張 鋒, 陳偉強(qiáng), 馬月紅, 耿藝偉

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 河南 鄭州 450002)

土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是針對(duì)土地利用過程中發(fā)生不利生態(tài)影響可能性的評(píng)價(jià)，對(duì)認(rèn)知土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生機(jī)制，降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)概率以及優(yōu)化土地利用具有重要意義[1-2]，隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，導(dǎo)致環(huán)境管理目標(biāo)的轉(zhuǎn)變，多風(fēng)險(xiǎn)源、多受體及區(qū)域景觀水平階段已經(jīng)成為當(dāng)前土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的重點(diǎn)[3]。而基于人類開發(fā)導(dǎo)致的景觀格局轉(zhuǎn)變、土地利用類型變化的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更加關(guān)注生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空異質(zhì)性，其重點(diǎn)為評(píng)價(jià)人類活動(dòng)在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生的不良影響[4]。近年來(lái)，由于大、中型城市建設(shè)以及“城鄉(xiāng)融合”等戰(zhàn)略的實(shí)施，土地開發(fā)活動(dòng)愈加頻繁，導(dǎo)致各種生態(tài)環(huán)境問題的出現(xiàn)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)逐漸成為研究和解決環(huán)境問題的重要手段。國(guó)內(nèi)大量學(xué)者從不同角度對(duì)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，提出了不同的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型：包括基于P-S-R模型設(shè)計(jì)土地利用生態(tài)安全(LUES)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型[5-6]，利用土地類型面積比重構(gòu)建生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型[7-8]，從景觀結(jié)構(gòu)角度利用景觀擾動(dòng)指數(shù)與景觀脆弱指數(shù)構(gòu)建模型對(duì)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)等[9-11]，其中從景觀角度出發(fā)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究越來(lái)越多，研究尺度大到城市群[12]、市域[13-15]、小到縣域[4]、濕地公園等[11]，研究區(qū)域包括流域[16-17]、干旱區(qū)[10]、海岸帶[18]、丘陵區(qū)[19]以及農(nóng)林交錯(cuò)帶等[9]，盡管前人研究尺度以及研究區(qū)域包含甚廣，但對(duì)黃河沿岸土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究還有所缺乏，黃河流域作為中華民族的發(fā)源地，從西到東橫跨9個(gè)省區(qū)以及青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和黃淮海平原4個(gè)地貌單元，由于河水沖積水土流失嚴(yán)重，土地類型變化頻繁。2019年9月習(xí)近平總書記在河南鄭州主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)并發(fā)表重要講話，明確指出黃河流域在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位，深刻闡明黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重大意義，因此研究黃河流域沿岸土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化特征，對(duì)加強(qiáng)黃河治理保護(hù)、降低黃河沿岸土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重大意義。為此，本文以河南省黃河沿岸7個(gè)城市為研究對(duì)象，以2005，2010，2015以及2018年4期土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)景觀擾動(dòng)指數(shù)與景觀脆弱指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，借助土地轉(zhuǎn)移矩陣與空間自分析方法對(duì)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，研究結(jié)果可為正確認(rèn)識(shí)黃河流域沿岸城市土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)土地景觀資源保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、管控措施制定等提供一定的理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河流域途徑河南省7個(gè)市區(qū)，包括三門峽市、洛陽(yáng)市、焦作市、新鄉(xiāng)市、鄭州市、開封市以及濮陽(yáng)市，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風(fēng)氣候，南北過渡性明顯。研究區(qū)域大多為平原、丘陵地貌，耕地是主要的景觀基質(zhì)，林地和草地主要位于研究區(qū)的西南方向，以鄭州為中心的7個(gè)市區(qū)，近幾年來(lái)發(fā)展迅速，建設(shè)用地面積快速增長(zhǎng)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所采用的2005，2010，2015和2018年土地利用類型柵格數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。所用數(shù)據(jù)的分辨率為30 m，在此基礎(chǔ)上參考《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2017)》并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況將研究區(qū)土地類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地以及未利用地(見封3，附圖4)。

1.3 研究方法

1.3.1 構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

(1) 景觀擾動(dòng)指數(shù)(Ei)。同一地區(qū)的生物多樣性、生態(tài)環(huán)境整體結(jié)構(gòu)和功能、生態(tài)系統(tǒng)的更新和演替受到不同景觀類型構(gòu)成的影響，表現(xiàn)出不同的特征，同時(shí)生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力的大小也與該地區(qū)景觀類型的構(gòu)成密切相關(guān)[4]。景觀擾動(dòng)指數(shù)(Ei)用來(lái)反映外界干擾(主要是人類活動(dòng))對(duì)生態(tài)環(huán)境(由不同的景觀類型組成)的影響程度，可以通過對(duì)景觀破碎度指數(shù)(Ci)、景觀分離指數(shù)(Ni)和景觀優(yōu)勢(shì)指數(shù)(Di)三者賦予權(quán)重累加獲得，以反映出不同景觀構(gòu)成的干擾程度，景觀擾動(dòng)指數(shù)的大小主要受人類活動(dòng)的影響，受人類開發(fā)活動(dòng)影響越大，擾動(dòng)指數(shù)越大，隨之生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越大，反之則越小[2,4,9-10]，景觀擾動(dòng)指數(shù)(Ei)可以用下面的公式表示：

Ei=aCi+bNi+cDi

(1)

式中：a,b,c為各景觀指數(shù)權(quán)重,且其和為1,根據(jù)前人研究結(jié)果[9-11]并結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn),認(rèn)為景觀破碎度的分布特征比較重要,分離度重要程度,結(jié)合專家打分法將景觀破碎度權(quán)重賦值為0.5;分離度賦值為0.3;優(yōu)勢(shì)度賦值為0.2。

景觀破碎度指數(shù)(Ci)可表示為：

(2)

景觀分離指數(shù)(Ni)可表示為：

(3)

景觀優(yōu)勢(shì)指數(shù)(Di)可表示為：

(4)

式中：Ai為景觀類型i的面積；A為景觀總面積;ni為景觀類型i的斑塊數(shù);Qi為斑塊i出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)數(shù)/總風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)數(shù);Mi為斑塊i的數(shù)目/斑塊總數(shù);Li為斑塊i的面積/風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的總面積[2]。

(2) 景觀脆弱指數(shù)(Fi)。景觀脆弱指數(shù)用來(lái)表示不同生態(tài)系統(tǒng)的易損性，不僅反映了土地本身的自然屬性，更是人為因素和自然因素綜合作用的結(jié)果，景觀脆弱指數(shù)越大，表明對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的干擾越大，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)越高。結(jié)合前人研究以及研究區(qū)實(shí)際情況認(rèn)為建設(shè)用地最為穩(wěn)定，不易產(chǎn)生土地利用類型的變化，故將建設(shè)用地賦值為1；未利用地是指農(nóng)用地和建設(shè)用地以外的荒草地、沙地、裸巖、裸土地等，受環(huán)境變化、人類活動(dòng)影響較大，土地利用類型改變相對(duì)容易，其景觀脆弱性最強(qiáng)，最為敏感，故將未利用地賦值為6；水域、耕地、林地、草地則根據(jù)前人研究結(jié)果和各自脆弱性特點(diǎn)分別賦值為5,4,3,2[2]。進(jìn)行歸一化處理后得到研究區(qū)的各土地類型景觀脆弱指數(shù)。

(3) 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(ERI)。在對(duì)上述景觀擾動(dòng)指數(shù)和景觀脆弱指數(shù)研究分析的基礎(chǔ)上，為了描述樣地內(nèi)生態(tài)損失的大小，通過采樣方法將空間格局轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)變量，以此構(gòu)建土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)ERI。

(5)

式中：n為景觀類型數(shù)量;Ski為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)第i類景觀組分的面積;Sk為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)總面積。

1.3.2 空間自相關(guān)分析

(1) 全局Moran’sI指數(shù)?？臻g自相關(guān)分析的目的是度量某一變量是否在空間上相關(guān)，并描述其相關(guān)程度如何。本研究采用Moran’sI指數(shù)圖對(duì)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)全局空間自相關(guān)進(jìn)行分析描述。具體計(jì)算公式[20]為：

Global Moran’sI=

(6)

(2) 局部Moran’sI指數(shù)。利用局部Moran’sI指標(biāo)局部空間自相關(guān)性，對(duì)空間集聚和空間異質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，并生成LISA聚類圖。局部Moran’sI指數(shù)計(jì)算公式為[20]：

(7)

(8)

式中：yi，yj是標(biāo)準(zhǔn)化后的空間單元觀測(cè)值； 其余變量與全局Moran’sI指數(shù)變量含義相同。

1.3.3 基于格網(wǎng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)劃分與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分析 本文根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)，在參考前人研究以及考慮研究區(qū)空間異質(zhì)性和斑塊大小的基礎(chǔ)上[4,9,12]，借鑒傳統(tǒng)景觀生態(tài)學(xué)中關(guān)于景觀取樣大小的方法，即網(wǎng)格劃分大小應(yīng)當(dāng)為斑塊平均面積的2～5倍，為減少網(wǎng)格對(duì)大斑塊的切割，選取耕地平均斑塊面積的5倍，利用GIS軟件將研究區(qū)劃分6 km×6 km的采樣網(wǎng)格，采樣方式為等間距系統(tǒng)采樣法，共計(jì)1 737個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)。在利用空間自相關(guān)分析證明了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值有空間自相關(guān)性的基礎(chǔ)上，在GIS中計(jì)算每個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，然后將每個(gè)網(wǎng)格的值賦予該網(wǎng)格的中心點(diǎn)，最后采用克里金插值法進(jìn)行空間插值得到研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布值。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用變化分析

通過2005—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表(表1)分析可知，從總體上看，13 a間，研究區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地面積增加了38.05%，增長(zhǎng)趨勢(shì)較快，這與城市化的快速發(fā)展、以及城市的擴(kuò)張是分不開的，其中草地面積減少了10.70%、林地面積減少了2.41%，一部分是土地開墾導(dǎo)致的面積減少，還有一部分是建設(shè)用地的擴(kuò)張占用了城市周圍的草地和林地；水域面積減少了4.81%，這可能是由于河流水位的逐漸下降，開墾河畔導(dǎo)致水域面積減少；未利用地面積減少了34.75%，大部分是由于開墾耕地導(dǎo)致的。從土地類型轉(zhuǎn)變上看，13 a間有277 495.47hm2耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，這是建設(shè)用地增加的主要來(lái)源，表明早期的城市擴(kuò)張大多是以犧牲耕地為主；在研究時(shí)期內(nèi)，有96 759.81 hm2的建設(shè)用地轉(zhuǎn)化為耕地，其中主要是農(nóng)村居民點(diǎn)用地轉(zhuǎn)化為耕地，這是由于在“城鄉(xiāng)融合”、“美麗鄉(xiāng)村建設(shè)”和“鄉(xiāng)村振興”等戰(zhàn)略的實(shí)施下，河南省開展大量村莊規(guī)劃、整治工作，在土地整治、遷村并點(diǎn)等具體工程中使得原本凌亂分布、用地浪費(fèi)的農(nóng)村居民點(diǎn)變得更加集中，同時(shí)將廢的宅基地復(fù)墾為耕地，使得耕地面積增加；而草地、林地和水域分別有44 580.87，35 392.32，31 014.36 hm2轉(zhuǎn)化為耕地，是補(bǔ)充建設(shè)用地占用耕地的主要來(lái)源。

表1 研究區(qū)2005-2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

2.2 景觀格局指數(shù)變化分析

由表2景觀指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，2005—2018年，耕地是研究區(qū)域內(nèi)最主要的景觀，班塊面積最大，分布最為廣泛；其次是建設(shè)用地。從破碎度和分離度來(lái)看：在研究期限內(nèi)耕地的破碎度先減小后保持不變，分離度先減小后增加，減小的拐點(diǎn)都出現(xiàn)在2010年，這是由于在2010年耕地斑塊數(shù)量出現(xiàn)較大幅度減少；建設(shè)用地面積和斑塊數(shù)量不斷增加，破碎度和分離度相對(duì)2005年都有所降低，這是由于建設(shè)用地的擴(kuò)張占用了周圍其他用地類型，使的建設(shè)用地集聚性不斷增強(qiáng)；林地面積和斑塊數(shù)量在2005—2010年期間減少較快，2010—2018年期間變化幅度較小，所以其破碎度和分離度先減小后基本保持不變；草地面積整體上在減小，而斑塊數(shù)量變化幅度不大，因此其破碎度和分離度整體上在增大；水域面積先增后減，而斑塊數(shù)量一直在增多，這可能是水位下降導(dǎo)致水域連通性減低，導(dǎo)致其破碎度和分離度在不斷增加。

表2 黃河沿岸各景觀類型景觀指數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

2.3.1 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間自相關(guān)分析 根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，利用GeoDa軟件計(jì)算出研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的2005，2010，2015以及2018年4期全局Moran’sI值，分別為0.561 9，0.573 7，0.568 2以及0.566 3，且通過顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值在空間上呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，存在空間集聚特征，同時(shí)為下一步的插值分析奠定了理論前提。與全局自相關(guān)相似，利用GeoDa軟件對(duì)4個(gè)時(shí)期土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的局部空間聚集情況進(jìn)行分析，得到LISA聚類圖(圖1)，由圖1可知，研究區(qū)域內(nèi)以“高—高”、“低—低”聚集模式為主，說(shuō)明土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)急劇變化的區(qū)域相對(duì)較小，“高—高”區(qū)域主要分布在黃河沿岸以及農(nóng)村居民點(diǎn)散亂分布的區(qū)域，“低—低”區(qū)域主要分布在研究區(qū)域邊界處，主要是大面積的林地以及草地分布區(qū)。

圖1 黃河沿岸2005-2018年土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值LISA聚類圖

2.3.2 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化分析 根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，將值賦予網(wǎng)格中心點(diǎn)，采用克里金插值法進(jìn)行空間插值得到4個(gè)時(shí)期土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值的空間分布圖(圖2)。利用自然斷點(diǎn)法將研究區(qū)劃分為5個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.047≤ERI<0.087)，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.087≤ERI<0.105)，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.105≤ERI<0.119)，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.119≤ERI<0.131)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.131≤ERI<0.151)，結(jié)果見圖2。從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值大小來(lái)看：2005—2018年，4個(gè)時(shí)期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最小值依次為0.047 2，0.047 5，0.047 4以及0.047 6，最大值依次為0.147 9，0.150 5，0.146 2以及0.150 7，最小值和最大值大致呈N形變化，并且變動(dòng)幅度較小。從空間分布來(lái)看，在4個(gè)時(shí)期內(nèi)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布區(qū)域大致相同，呈條狀和塊狀分布，條狀大多分布在黃河沿岸，由于黃河水位的變化以及河水對(duì)兩岸土壤的沖擊，土地利用類型不斷變化，大部分在耕地和水域之間轉(zhuǎn)變，使得人類干擾活動(dòng)增強(qiáng)，導(dǎo)致土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高；塊狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大多分布在農(nóng)村居民點(diǎn)零散分部的平原區(qū)，由于居民點(diǎn)斑塊分布過于零散，破碎度以及分離度較高，使得干擾度較高，土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值也高。低和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大多分布在研究區(qū)域四周以及西南大部分區(qū)域，其中西南、西北區(qū)域大部分為大面積的林地和草地，受人為干擾較小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值低；其他低和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)所處的區(qū)域耕地和建設(shè)用地是主要的景觀基質(zhì)，并且農(nóng)村居民點(diǎn)面積都較大，耕地和建設(shè)用地破碎度和分離度較小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值較低；在較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)包裹的研究區(qū)域中部出現(xiàn)部分較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，大多位于各城市建成區(qū)，由于大面積都是建設(shè)用地，受人類干擾后的損失度低，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值相對(duì)較低。

圖2 研究區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布

由表3各年份土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積分析可知，在研究時(shí)限內(nèi)，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)所占面積最大，其次是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積最小的是高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；從面積變化來(lái)看，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積在逐年增加，分別增加了335 223.45和149 024.16 hm2，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積先減少后增加，總體上較2005年減少了143 642.72 hm2；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積在逐年減少，分別減少了179 419.86和161 185.05 hm2，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積變化說(shuō)明，研究區(qū)內(nèi)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體上在不斷改善；由表4各類風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積轉(zhuǎn)移矩陣分析可知，有342 231.48 hm2的較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)化為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加的唯一來(lái)源；中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要向較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)化，占中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)出面積的98.4%；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)出對(duì)象涉及到3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，最主要是中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積達(dá)到325 801.08 hm2；50%左右的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)全部轉(zhuǎn)化為較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其中塊狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少較多，主要是因?yàn)槌擎?zhèn)居民點(diǎn)斑塊在擴(kuò)張，農(nóng)村居民點(diǎn)小斑塊數(shù)目減少，大班塊數(shù)目增加，耕地和建設(shè)用地的連通性都在增強(qiáng)，破碎度和分離度降低，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值隨之降低，其他塊狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少的原因也與之相同。從總體轉(zhuǎn)移方向來(lái)看，各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要向相鄰風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)化，僅有少量地區(qū)出現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)移，說(shuō)明研究區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化相對(duì)穩(wěn)定，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)急劇變化的區(qū)域較小。

表3 研究區(qū)各年份土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積hm2

表4 2005-2018年各類風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

3 討論與結(jié)論

(1) 2005—2018年，從地類變化來(lái)看：研究區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地面積增加，且增長(zhǎng)趨勢(shì)較快；其他幾類用地面積均有不同程度的減少；從地類轉(zhuǎn)移來(lái)看，耕地是建設(shè)用地增加的主要來(lái)源，林地、草地和水域主要轉(zhuǎn)化為耕地，不同程度上補(bǔ)充了建設(shè)用地對(duì)耕地的占用。

(2) 在研究時(shí)段內(nèi)，研究區(qū)域內(nèi)四期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)全局Moran’sI值分別為0.561 9，0.573 7，0.568 2以及0.566 3，土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在空間上呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，存在空間集聚特征；且LISA聚類圖顯示研究區(qū)域內(nèi)“高—高”、“低—低”是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要的空間聚集模式，說(shuō)明土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)急劇變化的區(qū)域相對(duì)較小。

(3) 2005—2018年，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最小值和最大值呈N形變化，且變化幅度較??；4個(gè)時(shí)期內(nèi)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布區(qū)域大致相同，呈條狀和塊狀分布，條狀大多分布在黃河沿岸，塊狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大多分布在農(nóng)村居民點(diǎn)零散分部的平原區(qū)；低和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大多分布在研究區(qū)域四周以及西南大部分區(qū)域，這些區(qū)域大部分為大面積的林地和草地。在研究時(shí)限內(nèi)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積在逐年增加，其中較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加的唯一來(lái)源，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)入的主要來(lái)源是較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積先減少后增加，總體呈減小趨勢(shì)；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積在逐年減少；各風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要向相鄰風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)化，僅有少量地區(qū)出現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)移，說(shuō)明研究區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化相對(duì)穩(wěn)定，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)急劇變化的區(qū)域較小。

研究區(qū)地勢(shì)西高東低，除三門峽和洛陽(yáng)兩市有大面積集中分布的林地和草地外，其余各市林地和草地面積相對(duì)較少，因此研究區(qū)內(nèi)低和較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中分布在三門峽和洛陽(yáng)兩個(gè)地區(qū)；黃河沿岸高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于焦作、新鄉(xiāng)、鄭州和開封4個(gè)地區(qū)，主要是由于這4個(gè)地區(qū)黃河沿岸多為耕地，河水沖積容易造成水土流失，并且水位下降使得沿岸土地類型在耕地和水域之間轉(zhuǎn)變，受人為干擾活動(dòng)較大，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，并且在13 a間面積變化不大，非黃河沿岸的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)多處于農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊破碎，且斑塊面積較小的地區(qū)，主要分布在洛陽(yáng)、新鄉(xiāng)和開封，建設(shè)用地和耕地連通性弱，破碎度和分離度大，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值較高，在研究時(shí)限內(nèi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少部分多來(lái)源于塊狀高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，尤其是焦作和新鄉(xiāng)兩市，自2010年開始高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)幾乎全部轉(zhuǎn)化為較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，這部分地區(qū)耕地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地是主要土地類型；在河南省開展遷村并點(diǎn)、土地整治等活動(dòng)下，建設(shè)用地和耕地斑塊總數(shù)量在減少，但大斑塊數(shù)量在增多，因此連通性增強(qiáng)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值在降低，因此科學(xué)的村莊規(guī)劃、整治工作在改善農(nóng)村人居環(huán)境的同時(shí)也可以降低土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；洛陽(yáng)、三門峽兩個(gè)地區(qū)黃河沿岸多為林地和草地，可以降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)，減小了土地類型轉(zhuǎn)變的頻率以及人為干擾活動(dòng)的影響，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值較低。因此就研究區(qū)而言，洛陽(yáng)、三門峽兩個(gè)地區(qū)應(yīng)注重林地和草地的保護(hù)，穩(wěn)定該地區(qū)黃河沿岸土地利用低風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，同時(shí)開展科學(xué)合理的村莊規(guī)劃，可以有效降低平原地區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值；焦作、新鄉(xiāng)、鄭州和開封應(yīng)注重對(duì)黃河沿岸水土流失的治理，穩(wěn)定黃河沿岸土地類型，降低人為活動(dòng)干擾，同時(shí)對(duì)散亂分布的農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃、整治，提高建設(shè)用地連通性，降低耕地破碎度，以達(dá)到降低土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的目的。