近十年雄安新區(qū)景觀格局動(dòng)態(tài)變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

胡唐松,吳鑫淼,王曉夢(mèng),李小兵,郄志紅

(1河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院,河北 保定 071001;2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 保定 071001;3遷安市水利局,河北 唐山 063099)

區(qū)域的景觀異質(zhì)性可通過(guò)景觀格局來(lái)體現(xiàn),景觀格局也是各種生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果。它影響著生物動(dòng)態(tài)和物質(zhì)交換等多方面的生態(tài)過(guò)程[1]。人類活動(dòng)最直觀的表現(xiàn)形式是土地利用的變化,產(chǎn)業(yè)構(gòu)成的變動(dòng)、新興產(chǎn)業(yè)的涌入、地方政策等都可以使土地利用類型發(fā)生巨大改變,同時(shí)也直接影響著景觀結(jié)構(gòu)在空間上的布局[2-4]。近年來(lái),利用長(zhǎng)序列多幅遙感影像研究分析區(qū)域景觀格局演變及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制已成為主流。張敏等研究了白洋淀濕地近30年和近33年景觀格局變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制[5,6];張繼等基于1990-2015年遙感影像,對(duì)塔里木河流域景觀格局演變進(jìn)行分析[7]。上述研究表明區(qū)域的生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展受景觀格局變化的影響,而引起景觀格局變化的主要驅(qū)動(dòng)因子是人類活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

土地利用及景觀格局變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。已有研究表明,城市的發(fā)展、土地利用類型的改變、人類活動(dòng)等將會(huì)直接影響生態(tài)系統(tǒng)的境況,從而改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空分布格局[8]。黃琴等基于歷史遙感數(shù)據(jù),分析土地利用情況,探究成都市近20年的景觀格局變化及其生態(tài)效應(yīng)[9]。除了對(duì)現(xiàn)階段的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià),還可以對(duì)未來(lái)不同土地利用類型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。薛萬(wàn)來(lái)等模擬預(yù)測(cè)永定河流域2025、2035年的土地利用空間分布,并評(píng)估了1985-2035年10期碳儲(chǔ)量[10]。

2017年4月1日中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)通知,決定設(shè)立河北雄安新區(qū),這是千年大計(jì)、國(guó)家大事。雄安新區(qū)的建設(shè)發(fā)展過(guò)程中需要協(xié)調(diào)好生態(tài)環(huán)境保護(hù)和城市發(fā)展之間的關(guān)系。徐涵秋等對(duì)近11年來(lái)雄安新區(qū)的地表不透水面、植被和水體3大覆蓋類型的變化進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明新區(qū)設(shè)立前的本底生態(tài)質(zhì)量較好,穩(wěn)中略升[11];萬(wàn)虹麟等在分析2005-2020年雄安新區(qū)土地利用空間分布特征的基礎(chǔ)上,評(píng)估了3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,并提出相關(guān)建議[12]。

目前相關(guān)學(xué)者對(duì)雄安新區(qū)不同時(shí)段土地利用變化方面開(kāi)展了研究,但仍缺少對(duì)雄安新區(qū)長(zhǎng)序列景觀格局變化特征的分析和區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的動(dòng)態(tài)評(píng)估?；诖?本研究擬借助遙感和 GIS 技術(shù),運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)理論和方法,對(duì)雄安新區(qū)景觀格局演變進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列下的定量、動(dòng)態(tài)分析,并在土地利用的基礎(chǔ)上結(jié)合 InVEST 模型,選取碳儲(chǔ)存和生境質(zhì)量2個(gè)模塊對(duì)雄安新區(qū)近10年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能做出評(píng)價(jià),以期為雄安新區(qū)土地利用景觀格局和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

雄安新區(qū)位于太行山東麓,毗鄰北京、天津和保定,與京津距離約為105 km,形成等邊三角形格局,區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯、交通便捷通暢。規(guī)劃范圍包括雄縣、容城、安新3個(gè)縣及周邊高陽(yáng)縣、任丘市部分區(qū)域,其地理坐標(biāo)為E 115°38′～116°19′,N 38°43′～39°05′。雄安新區(qū)的土地資源和水資源都較為豐富,新區(qū)內(nèi)主要有白溝引河、大清河、南拒馬河、漕河等河流,規(guī)劃總面積約1 770 km2?！叭A北明珠”-白洋淀是雄安新區(qū)發(fā)展的重要生態(tài)水體,在繪制雄安新區(qū)“藍(lán)綠交織,水城共融畫(huà)卷”的過(guò)程中有著不可或缺的作用[13]。白洋淀(E 115°46′～116°08′ ,N 38°43′～39°01′ )位于雄安新區(qū)腹部,白洋淀屬于淺水湖泊,平均水位為8.8 m,是華北平原最大的淡水湖泊,淀區(qū)面積為360 km2,約85.7%的水域面積分布于安新縣境內(nèi)。

2 研究資料與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

遙感影像的選取遵循季節(jié)相似、空間分辨率一致、云量稀少(低于10%)的原則,另外考慮雄安新區(qū)的耕地作物和白洋淀水生植物的生長(zhǎng)旺盛期(6-9月份內(nèi)),決定選取2013、2015、2017、2022年的Landsat TM影像進(jìn)行分析(表1)。

表1 衛(wèi)星遙感影像信息

圖像的預(yù)處理包括輻射定標(biāo)、大氣校正等步驟,以2019年6月14日Landsat OLI為基準(zhǔn)影像,對(duì)研究所使用的影像進(jìn)行幾何精校正,最后按照雄安新區(qū)行政邊界矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行裁剪,得到研究區(qū)的衛(wèi)星影像圖。

2.2 土地利用類型分類與信息提取

根據(jù)雄安新區(qū)野外考察結(jié)果并綜合考慮研究區(qū)的生態(tài)水文情況以及人類活動(dòng)的影響,最終確定將研究區(qū)土地利用劃分為建設(shè)用地、林地、開(kāi)闊水體、耕地、水生植被和裸地6種類型,詳見(jiàn)表2。

表2 雄安新區(qū)土地利用類型分類體系

在確定了雄安新區(qū)土地類型分類體系后,結(jié)合Google Earth軟件和野外考察,使用支持向量機(jī)分類法(SVM)在ENVI 5.3軟件中對(duì)研究區(qū)4期遙感影像進(jìn)行分類。分類精度評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,4期影像解譯結(jié)果的Kappa系數(shù)分別為0.87、0.86、0.83和0.91,均可滿足分類精度要求。根據(jù)影像分類情況利用ENVI軟件的Classical功能對(duì)分類錯(cuò)誤的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,最終得到研究區(qū)專題解譯數(shù)據(jù)。完成土地利用類型分類后,利用InVEST模型計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

2.3 景觀格局指數(shù)的選取

通過(guò)景觀指數(shù)來(lái)分析景觀格局的變化是當(dāng)下最常用的方法。本研究主要選取能體現(xiàn)研究區(qū)破碎化、形狀和異質(zhì)性等方面的景觀指數(shù),在參考眾多關(guān)于土地利用景觀格局演變的研究方法后,在類型水平上選擇5個(gè)景觀指數(shù),分別為:最大斑塊指數(shù)(LPI)、斑塊密度(PD)平均斑塊面積(MPS)、聚集度指數(shù)(COHESION)和周長(zhǎng)面積分維數(shù)(PAFRAC);在景觀水平上選擇4個(gè)景觀指數(shù),分別為:斑塊個(gè)數(shù)(NP)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)和聚集度指數(shù)(CONTAG)來(lái)進(jìn)行分析。使用 Fragstats 4.2軟件計(jì)算研究區(qū)各個(gè)景觀格局指數(shù),利用面積轉(zhuǎn)移矩陣分析景觀類型轉(zhuǎn)移特征,所選各個(gè)指數(shù)的概念、生態(tài)學(xué)意義及計(jì)算方法此處不作敘述,詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[14]。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

2.4.1 碳儲(chǔ)存 利用 InVEST 3.13.0 模型中的碳儲(chǔ)存模塊來(lái)評(píng)估雄安新區(qū)近10年來(lái)的碳儲(chǔ)量變化,計(jì)算公式為:

Ctotal=Cabove+Cbelow+Csoil+Cdead

(1)

式中:Ctotal、Cabove、Cbelow、Csoil、Cdead分別代表總碳儲(chǔ)存量、地上碳儲(chǔ)存量、地下碳儲(chǔ)存量、土壤碳儲(chǔ)存量和死亡有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)存量,考慮到死亡有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)存量含量很小且難以獲取,故本研究中取Cdead值為0。

2.4.2 生境質(zhì)量 利用 InVEST 3.13.0 模型中的生境質(zhì)量模塊來(lái)評(píng)估雄安新區(qū)的生境質(zhì)量變化情況,計(jì)算公式為:

(2)

式中:j為生境類型;x為生境質(zhì)量及所受脅迫水平;Hj為生境適合性指數(shù);z為歸一化常量;k為半飽和常數(shù)。根據(jù)研究區(qū)的土地利用情況,同時(shí)分析結(jié)合前人的研究結(jié)果,本研究選取建設(shè)用地、耕地和裸地作為脅迫因子。

3 結(jié)果與分析

3.1 雄安新區(qū)土地利用變化特征分析

3.1.1 土地利用類型分布 圖2為2013-2022年雄安新區(qū)各土地類型的面積變化,可以看出雄安新區(qū)總面積為1 768.68 km2,見(jiàn)表3,不同時(shí)期各土地利用類型分布特征如下(圖1):

圖1 不同時(shí)期雄安新區(qū)各土地利用類型變化

圖2 2013-2022年雄安新區(qū)類型水平景觀格局指數(shù)變化

表3 2013-2022年雄安新區(qū)土地利用類型面積變化

2013年耕地、林地面積為1 042.83、133.01 km2,占比為58.96%、7.52%。2015年耕地面積為912.21 km2,占比為51.58%,相較于2013年有小幅下降趨勢(shì);林地面積為168.03 km2,占比為9.50%。2017年耕地面積為824.33 km2,占比為46.61%,相較于2015年占比下降了4.97%;林地面積為255.14 km2,占比為14.43%。2022年耕地面積為481.23 km2,占比為27.21%,相較于2017年占比下降了19.12%;林地面積為562.30 km2,占比為31.79%。由表2可以看出,近10年來(lái)耕地一直是雄安新區(qū)最主要的土地利用類型。

2013到2022年期間建設(shè)用地面積占比從16.61% 增加到22.52%,呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)。耕地面積呈下降趨勢(shì),其中2017年-2022年呈大幅度下降趨勢(shì),占比從58.96%下降到27.21%,減少面積達(dá)470.80 km2。林地面積呈逐漸上升趨勢(shì),2013年-2017年占比上升了6.91%,2017-2022年持續(xù)增加到31.79%,大幅上升了17.36%,增加面積達(dá)307.16 km2。裸地面積呈下降趨勢(shì),占比由2013年的3.59%下降到2022年的1.56%,總下降面積為35.90 km2。

由表3可知,位于雄安新區(qū)內(nèi)的白洋淀濕地最主要的土地類型為水生植被和開(kāi)闊水體,2013-2022年白洋淀濕地耕地面積呈下降趨勢(shì),主要集中在藻苲淀和馬棚淀;水生植被面積呈"增加-減少-減少"的趨勢(shì),但總體上呈增加趨勢(shì);開(kāi)闊水體面積呈“減少-增加-再增加”的趨勢(shì),相較于2013年,2022年開(kāi)闊水體面積增加了42.37 km2。

在研究時(shí)段內(nèi)土地利用變化最為明顯的時(shí)期是2017-2022年,這主要是由于雄安新區(qū)秉承“先植綠,后建城”的發(fā)展理念,于2017年11月13日正式啟動(dòng)“千年秀林”工程,到2022年“千年秀林”和郊野公園累計(jì)造林3.2萬(wàn)hm2、植樹(shù)2 300余萬(wàn)株,5年來(lái)雄安新區(qū)森林覆蓋率由14%提高到32%,耕地面積和林地面積變化最為明顯[25]。

3.1.2 土地利用類型轉(zhuǎn)變 根據(jù)雄安新區(qū)各種景觀類型的逐年面積變化,將2013-2022年劃分為2013-2017年、2017-2022年2個(gè)時(shí)間段,分析雄安新區(qū)各種景觀類型的轉(zhuǎn)變情況,結(jié)果如表4。

表4 不同時(shí)段雄安新區(qū)各土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣

由表4可看出,雄安新區(qū)耕地面積呈下降趨勢(shì),其中在第二個(gè)時(shí)段呈快速下降趨勢(shì),裸地面積逐年縮減,建設(shè)用地面積在逐年遞增,開(kāi)闊水體和水生植被都呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。在濕地面積持續(xù)擴(kuò)張的同時(shí),林地面積不斷擴(kuò)張,尤其是到2017年之后,擴(kuò)張速度尤為迅速。

2013-2022年研究區(qū)景觀類型的主要轉(zhuǎn)移是耕地向建設(shè)用地和林地轉(zhuǎn)移、水生植被向開(kāi)闊水體轉(zhuǎn)移。2013-2017年,耕地面積減少了218.50 km2,其中有58.99 km2轉(zhuǎn)化為了建設(shè)用地,69.51 km2轉(zhuǎn)化為了水生植被。

2017-2022年各景觀類型往林地轉(zhuǎn)換,林地面積大幅增加,耕地面積快速減少。與2017年相比,在保有178.52 km2林地的基礎(chǔ)上,分別有280.11 km2的耕地和68.52 km2的建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為林地;有94.47 km2、43.92 km2的耕地分別轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地和水生植被。除轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地和林地外,濕地景觀之間的相互轉(zhuǎn)換也較為明顯,其中水生植被向開(kāi)闊水體的過(guò)渡最為明顯,有20.56 km2的水生植被轉(zhuǎn)化為開(kāi)闊水體。

2013-2022年間,雄安新區(qū)白洋淀淀區(qū)濕地與非濕地之間的轉(zhuǎn)化較為明顯,大量的耕地轉(zhuǎn)化為水生植被(88.15 km2)和開(kāi)闊水體(14.85 km2),白洋淀濕地面積增加,水生植被、開(kāi)闊水體和耕地之間的相互轉(zhuǎn)化與淀區(qū)水位變化之間關(guān)聯(lián)密切。

3.2 雄安新區(qū)景觀格局變化特征分析

3.2.1 類型水平上景觀格局變化特征 雄安新區(qū)在類型水平上各景觀格局指數(shù)的變化情況如下圖2所示。

最大斑塊指數(shù)(LPI)可以確定景觀中的優(yōu)勢(shì)斑塊類型。耕地、水生植被的LPI指數(shù)一直高于其他土地利用類型,說(shuō)明雄安新區(qū)的主要景觀類型是耕地和水生植被;其中在 2017 年以后,林地的LPI指數(shù)增長(zhǎng)迅速,說(shuō)明從 2017 年開(kāi)始的雄安新區(qū)"千年秀林"工程和森林城市建設(shè)成效顯著。斑塊密度(PD)表示某種斑塊在景觀中的密度,可反映出某一類型景觀的破碎化程度以及整體景觀的異質(zhì)性。開(kāi)闊水體、耕地和水生植被的斑塊密度都是呈逐年增大,并且在2022年達(dá)到最大值,表明雄安新區(qū)白洋淀濕地的景觀破碎化程度在2013-2022年期間逐漸增大,林地、裸地與建設(shè)用地的斑塊密度先增大后減小,表明近年以來(lái),雄安新區(qū)的城市開(kāi)發(fā)力度加強(qiáng),林地和建設(shè)用地成片擴(kuò)張,景觀破碎化程度降低。2013-2022年間,建設(shè)用地的平均斑塊面積(MPS)呈增大趨勢(shì),耕地的平均斑塊面積逐漸減小,最小值出現(xiàn)在2022年,說(shuō)明耕地類型被分割,小斑塊增多,破碎化程度增加,而林地的平均斑塊面積逐年增加,說(shuō)明林地在擴(kuò)張,植樹(shù)造林規(guī)模在增大。

聚集度指數(shù)(COHESION)表示景觀類型的空間連通度,值越大景觀類型斑塊聚集度越高。2013年至2022年,建設(shè)用地、開(kāi)闊水體、耕地和水生植被的聚集度指數(shù)變化幅度不大,趨于穩(wěn)定。林地的聚集度指數(shù)增加,裸地的聚集度指數(shù)減少較多。這說(shuō)明建設(shè)用地、開(kāi)闊水體、耕地和水生植被的空間連通性好。與以上幾個(gè)景觀指數(shù)相同,林地的空間連通性持續(xù)向好,最好出現(xiàn)在2022年;裸地聚集度指數(shù)相對(duì)較低,說(shuō)明空間分布離散,破碎化程度高,連通性低,空間連通性最差的時(shí)間出現(xiàn)在2017年。

周長(zhǎng)-面積分維數(shù)(PAFRAC)可反映景觀形狀復(fù)雜程度,其值越大,表示該景觀斑塊形狀越復(fù)雜。由圖 2 可知,所有景觀類型中周長(zhǎng)-面積分維數(shù)最高的是水生植被,其值達(dá)到 1.38 ,這說(shuō)明水生植被的斑塊形狀最復(fù)雜,建設(shè)用地次之。與2013年相比,2022年林地、開(kāi)闊水體的周長(zhǎng)-面積分維數(shù)都略有增加,建設(shè)用地、耕地、水生植被和裸地的周長(zhǎng)-面積分維數(shù)都略有減小。這說(shuō)明受到人類活動(dòng)的影響,林地和開(kāi)闊水體的不規(guī)則性都有些許增加,建設(shè)用地、耕地、水生植被和裸地的形狀趨于規(guī)則。

3.2.2 景觀水平上景觀格局變化特征 不同時(shí)期雄安新區(qū)景觀水平上的景觀格局指數(shù)變化情況如表5所示。

表5 2013-2022年雄安新區(qū)景觀水平上景觀格局指數(shù)變化

在2013-2022年期間,雄安新區(qū)的斑塊個(gè)數(shù)(NP)呈"減小-增加-減小"的趨勢(shì),其中在2017年達(dá)到最大(15 508個(gè)), 2015 年最小(12 656個(gè)),說(shuō)明2013-2022年雄安新區(qū)景觀破碎度先減小后增加,在2017年達(dá)到峰值。景觀形狀指數(shù)(LSI)經(jīng)歷了一個(gè)先減小后增加的過(guò)程,最小值出現(xiàn)在2015年,在2022年達(dá)到最大值為48.90,2022年相較于2013年景觀形狀指數(shù)增加了1.43,景觀形狀變得復(fù)雜。香農(nóng)多樣式指數(shù)(SHDI)整體上略有增加,最大值出現(xiàn)在2022年,表明2022年景觀豐富度最大,各景觀類型所占比例最均衡。蔓延度指數(shù)(CONTAG)呈先減小后增加的趨勢(shì),但整體上呈增加趨勢(shì),表明景觀中占優(yōu)勢(shì)的斑塊類型的連通性增強(qiáng),大斑塊比例增加。

3.3 雄安新區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

3.3.1 碳儲(chǔ)存與固碳能力分析 利用 InVEST 模型的碳儲(chǔ)存模塊分別計(jì)算了雄安新區(qū)2013-2022年3期的碳儲(chǔ)量(圖3),并統(tǒng)計(jì)了不同時(shí)段各土地利用類型的固碳量,見(jiàn)表6。

圖3 不同時(shí)期雄安新區(qū)各土地利用類型碳儲(chǔ)量

表6 不同時(shí)期雄安新區(qū)各土地利用類型碳儲(chǔ)量及固碳量

從時(shí)間變化上看(表6),2013-2022年雄安新區(qū)碳儲(chǔ)量呈上升趨勢(shì),近10年碳儲(chǔ)量增加了60.59×106MgC,增幅為2.42%,年均增長(zhǎng)6.06×106MgC,其中2017-2022年增長(zhǎng)得最快,年均增長(zhǎng)7.96×106MgC。這一時(shí)期的增長(zhǎng)主要是由于雄安新區(qū)堅(jiān)持綠色、低碳發(fā)展,通過(guò)一系列生態(tài)治理工程,使研究區(qū)內(nèi)林地、水生植被面積快速增大,碳儲(chǔ)量快速增長(zhǎng),且當(dāng)前土地利用格局下的生態(tài)固碳量高于原有土地利用格局下的固碳量。

從各土地利用類型的碳儲(chǔ)量來(lái)看(圖3),雄安新區(qū)建設(shè)用地的碳儲(chǔ)量整體呈小幅度上升趨勢(shì),碳儲(chǔ)存量由2013年的102.34×106MgC上升到2022年的125.85×106MgC。林地的碳儲(chǔ)存量呈逐年增加趨勢(shì),其中2017-2022年增長(zhǎng)速度最快,年均增長(zhǎng)量達(dá)到120.16×106MgC。開(kāi)闊水體的碳儲(chǔ)存量呈上升趨勢(shì),耕地的碳儲(chǔ)存量整體呈下降態(tài)勢(shì),由2013年的1 621.16×106MgC下降至2022年的714.76×106MgC,累計(jì)減少量達(dá)到906.40×106MgC。水生植被的碳儲(chǔ)存量呈"先上升后下降"趨勢(shì),裸地的固碳量呈逐漸下降趨勢(shì),這與水生植被面積先增加后減少、裸地面積持續(xù)減少呈一致態(tài)勢(shì)。

3.3.2 生境質(zhì)量分析 通過(guò) InVEST 模型運(yùn)算得到雄安新區(qū)2013年和2022年生境質(zhì)量水平圖(圖4)。為了更加直觀地進(jìn)行生境質(zhì)量水平的比較,通過(guò) ArcGIS 軟件將 InVEST 模型運(yùn)算得到的生境質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行重分類,得到2013和2022年生境質(zhì)量面積占比變化表格(表7)。

圖4 雄安新區(qū)生境質(zhì)量水平空間分布圖

表7 2013和2022年雄安新區(qū)生境質(zhì)量面積占比變化

從空間格局角度來(lái)看(圖4):生境質(zhì)量?jī)?yōu)的區(qū)域主要分布在白洋淀以北、趙王新河流域和白洋淀濕地,與土地利用空間格局中林地及濕地的分布基本吻合,其空間主要特征為植被覆蓋度高;生境質(zhì)量水平中等的區(qū)域分布于城鎮(zhèn)建設(shè)用地與周邊林地之間,部分為耕地,部分為靠近道路建設(shè)用地的生境質(zhì)量較為一般的林草地,其空間主要特征為植被覆蓋度較低、人為干預(yù)較強(qiáng);生境質(zhì)量水平差的區(qū)域多為路網(wǎng)密集且耕地與建設(shè)用地占比較大的區(qū)域,主要集中在安新縣、容城縣、雄縣主城區(qū)及其鄉(xiāng)村的居民點(diǎn),其空間主要特征為人口密度大、土地硬質(zhì)化水平高、綠化率較低和交通可達(dá)性高。

由表7可以得出:雄安新區(qū)2013-2022年間整體的生境質(zhì)量差異較為明顯,2013年生境質(zhì)量評(píng)為優(yōu)和良的地區(qū)面積占比為 7.85%,2022 年優(yōu)良面積占比為 37.19%,增長(zhǎng)幅度達(dá)29.34個(gè)百分點(diǎn)。中等生境質(zhì)量的地區(qū)面積占比從2013年的59.32%下降至2022年的25.66%,降幅為33.66個(gè)百分點(diǎn),下降面積達(dá)595.37 km2。最低等級(jí)(差)生境質(zhì)量的地區(qū)面積占總比從2013年的32.83%上升至2022年的37.15%,增加了4.32個(gè)百分點(diǎn)。總的來(lái)看,2013-2022年間雄安新區(qū)的生境質(zhì)量持續(xù)向好。

4 討論與結(jié)論

本研究在2013-2022年長(zhǎng)時(shí)間序列遙感影像的基礎(chǔ)上,提取雄安新區(qū)4年的景觀格局,并結(jié)合InVEST模型與土地利用對(duì)研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,主要研究結(jié)果如下:

(1)近10年,雄安新區(qū)的土地利用情況發(fā)生了較大的變化,耕地和裸地面積總體呈下降趨勢(shì),林地面積快速增長(zhǎng)。2013-2022年期間,雄安新區(qū)藍(lán)綠空間變化明顯,隨著雄安新區(qū)白洋淀入淀水量的增加,開(kāi)闊水體、水生植物和耕地三者之間的相互轉(zhuǎn)換較為明顯,白洋淀濕地面積有較大增加;林地面積自2017年開(kāi)始大幅增加,到2022年林地面積占比從7.52%上升至31.79%。

(2)對(duì)景觀格局指數(shù)的研究結(jié)果表明,耕地、林地和水生植被是雄安新區(qū)主要的景觀類型。其中,水生植被的景觀斑塊形狀最復(fù)雜,其次是建設(shè)用地;開(kāi)闊水體、水生植被、耕地的景觀破碎化程度在逐年增大,并在2022年達(dá)到最大。香農(nóng)多樣性指數(shù)整體上略增,表明雄安新區(qū)在2022年景觀豐富度最大,各景觀類型所占比例最均衡。蔓延度指數(shù)也呈增加趨勢(shì),表明雄安新區(qū)整體景觀中大斑塊的比例增加,優(yōu)勢(shì)斑塊類型連通性增強(qiáng)。

(3)分析雄安新區(qū)碳儲(chǔ)量及固碳情況可知,近10年雄安新區(qū)碳儲(chǔ)量增加了60.59×106MgC,其中2017-2022年增長(zhǎng)最快,年均增長(zhǎng)7.96×106MgC。2022年耕地、林地和濕地為主要的碳儲(chǔ)地,碳儲(chǔ)量分別為714.76×106MgC、995.52×106MgC和701.13×106MgC,占總碳儲(chǔ)量的94.22%。

(4)通過(guò)2013-2022年生境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)時(shí)空演變分析得出,雄安新區(qū)近10年整體生境質(zhì)量逐漸向好,生境質(zhì)量評(píng)價(jià)為優(yōu)和良的地區(qū)大大增加,中等生境下降迅速,差等生境有輕微上漲趨勢(shì)。從2017-2022年間以林地和濕地為主要利用類型的優(yōu)良生境占比快速增加,耕地為主要用地類型的一般品質(zhì)生境占比迅速下降,同時(shí)以建設(shè)用地為主的較低生境質(zhì)量有所上升。

城市的發(fā)展離不開(kāi)生態(tài)環(huán)境,研究土地利用與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相互作用,對(duì)雄安新區(qū)綠色健康發(fā)展及其生態(tài)安全構(gòu)建具有重要作用。雄安新區(qū)近10年的發(fā)展迅速,土地利用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的變化,尤其在2017年后,發(fā)展模式由高速度向可持續(xù)、高質(zhì)量綠色發(fā)展轉(zhuǎn)變,更注重生態(tài)用地的保護(hù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了積極的影響。林地面積集中在2017-2022年快速增加,這與雄安新區(qū)起步區(qū)的擴(kuò)建、“千年秀林”植樹(shù)造林工程實(shí)施有關(guān)。本研究林地和開(kāi)闊水體的生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化明顯,雄安新區(qū)未來(lái)應(yīng)更加注重對(duì)白洋淀濕地、林地的保護(hù)以及森林城市建設(shè),提升林、草覆蓋率,同時(shí)優(yōu)化林種結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)方法多樣,其中模型法需要的參數(shù)多,結(jié)果較為準(zhǔn)確,但模型參數(shù)的設(shè)置及結(jié)果校正是難點(diǎn),研究雖已驗(yàn)證輸出結(jié)果,但對(duì)參數(shù)的優(yōu)化仍是未來(lái)研究重點(diǎn);本研究?jī)H從碳儲(chǔ)存及固碳能力、生境質(zhì)量等方面探討了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基于土地利用和景觀格局變化的相應(yīng)機(jī)制,將來(lái)需要加強(qiáng)關(guān)于高質(zhì)量發(fā)展下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化響應(yīng)的研究。