考慮地形與生物多樣性的InVEST 模型及其在縣域生物多樣性安全格局分析中的應(yīng)用

陳朝，楊賢房，陳進(jìn)棟，王琦，劉婷，鄧南榮

1.華南土壤污染控制與修復(fù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心, 廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所

2.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院

3.江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院

4.贛南師范大學(xué)地理與環(huán)境工程學(xué)院

生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過(guò)程的總和，通常包含遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性[1-2]，其中保護(hù)物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生物多樣性和自然棲息地的整體保護(hù)，屬于區(qū)域或景觀尺度生態(tài)安全格局及環(huán)保策略評(píng)估的重要目標(biāo)[3-4]。自1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)（UNCED）正式簽署《生物多樣性公約》以來(lái)，眾多生物多樣性保護(hù)國(guó)際組織〔如世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）、國(guó)際鳥盟（Bird Life International）、聯(lián)合國(guó)環(huán)境保護(hù)世界監(jiān)測(cè)中心（UNEP-WCMC）、世界自然基金會(huì)（WWF）、全球森林觀察（GFW）、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）等〕對(duì)全球和區(qū)域物種、生態(tài)系統(tǒng)層次的生物多樣性安全格局越來(lái)越重視[2,5-6]。較多學(xué)者提出需要系統(tǒng)考慮物種豐富度以及物種多樣性的重要度（范圍稀有性）與人類活動(dòng)擾動(dòng)等因子效應(yīng)，以綜合反映物種多樣性對(duì)區(qū)域生物多樣性安全格局的影響[7-8]。

地形是影響區(qū)域生物多樣性安全格局的重要因素[9]。已有研究表明海拔高度[10]、坡位[11]、坡向[12]等地形因子通過(guò)影響區(qū)域水、熱能量分配與物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)換，進(jìn)而影響到局域氣候環(huán)境下的生物多樣性分布格局，而中海拔、坡谷地區(qū)對(duì)應(yīng)的中復(fù)雜程度地形被較多研究證明有較高物種豐富度[13-14]。常用的地形指數(shù)如地形位置指數(shù)（TPI）、地形濕度指數(shù)（TWI）、地形起伏度（RA）可以較好地反映地形坡位與分形類別、流域土壤水分飽和狀態(tài)及地表起伏程度等方面的空間分異特征，因而被眾多研究者采用以描述地形因子對(duì)區(qū)域生物多樣性格局的影響[15-16]。但綜合量化地形空間變化特征指標(biāo)以反映對(duì)區(qū)域生物安全格局的研究尚且少見。

生境多樣性是生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的基本條件，也是保護(hù)生物多樣性的重要基礎(chǔ)[17]。生境多樣性一般用生境質(zhì)量衡量，生境質(zhì)量是生態(tài)系統(tǒng)為個(gè)體或種群的生存提供適宜的生產(chǎn)條件的能力，反映著生物棲息地質(zhì)量狀況，是生態(tài)系統(tǒng)和景觀生物多樣性的直接體現(xiàn)[18]，也被視為區(qū)域生物多樣性和生態(tài)服務(wù)水平的重要表征和反映，同時(shí)也是區(qū)域生態(tài)安全保障和人類福祉提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[19]。目前，國(guó)內(nèi)外開展的生境質(zhì)量研究主要集中在不同區(qū)域尺度下的土地利用重建[20]、河湖[21]、自然保護(hù)區(qū)[22]和特定物種[23]的生境質(zhì)量變化及生態(tài)脆弱性評(píng)估[24]等方面，研究方法多采用生境適宜性評(píng)價(jià)模型，如機(jī)理和生態(tài)位類模型HIS、MAXENT、GARP、ENFA等，經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)模型LRM、GLM、MARS 等以及機(jī)器學(xué)習(xí)類模型ANN、CART、RF 等[25]。在眾多的生境質(zhì)量量化評(píng)估模型中，由美國(guó)斯坦福大學(xué)、世界自然基金會(huì)和大自然保護(hù)協(xié)會(huì)共同開發(fā)的InVEST生境質(zhì)量模型[26]，充分考慮了土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，而且具有數(shù)據(jù)較易獲取、模型參數(shù)調(diào)整靈活、評(píng)估準(zhǔn)確度高、空間可視化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[27]，因而在生態(tài)系統(tǒng)生境質(zhì)量及服務(wù)評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用。較多學(xué)者[20,28-29]已應(yīng)用此模型評(píng)估了特定流域和區(qū)域生境質(zhì)量時(shí)空格局變化。

InVEST 生境質(zhì)量模型側(cè)重于從土地利用角度系統(tǒng)考慮生境質(zhì)量?jī)?yōu)劣，但忽略了物種多樣性本身及地形、水熱等其他重要生境因子影響，而綜合考慮生境多樣性和物種多樣性對(duì)于環(huán)境管理和基礎(chǔ)研究具有重要價(jià)值[3,17]。鑒于此，筆者采用InVEST 生境質(zhì)量模型評(píng)估研究區(qū)生物多樣性安全格局，再采用考慮地形與物種多樣性方法改進(jìn)優(yōu)化上述格局，以期多視角綜合反映研究區(qū)生物多樣性安全格局，并為區(qū)域生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用、國(guó)土空間格局優(yōu)化、生態(tài)安全及環(huán)境質(zhì)量評(píng)估與治理等相關(guān)領(lǐng)域研究提供理論支撐與決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

翁源縣（113°30′E～114°18′E，24°07′N～24°40′N），地處粵北山區(qū)“三山兩谷”地形中的中、南部山系間的滃江盆地，流水和巖溶作用形成了典型的中低山、丘陵崗地與平原、階地、水系縱橫交錯(cuò)的復(fù)雜地形地貌（圖1）[30]，是北江上游重要的水源地、水源涵養(yǎng)區(qū)和南嶺山地生物多樣性維護(hù)區(qū)。翁源縣屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，冬短夏長(zhǎng)、雨熱同期，光、熱、水資源十分豐富。年均氣溫20.3 ℃，年均降水量為1 778 mm，境內(nèi)主要河流滃江為珠江水系北江的一級(jí)支流[31]。縣域內(nèi)重要野生動(dòng)、植物保護(hù)資源包括云豹（Neofelis nebulosa）、豹（Leopard）、蟒蛇（Python bivittatus）、黃腹角雉（Tragopan caboti）、金貓（Catopuma temminckii）、穿山甲（Manis）、水獺（Lutra lutra）、大靈虎紋蛙（Hoplobatrachus）、水鹿（Cervus equinus）、斑林貍（Prionodon pardicolor）、鼬獾（Melogale moschata）、赤麂（Muntiacus vaginalis）、野豬（Sus scrofa）、中華竹鼠（Rhizomys sinensis）、大白鷺（Ardea alba）；杉木（Cunninghamia lanceolata）、木荷（Schima superba）、羅浮柿（Diospyros morrisiana）、毛棉杜鵑花（Rhododendron moulmainense）、黧蒴錐（Castanopsis fissa）、栲（C. fargesii）、羅浮錐（C. faberi）、米櫧（C. carlesii）、華潤(rùn)楠（Machilus chinensis）、鼠刺（Iteachinensis）、毛竹（Phyllostachys edulis）和甜櫧（C. eyrei）等[32-33]。

圖1 研究區(qū)位置及高程Fig.1 Location and DEM of the study area

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

采用的數(shù)據(jù)主要包括IUCN 瀕危物種紅色名錄物種多樣性2021年空間分布矢量數(shù)據(jù)以及生物多樣性豐富度（BR）1 km 柵格數(shù)據(jù)；UNEP-WCMC 提供的2020年人類足跡（HF）1 km 柵格數(shù)據(jù)；GFW 提供的2018年生物多樣性重要度（范圍稀有度，BS）1 km柵格數(shù)據(jù)；地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）30 m 分辨率數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)；韶關(guān)市林業(yè)局提供的2019年森林資源二類調(diào)查成果中的翁源縣植被總覆蓋度（ZFGD）矢量數(shù)據(jù)；韶關(guān)市翁源縣生態(tài)環(huán)境局提供的生態(tài)保護(hù)紅線劃定成果；韶關(guān)市翁源縣自然資源局提供的翁源縣2019年第三次國(guó)土調(diào)查統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新數(shù)據(jù)。為便于計(jì)算縣域尺度地形、生物多樣性綜合指數(shù)與生境質(zhì)量指數(shù)，將不同尺度柵格大小統(tǒng)一重采樣為30 m 柵格。

2.2 地形多樣性綜合指數(shù)

考慮到地形因素對(duì)生物多樣性的復(fù)雜影響機(jī)理，參考相關(guān)研究文獻(xiàn)及研究區(qū)地形特點(diǎn)，構(gòu)建融合基于TPI 的坡度位置指數(shù)（SPI）[11]、基于TWI[15]的地形濕度指數(shù)相對(duì)差值（RDW），與RA[34]的地形多樣性綜合指數(shù)（TDCI），以反映研究區(qū)生物多樣性的地形因子影響程度。具體計(jì)算公式如下：

式中：TDCI 為地形多樣性綜合指數(shù)；SPI'、RDW'、RA'分別為SPI、RDW 與RA 歸一化處理之后的地形指數(shù)；TIi為第i個(gè)地形指數(shù)柵格值；TImax和TImin分別為地形指數(shù)最大和最小值；SPI 為坡度位置指數(shù)，該指數(shù)綜合了坡度和TPI 所蘊(yùn)含的地形特征信息，將地貌劃分為6 類[11]，根據(jù)研究區(qū)地形地貌特點(diǎn)并參考已有研究成果[35-36]，將山脊、上坡、中坡、平坡、下坡和山谷對(duì)應(yīng)的生物多樣性從低到高分別賦值1 ～6；SD 為TPI 計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差；TPI 為地形位置指數(shù)，表示預(yù)定移動(dòng)卷積窗口半徑（MR）內(nèi)的中心點(diǎn)（z0）高程與平均高程之差，m；n為MR 半徑內(nèi)DEM 柵格數(shù)量；zi為第i個(gè)柵格高程，m；RDW 為給定鄰域卷積窗口內(nèi)的地形濕度指數(shù)最大值TWImax與最小值TWImin的相對(duì)差值；TWI 為地形濕度指數(shù)，表示單位長(zhǎng)度等高線上地表水所流經(jīng)的上游區(qū)域匯水面積（SCA）與地表坡度正切值（tanβ）之比的自然對(duì)數(shù)；RA 為地形起伏度，m；Hmax和Hmin分別為單位鄰域面積內(nèi)最大和最小高程，m。

采用均值突變法[37]確定最佳鄰域分析窗口，通過(guò)Python 編程批量計(jì)算N個(gè)遞增分析窗口（3×3，···，150×150）下的平均TPI、RDW 與RA 最佳窗口，計(jì)算結(jié)果分別為13、8、7 個(gè)DEM 單元（其中TPI 采用環(huán)形鄰域，RDW 與RA 采用矩形鄰域），即390 m 環(huán)形、240 和210 m 矩形卷積窗口。

2.3 生物多樣性綜合指數(shù)

構(gòu)建生物多樣性綜合指數(shù)（BCI）以反映受人類活動(dòng)擾動(dòng)下的重要物種、群落層次下的生物多樣性狀態(tài)，計(jì)算公式如下：

式中：BR 為IUCN 生物多樣性豐富度，根據(jù)每個(gè)1 km 柵格中可能出現(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)類型中物種數(shù)量求和計(jì)算；HF 為人類足跡數(shù)據(jù)，反映生態(tài)系統(tǒng)受人類活動(dòng)擾動(dòng)的壓力狀態(tài)，包括生物多樣性、水、碳?jí)毫χ笖?shù)；ZFGD 為植被總覆蓋度；BS 為生物多樣性重要度（范圍稀有性），根據(jù)1 km 柵格像素面積除以每種物種的范圍面積計(jì)算得出，即給定像素包含物種范圍比例，將所有物種的計(jì)算值相加，反映每個(gè)像素對(duì)那里出現(xiàn)的物種的總體重要性；H'為香農(nóng)-威納（Shannon-Wiener）指數(shù)，反映物種的多樣性指數(shù)；s為總的物種數(shù)；Pi為第i個(gè)物種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例。當(dāng)物種數(shù)為1 時(shí)，H'達(dá)最小值0；當(dāng)物種數(shù)為2 以上，且每個(gè)物種個(gè)體數(shù)量相等時(shí)，H'達(dá)到最大值[38]。根據(jù)翁源縣界提取IUCN 所有紅色名錄兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物、魚類、淡水類群、鳥類和植物類別評(píng)估物種的空間范圍對(duì)應(yīng)的翁源縣域內(nèi)物種分布范圍，在ArcGIS 軟件中分層提取每一物種分布范圍計(jì)算H'指數(shù)并轉(zhuǎn)成30 m 柵格，最后疊加求和計(jì)算翁源縣的H'指數(shù)。

2.4 InVEST 生境質(zhì)量模型

InVEST 模型生境質(zhì)量模塊對(duì)于生境質(zhì)量的評(píng)價(jià)是通過(guò)分析生境斑塊在所處基質(zhì)中受到的各種威脅的綜合影響來(lái)進(jìn)行的[27]。衡量生境質(zhì)量有4 個(gè)要素：每種威脅的相對(duì)影響、每種生境類型對(duì)于每種威脅源的相對(duì)敏感性、自然棲息地（生境斑塊）與威脅來(lái)源的距離以及土地受法律保護(hù)的程度。假設(shè)威脅源對(duì)生境的干擾強(qiáng)度是線性衰退，柵格x處的生境類型為j，則生境類型在位置的退化程度如下所示[26]：

式中：Dxj為生境類型j中第x個(gè)生境像元的生境退化程度；r為生境威脅源；wr為威脅源r的權(quán)重；y為威脅源r中的柵格數(shù)；ry為土地利用圖中每個(gè)柵格上威脅源的個(gè)數(shù)；Sjr為土地利用類型j對(duì)威脅源r的敏感性；βx為生境保護(hù)程度；irxy為柵格y中的威脅源r對(duì)柵格x的影響；dxy為柵格x與柵格y的距離，km；drmax為威脅源r的影響范圍，km。

生境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中：Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Hj為土地利用類型j的生境適宜度；k為半飽和常數(shù)，一般取生境退化程度最大值的1/2；z為模型默認(rèn)參數(shù)，可設(shè)置為2.5。生境質(zhì)量得分域?yàn)?～1（生境適宜度最高時(shí)得分為1，最低時(shí)得分為0）。參考模型推薦值及已有研究成果[26-28,39]，威脅源及其相對(duì)權(quán)重和最大影響距離、生境適宜度及其對(duì)威脅源的相對(duì)敏感度賦值見表1 和表2。

表1 威脅源及其相對(duì)權(quán)重和最大影響距離Table 1 Threat sources and their relative weights and maximum impact distances

表2 生境適宜度及其對(duì)威脅源的相對(duì)敏感度Table 2 Habitat suitability and its relative sensitivity to threat sources

2.5 顧及地形與生物多樣性的InVEST 模型生物多樣性安全格局

基于生境質(zhì)量指數(shù)（Qxj）、生物多樣性綜合指數(shù)（BCI）和地形多樣性綜合指數(shù)（TDCI）構(gòu)建和計(jì)算區(qū)域水平的生物多樣性安全格局指數(shù)（BSPI），計(jì)算公式如下：

式中：β1、β2、β3為采用層次分析法（AHP）計(jì)算的權(quán)重系數(shù)，綜合考慮各指標(biāo)對(duì)研究區(qū)生物多樣性影響程度并參考前人研究成果[28,40]構(gòu)建比較矩陣，計(jì)算比較矩陣得到的最大特征值（3.00 92）所對(duì)應(yīng)歸一化特征向量，獲取Qxj、BCIx和TDCIx權(quán)重，CR 為0.008 8（＜0.1），通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

按照自然斷點(diǎn)法將生境質(zhì)量、生物多樣性及地形多樣性綜合指數(shù)及生物多樣性安全格局指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果從低至高分成1～5 級(jí)。生物多樣性安全格局按生物多樣性安全格局指數(shù)高低分級(jí)，分別對(duì)應(yīng)高安全、較高安全、中安全、較低安全、低安全5 個(gè)等級(jí)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生境質(zhì)量指數(shù)分布格局

通過(guò)InVEST 生境質(zhì)量模型對(duì)研究區(qū)生境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到HQI 分布格局（圖2）。從評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，翁源縣生境質(zhì)量高值區(qū)主要分布在森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是濕地生態(tài)系統(tǒng)中的河湖水系區(qū)是生境質(zhì)量最高區(qū)，這些區(qū)域受人為擾動(dòng)較小，生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，為區(qū)域生物提供了較好的生態(tài)環(huán)境；低值區(qū)主要分布在人工生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，這些區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)烈，生態(tài)系統(tǒng)受人為擾動(dòng)較大，生境質(zhì)量較低?？傮w來(lái)看翁源縣大部分區(qū)域生境質(zhì)量良好，尤其在人為擾動(dòng)較弱的水系和林地區(qū)最為明顯，生境質(zhì)量較低區(qū)集中在建設(shè)用地、耕地和其他農(nóng)用地等人類活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)域。

圖2 生境質(zhì)量指數(shù)分布格局Fig.2 Habitat quality index distribution pattern

3.2 地形與生物多樣性指數(shù)分布格局

SPI、RDW、RA 和TDCI 分析結(jié)果如圖3 所示?？傮w來(lái)看，TDCI 與RA 和SPI 的分布格局類似，有較好的一致性，而與RDW 分布格局相反。RA 較大區(qū)在中尺度效應(yīng)加持下，坡上、山脊與山谷區(qū)生物生境更趨多樣化，有利于不同生境物種的共存，物種豐富度更高；地形起伏度小、坡度位置平坦區(qū)，RDW 較大，尤其是河湖水系區(qū)，這些區(qū)域具有更大的坡面匯流面積或較低的水力坡降，土壤更容易達(dá)到飽和而產(chǎn)流，因此蘊(yùn)藏有更豐富的生物多樣性。

圖3 地形與生物多樣性指數(shù)分布格局Fig.3 Topography and biodiversity index distribution patterns

BCI 高值區(qū)主要分布在縣域西北部、東南與東北部，這些區(qū)域分別是翁北、西北森林自然公園、青云山自然保護(hù)區(qū)與貴東飲用水源-半溪自然保護(hù)區(qū)所在地，自然生境質(zhì)量良好，物種多樣性豐富，HF 低，但ZFGD 與BS 較高，因此，BCI 較高；低值區(qū)與TDCI、HQI 低值分布格局類似，主要為受人類活動(dòng)擾動(dòng)壓力較大的建設(shè)用地與耕地區(qū)，BR 與H'本身較低，HF 高，ZFGD 與BS 下降，導(dǎo)致BCI 較低。

3.3 生物多樣性綜合安全格局

基于生物多樣性綜合安全格局指數(shù)（BSPI）的分級(jí)結(jié)果見圖4 及表3。從總體分布來(lái)看，翁源縣BSPI 與HQI、BCI 及TDCI 分布有較好的一致性，且具有更精細(xì)的格局分布。低風(fēng)險(xiǎn)/低脆弱（高安全）區(qū)域面積為37 873.71 hm2，占全域總面積的17.44%，主要分布在縣域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地、交通水利和耕地等人類活動(dòng)干擾頻繁而強(qiáng)烈區(qū)，物種相對(duì)貧乏，生物多樣性相對(duì)較低，生態(tài)系統(tǒng)類型單一、脆弱，生境質(zhì)量較差；中風(fēng)險(xiǎn)/中脆弱（中安全）區(qū)域面積27 643.77 hm2，占全域總面積的12.73%，主要分布在滃江及支流河湖水系周邊緩沖帶、人工和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)周邊與山麓結(jié)合帶，為人類活動(dòng)中度干擾區(qū)，物種豐富度一般，局部生物多樣性較豐富，但生物多樣性總體水平一般；高風(fēng)險(xiǎn)/高脆弱（較低安全及低安全）區(qū)域面積達(dá)到151 638.30 hm2，占全域總面積的69.83%，主要分布在翁北、西北森林公園、自然保護(hù)區(qū)與翁?hào)|南、翁?hào)|北飲用水源和自然保護(hù)區(qū)，為人類活動(dòng)影響微弱區(qū)，物種和生態(tài)系統(tǒng)類型豐富，植被覆蓋好，生境質(zhì)量高。

表3 生物多樣性綜合安全格局分布面積統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics on the distribution area of comprehensive biodiversity security pattern

圖4 生物多樣性綜合安全格局及生態(tài)保護(hù)紅線Fig.4 Comprehensive biodiversity security pattern and ecological conservation redline

對(duì)比翁源縣生物多樣性綜合安全格局與生態(tài)保護(hù)紅線劃定范圍（圖4 及表3），高風(fēng)險(xiǎn)低安全面積占生態(tài)保護(hù)紅線劃定面積的71.32%，高風(fēng)險(xiǎn)低和較高風(fēng)險(xiǎn)較低安全面積占比達(dá)到96.69%，說(shuō)明研究區(qū)生物多樣性綜合安全格局符合生態(tài)保護(hù)紅線中南嶺山地生物多樣性維護(hù)-水源涵養(yǎng)生態(tài)保護(hù)區(qū)定位的實(shí)際情況，同時(shí)，這與原國(guó)家環(huán)境保護(hù)部2015年發(fā)布的《中國(guó)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域范圍》中指出，研究區(qū)所在的北江支流滃江流域大部分區(qū)域?qū)儆谖覈?guó)南嶺生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域的客觀事實(shí)相吻合。

4 討論

InVEST 模型生境質(zhì)量模塊基于土地利用類型的地類景觀與生態(tài)威脅源的關(guān)系，通過(guò)分析生境質(zhì)量（或者生物棲息地質(zhì)量）間接反映生物多樣性高低[41]，但忽視了不同土地利用強(qiáng)度與土地管理方式對(duì)區(qū)域生物多樣性的影響，有研究表明農(nóng)業(yè)有機(jī)耕作管理方式可能會(huì)增強(qiáng)局域物種多樣性，而土地利用強(qiáng)度增加會(huì)減少局域物種豐富度[42]。因此，未來(lái)研究還需充分結(jié)合區(qū)域復(fù)雜的土地利用方式與環(huán)境生態(tài)交互影響過(guò)程，才能提升模型對(duì)區(qū)域生物生境質(zhì)量的評(píng)估精度。

限于縣域尺度物種分布、豐富度等生物多樣性相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取難度，生物多樣性指數(shù)計(jì)算主要采用廣泛使用的IUCN 數(shù)據(jù)源，但有研究表明IUCN 物種分布范圍仍有較大的不確定性[43]，為此采用了生物多樣性豐富度與重要度、人類足跡和植被總覆蓋度指標(biāo)修正生物多樣性安全格局評(píng)價(jià)結(jié)果。此外，基于縣域小尺度和數(shù)據(jù)源中能獲取到的最詳盡空間分辨率考量，統(tǒng)一將各種數(shù)據(jù)源重采樣為30 m 柵格以便于分析計(jì)算，盡管如此，更高精度的物種分布范圍數(shù)據(jù)的獲取用來(lái)精細(xì)刻畫區(qū)域生物多樣性格局仍然十分必要，野外樣方調(diào)查、長(zhǎng)期定位觀測(cè)、生物多樣性本底調(diào)查結(jié)合遙感觀測(cè)、衛(wèi)星追蹤等手段獲取生物地理分布數(shù)據(jù)可有效反映區(qū)域生物多樣性空間分布特征。

生物多樣性和生境質(zhì)量可分別代表物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性層次的區(qū)域生物多樣性安全格局評(píng)價(jià)，在大中尺度景觀水平上，生物多樣性還包含著生態(tài)系統(tǒng)狀況及彈性（或區(qū)域環(huán)境狀況）和生態(tài)系統(tǒng)景觀多樣性等[3]，為此結(jié)合地形景觀條件改進(jìn)了區(qū)域生物多樣性綜合安全格局分布的評(píng)估方法，同時(shí)通過(guò)區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線和《中國(guó)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域范圍》等相關(guān)資料進(jìn)行驗(yàn)證與分析，表明改進(jìn)優(yōu)化后的評(píng)估結(jié)果更能較精細(xì)和客觀地反映研究區(qū)生物多樣性安全格局。限于篇幅僅探討了地形景觀對(duì)區(qū)域生物多樣性安全格局的影響，而區(qū)域水熱氣候差異同樣也會(huì)影響區(qū)域生物多樣性富集與分布，且能更好地解釋富集度的空間異質(zhì)現(xiàn)象[44]，因此，在景觀及更宏觀的尺度上，有待進(jìn)一步深入研究水熱條件對(duì)區(qū)域生物多樣性綜合安全格局的影響。

5 結(jié)論

（1）翁源縣整體生境質(zhì)量指數(shù)較高，尤其在人為擾動(dòng)較弱的水系和林地最為明顯，生境質(zhì)量指數(shù)較低區(qū)集中在建設(shè)用地、耕地和其他農(nóng)用地等人類活動(dòng)影響強(qiáng)烈區(qū)域。

（2）地形多樣性綜合指數(shù)與地形起伏度和地形坡度位置指數(shù)的分布格局具有較好的一致性，而與地形濕度指數(shù)相對(duì)差值分布格局相反。生物多樣性指數(shù)分布格局主要與香農(nóng)-威納指數(shù)物種多樣性本底分布及生物多樣性豐富度、人類足跡指數(shù)、生物多樣性重要度與植被總覆蓋度的交互影響作用相關(guān)。

（3）生物多樣性綜合安全格局指數(shù)與生境質(zhì)量指數(shù)、生物多樣性綜合指數(shù)及地形多樣性綜合指數(shù)分布有較好的一致性，低風(fēng)險(xiǎn)/低脆弱（高安全）區(qū)主要分布在縣域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地、交通水利和耕地等人類活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)，高風(fēng)險(xiǎn)/高脆弱（低安全）區(qū)主要分布在翁北、西北、東南、東北自然保護(hù)和飲用水源等人類活動(dòng)干擾微弱區(qū)。通過(guò)與區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線等相關(guān)資料進(jìn)行驗(yàn)證與分析，表明改進(jìn)優(yōu)化后的評(píng)估結(jié)果更能較精細(xì)和客觀地反映研究區(qū)生物多樣性安全格局。