土地利用空间冲突测度模型构建
(一)土地利用空间冲突模型构建
基于PSR模型构建精河县土地利用冲突强度的测度体系,用来评价区域土地利用空间冲突的严重程度(官冬杰等,2019),并分析土地利用系统对生态风险的压力(风险源)、土地资源内部类型的结构状态(风险受体)和土地利用生态的响应(风险效应)(图4-2)。

图4-2 PSR模型逻辑框架
参考学者张霖静(2018)相关研究,PSR模型中的压力指标、状态指标、响应指标及综合强度的参数代码见表4-1。
表4-1 PSR相关参数符号表示

(二)土地利用空间冲突模型参数计算
1.景观干扰度指数
面积加权平均斑块分形指数(AWMPFD),通常用来描述景观干扰度指数中景观结构的复杂程度。对于土地利用来说,斑块的土地分形维数、相同面积的周长、边界的复杂程度以及相邻斑块的接触面积等因素都会影响斑块受干扰的强度和功能转移的可能性大小,同时斑块受干扰的强度和功能转移可能性的大小与这些因素成正比。
一般情况下,AWMPFD与斑块地形的复杂程度变化成正比,其最大值为2,最小值为1。当AWMPFD值为1时,表示斑块形状可能为矩形或者圆形,其他情况下AWMPFD值都大于1。土地利用景观格局中不同土地利用类型之间互相干扰的程度可采用景观干扰度指数(LUAWMPFD)进行量化计算。公式(4-1)和公式(4-2)分别给出了AWMPFD和LUAWMPFD的计算方法:

式中,斑块的周长和面积分别用Pij和aij表示。
2.景观脆弱度指数
景观脆弱度指数(LUFI)用来表示当前土地利用格局中,不同土地利用类型受到外界干扰时表现出的本质属性。为强调干扰下的土地利用类型生态效益损失程度,本研究根据学者秦坤(2017)的研究成果及研究区情况,对建设用地、未利用地、水域、耕地、草地、林地这六种类型的土地进行生态风险系数赋值,依次为6、5、4、3、2、1。研究区景观脆弱度指数(LUFI)的计算方法如公式(4-3)、公式(4-4)所示。需要指出的是,该值越大表明该区域在外部压力的影响下生态能力损益越高、破坏程度越明显,随之发生生态灾害的可能性也越大。

式中,ai、Fi、n分别表示系统内各土地类型的面积、土地利用类型i的生态风险系数、土地利用系统包含的土地类型数量。因本研究区的土地类型为6种,故n=6。
3.景观稳定性指数
景观稳定性指数(LUSI)一般选用景观破碎度(PD)的倒数进行计算,以此使得LUSI与土地类型稳定性成反比,PD和LUSI的计算如公式(4-5)、公式(4-6)所示:

式中,PD、ni、A分别表示土地类型的破碎度、系统内各土地类型的斑块数目、土地系统总面积。
(三)土地利用空间冲突指标权重及测度方法
为了尽量保证研究的可靠性和指导性,经过查阅相关文献,各个评价指标的计算采用了等权重法(白永杰,2017)。其中,土地利用空间冲突综合指数(LUCI)的计算如公式(4-7)所示:

根据相关理论,生态环境灾害发生的可能性不仅与土地利用空间冲突的强度成正比,还与灾害隐含的经济损失成正比。同时,从以上公式可以看出,不同指标对土地利用空间冲突存在正、负两个效用。其中,景观脆弱度指数和景观干扰度指数的升高会加剧冲突,故为正向冲突指标;景观稳定性指数的升高会降低冲突,故为负向冲突指标。
(四)土地利用空间冲突等级划分
以总分频率曲线为依据,对土地利用空间冲突等级和强度指数进行分级,将土地利用空间冲突按重度、中度、一般、轻度、稳定可控划分为五个等级,各等级的取值范围依次为0.65~1、0.57~0.65、0.49~0.57、0.42~0.49、0~0.42。
其中,稳定可控类型是在研究区域中,能够稳定控制其安全发展并发挥生态意义和价值的部分;轻度冲突类型是已经发生冲突但趋势向好,状态基本可控;一般冲突类型、中度冲突类型和重度冲突类型,则表示土地利用冲突已经开始显现,且排列越是靠后情况越严重,因此在一般冲突阶段应该积极采取预防措施,避免冲突进一步加剧给经济和生态造成巨大的损害。