大都市郊區土地利用時空演變特征與生境質量評價

石小偉，馮廣京，蘇培添，何改麗，鄒逸江，王小鋒

（1. 東北農業大學經濟管理學院，哈爾濱 150030；2. 東北農業大學公共管理與法學院，哈爾濱 150030；3. 東北農業大學土地經濟與自然資源管理研究中心，哈爾濱 150030；4. 浙江農林大學經濟管理學院，杭州 311300；5. 南京大學地理與海洋科學學院，南京 210023；6. 自然資源部海岸帶開發與保護重點實驗室，南京210023；7. 寧波大學地理與空間信息技術系，寧波 315211；8. 河南省地質博物館，鄭州 450046）

0 引 言 1

作為土地利用/覆被變化（Land Use /Cover Change，LUCC）重要研究內容之一，土地利用轉型是指伴隨著經濟社會的發展，與之相對應的區域土地利用形態在時間序列上發生動態轉變的過程。大都市土地利用轉型對其郊區的生境質量影響越發顯著，特別是都市區“建設用地外擴”引發郊區生態環境的水土流失、大氣污染、生態系統退化等一系列問題。大都市郊區生境質量引起了社會各界的廣泛關注。土地利用轉型在大都市郊區生境質量評價中至關重要，特別是，大都市圈高速發展對郊區土地利用轉型引起生境質量變化中基于不同地類轉移優劣態勢尚未得到充分認識，因此，定量表征大都市郊區土地利用轉型對其生境質量影響機制問題亟待破解[1]。

國內學者關于區域生境質量的研究主要集中在生境質量研究尺度[2-4]、生境服務功能[5-8]、區域生境適宜度[9-12]和生境安全格局[13-17]方面。在研究模式上，區域生境質量研究分為靜態分析和動態分析兩種[18-21]。在靜態生境質量研究方面，唐秀美等[10]基于生態系統靜態恢復假說，討論了北京市海淀區自然恢復的作用，提出了引導型大都市生境自修復模式及其結構特征。在動態生境質量演變方面，傅麗華等[11]對長株潭都市群生物物種視角進行生境質量評價，并研究了生物生態環境空間演變特征。在生境安全評估研究方面，石小偉等[12]采用GIS和Fragstats模型計算各研究土地生態單元的風險等級，并對基于土地利用格局的浙中城市群潛在生境風險進行評價；臧淑英等[13]借鑒景觀生態學理論引入景觀生境風險評價模型，對大慶市景觀生境風險時空分布特征及空間關聯格局進行研判。在土地景觀格局視域生境質量研究方面，許妍等[14]對基于土地利用動態變化的太湖地區生境質量進行評價，并對生境屏障區的土地利用轉移格局時空分布特征與變化特點進行研究；余新曉等[15]由對生境服務體系中水源涵養功能展開評價，并對生境服務體系中各個景觀類型結果進行比較分析，以探討生境服務功能與景觀格局變化的關系。

國外學者主要從森林[22]、自然區[23]、流域[24]、海洋[25]等特定區域的生境質量進行了評價，但在典型人地互動區域類型的城市郊區還鮮少應用，且隨著研究技術方法更新，因而國外學者[26-29]又轉向“3S”技術（GIS、RS、GPS）和綜合模型構建。Mansoor等[26]利用ASTER數據分析了1970—2000年期間非洲森林覆被變化的基礎上，從時間、空間兩個方面評價了其對碳儲量、土壤保持的動態影響，為研究區域生境建設及管控提供理論基礎；Herrmann等[27]采用通過借鑒系統工程的理論與方法，選擇相關指標進行生態約束，構建委內瑞拉生境質量格局，并在此基礎上對鄉村土地利用結構進行優化；Alain等[28]基于CLUE-S模型的物種入侵及景觀破碎化對區域生境質量進行了探討。Sanchez-Canales等[29]運用貝葉斯網絡模型對地中海流域的降水分布及蒸發進行了敏感性分析，并在此基礎上研究各個敏感因子在流域內的空間分布。

為有效甄別大都市郊區生境系統對各種土地利用類型相互轉換過程響應機制[30]，本研究基于大都市郊區土地利用轉型對其生境質量系統評價具有以下特點：1）強調把都市郊區微觀土地利用系統和生態系統視為整體，側重微觀區域土地利用轉型與生態系統之間的復雜聯系；2）重視城市郊區多種土地利用對生態系統造成的累積性影響，強調從對單一時間截面、單一類型的橫向研究向長時間序列、多類型綜合縱深研究；3）強調生境系統退化演變與大都市郊區土地系統內各組分、功能之間的復雜聯系。通過對其關鍵結構、過程和功能的模型測度，實現大都市郊區土地利用轉型與生境質量長期可持續發展，且不僅僅局限于短期、單項的社會經濟或者自然環境保護目標。

武清區是京津大都市郊區重要的生態核心區，更是京津冀都市區的“生態協同戰略”重要支點。以天津大都市郊區武清區為研究對象，基于1980—2018年遙感影像數據，分析其土地利用時空動態、轉換特征及其生境質量評估，有助于揭示大都市郊區土地利用轉型結構特征，探索大都市郊區生境質量格局演變態勢，優化大都市郊區國土空間格局，促進大都市郊區土地利用和生態環境可持續發展。

1 數據來源、研究區概況與研究方法

1.1 數據來源及數據處理

從中國科學院遙感衛星地面接收站獲取1980、1990、2000、2010、2018年的遙感影像，天津市武清區的覆蓋范圍較小，天津地處溫帶季風氣候區，夏秋季多雨，春冬季節少雨，因此很難獲取相同時相、清晰度又較高的遙感影像，拍攝時間主要為晴朗春季和少云的冬季，云覆蓋率低于5%。遙感影像數據具體見表1。影像處理：首先進行空間校正等初步處理，借助ArcGIS將天津市行政矢量圖進行疊加裁剪出武清區研究范圍，再對影像進行解譯，借助ENVI5.3識別地類功能生成影像圖，解譯精度2018年高達89.71%，其他年份在85%～95%之間，滿足精度要求。

表1 遙感影像數據情況Table 1 Remote sensing image data

采用《土地利用現狀分類》（GB/T21010—2017）分類標準對武清區遙感影像進行解譯。解譯過程中要保證高精度以及分類原則的客觀性，將武清區土地利用類型分為8類：耕地、草地、農村居民點用地、未利用地、林地、水域及水利設施用地、特殊用地、城鎮用地（如表2）。根據不同屬性的用地類型采取相對應的人工解譯、機器解譯和人工交互解譯手段。其中建設用地大類細分為城鎮用地、農村居民點用地兩種類型，兩類建設用地分開解譯適合小區域各種地類變化分析，并且對有解譯爭議的二級地類用地采取了實地考查方法，保證解譯的正確性。

表2 研究區域遙感分類系統以及解譯手段類別Table 2 Category of regional remote sensing classification system and means of interpretation

1.2 研究區概況

武清區地處京津大都市之間郊區（圖1），地處116°46′～117°19′E，39°07′～39°42′N，東西寬41.8 km，南北長65.2 km。屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明。年平均氣溫為12.2°C，年平均降水量為557.3 mm，無霜期212 d。地處華北沖積平原下端，地勢平緩，自北、西、南向東南海河入海方向傾斜。2018年區域總產值達1 226.51億元，約占天津市GDP的6.52%，常住人口達119.15萬人。作為天津市連接北京市的重要通道廊道，在社會經濟快速發展推動下，多條高速公路和鐵路穿過，土地利用轉型較為劇烈，特別是由過去粗放利用土地、經濟外延增長向集約利用土地、經濟內涵增長轉變，土地利用轉型從外延擴展轉向內涵挖潛轉變。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用轉型分析

借助ArcGIS10.5軟件，對武清區1980—2018年各期土地利用數據進行疊加，得到該區域不同時期的土地利用轉換情況，以此分析區域不同時期土地利用轉換方向、轉換面積和轉移速率，揭示區域土地利用的變化過程[20]。

土地利用動態度可較好的揭示區域土地利用轉型速率，一般可分為單一和綜合土地利用動態度，分別表征著區域在特定時間內某單一類型和整個研究區的土地利用轉型情況[21]。

單一動態度可較為直觀地體現區域某特定土地利用類型的變化速率，其計算公式為

式中Ki表示區域某研究期內i種地類的動態度；Ua，Ub表示研究初期與末期i種地類的面積（hm2）；T對應研究期間隔。

綜合動態度可定量表征區域各地類的變化速率，也可反映區域地類受外在影響劇烈程度[21]，其表達式為

式中LC表示區域綜合土地利用動態度；LUi表示區域i種地類初期的面積（hm2）；ΔLUi-j表示區域i種地類在某時間段轉換為第j種地類的面積（hm2）；T對應研究期間隔。

1.3.2 生境質量評價模型

生境質量評價主要借助InVEST模型的Habitat Quality模塊，利用每種地類威脅的相對影響、生境類型對每一種威脅的相對敏感性，生境柵格與威脅源之間的距離，將土地覆被和生物多樣性威脅因素的信息生成生境質量地圖。模型假設生境質量值高的區域能夠更好地支持生物多樣性的發展，生境質量值降低的區域則表示生物多樣性的可持續性、彈性、自我恢復能力的降低[5-7]。

生境質量模塊主要包括生境退化度和生境質量評價，其生境退化度公式為[5-7]

式中irxy為柵格y中的威脅因子r對柵格x的影響；dxy是柵格x和y之間的線性距離；drmax是威脅r的最大作用距離；Dxj為土地利用類型j中柵格x的生境退化度；wr為不同威脅因子的權重；ry為威脅因子強度；βx為生境抗干擾的水平；Sjr為不同生境對不同威脅因子的敏感程度。生境退化度介于0～1之間，值越大退化程度明顯。

生境質量計算公式

式中Qxj是土地利用類型j中柵格x的生境質量；Hxj為土地利用類型j中x的生境適宜性；k是半飽和常數。生境質量值在0～1之間，值越高生境質量越好。

基于實際指標賦權與預期指標賦權相結合的原則選擇天津市武清區土地利用類型設置各威脅因子的相對權重、最大威脅距離、空間衰退類型及各地類對威脅因子的生境適宜度如表3。威脅因子為對應的權重（表4），借鑒已有成果[20-24]，本研究采用賦值方法為生態結構變量賦值法。

表3 威脅因子權重與影響距離Table 3 Weight and influence distance of threat factors

表4 生境威脅因子與威脅緩解因子屬性Table 4 Habitat threat factors and mitigation factors for threats

2 結果與分析

2.1 武清區土地利用時空變化特征

2.1.1 土地利用時空變化總體特征

從總體變化分析來看，武清區1980—2018年5期土地利用數據（表5）以旱地為主導，各年份占總面積比例依次為76.39%、76.21%、75.89%、75.10%、65.49%，均大于65%，表明旱地為武清區的主要用地類型，更是重要的農業用地。

表5 1980—2018年武清區土地利用結構變化表Table 5 Land use structure Change in Wuqing District from 1980 to 2018 hm2

38 a間耕地面積變化也最為顯著，面積減少了17 155.44 hm2，下降幅度為14.27%。農田面積下降明顯，從1980年（4 686.39 hm2）縮減到2018年（673.83 hm2），減少了4 012.56 hm2，縮減幅度達85.62%，這種態勢結果是自然原因和人為原因共同造成的，自然原因是局部土地沙化，更重要是人為原因：近38年天津大都市城鎮用地不斷擴張，而擴張方式基本上是靠占用都市近郊土地，特別是占用耕地。但近10年隨著耕地保護制度深入推進，這種趨勢呈現轉態。林地中，有林地和疏林地面積上升，增長了2 901.60、116.46 hm2，而其他林地面積下降。草地面積以高覆蓋度草地面積大幅上升，從1980年的238.95 hm2增長到2018年的2 290.23 hm2，增長了2 051.28 hm2，而中和低覆蓋度草地面積均縮減，主要原因是武清區“四清一綠”行動加快實施，特別是“京津之翼·生態武清”政策落實，有效地保護草地和林地的綠化建設。水域面積不斷上升，從1980年（8 278.92 hm2）增長到2018年（14 686.65 hm2），增長了6 407.73 hm2，上升幅度達77.40%。這是因為武清區近10年不斷加強對大黃堡濕地保護區等水域生態區的規劃保護政策以及對境內永定河、北運河、青龍灣河的生態修復工程的建設。城鎮用地和農村居民點用地面積呈上升趨勢，其城鎮用地、農村居民點、交通建設用地均呈上升趨勢，其中農村居民點面積在城鎮用地和農村居民點用地占比較大，從1980年（14 047.65 hm2）增長到2018年（20 855.88 hm2），增長了6 808.23 hm2；而工交建設用地和城鎮用地面積也趨于快速上升，38年間增長幅度達161.99%、154.41%，表明武清區城鎮化進程的快速推進使得建設用地急劇擴張，特別是清新城京津公路走廊建設、武清新城開發和舊城改造等工程用地建設。未利用地面積大幅縮減，從1980年（2 245.95 hm2）縮減到2018年（106.29 hm2），減少了2 139.66 hm2，也表明其他地類向未利用地的擴張。特殊用地類型在研究區內的規模極小，且特殊用地類型轉移趨勢變化不顯著，轉出率和轉入率均較低，38年轉移率基本態勢保持穩定。

2.1.2 土地利用結構的變化差異

通過?；鶊D可以清晰的體現各年份間土地利用主要轉換方向、面積等特征。1980—2000年，土地利用轉換方向較少且轉換面積較小，共向外轉移了1 978.02 hm2，僅占總面積的1.26%，表明武清區在該時間段內人類活動對土地利用強度較小，土地利用結構穩定。主要轉換類型以耕地和未利用地為主，分別向外轉移了1 697.85、266.76 hm2，占轉移面積的85.84%、13.49%。耕地集中向水域（1 302.66 hm2）和農村居民點用地（394.2 hm2）轉換，未利用地則主要向水域轉換（266.31 hm2）。其他地類較穩定，發生轉換類型較少。2000—2018年，土地利用轉換類型明顯增加，發生轉移面積大幅增長，共向外轉移了42 083.91 hm2，占總面積的26.73%。該時間段以耕地發生轉換面積最大，向外轉移了28 102.77 hm2，占轉移面積的66.78%，耕地集中向城鎮用地（18 100.08 hm2）和水域（5 745.24 hm2）轉換。林地大幅向耕地和城鎮用地轉換，這種“城進林退”“城擴耕縮”態勢表明武清區城鎮化過程中侵占林地、耕地形勢仍然嚴峻。草地與水域突出向城鎮用地、農村居民點用地和耕地轉移，城鎮用地和農村居民點用地轉出面積較小，僅向外轉換了5 713.47 hm2，集中轉向耕地（4 470.84 hm2）。未利用地向各地類均有發生轉換，以向水域（1 622.34 hm2）轉進面積較大。1980—2018年與2000—2018年轉換類型具有相似性，以耕地、水域、農村居民點用地、未利用地發生轉換面積最大（圖2）。

選取了武清區各時間段上發生轉移面積較大的15種轉換類型進行空間展示（圖3），1980—2000年間，土地利用發生轉移面積較小，主要集中在武清區的東南部，主要以耕地→水域、草地→水域類型為主，轉換面積達896.58、406.08 hm2，此外，耕地→城鎮用地轉換面積較大，轉換了308.07 hm2，其他轉換類型較小，零星分別于武清區。2000—2018年間，土地利用轉換空間分布迅速擴大，廣泛分布于南部和東部區域，以耕地→農村居民點（9 284.4 hm2），耕地→城鎮用地和農村居民點用地用地（5 633.73 hm2）轉換面積最大，該地類轉換主要分布在武清東南部，這也表明在這18年間城鎮用地擴張速度較快，人類活動對土地利用影響程度提升。此外，農村居民點→耕地（3 743.91 hm2）、耕地→水域（3 100.68 hm2）、耕地→城鎮用地（2 976.03 hm2）、耕地→水域（2 644.56 hm2）、水域→耕地（2 118.69 hm2）轉換面積均較大，其中水域轉進類型較多，集中分布于東部區域。北部轉換面積較小，集中為向城鎮用地轉移，如耕地→城鎮用地、城鎮用地→農村居民點用地等轉換類型。

1980—2018年，土地利用轉換劇烈且空間廣泛分布，轉換類型多達73種，轉換類型以向城鎮用地和農村居民點用地轉入為主，如以耕地→農村居民點用地（9 359.1 hm2），耕地→城鎮用地（5 646.42 hm2）遠大于其他轉換類型，廣泛分布于各個區域，以南部城鎮集聚區更為明顯，在38年內武清區城區在原來基礎上快速向外擴張，故在城區附近以耕地→城鎮用地為主。此外，農村居民點用地→耕地（3 701.52 hm2）類型空間分布也較突出，零星分布于各個區域，也表明武清區對耕地的保護增大，嚴格控制耕地向城鎮用地和農村居民點用地類型的轉移。水域的轉入類型和面積也較大，集中分布于東部地區，主要由耕地→水域（3 405.33 hm2）、草地→水域（3 246.93 hm2）類型為主。

2.1.3 土地利用動態度評價

通過公式（1）和（2）可得到研究區不同時間段的單一和綜合土地利用動態度（表6）。武清區土地利用綜合動態度在1980—2018年4個時間內不斷上升，從0.02%上升到3.07%，增長了2.87%，也表明在38 a內武清區土地利用速率大幅提升，尤其是2000年以后，動態度均大于1980 —2018年的整體動態度（1.00%），如2000—2010年（2.14%）和2010—2018年（3.07）均大于2%。各地類的單一動態度上看，城鎮用地和農村居民點用地的土地利用變化速率保持正向增長，呈不斷上升趨勢，從1980年（0.00%）到2018年（4.84%），也反映了區域城鎮用地和農村居民點用地的擴張。水域的土地利用變化速率也不斷加快，從1980年（0.36%）到2018年（2.56%）。耕地土地利用變化速率呈現負增長，表明耕地面積的快速下降，耕地在38年間發生轉換類型較多和轉換面積較大，故動態度呈現負數。林地和草地變化速率在2010—2018年變化速率大幅提升，分別達到了31.61%、467.27%。

表6 武清區各時段土地利用動態度Table 6 Dynamic degree of land use in each period in Wuqing District %

2.2 武清區生境退化度時空變化特征

基于天津武清區內土地利用類型及其時空轉移特征的變化（圖4），深入的闡述武清區生境質量變化原因，并運行Habitat Quality模塊得到武清區各年份生境退化度圖層，以自然斷點法進行劃分為輕度、中度、高度3個等級，以此進行時空格局分析?？傮w上看，武清區在38年里土地利用退化以輕度退化為主，但高等級退化區域呈擴散趨勢，集中分布在人類活動密集區，土地利用退化度隨著城鎮用地的擴張而擴散，尤其是武清區交通建設強度不斷提升，如京滬高速、京津高速、京津唐高速線網穿過武清區，多條鐵路線聯系著北方省份，交通基礎設施建設引起周圍用地類型的轉變，加劇了武清區土地利用的退化。

從時間上看，1980年土地利用退化度以輕度退化為主，面積占比達93.35%，中度退化集中分布在研究區東部，面積占比僅為3.75%，該區域以水域為主，水域附近人類活動較為頻繁，由此土地利用退化度較高。高度退化區面積較?。?.90%），在空間上零星分布，集中于城鎮用地地類。1990和2000年生境退化度空間分布格局較為相似，中度退化區面積持續下降，面積占比從1990年（3.69%）到2000年（4.26%），高度退化區面積零散布局于全區。2010年，土地利用退化度保持基本格局，中度退化區更為集中分布于研究區東部，高度退化度以河流、道路為中心呈現線條狀分布。2018年武清區土地利用退化度以輕度退化為主導（78.85%），但中度和高度退化區面積大幅上升。中度退化區以武清區南部城鎮用地為中心向四周擴張，中度退化面積達到27 038.16 hm2，面積占比上升為17.18%。高度退化區空間分布更為突出，面積占比從1980年（2.90%）上升到2018年（3.97%），空間布局呈現以城鎮用地為中心，交通線路、河流水系為連接線，廣泛分布于武清區。

2.3 武清區生境質量時空演變特征

通過InVEST模型得到武清區5個年份的生境質量評價結果，參考前人研究[26]并結合京津大都市郊區特質將其劃分為5個等級，如低（0.0～0.2）、較低（0.2～0.4）、中（0.4～0.6）、較高（0.6～0.8）、高（0.8～1.0），并對其進行面積統計（表7）和空間展示。時間上看，武清區生境質量平均值分別為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間均處于中等級生境質量，且生境質量平均值趨于先上升而后下降，2000—2010年和2010—2018年下降幅度較大。表明在人類活動強度加深的情況下，武清區生境質量整體上趨于下降，且生境質量水平一般。各個年份上，生境質量均已中等級占主導地位，面積占比分別為1980年（79.42%）、1990年（79.24%）、2000年（78.35%）、2010年（76.37%）、2018年（65.92%），中等級面積趨于下降，面積縮減了21 254.40 hm2，下降幅度達17.00%。其次為低等級生境質量，面積趨于上升，增長了14 484.60 hm2，上升幅度達76.71%，各年份占比也均不斷提升，表明武清區生境質量趨于下降，低等級面積擴散。較低等級面積較小，且呈下降趨勢。低與較低等級生境質量面積擴散的主要原因是城鎮用地的擴張導致了區域受威脅源脅迫上升，從而使得生境質量降低。而較高和高等級生境質量區面積趨于擴大，增長了3 956.58 hm2，上升幅度為36.37%，較高等級區各年份面積占比為1980年（6.91%），1990年（7.10%）、2000年（7.91%）、2010年（8.28%）、2018年（9.42%）。生境質量高等級區面積較小，但趨于上升，38年內增長了4 952.88 hm2，1980—2010年變化較小，而2010—2018年面積快速增長，從2010年（112.41 hm2）上升到2018年（5 334.66 hm2）。較高、高生境質量面積的增長主要受生境適宜性較高的水域影響，研究區在38 a里水域面積呈擴大趨勢，故也引起區域生境質量高值區的擴散。

表7 不同等級生境質量分類面積Table 7 Different levels of habitat quality classification area hm2

從空間分布上看（圖5），生境質量低值區以武清區城區為核心集中分布，且零星分布于武清區各個區域，主要與農村居民點的空間分布相對應，也表明城鎮用地作為生境質量的主要威脅源，對周邊地類的脅迫能力較高，降低其地類的生境質量。而生境質量高值區集中分布于武清區東部，對應土地利用類型為水域，水域生境適宜性高，且周邊建設用地的脅迫影響較小，使得區域以水域為核心呈現高等級生境質量的集聚區。1980—2018年生境質量空間分布格局較為類似，低和高等級生境質量區都趨于上升，低等級生境質量區面積有1980年的較零散分別到成片布局，而較高生境質量區以東部的水域為核心向外擴散，高生境質量區由小區域分布到2018年的較為顯著分布于武清區各個區域。

通過疊加分析得到武清區生境質量轉換類型空間分布圖（圖6），武清區生境質量轉換類型較為復雜，轉換類型種類分別為1980（11種）、1990年（13種）、2000年（17種）、2018年（17種），發生轉換空間分布范圍趨于擴散。

1980—2000年，生境質量轉換類型較少，且轉換面積較小，集中于東部區域，主要轉換類型以中→較高為主，轉換類型達1303.29 hm2，表明在該段時間內生境質量趨于提高，其次為中→低（394.2 hm2）、較低→較高（266.31hm2），其他轉換類型面積較小。

2000—2018年，土地利用生境質量轉換類型增多，集中于東部與南部區域，該時間段內以中→低（18 105.12 hm2）為主導類型，表明該時間段內生境質量降低，低等級生境質量區域面積增長。其次中→較高（5 903.91 hm2）、低→中（4 470.84 hm2）、中→高（4 030.92 hm2）、較高→中（3 768.84 hm2）、較低→較高（1 622.34 hm2）、較高→低（1 612.53 hm2）轉換面積均較大，其他轉換類型均小于1 000 hm2。1980—2018年，生境質量轉換類型空間分布更為突出，尤其是城鎮用地和農村居民點用地、水域等地類的生境質量轉換更為頻繁，沿交通線路、水系分布也較為集中分布。生境質量轉換也以中→低（18 544.95 hm2）為主導類型，其次為中→較高（6 810.93 hm2），兩者分別反映了區域生境質量惡化與好轉的不同區域。而其他類型中，生境質量由低向高等級轉換的類型較多，如低→中（4 421.25 hm2）、中→高（4 031.73 hm2）、較低→較高（1 888.56hm2）、低→較高（810.9 hm2）、較高→高（591.84 hm2）、低→高（400.68 hm2）、較低→高（280.44 hm2）等類型，而由高到低的生境質量轉換類型主要為較高→中（3 480.48 hm2）、較高→低（1 499.13 hm2）、高→中（251.37 hm2）。

3 討 論

以多種土地利用系統類型快速城市化大都市郊區——“京津之翼武清區”為研究區，借助InVEST模型的Habitat Quality模塊從時空分異角度模擬大都市郊區的生境質量格局及其演變分析，較好地反映了京津大都市郊區不同地類之間凈轉型對郊區生境系統質量變化的影響程度，基于天津市武清區土地利用轉型驅動下的生境質量評價影響程度進行了深入評估，以及生境質量空間分布特征進行分析，以期為京津大都市郊區生態保護實踐和土地利用規劃提供基礎依據。

武清區的生境質量總體上處于中等級水平，但是京津“雙核”下武清區建設用地急劇擴張導致其生境質量的持續下降。所以未來決策者如何維持生境質量不會退化且恢復“京津之翼”地區的生境質量是一個關鍵的問題。未來大都市郊區的城市土地利用規劃中，土地規劃和生態保護工作中需優化林地、耕地、建設用地等空間格局，在保持合理的經濟增長基礎上也應配置必要的生態用地。從政策層面分析，在未來城鎮化發展過程中，應當在保證生境質量維持在較高水平的基礎上，著重開發武東北、武西南、武東南等地區，協調好經濟發展與生境質量維持之間的關系，促進武清區整體經濟與生態保護的協調發展。

本研究只考慮了生境質量對于土地利用變化的響應，深入研究可以結合模型的其他子模塊，定量評估土地利用變化對于多種生態系統服務的變化，如:碳儲量、水源涵養、土壤理化性質等，綜合的評估土地利用變化的生態效應。

4 結 論

基于天津市郊區武清區38 a土地利用數據，結合InVEST模型對其進行生境質量評價，主要結論為：

1）武清區土地利用以耕地為主導，耕地面積下降明顯，城鎮用地和農村居民點用地面積快速增長，未利用地面積大幅縮減，林地和草地占比較小。土地利用類型轉換劇烈，耕地轉移面積最大，林地和草地集中向城鎮用地和農村居民點用地轉移，水域集中轉向耕地，城鎮用地和農村居民點用地轉移面積較大，未利用地轉換面積較小，但轉移概率最為劇烈。土地利用綜合動態度增長了2.87%，各地類上，城鎮用地、農村居民點用地和水域的土地利用變化速率保持正向增長，耕地變化速率呈現負增長?？傮w來講，“城擴耕縮”、“人進草退”態勢仍然嚴峻，局部年份也有“草進水進”的轉態。

2）武清區土地利用退化以輕度退化為主，但高等級退化區域呈擴散趨勢，空間差異上呈“東南＞西南＞東北”的退化格局，且具有一定的延續性和空間慣性特征。此外武清區土地利用退化度隨著郊區內部建設用地的擴張而擴散，集聚區以郊區城鎮用地為中心，離散區以郊區交通線路、河流水系為次中心的區域化擴散，呈現出明顯“集聚—離散”的分布特征，具有顯著的空間差異性。因此，大都市郊區的生境優化應注重郊區城鎮建設用地的合理規劃和交通干道、河流水系的生態整治。

3）總體上武清區生境質量處于中等級，但中等級面積趨于下降，低等級生境質量面積趨于上升，較低等級面積較小，且呈下降趨勢，較高和高等級生境質量區面積趨于擴大。生境質量低值區以武清區城區為核心集中分布，且零星分布于武清區各個區域。生境質量高值區集中分布于武清區東部。1980—2000年，生境質量轉換類型較少，且轉換面積較小，集中于東部區域，主要轉換類型以中→較高（1 303.29 hm2）為主。2000—2018年，土地利用生境質量轉換類型增多，集中于東部與南部區域，該時間段內以中→低（18 105.12 hm2）為主導類型。1980—2010年生境質量轉換類型較為集中，近10年發生轉換空間分布范圍趨于分散，總體轉換空間態勢呈“集中—分散”分布特征。

4）在我國推進新型城鎮化發展，特別是加強跨區域都市圈建設中，需要加快大都市圈建設對都市郊區土地利用轉型引起的生境質量變化影響的研究，嚴格保護大都市郊區生態源地，統籌調控大都市郊區生態安全分區，推進大都市郊區生態廊道和全域生態節點建設。