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SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA >

2022 , Vol. 42 >Issue 10: 1706 - 1716

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2022.10.003

Spatiotemporal Change of Landscape Pattern and Its Eco-environmental Response in the Yangtze River Economic Belt

  • Ma Xiaoxue , 1 ,
  • Wu Hao 2 ,
  • Qin Boqiang 3 ,
  • Wang Lachun , 4
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  • 1. College of Geosciences, Jiangsu Second Normal University, Nanjing 210013, Jiangsu, China
  • 2. Green Economy Development Institute, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, Jiangsu, China
  • 3. Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, Jiangsu, China
  • 4. School of Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu, China

Received date: 2021-10-20

  Revised date: 2022-01-19

  Online published: 2022-10-20

Supported by

Research Foundation for Advanced Talents of Jiangsu Second Normal University)(921001)

Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Science(XDA230402)

Copyright

Copyright reserved © 2022.
Fold

Abstract

Based on the Landsat TM remote sensing images of 2000, 2010, and 2020, landscape pattern index, index of regional ecological environment quality were used to explore the temporal and spatial variation characteristics of land landscape pattern and the response law of landscape ecological environment in the Yangtze River Economic Belt. The results showed 1) The spatial distribution of forest land, grassland and other ecological land in the upper, middle and lower reaches of the Yangtze River Economic Belt is misplaced with the spatial distribution of man-made surface. The main transfer direction of ecological land is cultivated land and man-made surface. 2) At the landscape level, the index of aggregation degree decreased, the index of fragmentation degree and the index of diversity increased from 2000 to 2020. At the class level, the degree of fragmentation of cultivated land increased, and the spatial connection of the manmade surface was continuously strengthened, which tends to develop on a large scale. 3) From 2000 to 2020, the the coexistence of the ecological improvement trend and the ecological deterioration trend of the ecological environment quality weakens the temporal variability of the overall ecological environment. Spatially, the low-value area of the ecological environment quality index is closely related to the spatial pattern of the three major urban agglomerations in the Yangtze River Economic Belt. 4) The changes in the ecological environment under the transformation of the dominant function of land use, the side effects of the population siphon effect, and the industrial structure affected the spatial distribution of the ecological environment of urban agglomerations.

Key words： the Yangtze River Economic Belt; landscape pattern; landscape index; ecological environment response

Cite this article

Ma Xiaoxue , Wu Hao , Qin Boqiang , Wang Lachun . Spatiotemporal Change of Landscape Pattern and Its Eco-environmental Response in the Yangtze River Economic Belt[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2022 , 42(10) : 1706 -1716 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.10.003

近百年来，长江流域因优越的交通和地理条件，沿江产业带的规模和范围不断扩展，2005年长江流域9省（市）就加强各地合作签署《长江经济带合作协议》，2014年9月国务院正式印发《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》，标志着长江经济带逐步从“区域经济”发展到“流域经济”（ http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/25/content_9092.htm）。作为中国开发规模最大、影响范围最广的内河流域经济带，高强度的开发建设和高密度的人口产业布局消费了大量的能源[1]，且能源消费的空间分布与水资源、耕地、森林资源等资源供给的空间分布存在着错位[2]。较长时期的高速经济增长带来了资源环境方面的巨大压力，资源环境的压力反过来又制约着经济的发展，例如生态环境破坏后，水、土资源紧缺等成为长江下游地区社会经济发展瓶颈[3,4]。
目前长江经济带的资源与环境的研究具有以下特点：① 土地景观格局及生态效应的研究往往以长江经济带的某段区域研究为主，例如Chen等以长江中游地区为研究对象，探讨土地利用变化及对生态系统服务的影响[5]，曹玉红等以皖江城市带为研究对象，探究土地利用变化的生态风险格局演化研究[6]，吕立刚等以江苏地区为研究对象，探究土地利用转型和生态环境响应[7]；② 以城市土地利用效率的时空格局及影响因素研究为主，例如Song等、Luo等、杨喜等致力于长江经济带城市土地开发强度或土地利用效率的研究[8~10]；③ 生态环境研究的视角逐步多元化，例如Pan等评价了长江经济带的生态系统健康[11]，Chen等研究了长江经济带城市化驱动下的生态系统服务动态演化特点[12]，罗芳等研究了长江经济带的碳排放[13]。这些研究既关注了长江经济带的土地利用问题，也关注了生态环境问题，但较少从整个长江经济带的视角分析土地景观格局的时空差异及其带来的生态环境效应。
长江经济带是国家新型城镇化发展的主体和国家经济增长的主要支撑，虽拥有全国21%的国土面积，但长江经济带（2019年）城镇人口约占全国总人口的43%，GDP占全国GDP的46.2%，建设用地面积占全国建设用地面积的37.1%[14]。因而，推动长江经济带绿色高质量发展具有重要战略意义。基于上述认知，本研究以40 km×40 km的网格为空间分析单元来计算景观指数和生态环境质量指数以探究2000—2020年长江经济带景观格局与生态环境质量的时空演化规律和空间关联特征，为长江经济带土地利用优化和生态文明建设提供科学支撑。

1 数据源及研究方法

1.1 研究区概况

长江经济带南北居中、横贯东西，沿线覆盖11个省市，是中国区位优越、交通便捷、产业集中的经济带，也是目前世界上可开发规模最大、影响范围最广的内河流域经济带[1,2]。长江经济带依托黄金水道将长江三角洲城市群、长江中游城市群和成渝城市群链接起来打造为载有三大国家级城市群的重要经济走廊，但由于经济社会、自然本底、政策倾斜等因素影响，三大城市群之间的城市经济、人口、空间城市化和社会发展等都存在一定程度的差异[15]。结合三大城市群空间分布和长江流域特点，以湖北宜昌和江西湖口为界线对长江上中下游区域进行划分，考虑到行政区划，将湖口近邻的彭泽县归为中游城市（表1）。统计得出，长江下游城市的平均城市化率为67.74%，城镇人口占整个长江经济带的43.97%，GDP占整个长江经济带的52.78%，大约占中国GDP的24%，面积约占长江经济带的17.1%[16~19]（表1）。下游的人口城市化率和空间城市化率要高于长江中上游城市，中游城市的平均城市化率要高于上游城市的平均城市化率。
表1 长江上、中、下游区域的城市化指标特征

Table 1 Characteristics of urbanization indicators in the upper, middle and lower reaches of the Yangtze River

分区 包含的地区 GDP/亿元 城镇人口/万人 城市化率/% 建设用地/km2
　　注：表中各数据均来源于《中国统计年鉴2020》[16]、《湖南省统计年鉴2020》[17]、《湖北省统计年鉴2020》[18]、《江西省统计年鉴2020》[19]、《十堰市统计年鉴 2020》( http://tjj.hubei.gov.cn/tjsj/sjkscx/tjnj/gsztj/sys/)、《神农架市统计年鉴 2020》( http://tjj.hubei.gov.cn/tjsj/sjkscx/tjnj/gsztj/snjlq/)、《恩施统计年鉴 2020》( http://tjj.hubei.gov.cn/tjsj/sjkscx/tjnj/gsztj/ess/)等。
长江上游 重庆、四川、云南、贵州、张家界市、湘西土家族苗族自治州、
怀化市、湖北十堰市、神农架林区、恩施土家族苗族自治州 		116079.995 11549.26 49.02 45544.30
长江中游 除上游、下游外的江西、湖北、湖南 100091.180 8894.72 59.52 43911.97
长江下游 上海、江苏、浙江、安徽、上饶市、鹰潭市、景德镇市 241634.000 16043.02 67.74 60919.77
长江经济带 457805.175 36487.00 61.72 150376.04

1.2 数据来源与研究方法

1） 数据来源。本研究所使用的2000年、2010年和2020年的Landsat TM/ETM+遥感影像数据均来源于全球地理信息公共产品（GlobLand 30， http://www.globallandcover.com），空间分辨率为30 m×30 m，为方便后续数据处理和计算，空间分辨率重采样为200 m×200 m。参照《土地利用现状调查技术规程》（ http://cjjjd.ndrc.gov.cn/zoujinchangjiang/jingjishehuifazhan/201907/t20190713_941469.htm.2019/07/13），结合GlobLand 30分类系统（ https://mulu.tianditu.gov.cn/commres.do?method=globeDetails&type=brief）和全国资源遥感土地利用分类系统（ http://www.dsac.cn/DataProduct/Detail/200804），将研究区景观类型重分类为耕地、林地、草地、湿地、水体、人造地表、未利用地。
2） 研究方法。① 景观格局指数选取及计算。景观指数能反映土地利用景观结构组成和空间配置等方面的特征，用来定量描述和监测景观结构特征随时间的变化[20]。从表征面积指数、形状指数、破碎度、多样性、分离度、聚集度等景观意义出发，结合长江经济带的土地利用和社会经济发展的实际情况，且能全面反映流域景观格局特征，在景观层级上选取边缘密度（ED）、香农多样性指数（SHDI）、香农均度指数（SHEI）、辛普森均匀度指数（SIEI）、聚合度指数（AI）和蔓延度指数（CONTAG）等景观指数，而在类型层级上选取斑块类型面积（CA）、斑块所占景观面积的比例（PLAND）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）、斑块凝聚度指数（COHESION）、斑块密度（PD）等景观指数。所有景观格局指数均由基于栅格数据的 Fragstats 4.2.1 软件计算获得，具体景观格局指数的生态学含义见相关参考文献[21,22]。② 景观生态环境效应。区域生态环境质量指数和区域土地利用转型生态贡献率被用于表征土地景观生态环境效应。其中区域生态环境质量指数用以表征某一区域内生态环境质量的总体状况，公式见参考文献[7,23] 。不同二级地类的生态环境质量指数主要借鉴李晓文等[23]、吕立刚等[7]、曹玉红等[6]的前期研究结果，耕地、林地、草地、湿地、水体、人造地表和未利用地的生态环境质量指数分别为0.29、0.87、0.76、0.68、0.58、0.20、0.025。而区域土地利用转型生态贡献率量化了各类用地之间的相互转换对区域生态环境的影响，计算公式可参考文献[24]。③ 网格划分。本研究参考生态风险分析中有关格网划分的做法[6,25] ，选用网格法探究研究区生态环境质量的空间分布。根据长江经济带的面积和研究尺度，结合数据精度、研究目的和计算工作量，将研究区划分为40 km×40 km的渔网，通过等间距采样将生态环境质量指数空间化，共得到1474个分析空间单元，计算得到每个格网的生态环境质量指数，将值赋到每个格网中心点，以此作为格网单元的生态环境质量指数，从而探索生态环境质量指数的空间分布特征。

2 结果与分析

2.1 景观类型时空转移特征分析

从长江经济带各景观类型的时空分布可看出（图1），林地是长江经济带的主导景观类型，耕地是长江经济带的第二大景观类型，草地是长江经济带的第三大景观类型，人造地表密集区主要分布在长江下游地区，而中上游地区的人造地表主要集中在各省的省会城市及其周边区域。从2000—2020年的土地利用转移桑基图来看（图2），81.02%的林地面积保持不变，10.15%和7.58%的林地面积转为耕地和草地；60.36%的草地保持不变，11.28%和24.49%的草地面积转为耕地和林地；45.08%的湿地保持不变，11.47%，33.04%和7%的湿地面积分别转为耕地、水体和草地；59.89%的水体保持不变，24.04%，6.14%和4.79%的水体转变为耕地、林地和人造地表。同时还发现，林地、草地、湿地、水体等生态用地转为人造地表和耕地的面积比例存在空间差异性。就生态用地转人造地表来看，长江下游区域主要表现为耕地、湿地、水体转人造地表，空间占比分别为 56.53%，78.99%，70.51%；长江上游主要表现为草地转人造地表，空间占比为51.14%；长江中游主要表现为林地转人造地表，空间占比为43.22%。就生态用地转耕地来看，长江上游主要表现为林地和草地转耕地，空间占比分别为60.1%和71.2%；长江中下游主要表现为水体和湿地转耕地，空间占比分别为86.28%和85.88%。耕地与人造地表的相互转换也存在空间差异性，长江下游区域主要表现为耕地转人造地表，空间占比为 56.53%，长江上游主要表现为人造地表转耕地，空间占比为70.16%.
图1 2000—2020年长江经济带土地利用类型

Fig. 1 Land use types in the Yangtze River Economic Belt in 2000-2020

图2 2000—2020年长江经济带土地利用转移桑基图

色带宽窄为土地利用类型占比大小

Fig. 2 Sankey diagram of land use transfer in the Yangtze RiverEconomic Belt from 2000 to 2020

2.2 景观空间异质性分析

1） 类型层级上的景观指数分析。表2可知，斑块类型面积（CA）、斑块所占景观面积的比例（PLAND）和最大斑块指数（LPI）位序前三的景观类型是一致的，依次为林地、耕地和草地。结合CA和PLAND的物理意义，可得出林地、耕地、草地是长江经济带土地利用景观类型中的优势景观类型，在整个研究区内覆盖面广、影响度高。研究期内，林地的LPI值明显高于其他景观类型的LPI值，且先增后减，说明近10 a随着人类活动干扰强度和频率的增加，较大的林地自然景观斑块被农业用地开垦或基础设施修建等人类开发活动所割裂[26]。从斑块密度（PD）来看，草地的PD最大，湿地的PD最小，草地、湿地的PD呈递减趋势，且NP、CA也呈递减趋势，说明草地、湿地受人类活动干扰后不断被其他用地蚕食，斑块数量、面积、密度等不断缩小（表2）。而耕地、人造地表的PD呈现出递增趋势，且耕地的CA虽呈现递减趋势，但斑块数量（NP）却呈递增趋势，说明受社会经济发展的影响[27]，耕地的斑块越来越小，破碎化程度越来越高，而人造地表的NP、CA呈递增趋势，说明人造地表面积不断扩大且趋于集中化的规模发展[6]。对于景观形状指数（LSI）而言，草地的LSI值最大，研究期内有上升的趋势，这说明受人类活动影响草地形状越来越不规则，形状越来越复杂，易被耕地和林地蚕食[28]，耕地和林地的LSI值次之，研究期内有降低趋势，这说明受人类活动影响耕地和林地在不断规整，形状复杂化降低，而水体与人造地表的LSI先减少后增加，其形状呈现出复杂和不规则性的变化趋势，这表明此两类景观易受周围景观的影响[29]。就斑块凝聚度指数（COHESION）而言，草地的COHESION在2000—2020年总体呈现降低的趋势，其中2010—2020年草地的COHESION变化不大，说明草地在空间的连接度减弱到一定程度后趋于稳定 。 与之相反，人造地表的COHESION在2000—2020年持续升高，说明其在空间上的连接度不断加强，景观类型结构趋于紧凑；而其他景观类型的COHESION在2000—2020年都存在先升高后降低或先降低后升高的情况，这些景观内部的自然连接度在城市的不断发展中遭到干扰，物理连接度也随之波动变化。
表2 2000—2020年长江经济带类型层级上景观指数

Table 2 Landscape index in landscape class level of the Yangtze River Economic Belt from 2000 to 2020

年份 类型 CA/hm2 PLAND/% NP/块 PD/(块/100 hm2) LPI/% LSI COHESION
　　注：CA为斑块类型面积；PLAND为斑块所占景观面积的比例；LPI为最大斑块指数；PD为斑块密度；NP为斑块数量；LSI为景观形状指数；COHESION为斑块凝聚度指数。
2000 耕地 74049132 34.069 390548 0.180 5.759 890.052 99.776
未利用地 685156 0.315 11077 0.005 0.020 100.808 95.260
林地 100731144 46.345 368473 0.170 18.035 873.959 99.950
草地 31308280 14.405 966943 0.445 5.471 979.707 99.272
湿地 1059740 0.488 6563 0.003 0.163 95.653 98.516
水体 5498724 2.530 155565 0.072 0.500 354.959 98.040
人造地表 4018088 1.849 142447 0.066 0.035 430.231 84.996
2010 耕地 73773400 33.928 391664 0.180 5.646 900.811 99.783
未利用地 679488 0.353 11459 0.006 0.019 113.511 94.787
林地 101179436 46.532 373582 0.172 33.569 866.412 99.971
草地 30392260 13.977 916769 0.422 5.706 931.773 99.244
湿地 1046764 0.481 5932 0.003 0.175 85.961 98.754
水体· 5227716 2.404 135361 0.062 0.426 331.556 97.907
人造地表 5051200 2.323 145243 0.067 0.055 420.384 89.248
2020 耕地 71218112 32.749 401387 0.185 5.262 939.553 99.745
未利用地 775816 0.409 8356 0.004 0.038 79.635 96.794
林地 99962212 45.967 361133 0.166 26.262 862.216 99.961
草地 29764792 13.687 884670 0.407 5.515 913.375 99.245
湿地 761220 0.350 5409 0.003 0.168 83.003 98.572
水体 6116792 2.813 140021 0.064 0.643 365.676 98.379
人造地表 8751320 4.024 192651 0.089 0.117 484.051 93.361
2） 景观层级上的景观指数分析。从区域整体性考虑，利用景观层级上景观指数的统计分析表征土地景观格局的时序变化特征（表3）。2000—2020年研究区边缘密度（ED）值先轻微降低后增加，说明2010—2020年较2000—2010年研究区内土地景观类型被边界割裂的程度和人类干扰影响的强度要大，景观格局的破碎度在增加。研究期内表征研究区斑块聚集程度的聚合度指数（AI）值先增后减，这说明2000—2010年各景观类型的破碎度减弱，小斑块数量在减少，大斑块的面积比重在增加，但是2010—2020年同一类型斑块之间聚合在一起的趋势在减弱。蔓延度指数（CONTAG）在2000—2020年持续减少，反映出研究区内不同景观类型的斑块分布趋向分散和复杂，随着耕地、林地、草地等景观破碎化程度的加剧，各景观类型斑块的边界接触在增多。2000—2020年，香农多样性指数（SHDI）、香农均度指数（SHEI）和辛普森均匀度指数（SIEI）呈递增的趋势不断增加，说明在经济发展和资源开发的过程中造成用地类型及景观类型的多样化，景观结构组成趋向复杂化，但研究区内各景观类型面积比例的差距在缩小，景观多样性增加的同时景观内各斑块所占比例向均匀化趋势发展。
表3 2000—2020年长江经济带景观层级上景观指数

Table 3 Landscape index in landscape level of the Yangtze River Economic Belt from 2000 to 2020

年份 ED/(m/hm2) AI CONTAG SHDI SHEI SIEI
　　注：ED为边缘密度；AI为聚合度指数；CONTAG为蔓延度指数；SHDI为香农多样性指数；SHEI为香农均度指数；SIEI为辛普森均匀度指数。
2000 21.8403 78.1292 50.6500 1.2133 0.6235 0.7553
2010 21.5463 78.4237 50.5995 1.2204 0.6272 0.7556
2020 22.0386 77.9316 48.8228 1.2671 0.6512 0.7703

2.3 生态环境质量指数

对比整个长江经济带生态环境质量指数，生态环境质量低值区在空间分布上表现出较强的空间集聚特征，且不断向外围呈现“摊大饼”式的扩展（图3）。长江上游的神农架区（0.843）、迪庆藏族自治州（0.812）、阿坝藏族羌族自治州（0.780）等地的生态环境质量指数偏大，这些区域的城市化进程及经济发展较慢，其林地、草地、湿地等生态用地受人类活动干扰的强度较低。而低生态环境质量区主要集中在长江经济带的三大国家级城市群及周边区域，具体空间分布特征如下：① 长江上游的成渝城市群，主要集中在重庆的西南部及四川省东南部（0.352~0.378）等区域；② 长江中游城市群，其内部的武汉城市圈低生态环境质量影响范围较环长株潭城市群低生态环境质量影响范围要大，如湖北省武汉（0.380）及武汉西南部的湖北部分城市（0.284~0.346）等；③ 长江下游的长三角城市群，也是长江经济带生态环境低质量区影响范围最广的区域，如江苏省全部（0.280~0.390）、上海市（0.32）、安徽省合肥（0.350）及合肥以北的安徽省城市（0.274~0.311）。时间上，2000—2020年长江经济带总体生态环境质量是下降的，但区域生态环境质量内部同时存在着生态改善和生态恶化两种趋势。其中长江经济带81.4%的地级市都有恶化趋势，上、中、下游地区生态环境质量值分别下降0.331、0.535、0.321，在1074个区县级地域中，仅21.42%的区县级地域的生态环境质量呈改善趋势。
图3 2000—2020年长江经济带生态环境质量空间分布

1.十堰市；2. 神农架林区；3.恩施土家族苗族自治州；4.湖南张家界市；

5.湘西土家族苗族自治州；6.怀化市；7.景德镇市；8.上饶市；9.鹰潭市

Fig. 3 Spatial distribution of ecological environment in the Yangtze River Economic Belt from 2000 to 2020

2.4 区域土地利用转型对生态环境影响的贡献率

生态环境质量空间分布变化趋势的总体稳定性是经济带内生态环境质量改善和恶化2种相反趋势博弈后的结果。观察2000—2020年长江经济带主要功能地类转型及其贡献率结果（表4），可发现长江经济带内生态环境改善的主导因素是耕地转化为林地、草地和水体，三者总和占生态贡献率的83.27%。且长江经济带内生态环境恶化的主导因素是林地和草地被耕地占用，两者总和占生态贡献率的70.83%，其次是受林地、草地、水体、耕地等转化成人造地表的影响，四者总和占生态贡献率10.64%。这两种变化趋势在长江经济带内相互抵消，使得研究区内的生态环境总体维持在相对稳定的状态，这与吕立刚等[7]对江苏生态环境质量变化的研究和李晓文等[23]对西北干旱区生态环境质量变化研究的结果相似。总体而言，长江经济带内生态环境恶化的趋势要略大于生态环境改善的趋势，总体变化幅度不大，呈现略微下降的趋势。
表4 2000—2020年长江经济带主要功能地类转型及其贡献率

Table 4 Major function kand transformation and contribution rate of the Yangtze River Economic Belt in 2000-2020

主要土地利用变化类型 生态贡献率 占贡献率的
百分比/% 		主要土地利用变化类型 生态贡献率 占贡献率的
百分比/%
生
态
环
境
正
效
应 		耕地−林地 0.02696 64.52 生
态
环
境
负
效
应 		耕地−人造地表 0.002076 4.21
耕地−草地 0.00589 14.10 草地−人造地表 0.000954 1.93
耕地−水体 0.00195 4.65 林地−人造地表 0.001757 3.56
草地−林地 0.00388 9.29 水体−人造地表 0.00046 0.93
水体−林地 0.00045 1.08 林地−耕地 0.02729 55.34
人造地表−耕地 0.00053 1.27 林地−草地 0.003864 7.84
未利用地−草地 0.0008 1.91 林地−水体 0.000772 1.57
合计 0.0405 96.82 草地−耕地 0.007637 15.49
草地−未利用地 0.001469 2.98
水体−耕地 0.001759 3.57
合计 0.04804 97.41

3 讨论

生态环境质量分布具有较强的空间依赖性，低值聚集区从成渝城市群、长江中游城市群、长三角城市群不断向外围呈现“摊大饼”式的扩展。其生态环境质量恶化较严重的有长江中游湖北武汉市的东西湖区、汉阳区、江岸区，湖南省长沙市的天心区和衡阳的雁峰区，长江下游的安徽省铜陵市的铜官区，江苏连云港连云区等区域。国家发改委发布《长江三角洲城市群发展规划》指出，长江下游的长江三角洲是生态环境低质量区影响范围最广的区域，长江三角洲经济区在城市化不断发展过程中，大量人造地表占用耕地、林地、草地、水体，改变原有生态环境质量。史娜娜等也发现长江中下游的大城市及城镇聚集区的人造地表面积增幅较大，生态系统生境破碎化和景观多样性指数不断上升，并向中上游蔓延[30]。曹玉红等对皖江城市带生态风险评估研究也指出马芜铜经济圈的生态风险在增强[6]。相较于中游的环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群，武汉城市圈低生态环境质量影响范围较大，武汉城市圈是长江中游最大的城市群，生产要素密集度和经济规模都要远超环长株潭城市群和环鄱阳湖城市群（ https://baike.baidu.com/item/%E9%95%BF%E6%B1%9F%E4%B8%AD%E6%B8%B8%E5%9F%8E%E5%B8%82%E7%BE%A4/2879498#reference-[12]-869332-wrap）。胡昕利等对长江中游的土地利用变化进行研究发现1990—2015随着城市化进程加快武汉−长沙−南昌的中三角地带景观破碎化程度在加重，斑块形状复杂程度持续增加，不利于维持其生态系统功能[27]。而长江上游的云南省红河哈尼族彝族自治州南部的河口瑶族自治县、屏边苗族自治县、文山壮族苗族自治州南部马关县、西畴县等生态环境质量恶化的原因则是林地、草地向耕地转移。除生态环境恶化外，研究区内也有21.42%的区县级地区的生态环境质量有改善趋势，归因于区内林地、草地和水体等生态用地面积的增加，例如四川省西部甘孜藏族自治州的九龙县、康定市，生态环境改善原因为未利用地转草地和林地；江苏省泰州的兴化、扬州的高邮及盐城盐都区，浙江省湖州市的南浔区、长兴县等，原因则为耕地向景观水、养殖水、自然水体等水体转化；而安徽合肥的包河区、瑶海区，淮南的八公山区，淮北的烈山区，在土地开发建设的同时注重草地、林地等生态用地的建设。
基于长江经济带景观指数、生态环境质量指数的时空分布特征及相关的研究成果，发现影响长江经济带三大城市群土地生态环境状况的因素主要集中于以下4个方面：① 土地资源供给与区域发展水平的空间错位。长三角城市群、长江中游城市群、成渝城市群分别以占全国2.3%，3.6%，2.5%的土地面积产出全国约20.6%，9.5%，6.6%的经济总量（ http://cjjjd.ndrc.gov.cn/zhongshuochangjiang/xsyj/202101/t20210122_1265738.htm）。结合图3发现长三角城市群土地面积虽最小，但生态环境质量低值空间分布范围明显高于长江中上游区域。② 土地利用主导功能转型下的生态环境变化。土地功能转型既有可能改善区域生态质量，也有可能恶化区域生态质量，这也是长江经济带沿线区域生态环境质量总体变化幅度不大的原因。苑韶峰等发现水体、林地、牧草等生态用地向农业生产、工矿生产、农村和城镇生活用地等转型是长江经济带生态环境恶化的重要因素[31]。吕立刚等和孙善良分别对江苏和陕西的生态环境质量变化研究发现生产用地转化成生态用地是区域生态环境改善的主要因素[7,32]。③ 人口虹吸效应的副作用。人口密度在三大城市群的密集分布程度与生态环境质量低值区分布范围一致，长三角城市群每平方公里常住人口超过700人，成渝城市群高于400人，长江中游城市群不足400人。2017年长三角城市群中3/5以上城市对人口的吸引力较强，人口净流入，长江中游城市群和成渝城市群的人口净流入地区主要集中在武汉、长沙、南昌、成都等几大核心城市（ http://cjjjd.ndrc.gov.cn/zhongshuochangjiang/xsyj/202101/t20210122_1265738.htm）。人力要素的空间集聚达到一定规模且超出其生态承载力时，社会经济和城市化的负外部性会直接影响区域水、土、气等要素的质量水平[33,34]。④ 产业结构因素。目前长江经济带的产业结构仍为典型的“二三一”结构，其中重化工产业集聚在长江沿线，且下游的岸线利用率远高于上游，第二产业对生态环境的破坏高于第一和第三产业[35~38]。

4 结论

1） 长江经济带上中下游区域的林地、草地等生态用地的空间分布与人造地表的空间分布存在错位。林地是长江经济带主导景观类型，主要分布中上游区域，而人造地表密集区主要分布在下游地区。2000—2020年，除生态用地间的相互转换外，生态用地主要转化为耕地和人造地表，但上中下游区域转移的面积比例存在空间差异性。就生态用地转人造地表来看，下游区域主要表现为湿地、水体转人造地表，上游主要表现为草地转人造地表，中游主要表现为林地转人造地表。从生态用地转耕地来看，上游主要表现为林地和草地转耕地，中下游主要表现为水体和湿地转耕地。
2） 2000—2020年经济带内土地景观被边界割裂的程度和人类干扰影响的强度在加大，斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加。耕地的连接度不断减弱，结构趋于分散，破碎化程度增加，而人造地表在空间上的连接度不断加强，面积不断扩大且趋于集中化的规模发展。
3） 长江经济带景观格局的生态环境效应空间差异性明显，经济带内生态环境质量生态改善和生态恶化并存的趋势弱化了区域整体生态环境的时间变异性。空间上，生态环境质量低值区与长江经济带三大城市群的空间分布相呼应，低生态环境质量区主要集中在成渝经济区，长江中游城市群，长三角城市群，高生态环境质量区主要集中在云南、四川等林地、草地面积占比较高的区域。时间上，从3个生态环境质量低值聚集区向外围呈现“摊大饼”式的扩展，呈现弱恶化趋势，但长江经济带总体生态环境质量维持相对平衡，主要由于其内部生态质量同时存在着生态改善和生态恶化的两种趋势，且生态环境改善的区域数量少于环境恶化区域数量。
4） 从区域土地利用转型对长江经济带总体生态环境影响的贡献率来看，长江经济带生态环境改善的主导因素是耕地转化为生态用地，长江经济带内生态环境恶化的主导因素是生态用地被耕地和人造地表占用。从影响经济带城市群的低生态环境质量聚集因素分析，土地资源供给与区域发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态环境变化、人口虹吸效应的副作用、产业结构等是影响景观格局生态环境效应区域差异性的主要因素。
长江经济带的高质量发展应从资源禀赋出发，凸显生态优势。针对长江经济带下游人均土地资源量较少，开发强度大，供需矛盾突出的问题，在未来国土空间优化过程中，以生态优先和绿色发展为导向，城镇开发应控制开发强度和提高土地利用效率。针对长江经济带上游区域生态用地向耕地转移的问题，在未来国土空间优化过程中，耕地开发应发挥资源多样化优势, 建设农田防护林工程，改善农田生态环境，建立特色农业体系。

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