張瑾青,羅 濤,徐 敏,王艷云,劉 江,*

1 福州大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院, 福州 350108 2 北京大學(xué)建筑與景觀設(shè)計(jì)學(xué)院, 北京 100871

近年來,伴隨經(jīng)濟(jì)增長步入“新常態(tài)”,我國城鎮(zhèn)發(fā)展也邁入新紀(jì)元。以高密度、高強(qiáng)度的城鄉(xiāng)建設(shè)用地開發(fā)為主導(dǎo)的城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程在全國范圍內(nèi),尤其在東南沿海地區(qū)普遍出現(xiàn)[1]。然而,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程在推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),與生態(tài)保護(hù)的矛盾始終存在。一方面,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程擠壓自然資源和生態(tài)空間,加劇生態(tài)安全格局的破碎化程度,直接破壞地區(qū)生態(tài)空間的有效承載力[2]。另一方面,對生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)舉措客觀上也約束了城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的規(guī)模與速度,環(huán)境質(zhì)量的下降則限制了城鎮(zhèn)的發(fā)展?jié)撃?增大了城鎮(zhèn)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)[3]。城鎮(zhèn)擴(kuò)張是局域尺度上的土地變化過程,但其影響會擴(kuò)散到區(qū)域景觀格局層面上[4]。生態(tài)安全格局是能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題有效控制和持續(xù)改善的空間格局,是維持一切人類活動的基礎(chǔ)[5]。其核心在于規(guī)劃設(shè)計(jì)一些關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)、廊道構(gòu)成空間組合,以恢復(fù)區(qū)域尺度上的某些潛在景觀格局[6]。

林地和水域作為生態(tài)安全格局重要的組成部分[7],對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性不言而喻。在城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程中,城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張的過程對區(qū)域生態(tài)安全格局的負(fù)面影響十分顯著[8]。大量生態(tài)資源被城鎮(zhèn)建設(shè)用地侵占,森林斑塊消失,水資源稀缺等一系列問題的出現(xiàn),直接或間接地導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)、區(qū)域生物多樣性退化、生態(tài)系統(tǒng)失衡等問題產(chǎn)生。日益低下的環(huán)境質(zhì)量使得人們開始重視生態(tài)保護(hù)。利用景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論去揭示景觀結(jié)構(gòu)、功能和變化,研究生態(tài)過程與空間格局在多尺度上的相互作用關(guān)系成為研究的熱點(diǎn)[9-11]。

因此,為減緩城鎮(zhèn)化給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響,科學(xué)認(rèn)識城鎮(zhèn)擴(kuò)張與區(qū)域生態(tài)安全格局之間的關(guān)系,以有效解決其帶來的環(huán)境問題,是城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。目前已有較多研究關(guān)注城鎮(zhèn)擴(kuò)張對生態(tài)安全格局的影響。現(xiàn)有研究主要集中在城鎮(zhèn)擴(kuò)張的情景預(yù)測和模型構(gòu)建等方面[12-13]。大部分研究的對象都聚焦整體景觀水平的變化,專注林地、耕地斑塊這類景觀的研究較少[14-15]。此外,從不同尺度和不同區(qū)劃類型上綜合分析城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對區(qū)域生態(tài)安全格局演變影響的研究也較為欠缺。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究以閩三角地區(qū)為例,從優(yōu)化區(qū)域生態(tài)安全格局規(guī)劃布局的角度出發(fā),運(yùn)用空間分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,解析閩三角地區(qū)1980—2015年城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對區(qū)域生態(tài)安全格局的影響,并通過設(shè)置不同尺度和區(qū)劃類型進(jìn)一步識別影響水平間的差異。以期為優(yōu)化區(qū)域生態(tài)安全格局規(guī)劃布局,城鎮(zhèn)擴(kuò)張的合理規(guī)劃提供有效支撐。

1.1 區(qū)域概況

閩三角地區(qū)包括廈門、泉州、漳州三個(gè)地級市(圖1)。區(qū)域總面積約25314 km2,地處東南沿海,屬中小城市群及海岸帶快速城市化地區(qū)。自改革開放以來,經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤為迅猛。廈門、泉州、漳州三市產(chǎn)業(yè)集聚,集約發(fā)展優(yōu)勢明顯。該區(qū)域地貌條件復(fù)雜,屬山地丘陵和盆地平原地區(qū)。內(nèi)陸地貌類型以低山丘陵為主,北部部分地區(qū)地勢較高,能有效阻隔冷空氣南下,是閩三角城市群的天然綠色屏障。南部多為河谷盆地與沿海平原,受亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候影響顯著,氣候溫和,濕潤多雨。生態(tài)環(huán)境整體較好,森林覆蓋率約在61.3%。但因其海岸帶狹窄、緩沖能力有限的特殊地形地貌條件,導(dǎo)致區(qū)域關(guān)鍵生態(tài)服務(wù)功能受損、生態(tài)安全格局紊亂與安全保障空間萎縮等生態(tài)安全問題尤為突出,區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)極易受到臺風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害的影響。高強(qiáng)度的人類活動給閩三角生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大壓力,尤其體現(xiàn)在近幾十年的土地覆蓋變化上。

圖1 閩三角區(qū)位圖

1.2 研究方法

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析分別在行政縣域區(qū)劃和自然分區(qū)兩個(gè)尺度上進(jìn)行,以分析城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對區(qū)域生態(tài)安全格局變化的影響并識別其差異。

首先,對閩三角地區(qū)土地覆蓋類型重分類,得到城鎮(zhèn)建設(shè)用地、生態(tài)安全格局(林地和水域)和過渡用地(草地、耕地及其他用地)三類新用地類型。其次,在Fragstats中分別計(jì)算1980年、1990年、2000年、2010年和2015年五期相應(yīng)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地和生態(tài)安全格局景觀格局指數(shù)。在GIS平臺上制作表征閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張和生態(tài)安全格局變化的過程圖。再次,選取閩三角地區(qū)28個(gè)縣域在1980—2015年間五個(gè)年份共140組數(shù)據(jù),在SPSS 24.0中通過Spearman相關(guān)性分析和線性回歸,從不同尺度描述城鎮(zhèn)擴(kuò)張對區(qū)域生態(tài)安全格局的影響,進(jìn)一步識別景觀指數(shù)在不同分區(qū)方法上的響應(yīng)度差異。

1.2.1土地覆蓋分類

土地覆蓋分類數(shù)據(jù)基于1980—2015年閩三角地區(qū)的柵格圖像(空間分辨率為30 m×30 m)。基于“源-匯”理論[16]將其分為城鎮(zhèn)建設(shè)用地、生態(tài)安全格局(林地和水域)和過渡用地(草地、耕地及其他用地)三類。其中,城鎮(zhèn)建設(shè)用地是干擾源區(qū),生態(tài)安全格局是受到源區(qū)干擾的匯區(qū),其他用地為源匯過渡區(qū)。

1.2.2景觀指數(shù)選取

景觀指數(shù)可從不同水平上定量測算區(qū)域空間格局的變化及其特征。參考王靜[17]、陳文波[18]、王新闖[19]等人關(guān)于區(qū)域水平上景觀指數(shù)選取及格局評價(jià)的研究工作,分別從斑塊水平和景觀水平上選取13個(gè)常用景觀指數(shù)。由于部分景觀指數(shù)間因生態(tài)學(xué)意義或幾何關(guān)系等原因而存在共性[20],故本研究基于斯皮爾曼相關(guān)分析,篩選出五個(gè)景觀指數(shù)。分別為：

斑塊占比(PLAND)—度量景觀組分的指數(shù)之一,通?？蓭椭_定景觀中的優(yōu)勢元素；

斑塊密度(PD)—反映景觀破碎度的指數(shù)；

最大斑塊指數(shù)(LPI)—可綜合反映景觀中斑塊的集中程度和優(yōu)勢類型；

景觀形狀指數(shù)(LSI)—測算景觀形狀變化的重要指數(shù),一般來說其值越高說明斑塊與外界的能量交換的面積越大；

斑塊聚合度(COHESION)—可表達(dá)各斑塊間廊道連接情況[21]。

其中,斑塊占比、斑塊密度和斑塊聚合度可從景觀水平上解析整體景觀格局的演變情況。最大斑塊指數(shù)和景觀形狀指數(shù)則在斑塊尺度上描述景觀格局的變化。通過這些指數(shù)可表征閩三角地區(qū)景觀斑塊的復(fù)雜程度及異質(zhì)性,能夠較為全面地描述區(qū)域生態(tài)安全格局的規(guī)模、破碎度及分布情況。指標(biāo)的計(jì)算在Fragstats軟件中進(jìn)行[22]。采用Z-score方法對所有指數(shù)值進(jìn)行歸一化處理。

1.2.3城鎮(zhèn)擴(kuò)張的表征

準(zhǔn)確有效地度量城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平,是探究城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)演變、優(yōu)化區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程的重要基礎(chǔ)。已有研究中,城鎮(zhèn)建設(shè)用地密度、建設(shè)用地年均增長量、景觀格局指數(shù)等可定量表征城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的指標(biāo)已得到廣泛應(yīng)用[23-24]。在后續(xù)研究中為方便定量分析計(jì)算,本研究采用建設(shè)用地占景觀面積比(PLAND-U)作為單一指標(biāo)測算城鎮(zhèn)擴(kuò)張進(jìn)程。

1.2.4自然區(qū)劃方法

本研究首先依照2010年發(fā)布的“福建省生態(tài)功能區(qū)劃” 劃分生態(tài)區(qū)(圖2)[25]。在此框架內(nèi),根據(jù)閩三角地區(qū)自然經(jīng)濟(jì)特征及其地貌結(jié)構(gòu)劃分兩個(gè)生態(tài)區(qū)：閩東閩中閩北和閔西生態(tài)區(qū)、閩東南生態(tài)區(qū)。以及四個(gè)生態(tài)亞區(qū)：閩北閩西山地盆谷生態(tài)亞區(qū)(NW)、閩東閩中中低山山原地生態(tài)亞區(qū)(EM)、閩東南西部低山丘陵盆谷底生態(tài)亞區(qū)(SW)、閩東南沿海臺丘平原與近岸海域生態(tài)亞區(qū)(ES)。

圖2 閩三角地區(qū)2010年生態(tài)功能區(qū)劃

其次,按照自然氣候條件差異,選取2015年氣象數(shù)據(jù),采用Holdridge生命地帶(HLZ)模型對閩三角地區(qū)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)模擬[26]。得到暖溫帶潮濕森林類(WT-d)、暖溫帶濕潤森林類(WT-w)、亞熱帶潮濕森林類(ST-d)、亞熱帶濕潤森林類(ST-w)四種生態(tài)系統(tǒng)類型(圖3)。由于WT-w類分區(qū)在研究區(qū)內(nèi)占地面積過小,故文中不做討論。

圖3 閩三角地區(qū)2015年生物氣候區(qū)劃

2 結(jié)果

2.1 城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程與生態(tài)安全格局的時(shí)空特征

2.1.1城鎮(zhèn)擴(kuò)張?zhí)卣?/p>

1980—2015年閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長迅猛(圖4),且以泉州、廈門兩地沿海區(qū)域增幅最大。用地轉(zhuǎn)化情況如表1所示。城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積從1980年的906.94 km2增至2015年的2468.51 km2,整體增幅高達(dá)63.26%。同時(shí)由圖4可知,城鎮(zhèn)擴(kuò)張進(jìn)程的時(shí)序差異顯著,以2000—2010年城鎮(zhèn)建設(shè)用地增幅最大。擴(kuò)張水平的差異主要與區(qū)位特征有關(guān)。在空間上表現(xiàn)出沿海縣域如廈門島、泉州晉江等地區(qū)擴(kuò)張水平(由2015年與1980年的PLAND-U指數(shù)的差值運(yùn)算得出,數(shù)字越大代表城鎮(zhèn)空間擴(kuò)張幅度越大)明顯高于內(nèi)陸地區(qū)(圖5)。由此可見,建設(shè)用地面積劇增,沿海地區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展迅速,是該時(shí)期閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)發(fā)展的一大特征。

圖4 閩三角地區(qū)1980—2015年城鎮(zhèn)建設(shè)用地空間變化

圖5 閩三角地區(qū)1980—2015年城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平空間變化

表1 1980—2015年閩三角地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移狀況

2.1.2生態(tài)安全格局特征

閩三角地區(qū)生態(tài)安全格局的變化如圖6所示。研究時(shí)段內(nèi),生態(tài)安全格局的變化以局部斑塊減少為主,沿海地區(qū)的減少情況較內(nèi)陸而言更為嚴(yán)重。結(jié)果顯示,閩三角整體生態(tài)安全格局動態(tài)變化明顯,但指數(shù)的波動幅度有限(圖7)。除斑塊占比和斑塊聚合度之外,其他指數(shù)均有小幅波動。

圖6 閩三角地區(qū)1980—2015年生態(tài)安全格局空間變化

圖7 閩三角地區(qū)1980—2015年景觀指數(shù)演變趨勢

斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的走勢基本一致,在2000年下降后又在2010年達(dá)到最高,2015年基本恢復(fù)到1980年水平。說明隨著時(shí)間的推移,區(qū)域生態(tài)安全格局保持相對完整,但在2000—2010年出現(xiàn)大幅變化。最大斑塊指數(shù)在1980—2000年緩慢下降,之后趨于平緩?？傮w而言,2000年前后是閩三角地區(qū)生態(tài)安全格局演替最劇烈的時(shí)期。

2.2 城鎮(zhèn)擴(kuò)張對生態(tài)安全格局的影響

通過橫向?qū)Ρ瓤h域等級上城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平與區(qū)域生態(tài)安全格局指數(shù)斑塊占比、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)、景觀形狀指數(shù)和斑塊聚合度間的相關(guān)性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),擴(kuò)張水平與五個(gè)景觀指數(shù)均顯著相關(guān)(表2)。其中,城鎮(zhèn)擴(kuò)張與區(qū)域生態(tài)安全格局的斑塊密度正相關(guān),與其他指數(shù)負(fù)相關(guān)。這說明,城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平越高的地區(qū)區(qū)域生態(tài)安全格局的破碎度越大,而斑塊面積、景觀復(fù)雜度和斑塊連結(jié)度則隨著擴(kuò)張水平的增大而減小。

表2 縣域尺度內(nèi)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與景觀指數(shù)的相關(guān)性

通過對選定的五個(gè)景觀指數(shù)與城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平進(jìn)行因子響應(yīng)度的回歸分析,可得以下方程：

PLAND-U=-1.06-0.88PLAND+0.63LPI+0.35PD-0.17COHESION-0.02LSI

(1)

由公式(1)可知,斑塊占比的響應(yīng)程度為首,是響應(yīng)程度最低的景觀形狀指數(shù)的44倍;其次為最大斑塊指數(shù);再次為斑塊密度和斑塊聚合度。由此可知,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程與生態(tài)安全格局的斑塊占比相關(guān)性最強(qiáng),說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局的規(guī)模影響最顯著。隨著城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的加快,生態(tài)安全格局的斑塊大小也隨之改變。在其余指數(shù)中,最大斑塊指數(shù)的響應(yīng)程度大于其他指數(shù)。斑塊占比和最大斑塊指數(shù)都是描述斑塊面積的指數(shù),兩者對城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的高響應(yīng)程度表明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局的影響主要存在于斑塊面積的改變中。而斑塊密度和斑塊聚合度對城鎮(zhèn)擴(kuò)張的響應(yīng)程度相對較小,兩者均是從景觀水平上描述整體格局變化的景觀指數(shù)。可見,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局的影響是先從斑塊尺度上開始,進(jìn)而擴(kuò)散到區(qū)域景觀層面。

2.3 城鎮(zhèn)擴(kuò)張對生態(tài)安全格局影響的地區(qū)差異

在縣域尺度上的分析定量描述了城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對區(qū)域生態(tài)安全格局演替的影響。由于行政分區(qū)中人工因素和自然條件的不確定性,無法進(jìn)一步識別指數(shù)間響應(yīng)度的差異。因此,為深入探究城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程與區(qū)域生態(tài)安全格局演替的關(guān)系,本研究從生態(tài)區(qū)劃(圖2)和生物氣候區(qū)劃(圖3)入手,探討不同自然生態(tài)背景下城鎮(zhèn)擴(kuò)張對區(qū)域景觀指數(shù)造成的影響差異。

2.3.1生態(tài)區(qū)劃差異

相關(guān)性分析結(jié)果顯示,生態(tài)區(qū)劃內(nèi)不同景觀指數(shù)與城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平間均存在顯著相關(guān)性(表3)。為進(jìn)一步探究不同自然條件對城鎮(zhèn)擴(kuò)張與景觀指數(shù)間的影響水平是否存在差異,本研究分別對四類生態(tài)區(qū)劃內(nèi)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與相應(yīng)生態(tài)安全格局景觀指數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析。

表3 生態(tài)區(qū)劃內(nèi)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與景觀指數(shù)的相關(guān)性

從圖8看,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對最大斑塊指數(shù)和斑塊聚合度的影響水平不同。NW和EM的城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段滯后于SW和ES,尤其滯后于ES。一方面,最大斑塊指數(shù)在NW、EM內(nèi)負(fù)相關(guān),SW、ES內(nèi)正相關(guān)的趨勢,說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張對最大斑塊指數(shù)的影響在不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段存在差異,同時(shí)在空間上也呈現(xiàn)出明顯的“山-海”特征[27-28]。另一方面,斑塊聚合度的響應(yīng)趨勢也表現(xiàn)出不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段的差異,即在擴(kuò)張較慢的NW、EM和SW內(nèi)無變化,在擴(kuò)張較快的ES內(nèi)變化較大,且兩者正相關(guān)。而城鎮(zhèn)擴(kuò)張對斑塊占比、斑塊密度和景觀形狀指數(shù)的影響在不同的生態(tài)區(qū)劃內(nèi)部無差異。其中,擴(kuò)張水平與斑塊密度和景觀形狀指數(shù)正相關(guān),與斑塊占比負(fù)相關(guān)。

圖8 生態(tài)亞區(qū)內(nèi)景觀指數(shù)與城鎮(zhèn)擴(kuò)張關(guān)系的回歸趨勢

3.3.2生物氣候區(qū)劃差異

不同生物氣候區(qū)內(nèi)各景觀指數(shù)與城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平均強(qiáng)相關(guān)(表4)。分別對四類生物氣候區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與景觀指數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析,如圖9所示。

表4 生物氣候區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)擴(kuò)張與景觀指數(shù)的相關(guān)性

結(jié)果表明,城鎮(zhèn)擴(kuò)張對斑塊密度、最大斑塊指數(shù)和斑塊聚合度的影響存在差異,對斑塊占比和景觀形狀指數(shù)的影響無差異,且與斑塊占比負(fù)相關(guān),與景觀形狀指數(shù)正相關(guān)。從橫軸看,WT-d和ST-d與ST-w處于不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段,且ST-w的擴(kuò)張遠(yuǎn)快于另外兩區(qū)。由圖9可知,生態(tài)安全格局先在WT-d和ST-d內(nèi)趨于破碎,又在ST-w內(nèi)相互融合。斑塊的演變規(guī)律與城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段的一致性,進(jìn)一步說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張的不同階段對生態(tài)安全格局的演變存在顯著影響。從圖9來看,ST-w內(nèi)生態(tài)安全格局破碎程度化依舊在加劇,說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張對區(qū)域生態(tài)安全格局的負(fù)面影響始終存在。

圖9 生物氣候區(qū)內(nèi)景觀指數(shù)與城鎮(zhèn)擴(kuò)張關(guān)系的回歸趨勢

3 討論

城鎮(zhèn)擴(kuò)張的蔓延給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的沖擊。高速的集聚效應(yīng)推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也改變了區(qū)域生態(tài)安全格局,構(gòu)成了重點(diǎn)地區(qū)的城鎮(zhèn)發(fā)展與區(qū)域全局的生態(tài)安全之間的沖突。城鎮(zhèn)建設(shè)用地的局部擴(kuò)張導(dǎo)致的土地供需矛盾,又進(jìn)一步影響了城鎮(zhèn)整體空間布局[29]。與此同時(shí),我國傳統(tǒng)規(guī)劃長期保持人工環(huán)境為主導(dǎo)的模式,在城鎮(zhèn)開發(fā)中往往忽略了生態(tài)空間的重要性,最終導(dǎo)致生態(tài)用地遭受大量破壞,斑塊趨于破碎化[30]。因此,本研究從優(yōu)化區(qū)域生態(tài)安全格局的規(guī)劃布局出發(fā),運(yùn)用空間分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法,對閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張對區(qū)域生態(tài)安全格的影響進(jìn)行了定量分析,并討論了兩者在不同空間單元上所體現(xiàn)出的影響的差異性。

首先,從城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程和生態(tài)安全格局的演變特征來看,兩者的變化表現(xiàn)出較高的重疊度,均表現(xiàn)出“山-?！碧卣?。具體表現(xiàn)為：在時(shí)間尺度上,2000—2010年城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程和生態(tài)安全格局均出現(xiàn)大幅變化。城鎮(zhèn)建設(shè)用地的面積劇增,生態(tài)安全格局的面積減少是該時(shí)段閩三角城市群整體用地變化的顯著特征。在空間格局上,沿海地區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的速度遠(yuǎn)大于內(nèi)陸山區(qū),同時(shí)生態(tài)安全格局的演變也遵循著沿海-內(nèi)陸生態(tài)安全逐漸增強(qiáng)的特點(diǎn)。兩者變化特征的一致性,進(jìn)一步表明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程與生態(tài)安全格局的變化間存在緊密聯(lián)系。閩三角地區(qū)城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的局部差異顯著,主要與區(qū)位條件相關(guān),而區(qū)位條件也是決定經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要因素之一。相對內(nèi)陸山區(qū)而言,沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)更發(fā)達(dá)。而經(jīng)濟(jì)的集聚發(fā)展會產(chǎn)生“推拉效應(yīng)”[31]。即經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要大量的城鎮(zhèn)建設(shè)用地用以支撐大量交換活動,城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求的提升則會導(dǎo)致城鎮(zhèn)擴(kuò)張的過程,引起城鎮(zhèn)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的矛盾。而這一系列的進(jìn)程又會促進(jìn)地區(qū)本身的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)又會產(chǎn)生更高層次的產(chǎn)業(yè)互動,進(jìn)而使城鎮(zhèn)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的矛盾加劇。導(dǎo)致城鎮(zhèn)建設(shè)用地侵占生態(tài)安全格局的現(xiàn)象頻發(fā)。

其次,研究證明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對區(qū)域生態(tài)安全格局演替具有重大影響,生態(tài)安全格局的景觀指數(shù)在城鎮(zhèn)擴(kuò)張的過程中表現(xiàn)各異。其中,斑塊占比對城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程的響應(yīng)程度最高,在所有影響因子中占主導(dǎo)地位。說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局的影響是從斑塊類型開始,進(jìn)而擴(kuò)展到景觀水平層面。相關(guān)研究表明,區(qū)域內(nèi)城市的相對位置、核心城鎮(zhèn)間的可達(dá)性、道路網(wǎng)密度等因素都是影響城鎮(zhèn)擴(kuò)張的驅(qū)動力[32-33]。其中,道路網(wǎng)密度反映了城鎮(zhèn)擴(kuò)張的基本趨勢,在一定程度上會影響區(qū)域景觀格局[3]。而閩三角地區(qū)作為福建省城鎮(zhèn)集聚度最高的城市群,擴(kuò)張過程尤為顯著。伴隨著大規(guī)模的道路網(wǎng)建設(shè),各城鎮(zhèn)間原本存在的生態(tài)安全格局被侵占,導(dǎo)致其面積減少,進(jìn)而影響了斑塊間的連通程度,出現(xiàn)生態(tài)安全格局趨于破碎化的現(xiàn)象。2004年《廈漳泉城市聯(lián)盟宣言》[34]的提出為廈漳泉同城化的開展奠定了基礎(chǔ)。隨著廈漳泉同城化的推進(jìn),閩三角內(nèi)各城鎮(zhèn)的內(nèi)部及對外交通出行需求量越來越大。一方面,閩三角城市群天然的生態(tài)安全格局決定了交通的建設(shè)發(fā)展往往需要通過割裂和侵占生態(tài)安全格局得以實(shí)現(xiàn)。隨著同城化理念的提出,過去優(yōu)越的森林資源和水運(yùn)條件成為了城鎮(zhèn)發(fā)展的阻礙。另一方面,交通建設(shè)一般都是在原有交通干道的基礎(chǔ)上進(jìn)行,在道路建設(shè)用地向外擴(kuò)張的過程中,也會導(dǎo)致部分生態(tài)安全格局被侵占。因而,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局的影響主要反應(yīng)在斑塊占比、最大斑塊指數(shù)和斑塊密度三類表征斑塊面積的指數(shù)上,其次是表示斑塊蔓延度的指數(shù)斑塊聚合度上。而描述斑塊形狀的景觀形狀指數(shù)則相對較弱。此外,通過橫向?qū)Ρ瓤h域和自然區(qū)劃兩個(gè)尺度上的城鎮(zhèn)擴(kuò)張水平與景觀指數(shù)的相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn),景觀形狀指數(shù)是唯一出現(xiàn)差異的指數(shù)。具體表現(xiàn)為縣域尺度上兩者負(fù)相關(guān),自然區(qū)劃尺度上則正相關(guān)。景觀形狀指數(shù)在不同尺度上表現(xiàn)出的差異性,進(jìn)一步驗(yàn)證了申衛(wèi)軍等人關(guān)于空間幅度對景觀格局影響的結(jié)論[11]。

最后,城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程在不同區(qū)劃背景下均對閩三角城市群的生態(tài)安全格局的影響顯著,并且在該影響過程中與最大斑塊指數(shù)和斑塊聚合度的回歸關(guān)系均出現(xiàn)了差異。分區(qū)所處的不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段是引起差異的主要原因。已有研究表明,當(dāng)城鎮(zhèn)擴(kuò)張達(dá)到一定階段時(shí),相鄰景觀斑塊會迅速擴(kuò)張進(jìn)而合并形成大斑塊[35]。研究結(jié)果中,最大斑塊指數(shù)、斑塊密度和斑塊聚合度在不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段中出現(xiàn)的差異性,也再次印證了該結(jié)論。在閩三角城鎮(zhèn)擴(kuò)張初期階段,城鎮(zhèn)建設(shè)用地的需求量不斷增多,強(qiáng)烈的人類干擾活動會侵占原本連結(jié)在一起的生態(tài)安全格局,從而使生態(tài)安全格局的最大斑塊指數(shù)減小。到加速階段,由于城鎮(zhèn)建設(shè)用地斑塊不斷擴(kuò)展,相鄰斑塊又融合形成了較大的斑塊。而在此過程中,斑塊密度和連通程度也會隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

總體而言,城鎮(zhèn)擴(kuò)張的效應(yīng)對閩三角整體的生態(tài)安全格局影響顯著,尤其表現(xiàn)在斑塊面積的變化方面。同時(shí),城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對景觀指數(shù)的影響出現(xiàn)差異性,也表明擴(kuò)張過程的影響是多層次、大規(guī)模的。以上特征說明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程對生態(tài)安全格局影響呈現(xiàn)復(fù)雜的效應(yīng),其影響機(jī)制可作為下一步的重點(diǎn)研究內(nèi)容。

4 結(jié)論

(1)城鎮(zhèn)擴(kuò)張的效應(yīng)遠(yuǎn)不止在其擴(kuò)張地域范圍內(nèi),其影響范圍可輻射至區(qū)域?qū)用?對區(qū)域生態(tài)安全格局影響顯著。因此,在制定閩三角生態(tài)安全格局網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃決策中,要首先評估擴(kuò)張結(jié)果對區(qū)域可能造成的潛在影響,量化研究城鎮(zhèn)擴(kuò)張如何影響整體景觀格局。在充分考慮所有潛在影響的基礎(chǔ)上,制定合理的擴(kuò)張決策,以滿足區(qū)域生態(tài)安全格局的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的需要。

(2)在不同區(qū)劃背景下,城鎮(zhèn)擴(kuò)張對生態(tài)安全格局的影響存在差異。因此,在城鎮(zhèn)生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)中要充分理解不同城鎮(zhèn)擴(kuò)張階段的發(fā)展規(guī)律,以及城鎮(zhèn)不同擴(kuò)張階段對生態(tài)安全格局演替影響的差異性。在城鎮(zhèn)建設(shè)的各個(gè)階段有針對性地實(shí)施自然生態(tài)資源的保存、修復(fù)及合理利用。

(3)景觀指數(shù)是表征區(qū)域空間格局的重要方法之一,而景觀指數(shù)在城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程中響應(yīng)程度的差異性表現(xiàn),對不同空間單元內(nèi)格局研究的指數(shù)篩選具有參考價(jià)值。因此,在對生態(tài)安全格局的管理和動態(tài)監(jiān)測過程中,可將斑塊占比和最大斑塊指數(shù)作為備選指標(biāo),能夠直觀有效地展示生態(tài)安全格局的變化情況。