活動強(qiáng)度和空氣凈化能力而間接影響城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的作用強(qiáng)度。面板數(shù)據(jù)模型為：

ESVit=αi+β1CLCit+β2GDPDit+β3POPDit+β4NDVIit+β5NLit+β6Trafficit+εit

(4)

構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型時,為了避免非平穩(wěn)性和異方差的影響,所有變量都進(jìn)行了自然對數(shù)變換；此外,通過面板根單位檢驗和面板協(xié)整檢驗驗證了面板數(shù)據(jù)模型的有效性。

2 城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)時空分析

2.1 城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模的時空變化

從2000—2018年城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模變化來看,洞庭湖地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模呈現(xiàn)上升趨勢,農(nóng)村居民點用地規(guī)模呈現(xiàn)下降趨勢,如表5所示。其中城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模由140.43 km2增長至264.76 km2,增幅達(dá)到3.69%；農(nóng)村居民點用地規(guī)模由1735.43 km2下降至1690.09 km2,降幅達(dá)到0.11%。

表5 2000—2018年洞庭湖地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模變化情況

2.2 城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的時空變化

洞庭湖地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度呈不斷增強(qiáng)趨勢。運用ArcGIS 10.2 Natural Breaks(Jenks)方法將關(guān)聯(lián)強(qiáng)度值劃分為5種類型,即弱關(guān)聯(lián)(0—1)、低關(guān)聯(lián)(1—5)、中關(guān)聯(lián)(5—10)、高關(guān)聯(lián)(10—20)和強(qiáng)關(guān)聯(lián)(>20)。從圖2可以看出,研究期間城鄉(xiāng)建設(shè)用地的高和強(qiáng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格數(shù)量不斷增加,其中,強(qiáng)關(guān)聯(lián)和高關(guān)聯(lián)數(shù)量分別增加至6個和21個,說明洞庭湖地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地與農(nóng)村居民點用地的相互作用關(guān)系日益增強(qiáng)。從空間上看,高關(guān)聯(lián)和強(qiáng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格主要位于武陵區(qū)、鼎城區(qū)、資陽區(qū)、赫山區(qū)、岳陽樓區(qū)等市區(qū)范圍,呈現(xiàn)以市區(qū)為核心向周邊擴(kuò)張的趨勢；弱關(guān)聯(lián)和低關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格主要分布在距離市區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域。主要是由于隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展,市區(qū)周邊的區(qū)域受經(jīng)濟(jì)社會輻射影響相對較大,從而驅(qū)動周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)村居民點用地規(guī)模的增長。

圖2 城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度空間分布

3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變時空分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變時間變化

從各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的時序變化情況(表6)可以看出,生境質(zhì)量和碳儲量呈現(xiàn)下降趨勢,食物供給則呈現(xiàn)上升趨勢。單位面積食物供給價值由 599.47 kJ/hm2增加至876.28 kJ/hm2。單位面積碳儲量價值由2067.96 t/hm2下降至2051.55 t/hm2。單位面積生境質(zhì)量價值由0.648降低至0.635。

表6 2000—2018年洞庭湖地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化情況

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)演變空間變化

從圖3可以看出,各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值存在明顯的空間異質(zhì)性。食物供給服務(wù)高值區(qū)主要分布在洞庭湖、沅水、澧水等水域周圍的廣闊沉積平原地區(qū),低值區(qū)主要集中在洞庭湖水域及研究區(qū)域邊緣的山地丘陵地區(qū)。碳儲量高值區(qū)主要分布于河湖近岸的濕地和研究區(qū)西南部及東部的山地丘陵地帶,低值區(qū)主要分布在河湖水域和城市建成區(qū)。生境質(zhì)量較高的區(qū)域集中于洞庭湖水域及周邊,呈塊狀分散分布于東部、西南部地區(qū),較低的區(qū)域主要集中于城市建成區(qū)以及大片的山前平原農(nóng)區(qū)。其中,東部和西南部地區(qū)的碳儲量和生境質(zhì)量均出現(xiàn)明顯下降趨勢,高碳儲量區(qū)和高生境質(zhì)量區(qū)明顯減少。

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(糧食生產(chǎn)、生境質(zhì)量、碳儲量)空間分布

4 城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響分析

如表7所示,所有變量在研究期間都是平穩(wěn)的,并相互協(xié)整。因此,可以構(gòu)建面板模型探討城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系。

表7 面板單位根檢驗結(jié)果

由表8可知,面板模型的校正決定參數(shù)AdjustedR2大于0.79,Prob (F-statistic)值小于0.001,說明模型具有較高的擬合優(yōu)度,能夠準(zhǔn)確解釋城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系。

表8 城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系

城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)指數(shù)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有負(fù)向影響,見表8。城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模的增加導(dǎo)致了關(guān)聯(lián)指數(shù)的變化,從而造成對生態(tài)用地和農(nóng)業(yè)用地的侵占,直接導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值下降。控制變量中,人口密度和GDP密度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也呈現(xiàn)負(fù)向影響。城市擴(kuò)張往往伴隨著大量人口從農(nóng)村向城市遷移和產(chǎn)業(yè)用地向城區(qū)外圍布局。人口密度和GDP密度增加會導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題(如空氣污染、土壤侵蝕、綠地退化),這無疑會降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。夜間燈光和道路網(wǎng)絡(luò)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有顯著的負(fù)面影響。夜間燈光在一定程度上反映了人類活動的強(qiáng)度,人類活動越多,建設(shè)用地需求增加,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給減少,不利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。道路網(wǎng)絡(luò)影響城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度,改變區(qū)域景觀格局,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)風(fēng)險增加,對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生負(fù)向影響。NDVI與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。NDVI越多,植被覆蓋度越高。植被覆蓋度的增加可以提高生態(tài)系統(tǒng)維持自身結(jié)構(gòu)、功能和抵御外部干擾的能力。

5 結(jié)論與討論

以洞庭湖地區(qū)為研究對象,結(jié)合2000、2005、2010、2015和2018年遙感影像提取的城鄉(xiāng)建設(shè)用地信息,綜合運用引力模型、InVEST模型、面板數(shù)據(jù)模型等,分析了洞庭湖地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時空特征,并探討了兩者間的關(guān)系,結(jié)果表明：

(1)洞庭湖地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模呈上升趨勢,農(nóng)村居民點用地規(guī)模呈下降趨勢。其中城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積由140.43 km2增長至264.76 km2,農(nóng)村居民點用地面積由1735.43 km2下降至1690.09 km2。城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度呈不斷增強(qiáng)趨勢,強(qiáng)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)格數(shù)量不斷增長,空間上呈現(xiàn)以建成區(qū)為核心向周邊擴(kuò)展,低關(guān)聯(lián)網(wǎng)格分布于離建成區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域。

(2)洞庭湖地區(qū)生境質(zhì)量和碳儲量呈現(xiàn)下降趨勢,食物供給則呈現(xiàn)上升趨勢。單位面積食物供給價值由 599.47 kJ/hm2增加至876.28 kJ/hm2,碳儲量價值由2067.96 t/hm2下降至2051.55 t/hm2,生境質(zhì)量價值由0.648降低至0.635?？臻g尺度上,各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均存在明顯的空間異質(zhì)性。食物供給服務(wù)高值區(qū)主要分布在水域周圍的廣闊沉積平原地區(qū),低值區(qū)主要集中在洞庭湖水域及研究區(qū)域邊緣的山地丘陵地區(qū)；碳儲量高值區(qū)主要分布于河湖近岸的濕地和研究區(qū)西南部及東部的山地丘陵地帶,低值區(qū)主要分布在河湖水域和城市建成區(qū)；生境質(zhì)量較高的區(qū)域集中于洞庭湖水域及周邊,同時在東部、西南部地區(qū)呈塊狀分散分布,較低的區(qū)域主要分布于城市建成區(qū)以及平原農(nóng)區(qū)。

(3)社會經(jīng)濟(jì)和自然因素以及城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)存在顯著影響。其中,城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有負(fù)向影響,道路網(wǎng)絡(luò)、夜間燈光、人口密度和GDP密度對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也呈現(xiàn)負(fù)向影響,NDVI與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間則存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。

國家空間治理現(xiàn)代化背景下,優(yōu)化城鄉(xiāng)空間發(fā)展格局是國土空間規(guī)劃核心任務(wù)之一。城鄉(xiāng)建設(shè)用地作為城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的空間載體,其關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的增加有利于構(gòu)建協(xié)調(diào)有序的國土空間發(fā)展格局。本文研究表明洞庭湖地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度呈不斷增強(qiáng)趨勢,體現(xiàn)出城鄉(xiāng)空間要素流動更加緊密。同時,城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)強(qiáng)度是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降的直接影響因素,人口和經(jīng)濟(jì)的增長是間接影響因素,其影響滯后于建設(shè)用地擴(kuò)張。因此,洞庭湖地區(qū)應(yīng)該構(gòu)建統(tǒng)一的城鄉(xiāng)建設(shè)用地市場,提高城鄉(xiāng)空間要素流動的效率,實現(xiàn)高質(zhì)量的城鄉(xiāng)空間融合,而不是無序的擴(kuò)大建設(shè)用地規(guī)模。同時,建議加快衛(wèi)星城市和小城鎮(zhèn)的建設(shè)[40],進(jìn)一步提升三個市區(qū)的輻射效應(yīng),構(gòu)建“剛性和彈性”邊界管控體系,減少對耕地或生態(tài)用地的占用,促進(jìn)整個洞庭湖地區(qū)國土空間高質(zhì)量發(fā)展。同時,洞庭湖地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的空間格局與該區(qū)域城市化建成區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和生態(tài)功能區(qū)的空間分布具有相似性[41],其中,城市化地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地比例高,其生態(tài)服務(wù)功能較弱,形成了生態(tài)服務(wù)價值的低值集聚區(qū)。農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)耕地面積廣,承擔(dān)著主要的糧食生產(chǎn)功能,形成了食物供給的高值集聚區(qū)。生態(tài)功能區(qū)以自然生態(tài)系統(tǒng)為主,主要承擔(dān)生態(tài)保護(hù)、生物多樣性維持等功能,城鄉(xiāng)建設(shè)用地比例極小,進(jìn)而形成了生態(tài)服務(wù)價值的高值區(qū)。

綜上所述,本文對洞庭湖地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。但研究仍存在以下不足：首先,本研究僅選取了三類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化,后續(xù)的研究中,需要選取更多類別的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來獲得更精確的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。其次,雖然面板數(shù)據(jù)模型已被證明可以有效地評價解釋變量與自變量之間的關(guān)系,但難以量化城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的空間依賴性和異質(zhì)性。因此,在接下來的研究中,還需要利用空間回歸模型(即空間滯后模型、地理加權(quán)回歸模型和空間Durbin模型)進(jìn)一步分析二者之間的關(guān)系。最后,本研究僅在1 km尺度上探討城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系,未來的研究需要從多尺度視角來量化和比較城鄉(xiāng)建設(shè)用地關(guān)聯(lián)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響。