張軍民, 榮 城, 董國松

(廣西師范大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 廣西 桂林541000)

土地利用/覆被變化(Land Use and Land Cover Change, LUCC)是誘發(fā)全球變化主要原因之一，其過程和格局變化維系著全球和區(qū)域生態(tài)安全結(jié)構(gòu)，成為可持續(xù)發(fā)展研究的主要內(nèi)容[1-2]。景觀生態(tài)脆弱性屬于生態(tài)風(fēng)險評價的研究內(nèi)容，主要關(guān)注人類活動或環(huán)境變化對景觀生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能及服務(wù)價值的穩(wěn)定性、持續(xù)性產(chǎn)生的潛在不利影響，常用景觀生態(tài)系統(tǒng)受損或脅迫程度來表征脆弱性狀態(tài)[3]，服務(wù)于生態(tài)管理、風(fēng)險識別及景觀調(diào)控、政策響應(yīng)等實踐過程，是景觀資源合理開發(fā)、有效配置及空間治理的重要科學(xué)依據(jù)[4-5]。

景觀生態(tài)脆弱性研究多以區(qū)域景觀及其動態(tài)變化為對象，依據(jù)景觀格局與生態(tài)過程交互作用理論，以景觀生態(tài)價值損失與概率的綜合表征為評價標(biāo)準(zhǔn)，通過分析景觀類型及結(jié)構(gòu)的空間格局，開展景觀變化的環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)風(fēng)險評價。分析單元主要根據(jù)研究目的需要采用格網(wǎng)分析法或基于流域、行政區(qū)或干擾源來劃分風(fēng)險評價單元。遙感信息提取及景觀類型劃分是分析的基礎(chǔ)，景觀指數(shù)選配及其生態(tài)功能識別是研究的關(guān)鍵，脆弱性時空格局及驅(qū)動脅迫機制的探究是研究的目標(biāo)[6-7]。如用景觀生態(tài)學(xué)理論和景觀指數(shù)方法城市擴張的資源環(huán)境效應(yīng)、構(gòu)建景觀健康評價體系并以此診斷山地景觀健康分異格局；基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)原理，設(shè)計敏感性、脆弱性、穩(wěn)定性等生態(tài)功能評價指標(biāo)，研究礦區(qū)、巖溶區(qū)生態(tài)脆弱性分異格局規(guī)律[8-11]，探究城市群典型源地和廊道的生態(tài)空間的時空分異結(jié)構(gòu)[12]；用景觀格局分析方法及景觀脆弱性評價體系，研究山地景觀生態(tài)服務(wù)價值及其驅(qū)動響應(yīng)機制[13]、評估岷江上游土地利用變化時空變化特征及其生態(tài)環(huán)境效益[14]；評價干旱區(qū)生態(tài)脆弱性時空分異特征及驅(qū)動脅迫機制等[15]。

當(dāng)前，針對漓江流域尺度的景觀生態(tài)脆弱性的集成研究成果相對較少，對流域生態(tài)脆弱性時空分異特征及規(guī)律的系統(tǒng)把握極為薄弱，無法有效支撐巖溶區(qū)生態(tài)風(fēng)險識別及土地利用調(diào)控等應(yīng)用研究。現(xiàn)有成果集中在有限領(lǐng)域：如用遙感分類和景觀指數(shù)評價方法研究漓江上游LUCC變化特征及演變趨勢[16]，分析漓江流域土地利用及景觀格局變化特征[17]，評估漓江流域生態(tài)服務(wù)價值并研究旅游活動對景觀格局的擾動規(guī)律[18]，模擬流域土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式[19]；用GIS和遙感生態(tài)指數(shù)方法，研究漓江流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)及變化特征[20]，少數(shù)學(xué)者用地理探測器方法分析漓江流域中下游城鎮(zhèn)化及旅游活動對景觀生態(tài)服務(wù)的影響規(guī)律及作用機制等[21]。

綜上所述，景觀生態(tài)學(xué)主要圍繞景觀空間格局與生態(tài)過程關(guān)系、人類活動對格局過程及其變化的影響、景觀變化的生態(tài)環(huán)境效益等主題展開，基于景觀格局分析和遙感識別及地理信息系統(tǒng)平臺，對流域、行政區(qū)、城鄉(xiāng)開展多尺度生態(tài)風(fēng)險評價，以實現(xiàn)對多源風(fēng)險的綜合診斷和時空計量。關(guān)注景觀時空異質(zhì)性與生態(tài)過程間的關(guān)系，解析景觀分異對生態(tài)質(zhì)量的驅(qū)動因子及脅迫機制。但在尺度依賴性和適用性方面存在不足，景觀指數(shù)及脆弱性計算的數(shù)理統(tǒng)計和幾何表達缺少生態(tài)學(xué)解釋，大多屬于單一景觀指數(shù)的靜態(tài)分析和景觀生態(tài)線性關(guān)系的定量計算，對生態(tài)過程及其動態(tài)變化的景觀內(nèi)涵的綜合解釋不夠，限制了景觀格局與生態(tài)過程交互作用的科學(xué)解釋，降低了景觀生態(tài)脆弱性研究的精準(zhǔn)性和適用性，需要厘清景觀格局變化與生態(tài)過程、服務(wù)價值、生態(tài)風(fēng)險間的邏輯關(guān)系及區(qū)域表征。漓江流域?qū)儆诘湫偷膸r溶生態(tài)脆弱區(qū)，自然基礎(chǔ)、生態(tài)環(huán)境及城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)化獨具地域特色，優(yōu)質(zhì)景觀資源是建成國際旅游的珍貴生態(tài)資本，迫切需要在保持流域景觀結(jié)構(gòu)原生態(tài)特質(zhì)基礎(chǔ)上，不斷豐富和完善景觀格局的生態(tài)功能和服務(wù)價值。本項目從關(guān)系、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、基質(zhì)等維度構(gòu)建景觀生態(tài)脆弱性綜合評價體系，利用遙感信息識別和GIS空間分析平臺，多時空分析漓江流域景觀生態(tài)脆弱性及分異格局，用空間插值、空間自組織分析等方法，用標(biāo)準(zhǔn)格網(wǎng)、地形分異、行政區(qū)劃3個分析單元，探索其空間依賴性和異質(zhì)性，用地理探測器模型研究景觀生態(tài)脆弱性空間分異的主導(dǎo)因子、驅(qū)動機制，揭示近20 a漓江流域景觀生態(tài)系統(tǒng)時空動態(tài)變化規(guī)律，為客觀評價漓江流域景觀生態(tài)價值，優(yōu)化調(diào)控流域土地利用結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)處理與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

漓江流域位于廣西壯族自治區(qū)(廣西)東北部的桂林市境內(nèi)(地理坐標(biāo)： 110°07′39″—110°42′57″E， 24°38′10″—25°53′59″N)，屬珠江流域西江水系桂江上游主要支流，發(fā)源于南嶺西北部越城嶺主峰貓兒山濕地，從北往南流經(jīng)桂林市的興安縣、靈川縣、桂林市區(qū)、陽朔縣，全長約295.27 km，多年平均徑流量408.9 m3/s，流域面積約6 353.62 km2。漓江流域?qū)儆诘湫偷膸r溶區(qū)和亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，終年高溫多雨，年均溫19℃，年降水量1 838～1 941 mm；流域峰叢林立、山峰陡峭，山高谷深、溝谷狹長、地形破碎。山地主要分布在北部及東西兩側(cè)，其中北部上游山勢較高、中部山地低緩；中間為狹窄的巖溶侵蝕谷地，山地丘陵面積占50%以上。中心城市桂林位于流域中游的河谷平原上，旅游中心陽朔位于流域中下游的低山丘陵上(圖1)。

注：根據(jù)審圖號：GS(2019)4345號，自然資源部監(jiān)制，底圖未做修改，全文同。

1.2 數(shù)據(jù)處理

1.2.1 數(shù)據(jù)來源與處理 本研究使用的2000年、2010年、2020年三期土地利用/覆被(LUCC)數(shù)據(jù)來源于國家自然資源部提供的30 m全球地表覆蓋數(shù)據(jù)Globeland30數(shù)據(jù)源(www.globallandcover.com)，數(shù)據(jù)合成經(jīng)過了輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正等處理，數(shù)據(jù)的總體精度為85.72%，Kappa系數(shù)0.82。研究區(qū)空間失量數(shù)據(jù)來源于中國國家基礎(chǔ)地理信息中心(http:∥ngcc.sbsm.gov.cn)和地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)來自桂林市經(jīng)濟社會統(tǒng)計年鑒，從中提取研究區(qū)流域界限、高程坡度、行政界限及人口經(jīng)濟等數(shù)據(jù)。

根據(jù)中國土地利用/覆被遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)和《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010_2007)》，結(jié)合研究區(qū)實際，將土地利用/景觀類型分為農(nóng)田、林地、草地、沼澤、水體、城鎮(zhèn)、裸地等7類，編碼分別設(shè)置為1～7(圖1)，并以此建立LUCC變化景觀類型數(shù)據(jù)庫，開展景觀生態(tài)脆弱性評價及時空變化分析。

1.2.2 確定分析單元 根據(jù)研究區(qū)景觀結(jié)構(gòu)特征、遙感分類精度，經(jīng)多次試驗用ArcGIS創(chuàng)建3 km×3 km的規(guī)則格網(wǎng)失量數(shù)據(jù)，作為分析景觀生態(tài)脆弱性 (Landscape ecological vulnerability, LEV)的空間單元；再從原始分類柵格中提取建設(shè)用地、耕地占比，作為城鎮(zhèn)化強度、土地利用強度要素添加到分析單元，從流域矢量中提取縣域界限作為行政單元，用以測度影響LEV時空分異的主導(dǎo)因子及驅(qū)動機制。時間節(jié)點選擇2000年、2010年、2020年3個年份，動態(tài)變化選擇2020—2000年，將各類景觀要素賦值到矢量屬性表中，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)格網(wǎng)、城鎮(zhèn)化、行政區(qū)三級時空分析單元數(shù)據(jù)庫。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)計算 基于景觀生態(tài)學(xué)理論，結(jié)合漓江流域景觀類型和結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)關(guān)系、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及基質(zhì)等生態(tài)含義，選擇連通性指數(shù)(CONTAG)、優(yōu)勢度指數(shù)(LPI)表征景觀空間關(guān)聯(lián)性，香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)濃均勻度指數(shù)(SHEI)表征景觀結(jié)構(gòu)，分維數(shù)(FRACT)表征景觀形態(tài)[8]，高程和坡度代表生態(tài)本底，共同構(gòu)成多元LEV要素。其中CONTAG，LPI越小，表明各類景觀的關(guān)聯(lián)性、連通性及主體性越差，景觀生態(tài)系統(tǒng)越脆弱；SHDI，SHEI指數(shù)越小，景觀類型簡單、分布不均衡，景觀結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和抗干擾能力越弱，景觀生態(tài)系統(tǒng)越脆弱；而FRACT值越小，反映了人類活動對景觀形態(tài)的干擾越弱，景觀生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。高程和坡度是景觀生態(tài)系統(tǒng)演變的自然基礎(chǔ)，其值越大表明景觀變化的自然基礎(chǔ)越脆弱[12,14]。用綜合指數(shù)法計算分析單元的生態(tài)脆弱性指數(shù)，用自然斷點法將LEV由低到高分為5級，等級越高景觀生態(tài)系統(tǒng)越脆弱；漓江流域景觀破碎而易損，景觀結(jié)構(gòu)及功能敏感而擅變，故將各類指數(shù)對脆弱性的影響賦予同等權(quán)重(表1)。

表1 各類景觀要素生態(tài)脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 結(jié)構(gòu)動態(tài)變化 用ArcGIS計算各類景觀近20 a變化的轉(zhuǎn)移矩陣，用轉(zhuǎn)移率計算各類景觀變化的數(shù)量、方向及趨勢特征。

(1)

式中:Cij為景觀類型轉(zhuǎn)移率；Tij為初期第i種景觀類型轉(zhuǎn)移到末期第j種類型的面積；n為景觀類型。

用變化強度模型計算景觀數(shù)量、類型及面積變化速度，以表征各類景觀轉(zhuǎn)移或變化的活躍程度：

(2)

式中:V為某類景觀變化的擴張度；Pb，Pa分析表示該地類末期、初期的面積；T為研究時段，以表示某地類年變化率，反映各地類的變化強度及方向差異。

1.3.3 時空分異格局 用ArcGIS將景觀指數(shù)、動態(tài)變化等數(shù)據(jù)添加到空間單元中并經(jīng)融合、疊加、統(tǒng)計計算后，用GeoDa空間自組織分析、IDW反距離權(quán)重插值方法，實現(xiàn)對景觀結(jié)構(gòu)時空分異格局的特征分析和分異探測。

(1) 空間自相關(guān)分析?？臻g自相關(guān)性是由地理區(qū)位或鄰接關(guān)系產(chǎn)生的空間依賴性和空間異質(zhì)性表達，是對地域體系內(nèi)各要素空間分布結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計學(xué)測度[22]。

全局莫蘭指數(shù)(GISA)：

(3)

式中:Wij為i要素相當(dāng)于j的權(quán)重；S2為所有要素權(quán)重的集合；xi，xj是要素i，j的屬性值；I即是全局莫蘭指數(shù),是具有空間依賴的一組地理要素在研究區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出的整體空間集聚、分散模式。I取值為0表示空間結(jié)構(gòu)呈隨機分布形態(tài),各單元不存在空間相互作用;I取值為1則表示空間結(jié)構(gòu)完全依賴距離變化,具有顯著的地域分異性。

(2) 反距離權(quán)重插值分析。反距離權(quán)重插值是根據(jù)空間單元的距離來估算空間點群平滑值的一種方法，待插值點的取值可用周圍若干距離內(nèi)樣點值的加權(quán)和來估算，其權(quán)重與兩點間距離成反比。空間任一點P的插值的計算公式定義為[23]：

(4)

式中:P為待插值點P的取值；Zi為P點周圍點的屬性值；Wi為周圍點對P點的權(quán)重值；i=1,2,3,…,n為點群樣本數(shù)。

用ArcGIS空間分析中的反距離權(quán)重分析方法(IDW),分別選擇感興趣屬性為計算字段求得權(quán)重,輸出柵格大小為3 km,將IDW的冪值設(shè)定為缺省值2,選擇搜索半徑類型選擇點數(shù)15。

1.3.4 地理探測器 Geodetector主要用于探測地理事物的空間分層(分類)變化特征及規(guī)律，以解決傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)無法完成的隨尺度變化而產(chǎn)生的空間依賴性、異質(zhì)性問題。它即可以度量空間結(jié)構(gòu)的分層異質(zhì)性，也可以探測空間分異格局，估計非線性空間因果關(guān)系[22]。一般用q值來度量分異因子X在多大程度上解釋了變量Y的空間分異。

(5)

2 結(jié)果及分析

2.1 景觀類型及結(jié)構(gòu)特征

用ArcGIS 10.6對2000年、2010年、2020年三期土地利用分類數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析得到漓江流域景觀結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及變化數(shù)據(jù)。

2.1.1 景觀結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀特征 用ENVI從原始分類影像提取三期景觀分類數(shù)據(jù)，用ArcGIS進行制圖綜合和專題地圖制作以形成景觀類型(表2)。分析得出：漓江流域土地總面積6 353.62 km2，土地利用/覆被類型包括耕地、林地、草地、濕地、水域、建設(shè)用地、裸地等7個一級類型，其中林地面積最大，占流域總面積超過65%，其次是耕地，占25%以上，二者合計占流域總面積的90%以上，是景觀結(jié)構(gòu)的主體和景觀生態(tài)的核心；其他類型面積都較小，建設(shè)用地僅占4.39%，草地僅占2.16%，濕地、裸地占比小于0.05%。

表2 2000-2020年景觀類型面積及變化

2.1.2 景觀結(jié)構(gòu)變化趨勢 分析LUCC類型面積及其變化強度，可掌握各類景觀的變化方向、強度及趨勢。分析近20 a各類景觀面積變化可以看出：林地、耕地變率小于0.37%，主體地位十分穩(wěn)定外，其他景觀類型變化較大，景觀結(jié)構(gòu)變化不顯著；其中建設(shè)用地、水域分別增長了163.41%，39.13%，而裸地、濕地分別減少了98.71%，59.46%；反映了漓江流域以林地、耕地為主體，景觀結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，景觀生態(tài)質(zhì)量較好。分析面積擴張強度可以看出：建設(shè)用地擴張最劇烈，且呈持續(xù)快速增長趨勢，2010—2000年和2020—2010年分別年均擴張1.22%，13.48%，裸地面積減少最明顯，但減勢減弱；表明建設(shè)用地快速增長是景觀結(jié)構(gòu)變化的主要方向，城鎮(zhèn)化是其變化的主要脅迫。

分析土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3)可以得出：2020—2000年漓江流域耕地、林地轉(zhuǎn)出總量較大。耕地共轉(zhuǎn)出200.97 km2，其中61.67%轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，23.18%轉(zhuǎn)為林地、12.33%轉(zhuǎn)為水域；林地轉(zhuǎn)出192.88 km2，分別轉(zhuǎn)為耕地、建設(shè)用地、草地的比例為52.26%，22.33%，17.80%。轉(zhuǎn)入數(shù)量最大的是林地，共轉(zhuǎn)入207.52 km2，其中分別由裸地、耕地、草地轉(zhuǎn)入的比例為59.87%，22.44%，13.97%；其次是耕地共轉(zhuǎn)入194.99 km2，主要由林地(占51.69%)、裸地(占29.89%)轉(zhuǎn)入；建設(shè)用地共轉(zhuǎn)入182.11 km2，主要由耕地(占68.06%)、林地轉(zhuǎn)入(23.65%)轉(zhuǎn)入。從轉(zhuǎn)移強度分析，林地、耕地和建設(shè)用地轉(zhuǎn)換強度最大，景觀類型變化面積大、頻次高，而水域、濕地變化最不活躍，流域水系生態(tài)系統(tǒng)保持較好；從轉(zhuǎn)移方向看，建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)出，裸地轉(zhuǎn)出遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)入，其他景觀變化基本平穩(wěn)，表明城鎮(zhèn)化建設(shè)活躍，但對景觀結(jié)構(gòu)動態(tài)變化影響并不大。

2.1.3 景觀結(jié)構(gòu)時空分異 由表2—3可以看出：漓江流域各市縣均以林地、耕地為主，其中位于流域上游的興安縣、靈川縣林地占比分別為79.33%，73.68%，旅游中心陽朔縣也高達68.05%；城鎮(zhèn)化中心桂林市及臨桂區(qū)林地僅占42.92%，35.34%，但桂林市區(qū)、臨桂區(qū)、陽朔縣耕地占比卻分別高達36.32%，46.31%，29.92%。建設(shè)用地變化總強度(正負(fù)變化總和)最大，達到年均72.98%，其中臨桂新區(qū)年均增長達37.79%；其次是水體、草地分別為45.44%，42.75%，其中興安縣的水體年均增長31.81%，陽朔的草地年均增長30.45%；而主體景觀耕地、林地變化總強度僅為年均3.59%，1.36%，變化穩(wěn)定。表明流域上游森林覆蓋明顯高于城區(qū)，但城區(qū)耕地后備充足；旅游中心陽朔縣林地、耕地占比均較高，城市建設(shè)用地擴張明顯，流域發(fā)展較適合集中城鎮(zhèn)化與分散旅游業(yè)模式。

表3 2020-2000年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

2.2 景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)時空變化分析

在Fragstate 4.2上用滑動窗口法對關(guān)系、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等景觀要素進行空間分析，經(jīng)反復(fù)測試后取3 km×3 km格網(wǎng)計算均值，再將景觀指數(shù)空間數(shù)據(jù)添加到Fishnet格網(wǎng)中，用ArcGIS的反距離權(quán)重法(IDW)對其進行空間插值和自然斷點分類(級)，用動態(tài)度模型計算各類指數(shù)的變化強度，得到各類指數(shù)結(jié)構(gòu)及其格局變化圖譜，比較和分析三期數(shù)據(jù)變化特征以識別LEV時空分異。

2.2.1 景觀指數(shù)變化分析 分析表4可以得出：漓江流域CONTAG，LPI指數(shù)在桂林、陽朔形成低值中心，而在上游山地區(qū)為高值連片、中游山地區(qū)高值離散分布，形成城鎮(zhèn)及旅游活躍區(qū)低值集聚，山地區(qū)高值連片分布格局。CONTAG，LPI指數(shù)近20 a變化較小，僅分別累計增長了0.71%，0.35%，景觀格局穩(wěn)定。CONTAG，LPI低值中心面積分別擴大了232.61 km2，209.13 km2，年均擴張度分別為1.52%，0.98%；而CONTAG，LPI高值中心面積分別減少了91.06 km2，49.35 km2，年均收縮0.49%，0.25%，收減最大的中值區(qū)面積分別減少了190.69 km2，205.14 km2，分別年均減少0.50%，0.58%。表明城鎮(zhèn)景觀的脆弱性顯著大于周邊山地區(qū)；近20 a景觀要素的脆弱性略為減弱，這種變化在城市周邊(中值區(qū))表現(xiàn)最明顯。

漓江流域SHDI，SHEI指數(shù)都在桂林市、陽朔縣形成高值中心，而興安、靈州為低值中心，形成城鎮(zhèn)化地區(qū)高值集聚，周邊山地低值連片分布格局。SHDI，SHEI指數(shù)近20 a變化較小，SHDI，SHEI值累計分別增長了3.53%，0.20%，景觀格局穩(wěn)定。SHDI，SHEI高值中心面積分別擴大了450.58 km2，31.85 km2，年均擴張度分別為4.67%，0.19%；而SHDI，SHEI低值中心面積分別減少了93.46 km2，47.66 km2，年均收縮0.34%，0.18%，收減最大的中值區(qū)面積分別減少了478.42 km2，227.60 km2，分別年均減少1.30%，0.71%。表明城鎮(zhèn)景觀的脆弱性小于周邊山地區(qū)，景觀結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，向周邊特別是上游山地區(qū)逐漸減增大，景觀穩(wěn)定性減弱；近20 a變化不大，但在城市周邊(中值區(qū))表現(xiàn)最顯著。

分維數(shù)指數(shù)FRACT反映了人類活動對景觀格局的干擾程度，其值越大表明人類擾動越強。漓江流域景觀形態(tài)指數(shù)分布與景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)相似，也在城鎮(zhèn)化地區(qū)形成高值集聚，在周邊山地形成低值連片，近20 a變化不大。

2.2.2 景觀生態(tài)脆弱性指數(shù) 用關(guān)系、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、基質(zhì)等屬性計算生態(tài)脆弱性指數(shù)LEV，以LEV為分析變量，在ArcGIS平臺上用IDW反距離權(quán)重法差值脆弱性指數(shù)，用自然斷點法由低到高將其分為一、二、三、四、五級。

阿花又問及拋光車間的管理。我也毫無保留地說了，從人員管理到技術(shù)管理，從生產(chǎn)管理到質(zhì)量管理，事無巨細(xì)地說了。

由圖2，表5可以得出：漓江流域生態(tài)脆弱性指數(shù)在桂林市周邊形成低值中心，向周邊逐漸增強，在山地區(qū)形成高值中心，城鎮(zhèn)化中心低值聚集，山地區(qū)高值連片。其中一級脆弱區(qū)面積1 242 km2，占總面積的19.91%，五級區(qū)面積666 km2，占總面積的10.67%，中低等級脆弱區(qū)合計占56.53%。2000—2020年LEV由357.84下降到的330.39，年均降幅僅0.38%。其中一級區(qū)面積擴大了315 km2，擴張強度1.70%，與建設(shè)用地面積擴張相似；五級脆弱區(qū)面積擴大了128 km2，擴張強度1.36%，三、四級脆弱區(qū)面積累計減少了907 km2，收縮強度2.59%。進一步分析典型區(qū)域LEV可以得出：桂林、臨桂、陽朔、靈川、興安等地的脆弱性指數(shù)分別由2000年的1.57，2.13，2.58，2.06，2.35降低到2020年的0.27，0.41，0.57，0.45，0.53，收縮強度分別為年均: 4.14%，4.04%，3.90%，3.91%，3.87%。中心城市桂林市脆弱性指數(shù)最低，近20 a收縮(降低)度也最大；其次是與其比鄰的臨桂區(qū)、靈川縣也較低，而下游的陽朔縣、上游的興安縣脆弱性指數(shù)最高，近20 a收縮(降低)強度最小。反映了漓江流域景觀脆弱性以中低級區(qū)為主，高級脆弱區(qū)域較少；近20 a脆弱性指數(shù)略有下降，生態(tài)環(huán)境漸趨向好；城鎮(zhèn)化擴張使低級區(qū)擴張，中高級脆弱區(qū)面積收縮，景觀生態(tài)穩(wěn)定性逐漸提高。表明人類活動在使人工景觀生態(tài)趨向穩(wěn)定的同時，對自然景觀格局產(chǎn)生了顯著的生態(tài)脅迫，這種變化對中值區(qū)影響較顯著。

表4 2020-2000年各景觀指數(shù)面積及擴張度變化

圖2 漓江流域LEV空間差值計算結(jié)果

表5 2020年流域及典型區(qū)域LEV等級結(jié)構(gòu)及擴張強度 %

2.2.3 LEV空間自組織結(jié)構(gòu)分析 進一步采用空間探索性分析方法(GeoDa)對LEV進行插值計算，通過求解全局和局部莫蘭指數(shù)以定量測度其空間依賴性和異質(zhì)性特征，以探索脆弱性指數(shù)的地域分異規(guī)律。

用公式(3)計算得到：2000年漓江流域LEV全局Moran′I指數(shù)及其p，Z值分別為0.522，0.001，26.598 2年、2020年全局Moran′I指數(shù)、p，Z值分別為0.515，0.001，26.842 5，p值均小于0.001(置信度)，計算結(jié)果都通過了Z值檢驗，即漓江流域LEV存在較顯著的空間正相關(guān)性，指數(shù)分布具有顯著的空間依賴性，表現(xiàn)為高值區(qū)與高值區(qū)相鄰、低值區(qū)與低值區(qū)相隨，近20 a的I值略有下降。進一步分析局部Moran′I可以看出：LEV在桂林市形成低_低相鄰的冷點，而在周邊山區(qū)形成高_高相鄰的熱點，近20 a人類活動使冷點、熱點范圍都略有擴大，自然、人工景觀LEV值時空分異顯著。表明漓江流域景觀生態(tài)脆弱性結(jié)構(gòu)受相似的發(fā)生環(huán)境和分異因素影響而具有空間集聚性分布特征，城鎮(zhèn)化是流域景觀生態(tài)格局變化的核心驅(qū)動，城鎮(zhèn)化擴張在提高人工景觀穩(wěn)定性的同時，也增大了自然景觀的脆弱性和離散化，形成人工景觀LEV向好與自然景觀LEV增強的分異格局，城鎮(zhèn)化擾動使自然與人工景觀生態(tài)系統(tǒng)異向分化。

2.3 LEV時空分異主導(dǎo)因子及驅(qū)動機理探測

以標(biāo)準(zhǔn)格網(wǎng)為分析單元，以LEV為因變量，根據(jù)漓江流域地形結(jié)構(gòu)特征及景觀生態(tài)脆弱評價目標(biāo)，自然因子選擇高程大于120 m(巖溶侵蝕谷地)的區(qū)域占總面積的比例定義高程驅(qū)動因子，坡度大于10°的區(qū)域占總面積的比例定義為坡度驅(qū)動因子；人工因子選擇建設(shè)用地占總面積的比例定義城鎮(zhèn)化驅(qū)動因子，耕地占總面積的比例定義土地利用強度驅(qū)動因子。自然、人工驅(qū)動因子對LEV時空分異均是正向關(guān)系，即其值越大對LEV影響也越強烈。用GeoDetector軟件探測各因子對LEV時空分異的作用強度及其交互作用關(guān)系，探索流域LEV時空分異的主導(dǎo)動因及驅(qū)動機制。

2.3.1 主導(dǎo)因子探測 用因子探測器計算影響LEV空間分異的各類驅(qū)動因子貢獻率(q值)，通過比較q值可以識別各因子對LEV分異的重要性程度。漓江流域景觀生態(tài)脆弱性是自然條件及人類活動共同作用的結(jié)果，反映了自然及人類活動關(guān)系的地域結(jié)構(gòu)。分析因子探測結(jié)果(表6)可以看出：按各因子q值大小排序為：城鎮(zhèn)化擴張強度(0.268 9)、坡度(0.250 8)、高程(0.160 4)、土地利用強度(0.145 1)，城鎮(zhèn)化是脆弱性空間分異的核心驅(qū)動，其次是大于10°的坡度，二因子對脆弱性空間分異的識別都超過了25%；高程和土地利用強度的影響也超過14%，對脆弱性空間分異也有較明顯影響。近20 a各要素q值均有提高，提高強度由大到小分別為城鎮(zhèn)化>高程>土地利用強度>坡度。表明城鎮(zhèn)化擴張強度及坡度是決定脆弱性空間分異最主要的自然、人工因子，各因子對脆弱性空間分異的解釋力趨于增強，城鎮(zhèn)化增強尤為顯著。

表6 主導(dǎo)因子探測結(jié)果

2.3.2 因子交互作用探測 用交互探測模塊計算各因子對脆弱性空間分異的交互作用關(guān)系，可探測各類驅(qū)動的交互作用是否增強或減弱了對LEV空間分異的影響力。

分析表可以看出：任意兩因子交互作用對脆弱性空間分異的影響均顯著大于單一因子影響，交互類型都屬于雙因子增強型。其中坡度與城鎮(zhèn)化的交互增強最為顯著，交互后的q值為0.377，其次高程∩坡度、高程∩城鎮(zhèn)化、城鎮(zhèn)化∩土地利用強度的交互增強也較明顯，交互后的q值也都大于30%。近20 a各要素對空間分異的交互作用均為增強，其中高程∩城鎮(zhèn)化、城鎮(zhèn)化∩土地利用交互增強度分別高達3.495%，3.023%，表明流域LEV空間分異是自然、人工因子綜合作用的產(chǎn)物，各因子對空間分異的綜合作用顯著并不斷增強；坡度與城鎮(zhèn)化因子的交互作用對脆弱性空間分異影響最大，高程與城鎮(zhèn)化、城鎮(zhèn)化與土地利用間的交互作用增強度最顯著，其他因子交互增強作用也較明顯(表7)。

表7 各因子交互探測結(jié)果及其增強率 %

2.3.3 探測機理分析 多因子分析空間分異驅(qū)動機制表明，漓江流域LEV空間分布具有較顯著的地域特征，城鎮(zhèn)化擴張是影響空間分異的核心驅(qū)動，地形坡度也是重要影響因子，多因子綜合作用決定了LEV分異格局。結(jié)合各因子空間格局及自組織分析結(jié)果可以得出：

(1) Geodetector能定量識別各因子對景觀生態(tài)脆弱性空間分異的影響程度及作用關(guān)系。首先，景觀生態(tài)學(xué)主要從尺度、格局及形態(tài)結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化角度，研究生態(tài)系統(tǒng)過程、功能及效益的時空變化，探索環(huán)境因子與生態(tài)要素交互作用的地域分異規(guī)律。因此，空間關(guān)系、形態(tài)結(jié)構(gòu)及自然基質(zhì)是漓江流域景觀生態(tài)系統(tǒng)的基本組分，其發(fā)展變化決定和影響著流域生態(tài)系統(tǒng)過程及功能的健康狀態(tài)。其次，從人地關(guān)系地域系統(tǒng)分析，自然要素是景觀形成的地域分異基礎(chǔ)，影響著流域景觀結(jié)構(gòu)演化的基本格局；人文要素是驅(qū)動景觀類型及格局變化的最活躍因子，決定著景觀結(jié)構(gòu)時空分異的具相特征，二者綜合作用共同決定著漓江流域景觀生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展演化，并構(gòu)成流域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從生態(tài)學(xué)意義分析，漓江流域是典型的巖溶生態(tài)環(huán)境，地形復(fù)雜、景觀破碎，生態(tài)系統(tǒng)脆弱而擅變，對人類活動及地形起伏高度敏感；坡度對巖溶生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動及信息傳遞具有重要作用，高度也是誘發(fā)坡度分異的重要因子，在高溫多雨的氣候條件下，坡度及高程變化是造成景觀組分受損及景觀生態(tài)退化的自然基礎(chǔ)。城鎮(zhèn)化是當(dāng)代地域空間分異與景觀格局重構(gòu)的核心驅(qū)動，是加快流域景觀類型及格局變化的系統(tǒng)動力；快速城鎮(zhèn)化正在改變著城鄉(xiāng)地域系統(tǒng)的土地利用方式，城鎮(zhèn)化進程及土地利用強度決定著漓江流域景觀生態(tài)脆弱性狀態(tài)。

(2) Geodetector探測表明，城鎮(zhèn)化擴張強度及坡度變化是漓江流域LEV空間分異的核心驅(qū)動，高程、土地利用強度也是重要動因。但各因子對空間分異的解釋力差異較大，城鎮(zhèn)化、坡度因子的q值分別為26.89%和25.07%，而高程和土地利用強度因子的q值分別只有16.04%，14.51%，兩組因子解釋力相差超過10個百分點。分析人文因子看出，城鎮(zhèn)化對LEV的影響力，顯著大于土地利用強度，同時城鎮(zhèn)化與其他要素的交互增強及增強度均較大，城鎮(zhèn)化擴張對脆弱性的影響力及主導(dǎo)性不斷增強，體現(xiàn)了區(qū)域城鎮(zhèn)化是景觀生態(tài)變化的核心驅(qū)動；再看自然因素，坡度是LEV空間分異的主要動因，地形坡度起伏大造成的景觀碎片化是影響巖溶區(qū)景觀生態(tài)穩(wěn)定性的主要因素，但近20 a高程對LEV空間分異的影響力增強明顯，高程與城鎮(zhèn)化、高程與土地利用強度的交互增強度明顯大于坡度，說明在更大尺度和強度城鎮(zhèn)化干擾下，高程變化對空間分異的影響日益顯著。

(3) 精確識別景觀生態(tài)脆弱性時空分異的影響因子及驅(qū)動機制，對調(diào)整優(yōu)化漓江流域土地利用結(jié)構(gòu)和方式，因地制宜地改善和提高土地利用的生態(tài)效益具有重要價值。地理探測結(jié)果表明，自然、人工因素綜合作用決定著流域景觀生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況，要堅持流域綜合治理和系統(tǒng)規(guī)劃的原則，流域上中下游及各市縣必須統(tǒng)籌規(guī)劃、整體布局，土地利用總體規(guī)劃必須在尊重自然景觀地域分異的基礎(chǔ)上發(fā)揮城鎮(zhèn)化主導(dǎo)作用。城鎮(zhèn)化對巖溶自然景觀造成了顯著的生態(tài)脅迫，應(yīng)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地利用的一體化功能，讓城鎮(zhèn)擴張通過鄉(xiāng)村或農(nóng)地的生態(tài)功能擴大來連接自然景觀，使城市與鄉(xiāng)村、自然與人工景觀類型及功能融為一體。小尺度規(guī)劃應(yīng)關(guān)注坡度對景觀結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能的影響，大尺度布局應(yīng)強調(diào)高程對景觀布局及區(qū)域功能的作用，侵蝕和沖積谷地應(yīng)發(fā)展有限規(guī)模的綠色城鎮(zhèn)化，大于10°以上的高海拔山區(qū)要著力發(fā)展立體生態(tài)農(nóng)業(yè)，避免水土流失對巖溶流域造成難以修復(fù)的生態(tài)災(zāi)難。

3 討論及結(jié)論

3.1 討 論

本研究根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)理論設(shè)計了景觀生態(tài)脆弱性評價方法，分析了漓江流域景觀生態(tài)脆性時空分異特征，研究了脆弱性時空分異的主導(dǎo)因子、作用關(guān)系及驅(qū)動機制，探討了漓江流域景觀生態(tài)時空分異的地域規(guī)律，據(jù)此提出了優(yōu)化流域土地利用生態(tài)效益的實踐策略。同時，由于數(shù)據(jù)類型和精度缺少針對性，景觀生態(tài)脆弱性指數(shù)的生態(tài)含義和尺度效應(yīng)不清，影響脆弱性時空分異的機理及因素不準(zhǔn)等問題，影響了研究成果的分析精度和應(yīng)用價值。需要通過系統(tǒng)集成多源遙感、地面監(jiān)測、無人機遙感、人工智能等，完備數(shù)據(jù)類型、提高數(shù)據(jù)精度，開發(fā)適用高效的時空分析平臺和智能計算模型，提高LUCC分類識別、空間賦值、過程反演及功能量化的針對性和有效性，精細(xì)研究景觀生態(tài)變化的動態(tài)驅(qū)動、服務(wù)價值及環(huán)境效益，使LUCC變化的生態(tài)效益研究成果更好地服務(wù)于漓江流域城鎮(zhèn)建設(shè)及產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。

3.2 結(jié) 論

(1) 漓江流域?qū)儆谧匀痪坝^獨特的生態(tài)脆弱區(qū)域，其景觀類型、組織結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能獨具地域特色，具有較高的景觀生態(tài)價值。以山水風(fēng)景資源開發(fā)為基礎(chǔ)的新型城鎮(zhèn)化，在提高人工景觀生態(tài)穩(wěn)定性的同時，也對自然景觀造成了顯著的生態(tài)脅迫，如何在遵循自然規(guī)律基礎(chǔ)上規(guī)劃和利用好優(yōu)質(zhì)景觀資源，使巖溶城鎮(zhèn)化成為支撐流域自然風(fēng)景生態(tài)價值的持久動力，是漓江流域景觀資源可持續(xù)開發(fā)利用的科學(xué)基礎(chǔ)。

(2) 漓江流域景觀生態(tài)脆弱性以中低級區(qū)為主，高級脆弱區(qū)域較少，景觀生態(tài)總體穩(wěn)定、趨好；漓江流域LEV空間分異具有顯著的空間依賴性，表現(xiàn)為高值區(qū)與高值區(qū)相鄰、低值區(qū)與低值區(qū)相隨的正向集聚，呈現(xiàn)人工景觀低值化與自然景觀高值化格局，城鎮(zhèn)化中心這低_低相鄰的冷點，周邊山區(qū)為高_高相鄰的熱點，表明漓江流域景觀生態(tài)脆弱性結(jié)構(gòu)受相似的發(fā)生環(huán)境和分異因素影響而具有空間集聚性分布特征，城鎮(zhèn)化擴張在提高人工景觀穩(wěn)定性的同時，也增大了自然景觀的脆弱性和離散化。

(3) 自然和人工因素共同決定了漓江流域景觀生態(tài)系統(tǒng)的時空分異，其中城鎮(zhèn)化及坡度變化是LEV空間分異的核心驅(qū)動，漓江流域特殊的景觀類型及結(jié)構(gòu)特征，決定了其景觀生態(tài)變化對人類活動及地形起伏高度敏感，近20 a人類活動擾動使高程變化對空間分異的影響日益顯著。因此，漓江流域土地利用應(yīng)堅持綜合治理和系統(tǒng)規(guī)劃的原則，在尊重自然生態(tài)規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)揮城鎮(zhèn)化主導(dǎo)作用；在實踐過程中，應(yīng)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地利用和國土空間規(guī)劃，使城市與鄉(xiāng)村、自然與人工景觀類型及功能自然天合。