大都市郊区土地利用时空演变特征与生境质量评价

石小伟，冯广京，苏培添，何改丽，邹逸江，王小锋

（1. 东北农业大学经济管理学院，哈尔滨 150030；2. 东北农业大学公共管理与法学院，哈尔滨 150030；3. 东北农业大学土地经济与自然资源管理研究中心，哈尔滨 150030；4. 浙江农林大学经济管理学院，杭州 311300；5. 南京大学地理与海洋科学学院，南京 210023；6. 自然资源部海岸带开发与保护重点实验室，南京210023；7. 宁波大学地理与空间信息技术系，宁波 315211；8. 河南省地质博物馆，郑州 450046）

0 引 言 1

作为土地利用/覆被变化（Land Use /Cover Change，LUCC）重要研究内容之一，土地利用转型是指伴随着经济社会的发展，与之相对应的区域土地利用形态在时间序列上发生动态转变的过程。大都市土地利用转型对其郊区的生境质量影响越发显著，特别是都市区“建设用地外扩”引发郊区生态环境的水土流失、大气污染、生态系统退化等一系列问题。大都市郊区生境质量引起了社会各界的广泛关注。土地利用转型在大都市郊区生境质量评价中至关重要，特别是，大都市圈高速发展对郊区土地利用转型引起生境质量变化中基于不同地类转移优劣态势尚未得到充分认识，因此，定量表征大都市郊区土地利用转型对其生境质量影响机制问题亟待破解[1]。

国内学者关于区域生境质量的研究主要集中在生境质量研究尺度[2-4]、生境服务功能[5-8]、区域生境适宜度[9-12]和生境安全格局[13-17]方面。在研究模式上，区域生境质量研究分为静态分析和动态分析两种[18-21]。在静态生境质量研究方面，唐秀美等[10]基于生态系统静态恢复假说，讨论了北京市海淀区自然恢复的作用，提出了引导型大都市生境自修复模式及其结构特征。在动态生境质量演变方面，傅丽华等[11]对长株潭都市群生物物种视角进行生境质量评价，并研究了生物生态环境空间演变特征。在生境安全评估研究方面，石小伟等[12]采用GIS和Fragstats模型计算各研究土地生态单元的风险等级，并对基于土地利用格局的浙中城市群潜在生境风险进行评价；臧淑英等[13]借鉴景观生态学理论引入景观生境风险评价模型，对大庆市景观生境风险时空分布特征及空间关联格局进行研判。在土地景观格局视域生境质量研究方面，许妍等[14]对基于土地利用动态变化的太湖地区生境质量进行评价，并对生境屏障区的土地利用转移格局时空分布特征与变化特点进行研究；余新晓等[15]由对生境服务体系中水源涵养功能展开评价，并对生境服务体系中各个景观类型结果进行比较分析，以探讨生境服务功能与景观格局变化的关系。

国外学者主要从森林[22]、自然区[23]、流域[24]、海洋[25]等特定区域的生境质量进行了评价，但在典型人地互动区域类型的城市郊区还鲜少应用，且随着研究技术方法更新，因而国外学者[26-29]又转向“3S”技术（GIS、RS、GPS）和综合模型构建。Mansoor等[26]利用ASTER数据分析了1970—2000年期间非洲森林覆被变化的基础上，从时间、空间两个方面评价了其对碳储量、土壤保持的动态影响，为研究区域生境建设及管控提供理论基础；Herrmann等[27]采用通过借鉴系统工程的理论与方法，选择相关指标进行生态约束，构建委内瑞拉生境质量格局，并在此基础上对乡村土地利用结构进行优化；Alain等[28]基于CLUE-S模型的物种入侵及景观破碎化对区域生境质量进行了探讨。Sanchez-Canales等[29]运用贝叶斯网络模型对地中海流域的降水分布及蒸发进行了敏感性分析，并在此基础上研究各个敏感因子在流域内的空间分布。

为有效甄别大都市郊区生境系统对各种土地利用类型相互转换过程响应机制[30]，本研究基于大都市郊区土地利用转型对其生境质量系统评价具有以下特点：1）强调把都市郊区微观土地利用系统和生态系统视为整体，侧重微观区域土地利用转型与生态系统之间的复杂联系；2）重视城市郊区多种土地利用对生态系统造成的累积性影响，强调从对单一时间截面、单一类型的横向研究向长时间序列、多类型综合纵深研究；3）强调生境系统退化演变与大都市郊区土地系统内各组分、功能之间的复杂联系。通过对其关键结构、过程和功能的模型测度，实现大都市郊区土地利用转型与生境质量长期可持续发展，且不仅仅局限于短期、单项的社会经济或者自然环境保护目标。

武清区是京津大都市郊区重要的生态核心区，更是京津冀都市区的“生态协同战略”重要支点。以天津大都市郊区武清区为研究对象，基于1980—2018年遥感影像数据，分析其土地利用时空动态、转换特征及其生境质量评估，有助于揭示大都市郊区土地利用转型结构特征，探索大都市郊区生境质量格局演变态势，优化大都市郊区国土空间格局，促进大都市郊区土地利用和生态环境可持续发展。

1 数据来源、研究区概况与研究方法

1.1 数据来源及数据处理

从中国科学院遥感卫星地面接收站获取1980、1990、2000、2010、2018年的遥感影像，天津市武清区的覆盖范围较小，天津地处温带季风气候区，夏秋季多雨，春冬季节少雨，因此很难获取相同时相、清晰度又较高的遥感影像，拍摄时间主要为晴朗春季和少云的冬季，云覆盖率低于5%。遥感影像数据具体见表1。影像处理：首先进行空间校正等初步处理，借助ArcGIS将天津市行政矢量图进行叠加裁剪出武清区研究范围，再对影像进行解译，借助ENVI5.3识别地类功能生成影像图，解译精度2018年高达89.71%，其他年份在85%～95%之间，满足精度要求。

表1 遥感影像数据情况Table 1 Remote sensing image data

采用《土地利用现状分类》（GB/T21010—2017）分类标准对武清区遥感影像进行解译。解译过程中要保证高精度以及分类原则的客观性，将武清区土地利用类型分为8类：耕地、草地、农村居民点用地、未利用地、林地、水域及水利设施用地、特殊用地、城镇用地（如表2）。根据不同属性的用地类型采取相对应的人工解译、机器解译和人工交互解译手段。其中建设用地大类细分为城镇用地、农村居民点用地两种类型，两类建设用地分开解译适合小区域各种地类变化分析，并且对有解译争议的二级地类用地采取了实地考查方法，保证解译的正确性。

表2 研究区域遥感分类系统以及解译手段类别Table 2 Category of regional remote sensing classification system and means of interpretation

1.2 研究区概况

武清区地处京津大都市之间郊区（图1），地处116°46′～117°19′E，39°07′～39°42′N，东西宽41.8 km，南北长65.2 km。属温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。年平均气温为12.2°C，年平均降水量为557.3 mm，无霜期212 d。地处华北冲积平原下端，地势平缓，自北、西、南向东南海河入海方向倾斜。2018年区域总产值达1 226.51亿元，约占天津市GDP的6.52%，常住人口达119.15万人。作为天津市连接北京市的重要通道廊道，在社会经济快速发展推动下，多条高速公路和铁路穿过，土地利用转型较为剧烈，特别是由过去粗放利用土地、经济外延增长向集约利用土地、经济内涵增长转变，土地利用转型从外延扩展转向内涵挖潜转变。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用转型分析

借助ArcGIS10.5软件，对武清区1980—2018年各期土地利用数据进行叠加，得到该区域不同时期的土地利用转换情况，以此分析区域不同时期土地利用转换方向、转换面积和转移速率，揭示区域土地利用的变化过程[20]。

土地利用动态度可较好的揭示区域土地利用转型速率，一般可分为单一和综合土地利用动态度，分别表征着区域在特定时间内某单一类型和整个研究区的土地利用转型情况[21]。

单一动态度可较为直观地体现区域某特定土地利用类型的变化速率，其计算公式为

式中Ki表示区域某研究期内i种地类的动态度；Ua，Ub表示研究初期与末期i种地类的面积（hm2）；T对应研究期间隔。

综合动态度可定量表征区域各地类的变化速率，也可反映区域地类受外在影响剧烈程度[21]，其表达式为

式中LC表示区域综合土地利用动态度；LUi表示区域i种地类初期的面积（hm2）；ΔLUi-j表示区域i种地类在某时间段转换为第j种地类的面积（hm2）；T对应研究期间隔。

1.3.2 生境质量评价模型

生境质量评价主要借助InVEST模型的Habitat Quality模块，利用每种地类威胁的相对影响、生境类型对每一种威胁的相对敏感性，生境栅格与威胁源之间的距离，将土地覆被和生物多样性威胁因素的信息生成生境质量地图。模型假设生境质量值高的区域能够更好地支持生物多样性的发展，生境质量值降低的区域则表示生物多样性的可持续性、弹性、自我恢复能力的降低[5-7]。

生境质量模块主要包括生境退化度和生境质量评价，其生境退化度公式为[5-7]

式中irxy为栅格y中的威胁因子r对栅格x的影响；dxy是栅格x和y之间的线性距离；drmax是威胁r的最大作用距离；Dxj为土地利用类型j中栅格x的生境退化度；wr为不同威胁因子的权重；ry为威胁因子强度；βx为生境抗干扰的水平；Sjr为不同生境对不同威胁因子的敏感程度。生境退化度介于0～1之间，值越大退化程度明显。

生境质量计算公式

式中Qxj是土地利用类型j中栅格x的生境质量；Hxj为土地利用类型j中x的生境适宜性；k是半饱和常数。生境质量值在0～1之间，值越高生境质量越好。

基于实际指标赋权与预期指标赋权相结合的原则选择天津市武清区土地利用类型设置各威胁因子的相对权重、最大威胁距离、空间衰退类型及各地类对威胁因子的生境适宜度如表3。威胁因子为对应的权重（表4），借鉴已有成果[20-24]，本研究采用赋值方法为生态结构变量赋值法。

表3 威胁因子权重与影响距离Table 3 Weight and influence distance of threat factors

表4 生境威胁因子与威胁缓解因子属性Table 4 Habitat threat factors and mitigation factors for threats

2 结果与分析

2.1 武清区土地利用时空变化特征

2.1.1 土地利用时空变化总体特征

从总体变化分析来看，武清区1980—2018年5期土地利用数据（表5）以旱地为主导，各年份占总面积比例依次为76.39%、76.21%、75.89%、75.10%、65.49%，均大于65%，表明旱地为武清区的主要用地类型，更是重要的农业用地。

表5 1980—2018年武清区土地利用结构变化表Table 5 Land use structure Change in Wuqing District from 1980 to 2018 hm2

38 a间耕地面积变化也最为显著，面积减少了17 155.44 hm2，下降幅度为14.27%。农田面积下降明显，从1980年（4 686.39 hm2）缩减到2018年（673.83 hm2），减少了4 012.56 hm2，缩减幅度达85.62%，这种态势结果是自然原因和人为原因共同造成的，自然原因是局部土地沙化，更重要是人为原因：近38年天津大都市城镇用地不断扩张，而扩张方式基本上是靠占用都市近郊土地，特别是占用耕地。但近10年随着耕地保护制度深入推进，这种趋势呈现转态。林地中，有林地和疏林地面积上升，增长了2 901.60、116.46 hm2，而其他林地面积下降。草地面积以高覆盖度草地面积大幅上升，从1980年的238.95 hm2增长到2018年的2 290.23 hm2，增长了2 051.28 hm2，而中和低覆盖度草地面积均缩减，主要原因是武清区“四清一绿”行动加快实施，特别是“京津之翼·生态武清”政策落实，有效地保护草地和林地的绿化建设。水域面积不断上升，从1980年（8 278.92 hm2）增长到2018年（14 686.65 hm2），增长了6 407.73 hm2，上升幅度达77.40%。这是因为武清区近10年不断加强对大黄堡湿地保护区等水域生态区的规划保护政策以及对境内永定河、北运河、青龙湾河的生态修复工程的建设。城镇用地和农村居民点用地面积呈上升趋势，其城镇用地、农村居民点、交通建设用地均呈上升趋势，其中农村居民点面积在城镇用地和农村居民点用地占比较大，从1980年（14 047.65 hm2）增长到2018年（20 855.88 hm2），增长了6 808.23 hm2；而工交建设用地和城镇用地面积也趋于快速上升，38年间增长幅度达161.99%、154.41%，表明武清区城镇化进程的快速推进使得建设用地急剧扩张，特别是清新城京津公路走廊建设、武清新城开发和旧城改造等工程用地建设。未利用地面积大幅缩减，从1980年（2 245.95 hm2）缩减到2018年（106.29 hm2），减少了2 139.66 hm2，也表明其他地类向未利用地的扩张。特殊用地类型在研究区内的规模极小，且特殊用地类型转移趋势变化不显著，转出率和转入率均较低，38年转移率基本态势保持稳定。

2.1.2 土地利用结构的变化差异

通过桑基图可以清晰的体现各年份间土地利用主要转换方向、面积等特征。1980—2000年，土地利用转换方向较少且转换面积较小，共向外转移了1 978.02 hm2，仅占总面积的1.26%，表明武清区在该时间段内人类活动对土地利用强度较小，土地利用结构稳定。主要转换类型以耕地和未利用地为主，分别向外转移了1 697.85、266.76 hm2，占转移面积的85.84%、13.49%。耕地集中向水域（1 302.66 hm2）和农村居民点用地（394.2 hm2）转换，未利用地则主要向水域转换（266.31 hm2）。其他地类较稳定，发生转换类型较少。2000—2018年，土地利用转换类型明显增加，发生转移面积大幅增长，共向外转移了42 083.91 hm2，占总面积的26.73%。该时间段以耕地发生转换面积最大，向外转移了28 102.77 hm2，占转移面积的66.78%，耕地集中向城镇用地（18 100.08 hm2）和水域（5 745.24 hm2）转换。林地大幅向耕地和城镇用地转换，这种“城进林退”“城扩耕缩”态势表明武清区城镇化过程中侵占林地、耕地形势仍然严峻。草地与水域突出向城镇用地、农村居民点用地和耕地转移，城镇用地和农村居民点用地转出面积较小，仅向外转换了5 713.47 hm2，集中转向耕地（4 470.84 hm2）。未利用地向各地类均有发生转换，以向水域（1 622.34 hm2）转进面积较大。1980—2018年与2000—2018年转换类型具有相似性，以耕地、水域、农村居民点用地、未利用地发生转换面积最大（图2）。

选取了武清区各时间段上发生转移面积较大的15种转换类型进行空间展示（图3），1980—2000年间，土地利用发生转移面积较小，主要集中在武清区的东南部，主要以耕地→水域、草地→水域类型为主，转换面积达896.58、406.08 hm2，此外，耕地→城镇用地转换面积较大，转换了308.07 hm2，其他转换类型较小，零星分别于武清区。2000—2018年间，土地利用转换空间分布迅速扩大，广泛分布于南部和东部区域，以耕地→农村居民点（9 284.4 hm2），耕地→城镇用地和农村居民点用地用地（5 633.73 hm2）转换面积最大，该地类转换主要分布在武清东南部，这也表明在这18年间城镇用地扩张速度较快，人类活动对土地利用影响程度提升。此外，农村居民点→耕地（3 743.91 hm2）、耕地→水域（3 100.68 hm2）、耕地→城镇用地（2 976.03 hm2）、耕地→水域（2 644.56 hm2）、水域→耕地（2 118.69 hm2）转换面积均较大，其中水域转进类型较多，集中分布于东部区域。北部转换面积较小，集中为向城镇用地转移，如耕地→城镇用地、城镇用地→农村居民点用地等转换类型。

1980—2018年，土地利用转换剧烈且空间广泛分布，转换类型多达73种，转换类型以向城镇用地和农村居民点用地转入为主，如以耕地→农村居民点用地（9 359.1 hm2），耕地→城镇用地（5 646.42 hm2）远大于其他转换类型，广泛分布于各个区域，以南部城镇集聚区更为明显，在38年内武清区城区在原来基础上快速向外扩张，故在城区附近以耕地→城镇用地为主。此外，农村居民点用地→耕地（3 701.52 hm2）类型空间分布也较突出，零星分布于各个区域，也表明武清区对耕地的保护增大，严格控制耕地向城镇用地和农村居民点用地类型的转移。水域的转入类型和面积也较大，集中分布于东部地区，主要由耕地→水域（3 405.33 hm2）、草地→水域（3 246.93 hm2）类型为主。

2.1.3 土地利用动态度评价

通过公式（1）和（2）可得到研究区不同时间段的单一和综合土地利用动态度（表6）。武清区土地利用综合动态度在1980—2018年4个时间内不断上升，从0.02%上升到3.07%，增长了2.87%，也表明在38 a内武清区土地利用速率大幅提升，尤其是2000年以后，动态度均大于1980 —2018年的整体动态度（1.00%），如2000—2010年（2.14%）和2010—2018年（3.07）均大于2%。各地类的单一动态度上看，城镇用地和农村居民点用地的土地利用变化速率保持正向增长，呈不断上升趋势，从1980年（0.00%）到2018年（4.84%），也反映了区域城镇用地和农村居民点用地的扩张。水域的土地利用变化速率也不断加快，从1980年（0.36%）到2018年（2.56%）。耕地土地利用变化速率呈现负增长，表明耕地面积的快速下降，耕地在38年间发生转换类型较多和转换面积较大，故动态度呈现负数。林地和草地变化速率在2010—2018年变化速率大幅提升，分别达到了31.61%、467.27%。

表6 武清区各时段土地利用动态度Table 6 Dynamic degree of land use in each period in Wuqing District %

2.2 武清区生境退化度时空变化特征

基于天津武清区内土地利用类型及其时空转移特征的变化（图4），深入的阐述武清区生境质量变化原因，并运行Habitat Quality模块得到武清区各年份生境退化度图层，以自然断点法进行划分为轻度、中度、高度3个等级，以此进行时空格局分析。总体上看，武清区在38年里土地利用退化以轻度退化为主，但高等级退化区域呈扩散趋势，集中分布在人类活动密集区，土地利用退化度随着城镇用地的扩张而扩散，尤其是武清区交通建设强度不断提升，如京沪高速、京津高速、京津唐高速线网穿过武清区，多条铁路线联系着北方省份，交通基础设施建设引起周围用地类型的转变，加剧了武清区土地利用的退化。

从时间上看，1980年土地利用退化度以轻度退化为主，面积占比达93.35%，中度退化集中分布在研究区东部，面积占比仅为3.75%，该区域以水域为主，水域附近人类活动较为频繁，由此土地利用退化度较高。高度退化区面积较小（2.90%），在空间上零星分布，集中于城镇用地地类。1990和2000年生境退化度空间分布格局较为相似，中度退化区面积持续下降，面积占比从1990年（3.69%）到2000年（4.26%），高度退化区面积零散布局于全区。2010年，土地利用退化度保持基本格局，中度退化区更为集中分布于研究区东部，高度退化度以河流、道路为中心呈现线条状分布。2018年武清区土地利用退化度以轻度退化为主导（78.85%），但中度和高度退化区面积大幅上升。中度退化区以武清区南部城镇用地为中心向四周扩张，中度退化面积达到27 038.16 hm2，面积占比上升为17.18%。高度退化区空间分布更为突出，面积占比从1980年（2.90%）上升到2018年（3.97%），空间布局呈现以城镇用地为中心，交通线路、河流水系为连接线，广泛分布于武清区。

2.3 武清区生境质量时空演变特征

通过InVEST模型得到武清区5个年份的生境质量评价结果，参考前人研究[26]并结合京津大都市郊区特质将其划分为5个等级，如低（0.0～0.2）、较低（0.2～0.4）、中（0.4～0.6）、较高（0.6～0.8）、高（0.8～1.0），并对其进行面积统计（表7）和空间展示。时间上看，武清区生境质量平均值分别为1980年（0.457 4）、1990年（0.458 0）、2000年（0.459 5）、2010年（0.448 0）、2018年（0.437 2），在38 a间均处于中等级生境质量，且生境质量平均值趋于先上升而后下降，2000—2010年和2010—2018年下降幅度较大。表明在人类活动强度加深的情况下，武清区生境质量整体上趋于下降，且生境质量水平一般。各个年份上，生境质量均已中等级占主导地位，面积占比分别为1980年（79.42%）、1990年（79.24%）、2000年（78.35%）、2010年（76.37%）、2018年（65.92%），中等级面积趋于下降，面积缩减了21 254.40 hm2，下降幅度达17.00%。其次为低等级生境质量，面积趋于上升，增长了14 484.60 hm2，上升幅度达76.71%，各年份占比也均不断提升，表明武清区生境质量趋于下降，低等级面积扩散。较低等级面积较小，且呈下降趋势。低与较低等级生境质量面积扩散的主要原因是城镇用地的扩张导致了区域受威胁源胁迫上升，从而使得生境质量降低。而较高和高等级生境质量区面积趋于扩大，增长了3 956.58 hm2，上升幅度为36.37%，较高等级区各年份面积占比为1980年（6.91%），1990年（7.10%）、2000年（7.91%）、2010年（8.28%）、2018年（9.42%）。生境质量高等级区面积较小，但趋于上升，38年内增长了4 952.88 hm2，1980—2010年变化较小，而2010—2018年面积快速增长，从2010年（112.41 hm2）上升到2018年（5 334.66 hm2）。较高、高生境质量面积的增长主要受生境适宜性较高的水域影响，研究区在38 a里水域面积呈扩大趋势，故也引起区域生境质量高值区的扩散。

表7 不同等级生境质量分类面积Table 7 Different levels of habitat quality classification area hm2

从空间分布上看（图5），生境质量低值区以武清区城区为核心集中分布，且零星分布于武清区各个区域，主要与农村居民点的空间分布相对应，也表明城镇用地作为生境质量的主要威胁源，对周边地类的胁迫能力较高，降低其地类的生境质量。而生境质量高值区集中分布于武清区东部，对应土地利用类型为水域，水域生境适宜性高，且周边建设用地的胁迫影响较小，使得区域以水域为核心呈现高等级生境质量的集聚区。1980—2018年生境质量空间分布格局较为类似，低和高等级生境质量区都趋于上升，低等级生境质量区面积有1980年的较零散分别到成片布局，而较高生境质量区以东部的水域为核心向外扩散，高生境质量区由小区域分布到2018年的较为显著分布于武清区各个区域。

通过叠加分析得到武清区生境质量转换类型空间分布图（图6），武清区生境质量转换类型较为复杂，转换类型种类分别为1980（11种）、1990年（13种）、2000年（17种）、2018年（17种），发生转换空间分布范围趋于扩散。

1980—2000年，生境质量转换类型较少，且转换面积较小，集中于东部区域，主要转换类型以中→较高为主，转换类型达1303.29 hm2，表明在该段时间内生境质量趋于提高，其次为中→低（394.2 hm2）、较低→较高（266.31hm2），其他转换类型面积较小。

2000—2018年，土地利用生境质量转换类型增多，集中于东部与南部区域，该时间段内以中→低（18 105.12 hm2）为主导类型，表明该时间段内生境质量降低，低等级生境质量区域面积增长。其次中→较高（5 903.91 hm2）、低→中（4 470.84 hm2）、中→高（4 030.92 hm2）、较高→中（3 768.84 hm2）、较低→较高（1 622.34 hm2）、较高→低（1 612.53 hm2）转换面积均较大，其他转换类型均小于1 000 hm2。1980—2018年，生境质量转换类型空间分布更为突出，尤其是城镇用地和农村居民点用地、水域等地类的生境质量转换更为频繁，沿交通线路、水系分布也较为集中分布。生境质量转换也以中→低（18 544.95 hm2）为主导类型，其次为中→较高（6 810.93 hm2），两者分别反映了区域生境质量恶化与好转的不同区域。而其他类型中，生境质量由低向高等级转换的类型较多，如低→中（4 421.25 hm2）、中→高（4 031.73 hm2）、较低→较高（1 888.56hm2）、低→较高（810.9 hm2）、较高→高（591.84 hm2）、低→高（400.68 hm2）、较低→高（280.44 hm2）等类型，而由高到低的生境质量转换类型主要为较高→中（3 480.48 hm2）、较高→低（1 499.13 hm2）、高→中（251.37 hm2）。

3 讨 论

以多种土地利用系统类型快速城市化大都市郊区——“京津之翼武清区”为研究区，借助InVEST模型的Habitat Quality模块从时空分异角度模拟大都市郊区的生境质量格局及其演变分析，较好地反映了京津大都市郊区不同地类之间净转型对郊区生境系统质量变化的影响程度，基于天津市武清区土地利用转型驱动下的生境质量评价影响程度进行了深入评估，以及生境质量空间分布特征进行分析，以期为京津大都市郊区生态保护实践和土地利用规划提供基础依据。

武清区的生境质量总体上处于中等级水平，但是京津“双核”下武清区建设用地急剧扩张导致其生境质量的持续下降。所以未来决策者如何维持生境质量不会退化且恢复“京津之翼”地区的生境质量是一个关键的问题。未来大都市郊区的城市土地利用规划中，土地规划和生态保护工作中需优化林地、耕地、建设用地等空间格局，在保持合理的经济增长基础上也应配置必要的生态用地。从政策层面分析，在未来城镇化发展过程中，应当在保证生境质量维持在较高水平的基础上，着重开发武东北、武西南、武东南等地区，协调好经济发展与生境质量维持之间的关系，促进武清区整体经济与生态保护的协调发展。

本研究只考虑了生境质量对于土地利用变化的响应，深入研究可以结合模型的其他子模块，定量评估土地利用变化对于多种生态系统服务的变化，如:碳储量、水源涵养、土壤理化性质等，综合的评估土地利用变化的生态效应。

4 结 论

基于天津市郊区武清区38 a土地利用数据，结合InVEST模型对其进行生境质量评价，主要结论为：

1）武清区土地利用以耕地为主导，耕地面积下降明显，城镇用地和农村居民点用地面积快速增长，未利用地面积大幅缩减，林地和草地占比较小。土地利用类型转换剧烈，耕地转移面积最大，林地和草地集中向城镇用地和农村居民点用地转移，水域集中转向耕地，城镇用地和农村居民点用地转移面积较大，未利用地转换面积较小，但转移概率最为剧烈。土地利用综合动态度增长了2.87%，各地类上，城镇用地、农村居民点用地和水域的土地利用变化速率保持正向增长，耕地变化速率呈现负增长。总体来讲，“城扩耕缩”、“人进草退”态势仍然严峻，局部年份也有“草进水进”的转态。

2）武清区土地利用退化以轻度退化为主，但高等级退化区域呈扩散趋势，空间差异上呈“东南＞西南＞东北”的退化格局，且具有一定的延续性和空间惯性特征。此外武清区土地利用退化度随着郊区内部建设用地的扩张而扩散，集聚区以郊区城镇用地为中心，离散区以郊区交通线路、河流水系为次中心的区域化扩散，呈现出明显“集聚—离散”的分布特征，具有显著的空间差异性。因此，大都市郊区的生境优化应注重郊区城镇建设用地的合理规划和交通干道、河流水系的生态整治。

3）总体上武清区生境质量处于中等级，但中等级面积趋于下降，低等级生境质量面积趋于上升，较低等级面积较小，且呈下降趋势，较高和高等级生境质量区面积趋于扩大。生境质量低值区以武清区城区为核心集中分布，且零星分布于武清区各个区域。生境质量高值区集中分布于武清区东部。1980—2000年，生境质量转换类型较少，且转换面积较小，集中于东部区域，主要转换类型以中→较高（1 303.29 hm2）为主。2000—2018年，土地利用生境质量转换类型增多，集中于东部与南部区域，该时间段内以中→低（18 105.12 hm2）为主导类型。1980—2010年生境质量转换类型较为集中，近10年发生转换空间分布范围趋于分散，总体转换空间态势呈“集中—分散”分布特征。

4）在我国推进新型城镇化发展，特别是加强跨区域都市圈建设中，需要加快大都市圈建设对都市郊区土地利用转型引起的生境质量变化影响的研究，严格保护大都市郊区生态源地，统筹调控大都市郊区生态安全分区，推进大都市郊区生态廊道和全域生态节点建设。