基于生态位适宜度的两江新区低丘缓坡土地利用情景模拟研究

伴随新型城镇化、工业化建设进程加快,科学合理开发利用低丘缓坡土地资源已成为丘陵山地城市土地规划与管理的重要课题,但目前关于低丘缓坡土地利用适宜性评价和演化分析研究成果较少,且低丘缓坡土地利用适宜性评价以静态分析为主,无法体现区域低丘缓坡土地利用的时空特征和演化方向。本文以重庆市两江新区为例,以生态位适宜度理论和土地利用情景模拟方法为支撑,构建了低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度评价体系,设计了基于指标数据置信区间统计的“奖励性”和“惩罚性”动态权重修正方法,分别从自然环境、城市拓展、工业园区建设和农业发展4个维度对两江新区22个低丘缓坡土地利用单元进行了生态位适宜度评价,并以生态位适宜度评价结果为基础,综合运用回归分析、马尔科夫链、GM(1,1)灰色预测、CLUE-S等土地利用数量和空间模拟分析模型对低丘缓坡土地利用结构和空间演变形态进行情景模拟分析。本文主要研究内容与结论如下： (1)通过进一步挖掘了低丘缓坡土地利用的生态学内涵,将生态位适宜度理论引入低丘缓坡土地利用评价研究,并设计了3种低丘缓坡土地利用对各类资源的需求类型,分别为“正向增长型”、“逆向增长型”和“区间适宜型”； (2)以低丘缓坡土地利用单元的各类生态功能分析为基础,将低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度划分为：低丘缓坡土地利用单元自然环境生态位适宜度、城市拓展生态位适宜度、工业园区生态位适宜度和农业发展生态位适宜度； (3)设计了低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度评价指标权重修正方法：当某一评价时点的指标监测值高于历年监测统计值的置信上限,则对于该指标采用“奖励性变权”提高权重,反之则采用“惩罚性变权”；如某一评价时点的区间适宜性指标监测值溢出该指标历年监测统计值的置信上限或下限,则采用“惩罚性变权”方法提高该指标权重； (4)通过低丘缓坡土地利用生态位适宜度分区结果进行情景目标设定,采用GM(1,1)灰色预测模型、马尔科夫链方法进行低丘缓坡土地数量情景模拟,其中,马尔科夫链转换矩阵的修正系数的确定依据为不同类型低丘缓坡土地单元生态位适宜度。采用回归分析方法确定不同低丘缓坡土地利用类型的转化驱动力,通过CLUE-S土地利用空间情景模拟模型进行低丘缓坡土地利用空间模拟； (5)实证分析结果显示,森林和自然保护区指数、水土流失级别指数、空气污染指数、噪声污染指数、地均GDP、每万人拥有大型超市数量、低丘缓坡土地开发利用强度、县级以上工业园区数量比、每万人货运量、工业园区高新技术企业增加值比重、工业园区单位GDP地耗等11项指标进行了“惩罚性”或“奖励性”权重修正,凸显了上述评价因子对两江新区低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度评价的“贡献性”或“限制性”作用,体现了低丘缓坡土地利用的时空特征；各评价单元自然环境和城镇拓展生态位适宜度变化幅度最为显著,在城市拓展和工业发展的初级阶段,低丘缓坡土地的自然本底指数较低,在城镇拓展和工业发展的成熟阶段,低丘缓坡土地的环境背景值得到了较大提升；通过对比低丘缓坡土地利用常规模拟预测和情景模拟预测结果可见,低丘缓坡建设用地正向偏移量最大,农用地负向偏移量最大,生态用地偏移量变化幅度较小,符合两江新区以城镇化和工业化为主导功能的区域特质。因此,基于不同情景目标设定下的低丘缓坡土地利用情景模拟修正结果能够体现区域发展的时空特征和低丘缓坡土地利用的变化速率。 以低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度作为区域低丘缓坡土地开发利用适宜性的参考依据,可以对拟开发利用的低丘缓坡土地进行现实生态位与理想生态位耦合度进行科学诊断,有利于寻求区域低丘缓坡土地开发利用的最优目标；以低丘缓坡土地利用单元生态位适宜度作为低丘缓坡土地利用情景模拟的依据和校正参考,能够对低丘缓坡土地的数量和空间模拟结果进行合理修正,有利于发挥低丘缓坡土地利用情景模拟的功能指向性和区域针对性。