黄河下游济南市景观格局演变对生境质量影响的时空机制与空间溢出效应研究

本研究针对城市化进程中景观格局变化对生境质量（Habitat Quality, HQ）的影响机制不明问题，以黄河下游济南市为案例，耦合InVEST模型、地理探测器和空间统计方法，揭示了2000-2020年间采矿用地扩张、林地破碎化是导致HQ下降的主因，而水体修复和林地连通性提升促进HQ改善，发现空间溢出范围达1200米且退化强度是改善的2倍，为流域生态保护政策制定提供科学依据。

　　

研究背景
在快速城市化进程中，人类活动引发的景观格局剧变正深刻影响着区域生境质量（Habitat Quality, HQ）。黄河下游流域作为中国北方生态屏障，面临经济发展与生态保护的尖锐矛盾，其中济南市尤为典型——南部山区生态核心区与高强度人类活动区交错分布，采矿用地扩张、林地破碎化等问题导致生态系统服务（ESs）功能持续退化。然而，现有研究对景观格局变化与HQ的时空耦合机制认知不足，尤其缺乏对空间溢出效应的量化分析，这严重制约了区域国土空间优化与生态保护政策的精准制定。

研究设计与方法
山东省地质测绘院等机构研究人员以济南市为研究对象，基于2000-2020年三期Landsat影像（30米分辨率，总体分类精度87.8%，Kappa系数0.85），构建了融合InVEST-HQ模块、地理探测器和空间统计模型的分析框架。关键技术包括：1）采用移动窗口法确定2400米为最优景观分析尺度；2）基于7项景观指数（LPI、AI、COHESION等）量化格局演变；3）利用半方差函数解析空间异质性；4）通过缓冲区统计模型计算空间溢出强度（公式：P_b
=S_i,b
/S_b
）。

研究结果

1. 景观格局时空演变

• 耕地占比超60%但持续减少，建设用地20年间扩张74%，采矿修复区2010年后增长230%
• 林地、草地的聚集度（AI）先降后升，景观破碎化指数（SPLIT）持续上升，香农多样性指数（SHDI）增幅较缓

1. 生境质量变化特征

• HQ均值提升但南北差异显著（南部山区>北部平原）
• 2000-2010年退化面积达1192.78 km²
  ，2010-2020年改善区扩大52%，南北差距缩小3倍

1. 驱动机制解析

• 负面驱动：采矿用地LPI提升（q=0.32）、林地COHESION下降（q=0.28）是HQ退化主因
• 正面驱动：水体LPI增加（q=0.35）、林地AI提升（q=0.31）促进HQ改善

1. 空间溢出效应

• 影响半径均为1200米，但退化强度（14-20%）是改善强度（4-11%）的2倍
• 采矿活动在2010年前、城市建设在后期成为主要负向溢出源

结论与意义
该研究首次量化揭示了黄河下游城市景观格局变化对HQ的非对称性空间溢出效应，发表于《Ecological Indicators》的成果表明：1）"退耕还林"和"矿山修复"政策有效提升了林地连通性，但需加强1200米缓冲带内的生态屏障建设；2）采矿用地管控应优先布局在济南市郊生态敏感区；3）未来国土空间规划需将景观配置的溢出效应纳入评估体系。研究创新性地将空间计量方法引入生态效应评估，为流域尺度"山水林田湖草"系统治理提供了可量化的决策工具，尤其对平衡黄河流域生态保护与高质量发展具有重要实践价值。