李洪慶,程飛飛,宋紅艷,陳明慧

(河海大學(xué)公共管理學(xué)院,江蘇 南京 211100)

土地結(jié)構(gòu)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、政策與環(huán)境共同作用的結(jié)果,土地利用變化與生態(tài)問題息息相關(guān)[1-2]。沿海地區(qū)快速城市化和工業(yè)化的發(fā)展使得城市土地結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化。如?？谑泻０稁С鞘薪ㄔO(shè)和臨港產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,造成林地和水域不僅面積減少而且更加破碎、分離[3],研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加;湛江市沿海紅樹林景觀被砍伐,造成生物多樣性喪失的同時(shí)降低了生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值[4]。景觀具有高度異質(zhì)性[5]的特征,不同的土地利用類型可以視為不同的景觀類型[6],組成景觀的空間組分(斑塊)在受到人類活動(dòng)的干擾時(shí)以不同的速度和強(qiáng)度發(fā)生變化。人類的經(jīng)濟(jì)開發(fā)活動(dòng)主要是在景觀層次上進(jìn)行的,這就使得生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以通過景觀這一要素衡量[7-8]。目前對(duì)于沿海城市土地的研究主要集中在土地演變[9]、協(xié)調(diào)發(fā)展[10]兩方面:①土地演變表征城市擴(kuò)張研究方面,王德智等[11]、何華春等[12]、吳琛璐等[13]分別采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、土地利用動(dòng)態(tài)度模型等方法對(duì)?？谑?、鹽城市、福建省等海岸帶土地利用時(shí)空變化及轉(zhuǎn)移特征、驅(qū)動(dòng)力等進(jìn)行了研究;②協(xié)調(diào)發(fā)展表征海岸帶復(fù)合系統(tǒng)特征研究方面,應(yīng)超等[14]、黃麗華等[15]、常亮[16]分別采用耦合協(xié)調(diào)度模型對(duì)溫州市、廈門港、大連海岸帶等經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了研究。相關(guān)研究為沿海城市的土地利用、生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展、國土空間規(guī)劃等提供了科學(xué)的建議,同時(shí)指出不合理的土地利用方式和開發(fā)強(qiáng)度影響了區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)[17],改變了生態(tài)系統(tǒng)的格局[18]并威脅著區(qū)域生態(tài)環(huán)境的安全[19]。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以土地利用格局為風(fēng)險(xiǎn)綜合體,能反映一個(gè)地區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)或威脅程度[20]?；谕恋乩米兓木坝^生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)可以反映人類活動(dòng)破壞生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、影響生態(tài)系統(tǒng)功能的程度,從而為風(fēng)險(xiǎn)管控提供有效手段[21],應(yīng)用較為廣泛的為基于風(fēng)險(xiǎn)源匯[22]和景觀格局[23]的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。其中,景觀格局指數(shù)可以量化描述景觀格局在結(jié)構(gòu)、面積、形態(tài)上的特征[24],景觀格局指數(shù)分析法能夠增強(qiáng)對(duì)景觀異質(zhì)性和生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的關(guān)注[25]。而從景觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā),分別借助景觀干擾度指數(shù)和脆弱度指數(shù)構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,可以反映區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)受到的外部干擾和自身抵御外部干擾的能力[26]。目前國內(nèi)外景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)象主要圍繞流域[27]、海岸帶[28]、濕地[29]、盆地[30]、老城區(qū)[31]、生態(tài)脆弱區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)展開。研究發(fā)現(xiàn),由于城市無序擴(kuò)張、退耕還濕、海洋戰(zhàn)略等政策的實(shí)施,耕地和未利用地面積減少,建設(shè)用地面積增加,沿海地區(qū)景觀趨于復(fù)雜和分散,破碎化程度加劇,加重了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度[32-34]。

依靠沿海優(yōu)勢(shì),東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展,帶動(dòng)了中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)強(qiáng)勁增長,2022年東部沿海八省兩市一區(qū)(遼寧省、河北省、山東省、江蘇省、浙江省、福建省、廣東省、海南省、天津市、上海市、廣西壯族自治區(qū))GDP總量約占全國GDP總量的70%。隨著東部沿海地區(qū)人口的增加和快速的城市化,造成濱海濕地圍墾與沿海林地過度利用,沿海城市土地利用結(jié)構(gòu)和區(qū)域景觀格局發(fā)生了巨大的變化[35],直接或間接地加劇了自然景觀的破碎化[36]進(jìn)程,造成海洋資源開發(fā)與利用的空間爭(zhēng)奪、海岸工程大規(guī)模建設(shè)損害海域生態(tài)環(huán)境、沿海資源開發(fā)的多元主體因利益失衡潛藏社會(huì)沖突、濱海區(qū)內(nèi)部多個(gè)功能區(qū)之間及其與老城區(qū)之間缺乏聯(lián)動(dòng)等一系列問題,對(duì)東部沿海城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生了巨大的影響和壓力[37]。本文以中國東部沿海53個(gè)城市為研究對(duì)象,基于2010年、2015年、2020年土地利用變化數(shù)據(jù),探究城市土地利用變化規(guī)律,評(píng)價(jià)不同城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空演變特征,以期為東部沿海區(qū)域國土空間規(guī)劃、生態(tài)分區(qū)管控提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

本文研究范圍北起鴨綠江口,南至北侖河口,包括遼寧省的大連市、丹東市、錦州市、營口市、盤錦市、葫蘆島市,河北省的唐山市、秦皇島市、滄州市,天津市,山東省的青島市、東營市、煙臺(tái)市、濰坊市、威海市、日照市、濱州市,江蘇省的南通市、連云港市、鹽城市,上海市,浙江省的杭州市、寧波市、溫州市、嘉興市、紹興市、舟山市、臺(tái)州市,福建省的福州市、廈門市、莆田市、泉州市、漳州市、寧德市,廣東省的廣州市、深圳市、珠海市、汕頭市、江門市、湛江市、茂名市、惠州市、汕尾市、陽江市、東莞市、中山市、潮州市、揭陽市,廣西壯族自治區(qū)的北海市、防城港市、欽州市,海南省海口市、三亞市等53個(gè)沿海城市,由于數(shù)據(jù)獲取原因,研究區(qū)域不涉及港澳臺(tái)地區(qū)。

憑借臨海的區(qū)位優(yōu)勢(shì),東部沿海地區(qū)對(duì)外經(jīng)濟(jì)聯(lián)系十分便利,城市發(fā)展迅速,從北至南形成了環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)、長江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)、海峽兩岸經(jīng)濟(jì)區(qū)、珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)。同時(shí)東部沿海地區(qū)受海洋影響,氣候宜人,吸引了大量的人口[38]。由于東部沿海地區(qū)是中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口承載力最高的區(qū)域,在可持續(xù)發(fā)展方面面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。自1970年以來,中國圍海造地面積已高達(dá)6600km2,自然海岸線長度從20世紀(jì)40年代的14800km驟降到2020年的6000km,濱海灘涂面積損失約2.19萬km2,2010—2018年,渤海周邊城市化面積又增長了近30.96%[39]。20世紀(jì)80年代以來,自然岸線保有率低、濕地資源萎縮、生物多樣性減少等問題逐漸顯現(xiàn)[40],導(dǎo)致城市生態(tài)服務(wù)功能降低,土地碎片化,生態(tài)災(zāi)害頻發(fā)[41]。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

行政區(qū)劃數(shù)據(jù)(地市和縣級(jí))來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心2020版矢量地圖數(shù)據(jù)(www.webmap.cn),考慮到 2010—2020 年研究區(qū)的縣區(qū)級(jí)行政區(qū)劃有所調(diào)整,為保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和可比性,各時(shí)期均統(tǒng)一采用2020年的地市、縣區(qū)行政邊界作為行政分區(qū)。2010年、2015年和2020年的土地利用數(shù)據(jù)從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)獲取[42]。2010年的遙感解譯為Landsat-TM/ETM遙感影像數(shù)據(jù),2015年、2020年土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)更新為Landsat 8 遙感影像數(shù)據(jù)。

遙感解譯識(shí)別土地利用類型包括了水田、旱地、河渠、湖泊、灘涂、海洋等26種。為了研究需要,根據(jù)土地資源及其利用屬性,將其歸為6大類,見表1。

表1 土地利用數(shù)據(jù)分類

表2 2010—2020年沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布

2 研究方法

2.1 土地利用變化

根據(jù)不同時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù),采用疊加代數(shù)計(jì)算形成東部沿海地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣,計(jì)算2010—2020年各土地利用的變化量,并以和弦圖表示。

2.2 景觀格局指數(shù)

基于王泉斌等[43-44]的研究結(jié)果,運(yùn)用Fragstats3.2軟件計(jì)算不同城市不同景觀類型的斑塊數(shù)量、總面積、周長,以反映景觀結(jié)構(gòu)、面積和形態(tài)特征。

2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元主要分為行政邊界類[45],地貌、流域類[46]和網(wǎng)格類[47]3類。以行政邊界劃分風(fēng)險(xiǎn)單元的方法多用于人類活動(dòng)密集區(qū)域,如海岸帶地區(qū)、沿海城市,便于土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理措施的制定和實(shí)施[48]。鑒于研究區(qū)尺度跨度大,且海南省?？谑小⑷齺喪信c大陸海岸帶在空間上不相鄰,因此將城市行政邊界作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元。

2.3.2景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中,廣泛應(yīng)用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的乘積表示景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[49],風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率一般采用某一土地利用類型面積占風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元總面積的比值表示;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值也稱景觀損失度,通常由景觀干擾度和景觀脆弱度表征。

a.景觀干擾度指數(shù)Si表征不同景觀組成部分在城市化過程中遭受的人為干擾程度,如人口密度帶來的資源和環(huán)境的變化[50]。而景觀干擾度通常又由破碎度、連通性、形狀變化等反映。景觀破碎度指數(shù)Ci表征景觀成分復(fù)雜和不連續(xù)的程度,反映人類活動(dòng)的改變引起城市生態(tài)系統(tǒng)的變化[51]程度,表明景觀類型在自然或人為干擾下由連續(xù)的整體斑塊向復(fù)雜的不連續(xù)斑塊轉(zhuǎn)變的過程。景觀分離度指數(shù)Ni表征了斑塊的分散程度,反映了外界干擾對(duì)城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。景觀分維度指數(shù)Di強(qiáng)調(diào)斑塊的幾何規(guī)律性,反映了斑塊形狀的復(fù)雜性、不規(guī)則性。東部沿海城市由于人口活動(dòng)強(qiáng)度大、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密集,城市景觀更容易被打破和嚴(yán)重支離破碎。景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)、景觀分維度指數(shù)和景觀干擾度指數(shù)計(jì)算公式如下:

Ci=ni/Ai

(1)

(2)

(3)

Si=aCi+bNi+cDi

(4)

其中

a+b+c= 1

式中:a、b、c為權(quán)重,根據(jù)Mo等[52]的研究結(jié)果,a=0.5,b=0.3,c=0.2;Ai為景觀類型i的面積;ni為景觀類型i的斑塊數(shù)量;A為景觀總面積;Pi為景觀類型i的周長。Si的大小與景觀受人為干擾程度大小成正比;Ci反映景觀生態(tài)系統(tǒng)的碎片化程度,其值越大,相應(yīng)評(píng)價(jià)單元越不穩(wěn)定;Ni的大小與景觀類型空間分布的復(fù)雜程度成正比;Di的取值范圍為 1～2,其值越大,景觀斑塊的形狀越復(fù)雜,當(dāng)Di< 1.5 時(shí),貼片形狀相對(duì)簡(jiǎn)單,當(dāng)Di= 1.5時(shí),貼片處于布朗隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),穩(wěn)定性較差,當(dāng)Di>1.5 時(shí),補(bǔ)丁形狀復(fù)雜。

b.景觀脆弱度指數(shù)Fi反映了不同景觀類型對(duì)外部干擾的敏感性,其程度與景觀生態(tài)系統(tǒng)演替階段有關(guān)。根據(jù)Lin等[53]的研究結(jié)果,結(jié)合研究區(qū)的特點(diǎn),將景觀類型按照脆弱性從高到低賦值為:6(未利用地)、5(水域)、4(耕地)、3(草地)、2(林地)、1(建設(shè)用地),經(jīng)歸一化計(jì)算得到Fi。

c.景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)E是從格局-過程視角出發(fā),根據(jù)景觀損失度和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的乘積得到的,用來表征東部沿海城市的脆弱性和受干擾程度[47,49]。系統(tǒng)分析東部沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布,比較東部沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),根據(jù)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大小,將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分為5個(gè)級(jí)別:高(E>0.039)、中高(0.036

(5)

其中

Ri=SiFi

式中:Aki為第k個(gè)城市內(nèi)景觀類型i的面積;Ak為第k個(gè)城市的總面積;Ri為景觀損失度。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

圖1 沿海城市土地利用空間分布

東部沿海城市土地利用主要類型是耕地、林地、建設(shè)用地,分別占土地總面積的40.71%、34.47%和12.79%。從整個(gè)宏觀格局來看,東部沿海城市帶以長江口、杭州灣為界,長江口、杭州灣以北多耕地,杭州灣以南多林地、農(nóng)村居民點(diǎn)和工礦交通用地。建設(shè)用地主要集中于地勢(shì)平坦的華北平原、長江三角洲平原和珠江三角洲平原;草地面積占5.13%,主要分布于山東沿海城市的黃河三角洲地區(qū)、東部山地區(qū)域和福建沿海城市大部分地區(qū);水域面積占6.80%,多分布于遼寧省沿海城市、天津市、河北省沿海城市、江蘇省沿海城市和浙江省沿海城市;未利用地面積占比僅為0.11%,零星分布在岸線附近。整體上,東部沿海城市帶土地利用呈現(xiàn)以北耕南林為主的陸域多類型混合區(qū)域的宏觀格局特征(圖 1)。北方耕地占比多,耕地抵御外界干擾的能力弱于林地,生態(tài)脆弱性高于南方。從城市來看,耕地占比較大的城市主要有河北省滄州市,山東省濱州市、東營市、濰坊市,江蘇省連云港市、鹽城市、南通市;林地占比較大的城市主要有遼寧省丹東市,浙江省杭州市、溫州市,福建省福州市、寧德市,廣東省惠州市、陽江市、江門市,廣西壯族自治區(qū)防城港市。2015—2020年環(huán)渤海地區(qū)建設(shè)用地和水域增加較多,位于城市中心周邊地區(qū)和臨海區(qū)域的建筑用地增加較明顯;渤海灣和萊州灣的人工濕地、濕地自然保護(hù)區(qū)增加較明顯。2015—2020年江蘇省沿海三市土地開發(fā)現(xiàn)象加劇,表現(xiàn)為耕地與建設(shè)用地間的劇烈轉(zhuǎn)換,耕地占城市土地總面積的比重均最大,但在“十三五”期間耕地逐漸縮減,建設(shè)用地不是圍繞城市中心集中連片式增加,而是呈現(xiàn)散團(tuán)式鑲嵌、遍地開花式擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)。上海市西南部及南部地區(qū)單一成片的耕地則轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、草地等,地區(qū)景觀異質(zhì)性有所提高。沿南海城市土地利用變化幅度較小,主要變化集中在珠江口地區(qū),以深圳市為代表,“十三五”期間建設(shè)用地面積稍有增加。

圖2 2010—2020年沿海城市土地利用面積

從圖 2可以看出,2010—2020年不同的土地利用類型變化程度不同:耕地面積減少5769.33km2,減少幅度為3.16%,減少幅度在所有土地利用類型中最大,平均減少速度為576.93km2/a;林地在2010—2015年減少速度為124.38km2/a,面積減少513.45km2,減少幅度為0.34%,在2015—2020年面積基本保持穩(wěn)定。草地、水域、建設(shè)用地、未利用地面積均在增加,其中建設(shè)用地增加了3907.29km2,上升了7.58%。

圖 3顯示,2010—2020年東部沿海城市耕地區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地的比例最高,共計(jì)7234.86km2;退耕還林土地面積為2401.7km2,耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樗蛎娣e為1569.01km2,耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?、未利用地面積分別為706.12km2和196.07km2。

圖3 2010—2020年沿海城市土地利用轉(zhuǎn)移和弦圖

3.2 景觀格局特征

在Fragstats3.2軟件中采用土地利用數(shù)據(jù)計(jì)算各地級(jí)市的景觀格局指數(shù),得到不同城市不同景觀類型的斑塊數(shù)量、總面積和周長,由式(1)(2)(3)可計(jì)算得到研究區(qū)景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)、景觀分維度指數(shù)時(shí)空分布結(jié)果,如圖4～6所示。

圖4 2010—2020年沿海城市景觀破碎度指數(shù)時(shí)空變化

由圖4和圖5可以看出,研究區(qū)景觀破碎度指數(shù)和景觀分離度指數(shù)在空間分布上高度一致,高值區(qū)位于遼寧省大連市、天津市、山東省濰坊市、上海市、福建省南部沿海城市、廣東省汕頭市和湛江市,表明這些地區(qū)景觀破碎化程度較大,低值區(qū)在遼寧省錦州市,河北省滄州市,山東省濱州市,江蘇省連云港市、鹽城市、南通市,表明這些地區(qū)景觀破碎化程度、景觀類型分散度較小,復(fù)雜程度也較小。2010—2020年沿海城市總體景觀破碎度指數(shù)和景觀、景觀分維度指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),景觀破碎化程度在降低,景觀更加集中,表明景觀受干擾程度在降低。

圖5 2010—2020年沿海城市景觀分離度指數(shù)時(shí)空變化

由圖6可以看出,景觀分維度指數(shù)高值區(qū)主要分布在遼寧省沿海城市(包括丹東市、大連市、錦州市、盤錦市、營口市、葫蘆島市),山東省東部沿海城市(包括濰坊市、威海市、煙臺(tái)市),福建省北部沿海城市(包括福州市、寧德市),廣西壯族自治區(qū)欽州市,說明這些地區(qū)景觀形態(tài)較為復(fù)雜;低值區(qū)主要位于山東省東營市,江蘇省沿海城市(包括連云港市、鹽城市、南通市),廣東省珠江口沿海城市(包括深圳市、廣州市、東莞市、中山市、珠海市、江門市),表明這些地區(qū)景觀形態(tài)較為規(guī)則,受人類活動(dòng)干擾程度較小。2010—2020年,沿海城市景觀分維度指數(shù)波動(dòng)區(qū)間由[1.064256,1.110097]變?yōu)閇1.074411,1.109757],分維度指數(shù)波動(dòng)區(qū)間減小,表明沿海城市整體景觀形態(tài)變得更加規(guī)則。

圖6 2010—2020年沿海城市景觀分維度指數(shù)時(shí)空變化

圖7 2010—2020年沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)占比

3.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化

鑒于研究區(qū)尺度較大,基于53個(gè)城市不同年份不同景觀類型的景觀干擾度、景觀脆弱度的計(jì)算結(jié)果(計(jì)算結(jié)果受篇幅影響省略)和土地利用情況,采用景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,得到沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

3.3.1時(shí)間分析

通過沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)占比(圖 7),可知中國東部沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大部分處于較低水平,占總城市量的64.15%。低風(fēng)險(xiǎn)和中低風(fēng)險(xiǎn)城市數(shù)量一直在上升,從2010年的37.74%到2015年的43.40%,再到2020年的47.17%。從風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)出發(fā),高風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)先降后增趨勢(shì),2015年數(shù)量最少,僅有5個(gè)城市。

分城市來看,盤錦市、濰坊市、鹽城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高,尤其是盤錦市一直處于高風(fēng)險(xiǎn),依據(jù)評(píng)估分析,盤錦市未利用地面積占總國土面積比重較大;濰坊市耕地占比高;鹽城市耕地和灘涂面積占比高,景觀脆弱度較高。丹東市、杭州市、溫州市、東莞市、防城港市、三亞市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)一直較低,根據(jù)評(píng)估分析,這些城市林地面積占總國土面積比重較大,景觀脆弱度較低,且丹東市、杭州市、防城港市分別位于大陸海岸帶最北部、中間和最南部,屬于陸海交界明顯處,與周圍城市風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)有較大差異。具體東部沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)結(jié)果見表 2。

3.3.2空間分析

通過Arcgis10.2空間可視化研究結(jié)果(圖8),沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)總體呈現(xiàn)北高南低的分布格局,杭州市以北的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于杭州市以南。從沿海四大海域看,環(huán)渤海城市和沿黃海城市的風(fēng)險(xiǎn)高于沿東海城市和沿南海城市。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于遼河口(雙臺(tái)子河口)、渤海灣、萊州灣、蘇北沿海、長江口、杭州灣周邊城市,低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于浙江省沿海地區(qū)、華南地區(qū)。

圖8 2010—2020年沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分布

從演變特征看,2010—2015年沿海城市整體景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)逐漸減小,位于渤海灣和蘇北沿海地區(qū)的城市降低最為明顯,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的城市主要有天津市、滄州市、濰坊市、鹽城市、南通市、寧波市、莆田市、惠州市、海口市。從土地利用變化方式看,這些城市的水域面積和耕地面積不斷減少,建設(shè)用地面積不斷增加。天津市在“十二五”期間灘涂和沼澤地面積從2026.19km2減少為2015年的1963.57km2,主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地和草地;鹽城市濱海濕地各景觀類型在發(fā)生變化,人工濕地、自然濕地面積都在減少;南通市海岸帶灘涂等水域面積大幅減少,大面積灘涂轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)殖池、鹽田和建筑用地,耕地面積稍有下降。從景觀格局指數(shù)變化看,隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,渤海灣和蘇北沿海地區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)張,而城鎮(zhèn)建設(shè)用地有著斑塊集中成片、形狀均勻規(guī)則、狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn),因此表征出的景觀破碎度、景觀分離度、景觀脆弱度均在下降,造成景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降低。

2015—2020年環(huán)渤海地區(qū)和江蘇沿海地區(qū)城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)有所上升,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升的城市有唐山市、天津市、滄州市、濱州市、東營市、濰坊市(集中在環(huán)渤海地區(qū))、連云港市、鹽城市、南通市(集中在江蘇沿海地區(qū))、舟山市,這些城市均處于杭州灣-長江口以北的城市。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加的主要原因是隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動(dòng)強(qiáng)度增大,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更加密集,港口運(yùn)輸、商業(yè)貿(mào)易等活動(dòng)更加頻繁,當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞,工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)等人類活動(dòng)占用了耕地、林地、草地、水域和未利用地,各景觀類型變化較明顯,同時(shí)也引起了生態(tài)環(huán)境的變化。

環(huán)渤海南部城市受京津冀一體化、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)戰(zhàn)略的影響,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在“十三五”期間持續(xù)增加。臨海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的旺盛需求使渤海灣和萊州灣的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,水產(chǎn)養(yǎng)殖需要人工擴(kuò)建濕地,加上新建灘涂自然保護(hù)區(qū)工程的實(shí)施,水域面積增加明顯,導(dǎo)致景觀脆弱度增大,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加。

江蘇省沿海三市靠近黃海,受海洋戰(zhàn)略推進(jìn)的影響,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在“十三五”期間也有所增加。海岸帶土地的加劇開發(fā)增加了工業(yè)新區(qū)、濱海新城等區(qū)域,帶動(dòng)了港口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。建設(shè)用地雖然增加,但是其局部爆炸式的擴(kuò)張并沒有降低景觀脆弱度,而是增加了景觀破碎度,景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加。

上海市、深圳市作為城市化發(fā)展的代表,區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在2010—2020年一直降低,上海市的耕地景觀分維度略有增加,而景觀破碎度及景觀分離度明顯降低,因此景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降低;深圳市工業(yè)用地轉(zhuǎn)移為其他景觀因素,其形狀趨于規(guī)則,在城市的快速發(fā)展過程中,住宅用地變得更加規(guī)律,建筑用地也很穩(wěn)定,城市發(fā)展從工業(yè)導(dǎo)向轉(zhuǎn)向技術(shù)導(dǎo)向。

3.3.3東部沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管控建議

根據(jù)研究結(jié)果,對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)城市提出相應(yīng)的政策建議。中高風(fēng)險(xiǎn)城市主要分布在環(huán)渤海南部和沿黃海地區(qū),包括天津市、河北省、山東省和江蘇省,耕地面積占城市土地總面積比重最為顯著,景觀受干擾程度較大,政府應(yīng)制定并完善耕地保護(hù)政策,防止其被非農(nóng)業(yè)用地取代或破壞;對(duì)于未利用地占比較大的盤錦市、滄州市、東營市等城市,政府應(yīng)加強(qiáng)未利用地的集約利用;江蘇省沿海三市不僅耕地占比多,且鹽城市有大片灘涂,應(yīng)降低沿海灘涂、湖泊等高脆弱性景觀類型的人為干擾,暫停渤海海域圍填海并在全國范圍內(nèi)嚴(yán)禁新增圍填海,大力保護(hù)沿海地區(qū)重要且脆弱的土地資源——灘涂。

中風(fēng)險(xiǎn)城市分布較零散,應(yīng)科學(xué)規(guī)劃耕地發(fā)展面積,盡量實(shí)行耕地集中連片發(fā)展,減少耕地破碎化,繼續(xù)實(shí)施退耕還林、還草。中低風(fēng)險(xiǎn)城市主要分布在浙江省沿海、福建省沿海北部等地區(qū),林地占比最為顯著。在景觀開發(fā)及建設(shè)過程中,要保留一定的生態(tài)緩沖區(qū),加強(qiáng)環(huán)境治理,保護(hù)林地、草地,合理發(fā)展非中心建成區(qū)建設(shè)用地規(guī)模,科學(xué)推進(jìn)城市化進(jìn)程。對(duì)于上海市、深圳市和廣州市,要注意建設(shè)用地?cái)U(kuò)張帶來的城市熱島效應(yīng)和污染排放引發(fā)的海域環(huán)境破壞。

4 結(jié) 論

a.整體上,東部沿海城市帶土地利用總體呈現(xiàn)以北耕南林為主的陸域多類型混合區(qū)域的宏觀格局特征。2010—2020年53個(gè)沿海城市土地利用變化以耕地的減少和建設(shè)用地的增加為主,耕地面積減少了5769.33km2,建設(shè)用地增加了3907.29km2。在“十二五”和“十三五”期間,沿海城市被指定為耕地的區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘杏猛镜谋壤罡?有7234.86km2的耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。

b.2010—2020年由景觀格局指數(shù)變化可知,景觀破碎度指數(shù)呈下降趨勢(shì),破碎化程度下降,景觀分離度指數(shù)與景觀破碎度指數(shù)分布高度一致,也呈現(xiàn)下降趨勢(shì);東部沿海城市和南部沿海城市景觀破碎程度較大,斑塊分離復(fù)雜程度較大;景觀分維度指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì),波動(dòng)區(qū)間減小,景觀形態(tài)更加規(guī)則。

c.沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大部分處于較低水平,占總城市量的64.15%。低風(fēng)險(xiǎn)和中低風(fēng)險(xiǎn)城市數(shù)量一直在上升,從2010年的37.74%到2015年的43.40%,再到2020年的47.17%。沿海城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈北高南低的分布格局,杭州以北的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于杭州以南。從“十二五”到“十三五”,沿東海和沿南海的城市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在下降。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于環(huán)渤海、杭州灣-長江口周邊,低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于浙江省沿海地區(qū)、華南地區(qū)。

由于海岸帶區(qū)域景觀生態(tài)要素復(fù)雜,本文僅考慮6種土地利用類型,且僅基于土地利用變化考慮景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),未考慮海岸帶灘涂、濕地等重要土地資源,因此未來研究應(yīng)豐富土地利用分類,全面綜合考慮生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源,如沿海地區(qū)高人口密度、海水入侵等自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。