本文摘要：摘要：拉薩市城關(guān)區(qū)建設(shè)用地緊鄰拉魯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，導(dǎo)致城市發(fā)展與自然生境保護(hù)間的矛盾十分突出。全面揭示該地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響對(duì)于優(yōu)化城市景觀格局、保護(hù)生物多樣性具有重要意義。為此，定量評(píng)價(jià)了該地區(qū)19682019年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生
摘要：拉薩市城關(guān)區(qū)建設(shè)用地緊鄰拉魯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，導(dǎo)致城市發(fā)展與自然生境保護(hù)間的矛盾十分突出。全面揭示該地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響對(duì)于優(yōu)化城市景觀格局、保護(hù)生物多樣性具有重要意義。為此，定量評(píng)價(jià)了該地區(qū)1968—2019年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響。首先，基于鎖眼衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、Landsat系列遙感影像和GoogleEarth遙感數(shù)據(jù)獲取了該地區(qū)土地利用/覆蓋變化信息。然后，結(jié)合空間疊加和模型模擬量化了城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，拉薩市城關(guān)區(qū)近50年城市擴(kuò)展過程不斷加快，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積從9.82km2增加到67.71km2，增加了近6倍。城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致自然生境質(zhì)量加速下降，近50年下降了8.14%。自然生境質(zhì)量同時(shí)受到城市擴(kuò)展過程的直接影響和間接影響。在各類自然生境中，林地和濕地的生境質(zhì)量下降尤為明顯，分別下降了80.20%和41.03%。其中，林地主要被城鎮(zhèn)建設(shè)用地直接占用，濕地則主要受城市擴(kuò)展過程的間接影響。因此，需要同時(shí)關(guān)注城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的直接占用和間接影響，采取有效措施協(xié)調(diào)城市建設(shè)與生物多樣性保護(hù)，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：青藏高原;旱區(qū);城市景觀可持續(xù)性;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù);遙感;InVEST模型;生物多樣性
城市擴(kuò)展過程是指由于土地利用方式的改變，導(dǎo)致空間上城市規(guī)模的擴(kuò)大，使得非城市土地轉(zhuǎn)化為城市土地的過程[1]。自然生境質(zhì)量是指森林、草地和濕地等自然生境能夠提供適合于物種與種群的資源與環(huán)境的能力，對(duì)于維持和提高區(qū)域生物多樣性至關(guān)重要[2]。伴隨著全球正在經(jīng)歷的快速城市化進(jìn)程，城市擴(kuò)展過程已經(jīng)成為影響自然生境質(zhì)量的重要因素[3⁃4]。一方面，城市擴(kuò)展過程會(huì)通過改變當(dāng)?shù)氐耐恋乩?覆蓋情況直接導(dǎo)致自然生境的喪失和破碎化[5]。
環(huán)境工程論文：紅樹林人工濕地-養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)構(gòu)建與凈化效果
另一方面，城市擴(kuò)展過程還會(huì)通過加劇環(huán)境污染與人類活動(dòng)干擾、增加自然資源占用量和促進(jìn)外來物種入侵間接造成自然生境質(zhì)量下降[6⁃7]。近年來，已有研究在全球、國家和局地尺度上評(píng)價(jià)了城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響[8]。這些研究均表明，雖然在全球和國家尺度上城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響還較小，但在部分快速城市化熱點(diǎn)地區(qū)和生物多樣性保護(hù)熱點(diǎn)地區(qū)，城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響已不可忽視[3，5，9]。因此，深入理解這些熱點(diǎn)地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量影響的格局、過程和機(jī)制對(duì)于當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有员Ｗo(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。拉薩市城關(guān)區(qū)不僅是青藏高原主要的城市化地區(qū)，而且是至關(guān)重要的高寒濕地保護(hù)地[10⁃12]。
作為西藏自治區(qū)行政中心，拉薩市城關(guān)區(qū)在西部大開發(fā)、新型城鎮(zhèn)化和“一帶一路”倡議的帶動(dòng)下，正在經(jīng)歷快速的城市化進(jìn)程[13⁃14]。城鎮(zhèn)人口從1980年的38.63萬增長(zhǎng)到了2018年的55.44萬，增長(zhǎng)了近50%;城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積也隨之快速增加[15]。該區(qū)域內(nèi)的拉魯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是青藏高原重要的高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)區(qū)，蘊(yùn)藏著大量珍貴的野生動(dòng)植物資源[16]。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張，拉魯濕地面積不斷萎縮，已經(jīng)從歷史上超過1000hm2下降到2005年設(shè)立國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)時(shí)的核心面積660hm2[17]。
目前，區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地已經(jīng)緊鄰保護(hù)區(qū)，致使該地區(qū)成為青藏高原城市擴(kuò)展與生物多樣性保護(hù)之間矛盾最為突出的地區(qū)。量化該地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響是優(yōu)化城市擴(kuò)展格局和生物多樣性保護(hù)策略的基礎(chǔ)，有助于實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)啬酥琳麄�(gè)青藏高原生態(tài)文明建設(shè)。目前，已有學(xué)者在拉薩市城關(guān)區(qū)開展了城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境影響評(píng)估的相關(guān)研究工作。例如，張鐿鋰等[12]基于地形圖與多源遙感數(shù)據(jù)獲取了該地區(qū)1951—1999年土地利用信息，分析了城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的占用情況。次仁等[18]分析了距城市距離與拉魯濕地的鳥類生物多樣性之間的關(guān)系。
稅燕萍等[19]評(píng)估了該地區(qū)1995—2015年城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加對(duì)自然生境質(zhì)量的影響。已有研究為認(rèn)識(shí)該地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的影響提供了良好的基礎(chǔ)。但是，現(xiàn)有研究在獲取長(zhǎng)時(shí)間序列的城市擴(kuò)展過程信息以及綜合評(píng)估城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的綜合影響等方面還有待進(jìn)一步完善。長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)和生境模型的結(jié)合應(yīng)用，為全面評(píng)估該地區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的影響提供了新途徑。鎖眼衛(wèi)星提供1960—1975年期間全色波段、空間分辨率為1.8m至12.2m的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，能反映清晰的地物光譜信息、紋理特征和空間分布情況[20]。
在1995年免費(fèi)向公眾開放后，該套數(shù)據(jù)已經(jīng)在1960年代濕地的空間恢復(fù)、土地利用/覆蓋信息提取等方面得到了較好的應(yīng)用[21⁃23]。1970年代至今的Landsat系列遙感影像和近期具有米級(jí)空間分辨率的GoogleEarth遙感影像也可用于準(zhǔn)確識(shí)別城市與自然生境范圍[24⁃25]。
此外，InVEST(IntegratedValuationofEnvironmentalServicesandTradeoffs)模型的生境質(zhì)量模塊也被廣泛用于城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量綜合影響的評(píng)價(jià)研究中[9，26]。因此結(jié)合鎖眼衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、Landsat系列遙感數(shù)據(jù)、GoogleEarth遙感數(shù)據(jù)與InVEST模型能實(shí)現(xiàn)近50年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響評(píng)估。
本研究目的是揭示拉薩市城關(guān)區(qū)近50年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響。擬回答以下3個(gè)科學(xué)問題：(1)該地區(qū)近50年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量影響的時(shí)空動(dòng)態(tài)是怎樣的?(2)不同自然生境受到的影響有何差異?(3)該地區(qū)城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的自然生境質(zhì)量下降會(huì)對(duì)哪些物種的生存構(gòu)成威脅?為了回答上述問題，首先結(jié)合鎖眼衛(wèi)星、Landsat和GoogleEarth遙感影像量化區(qū)域土地利用/覆蓋變化情況。其次，基于InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊模擬量化城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的直接和間接影響。最后，進(jìn)一步分析了自然生境質(zhì)量下降對(duì)區(qū)域生物多樣性帶來的威脅。
1研究區(qū)和數(shù)據(jù)
1.1研究區(qū)
本文研究區(qū)為拉薩市城關(guān)區(qū)(東經(jīng)91°06′至91°56′，北緯29°24′至29°36′)，位于青藏高原腹地拉薩河下游，總面積520.51km2。當(dāng)?shù)仄骄０?650m，是世界上海拔最高的城市之一。區(qū)域地勢(shì)北南高、中間低，南北為山地;中部為雅魯藏布江支流拉薩河中游河谷平原，地勢(shì)平坦。該地區(qū)為高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.8℃，年均降水量200—510mm，全年日照時(shí)長(zhǎng)3000小時(shí)以上，被稱為“日光城”[12]。
拉魯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于研究區(qū)西北部，總面積1220hm2，核心面積660hm2，是當(dāng)?shù)刂匾淖匀簧砙17]。1980—2018年，拉薩市城關(guān)區(qū)總?cè)丝趶?8.63萬增長(zhǎng)到55.44萬，增長(zhǎng)了43.52%[15]，是青藏高原地區(qū)主要的人口聚集區(qū)。
1.2數(shù)據(jù)
研究所用數(shù)據(jù)主要包括遙感影像數(shù)據(jù)、物種數(shù)據(jù)以及地理信息輔助數(shù)據(jù)。遙感影像數(shù)據(jù)包括鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)、Landsat系列遙感數(shù)據(jù)、GoogleEarth遙感數(shù)據(jù)。其中，鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)來自北京攬宇方圓信息技術(shù)有限公司，空間分辨率為2.7m，已進(jìn)行幾何校正和正射校正，用于提取拉薩市城關(guān)區(qū)1968年土地利用信息。
Landsat系列遙感數(shù)據(jù)來自于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)，空間分辨率為30m，用于提取區(qū)域1984、1990、2000、2010年土地利用信息。GoogleEarth遙感數(shù)據(jù)來自于谷歌地球，空間分辨率為1.91m，用于提取2019年土地利用信息。此外，物種分布數(shù)據(jù)來自國際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄(IUCNRedListofThreatenedSpecies)。研究區(qū)的行政邊界、行政中心等基礎(chǔ)地理信息輔助數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心。為了保證數(shù)據(jù)一致性，所有柵格數(shù)據(jù)采用Albers等積圓錐投影并重采樣至30m分辨率。
2方法
2.1量化區(qū)域自然生境質(zhì)量空間格局
首先，通過目視解譯，基于1968—2019年間的6期(1968年、1984年、1990年、2000年、2010年、2019年)遙感數(shù)據(jù)獲取城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、耕地、沼澤、林地、河漫灘、草地和水體等8類土地利用/覆蓋信息。
通過實(shí)地考察和混淆矩陣分析，對(duì)目視解譯提取的土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證。首先，筆者于2020年夏季進(jìn)行了實(shí)地考察，分別在城鎮(zhèn)建設(shè)用地、林地、濕地(包括沼澤、河漫灘和水體)和草地等土地利用類型中選取了118個(gè)、40個(gè)、60個(gè)、43個(gè)樣本點(diǎn)，獲取了真實(shí)的土地利用/覆蓋信息。其次，在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。結(jié)果表明，全區(qū)2019年的數(shù)據(jù)分類總體精度為92.80%，Kappa系數(shù)為0.90。
其中，城鎮(zhèn)建設(shè)用地生產(chǎn)者精度為93.22%，用戶精度為95.65%;林地的生產(chǎn)者精度為90.00%，用戶精度為76.60%;濕地生產(chǎn)者精度為97.67%，用戶精度為97.67%;草地生產(chǎn)者精度為90.48%，用戶精度為98.28%。由此可見，獲取的拉薩市城關(guān)區(qū)土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高。然后，參考國際自然保護(hù)聯(lián)盟發(fā)布的生境分類標(biāo)準(zhǔn)[27]，選取林地、草地、沼澤、河漫灘、水體作為自然生境，城鎮(zhèn)建設(shè)用地作為威脅源[9]。
2.2評(píng)估區(qū)域城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響
通過量化城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的總影響、城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的直接與間接影響等三個(gè)方面，綜合評(píng)估拉薩市城關(guān)區(qū)城市擴(kuò)展過程對(duì)區(qū)域自然生境質(zhì)量的影響。城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的總影響是指城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的自然生境質(zhì)量變化率[30]。
2.3評(píng)估區(qū)域生境質(zhì)量變化對(duì)生物多樣性的影響
通過統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地最大影響范圍內(nèi)物種的分布情況評(píng)估拉薩市城關(guān)區(qū)生境質(zhì)量變化對(duì)生物多樣性的影響。物種分布數(shù)據(jù)來自國際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄，其給出了全球12萬余種物種的潛在空間分布范圍、適宜生境和瀕危程度等信息。
參考He等[3]的研究，通過空間疊加的方式篩選出拉薩市城關(guān)區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地最大影響范圍內(nèi)可能存在的物種，統(tǒng)計(jì)了物種名稱、物種類型、受威脅情況、適宜的生境類型和是否為本地種等關(guān)鍵信息，進(jìn)而量化了各物種潛在分布范圍內(nèi)自然生境質(zhì)量受城市擴(kuò)展過程的影響情況。以上方法通過IDL語言編程、Python語言編程和ArcGIS10.2軟件操作實(shí)現(xiàn)。
3結(jié)果
3.1區(qū)域
1968年自然生境質(zhì)量空間格局拉薩市城關(guān)區(qū)自然生境面積大，生境質(zhì)量整體水平中等。1968年，拉薩市城關(guān)區(qū)自然生境面積為476.58km2，占區(qū)域總面積的91.57%;自然生境質(zhì)量為0.60，屬于中等水平。
其中，高質(zhì)量自然生境面積為20.12km2，占全區(qū)自然生境總面積的4.22%，主要分布在區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地的南北兩側(cè)，多為河流、沼澤和林地。較高質(zhì)量的自然生境面積為305.31km2，占全區(qū)自然生境總面積的64.10%，主要分布在遠(yuǎn)離城市區(qū)域的南北兩側(cè)山地和拉薩河兩岸，多為草地與河漫灘。中等質(zhì)量的自然生境面積為151.18km2，占全區(qū)自然生境總面積的31.71%，分布在靠近城市的城關(guān)區(qū)南北兩側(cè)，以草地為主。3.2區(qū)域1968—2019年城市擴(kuò)展過程拉薩市城關(guān)區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地呈指數(shù)型增長(zhǎng)。
1968—2019年，全區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積從9.82km2增長(zhǎng)到的67.71km2，增長(zhǎng)了6.91倍，年均增長(zhǎng)1.14km2。在1968—1984年期間，城市擴(kuò)展過程相對(duì)緩慢。全區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加了10.58km2，增長(zhǎng)率為108.16%，年均增長(zhǎng)0.66km2。而在2010—2019年，該區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地迅速增加，增加了23.20km2，增長(zhǎng)率為391.10%，年均增長(zhǎng)2.58km2。
相比1968—1984年，2010—2019年的城鎮(zhèn)建設(shè)用地增長(zhǎng)速度增加了3.91倍。從空間上看，拉薩市城關(guān)區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地主要在拉薩河北岸呈“倒L形”分布。1968—1984年城鎮(zhèn)建設(shè)用地主要向西、北方向擴(kuò)展，1984—2000年城鎮(zhèn)建設(shè)用地轉(zhuǎn)為向西擴(kuò)展，2000—2019年城鎮(zhèn)建設(shè)用地沿著拉薩河向東、北方向擴(kuò)展。
4討論
4.1長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)與InVEST模型
為評(píng)估城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響提供了可靠途徑現(xiàn)有用于評(píng)估城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量影響的數(shù)據(jù)主要為實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)與短時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)[32⁃34]。其中，實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)需要依賴可靠的數(shù)據(jù)獲取方式和獲取地點(diǎn)。因此，實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)具有高花費(fèi)、短時(shí)間、小范圍等缺陷。更重要的是，青藏高原地區(qū)缺乏大量的實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)。短時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)只能反映近期的城市擴(kuò)展過程，無法獲得長(zhǎng)時(shí)間序列城市擴(kuò)展信息與自然生境本底情況[8]。
結(jié)合鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)、Landsat遙感數(shù)據(jù)和GoogleEarth遙感數(shù)據(jù)能夠彌補(bǔ)上述數(shù)據(jù)的不足。具有2.7m空間分辨率的鎖眼衛(wèi)星高分遙感影像可以清晰展現(xiàn)地物的光譜、紋理特征和空間分布情況，因此可以使用該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確識(shí)別區(qū)域的自然生境和城市建成區(qū)范圍[20，35]。例如，Brinkmann等[21]使用鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)恢復(fù)了1960年西非四個(gè)城市地區(qū)的土地利用情況。Hepcan等[36]通過鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)與航片恢復(fù)了1963年土耳其伊茲密爾地區(qū)的土地利用情況。劉志鋒等[23]基于鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取了1964年圖們江下游地區(qū)濕地分布情況。
Landsat系列遙感影像和具有米級(jí)空間分辨率的GoogleEarth遙感影像也可用于準(zhǔn)確識(shí)別城市與自然生境范圍。例如，牛振國等[25]基于Landsat系列遙感影像和GoogleEarth遙感影像提取了2000年中國濕地的分布范圍。Gong等[24]基于Landsat系列遙感影像和GoogleEarth遙感影像提取出了中國1978—2017年城市不透水面分布范圍。
結(jié)合以上三類遙感數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確量化長(zhǎng)時(shí)間序列城市擴(kuò)展過程和揭示歷史自然生境質(zhì)量本底信息。此外，InVEST模型生境質(zhì)量模塊可以同時(shí)量化城市擴(kuò)展過程對(duì)生境質(zhì)量的直接影響和間接影響。模型通過結(jié)合土地覆被和生物多樣性威脅因素的信息生成生境質(zhì)量地圖，土地利用/覆被變化會(huì)導(dǎo)致自然生境的減少和鄰近生境的退化[37]，其中，自然生境減少為直接影響，鄰近生境退化的邊緣效應(yīng)即為間接影響。因此，InVEST模型生境質(zhì)量模塊可以通過評(píng)估生境適宜性變化和生境受威脅程度變化同時(shí)量化直接和間接影響[37]。
例如，韓艷莉等[28]基于InVEST模型模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)2005—2015年青海湖流域內(nèi)的建成區(qū)和交通用地面積增加直接占用了自然生境，最終導(dǎo)致自然生境質(zhì)量不斷下降。稅燕萍等[19]以拉薩河流域?yàn)槔�，使用InVEST模型量化了城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的間接影響，研究發(fā)現(xiàn)，1995—2015年間拉薩河流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間接影響導(dǎo)致當(dāng)?shù)刈匀簧迟|(zhì)量下降。綜上所述，本文基于鎖眼衛(wèi)星影像、Landsat系列遙感影像和GoogleEarth遙感影像長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合InVEST模型的生境質(zhì)量模塊同時(shí)量化直接影響和間接影響，能夠全面地揭示拉薩市城關(guān)區(qū)長(zhǎng)時(shí)間尺度的城市擴(kuò)展過程對(duì)區(qū)域自然生境質(zhì)量的影響。
4.2拉薩市城關(guān)區(qū)城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的自然生境質(zhì)量下降已對(duì)生物多樣性造成威脅
拉薩市城關(guān)區(qū)的自然生境對(duì)于生物多樣性保護(hù)、當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的維持等具有重要作用。緊鄰拉薩城鎮(zhèn)建設(shè)用地的拉魯濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是青藏高原十分重要的高寒濕地保護(hù)區(qū)。
作為雅魯藏布江最大的支流，拉薩河有25km長(zhǎng)的河道在研究區(qū)內(nèi)橫穿而過。研究表明，拉魯濕地內(nèi)有針尾鴨(Anasacuta)、斑嘴鴨(Anaszonorhyncha)、斑頭雁(Anserindicus)等鳥類62種，拉薩河內(nèi)有包括拉薩裂腹魚(Racomawaltoni)、尖裸鯉(Oxygymnocyprisstewarti)、雙須葉須魚(Ptychobarbusdipogon)等魚類24種[16，38]。城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的自然生境質(zhì)量下降已經(jīng)對(duì)當(dāng)?shù)匚锓N生存造成了威脅。區(qū)域內(nèi)鳥類和哺乳類生物主要的棲息地為濕地，而城市擴(kuò)展過程對(duì)區(qū)域濕地造成了嚴(yán)重的影響。
本文發(fā)現(xiàn)，1968—2019年，拉魯濕地生境質(zhì)量從0.90下降到0.40，下降了55.42%。已有學(xué)者在拉魯濕地開展了相關(guān)研究，也得到了類似的發(fā)現(xiàn)。例如，劉曉曼等[17]研究表明發(fā)現(xiàn)，由于人類活動(dòng)加劇等的影響，拉魯濕地面積在1989—2009年期間從942.45hm2下降到685.33hm2，減少了27.30%。
范麗卿等[39]相關(guān)研究表明濕地內(nèi)分布有5種土著魚類和7種外來魚類，隨著拉薩城市化過程與人類活動(dòng)加劇，拉魯濕地內(nèi)的土著魚類數(shù)量幾近滅絕，外來魚類成為優(yōu)勢(shì)種。田瀚鑫等[40]對(duì)拉魯濕地水質(zhì)開展的研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)枯水期水質(zhì)主要為V類，豐水期水質(zhì)主要為I和III類，水質(zhì)污染區(qū)位于區(qū)內(nèi)東北部和中南部，靠近城市道路，受到人類活動(dòng)影響極大。周生靈等[41]研究發(fā)現(xiàn)拉魯濕地猛禽的觀察量減少，主要原因在于城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的濕地周邊適宜猛禽營巢的生境持續(xù)減少。本研究與相關(guān)研究結(jié)果均表明拉魯濕地生境質(zhì)量的下降對(duì)拉魯濕地內(nèi)生物多樣性造成了嚴(yán)重的威脅。
4.3政策啟示
拉薩市城關(guān)區(qū)的城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的影響具有三個(gè)特征：快速的城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致區(qū)域自然生境質(zhì)量加速下降;在不同自然生境類型中，林地和濕地的生境質(zhì)量下降幅度大;城市擴(kuò)展過程對(duì)不同自然生境類型的直接和間接影響存在差異，林地主要受到直接影響，濕地主要受到間接影響。
本研究在拉薩市城關(guān)區(qū)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象普遍存在于青藏高原地區(qū)。青藏高原自然生境本底相對(duì)脆弱，對(duì)城市擴(kuò)展過程等人類活動(dòng)具有高度敏感性[42⁃46]。Pan等[44]的研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原地區(qū)的城市正在經(jīng)歷加速的城市擴(kuò)展過程。Wang等[10]研究結(jié)果表明，西寧、拉薩、香格里拉和格爾木等地是青藏高原地區(qū)快速城市擴(kuò)展過程的熱點(diǎn)地區(qū)，這些地區(qū)大多分布于青藏高原上的河谷或綠洲地區(qū)。同時(shí)，這些地區(qū)也是濕地和森林廣泛分布、生物多樣性較為豐富的區(qū)域。因此，青藏高原上的城鎮(zhèn)發(fā)展勢(shì)必會(huì)對(duì)濕地和森林生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
4.4未來展望
拉薩市城關(guān)區(qū)位于青藏高原腹地，生態(tài)環(huán)境本底脆弱，快速的城市擴(kuò)展過程對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧硯韲?yán)重威脅。本文結(jié)合長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)與生境質(zhì)量模型，全面評(píng)估了拉薩市城關(guān)區(qū)近50年的城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響，對(duì)保護(hù)區(qū)域生物多樣性、促進(jìn)城市景觀可持續(xù)、緩解人地矛盾具有參考價(jià)值。研究仍存在不足。一方面，在生境質(zhì)量模型參數(shù)設(shè)置方面，生境質(zhì)量賦值與威脅因子權(quán)重等均參考現(xiàn)有研究確定，模型參數(shù)本地化還需要結(jié)合實(shí)地考察數(shù)據(jù)進(jìn)一步完善。另一方面，沒有考慮自然生境斑塊破碎化等進(jìn)一步導(dǎo)致的連通性下降等問題，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果可能存在低估。
另外，在拉薩市城市擴(kuò)展過程中，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門采取了植樹造林和濕地恢復(fù)等一系列措施來提高自然生境質(zhì)量，在文中還未體現(xiàn)。未來研究將通過多尺度融合與多技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步聚焦青藏高原城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境的綜合影響評(píng)估。通過實(shí)地調(diào)查、遙感技術(shù)、空間統(tǒng)計(jì)和模型模擬等多方法結(jié)合，結(jié)合青藏高原區(qū)域特征進(jìn)行模型本地化處理，預(yù)估未來城市擴(kuò)展過程以及城市周邊生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)措施對(duì)區(qū)域自然生境的可能影響，為青藏高原城市景觀可持續(xù)與生態(tài)安全屏障建設(shè)提供科學(xué)建議。
5結(jié)論
本文結(jié)合鎖眼衛(wèi)星、Landsat和GoogleEarth在內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)，應(yīng)用InVEST模型生境質(zhì)量模塊，有效地評(píng)估了拉薩市城關(guān)區(qū)近50年城市擴(kuò)展過程對(duì)自然生境質(zhì)量的綜合影響。研究區(qū)1968—2019年城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致區(qū)域自然生境質(zhì)量加速下降，共下降了8.14%。自然生境質(zhì)量同時(shí)受到城市擴(kuò)展過程的直接影響和間接影響。在不同自然生境類型中，林地和濕地受到城市擴(kuò)展過程影響明顯，生境質(zhì)量分別下降了80.20%和41.03%。
其中，林地主要被城鎮(zhèn)建設(shè)用地直接占用，濕地則主要受城市擴(kuò)展過程的間接影響。該地區(qū)城市擴(kuò)展過程導(dǎo)致的自然生境質(zhì)量下降已經(jīng)對(duì)16種瀕危物種構(gòu)成了威脅。因此，在青藏高原的城市擴(kuò)展過程中，需同時(shí)關(guān)注新增城鎮(zhèn)建設(shè)用地對(duì)林地和濕地的直接占用和間接影響。建議在自然保護(hù)區(qū)等重要自然生境周邊建立緩沖區(qū)，在控制緩沖區(qū)內(nèi)城市擴(kuò)張和人類活動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)積極推行生態(tài)恢復(fù)措施，協(xié)調(diào)城市建設(shè)與生物多樣性保護(hù)，以促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。
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作者：聶宇1，2，楊彥敏3，王一航1，2，劉志鋒1，2，∗，何春陽1，2，陳歆4
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