《Sustainable Environment》：Assessment of habitat and flood control functions by the nested landscape structure of watersheds in Imba-Numa Lake basin, Japan
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本研究通过构建嵌套式流域分析框架，首次量化了日本印旛沼流域内社会生态生产景观（SEPLS）的生境功能（以日本棕蛙Rana japonica为指示物种）与雨水蓄存功能（基于加权HAND模型）的协同效应。研究发现，两类功能在距水体100米范围内呈现显著正相关（r=0.820, p<0.001），且采用嵌套流域单元评估的生态防灾减灾（Eco-DRR）潜力得分较传统单尺度方法提升0%–16%。研究强调，在高度异质性的SEPLS中，忽视流域嵌套结构可能导致可塑面积单元问题（MAUP），为全球类似景观的生态安全规划提供了多尺度整合范式。
引言
全球范围内洪涝灾害频发，其中亚洲季风区因城市化与土地抛荒导致社会生态生产景观（SEPLS）退化，加剧了灾害风险。印旛沼流域作为日本典型Satoyama生态系统，其 mosaic 景观结构兼具生物多样性维持与雨水蓄存潜力，但传统单尺度评估难以捕捉其功能的空间异质性。本研究通过嵌套流域单元分析，揭示景观结构与Eco-DRR功能的关联性。
研究方法
研究区选取日本千叶县印旛沼流域，采用高分辨率土地利用（HRLULC）与数字高程模型（DEM）数据，划分顶层流域单元（0–100 ha）与底层单元（1–10 ha）。生境功能以日本棕蛙栖息地适宜性指数（HSI）为指标，修正原模型并剔除障碍物因子（SI4），采用SI1（繁殖空间质量）、SI2（非繁殖空间质量）与SI3（繁殖-非繁殖空间距离）的加权计算。雨水蓄存功能通过加权HAND模型评估，结合土地条件与土地利用系数（水田=1.0，城市=0.0，绿地=0.5），以河谷与坡地平均HAND阈值5米界定蓄存潜力。两类功能整合为Eco-DRR潜力得分，并基于距离水体的梯度分析协同效应。
结果分析
生境与雨水蓄存功能在距水体100米内呈强协同性，潜力值随距离增加而衰减。Eco-DRR高值区集中于流域北部，与河谷-水田（Valley-Paddy）、低地-水田（Lowland-Paddy）景观组分正相关（R2≥0.4），而高地-城市（Upland-City）组分呈负相关。通过层次聚类识别四类流域单元：Cluster 1（高地农业/城市化区）潜力最低；Cluster 2（河谷-水田/坡地-森林区）与Cluster 4（森林化河谷区）因景观异质性高，传统方法低估其潜力达16%；Cluster 3（低洼/填海区）因水文连通性丧失，虽潜力值高但功能受限。决策树分析表明，河谷-水田面积占比≥10%或河谷-森林占比≥7%是高分潜力的关键阈值。
讨论
嵌套结构凸显了SEPLS中尺度效应对功能评估的影响：Cluster 2与4的雨水积累过程形成干-湿梯度，需差异化设计渗透（坡地）与蓄存（河谷）措施。填海导致的Cluster 3水文隔离警示人工改造对生态连续性的破坏。研究建议Eco-DRR规划应结合指示物种生境需求、多尺度流域结构及距离危险区的功能衰减规律，避免MAUP引发的决策偏差。
结论
印旛沼案例证实，嵌套流域框架能有效量化SEPLS中生境与防灾功能的协同空间，为全球类似景观（如西班牙Huerta de Valencia、厄瓜多尔Chakra系统）的可持续管理提供方法论支持。未来需进一步耦合水文模型与生物指示物种动态，优化异质景观下的生态安全格局。
