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2015 , Vol. 34 >Issue 8: 1581 - 1591

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201508015

基于结构与功能安全性的景观生态安全时空变化——以人工园林大面积种植区西盟县为例

  • 赵筱青 , 1, 2 ,
  • 王兴友 1 ,
  • 谢鹏飞 1 ,
  • 张龙飞 1
展开
  • 1. 云南大学资源环境与地球科学学院,昆明 650091
  • 2. 云南大学喀斯特国际研究中心,昆明 650091

作者简介：赵筱青（1969- ）,女,云南大理人,教授,研究方向为土地利用与覆被变化及环境效应、土地生态安全格局等。E-mail:

收稿日期: 2014-12-30

  要求修回日期: 2015-05-14

  网络出版日期: 2015-08-20

基金资助

国家自然科学基金项目（41361020,40961031）

收起

Spatio-temporal changes of landscape eco-security based on structure and function safety: A case study of a large artificial forest planted area in Ximeng county, China

  • ZHAO Xiaoqing , 1, 2 ,
  • WANG Xingyou 1 ,
  • XIE Pengfei 1 ,
  • ZHANG Longfei 1
Expand
  • 1. School of Resource & Environment and Earth Science of Yunnan University, Kunming 650091, China
  • 2. International Joint Research Center for Karst Geomorphology of Yunnan University, Kunming 650091, China

Received date: 2014-12-30

  Request revised date: 2015-05-14

  Online published: 2015-08-20

Copyright

《地理研究》编辑部
Fold

摘要

受人类活动强度干扰,大面积人工园林种植区景观结构趋于均质性,仅从景观结构方面分析很难反映景观生态安全性,需将景观功能纳入到景观生态安全研究中才能系统、客观地体现景观生态安全变化特征。以景观干扰度和景观脆弱度作为景观结构安全指数,引入生态系统服务价值作为景观功能安全指数,构建景观生态安全模型,将安全度从低到高分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,分析2000-2010年西盟县景观生态安全时空变化特征。结果表明：① 建立的景观生态安全模型能有效反映景观类型的生态安全性,大小排序为有林地>橡胶林>桉树林>水域>茶园>灌木林>水田>草地>旱地>建设用地。② 大面积人工园林的种植使得西盟县景观生态安全由Ⅲ级向Ⅰ和Ⅱ级发生转换,全区景观生态安全降低,但仍保持于中等水平。③ 西盟县景观生态安全空间差异显著,整体呈现东北、东南部高,西北、西南低的分布格局。中课乡景观生态安全性最好,而勐梭镇安全性最差。

关键词： 景观结构与功能; 景观生态安全; 时空变化; 人工园林; 西盟县

本文引用格式

赵筱青 , 王兴友 , 谢鹏飞 , 张龙飞 . 基于结构与功能安全性的景观生态安全时空变化——以人工园林大面积种植区西盟县为例[J]. 地理研究, 2015 , 34(8) : 1581 -1591 . DOI: 10.11821/dlyj201508015

Abstract

Landscape structure of a large artificial forest planted area tends to be homogeneous by the intensive disturbance of human activities, and the landscape function has been greatly changed as well as landscape structure. Therefore, it is particularly important to introduce landscape function into landscape ecological security research, which can reflect the change characteristics of landscape ecological security systematically and objectively. Taking Ximeng county, a large artificial forest planted area as the study area, this paper established a landscape ecological security model by landscape structure safety index and landscape function safety index. The landscape structure safety index consists of landscape interference degree and landscape fragile degree, and landscape function safety index consists of ecosystem service value. Then spatiotemporal changes of landscape eco-security in Ximeng from 2000 to 2010 were analyzed by dividing the security degree into three levels from low to high:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ level. The results showed that: 1) The landscape ecological security model can effectively reflect the ecological safety of every landscape type, and the order of ecological safety degree of landscape type in 2010 is forest>rubber>waters>shrubbery>paddy field >grassland >dry land >construction land. 2) The plantation of large area of artificial forest in the past 10 years has caused the levels of landscape ecological security in Ximeng converted from Ⅲ to Ⅰand Ⅱ. The ecological security degree in the whole county decreased but still stayed at an intermediate level. 3) The landscape ecological security in Ximeng is significantly different in space, which presents an overall pattern of "high in northeast and southeast, and low in northwest and southwest". Landscape ecological security of Zhongke village is the best, while that of Mengsuo village is the worst.

Key words： landscape structure and function; landscape ecological security; spatio-temporal changes; artificial forest; Ximeng county

1 引言

生态安全是指一个区域的可持续发展不致因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态[1]。人类对土地的开发活动在景观层次上表现显著,引起了景观结构与功能的剧烈变化[2]。景观结构体现景观的大小、形状、数量、类型及空间配置,能显示各种生态影响的空间分布和梯度变化特征,便于进行空间分析[3];景观功能体现了自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程中所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能[4]。景观功能丧失和退化将对人类福祉产生重要影响,直接威胁着区域乃至全球的生态安全[5],所以景观生态安全研究不仅要考虑景观结构特征,还要考虑功能特征,才能全面反映区域生态安全状况。但是目前许多学者仅从景观结构方面分析区域景观生态安全[6-8],很少从景观功能[9]方面研究,两者的结合就更少。因此从景观结构与功能的整体出发,研究大面积人工园林种植区景观生态安全时空变化特征具有重要意义。
西盟县大面积人工园林种植改变了区域景观结构与功能,对生物多样性、土壤含水量、土壤养分等产生巨大影响[10,11],从而威胁区域的生态安全。因此,从景观结构与功能的整体性出发,以景观干扰度和景观脆弱度作为景观结构安全指数,以景观生态服务价值作为景观功能安全指数,构建景观生态安全模型,分析西盟县大面积人工园林种植区景观生态安全时空变化特征,为该区景观生态安全评价、景观结构优化提供依据。

2 研究区概况

西盟县位于云南省普洱市西南部（图1）,是热带季雨林、常绿阔叶林等天然林的集中分布区,生物多样性丰富;产业以农业为主,经济发展水平较低,是一个集“边、山、少、穷”为一体的国家重点贫困县。从2000-2010年经济发展较快,国内生产总值由9606万元增长到64511万元,约翻了6.7倍。快速的经济增长与当地大面积种植橡胶、茶园、桉树等人工经济园林有较大的关系。其中,2000-2010年橡胶林、茶园种植面积分别由394.00 hm2和924.03 hm2增长到14339.36 hm2和3410.24 hm2。大面积的人工经济园林种植取代了原有的旱地、水田、常绿阔叶林等景观类型,引起了区域景观结构与功能发生变化。
Fig. 1 Location of Ximeng county

图1 西盟县区位图

3 数据来源与研究方法

3.1 数据来源及处理

数据包括2000年3月和2010年3月30 m空间分辨率的landsat TM数据,数据来源于地理空间数据云网站（http://www.gscloud.cn/）,景号分别为LE71310442000065SGS05和LS5_TM_20100221_033827_033852_131044_FASTB_L2。仅2010年存在少量云（5%）,数据质量较好。
为了消除Landsat TM数据中存在的误差,首先对影像进行配准和大气校正。从《西盟县土地录用总体规划（2010-2020）》数据库中提取出西盟县边界,选取控制点对两期遥感影像进行配准,将其坐标统一为WGS84-UTM 47°N坐标系。由于遥感影像在获取的过程中受到大气中二氧化碳、水汽、臭氧等的影响,使得影像的真实性受到干扰。因此为了消除这些不利干扰,采用常规的FLAASH模型对其进行大气校正。根据土地利用现状分类标准（GB/T 21010-2007）,结合研究区人工林大面积种植的特点,将研究区土地利用类型分为橡胶林、桉树林、茶园、旱地、水田、林地、灌木林、建设用地、草地和水域共10类。在实地考察的基础上,结合遥感数据光谱信息,参考了西盟县林相图、土地利用总体规划中的2010年土地利用图、谷歌地球等相关数据构建了西盟县土地利用遥感解译标志,采用神经网络监督分类方法对西盟县的土地利用类型数据进行了解译。2000年和2010年遥感影像解译结果的Kappa系数分别为0.85和0.91;总体精度分别为79.9%和83.4%。由于解译精度的限制,橡胶园、桉树林和茶园用地类型采用所搜集到的数据进行空间替换。为了体现遥感分类结果与实际土地利用类型的匹配程度,将其分类结果与实地土地利用采样点进行了对比验证。由于采样点的时间为2010年,因此仅对2010年遥感解译精度进行验证。西盟县土地利用类型实地采样点为56个,其中类型一致的点数为43个,因此2010年土地利用解译的精度为76.79%。

3.2 景观生态安全模型构建3.2.2 景观功能安全指数3.2.3 区域景观生态安全度的构建

受到自然和人为干扰,生态环境向复杂性、异质性、不连续性变化,景观结构破坏与退化对整个区域的生态环境产生较大影响[6]。景观受到不利的干扰越大,景观生态安全性越低。低强度的干扰可以增加景观的异质性,而中高强度的干扰会降低景观的异质性[4]。景观破碎度、景观分离度和景观优势度可以反映景观受干扰后的结构特征,同时不同景观类型抵抗外界干扰能力及对外界敏感程度存在差异性,即景观具有脆弱性。由于人工林需要在特定的自然条件下种植,使得人工林种植区在空间上较为集聚,降低了景观异质性。因此仅从景观结构角度讨论景观生态安全,不能客观反映人工林种植区生态环境状况。人工林的种植取代原有的荒草地、水田、旱地、茶园、林地、灌木林等景观类型,不仅使得景观类型的结构发生变化,而且每种景观类型的生态功能具有差异性,引起了区域景观功能发生变化。景观具有气候调节、水文调节、土壤形成、养分循环等众多功能,均可采用生态系统服务价值进行量化。因此以景观干扰度和脆弱度构建景观结构安全指数,引入生态服务价值构建景观功能安全指数,综合景观结构与功能两方面对人工林种植区的生态安全性进行研究,对景观生态安全评价及景观结构优化等方面具有重要的理论和实际价值。
3.2.1 景观结构安全指数 景观结构安全指数通过景观干扰度与景观脆弱度来表示。景观干扰度表征在自然和人类干扰下景观的异质性、多样性特征,表示景观所受到自然、人类活动的影响程度[6,12],与景观破碎度、分离度、优势度有关。景观破碎度指景观类型在特定时间及特定性质上的破碎化程度,受人类不利干扰程度越大,景观类型越破碎。景观分离度反映了人类及自然因素对景观干扰的地域分布特征。景观优势度是分析不同景观类型在不同时期多样性与异质性变化的敏感指标,与景观类型的盖度、密度、频度相关。各种景观类型在面对自然、人类干扰过程中,其敏感性及抗干扰性表现出差异性[7],即景观具有脆弱性。景观脆弱度表示景观类型对外界干扰的敏感程度的大小,值越大说明对外界干扰越敏感。总之,景观越容易受干扰且受到的不利干扰程度越大,景观生态安全度就越差。参考时卉[6,7,12]等的研究成果,构建景观结构安全指数的公式为：
E S i = 1 - 10 × U i × F i （1）
其中：
U i = a C i + b S i + c D i （2）
C i = N P i C A i （3）
S i = 0.5 × N P i TA C A i TA （4）
D i = ( N P i TN + C A i TA + m i M ) （5）
式中： E S i 指第 i 类景观类型的结构安全指数; U i 为景观干扰度; F i 为景观脆弱度;10为转换系数,用于扩大数据之间的差异[6]; C i 为景观破碎度; N P i 为第 i 类景观类型斑块数; C A i 第 i 类景观类型面积; S i 为第 i 类景观类型分离度; TA 为景观总面积; D i 为类斑优势度; TN 为斑块总数目; m i 为第 i 类景观类型在样本中出现的斑块数目; M 为样本景观斑块总数目; D i 表征了某类景观类型在景观中出现的频率、密度、盖度。 a 、 b 、 c 分别表示破碎度、分离度、类斑优势度的权重,根据时卉[6]等人的研究将其赋值为： a = 0.5 ， b = 0.3 ， c = 0.2 。 F i 为景观脆弱度指数,根据孙贤斌等[2,13]的研究成果及研究区实际情况,对西盟县各类景观类型的脆弱度指数进行赋值（表1）。
Tab. 1 Fragile degree of landscape type

表1 各景观类型的脆弱度指数

类型 水域 旱地 茶园 橡胶林 桉树林 草地 灌木林 水田 林地 建设用地
Fi 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
大面积人工林种植取代原有的草地、旱地、灌木林等景观类型,不仅使得景观结构发生变化,功能也发生相应变化。将景观看成一个复杂的生态系统,景观功能是指与周围环境、能量和信息复杂相互关联,以及这种关联影响下景观内部发生的各种变化,包括其中的物质流、能量流与物种流[14]。在物质流、能量流和物种流的相互作用下,各景观类型表现出了水分调节、养分循环、食物生产等一系列性能。生态系统服务价值所反映的是通过生态系统结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务。因此将每类景观类型看成一个生态系统,比如有林地可以看成森林生态系统,从而将生态系统服务价值与景观功能结合起来,采用生态系统服务价值对景观功能安全指数进行量化。由于本文只研究各景观类型的相对生态安全性,从生态服务价值当量表就能表示出各景观类型景观功能的差异性,因此将单位面积生态服务价值当量值作为各景观类型的功能表征。参考谢高地等[15-17]的研究结果,结合研究区实际情况,构建西盟县各景观类型的景观功能安全指数（表2）。
景观作为一个整体成为一个系统,具有一定的结构与功能,而其结构和功能在外界干扰和其本身自然演替的作用下,呈现出动态变化的特征。不同的景观结构是不同动力学发生机制的产物,同时还是不同景观功能得以实现的结果[4]。景观的功能需基于自身结构,而功能亦是结构的体现,因此很难判定两者对景观生态安全的影响程度。Xin等[18]采用专家打分的方法得出：景观结构和功能相对于景观生态安全度的权重相同,说明景观结构安全指数与景观功能安全指数对于景观生态安全的影响是同等重要的。因此将景观结构安全指数与景观功能安全指数的几何平均值作为景观类型生态安全值,得到网格景观生态安全度的计算公式为：
E S I k = ∑ i = 1 m ( A ki A k × ES I i ) （6）
其中：
ES I i = E S i × ES V i （7）
式中： ES I k 表示第 k 网格的景观生态安全度; A ki 表示第 i 类景观类型在第 k 网格内所占的面积; A k 表示第 k 网格的总面积; m 指第 k 网格中景观类型总数目; ES I i 景观类型生态安全度; E S i 为景观结构安全指数; ES V i 为景观功能安全指数。
目前主要通过空间粒度放大实验来选择最佳尺度[19],即对不同尺度下的研究结果进行对比,选出设定尺度中的最佳尺度。通过构建 100 m × 100 m 、 200 m × 200 m 、 400 m × 400 m 、 600 m × 600 m 、 800 m × 800 m 及 1000 m × 1000 m 尺度,采用式（6）计算西盟县景观生态安全度,从中选择最佳尺度进行分析。得出：① 随着网格尺度的增大,西盟县景观生态安全度空间差异细节的表现逐渐降低。为了更好地反映出西盟县景观生态安全空间分异的细节性,应选择较小的尺度进行分析。当处于 1000 m × 1000 m 网格时,仅仅显示出较为粗略地空间分异特征,因此大于 1000 m × 1000 m 不加以考虑。② 从景观生态安全度的值来看,各尺度上的景观生态安全度的最大值均为3.99;而最小值则呈现一定的差异性特征,当尺度小于 400 m × 400 m 时,最小值均为0.59。尺度大于 400 m × 400 m 时,景观生态安全度最小值发生变化,呈现逐渐增高的趋势。表明 400 m × 400 m 为一个转折性的尺度。因此将大于 400 m × 400 m 的尺度不再进行考虑。③ 100 m × 100 m 、 200 m × 200 m 和 400 m × 400 m 所计算出的景观生态安全度值均为0.59~3.99之间,说明这三个尺度对西盟县景观生态安全度值的影响不大。但是当采用 100 m × 100 m 进行计算时,每个格网内所包含的土地利用类型较少,不利于其综合且计算量较大。 200 m × 200 m 尺度相对于 400 m × 400 m 尺度来讲,更易于表现建设用地所占区域景观生态安全度。综上所述,西盟县景观生态安全度计算的最佳尺度为 200 m × 200 m 。
Tab. 2 Landscape function safety index of each landscape stype in Ximeng county

表2 西盟县各景观类型的景观功能安全指数

景观类型 有林地 水田 旱地 建设用地 草地 桉树林 茶园 灌木林 橡胶林 水域
ESV 17.24 6.74 5.45 0.40 5.72 11.27 11.90 15.39 11.84 36.29

注：生态系统服务价值当量因子是指生态系统产生的生态服务价值相对贡献大小的潜在能力,定义为1 hm2全国平均产量的农田每年自然粮食的经济值。建设用地单位面积生态服务价值当量采用荒漠景观的生态服务价值。

4 结果分析

4.1 各景观类型生态安全状况

2010年各景观类型生态安全度（ ES I i ）范围在0.5868~4.0178之间,按大小排列为有林地>橡胶林>桉树林>水域>茶园>灌木林>水田>草地>旱地>建设用地（表3）。西盟县2010年有林地面积最多 (64190.77 hm2),而破碎度、分离度均最低,使结构安全性（ E S i ）高达0.9364,同时生态服务能力相对较高,为17.24（表3）,所以有林地安全性最高达4.0178。2000年以来,橡胶大面积种植取代原有旱地、有林地等景观类型,原来的破碎斑块合并,主要集聚于南卡江与南康河两侧,使景观干扰度最低（0.0377）,景观结构安全性最高达0.9520。研究区的有林地主要包括了常绿阔叶林和思茅松林,相比橡胶园而言,其所提供生态系统服务功能较好。但当仅考虑景观结构时,橡胶林景观生态安全度（0.9520）反而大于有林地景观生态安全度（0.9364）,与实际相悖。如果同时考虑景观结构与功能时,由于有林地所能提供的生态服务价值（17.24）大于橡胶林所能提供的生态服务价值（11.84）,橡胶林景观生态安全性小于有林地,为3.3573;尽管建设用地结构安全性处于相对较高水平（0.8607）,但所能提供的生态服务价值仅为0.40,建设用地生态安全度最低,仅为0.5868;其他景观类型景观生态安全值介于建设用地与橡胶林之间。
Tab. 3 The indices of landscape ecological safety of Ximeng county in 2000 and 2010

表3 研究区2000年与2010年各景观类型安全性评价结果

年份 指标 桉树林 草地 茶园 灌木林 旱地 有林地 建设用地 水田 水域 橡胶林
2000 Ci 0.0517 0.1017 0.0584 0.1400 0.0706 0.0062 0.2714 0.1318 0.1023 0.0405
Si 1.5722 0.7116 1.4103 2.5207 0.2785 0.0493 2.2871 0.8476 6.8599 1.7963
Di 0.0071 0.0959 0.0096 0.0129 0.3217 0.4024 0.0486 0.0975 0.0010 0.0034
Ui 0.1558 0.2564 0.1627 0.3670 0.2913 0.2000 0.6223 0.3199 0.4812 0.1428
Fi 0.1091 0.0909 0.1455 0.0727 0.1636 0.0364 0.0182 0.0545 0.1818 0.1273
ESi 0.8300 0.7669 0.7634 0.7331 0.5233 0.9273 0.8869 0.8255 0.1251 0.8183
ESVi 11.27 5.72 11.90 15.39 5.45 17.24 0.40 6.74 36.29 11.84
ESIi 3.0584 2.0945 3.0141 3.3589 1.6888 3.9983 0.5956 2.3588 2.1307 3.1126
面积 657.70 6314.79 924.03 692.91 28643.65 80701.48 1631.99 5768.05 68.40 394.90
2010 Ci 0.0270 0.0970 0.0416 0.1374 0.0589 0.0115 0.2292 0.1073 0.0492 0.0118
Si 0.5857 0.8583 0.6197 2.9773 0.2569 0.0749 1.9463 0.7112 3.9057 0.1608
Di 0.0193 0.0610 0.0286 0.0089 0.2885 0.2535 0.1758 0.0847 0.0286 0.0512
Ui 0.0832 0.2952 0.1261 0.5166 0.3233 0.1750 0.7659 0.3242 0.4009 0.0377
Fi 0.1091 0.0909 0.1455 0.0727 0.1636 0.0364 0.0182 0.0545 0.1818 0.1273
ESi 0.9092 0.7317 0.8166 0.6243 0.4710 0.9364 0.8607 0.8232 0.2710 0.9520
ESVi 11.27 5.72 11.90 15.39 5.45 17.24 0.40 6.74 36.29 11.84
ESIi 3.2011 2.0458 3.1172 3.0997 1.6022 4.0178 0.5868 2.3555 3.1363 3.3573
面积 2478.53 4142.60 3410.24 487.56 28072.58 64190.77 1902.53 6672.21 101.53 14339.36

注：表中指标意义见式（1）~式（2）,面积的单位为hm2。

2000-2010年,景观类型生态安全度提高的主要是水域、橡胶林、桉树林景观类型,分别提高了47.20%、7.87%和4.67%;降低的主要是灌木林和旱地,分别较低了7.72%和5.13%。除水域以外,其他景观类型生态安全的变化率均小于10%,变化不大（表3）。研究区的景观类型生态安全度的变化与景观结构安全指数有关,10年间水域面积由68.40 hm2增加到101.53 hm2,水域景观格局发生巨大变化,水域景观结构安全指数由0.1251增加到0.2710,使水域景观生态安全变化率最大。而其他景观类型景观结构安全指数变化量均小于0.1,生态安全度变化不明显。2000年与2010年各类型景观功能安全性的排序保持不变,因此当景观类型面积或空间布局发生较大变化时,区域生态安全将发生变化。10年间橡胶林、茶园、桉树林面积大幅度增加,分别增加13944.46 hm2、2486.21 hm2、1820.83 hm2;而有林地、草地则大幅度减少,分别减少16510.71 hm2、2172.19 hm2（表3）,景观类型的剧烈变化将导致西盟县景观生态安全发生剧烈的变化。

4.2 景观生态安全度时空特征

通过Frgstats 4.2与ArcGIS 10.1软件,根据式（6）计算每个网格的景观生态安全度。为了表现西盟县生态安全的时空变化特征,采用自然段点分类（Natural Breaks）将景观生态安全度分为3级：Ⅰ≤2.51;2.51<Ⅱ≤3.53;Ⅲ>3.53,从Ⅰ级至Ⅲ级景观生态安全度越好（图2）。
4.2.1 景观生态安全度演化的时序特征 2000-2010年全区景观生态安全值由3.2381下降到3.1536,降低了2.6%,但景观生态安全等级未发生变化并均处于Ⅱ级,说明10年间西盟县景观生态安全具有变差的趋势,但仍处于中等水平。2000-2010年各等级景观生态安全随时间变化的主要特征如下。
Fig. 2 Spatial distribution map of landscape ecological security in Ximeng county between 2000 and 2010

图2 2000年与2010年西盟县景观生态安全度空间分布

（1）景观生态安全等级Ⅲ面积最大,说明10年间西盟县生态环境处于相对较好的状态。2000年景观生态安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的面积分别为31685.72 hm2、29239.44 hm2、64872.76 hm2,占土地总面积的比例分别为25.19%、23.24%、51.47%。2010年景观生态安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的面积分别为33822.54 hm2、37373.76 hm2、54601.61 hm2,占土地总面积的比例分别为26.89%、29.70%、43.40%（表4）。虽然各等级面积均发生变化,但Ⅲ级所占比例仍然最大,对整个区域的景观生态安全起控制性作用。2000-2010年,具有最高景观生态安全性的有林地面积虽然减少16510.71 hm2,但仍占区域最大比例（51.03%）,保证了该区景观生态安全处于相对较好的水平。
Tab. 4 Inflow and outflow area of landscape ecological security levels in Ximeng county between 2000 and 2010 (hm2)

表4 2000-2010年西盟县各景观生态安全等级流入转出面积（hm2）

等级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 2000年 变化量
Ⅰ级 21709.87 8833.20 1142.65 31685.72 2136.83
Ⅱ级 8569.74 16052.08 4617.62 29239.44 8134.32
Ⅲ级 3542.94 12488.48 48841.34 64872.76 -10271.14
2010年 33822.54 37373.76 54601.61 125797.91 -
（2）大面积人工园林种植使景观生态安全等级面积发生剧烈变化。10年间西盟县橡胶、桉树、茶园人工园林面积增加18251.49 hm2,约翻了10.24倍,大面积人工园林取代较低生态安全性的水田、旱地等景观类型的同时,也取代了具有较高安全性的有林地,使景观安全等级面积发生较大变化。2000-2010年景观生态安全Ⅲ级面积减少了10271.14 hm2,而Ⅰ级与Ⅱ级则分别增加了2136.83 hm2、8134.32 hm2。从流入流出面积来看,2000-2010年景观生态安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级流出的面积分别为9975.85 hm2、13187.36 hm2、16031.42 hm2;流入的面积分别为12112.68 hm2、21321.68 hm2、5760.27 hm2。其中Ⅲ级转换为Ⅱ级的面积最大（12488.48 hm2）;Ⅰ级转为Ⅱ级的面积次之,为8833.20 hm2;Ⅰ级转为Ⅲ级的面积最小,为1142.65 hm2（表4）。说明2000-2010年生态安全发生了剧烈变化且具有恶化的趋势,这与前述西盟县全区生态安全值的结论相一致。
4.2.2 景观生态安全度空间差异特征 纵观整个区域,西盟县景观生态安全空间差异显著,整体呈现东北、东南部高;西北部、西南部低的分布格局（图2）。以常绿阔叶林为主的有林地景观所在的东北、东南部区域,其面积最大,生态安全程度最高,对该区生态安全起控制作用;以大面积人工园林为主的南卡江与南康河两岸区域景观生态安全度次之;以旱地、水田等景观类型为主的区域,由于受人类干扰,景观较为破碎且提供生态服务价值较低,景观生态安全度最低。2000-2010年西盟县景观生态安全度降低,尤以南卡江与南康河两岸区域变化最明显。其次,2000年-2010年景观生态安全等级呈现由分散向集中分布的发展趋势,尤以Ⅱ级最为典型。2000年Ⅱ级较为分散地分布于西盟县全区,至2010年则相对集中分布于南卡江与南康河两岸（图2）。
各景观生态安全等级在乡镇中的分布比例差异显著（图3）。2000年景观生态安全Ⅲ级主要分布于中课乡、勐梭镇、翁嘎科乡,比例分别为23.51%、18.61%、18.44%;Ⅰ级主要分布于勐梭镇和力所乡,比例分别为24.10%、17.63%;Ⅱ级则分散于各乡镇中,各乡镇所占的比例均为15%左右。表明2000年中课乡、翁嘎科乡景观生态安全最好;勐梭镇和力所乡最差。至2010年,景观生态安全等级趋于集聚状态。景观生态安全Ⅲ级集中分布于中课乡、勐梭镇,比例分别为24.86%、19.24%;由于大面积人工园林集中种植,Ⅱ级由分散趋于集聚发展,至2010年集中分布于力所乡和翁嘎科乡,比例分别为20.83%、18.50%;Ⅰ级主要分布于勐梭镇,比例为25.96%。表明2010年中课乡景观生态安全性最好,力所乡和翁嘎科乡次之,勐梭镇最差。总之,中课乡景观生态安全最好,而勐梭镇景观生态安全最差,景观生态安全呈集聚状态发展。
Fig. 3 The distribution radio of landscape ecological security levels in each village

图3 景观生态安全等级在各乡镇中的比例

5 结论与讨论

5.1 结论

（1）2010年,各景观类型景观生态安全性介于0.5868~4.0178之间,按大小排列为有林地>橡胶林>桉树林>水域>茶园>灌木林>水田>草地>旱地>建设用地。同时考虑景观结与功能时,有林地景观生态安全性才大于橡胶林景观类型,说明构建的景观生态安全模型是可行的。其次,2000年至2010年各景观类型功能安全指数排序不变,景观类型的时空变化是引起景观生态安全变化的主要原因。
（2）2000-2010年间全区景观生态安全值由3.2381下降到3.1536,景观生态安全具有恶化的趋势。10年间大规模人工林种植使研究区景观生态安全等级发生剧烈变化,景观生态安全由Ⅲ级向Ⅰ级和Ⅱ级转换,但Ⅲ级仍占区域较大比例,对研究区生态安全起控制作用。
（3）西盟县景观生态安全空间差异显著。纵观整个区域,呈现东北、东南部高;西北、西南部低的分布格局;从乡镇来看,景观生态安全中课乡最好,而勐梭镇最差,景观生态安全由分散向集聚发展。

5.2 讨论

引入生态系统服务价值作为景观功能安全指数,以景观干扰度和景观脆弱度作为景观结构安全指数,分析西盟县景观生态安全的时空变化特征,同时考虑了景观结构与功能两方面。而以往的研究仅从景观结构方面进行分析[6-8],没有考虑景观的功能性。整合景观结构与功能两方面构建的景观生态安全模型能较全面地反映受强度干扰、异质性减弱区域的景观生态安全性,为实现景观结构优化与景观类型的优选,实现生态环境建设与生态环境安全评价提供实践与理论基础。
景观功能安全指数中采用生态系统服务价值当量表征景观功能,生态系统服务价值当量表能准确反映中国生态系统服务的生产—消费—价值实现过程,适合中国生态系统状况和经济发展水平,能反映研究区各景观类型功能差异性[20]。但是生态服务价值当量表忽略了西盟县年际生态环境与生产力差异性,忽略了各景观生态服务功能之间的权衡性与协同性[21],对景观功能安全指数仍需进一步研究。其次,破碎度、分离度、类斑优势度的权重及景观脆弱度指数均参考时卉[6,16]等的研究结果进行赋值,具有一定的主观性。景观干扰度、脆弱度等指标标准较难确定,划分的景观生态安全等级具有相对性,若要与其他区域进行横向对比,指标标准尚待研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

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