基于最優(yōu)格網(wǎng)的天水市景觀脆弱性時(shí)空變化特征

關(guān)鍵詞：尺度效應(yīng)；景觀格局；景觀脆弱性；最優(yōu)格網(wǎng)；天水市

0 引言

在地理空間的表示和分析中，空間尺度被視為一個(gè)普遍存在的核心問題，從時(shí)空角度來看，尺度分為時(shí)間尺度、空間尺度和時(shí)空尺度[1-3]。大多數(shù)軟件和程序都是以柵格數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)來運(yùn)行，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作時(shí)，它們的計(jì)算成果可能會(huì)因?yàn)榭臻g尺度的變化而有所變動(dòng)，即產(chǎn)生“可塑性面積”問題[4]。只有選擇了合適的研究標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于景觀結(jié)構(gòu)的探索才會(huì)具有實(shí)際意義。如何選取最佳尺度，成為研究人員所關(guān)心的一個(gè)重點(diǎn)，對(duì)于尺度效應(yīng)的研究分為兩類。一類是從多尺度角度去考慮，多尺度可以對(duì)所面臨的問題從多個(gè)尺度剖析，使問題得以更為全面的解決。LIUDandan等[5]對(duì)鄱陽湖濕地健康進(jìn)行了多尺度評(píng)估。鄧鈺櫟等[6]為了更好地對(duì)廣東省韶關(guān)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究選擇了雙尺度。黃啟抒[7]從多尺度下探究了城市景觀與地表溫度的關(guān)聯(lián)。另一類是選取最優(yōu)的空間尺度對(duì)所面臨的問題進(jìn)行分析，由于基于最優(yōu)空間尺度因而在反映及解決問題時(shí)更為準(zhǔn)確。左岍等[8]基于研究區(qū)面積與平均斑塊面積利用半變異函數(shù)在5種格網(wǎng)下選出最優(yōu)格網(wǎng)4km×4km。邊振興等[9]基于統(tǒng)計(jì)學(xué)確定1000m為景觀指數(shù)對(duì)農(nóng)田地表節(jié)肢動(dòng)物多樣性影響的最優(yōu)尺度。兩類研究中研究人員均偏向于多尺度，而最優(yōu)尺度的研究偏少。景觀脆弱性與景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)都是對(duì)生態(tài)評(píng)價(jià)的兩種評(píng)價(jià)方法，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)多是以景觀脆弱性為基礎(chǔ)通過景觀指數(shù)構(gòu)建公式計(jì)算，二者在評(píng)價(jià)過程中都基于所創(chuàng)建格網(wǎng)進(jìn)行景觀指數(shù)的計(jì)算并以格網(wǎng)中心點(diǎn)的數(shù)值，運(yùn)用ArcGIS進(jìn)行克里金插值以此來確定二者的空間分布[10-14]。受尺度效應(yīng)的影響，格網(wǎng)的選擇成為二者評(píng)價(jià)結(jié)果是否準(zhǔn)確的決定性因素。研究表明，景觀樣本面積應(yīng)為平均斑塊面積的2～5倍[15]。研究人員都是基于此方法來對(duì)于格網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置，該方法存在一定的主觀人為因素，會(huì)影響評(píng)價(jià)的結(jié)果。二者主要研究對(duì)象集中于河流和沿海等經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)，鮮有選擇地形地貌復(fù)雜、溝壑縱橫區(qū)域。甘肅省天水市處于陜西省、甘肅省和四川省的接壤區(qū)段，作為該區(qū)域的商業(yè)貿(mào)易核心城市[16-19]。盡管持續(xù)實(shí)施了退耕還林（草）、坡改梯等恢復(fù)項(xiàng)目，然而由于土壤侵蝕導(dǎo)致農(nóng)田養(yǎng)分減少、森林草原受損、干旱問題加重，這對(duì)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了限制，同時(shí)也給生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力。本研究使用天水市1990、2000、2010和2020年的4期土地利用/覆蓋（LUCC）數(shù)據(jù)，采用格網(wǎng)比對(duì)和地理統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)確定最佳網(wǎng)格，以此為基礎(chǔ)評(píng)估天水市景觀脆弱性，探討其時(shí)間空間分布規(guī)律及其演變趨勢，運(yùn)用全局與局部空間自相關(guān)分析，深入地了解天水市景觀脆弱性的集聚狀況和其變化模式，通過天水市景觀脆弱性的時(shí)空演變機(jī)制為未來生態(tài)治理策略和類似地區(qū)土地資源的高效使用提供科學(xué)的建議和方向。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

天水市，古稱秦州、上邽，甘肅省轄地級(jí)市，位于甘肅省東南部，位于東經(jīng)104°35′～106°44′、北緯34°05′～35°10′之間。地處黃土高原南部溝壑區(qū)與西秦嶺山脈結(jié)合地帶，市區(qū)海拔1100m。年平均氣溫11°C左右，正常年降水量600mm左右。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究時(shí)段為1990—2020年30年，矢量格式的土地利用數(shù)據(jù)（空間分辨率1∶100萬）來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/）。依據(jù)中國1∶100萬土地利用數(shù)據(jù)分類體系中的一級(jí)分類，將天水市劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種景觀類型。

1.3 研究方法

1.3.1 脆弱性樣本小區(qū)劃分

依據(jù)天水市行政邊界進(jìn)行景觀脆弱性評(píng)價(jià)單元的劃分，利用ArcGIS軟件通過創(chuàng)建漁網(wǎng)工具依次創(chuàng)建2km×2km、3km×3km、4km×4km、5km×5km和6km×6km的格網(wǎng)將研究區(qū)劃分為3821、1583、1007、665和475個(gè)脆弱性樣本小區(qū)。

1.3.2 景觀脆弱性指數(shù)構(gòu)建

結(jié)合景觀敏感性指數(shù)（LSI）和景觀適應(yīng)性指數(shù)（LAI）構(gòu)建景觀脆弱性指數(shù)（LVI），其值可以準(zhǔn)確地衡量景觀結(jié)構(gòu)的脆弱程度。該數(shù)值越高，表示該區(qū)域的景觀結(jié)構(gòu)越為脆弱，LVI表達(dá)式為

Ui和Vi的權(quán)重參考文獻(xiàn)[20]：耕地0.14，林地0.23、草地0.23、水域0.04、建設(shè)用地0.04和未利用地0.32，a、b、c分別為0.5、0.3和0.2。

1.3.3 地統(tǒng)計(jì)分析

地統(tǒng)計(jì)分析可用于描述區(qū)域變量在空間上的異質(zhì)性規(guī)律，并且可定量分析空間格網(wǎng)轉(zhuǎn)換前后的空間格局變化，此時(shí)遵循的是形態(tài)信息守恒原則[8]。根據(jù)地統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本概念，利用GS+9.0軟件對(duì)各個(gè)網(wǎng)格中的生態(tài)脆弱度指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)行半變異函數(shù)的模擬，由此得到的數(shù)據(jù)能夠揭示不同格網(wǎng)中景觀脆弱度的空間分布特性。

1.3.4 空間自相關(guān)性

空間自相關(guān)將用于探尋研究區(qū)相鄰區(qū)域LVI是否存在空間關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而識(shí)別其空間集聚和空間異質(zhì)性。空間自相關(guān)性分為全局空間自相關(guān)指數(shù)（GlobalMoran’sI）與局部空間自相關(guān)指數(shù)（LocalMoran’sI）。全局與局部空間自相關(guān)指數(shù)衡量區(qū)域總體與局部空間關(guān)聯(lián)和空間差異程度，如果Moran’sI顯著為正，表明存在正相關(guān)性，反之則為負(fù)，相鄰區(qū)域的觀測值具有顯著性差異；如果Moran’sI為0，則表明相鄰區(qū)域的LVI不相關(guān)，在空間上隨機(jī)分布?；诖嗽恚肎eoDa軟件，通過構(gòu)建權(quán)重矩陣計(jì)算Moran’sI指數(shù)，探究各格網(wǎng)單景觀脆弱性指數(shù)與其相鄰格網(wǎng)的空間相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同格網(wǎng)下景觀脆弱性空間分布

基于2020年的LUCC數(shù)據(jù)，根據(jù)景觀指數(shù)計(jì)算景觀脆弱性以此來確定每個(gè)格網(wǎng)的具體數(shù)值，然后將其均值分配給相應(yīng)的格網(wǎng)中心點(diǎn)。接著運(yùn)用ArcGIS10.8工具進(jìn)行了普通的Kriging插值操作，從而得到了5個(gè)格網(wǎng)級(jí)別的景觀脆弱性空間分布，如圖1所示。最后按照自然斷點(diǎn)法的原則（自然斷點(diǎn)法可使各等級(jí)的變異總和最小，利于增強(qiáng)景觀脆弱突變特征）對(duì)景觀脆弱性進(jìn)行分級(jí)處理，最終劃分出5種級(jí)別：低、較低、中等、較高和高脆弱[21]。

經(jīng)過計(jì)算，在3km×3km～6km×6km的格網(wǎng)范圍內(nèi)，景觀脆弱性指數(shù)都處于0～1的范圍。而在2km×2km的格網(wǎng)下，個(gè)別樣本小區(qū)的中心均值出現(xiàn)了負(fù)值。這些異常值是由于受到尺度效應(yīng)的影響，適宜度指數(shù)增大，使得1?LAIlt;0造成的。此外，格網(wǎng)較小會(huì)造成內(nèi)部信息量過大，因此2km×2km格網(wǎng)不能作為景觀脆弱性評(píng)價(jià)的適宜格網(wǎng)。利用Origin2021軟件對(duì)分級(jí)后的景觀脆弱性面積進(jìn)行繪圖，如圖2所示。在2km×2km～5km×5km的格網(wǎng)下，景觀脆弱性面積整體呈上升趨勢，而從5km×5km和6km×6km的格網(wǎng)轉(zhuǎn)變下景觀脆弱性面積隨格網(wǎng)的增加呈下降趨勢，受空間尺度的變化而浮現(xiàn)出的面積可塑性問題在6km×6km格網(wǎng)下最為突出。基于景觀脆弱性空間分布與面積的變化二者所反映出的問題，排除2km×2km及6km×6km格網(wǎng)，應(yīng)選用3km×3km、4km×4km和5km×5km的格網(wǎng)進(jìn)行研究。

2.2 最優(yōu)格網(wǎng)確定

基于空間分布與面積變化分析的基礎(chǔ)上，以3km×3km、4km×4km和5km×5km為基礎(chǔ)劃分了3個(gè)格網(wǎng)對(duì)研究區(qū)LVI結(jié)果的半變異函數(shù)擬合模型進(jìn)行檢驗(yàn)，深入探討其各個(gè)參數(shù)在不同網(wǎng)格中的變動(dòng)特性，從而找出最優(yōu)格網(wǎng)。根據(jù)擬合的結(jié)果顯示（表1），指數(shù)型模型更能精確地描述LVI的特點(diǎn)。總體而言，變異性函數(shù)模型的相關(guān)參數(shù)都呈先降低后上升的走勢。格網(wǎng)從3km×3km變化至4km×4km時(shí)，塊金值和塊基比會(huì)隨著格網(wǎng)的增大而逐漸減小。而從4km×4km轉(zhuǎn)變至5km×5km時(shí)，塊金值和基臺(tái)值隨格網(wǎng)的擴(kuò)大而增加，說明LVI以4km×4km格網(wǎng)為界線空間異質(zhì)性在逐漸增強(qiáng)。在3km×3km格網(wǎng)下，由于格網(wǎng)數(shù)目眾多且包含大量信息，重要的數(shù)據(jù)可能會(huì)被遮蔽，導(dǎo)致塊金值效應(yīng)逐步加強(qiáng)，這也表明了由隨機(jī)部分引發(fā)的空間變化比例正在增加。這種現(xiàn)象對(duì)空間規(guī)律的研究是不利的，依據(jù)塊基比lt;25%，表示強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性；25%≤塊基比lt;75%，表示中等自相關(guān)；塊基比≥75%，表示弱自相關(guān)[22-23]。4km×4km和5km×5km格網(wǎng)下，LVI存在空間自相關(guān)性，并且由于決定系數(shù)是4km×4km最大，因此選取4km×4km作為最優(yōu)格網(wǎng)。

2.3 最優(yōu)格網(wǎng)下景觀脆弱性時(shí)空變化

為了更好地反映景觀脆弱性時(shí)空變化特征，選取1990、2000、2010和2020年4個(gè)時(shí)期的LUCC數(shù)據(jù)，以4km×4km為最優(yōu)格網(wǎng)，依據(jù)公式模型計(jì)算天水市各脆弱性小區(qū)LVI，將其賦值給格網(wǎng)中心點(diǎn)，通過ArGIS10.8軟件，利用普通克里金法進(jìn)行空間插值，得到研究區(qū)的景觀脆弱性時(shí)空分布情況，為更好地比較分析，依據(jù)自然斷點(diǎn)法將景觀脆弱性分為5個(gè)等級(jí)。1990、2000、2010和2020年研究區(qū)景觀類型和景觀脆弱性分布及面積與占比如圖3、圖4、表2和表3所示。

從時(shí)間序列上看，研究區(qū)的LVI的平均值從起始的0.3457逐漸提升至0.3467，增長率達(dá)到0.28%。所有的脆弱地區(qū)面積比例的變化都相對(duì)微弱，除了低度脆弱地區(qū)的面積不斷縮減之外，其他脆弱地域的規(guī)模都在呈現(xiàn)出波動(dòng)的增減模式。較高脆弱區(qū)在1990—2020年間占據(jù)研究區(qū)主導(dǎo)地位，相對(duì)于早期和后期而言，顯著變動(dòng)的主要是低度脆弱及高度脆弱區(qū)域，而其他的區(qū)域則沒有太大的變化，尤其是較低度脆弱區(qū)域有明顯的擴(kuò)大，增加了3.93萬hm2，使其比早期的14.40%提高到了最終的15.24%。相反，較高脆弱區(qū)域卻出現(xiàn)了收縮，減少了2.99萬hm2，使得它們的最初份額為30.02%降低到了最后階段的28.65%。在這30年的過程中，高脆弱和較高脆弱區(qū)域的總體面積共計(jì)減少了2.92萬hm2，它們各自的比例也整體下調(diào)了4.05%。具體來看，1990—2000年間的下滑速度為1.44%，之后于2000—2010年間放緩，此后又繼續(xù)下跌，直至2010—2020年間跌幅收窄至0.16%。盡管高度易受破壞地區(qū)的高脆弱地域占比較之前有所下降，但是這個(gè)比例仍在持續(xù)減少，這表明中等程度受損地區(qū)的生態(tài)環(huán)境正在朝著更高級(jí)別發(fā)展，需要加強(qiáng)對(duì)該地區(qū)關(guān)鍵區(qū)域的生態(tài)監(jiān)控及生態(tài)恢復(fù)工作，并嚴(yán)控城市建設(shè)范圍以減輕其對(duì)自然環(huán)境的影響。

從空間格局上可以看出，1990—2000年，天水市景觀脆弱性空間布局呈現(xiàn)出高度一致性，這說明景觀脆弱性的分布對(duì)地理格局有著較大的依賴。在這段時(shí)間內(nèi)，脆弱面積中占比較大的主要包括高脆弱區(qū)域及次一級(jí)的較高脆弱區(qū)域，其覆蓋面積較大。然而，2010—2020年，這些地區(qū)的分布變得更加零散。值得注意的是，最容易受景觀脆弱性影響的地方位于天水市的中部和東北部地區(qū)，這兩處主要是農(nóng)田和草原，由于土地碎片化的影響，使得該地生態(tài)系統(tǒng)的敏感度更高。低、較低脆弱區(qū)多分布于天水市東南部和西部，一方面由于這兩個(gè)地區(qū)的景觀類型主要以大片的林地和草地為主，并且小隴山國家森林公園地處天水市東南部，生態(tài)保護(hù)良好，環(huán)境較好，植被得以生長，受到人為要素影響較小致使景觀脆弱性偏低。另一方面則是集中成片的建設(shè)用地具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，無論是環(huán)境的變化，還是人類活動(dòng)都不能使其發(fā)生重大改變。所以，這些地區(qū)的LVI能夠保持在一個(gè)低位，中度的脆弱地區(qū)也呈現(xiàn)出較為零散的特點(diǎn)，主要集中于從低到高的過渡地帶，這個(gè)地方的主要景觀是農(nóng)田，受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，農(nóng)業(yè)土地逐漸轉(zhuǎn)化為建筑用地，導(dǎo)致了原始景象的破壞程度增加，并且自身的景觀干擾強(qiáng)度較大，從而使得LVI處于較高的狀態(tài)。

2.4 景觀脆弱性轉(zhuǎn)移特征

選用Origin2021軟件進(jìn)行Sankey圖繪制，突出顯現(xiàn)1990—2020年各景觀脆弱性等級(jí)面積動(dòng)態(tài)變化和轉(zhuǎn)移方向，如圖5所示。1990—2020年，脆弱性等級(jí)降低面積總共18.37萬hm2，而較低脆弱區(qū)轉(zhuǎn)移至中等脆弱區(qū)和較高脆弱區(qū)、中等脆弱區(qū)轉(zhuǎn)移至較高脆弱區(qū)、較高脆弱區(qū)轉(zhuǎn)移至高脆弱期區(qū)的面積共12.38萬hm2，略低于景觀脆弱等級(jí)降低的總面積，說明研究區(qū)的整體生態(tài)環(huán)境略有好轉(zhuǎn)。由圖5可知，低脆弱區(qū)的唯一轉(zhuǎn)移方向是較低脆弱區(qū)；較低脆弱區(qū)一部分升高轉(zhuǎn)移至中等級(jí)脆弱區(qū)，其次是降低轉(zhuǎn)移至低脆弱區(qū)，只有極少的一部分（0.36hm2）跨等級(jí)升高轉(zhuǎn)移至較高脆弱區(qū)；中等級(jí)脆弱區(qū)轉(zhuǎn)移面積在各個(gè)等級(jí)區(qū)均有涉及，轉(zhuǎn)移的面積由多到少依次是較高脆弱區(qū)、較低脆弱區(qū)、高脆弱區(qū)和低脆弱區(qū)。較高脆弱區(qū)同較低脆弱一樣有3條轉(zhuǎn)移途徑，主要向中等脆弱區(qū)轉(zhuǎn)移，其次是上升轉(zhuǎn)移至高脆弱區(qū)（6.27萬hm2），同時(shí)這也是高脆弱區(qū)面積增加的唯一來源，少量面積流入至較低脆弱區(qū)（0.12萬hm2）；高脆弱區(qū)面積轉(zhuǎn)移涉及3個(gè)等級(jí)區(qū)，大部分轉(zhuǎn)移至較高脆弱區(qū)，少部分跨等級(jí)轉(zhuǎn)降低移至中等脆弱區(qū)（0.42萬hm2）和較低脆弱區(qū)（0.09hm2）。由此可見，1990—2000年，天水市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體上有所改善。大部分景觀脆弱性等級(jí)面積的變動(dòng)都是在相鄰等級(jí)之間發(fā)生，而跨等級(jí)轉(zhuǎn)移的情況則較為罕見，這表明景觀脆弱性發(fā)生劇烈變化的區(qū)域較少。

2.5 空間自相關(guān)分析

利用GeoDa1.16.0軟件對(duì)1990、2000、2010和2020年天水市LVI全局Moran’sI進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示為0.546、0.546、0.531和0.505，均滿足顯著性檢驗(yàn)，這意味著過去30年來LVI呈顯著正相關(guān)，并且具有明確的空間聚集特征，同時(shí)還表現(xiàn)出了相互的影響關(guān)系。隨著時(shí)間的推移，研究區(qū)域的全局Moran’sI值逐步降低，說明空間的相關(guān)性和差異化正在慢慢減少。

同理繪制研究區(qū)景觀脆弱性的局部自相關(guān)（LISA）集聚圖以分析局部自相關(guān)性，如圖6所示。發(fā)現(xiàn)4個(gè)時(shí)期的景觀脆弱性空間分布均以高?高、低?低集聚模式為主，具體可將空間單元?jiǎng)澐譃?種類型區(qū)域。第1類高?高集聚區(qū)域。景觀脆弱性高且相鄰單元的強(qiáng)度也較高。這類區(qū)域廣泛存在于研究區(qū)的中央位置，這片土地相對(duì)平整，適合種植農(nóng)作物的環(huán)境，同時(shí)也是工業(yè)及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地方，人流量較大，人類活動(dòng)的影響力更強(qiáng)。第2類低?低集聚區(qū)域。景觀脆弱性低且相鄰單元的強(qiáng)度也較低。這種類型的區(qū)域在研究區(qū)的東部和西部有較大的面積覆蓋，包括一些山區(qū)的地貌形態(tài)，森林資源豐富，包含著3個(gè)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)——小隴山、關(guān)山和西秦嶺，而另一部分則多為建設(shè)用地，生態(tài)系統(tǒng)已較為穩(wěn)定。第3類高?低集聚區(qū)域。景觀脆弱性高而相鄰單元的強(qiáng)度較低。該類型區(qū)域在研究區(qū)中只有小范圍分布。第4類低?高集聚區(qū)域。觀脆弱性低而相鄰單元的強(qiáng)度較高，此類型區(qū)域亦是小范圍分布。

3 討論

作為連接黃河與長江的關(guān)鍵地帶，天水市位于我國重要的交通路線——絲綢之路上，其肩負(fù)了多種生態(tài)任務(wù)如水源保持、生物多樣性的維護(hù)等，同時(shí)也是我國西部關(guān)鍵生態(tài)防線。水土保持服務(wù)如圖7所示。從整體來看，這個(gè)地區(qū)的景觀脆弱性呈現(xiàn)出逐漸降低的態(tài)勢，這表明地方政府正在大力推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)步。盡管如此，長期以來人類的活動(dòng)對(duì)于此地的自然環(huán)境仍有顯著影響，尤其是1990—2020年，天水市的景觀脆弱性的空間分布模式發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象的最主要的原因在于以LUCC為代表的人類活動(dòng)的介入導(dǎo)致了地區(qū)景觀脆弱性多樣性和作用方式變得更加復(fù)雜。此外，由政府引導(dǎo)的管理策略和市場驅(qū)動(dòng)的土地使用行為之間的沖突成為了這一時(shí)期景觀脆弱性變遷的核心因素。

（1）合理的土地利用計(jì)劃包括恢復(fù)植被的項(xiàng)目，如自1999年起在甘肅省試行的退耕還林項(xiàng)目，經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)在天水市取得了良好的成果，該工程不但對(duì)脆弱性地區(qū)生態(tài)修復(fù)有重要成效，而且生態(tài)興則經(jīng)濟(jì)興的倡導(dǎo)，對(duì)全市經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有不可磨滅的功績。據(jù)天水市人民政府關(guān)于全市國土綠化工作情況的報(bào)告，截至2020年，天水市全市累計(jì)完成荒山造林2.33萬hm2、退耕還林0.77萬hm2、封山育林0.81萬hm2、森林撫育1.39萬hm2、退化林修復(fù)改造1.17萬hm2及草原生態(tài)修復(fù)0.1萬hm2。依據(jù)天水統(tǒng)計(jì)年鑒，天水GDP由1990年的20.4億元上升至2020年的664.31億元。水土保持服務(wù)（SC）是指陸地生態(tài)系統(tǒng)控制水土流失和保護(hù)土壤功能的能力，其值越高則水土流失現(xiàn)象越不容易發(fā)生?；?019年水土保持服務(wù)數(shù)據(jù)[24]，從空間分布上看，天水市水土流失呈現(xiàn)出明顯的空間分布格局，渭河以南地區(qū)水土流失程度較低，北部水土流失程度相對(duì)較高，尤其以中部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)程度最高。按照水利部2020年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示，總計(jì)有18.98萬hm2的土地遭受了輕微的侵蝕，其規(guī)模減少1.66萬hm2；同樣地，共有12.19萬hm2的區(qū)域受到了中等程度的侵蝕，損失0.76萬hm2；強(qiáng)度的侵蝕影響到3.18萬hm2的地區(qū)，縮水0.34萬hm2；極端嚴(yán)重的情況出現(xiàn)在0.56萬hm2的地方，下降幅度僅29hm2；最后是265hm2的受災(zāi)區(qū)，它的收縮量只有3hm2，總體而言，這些地區(qū)的凈減少達(dá)到0.28萬hm2。水土流失現(xiàn)象得到有效控制。后續(xù)推出的生態(tài)保護(hù)紅線等相關(guān)政策和管理制度對(duì)于該區(qū)域的水資源維護(hù)及土壤環(huán)境改善起到了積極的作用。

（2）天水市作為甘肅省人口次要中心地帶，經(jīng)歷過快速的城市擴(kuò)張，2022年城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到47.66%。城鎮(zhèn)化使得務(wù)農(nóng)人數(shù)減少，務(wù)工及參與服務(wù)業(yè)的人數(shù)明顯增多，此外，因經(jīng)濟(jì)發(fā)展過度依賴于農(nóng)業(yè)為主的土地產(chǎn)出和城鎮(zhèn)擴(kuò)張產(chǎn)生的土地財(cái)政，市場對(duì)糧?經(jīng)作物強(qiáng)烈需求導(dǎo)致區(qū)域耕地的土地利用程度加深，耕地和建設(shè)用地占比提升、公路增加及城鎮(zhèn)化加速使周邊景觀類型受影響發(fā)生改變。由于上述變動(dòng)，研究區(qū)內(nèi)的景觀類型變化較為頻繁，這將導(dǎo)致該地區(qū)生態(tài)自我調(diào)節(jié)能力的相應(yīng)提升或減弱，同時(shí)也會(huì)使得景觀損失度有所下降或增加。

4 結(jié)束語

本研究以位于3省交界，地處高原與平原過渡帶的天水市為研究區(qū)，基于4期LUCC數(shù)據(jù)和最優(yōu)尺度對(duì)區(qū)域景觀脆弱性時(shí)空分布特征進(jìn)行研究。

（1）天水市景觀脆弱性面積隨尺度變化較大，通過不同格網(wǎng)下的脆弱性分級(jí)后的面積比較，以及從空間變異特征的多重比較，考慮到面積可塑性及空間自相關(guān)性，最終以4km×4km作為最優(yōu)格網(wǎng)。

（2）總的來說，天水市在過去30年中的景觀類型構(gòu)成保持穩(wěn)定，而且在最優(yōu)格網(wǎng)上，近30年的景觀脆弱性整體呈現(xiàn)出下降趨勢。按脆弱性分級(jí)來看，以較高脆弱水平為主，低脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)有所降低，其余區(qū)域面積變動(dòng)趨勢均呈波動(dòng)性。

（3）從景觀脆弱性轉(zhuǎn)移特征來看，景觀脆弱性等級(jí)面積轉(zhuǎn)移多以相鄰等級(jí)為主，跨等級(jí)轉(zhuǎn)移偏少，并且面積不大。景觀脆弱性的空間分異也表現(xiàn)出明顯的依賴關(guān)系，通常是高值相鄰于高值，低值相伴于低值。然而，局部空間的自相關(guān)性變動(dòng)不大，因此其空間分布較為穩(wěn)定。

（4）天水市景觀脆弱性時(shí)空分異是自然環(huán)境和人文經(jīng)濟(jì)因素共同作用的結(jié)果，最后基于景觀脆弱性分級(jí)的特征，對(duì)天水市未來脆弱性防范、生態(tài)修復(fù)和管理提出了對(duì)策建議。一是低脆弱與較低脆弱地區(qū)，加大對(duì)優(yōu)勢景觀保護(hù)力度，持續(xù)激發(fā)其生態(tài)服務(wù)功能，為其他等級(jí)區(qū)域起到帶頭作用。二是中等脆弱區(qū)，對(duì)于可能轉(zhuǎn)變到高度脆弱化的地域，必須強(qiáng)化監(jiān)督和保護(hù)措施，同時(shí)確保生態(tài)治理項(xiàng)目具有明確的目標(biāo)導(dǎo)向，并對(duì)剩余的中等地區(qū)實(shí)施穩(wěn)定化處理，結(jié)合LUCC結(jié)構(gòu)調(diào)整與跨區(qū)域治理的綜合防控。三是高脆弱區(qū)與較高脆弱區(qū)，需嚴(yán)格管控開發(fā)力度，縮減開發(fā)規(guī)模，促進(jìn)現(xiàn)有城鎮(zhèn)集約化發(fā)展；加大高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程、農(nóng)田水源涵養(yǎng)工程、清潔小流域與淤地壩工程建設(shè)力度，降低耕地破碎化、減少水土流失。