基于Invest模型的土地利用变化对白鹭生境质量影响研究

(1.南京农业大学 江苏 南京 210095；2.中国药科大学国际医药商学院 江苏 南京 211198)

目前国内外对生境质量研究，大体可分为三类：第一类是通过实地走访调查的方法获取较为精准的数据对区域生境质量进行评价，如问卷调查、访谈、设置采样点等，该类研究主要集中于小尺度，但此类方法耗费成本较高，且难以得到长时间数据进行时间动态分析；第二类是基于景观格局指数的生境质量评估[96-97]，该方法往往通过一系列指标分析景观格局的破碎度以及异质性等；第三类是主要采用InVEST模型、SolVES模型等进行生境质量定量研究，可应用于山区丘陵[100-101]、自然保护区[103]、城市群[25]等不同尺度。其中，InVEST模型是当前应用最广泛的生境质量评估模型，且该模型主要需要土地利用现状数据或者其他地形数据等，对数据量的需求不高，数据获取方便，能高效评价生境质量变化和退化度和反映多种威胁源对生境的影响情况，进而确定保护的优先度以及保护的选址[104]，以促进经济开发和生态保护平衡发展，为寻求最优环境保护和经济发展模式提供科学依据。

一、研究方法

(一)基于InVEST模型的生境质量计算

运用InVEST模型中的生境质量模块(Habitat Quality Model)对苏锡常地区生境质量进行分析，然后叠加白鹭生境网络(生境斑块和廊道)。该方法结合了景观敏感度、生境适宜度和外界威胁度三种指标，其主要目的是将生境质量与一些威胁源建立联系，通过测算不同威胁源对生境的负面影响，得到生境的质量分布，进而通过生境的适宜度和退化度来评估生境质量的优劣。

建设用地、工业用地、交通用地和耕地这四类土地利用类型最能体现日趋频繁的人类经济活动，最能反映人为干扰对生物多样性和生态环境的威胁，因此选取建设用地、工业用地、交通用地和耕地作为胁迫因子。因此，设定草地为0.7～0.8，河流为0.9，耕地为0.4，其余用地类型为0。参照国内外多个专家的研究成果，设置各威胁因子最大影响范围、各自占的权重、空间衰减类型及不同种类生境对5种威胁因子相对敏感度，为了更加清晰说明土地利用变化对生境质量的影响，利用ArcGIS10.2空间分析模块的重分类工具对生境质量的评估结果进行重分类，2000年、2005年、2010年3期生境质量指数运算结果依据自然断裂法将生境质量划分为低(V)、较低(IV)、中(III)、较高(II)和高(I)5个级别。

表4-4 生境适宜度及不同用地类型对威胁因子的相对敏感度

二、研究结果与分析

在宜兴地区，南部等级分化明显且10年间生境质量退化明显，2000年，三个四级斑块位于较高等级生境质量区域，其余均位于高等级生境质量区域，2005年，除了位于低等级区域的四级斑块数量减少外，一个三级斑块所在较高等级区域退化为中级质量区域，一个四级斑块位于低质量区域，三个四级斑块位于较高和中级质量区域，这主要是受长深高速等交通干线和耕地两种威胁因子的影响，2010年该地斑块虽数量减少但全部位于高质量生境区域；在无锡地区，大部分生境斑块位于高级别生境质量区域，2005年东湾山和石埠山两个四级斑块由位于高质量区域退化到位于较高质量区域，这主要受苏锡常南部高速和建设用地扩张的影响，一个三级斑块位于较高等级区域，一个四级斑块位于中等级区域，主要是受滨江西路公路影响；在苏州地区，吴中区环太湖附近生境质量等级分化明显，受建设用地扩张影响高等级生境质量区域破碎严重，2000年有2个四级斑块较低等级的生境质量区域，其余位于高质量生境区域，2005年，除2个四级斑块较低等级的生境质量区域，吴中区环太湖附近新增2个四级斑块位于较高质量等级区域，金鸡湖景区和阳澄湖附近两个一级斑块和一个二级斑块均位于较高等级区域，2010年，斑块所在区域生境质量等级变化最大，金鸡湖附近新增一个二级斑块位于较高质量区域，阳澄湖附近由一级斑块退化而来的二级斑块位于较高质量区域，10年来苏州地区昆山、常熟等地耕地减少明显，但是城镇人口激增，推动着房地产、道路交通以及其他基础设施等建设用地的发展，说明该地区生境质量的退化主要是受住宅等建设用地和工业园等工业用地威胁源胁迫影响。总之，2000、2005、2010年三年白鹭生境斑块大部分位于高等级和较高等级生境质量区域，少部分位于中等级及甚至是较低等级生境质量区域。宜兴南部、环太湖的无锡南部和苏州南部生境质量变化明显，从不同等级区域面积上来看：宜兴南部，高等级>较高等级>较低等级，四级生境斑块所属区域等级变化较大，无锡南部，高等级>较低等级>较高等级，三级斑块所属区域等级发生退化，部分四级生境斑块所属区域等级质量偏低，苏州，高等级>较高等级>较低等级，环太湖部分四级斑块区域等级不断退化为较低等级质量区域，金鸡湖和阳澄湖附近一二级生境斑块由高等级质量区域退化为较高等级质量区域。

三、小结

2000-2010年间，苏锡常地区整体生境质量较低且呈下降趋势，后五年比前五年退化严重。从白鹭生境来看，溧阳南部、无锡南部、苏州吴中区白鹭生境质量退化最为严重，景观格局破碎化明显，连通度下降。宜兴、溧阳附近部分地区生境质量先上升后下降，较高等级质量生境变为高等级质量区域与2000-2005年间江苏省退耕还林政策以及营造公益林政策有关，环太湖附近部分斑块由较高等级质量生境退化为中等级质量生境，苏州吴中区和昆山市附近很多生境由高等级质量区域退化为较高等级质量区域，2005-2010年苏州金鸡湖、阳澄湖附近区域生境质量下降明显，且有蔓延趋势。城乡居住用地快速增长以及高速公路、铁路等基础设施用地建设是白鹭生境质量下降和景观格局破碎化的主要原因。