許 妍，高俊峰，高永年

(1:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008)

(2:中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049)

基于土地利用動(dòng)態(tài)變化的太湖地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)*

許 妍1，2，高俊峰1＊＊，高永年1

(1:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京210008)

(2:中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049)

在GIS和RS技術(shù)支持下，以遙感數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以行政區(qū)劃為評(píng)價(jià)單元，定量分析太湖地區(qū)1990-2008年土地利用變化及其轉(zhuǎn)化關(guān)系;從土地利用變化和景觀結(jié)構(gòu)角度構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，定量評(píng)價(jià)了研究區(qū)內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征.結(jié)果表明:太湖地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布與區(qū)內(nèi)土地利用方式和強(qiáng)度具有較高關(guān)聯(lián).景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈上升趨勢(shì)，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范圍不斷擴(kuò)大;受自然特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異顯著，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于以苕溪為主的山地丘陵區(qū)，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的平原區(qū)，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中于沿湖經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū).不同區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源存在一定差異，各用地類型對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率亦不盡相同，就全區(qū)而言，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源于耕地和建設(shè)用地，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，來(lái)自水域和林地的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例越來(lái)越大.

土地利用;景觀;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);太湖地區(qū)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是指種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個(gè)景觀的生態(tài)功能受到外界脅迫，從而在目前和將來(lái)對(duì)該系統(tǒng)健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值產(chǎn)生不良影響的一種狀況［1］.區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在區(qū)域尺度上描述和評(píng)估區(qū)域的環(huán)境污染、人為活動(dòng)或自然災(zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及其組分產(chǎn)生不利作用的可能性和危害程度，其目的在于為區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論和技術(shù)支持［2］.與一般生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不同，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更加重視空間要素配置對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程的影響，其主要標(biāo)志是考慮了景觀空間結(jié)構(gòu)對(duì)暴露過(guò)程和危害過(guò)程的影響［3-4］.景觀作為具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域，它是由相互作用的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)以一定的規(guī)律組成，其生態(tài)系統(tǒng)的變化首先表現(xiàn)在景觀結(jié)構(gòu)組分或要素的空間結(jié)構(gòu)、相互作用以及功能的變化和演替上［5］.在人為活動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的景觀內(nèi)，土地利用反映了人類對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響方式及程度，其產(chǎn)生的生態(tài)影響具有區(qū)域性和累積性特征，可以直觀地反映在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成上［6-7］.因此，在缺乏生態(tài)監(jiān)測(cè)資料的歷史積累時(shí)，從土地利用動(dòng)態(tài)變化視角對(duì)景觀格局特征進(jìn)行研究是揭示大尺度區(qū)域綜合生態(tài)狀況及空間變異的有效手段.

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)建立景觀格局與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系模型對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)［1，8-10］.曾輝等根據(jù)不同時(shí)段景觀要素的結(jié)構(gòu)特征構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)［1］.Kapustka等運(yùn)用景觀生態(tài)方法進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并提出風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策［8］.Liu等［9］以土壤侵蝕強(qiáng)度和生態(tài)脆弱度指示潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).此外，一些學(xué)者對(duì)縣市［11-12］、城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶［13］、河流［14］等不同區(qū)域尺度的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了個(gè)案研究，但關(guān)于太湖流域這種大尺度的研究較少［15］.本研究以太湖主要出入湖河流覆蓋區(qū)為例，在土地利用變化基礎(chǔ)上，以景觀格局指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，揭示了太湖流域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演化特征及土地利用對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的潛在影響，以期為生態(tài)建設(shè)與生態(tài)恢復(fù)提供決策支持.

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

太湖(30°7'19″－32°14'56″N，119°3'1″－120°53'34″E)區(qū)域面積為 21603km2，是太湖主要出入湖河流覆蓋區(qū)，包括江蘇省和浙江省的14個(gè)縣市區(qū)，總?cè)丝诩s1483.75萬(wàn)人.該區(qū)地表起伏相對(duì)較大，高程介于0-1567m之間，地形自北向南過(guò)渡明顯;河網(wǎng)密布，湖泊眾多，主要包括洮滆水系、苕溪水系等入湖水系及錫澄運(yùn)河、望虞河等區(qū)域性沿江水系，湖泊主要有洮湖、滆湖、陽(yáng)澄湖等.區(qū)內(nèi)水熱分布不均，南北差異較大，植被以次生性自然植被為主，主要有常綠針葉林，落葉闊葉林及竹林等;土壤類型南部以紅壤為主、北部主要是黃棕壤.

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與土地利用分類

本研究以1990年、2000年、2008年3個(gè)時(shí)相的LandsatTM(或ETM+)多光譜遙感影像圖作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以太湖流域行政區(qū)劃圖、1∶50000水系圖、1∶50000地形圖等圖件資料及統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)地調(diào)研材料作為輔助資料.運(yùn)用RS和GIS技術(shù)進(jìn)行遙感影像預(yù)處理、輻射糾正、幾何精校正與圖像配準(zhǔn)，在人機(jī)交換方式下進(jìn)行目視解譯，建立土地利用信息數(shù)據(jù)庫(kù).經(jīng)同期土地利用詳查資料和典型區(qū)野外實(shí)地抽樣調(diào)查驗(yàn)證，解譯精度達(dá)到85%以上.基于全國(guó)土地資源分類系統(tǒng)，以土地利用方式、景觀特點(diǎn)及研究尺度特征為分類依據(jù)，采用二級(jí)分類系統(tǒng)將區(qū)內(nèi)土地利用劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地等6個(gè)一級(jí)類型以及水田、旱地、有林地、灌木林、疏林地、水體、灘涂等17個(gè)二級(jí)類型.根據(jù)區(qū)內(nèi)土地利用分類情況，選取與之對(duì)應(yīng)的6種景觀類型所代表的生態(tài)系統(tǒng)作為風(fēng)險(xiǎn)受體［16］，以14個(gè)縣(市)區(qū)作為評(píng)價(jià)單元進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算.

2 研究方法

景觀斑塊的大小、斑塊之間的連通度、斑塊的多樣性等既是自然和人類活動(dòng)影響的結(jié)果，又是影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生態(tài)過(guò)程的重要景觀特征［17］.本文參考景觀生態(tài)意義及相關(guān)典型研究案例［18-20］，選取破碎度指數(shù)(C)、分離度指數(shù)(S)及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(DO)等景觀指數(shù)來(lái)定量表征景觀結(jié)構(gòu)和空間配置特征，進(jìn)而間接反映人類活動(dòng)對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度.從景觀干擾程度與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性兩方面構(gòu)建景觀格局與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系式，定量評(píng)價(jià)太湖地區(qū)土地利用變化的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及其空間差異.具體公式如下:式中，ERI為景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，n為景觀類型的數(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)的總面積.E為景觀干擾度指數(shù)，用來(lái)表征外界干擾程度，計(jì)算公式為:Ei=aCi+bSi+cDOi(a=0.5，b=0.3，c=0.2);F為景觀脆弱性指數(shù)，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)6種景觀生態(tài)系統(tǒng)實(shí)際情況，分別賦以脆弱度值:未利用地=6、水域=5、耕地=4、草地=3、林地=2、建設(shè)用地=1，然后進(jìn)行歸一化處理，得到各自的脆弱性指數(shù)［12］.

3 結(jié)果分析

3.1 土地利用/覆被特點(diǎn)及其變化分析

圖1 太湖地區(qū)各用地類型比例Fig.1 The ratio of various land types in Taihu region

3.1.1 土地利用/覆被總體變化 1990-2008年間太湖地區(qū)土地利用/覆被變化顯著，最為顯著的是耕地的減少和建設(shè)用地的增加(圖1).耕地一直是太湖地區(qū)的主導(dǎo)景觀類型，但由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量農(nóng)用地被開(kāi)發(fā)或占用，耕地面積迅速減少，已由1990年的11941.6km2減少至2008 年的 9894.66km2.同時(shí)隨著城市化進(jìn)程加快，建設(shè)用地大面積擴(kuò)張，平均每年增加約110.11km2.林地總體呈現(xiàn)先增后降趨勢(shì)，1990-2000年間，林地面積凈增11.71km2;2000-2008 年間，凈減58.74km2，總計(jì)減少了47.03km2.水庫(kù)、水渠等水利工程興建導(dǎo)致水域面積凈增加114.27km2.草地和未利用地持續(xù)減少，凈縮減面積分別為4.54、13.01km2.從變化速率和幅度分析(表1)，區(qū)內(nèi)土地利用經(jīng)歷了一個(gè)緩慢發(fā)展到顯著變化的過(guò)程.除水域外，其他用地類型的變化速率均表現(xiàn)為2000-2008年快于1990-2000年，這與城市化及工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程相符合.其中，建設(shè)用地的開(kāi)發(fā)幅度與變化速率最為明顯，18年間共計(jì)增漲了137.39%，主要表現(xiàn)為住宅用地與交通運(yùn)輸用地的快速擴(kuò)展;而耕地則以每年0.95%的速率在減少;未利用地、草地、水域、林地年變化率分別為 －1.06%、－0.21%、0.16%、－0.07%.雖然未利用地、草地面積減少總量不大，但其變化幅度和變化速率較高，對(duì)研究區(qū)內(nèi)未利用地和草地景觀基礎(chǔ)影響顯著.

表1 太湖地區(qū)1990-2008年土地利用變化幅度及速率(%)Tab.1 The change ranges and rates of land use in the Taihu region during 1990 and 2008(%)

3.1.2 土地利用/覆被轉(zhuǎn)移分析 運(yùn)用ArcGIS空間分析模塊，通過(guò)地圖代數(shù)運(yùn)算法，對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和疊加分析，得到土地利用類型的轉(zhuǎn)移矩陣.18年間，耕地?fù)p耗量占減少總量的78.83%.其中，1990-2000年，耕地?fù)p耗量占耕地減少總量的36%;2000-2008年，損耗比例驟升至64%，呈加速消耗趨勢(shì).有81.49%的耕地流向建設(shè)用地，主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)用地及工礦用地，其次為農(nóng)村居民點(diǎn);約11.47%和6.51%轉(zhuǎn)為水體及林地.建設(shè)用地一直呈現(xiàn)高開(kāi)發(fā)態(tài)勢(shì)，其增加量占增加總量的69.42%，主要來(lái)源于水田和旱地，其次為林地和草地.由此看來(lái)，城市化作用、交通建設(shè)用地增加與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是建設(shè)用地增加與耕地減少的主要原因.此外，耕地、建設(shè)用地與林地、水域之間的相互轉(zhuǎn)換也很劇烈，林地轉(zhuǎn)出面積的52.37%流向耕地，37.64%轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，主要為臨近道路兩側(cè)、居民地以及耕地附近的疏林地和灌木林的開(kāi)墾;而林地增加面積的85.47%源自“退耕還林”，少量來(lái)自草地和建設(shè)用地.1990s以來(lái)，湖泊圍墾現(xiàn)象嚴(yán)重，填湖造地的96.32%用于農(nóng)田和城鎮(zhèn)建設(shè).

3.1.3 評(píng)價(jià)單元土地利用情況 從土地利用組成結(jié)構(gòu)看:(1)研究區(qū)南部的苕溪流域以林地和耕地為主，其中，安吉縣、長(zhǎng)興縣、德清縣林地比例高達(dá)67.58%、40.5%、38.8%.該區(qū)城市化水平偏低，除余杭區(qū)和湖州市區(qū)外，其余縣(市)區(qū)建設(shè)用地比例均低于10%，安吉縣僅為4.1%.(2)位于研究區(qū)西側(cè)的湖西平原因自然本底與水熱條件優(yōu)良，農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，丹陽(yáng)市、溧陽(yáng)市、金壇市等的耕地比重均超過(guò)60%，但區(qū)內(nèi)林地、水體等自然景觀比例較少.(3)環(huán)湖地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，城市化水平遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，建設(shè)用地與水體占優(yōu)勢(shì)，其中，常州、無(wú)錫以及蘇州市區(qū)的建設(shè)用地比例分別占40.22%、37.22%、39.34%(未包括太湖水面)，蘇州市區(qū)的水域比例高達(dá)58.22%.

從土地利用變化情況看，各縣市的耕地面積持續(xù)減少，建設(shè)用地面積不斷增加，其中常州、無(wú)錫和蘇州市區(qū)耕地面積減幅最為明顯，分別減少33.87%、31.98%、28.67%;長(zhǎng)興縣減幅最小，僅減少4.23%.安吉縣的建設(shè)用地增幅最大，為346.38%，凈增加面積為60.06km2，其次為常州、蘇州和無(wú)錫市區(qū);余杭區(qū)增幅最小，為68.33%.綜上所述，研究區(qū)內(nèi)土地利用存在明顯的空間差異，城鎮(zhèn)擴(kuò)張與耕地蠶食主要集中在“蘇錫?！钡鹊貐^(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化中心.此外，縣域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也導(dǎo)致安吉等地建設(shè)用地明顯擴(kuò)張.

3.2 土地利用變化的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.2.1 景觀格局指數(shù)分析 通過(guò)計(jì)算得到研究區(qū)1990年、2000年、2008年三個(gè)典型年的景觀格局指數(shù)變化情況(圖2)，進(jìn)而分析人類活動(dòng)與景觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系.

圖2 1990-2008年景觀格局指數(shù)變化Fig.2 The change of landscape indices during 1990 and 2008

(1)破碎度指數(shù)是由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過(guò)程，其變化與人類活動(dòng)密切相關(guān).研究區(qū)景觀斑塊數(shù)量由1990年的17867個(gè)增加至2000年的18640個(gè)，2008年減少至17641個(gè).耕地、林地、草地、水體及未利用地的破碎度持續(xù)增加，建設(shè)用地的破碎度有所降低，主要因城鎮(zhèn)化過(guò)程中農(nóng)村居民點(diǎn)等零散斑塊不斷與城鎮(zhèn)核心斑塊合并形成較大斑塊，進(jìn)而導(dǎo)致斑塊數(shù)量減少，破碎度降低.

(2)分離度指數(shù)指某一景觀類型中不同斑塊個(gè)體之間的分離程度.其變化情況與破碎度指數(shù)基本一致.未利用地、草地的分離度較大，而耕地、林地、水域、建設(shè)用地的分離度相對(duì)較小，表明區(qū)域內(nèi)景觀分離度大小存在較大差異，在一定程度上反映了人類活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的影響，此外，還與景觀類型的分布格局及面積有關(guān).

(3)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)反映了少數(shù)景觀類型占主導(dǎo)地位，景觀多樣性與最大多樣性之間的偏差.耕地和建設(shè)用地為研究區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)景觀，但耕地優(yōu)勢(shì)度指數(shù)逐漸減小，而建設(shè)用地不斷增大，至2008年耕地優(yōu)勢(shì)度減少至0.027，而建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度增加為0.039，說(shuō)明區(qū)內(nèi)自然、半自然景觀改造程度較大，人工景觀控制性增強(qiáng)，景觀多樣性降低.

3.2.2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 由于太湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境特征存在明顯差異，因此，風(fēng)險(xiǎn)源及其危害的作用結(jié)果在不同區(qū)域、不同地點(diǎn)可能是不同的.為了能更好的表現(xiàn)太湖地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空變化特征，采用ArcGIS地域聚類法將景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃分為五個(gè)等級(jí):低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ:0.00≤ERI＜0.04)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Ⅱ:0.04≤ERI＜0.05)、中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Ⅲ:0.05≤ERI＜0.06)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Ⅳ:0.06≤ERI＜0.07)和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Ⅴ:0.07≤ERI＜0.1).

(1)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演化的時(shí)序特征.18年間全區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值由0.0543上升至0.0625，風(fēng)險(xiǎn)增加了15.13%，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也由中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升至較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).通過(guò)統(tǒng)計(jì)各級(jí)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例得出(圖3):1990年區(qū)內(nèi)以較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，占總面積的57.14%，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)所占比例為28.57%，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例較少，未出現(xiàn)低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū).與1990年相比，2000年區(qū)內(nèi)出現(xiàn)高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)縮減了14.29%，而中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加了14.29%，這是由丹陽(yáng)市與湖州市區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加所致.2008年區(qū)內(nèi)以中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例仍繼續(xù)下降，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍不斷擴(kuò)大，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)新增了宜興市與安吉縣，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)則增加了金壇市;高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比例維持不變，但無(wú)錫市區(qū)替代鎮(zhèn)江市區(qū)成為新的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū).這一時(shí)期各等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化總體趨勢(shì)為:較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的范圍逐年縮小，中等和較高風(fēng)險(xiǎn)分布范圍不斷擴(kuò)大，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)從無(wú)到有呈增加態(tài)勢(shì).

圖3 太湖地區(qū)典型年不同等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積比例Fig.3 The proportion in different levels of ecological risk

縱觀整個(gè)區(qū)域，研究時(shí)期有78.57%的區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)逐漸增大，14.29%呈先增大后減少趨勢(shì)，7.14%呈先減少后增加的趨勢(shì).其中，1990-2000年間，全區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈上升趨勢(shì)，增加速率為0.041%.除余杭區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)略有降低，其余各區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均有升高，上升幅度最大的為常州市區(qū)，約上升14.59%;其次為蘇州市區(qū)和鎮(zhèn)江市區(qū)，分別上升8.85%和8.46%.2000-2008年間，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)上升速率為0.052%，明顯高于前一階段，表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈現(xiàn)加速上升的趨勢(shì).除鎮(zhèn)江市區(qū)及長(zhǎng)興市的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)略有降低，其余各區(qū)均有升高，上升幅度最大的為無(wú)錫市區(qū)，約為56.12%;其次為安吉縣和宜興市，分別上升了16.53%和 11.13%.

(2)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間差異性.研究區(qū)內(nèi)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間差異性顯著，整體呈現(xiàn)南低北高，中間低四周高的分布格局(圖4).較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)集中于苕溪流域，主要包括長(zhǎng)興縣、德清縣、安吉縣、余杭區(qū)，這一區(qū)域?qū)儆谔饔蛏嫌螀^(qū)，分布有天目山山脈，植被覆蓋度高，人口密度低，土地開(kāi)發(fā)利用程度遠(yuǎn)低于太湖流域平均水平［21］，人為活動(dòng)對(duì)景觀干擾程度較輕，景觀破碎度小，整體景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低于其他區(qū).但近年來(lái)，安吉縣、德清縣生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有逐年增加趨勢(shì).中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在湖西平原的丹陽(yáng)市、溧陽(yáng)市、金壇市及環(huán)湖帶的蘇州市區(qū)、吳江市等地.這一帶地勢(shì)平緩，自然條件優(yōu)越，人口密集，土地利用程度和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較大.現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市的蔓延擴(kuò)張、交通水利設(shè)施的建設(shè)對(duì)耕地、水域景觀的割裂均增大了景觀破碎程度，降低了景觀連通性，引起生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增大.較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要出現(xiàn)在北部的常州市區(qū)、無(wú)錫市區(qū)及鎮(zhèn)江市區(qū)，這是整個(gè)太湖流域經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)，人口最稠密的地區(qū)之一，人類活動(dòng)頻繁，城市化水平較高，但尚未達(dá)到經(jīng)濟(jì)集約型增長(zhǎng)階段，工礦用地的擴(kuò)展在耕地及水域流失面積中占絕對(duì)比例，人工景觀占主導(dǎo)，自然景觀急劇減少，生態(tài)格局遭到破壞，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增大.總體而言，太湖地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變符合這一時(shí)期人地發(fā)展規(guī)律.

圖4 太湖地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空分布Fig.4 The temporal and spatial distribution of Landscape ecological risk in Taihu region

4 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源及其影響因素

受自然特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素影響，太湖流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源較為復(fù)雜，區(qū)域不同，風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源亦不同.土地利用方式及強(qiáng)度是人類干擾活動(dòng)的最直接表現(xiàn)形式，因此，通過(guò)計(jì)算不同類型土地利用對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率得到不同區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源及其影響因素(圖5)，主要包括:(1)耕地大幅度減少與城鎮(zhèn)用地的迅猛增加，使得具有較高生態(tài)意義的自然與半自然景觀數(shù)量急劇下降，人工景觀優(yōu)勢(shì)度增強(qiáng)，生物多樣性減少，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增大.主要包括鎮(zhèn)江市區(qū)、丹陽(yáng)市、常州市區(qū)、無(wú)錫市區(qū)、宜興市等.(2)河湖水網(wǎng)等大水面的開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)關(guān)系失調(diào).圍湖造田、圍網(wǎng)養(yǎng)殖及水利設(shè)施的興建等人類活動(dòng)干擾增強(qiáng)，使得水體斑塊數(shù)量增多、面積減少，水域景觀破碎度與分離度增強(qiáng)，從而降低水生態(tài)系統(tǒng)抵御外界干擾的能力，阻礙了物種的遷移與擴(kuò)散，導(dǎo)致水域風(fēng)險(xiǎn)逐漸加大.全區(qū)水體風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率已由1990年的28.36%增加至2008年的30.73%.主要包括蘇州市區(qū)、吳江市、無(wú)錫市區(qū)、宜興市、湖州市區(qū)等.(3)人口增長(zhǎng)與城市發(fā)展迫使農(nóng)田開(kāi)墾、居民點(diǎn)建設(shè)逐漸從平原地區(qū)擴(kuò)展到崗坡地、丘陵山地，人類活動(dòng)空間的無(wú)序擴(kuò)展造成了植被破壞，林地破碎度和分離度急劇增大，致使林地景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加.這是安吉縣、德清縣、長(zhǎng)興縣等丘陵山地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加的主要原因之一.此外，林地風(fēng)險(xiǎn)的增加將直接導(dǎo)致水土流失風(fēng)險(xiǎn)的增大.綜上所述，各地區(qū)應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源采取差別化風(fēng)險(xiǎn)管理策略，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，進(jìn)而降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)負(fù)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最小化.

圖5 不同區(qū)域景觀類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率(1:耕地，2:林地，3:草地，4:水域，5:建設(shè)用地)Fig.5 The contribution of the different landscape types to the ecological risk

5 結(jié)論

在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，太湖地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)換劇烈，對(duì)區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)與格局產(chǎn)生了十分復(fù)雜的影響.本研究構(gòu)建的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)能夠較好的定量評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況，并反映區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演化方向，可為區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理提供決策依據(jù)和理論支持.研究結(jié)果表明:(1)太湖地區(qū)18年間土地利用發(fā)生顯著變化，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體呈加快增漲趨勢(shì).較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積不斷縮減，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的面積逐漸擴(kuò)大.(2)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間差異顯著，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要分布于苕溪流域的山地丘陵區(qū);中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍較廣，主要分布于平原區(qū);較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要集中于沿湖經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū).(3)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源具有一定區(qū)域特征，不同區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源不盡相同.耕地與建設(shè)用地是全區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要來(lái)源，水域和林地的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率越來(lái)越大.

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Landscape ecological risk assessment in the Taihu region based on land use change

XU Yan1，2，GAO Junfeng1＆ GAO Yongnian1
(1:Nanjing Institute of Geography and Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，P.R.China)
(2:Graduate School of the Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，P.R.China)

The quantitative analysis of the land use change and its transformation relationship in the Taihu region during 1990-2008 was put forward，using GIS and RS technologies，based on the remote sensing data and land use data，taking the administrative division as the assessment units.The assessment model comprising a landscape disturbance index and a land use sensitivity index was established on the base of land use change and landscape perspective to assess the landscape ecological risk characteristics of temporal and spatial change in study area.The results showed that the distribution of ecological risk had higher associated with the intensity and pattern of land use change.As a whole，the landscape ecological risk had been rising in the past 18 years;the area of high ecological risk was expanding.Due to the physical characteristics and social economy，the spatial variation of landscape ecological risk was significant.The low risk areas distributed mainly in the hilly and mountainous areas，the medium risk areas was mainly in the agriculture developed plain area，and the higher and highest risk areas distributed at the economically developed areas around the lake.The sources of landscape ecological risks were different，and variable land use types also had different risks.The farmland and construction land were the main risk source of the whole region.As the regional development，the ecological risk from the water and woodland were increasing steadily.

Land use change;landscape;ecological risk assessment;Taihu region

＊ 國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2008ZX07101-014-01、2008ZX07526-007)和科技部基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目(2008CB418106)聯(lián)合資助.2010-08-16收稿;2010-12-01收修改稿.許妍，女，1981年生，博士;E-mail:xuyandlls@163.com.

＊＊ 通訊作者;E-mail:gaojunf@niglas.ac.cn.