京津冀地區生境質量與景觀格局演變及關聯性

常玉旸,高 陽,謝 臻,張天柱,于希澤 (中國農業大學土地科學與技術學院,北京 100193)

城鎮化是全球現代化進程的普遍現象,是衡量社會進步以及經濟發達程度的重要指標[1].隨著人類活動的加劇以及土地覆被的變化,地表景觀格局也在以前所未有的速度發生改變.地表景觀格局的急劇變化往往意味著生態系統的物質流、能量流等受到強烈干擾與破壞,這會影響生態系統的格局和功能[2],威脅當地的生境質量[3].因此,在城鎮化背景下,人為擾動所導致的景觀破碎化、景觀結構復雜化會增加區域維持生態平衡與保持生境質量的壓力[4],這成為經濟快速發展區域普遍面臨的難題.

迄今為止,國內外學者圍繞生境質量和景觀格局展開了大量研究,主要聚焦于有關生境質量與景觀格局的理論、方法和應用等方面[5-8],特別是在理論層面揭示了景觀格局影響生境質量的內在機理[4,6].但在分析二者內在關系時,大多未考慮地理現象的空間屬性,研究結果無法表征二者顯著相關的具體空間范圍,且多未能從時序上定量研究生境質量和景觀格局空間關聯性的演變趨勢.因此,有必要從時空演變的視角分析景觀格局變化與生境質量的相關關系,以揭示二者的空間關聯特征.

京津冀首都經濟圈是我國繼長三角城市群、珠三角城市群之后的第三經濟增長極.近年來,京津冀城市群發展迅猛[9-10],然而,城市群的快速發展導致當地生態系統生境格局被破壞,生物多樣性受到嚴重威脅[11].京津冀境內包含高原、山地以及平原多種地形,是集自然生態涵養區與核心都市區于一體的復合生態系統,是開展生境質量與景觀格局演變研究的理想對象.吳健生等[12]以流域為尺度評估了京津冀地區生境質量空間分布集聚性;鄧越等[13]從城市擴張視角分析了城鎮化加劇對京津冀地區生境質量的影響;嚴珅等[14]應用協調發展度模型,對城鎮化與景觀格局的協調度進行了定量評估.盡管很多學者研究了快速城鎮化地區生境質量與景觀格局的演變趨勢,但二者的時空關聯性卻鮮有研究,二者是否具有相關性、相關關系的強弱等問題仍未明晰.因此,本研究以京津冀地區為研究區,基于生境評估、景觀分析等理論與手段,分析2000～2018 年該地區生境質量與景觀格局演變特征,并通過地統計學方法分析二者間的空間關系,旨在為京津冀地區生態保護以及土地可持續利用等提供科學支持.

1 研究區概況

京津冀地區包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、廊坊、石家莊、秦皇島、張家口、承德、滄州、衡水、邢臺、邯鄲共13 個城市,位于我國 華 北 地 區(36°03′～42°40′N,113°27′～119°50′E),土地總面積約21.6×104km2,約占中國總面積的2.2%.研究區具有典型的溫帶大陸性季風氣候,年平均氣溫為3～15℃,年平均降雨量為304～750mm.高程自西北向東南遞減,范圍為-18～2836m.境內有水土保持、水源涵養以及防風固沙等多個生態保護區,同時也是“三北”防護林、沿海防護林等林業工程的主要項目區.京津冀地區是國家政治、經濟、文化和科技中心,到2018 年底,總人口為1.127 億,生產總值合計84580.08 億元,占全國的8.5%.伴隨著京津冀地區經濟水平的迅猛發展,當地資源與環境問題日益突顯,生態環境已成為社會關注的焦點[15].近年來,該地區建成區擴張迅猛,2018 年該地區建成區面積達4709.61km2,占全國建成區面積的8.05%;為促進內部城市協同發展,該地區高效密集軌道交通網也逐步建成.這些密度大、擴散性強的土地利用模式嚴重破壞了京津冀地區生態系統的生境結構,對該地區生境質量、生物多樣性造成一定威脅.

2 數據來源及預處理

(1)遙感數據.2000 年、2010 年、2018 年30m 分辨率LUCC數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心(http://www.resdc.cn).該數據以 Landsat-TM/ETM 和Landsat 8 的30m 多光譜影像為信息源,基于高分辨率遙感地面調查觀測技術,結合人機交互解譯方法處理得到,分類精度達85%以上,華北地區遙感圖像獲取時相為5 月上旬至10 月中旬.該數據根據土地資源利用屬性和自然屬性,分別將土地利用類型分為6 個一級地類和25 個二級地類.根據研究需要,本文將沼澤地歸為濕地,沙地、鹽堿地、裸土地等未利用地歸并為裸地.

(2)行政區劃及道路數據.基礎地理信息行政區邊界、主要公路和主要鐵路等矢量數據下載于國家基礎地理信息數據庫(http://nfgis.nsdi.gov.cn/).并運用ArcGIS 軟件將主要交通路網矢量數據轉為柵格數據.

(3)高程數據.在地理空間數據云平臺上(http://www.gscloud.cn)下載DEM 數據,空間分辨率為90m.

3 研究方法

3.1 研究思路

基于土地利用覆被數據,運用InVest 模型評估研究區2000～2018 年生境質量,并利用ArcGIS 平臺柵格計算器工具、空間質心模型分析18a 間京津冀生境質量演變特征;其次,根據研究區特點,選取相應的景觀格局指數,采用Fragstats 軟件計算各類指數以反映研究區景觀格局空間分異情況;最后,以網格為基礎地理單元,分別運用SPSS 軟件、GeoDA 軟件對生境質量與景觀格局指數二者間的相關關系及空間關聯性進行分析.

3.2 生境質量評價

采用InVEST 模型進行生境質量評估,該模型現廣泛應用于生態系統服務功能評估[16].其中,生境質量(Habitat Quality)和生境稀缺性作為生物多樣性的反映,可以通過評估某一地區各種生境類型或植被類型的范圍和這些類型各自的退化程度來表達[17].該方法的優點是可以替代詳查的方法在短時間內定量監測生境質量的變化.生境質量計算結合生境的敏感度和外界威脅強度;生境質量由4個變量決定,包括威脅因子的影響距離、生境對威脅因子的敏感度、生境與威脅源的距離及土地受法律保護程度.計算生境質量前首先需要計算生境退化度,計算公式如下[18]:

式中:Dxj、R、Yr和ωr分別代表生境退化度、威脅源的個數、威脅源的柵格數及威脅源r 的權重;ry為柵格y 的脅迫值;irxy表示柵格y 對柵格x 的脅迫水平;βx 是威脅源對柵格x 的可接近性;Sjr表示生境類型 j 對威脅源r 的敏感度;dxy表示生境對威脅源的歐氏距離;drmax代表威脅源r 對生境的最大干擾半徑.

在生境退化度基礎上計算生境質量,公式如下[18]:

式中:Qxj代表生境質量指數;Dxj表示生境退化度;Hj為生境適宜度;k 代表半飽和常數,數值為最大退化度的一半;z 表示歸一化常量,一般取值2.5.

參考 InVEST 模型用戶指南及前人研究基礎[18-20],人類利用程度越高的地類對生境的威脅越嚴重[4],因此本文將耕地、城鎮用地、農村居民點、工礦用地、裸地及主要道路設定為主要生境脅迫因子.耕地與建設用地是人類活動威脅生境的主要區域,具有較強的擴張性;京津冀西北部、北部土地沙化、水土流失問題較為嚴重,鹽堿地、裸土地、沙地等裸地對外部生境具有侵蝕作用,會嚴重影響周圍生態系統的穩定性[12],因此本研究將土地分類系統中除沼澤地之外的未利用地認定為生境脅迫因子,按照沼澤地特性,將其重分類為水體(濕地).對于威脅因子,人類活動強度越高的土地類型,其對周圍生境生物多樣性的影響越大;對于生境來說,一般認為人工景觀基本不具有適宜度,而越原始、越復雜的生態系統,其生境適宜度則越高[20].因此,參照已有研究[13,18,21]及研究區自身特點,設定威脅因子最大影響距離、權重以及生境對威脅因子敏感程度(表1、表2).通過利用ArcGIS10.2 對原始數據進行重分類、矢量轉柵格等預處理,形成土地利用、脅迫因子柵格數據,以用于模型計算.

表1 威脅因子及其最大影響距離和權重Table 1 Treats and their maximum distance of influence and weight

表2 生境適宜度及其對威脅因子的敏感性Table 2 Sensitivity of habitat types to each threat

3.3 空間質心模型

為明晰生境質量時空變化趨勢,選取空間質心模型,通過分析各研究時段不同生境質量等級區域分布質心,以從空間上描述區域生境質量的時空演變特征.該模型以輸入要素質心的坐標為數據源,以不同斑塊的面積作為權重,從而構造全部同類要素在空間上的幾何質心[22],該模型已被廣泛應用于地理學、景觀生態學等領域,模型計算公式如下:

空間質心轉移距離:

式中:Xt和Yt分別是t 時期的某一生境質量等級質心坐標;Xi和Yi是某生境質量等級第i 個斑塊的質心坐標;Cti為第i 個斑塊的面積;Lt+1表示從t 到t+1 時期生境質量空間質心轉移距離;n 是生境質量等級的斑塊總數目.本研究以生境斑塊為基礎地理要素,以生境質量值作為劃分依據,計算不同生境質量等級對應的全部生境斑塊的空間質心,并測度不同年份各生境質量等級的質心轉移距離.

3.4 景觀格局指數

本文運用景觀格局指數表征景觀格局演變情況[23],選取最大面積指數(LPI)、邊緣密度(ED)、分離度(DIVISION)、香農多樣性(SHDI)和香農均勻度(SHEI)五個景觀格局指數[24-25],運用網格分析法,以10km×10km 網格測度單元[26-27],將京津冀地區劃分為2 337 個網格,將預處理后的土地覆被數據作為數據源輸入Fragstats 4.2 軟件平臺,得出各網格景觀格局指數.然后運用ArcGIS10.2 平臺的普通克里格插值功能,得到2000 年、2010 年和2018 年景觀格局指數分布圖,以定量描述京津冀地區景觀格局的時空演變特征,并得到相應年份的空間分布圖.

3.5 空間自相關分析

3.5.1 構建空間權重矩陣 進行空間自相關分析需要構建空間權重矩陣,以定義不同網格空間關系.本文生境質量分區統計與景觀格局指數計算均以10km×10km 的網格為基本單元,基于GeoDA 軟件,以網格編號為基礎變量,選取rook 鄰接構建空間權重文件,構建規則如下[28]:

式中:n 表示空間單元個數;wij表示區域i 與j 的鄰接關系,若二者有公共邊界則賦值為1,其他情況則賦值為0.

3.5.2 全局空間自相關 為了揭示多個變量之間的空間相關性,Anselin 在空間自相關基礎上提出雙變量空間自相關,以揭示空間單元某一特定屬性值與鄰近空間上其他屬性值的相關關系[29].雙變量的空間自相關在描述兩個地理要素的空間關聯和依賴特征上具有較高的適用性和有效性,該相關關系用全局莫蘭指數進行表征[30].GeoDA 是進行空間統計分析的專業軟件,在空間關聯性分析方面已較為成熟,目前在景觀生態學、環境科學以及地理學等領域應用較廣[28].因此,本研究利用GeoDA 軟件分析研究區各網格單元生境質量與景觀格局指數之間的空間關聯性,公式如下[31]:

式中:I 為莫蘭指數;n 為空間單元個數xi和xj分別為區域i 和j 的觀測值;wij為區域i 和j 的空間鄰接關系;S2表示觀測值的方差.I 的取值一般在[-1,1]之間;小于0 表示在空間呈負相關,大于0 表示在空間呈正相關;等于0 表示不相關,隨機分布.該值越趨近于0,表示兩個變量間的全局相關關系越弱.本研究中網格為基礎地理單元,利用ArcGIS 中分區統計工具提取柵格圖層上各網格平均生境質量后,將各網格平均生境質量值、各景觀格局指數值作為數據源,計算得到生境質量與各景觀格局指數的散點圖及全局莫蘭指數.

3.5.3 局部莫蘭指數 采用局部莫蘭指數可表征一個單元與鄰近單元屬性值的相關程度,通常采用局部莫蘭指數進行表征,并在z 檢驗的基礎上繪制LISA 分布圖.本研究通過GeoDA 分析研究區網格單元生境質量與鄰近網格單元景觀格局指數的空間相關程度,公式如下:

式中:n 是空間單元數量,xi和xj分別表示單元i 和單元j 的觀測值,wij為區域i 和j 的空間鄰接關系;S2表示觀測值的方差.本處理仍以各網格平均生境質量值、各景觀格局指數值作為數據源,通過空間局部自相關分析得到兩個變量的LISA 聚類圖.

4 結果與討論

4.1 生境質量格局特征

2000 年、2010 年和2018 年京津冀地區生境質量空間格局見圖1.根據生境質量分值將生境劃分為高質量區、次高質量區、次低質量區以及低質量區四類(表3).從空間分布來看,2000～2018 年京津冀地區生境質量均表現出明顯的空間異質性,整體為“東南低,西北高”的分布態勢.高質量區主要分布于燕山-太行山一帶,張家口壩上高原為次低質量區與次高質量區編織狀分布,南部、東南部平原區整體生境質量水平較低,建成區為主的低質量區呈點狀分布,東南部其他區域則為大規模的次低質量區.

圖1 2000～2018 年京津冀地區生境質量空間格局Fig.1 Spatial distribution of habitat quality in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018

圖2 2000～2018 年京津冀地區生境質量變化Fig.2 Variation of habitat quality in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018

從時間分布來看,18a 間低質量區面積明顯增加,到2018 年低質量區面積增加8829.16km2,占全域比例增長4.1%,主要集中在城鎮周邊區域,源自城市擴張,以北京、天津以及石家莊等大都市擴張最為明顯;次低質量區與次高質量區表現出減少趨勢,分別減少9293.84km2和1317.39km2,占全域面積比例分別減少4.31%和0.61%;而生境質量高質量區為先減后增,到2010 年減少837.01km2,2010 年到2018 年增加2617.03km2.

為實現2000～2018年京津冀地區生境質量動態增減情況空間可視化,利用ArcGIS10.2 平臺柵格計算器工具將2018年與2000年生境質量進行差值計算,采用Jenks 自然斷點法將計算結果分為劇烈降低、輕微降低、無變化、輕微增加以及劇烈增加五類,結果見圖2.從圖中可以看出,伴隨著城鎮化加劇,城鎮外圍生境質量劇烈降低,城市不斷擴張使得城郊的耕地、林地等生境被改造為建設用地,原始生境轉為威脅因子使得威脅程度進一步加劇.京津冀北部生境質量大面積提高,唐山、秦皇島沿海區域、滄州大部分區域以及西南部太行山脈地區輕微增加.然而,京津大都市圈以及南部城市群生境質量大面積衰減,這些地區經濟增長迅猛、大都市效應使得該區域人口密度增加,人類活動愈加劇烈;平坦的地勢為交通干線升級、工礦用地擴張提供了必要條件,這些城市景觀擠壓、分割周圍的生境,導致這些區域生境質量連片降低.

表3 2000～2018 年間京津冀地區生境質量等級面積變化Table 3 Habitat quality proportion change in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018

圖3 2000～2018 年京津冀地區不同生境質量等級區域質心分布Fig.3 The evolution of habitat quality centroids in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018

4.2 生境質量空間質心演變

京津冀地區不同生境質量等級空間質心演變特征見圖4 和表4.整體來看,低質量區與次高質量區在“東西”方向移動,次低質量區與高質量區空間質心“南北”方向偏移.低質量區在2000～2010年移動速度明顯高于2010～2018 年,直線移動距離為14839.75m,從質心區位來看,低質量區空間質心逐漸遷移至京津冀中心地帶.次低質量區空間質心移動速率較為穩定,呈“先東北,后西北”方向移動,直線移動距離為2819.56m,為四個等級中最短.次高質量區與高質量區呈“迂回型”遷移,次高質量區第二時段移動速率明顯放緩,先向東北移動3669.26m,再向西南移動509.92m,整體向東北方向移動3162.17m.高質量區在2010～2018 年移動速率明顯提高,移動距離總計5944.11m,這是由于該時段內渤海灣沿海區域有連片的高質量區增長,對該等級生境質量區空間質心移動影響顯著.

圖4 2000～2018 年京津冀地區景觀格局指數空間分布Fig.4 Spatial distribution of landscape pattern index in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018

表4 2000～2018 年間京津冀地區生境質量等級空間質心遷移距離(m)Table 4 The transfer distance of habitat quality centroids in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2000 to 2018(m)

4.3 景觀格局指數時空演變特征

京津冀地區景觀格局異質性明顯.從各景觀格局指數分布特征來看(圖4),最大斑塊面積指數(LPI)總體表現出西北低,東南高;邊緣密度指數(ED)、分離度指數(DIVISION)、香農多樣性指數(SHDI)以及香農均勻度指數(SHEI)分布相對一致,低值區集中在東南部,西北部分值較高.

京津冀北部以及西部太行山-燕山山地區各類斑塊邊緣形狀復雜,景觀類型多樣且分布均勻,同類景觀分離度較高.這是由于山區海拔高、坡度大,自然條件導致景觀更為多樣、異質;與此同時,山地的自然條件限制了人類活動,景觀類型以自然景觀為主.京津冀南部、東南部優勢景觀斑塊面積大,景觀邊緣平整,同類景觀表現出集聚效應,景觀類型較為單一,景觀格局占比失衡.該區域地處平原區,地勢平坦,為優勢景觀規模連片提供了自然支撐;同時,該區域人口密集,水源較為充足,人類生產活動強度高,對自然景觀改造程度較強.作為我國糧食主產區之一,耕地為該地區優勢景觀,且經營方式多為規模經營,因此景觀斑塊面積大,形狀規則,景觀類型單一;城鎮區高強度的土地利用模式也使得各類斑塊密集分布、斑塊之間被路網分割,邊緣密度低.

從時間序列來看,18a 間,京津冀地區景觀總體格局較為穩定,山區景觀格局變動不明顯,東南部城市群指數值變化顯著.東南部城市群除LPI 指數降低之外,其他指數均有一定程度增長.城鎮化進程中,城市景觀要素不斷增加、擴張,耕地被開發為建設用地,威脅到了耕地景觀面積優勢,使其LPI 指數下降.此外,城鎮用地、工礦用地擴張,利用形式趨于多樣化,使斑塊邊界愈加復雜,同類景觀分離程度增加,景觀多樣性及分布均勻度有所提高.

4.4 景觀格局與生境質量關系

4.4.1 景觀格局與生境質量相關關系 基于SPSS平臺對2337 個網格單元生境質量與各景觀格局指數進行相關分析,得到2000 年、2010 年以及2018年京津冀地區生境質量與景觀格局指數各類統計數據(表5).由表5 可知,18a 間,京津冀地區生境質量與景觀格局特征始終保持中等或低度的相關關系,其中,僅有LPI 與生境質量呈負相關,其余各指標呈正相關,且所有相關分析結果均具有統計學意義(P＜0.01).從時間序列來看,各指數相關系數絕對值均呈下降趨勢,這表明京津冀地區生境質量與景觀格局雖具備一定相關性,但二者間的相關關系正在減弱.

圖5 生境質量與景觀格局指數全局空間自相關分析結果Fig.5 Moran scatter plots for habitat quality and landscape pattern index

4.4.2 景觀格局與生境質量全局空間自相關分析傳統的雙變量相關分析是對同一樣本點的不同屬性值進行比對,以得到全部樣本整體的相關系數,雖能體現雙變量的相關關系,但未考慮地理現象的空間屬性.生境質量與景觀格局作為具有空間分布特征的地學變量,有必要從空間尺度分析二者的耦合關系,因此,本文基于GeoDA 平臺,通過構建2337 個網格空間權重矩陣,以分析京津冀地區生境質量與景觀格局特征的空間分布規律.

雙變量全局空間自相關是通過建立空間滯后模型,計算某單元因變量屬性值與鄰近空間單元自變量屬性值是否存在集聚效應,從而判定雙變量之間空間關聯性.從分析結果(圖5)可以看出,2000～2018 年京津冀地區生境質量與景觀格局指數空間關系較為穩定,各類景觀格局指數莫蘭散點在4 個象限均有分布,其中生境質量與LPI 莫蘭散點在二、四象限分布較多,莫蘭指數為負值,表明生境質量與最大斑塊面積指數具有明顯的空間負相關關系;ED、DIVISION、SHDI 以及SHEI 莫蘭指數均為正值,散點以一、三象限分布最多,也即生境質量與這四類景觀格局指數空間關聯性為正相關.比較各年份莫蘭指數可以發現,2000～2018年京津冀生境質量與景觀格局特征空間關系雖具有相關關系,但呈下降趨勢,這與上述的雙變量相關分析結論吻合.

4.4.3 景觀格局特征與生境質量局部空間自相關分析 為實現集聚范圍的空間可視,分析了2000年、2010 年與2018 年生境質量與景觀格局局部自相關性,由于篇幅限制,僅展示2018 年LISA 聚類圖(圖6).圖中H-H 型表示生境質量高值與景觀格局指數高值呈集聚效應;H-L 型表示生境質量高值與景觀格局指數低值呈集聚效應,依此類推.對于LPI 指數,H-L 型區域主要分布在承德市、唐山市和秦皇島市北部;L-H 型區域主要分布在南部、東南部城市群.ED、DIVISION、SHDI 和SHEI 的LISA 圖分布規律較為一致,均為H-H 型在太行山-燕山一帶集聚,而東南部平原城市群主要為L-L 型.

根據2000 年、2010 年和2018 年三個年份LISA聚類統計結果(表6),對比了生境質量與各景觀格局指數主要聚類網格數的增減情況.結果顯示,生境質量主要低值聚類區網格數量持續減少,主要高值聚類區網格數量波動變化.

表5 景觀格局指數與生境質量相關性Table 5 Correlation between landscape pattern index and habitat quality

圖6 生境質量與景觀格局指數局部空間自相關分析結果Fig.6 LISA cluster maps of habitat quality and landscape pattern index

表6 2000～2018 年生境質量與景觀格局指數局部自相關聚類網格數量統計Table 6 Statistics on LISA cluster of habitat quality and landscape pattern index from 2000 to 2018

4.5 討論

4.5.1 生境質量空間格局與演變 2000～2018 年間,京津冀地區生境質量始終表現出“東南低,西北高”分布態勢,與該地區地貌特征、土地覆被類型空間布局相吻合,也即西北部山區生境質量明顯優于東南部平原地區.由于山區特殊的地理條件,人類對山區侵擾程度小,各類自然景觀是良好的生物棲息地,因此該地區主要為生境質量高質量區與次高質量區;而東南部多為平原,且近年來該地區發展迅猛,建成區擴張迅速,各類人工景觀的侵入嚴重威脅周圍的生境,導致這些區域生境質量低下.研究結果表明,生境質量低質量區空間質心逐漸西移至京津冀中心地帶,這反映出北京-保定-石家莊-邢臺-邯鄲軸線城市加速發展[13]對該地區生態系統的影響;京津冀西北部壩上高原區、北部風沙源區以及沿海鹽堿化地區生境質量明顯改善,這可能得益于當地實施了太行山綠化、京津風沙源治理、三北防護林、沿海防護林、退耕還林等重大生態修復工程[32].

4.5.2 生境質量與景觀格局的相關關系 本文通過SPSS 相關關系分析、GeoDA 雙變量空間自相關分析對生境質量與景觀格局特征關系進行了探討.結果表明,生境質量與景觀格局指數具備相關關系,這與前人研究[33-34]結論相吻合.從時間序列來看,京津冀地區生境質量與景觀格局特征的空間關聯性逐漸減弱,且主要表現為生境質量主要低值區聚類面積減少,這與前人研究的觀點[35]并不完全貼切.目前大多類似研究聚焦于山區[34,36]、濕地[37]等以自然景觀為主的地區其景觀格局對生境質量的影響,而本文選取的京津冀地區人口密度較大,高強度、高密度的人類活動對地表景觀破壞嚴重.因此,從研究結果來看,該地區生境質量與景觀格局二者關系演變特征相比于前人研究具有特殊性.本研究認為造成該地區生境質量與景觀格局空間關聯性逐漸減弱的原因如下:京津冀地區生境質量主要低值聚類區分布在東南部城市群,該地區為城鎮化快速推進的核心區域,土地利用形式愈加多樣化,使原本大面積平整的耕地與建設用地等景觀要素形狀變得復雜,景觀類型增多,均勻度得到提高;大都市衛星城、縣城迅速擴張承擔了部分核心都市用地功能,同類人工景觀要素也由高度集聚開始向周邊區域擴散,因此這些地區景觀分離度、異質性逐漸回升.也即,對于城鎮化程度提高的地區,其景觀格局指數似乎逐漸向自然景觀格局指數方向趨近.但即使該類地區景觀格局發生變化,多樣化的人工景觀仍會威脅周圍生境,生境質量并不會與景觀格局指數同步“向好”,因此在高度城市化地區,二者空間關聯性隨時序降低.總體而言,生境質量與景觀格局二者間的相關關系存在一定的區域差異性[38],在自然景觀為優勢景觀的地區,自然景觀多樣、形狀復雜等特性對生境質量具有促進效應,而在人工景觀為優勢景觀區域,生境質量與景觀破碎化具有一定相關關系,但二者空間關聯性會隨時序減弱.

6 結論

6.1 京津冀地區生境質量值與地形地貌空間分布具有較高匹配度,整體呈現出“東南低,西北高”的空間分布特征.2000～2018年京津冀北部以及沿海地區生境質量大面積提高;城鎮外圍生境質量劇烈降低,京津都市圈以及南部城市群生境質量大面積衰減.低生境質量區空間質心明顯向西遷移;高生境質量區空間質心為縱向“迂回型”遷移,整體向西南移動5944.11m.

6.2 2000～2018 年京津冀地區景觀格局特征較為穩定,山區景觀格局變動不明顯,東南部平原區指數值變化顯著.人工景觀的多樣化使東南部地區景觀邊界復雜,同類景觀分離程度加大,景觀趨于破碎.

6.3 生境質量與景觀格局特征具有明顯的空間關聯性,但其相關關系隨時序減弱.生境質量與景觀格局指數的聚類空間分異明顯.在自然景觀為優勢景觀的地區,景觀類型多樣、形狀復雜、分布均勻等特征對生境質量具有促進效應,而在人工景觀為優勢景觀區域,生境質量與景觀格局特征的聚類效應會隨著城市化程度的提高而減弱.