張小強 王云燕 黃娟
摘要?以江蘇省環(huán)太湖和沿海地區(qū)為研究對象,運用遙感影像資料及地理信息技術(shù),將研究區(qū)域土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、濕地、人工表面及其他用地6種土地利用類型,并對各類用地空間分布及比例進行現(xiàn)狀分析?;谕恋乩妙愋图熬坝^類型指數(shù)探討太湖一級保護區(qū)2010—2015年土地利用動態(tài)變化規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建區(qū)域生態(tài)風險指數(shù),對江蘇鹽城市沿海生態(tài)風險時空分布及演變情況進行分析。結(jié)果表明,環(huán)太湖地區(qū)人工表面面積最大,沿海地區(qū)則以耕地為主,太湖一級保護區(qū)以濕地為主,2010—2015年各地類轉(zhuǎn)化復雜,景觀格局趨于復雜化、分散化。區(qū)域生態(tài)風險評價表明沿海地區(qū)生態(tài)風險程度自內(nèi)陸向沿海呈梯度狀增大趨勢。區(qū)域生態(tài)風險及土地利用方式轉(zhuǎn)變與人類的生產(chǎn)、生活有著密不可分的關(guān)系,因此,應優(yōu)化土地利用轉(zhuǎn)化模式,加強較高生態(tài)風險區(qū)域生態(tài)保護,以實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)性發(fā)展及區(qū)域生態(tài)風險的有效管理。
關(guān)鍵詞?太湖;沿海地區(qū);土地利用;生態(tài)風險評價;景觀格局
中圖分類號?X?826文獻標識碼?A文章編號?0517-6611(2020)17-0097-07
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.025
開放科學(資源服務(wù))標識碼(OSID):
Land Use Change and Ecological Risk Analysis around Taihu Lake and Coastal Areas in Jiangsu Province from 2010 to 2015
ZHANG Xiao?qiang1,2, WANG Yun?yan3,HUANG Juan1,2
(1. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Engineering, Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science, Nanjing, Jiangsu 210036;2. Jiangsu Environmental Protection Group Co., Ltd., Nanjing,Jiangsu210036;3. College of Environment, Hohai University, Nanjing,Jiangsu 210036)
Abstract?This article focused on the area around Taihu Lake and coastal areas in Jiangsu Province, and used remote sensing image data and geographic information technology to divide the land use types in the study area into six land use types: cultivated land, forest land, grassland, wetland, artificial surface and other land use types. The current status of the spatial distribution and proportion of various land uses was analyzed. Based on the land use type and landscape type index, the dynamic changes of land use in Taihu first?grade protected areas from 2010 to 2015 were discussed. Based on this, a regional ecological risk index was constructed to analyze the spatial and temporal distribution and evolution of coastal ecological risks in Yancheng, Jiangsu. The results showed that the area around Taihu Lake had the largest artificial surface area, the coastal areas were dominated by cultivated land, and the Taihu first?grade protected areas were dominated by wetlands. The transformation between various land types was complex and the landscape pattern tended to become more complex and decentralized between 2010 and 2015. The regional ecological risk assessment showed that the ecological risk of coastal areas increased gradually from inland to coastal areas. Regional ecological risks and changes in land use were closely related to human production and life. Therefore, it should optimize land use conversion mode, strengthen ecological protection area of high ecological risk, in order to achieve sustainable development and effective management of ecological risks of regional land use of resources.
Key words?Taihu Lake;Coastal area;Land use;Ecological risk assessment;Landscape pattern
土地是人類從事一切經(jīng)濟活動和生存發(fā)展的基礎(chǔ),其結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定為人類社會的可持續(xù)性發(fā)展提供先決條件[1-2]。1995年,國際地圈-生物圈計劃(IGBP)與全球環(huán)境變化中的人文因素計劃(HDP)聯(lián)合確定土地利用/覆被變化(land use and land cover change,LUCC)為科學研究計劃的核心項目,使LUCC研究成為全球變化研究的前沿和熱點[3-4]。LUCC是區(qū)域人類活動的指示器,作為人類開發(fā)利用自然地理環(huán)境最直觀的表現(xiàn)形式之一,其與人類活動及全球環(huán)境變化緊密相連,一定程度上反映人與自然相互作用的過程[5-6]。近年來,隨著人類對地表空間占用范圍及自然生態(tài)系統(tǒng)干擾程度的擴大,原始自然環(huán)境和景觀格局發(fā)生一系列變化。為更好地尋求人與自然和諧發(fā)展、合理有效規(guī)避生態(tài)風險,探究土地利用時空演變及區(qū)域生態(tài)風險評價已成為當前區(qū)域環(huán)境管理、生態(tài)修復工作的熱點研究領(lǐng)域之一[7-8]。
生態(tài)風險評價(ecological risk assessment)是研究生態(tài)系統(tǒng)及其組分在受到外界一種或多種壓力的情況下,對其可能發(fā)生或正在發(fā)生的不利生態(tài)影響的過程進行評估的一種方法[9-10]。最初起源于20世紀80年代,局限于人體健康風險評價領(lǐng)域[11]。隨著生態(tài)風險評價理論和方法的迅速發(fā)展,評價尺度由種群、生態(tài)系統(tǒng)向景觀和區(qū)域水平不斷擴大,區(qū)域生態(tài)風險評價[12-14]則是在區(qū)域尺度上描述和評價環(huán)境污染、人為脅迫或自然災害等一種或多種風險因子對不同區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能等產(chǎn)生不利作用的可能性和潛在危害程度,引入空間異質(zhì)性理論,體現(xiàn)不同土地利用方式和強度對生態(tài)影響的區(qū)域性和積累性特征。景觀生態(tài)評價作為區(qū)域生態(tài)風險評價的重要分支領(lǐng)域,旨在研究人類因素與景觀格局和景觀生態(tài)的相互作用。近年來,基于土地利用動態(tài)變化的區(qū)域生態(tài)風險評價已成為研究焦點[15-22]。鞏杰等[15]基于土地利用變化的生境脆弱度和景觀生態(tài)損失度,對甘肅白龍江流域的景觀生態(tài)風險及其時空分異進行評價;王濤等[16]利用 GIS 空間分析技術(shù)和 Fragstats 軟件構(gòu)建景觀生態(tài)風險指數(shù),對洱海流域生態(tài)風險時空變化及演變機制進行評價;高永年等[20]基于太湖流域土地利用變化,構(gòu)建景觀生態(tài)風險評價指數(shù),探究景觀生態(tài)風險與土地利用變化的效應。除流域外,城市水平及沿海地區(qū)的生態(tài)風險評估也得到不斷發(fā)展,肖琳等[23]對天津市,譚三清等[24]對長沙市,曾勇[25]對呼和浩特市區(qū)進行土地利用及時空分布特征評價;高賓等[26]、吳莉等[27]、田穎等[28]基于景觀格局分別對錦州灣沿海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、山東沿海地區(qū)、江蘇沿海地區(qū)進行土地利用生態(tài)風險評價。但區(qū)域生態(tài)風險問題往往由多個因素交互作用引起,產(chǎn)生的影響后果往往難以預測,需要針對不同地區(qū)的區(qū)域特征進行評價和分析。
江蘇省太湖流域及沿海地區(qū)近30多年來在經(jīng)濟建設(shè)領(lǐng)域取得了顯著的成績,在長三角乃至全國范圍內(nèi)起到了舉足輕重的作用。但同時也付出了巨大的生態(tài)環(huán)境代價,優(yōu)質(zhì)耕地大幅流失、河湖濕地萎縮、生物多樣性降低、海洋自然岸線減少,物種資源嚴重衰退、生態(tài)服務(wù)功能不斷下降、土壤污染逐步顯現(xiàn),經(jīng)濟社會快速發(fā)展與資源環(huán)境承載能力不足的矛盾突出,未來中長期生態(tài)風險日逾凸顯。因此,筆者以江蘇省環(huán)太湖及沿海地區(qū)為研究對象,探究土地利用現(xiàn)狀及變化特征,構(gòu)建生態(tài)風險評價指數(shù),對沿海地區(qū)鹽城市進行區(qū)域生態(tài)風險評價,以期為江蘇省環(huán)太湖和沿海地區(qū)的土地利用資源可持續(xù)利用及生態(tài)安全提供科學依據(jù)。
1?研究區(qū)概況
太湖流域是長江下游以太湖為中心的一個支流水系,包括江蘇省蘇南地區(qū),浙江省的嘉興、湖州兩市及杭州市的一部分,上海市的大部分。該研究中環(huán)太湖流域僅為常州市、無錫市、蘇州市3市行政區(qū)域范圍。流域面積約3.69×104 km2,其中山區(qū)丘陵占16%,河湖水面占16%,平原占68%,流域內(nèi)中間為平原、洼地,西部為天目山、茅山及山麓丘陵,北、東、南三邊受長江口及杭州灣泥沙淤積的影響,形成沿江及沿海高地,整個地形呈“碟狀”,太湖及主要湖泊湖底高程為1.0 m。流域位于中緯度地區(qū),屬濕潤的北亞熱帶氣候,具有明顯的季風特征,年平均氣溫15~17 ℃,自北向南遞增,自然植被主要分布于丘陵山地,從北向南植被組成與類型漸趨復雜。
江蘇省海岸帶位于長江淮河下游、黃東海之濱,海岸線全長889 km,北起蘇魯交界繡針河口,南至長江口南岸蘇滬交界處,海域面積3.75×104 km2,屬于粉沙淤泥質(zhì)海岸。江蘇沿海處于膠遼隆起與蘇北-南黃海凹陷帶的過渡地帶,以盱眙-響水-開山島一線為界。海岸地貌分為海岸平原、潮間帶、0~20 m近海海底平原。江蘇省沿海地區(qū)包括連云港、鹽城市、南通市3個市的市區(qū)及下屬灌云、東臺、海門等(縣)市,位于北亞熱帶和暖溫帶過渡帶,土地和灘涂資源豐富(圖1)。
2?數(shù)據(jù)來源與研究方法
2.1?數(shù)據(jù)來源及處理
在多源遙感影像數(shù)據(jù)(LANDSAT 8,SPOT 6&7,ASTER)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合江蘇省30 m DEM地形數(shù)據(jù)、野外實地調(diào)查及江蘇省行政區(qū)劃資料,應用光譜、空間、時間等多維信息獲取的方法,利用ERDAS軟件對遙感影像數(shù)據(jù)進行幾何校正、輻射定標、大氣校正、影像融合、影像鑲嵌、影像裁剪、影像重采樣、區(qū)域裁剪等數(shù)據(jù)預處理,利用最大似然法進行監(jiān)督分類,其Kappa系數(shù)為0.76。在地理信息系統(tǒng)(geographical information system,GIS)及遙感(remote sensing,RS)技術(shù)的支持下,基于研究區(qū)域土地資源利用狀況,結(jié)合區(qū)域景觀特征和光譜特征,建立遙感解譯標志,對不同時期的遙感影像進行解譯分析,得到江蘇省環(huán)太湖流域及沿海地區(qū)土地覆被圖,并對遙感影像分類結(jié)果進行精度檢驗,該研究的Kappa系數(shù)在0.86以上,符合江蘇省土地分類精度要求。
2.2?研究方法
(1)景觀損失度指數(shù)。
景觀指數(shù)是景觀生態(tài)學中最常用的定量研究方法,通過單個指數(shù)或若干個指數(shù)組合,其數(shù)值變化表征的生態(tài)意義不僅可以描述景觀格局及變化,也可將格局與過程聯(lián)系起來。不同景觀類型對維護區(qū)域原有生態(tài)功能的能力不同,促進景觀格局演變的能力不同,對外界干擾的抵抗力也不同。選取景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱度指數(shù)來構(gòu)建景觀損失指數(shù),用以反映外界干擾下各景觀類型代表的生態(tài)系統(tǒng)受到的風險威脅程度,其計算公式:
Ri=Si×Fi(1)
式中,Ri為第i類景觀的景觀損失度指數(shù),Si為景觀干擾度指數(shù),F(xiàn)i為景觀脆弱度指數(shù)。
景觀干擾度指數(shù)由景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)和景觀優(yōu)勢度加權(quán)疊加,表達式:
Si=aCi+bNi+cDi(2)
其中,Ci=niAi,Ni=A2AiniA,
Di=Oi+Pi+2Qi4
式中,Ci為景觀破碎度指數(shù);Ni為景觀分離度指數(shù);Di為景觀優(yōu)勢度;a、b、c為Ci、Ni、Di 3種指數(shù)對應的權(quán)重,權(quán)重之和為1;ni為景觀i對應的斑塊數(shù),Ai為景觀i對應的面積,A為景觀的總面積,Qi為斑塊i出現(xiàn)的樣方數(shù)與總樣方數(shù)之比,Pi為斑塊i的數(shù)目與斑塊總數(shù)之比,Qi為斑塊i的面積與總面積之比[29]。結(jié)合前人已有研究成果[15,30],認為破碎度指數(shù)最重要,其次為分離度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù),以上3種指數(shù)分別賦權(quán)重 0.6、0.3、0.1。
景觀脆弱度指景觀類型對外部干擾能力抵抗力的大小,遭受外界風險時偏離穩(wěn)定狀態(tài)的難易程度。結(jié)合研究區(qū)域的景觀特點及已有研究成果,認為未利用地最為脆弱,建設(shè)用地最為穩(wěn)定。各類景觀類型的脆弱度表現(xiàn)為未利用地>水域>耕地>草地>林地>建設(shè)用地,依據(jù)景觀類型脆弱性由高到低依次賦值,未利用地= 6、水域=5、耕地=4、草地=3、林地=2、建設(shè)用地=1,并進行歸一化處理后,得到各景觀類型自身的脆弱度指數(shù)Fi。
(2)風險小區(qū)劃分。
為了將生態(tài)風險評價指數(shù)空間化顯示,運用ArcGIS對研究區(qū)域范圍進行網(wǎng)格化以劃定采集生態(tài)風險評價單元的樣本。綜合考慮研究區(qū)域的評價范圍及斑塊大小,將研究區(qū)域劃分為5 km×5 km的正方形網(wǎng)格,共計460個評價單元樣區(qū),對研究區(qū)域進行等間距采樣,利用每種景觀類型的景觀損失度指數(shù)和每種景觀類型在樣區(qū)的面積比重,分別計算各評價單元樣區(qū)的生態(tài)風險,作為樣區(qū)中心點的生態(tài)風險值。
(3)景觀生態(tài)風險指數(shù)。
景觀生態(tài)風險指數(shù)用以描述研究區(qū)域生態(tài)損失相對大小,該研究中景觀生態(tài)風險指數(shù)根據(jù)每種景觀類型的景觀損失指數(shù)和每種景觀類型在樣區(qū)的面積比重,計算各風險小區(qū)的生態(tài)風險,計算公式:
ERIi=ni=1AkiAkRi(3)
式中,ERIi為第i個風險小區(qū)的景觀生態(tài)風險指數(shù);Ri為第i類景觀的景觀損失度指數(shù);Aki為第k個風險小區(qū)內(nèi)景觀類型i 的面積;Ak為第k個風險小區(qū)的面積,為景觀類型。
(4)地統(tǒng)計分析。
地統(tǒng)計學是用于統(tǒng)計一系列檢測、模擬、估計變量在空間上的相關(guān)關(guān)系和格局的方法。半方差分析方法作為地統(tǒng)計學的一部分,運用統(tǒng)計學方法來進行空間特征分析,為了更加直觀地反映研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)風險等級的空間分布特征,利用ArcGIS中的空間分析及地統(tǒng)計功能,將460個風險小區(qū)的風險指數(shù)賦給樣區(qū)中心點,采用半方差函數(shù)理論擬合分析,對樣本點的風險值進行空間插值,得到研究區(qū)的生態(tài)風險空間分布圖。半方差計算公式:
γ(h)=12n(h)n(h)i=1[Z(xi+h)-Z(xi)]2(4)
式中,γ(h)是半方差;h是樣本距;Z(xi)、Z(xi+h)是位于xi、xi+h處的風險值;n(h)是間距為h的樣本對總數(shù)。半方差有 3 個基本參數(shù):塊金值(nugget)、基臺值(sill)、變程(range)。當h=0 時,γ(h)為塊金值C0;當h增大A0(變程),直到γ(h)為一個穩(wěn)定不變的常數(shù),這個常數(shù)就是基臺值(C0+C),C是結(jié)構(gòu)方差;塊金值C0表示由隨機因素引起的變異,結(jié)構(gòu)方差C表示空間自相關(guān)造成的變異;基臺值[C(0+C)]表示研究區(qū)總的變異程度,值越大總的空間差異性越大;塊金值與基臺值的比值[C0/ (C0+C)]表示系統(tǒng)中變量的空間相關(guān)程度,若小于25%,說明相關(guān)性強;若大于75%,說明相關(guān)性很弱。
運用GIS空間分析模型對半方差函數(shù)進行擬合,并在此基礎(chǔ)上采用Kriging法對鹽城沿??h市風險值進行空間插值,并對風險值進行分級統(tǒng)計,共分為5級,即低風險區(qū)(ERI≤0.25)、較低風險區(qū)(0.25
(5)空間自相關(guān)分析。
空間自相關(guān)分析的目的是確定變量在空間上的依賴關(guān)系,以及這種關(guān)系是否對變量在空間上的分布格局有重要影響,有全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)之分。利用全局自相關(guān)系數(shù)Morans I指數(shù)測度研究區(qū)域生態(tài)風險值在整體上的自相關(guān),反映整體空間關(guān)聯(lián)和差異狀態(tài)。并用空間關(guān)聯(lián)局域指標(LISA)進行局部空間自相關(guān)分析,檢測局部地區(qū)是否存在統(tǒng)計顯著的生態(tài)風險高高集聚“熱點區(qū)”和低低集聚“冷點區(qū)”。
Morans I指數(shù)公式:
I=nni=1nj=1wij(xi-)(xj-)/ni=1nj=1wijni=1(xi-)2(5)
LISA公式:
LISA=(xi-)jwij(xj-)/i(xj-)2/n(6)
式中 ,I為生態(tài)風險的雙變量全局自相關(guān)系數(shù),xi、xj為變量x在相鄰配對柵格細胞的值,是平均值,wij是相鄰權(quán)重,n是空間單元總輸。I取值在[-1,1],大于0表示正相關(guān),小于0表示負相關(guān),等于0表示不相關(guān)。
3?結(jié)果與分析
3.1?研究區(qū)域土地利用現(xiàn)狀
通過對多源遙感影像數(shù)據(jù)進行幾何校正和圖像掩膜,在影像光譜特征、紋理特征的基礎(chǔ)上,建立遙感影像解譯標志,進行圖像處理。將江蘇省環(huán)太湖及沿海地區(qū)土地利用劃分為人工表面、林地、濕地、草地、耕地、其他6類用地類型,并對各類土地利用類型的空間分布及比例進行分析。
(1)環(huán)太湖地區(qū)土地利用現(xiàn)狀。
環(huán)太湖地區(qū)包括常州、無錫、蘇州3市行政區(qū)域,面積為1.75×104 km2,2015年土地利用類型以人工表面、濕地、耕地、林地為主,總比例為996%。其中人工表面6 272 km2,占江蘇太湖流域面積358%;其次為濕地、耕地和林地,分別為32.3%、25.5%、61%。(圖2、3)。
2015年太湖一級保護區(qū)(沿湖岸5 km區(qū)域)總面積為3 793.81 km2,主要為林地、耕地、濕地和人工表面。其中林地面積399.26 km2,占10.51%;耕地面積367.23 km2,占968%;人工表面面積513.87 km2,占13.54%;濕地面積2 511.31 km2,占66.19%,其中太湖湖泊面積2 427.8 km2,占濕地面積的96.67%;其他用地面積2.14 km2,占0.06%(圖4)。
(2)沿海地區(qū)土地利用現(xiàn)狀。
江蘇省沿海地區(qū)面積為3.22×104 km2,2015年土地利用類型以耕地、人工表面、濕地為主,總比例為98.6%。其中耕地2.18×104 km2,占沿海地區(qū)面積67.5%;其次為人工表面和濕地,分別為20%、11%(圖5、6)。
以江蘇海岸線向陸延伸10 km作為近岸地區(qū)海岸帶范圍,北起繡針河口蘇魯交界海陸分界點,南至啟東市連興港口,全長889 km,區(qū)域內(nèi)面積5 452 km2。江蘇省近岸地區(qū)2015年土地利用類型以耕地、濕地、人工表面為主,總比例為96.7%。其中耕地面積2 272 km2,占海岸帶地區(qū)面積417%;其次為濕地和人工表面,分別為35.2%、19.8%,有少部分林地,主要位于連云港云臺山地區(qū)(圖7、8)。
3.2?土地利用動態(tài)變化情況
利用2010年與2015年遙感影像解譯獲取的土地利用變化數(shù)據(jù),對太湖流域一級保護區(qū)5年來土地利用變化情況進行統(tǒng)計分析(表1)。2010—2015年,太湖流域一級保護區(qū)土地利用類型以濕地、人工表面和
林地為主,其中濕地景觀面積百分比最大,占總面積的65%
以上,是太湖流域一級保護區(qū)的優(yōu)勢類型。從2010—2015
年土地利用變化情況來看,耕地和人工表面增加幅度較大,分別增加了95.05和52.89 km2。林地和濕地面積減少,分別減少了119.49和30.56 km2。其他用地類型裸土增加了2.11 km2。濕地雖然5年來面積有下降趨勢,但仍是區(qū)域景觀基質(zhì)類型。
按照土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的計算公式,利用Markov模型對一級保護區(qū)土地利用變化過程進行空間統(tǒng)計分析,得到2010—2015年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(表2)。結(jié)果表明,2010—2015年,太湖一級保護區(qū)各類用地變化明顯,林地是主要的轉(zhuǎn)出類型,耕地是主要的轉(zhuǎn)入類型。林地轉(zhuǎn)出的主要去向為耕地、人工表面和濕地,轉(zhuǎn)換百分比分別為20.65%、18.16%和6.88%。耕地轉(zhuǎn)入主要依靠林地和人工表面轉(zhuǎn)換而來,轉(zhuǎn)換比例分別為29.17%和21.45%。濕地減少,人工表面是濕地的主要轉(zhuǎn)出方向,轉(zhuǎn)移率為2.47%。人工表面面積增加主要由林地、濕地和耕地轉(zhuǎn)換而來。轉(zhuǎn)入比例分別為18.33%、12.21%和9.32%。其他用地類型主要指裸地是面積變化相對較小的土地利用類型,5年間,裸地面積增加了2.11 km2,主要由林地和濕地轉(zhuǎn)入。同時亦有小部分臨近太湖入湖河道周邊的裸地因閑置長草而重新轉(zhuǎn)變?yōu)闈竦亍?/p>
通過對2010—2015年景觀格局變化指數(shù)的計算(表3),可以看出太湖流域一級保護區(qū)景觀水平趨于破碎化,區(qū)域景觀格局更加復雜化和分散化。太湖流域一級保護區(qū)總斑塊數(shù)從2010年的5 357個增加為2015年6 401個,景觀斑塊數(shù)量的增加說明大的斑塊逐漸被分離成小的斑塊。斑塊數(shù)的增加主要是由于耕地及人工表面斑塊數(shù)增加所致。最大斑塊指數(shù)下降,表明區(qū)域景觀格局正被小塊的優(yōu)勢景觀所取代,呈現(xiàn)出景觀的復雜化和多樣化。2010—2015年香農(nóng)多樣性指數(shù)下降,而香農(nóng)均勻度指數(shù)呈增加趨勢,表明景觀優(yōu)勢組分對景觀整體控制作用減弱,景觀異質(zhì)性程度逐漸提高,在人類活動影響下,土地利用朝著多樣化和均勻化方向發(fā)展。分維數(shù)的降低及分離度指數(shù)的增加,進一步意味著各景觀類型的分布更加分散。
3.3?沿海地區(qū)生態(tài)風險評價
在氣候變暖、海平面上升的大背景下,作為介于海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)過渡帶的江蘇省海岸帶生態(tài)系統(tǒng)脆弱性凸顯,景觀破碎化明顯,災害頻發(fā),生態(tài)服務(wù)價值明顯降低。鹽城市作為江蘇省面積最大的沿海城市,擁有江蘇省最長海岸線、最大沿海灘涂和海岸濕地,擁有丹頂鶴和大豐麋鹿兩大世界珍稀生物保護區(qū),在生物多樣性維持和生態(tài)環(huán)境保護方面具有重要作用。因此選取鹽城海岸帶作為土地利用變化研究對象,具有典型性和代表性。運用 GIS 和遙感技術(shù),在兩期土地利用數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,利用景觀指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風險評價模型,探討研究區(qū)生態(tài)風險時空變化特征及景觀生態(tài)驅(qū)動力,以期為江蘇沿海城市化過程中區(qū)域土地可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
(1)土地利用生態(tài)風險分析。
由表4可知,耕地是研究區(qū)最主要的景觀,面積達 78%以上,分布廣,為區(qū)域基質(zhì),其他景觀分布于其周圍或鑲嵌其中。其次是建設(shè)用地,建設(shè)用地面積不斷增大,但其斑塊個數(shù)逐漸下降,這是由于其主要侵占周邊的耕地以及農(nóng)村居住用地,因此整體集聚,破碎度降低,分離度變小。水域面積增大的同時,其斑塊個數(shù)增大為 50.17%,導致其優(yōu)勢度呈遞增趨勢,分離度和破碎度不斷減小。與建設(shè)用地和草地不同的是,耕地、草地面積不斷減小,但兩者的斑塊個數(shù)變化不大,兩者的分離度均不斷增大。林地面積呈先增后減的趨勢,但其破碎度和分離度一直上升。
[10] 徐蘭,羅維,周寶同.基于土地利用變化的農(nóng)牧交錯帶典型流域生態(tài)風險評價:以洋河為例[J].自然資源學報,2015,30(4):580-590.
[11] 雷炳莉,黃圣彪,王子健.生態(tài)風險評價理論和方法[J].化學進展,2009,21(Z1):350-358.
[12] 顏磊,許學工.區(qū)域生態(tài)風險評價研究進展[J].地域研究與開發(fā),2010,29(1):113-118,129.
[13] 許學工,林輝平,付在毅,等.黃河三角洲濕地區(qū)域生態(tài)風險評價[J].北京大學學報(自然科學版),2001,37(1):111-120.
[14] 任金銅,楊可明,陳群利,等.貴州草海濕地區(qū)域土地利用景觀生態(tài)安全評價[J].環(huán)境科學與技術(shù),2018,41(5):158-165.
[15] 鞏杰,趙彩霞,謝余初,等.基于景觀格局的甘肅白龍江流域生態(tài)風險評價與管理[J].應用生態(tài)學報,2014,25(7):2041-2048.
[16] 王濤,張超,于曉童,等.洱海流域土地利用變化及其對景觀生態(tài)風險的影響[J].生態(tài)學雜志,2017,36(7):2003-2009.
[17] XIE H L,WANG P,HUANG H S.Ecological risk assessment of land use change in the Poyang Lake eco?economic zone,China[J].International journal of environmental research and public health,2013,10:328-346.
[18] 黃木易,何翔.近20年來巢湖流域景觀生態(tài)風險評估與時空演化機制[J].湖泊科學,2016,28(4):785-793.
[19] 王娟,崔保山,劉杰,等.云南瀾滄江流域土地利用及其變化對景觀生態(tài)風險的影響[J].環(huán)境科學學報,2008,28(2):269-277.
[20] 高永年,高俊峰,許妍.太湖流域水生態(tài)功能區(qū)土地利用變化的景觀生態(tài)風險效應[J].自然資源學報,2010,25(7):1088-1096.
[21] 許妍,高俊峰,高永年.基于土地利用動態(tài)變化的太湖地區(qū)景觀生態(tài)風險評價[J].湖泊科學,2011,23(4):642-648.
[22] 盧宏瑋,曾光明,謝更新,等.洞庭湖流域區(qū)域生態(tài)風險評價[J].生態(tài)學報,2003,23(12):2520-2530.
[23] 肖琳,田光進.天津市土地利用生態(tài)風險評價[J].生態(tài)學雜志,2014,33(2):469-476.
[24] 譚三清,李寧,李春華,等.長沙市土地利用生態(tài)風險及評價[J].中國農(nóng)學通報,2010,26(15):336-342.
[25] 曾勇.區(qū)域生態(tài)風險評價:以呼和浩特市區(qū)為例[J].生態(tài)學報,2010,30(3):668-673.
[26] 高賓,李小玉,李志剛,等.基于景觀格局的錦州灣沿海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)生態(tài)風險分析[J].生態(tài)學報,2011,31(12):3441-3450.
[27] 吳莉,侯西勇,徐新良,等.山東沿海地區(qū)土地利用和景觀格局變化[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2013,29(5):207-216,293.
[28] 田穎,李冰,王水.江蘇沿海地區(qū)土地利用/覆被及景觀格局變化分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2014,42(1):318-322.
[29] 位宏,徐麗萍,李曉蕾,等.博斯騰湖流域景觀生態(tài)風險評價與時空變化[J].環(huán)境科學與技術(shù),2018,41(S1):345-351.
[30]JIN C J,ZHANG J Q,ZHANG Y,et al.Research on the watershed ecological risk management [J].Applied mechanics and materials,2014,44(8):272-276.