第1章 绪论
1.1 背景与意义
景观是生态和社会经济活动的载体。景观格局变化是一个复杂过程，既受气候、地形等自然因素的影响，也受人类活动的深刻影响和改造（肖笃宁和李秀珍，1997）。作为刻画人类与自然环境之间相互作用关系的一个重要指标，景观格局及过程始终是可持续发展和全球变化研究的重要科学与实践命题。景观演变过程中不断发生外在的景观格局、内在的生态过程以及生产活动方式的转变，产生生态-经济效益的损益。景观过程的全面认识必须建立在生态-经济综合效益评估的基础上。土地利用/覆盖作为主要的景观要素，在整个地球表层的景观演化过程中发挥着重要作用（李秀彬，1996；Lambin et al.，2001；罗娅等，2014）。景观异质性研究一直是景观生态学的基本问题之一。不同的区域由于其地形、地貌、气候、生物等自然要素和人类活动的差异，景观格局、过程、功能、影响等演化均存在区域差异。因此，选取典型区域，深入分析区域的自然和社会经济要素基底特征，以区域可持续健康发展为目标，综合考虑景观过程的生态-经济效益，寻求景观过程的*优效益，这无疑对丰富景观生态学理论研究和服务区域社会经济发展实践具有重要的科学与实际价值。
我国地形复杂多样，山区面积广大，约占全国陆地面积的2/3。西南地区地形破碎，是我国山地丘陵集中分布区，山地丘陵面积约占全区总面积的63%，是生物多样性热点地区和生态脆弱与敏感区，同时也是我国人地矛盾极为突出的地区。区域的自然条件和人地关系决定了景观变化特征的特殊性，也对生态环境和社会经济产生了重要影响。重庆市作为西南山区典型区域，大山大水的自然地理格局和大城市大农村的社会经济格局特征突出，其既具有西南地区的地域性特征，又具有典型的山地城市特征，表现出明显的异质性、多样化的景观组合特征和生态经济价值，尤其是在人为干扰频繁的城镇化区域。首先，重庆市作为西南地区的核心城市，城镇化进程快，城乡系统景观格局时空变化明显，具有代表性。其次，重庆市景观过程受山水格局控制，景观格局的演变方式与平原地区差异显著。与东部经济发达城市相比，重庆市经济具有明显的结构差异和阶段性差异，第二产业比重高。地域性特征以及经济模式的差异决定了重庆市景观变化过程中生态-经济效益损益特征具有独*性。因此，本书选取重庆市作为研究区，重点考虑快速城镇化这一影响景观变化的综合要素，以土地利用/覆盖景观格局演变过程为基础，兼顾山区景观过程外在景观格局变化导致的生态效益损益以及内在的生产生活方式转变引发的社会经济效益损益，开展西南山区强异质性景观过程中生态-经济损益的综合评估，探寻其中蕴含的机制，为山区景观过程的评价提供新的思路和方法，为西南山区可持续发展提供借鉴。
1.2 国内外研究现状与动态分析
1.2.1 景观过程中的生态效益研究
现有景观过程中的生态效益研究可以概括为生态环境质量、生态服务功能、生态安全等方面（万利，2009）。
生态环境研究涉及景观过程中的大气环境、水环境、热环境等。景观变化与生态环境关系研究主要从两个方面来说明：一方面，景观需要生态环境要素的支撑，生态环境的保护与改善以健康的景观格局和功能为保障。通过优化景观格局，提升景观功能，降低景观变化对生态环境的负面影响，服务区域产业结构优化，提高区域社会经济可持续发展水平。另一方面，景观变化过程也受到区域人口经济增长、资源消耗、地域扩张等因素的剧烈影响，从而导致景观生态效应恶化、生态环境要素支撑能力低下、灾害频发等问题，抑制区域可持续发展（罗媞等，2014；刘耀林和焦利民，2005）。根据环境库兹涅茨曲线假说（Grossman and Krueger，1995；Ekins，1997），区域发展由初级阶段到高级阶段，环境污染影响下的生态环境质量呈现倒“U”形的过程拟合曲线。我国东部部分省区市已进入“U”形曲线的上升阶段，中西部还处于“U”形曲线的下降阶段（罗能生等，2013）。生态环境质量退化主要源于区域系统自组织的不协调以及区域城乡系统物质、能量交换过程中不合理的土地利用方式。Romero等（1999）认为不合理的工业布局、交通运输工具尾气排放及城乡交错带土地利用与覆被变化（land use cover change，LUCC）是大气污染加剧的主因。城镇景观扩展导致的地表水泥化和植被破坏会对水、热环境产生影响（Yin et al.，2011），Schneider等（2012）、Khan（2005）认为地表不透水层是导致城市洪水和水土流失加剧的重要原因；城市热岛的空间分布、强度与城镇建成区的布局、面积具有一致性已经在众多研究中得以证实（李国栋等，2013；Liu et al.，2011；Priyadarsini et al.，2008）。
自1997年Costanza等关于全球生态系统服务价值的研究成果在Nature上发表以来，生态系统服务功能及其价值研究便受到生态学、景观生态学、生态经济学者的关注（Nelson et al.，2009；Ring，2008；Sagoff，2008）。以城镇化为代表的区域社会经济综合发展是推动LUCC的重要原因，其深刻改变着城乡生态系统的结构，使景观格局与过程都发生了剧烈的变化，从而对生态服务价值产生影响。因此，社会经济快速发展的区域成为生态系统服务功能研究的热点（黄云凤等，2012；郭伟，2012；刘桂林等，2014）。宏观上，生态系统服务价值的高低与景观格局变化的关系非常密切，耕地、水域等生态用地的减少是生态系统服务价值下降的直接原因（万利，2009）。城镇建设用地扩张作为景观变化过程*为剧烈的类型之一，关于其生态系统服务功能，不同研究存在分歧，一部分研究将其与自然生态系统相对应，认为其无生态服务功能价值（Costanza et al.，1997；何英彬等，2010；曾杰等，2014）；另一部分研究将城镇视为城乡系统物质、能量转移过程的重要环节，认为城镇在涵养水源、净化环境等方面有负效应，且不容忽视（万利，2009；董家华等，2007）。微观上，少量研究对城镇内部公园绿地、内河水域等半自然生态景观进行了评价（Bolund and Hunhammar，1999；胡喜生，2012；田刚和蔡博峰，2004），认为其以休憩、美学功能价值为主；也有研究认为地域文化社会环境等因素会对城市绿地生态系统服务功能产生一定影响（Cilliers et al.，2013）。方法上，传统的生态系统服务价值往往依靠单位面积生态服务价值系数表进行静态评价（Costanza et al.，1997），但是生态系统具有很强的异质性，采用一套经验系数进行服务价值测度往往存在很大的争议（Zang et al.，2011）。光谱遥感技术以其提供的生态参数为生态系统服务价值的动态核算提供了新的数据基础和测度手段（潘耀忠等，2004），其与地理信息系统（geographic information system，GIS）空间分析技术相结合，能够对快速城市化区域进行定量的生态资产价值评估及其动态变化研究（陈明辉等，2012）。相对于经验系数法，其客观性更强，更有利于不同区域之间的横向比较。
景观过程中生态安全评价主要集中在综合评价和景观生态评价两个方面。研究方法涉及综合评价模型、生态承载力模型、景观生态学模型等。综合评价模型通过提取行政单元内基本生态、经济、社会指标，再经过权重组合实现生态安全评价（郭斌和任志远，2009；荀斌等，2012），该类评价基于统计指标可获取性，较为灵活，但是仅能进行整体评价，难以打破行政单元限制。生态承载力模型以生态足迹法*为典型（Rees，1992），该方法过于强调社会经济发展对生态的影响而忽略了其他环境影响因素的作用；黄庆旭等（2009）考虑气候因素，构建了气候干旱和经济发展双重压力下的水资源承载力模型，进行了有意义的尝试。景观生态学模型是近年来较为常用的方法，其以生态理论为基础，建立区域景观格局与生态系统稳定性的关系［如压力-状态-响应（pressure-state-response，PSR）概念框架］，借助GIS和遥感（remote sensing，RS）手段将景观格局与生态流有机结合，分析生态安全，并能实现景观尺度上生态风险的空间格网单元评估（宋豫秦和曹明兰，2010；杨青生等，2013）。该方法可操作性强，但评价结果受景观尺度容错性影响较大（荆玉平等，2008）。
1.2.2 景观过程中的经济效益研究
景观过程中的经济效益研究以景观城镇化过程为主，涉及产业结构调整与用地效率改变两大方面。
城镇化与区域产业结构演变的互动，是城市发展与产业结构有序演变的重要路径（李诚固等，2004）。宏观尺度上，不同发展阶段、不同地域的城镇产业结构演化与城镇化表现出不同的互动特征，刘艳军和李诚固（2009）通过构建产业结构演变的城市化响应强度系数模型，将东北地区分为不同的地域类型。产业结构演变还表现为空间集聚，典型相关分析表明产业集群与城市化之间存在着显著的相关性（陆根尧等，2011；Brulhart and Mathys，2008）。中观尺度上，城镇化会对郊区农业产生影响，发达城市郊区农业经历着生产大宗农产品为主向为城市提供农副产品为主，再向兼具生产、生态、休闲为主的都市型农业转变的发展模式（汤进华，2012）。微观尺度上主要揭示了城镇化过程中城镇内部建设用地结构与产业结构关系。鲁春阳（2011）研究表明城镇用地结构一定程度上决定了产业布局，产业发展水平和产业结构影响土地资源的利用方式、结构、空间布局和利用效益。
城镇化过程中用地效率评价以单位建筑面积所承载的经济活动量作为重要指标。宏观上，建设用地扩张对经济增长的贡献存在区域差异和阶段差异，姜海和曲福田（2009）研究认为经济发展阶段时序梯度上，建设用地扩张对经济增长的贡献会逐渐减小。蒋芳等（2007）则基于地理空间指标体系的城市蔓延测度方法，认为我国新增建设用地经济产出水平低于原有用地绩效，扩展效率不高。评价方法上，综合指标法、柯布-道格拉斯生产函数（Cobb-Douglas production function，C-D函数），回归方法、探索空间数据分析（exploratory spatial data analysis，ESDA）方法、数据包络分析（data envelopment analysis，DEA）等（班茂盛等，2008；曹广忠和白晓，2010；王海燕等，2012；陈伟和吴群，2014）是评价城镇化过程中用地效率的常用方法；协整检验、脉冲响应函数等对城市建设用地、经济发展与城市化之间的动态关系检验效果较好（赵可和张安录，2011）。以上研究侧重于行政单元内城镇用地效率的分析，空间尺度大。何英彬等（2010）则从景观尺度入手，结合土地利用类型图和经济数据，对经济密度进行了网格空间表达，为城镇用地效率评价提供了一种新的思路（Graham and Kim，2008）。
1.2.3 景观过程中生态-经济效益的综合研究
通过文献综述可以发现，现有的生态-经济效益的综合研究主要集中于生态经济学研究领域。研究对象上，现有的定量研究主要是针对兼具生态功能和经济产出功能的农田、森林、草地等生态用地，借助社会经济统计数据构建生态经济系统耦合模型（王继军等，2010；汤青和徐勇，2011），以及通过生态服务价值与经济产值等进行农业生态经济系统、林业生态经济系统综合效益研究（万志芳和蒋敏元，2001）；对单一类型生态用地时序变化或退耕还林、还草等生态用地类型空间转换过程中的生态-经济互动过程等研究较多（庄大昌和唐晓春，2006），而同样涉及景观类型空间转换过程与生态、经济效益耦合关系的深入研究则较为欠缺。为数不多的研究以理论研究为主，侧重于提出一种区域景观可持续发展和区域生态经济平衡的协同发展模式（张忠国和高军，2004；韩士元，2005；王如松和欧阳志云，2012）；结构、功能构成研究多（王振波等，2011），耦合生成内在机理研究少（杨玉珍，2014）。另外，部分研究
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