黃日鵬，李加林*，葉夢(mèng)姚，姜憶湄，史作琦，馮佰香，何改麗

(1. 寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系， 浙江 寧波315211; 2. 浙江省海洋文化與經(jīng)濟(jì)研究中心， 浙江 寧波 315211)

東南沿海景觀格局及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演化研究
——以寧波北侖區(qū)為例

黃日鵬1,2，李加林1,2*，葉夢(mèng)姚1，姜憶湄1，史作琦1，馮佰香1，何改麗1

(1. 寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系， 浙江 寧波315211; 2. 浙江省海洋文化與經(jīng)濟(jì)研究中心， 浙江 寧波 315211)

以寧波北侖區(qū)1990，1995，2000，2005，2010，2015年6期LandsatTM/OLI遙感影像為數(shù)據(jù)源，提取景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行景觀格局及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)時(shí)空演化特征分析.結(jié)果表明： (1) 研究區(qū)的主要景觀類(lèi)型是林地與耕地，景觀演化的主要特征表現(xiàn)為建設(shè)用地景觀面積大量增加，耕地景觀面積明顯減少，區(qū)域景觀破碎化愈加明顯；(2) 25 a間，研究區(qū)內(nèi)低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大量減少，而中、較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積大大增加；高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于北部平原地區(qū)，重心向西南方向移動(dòng)，人類(lèi)活動(dòng)使山麓地帶大量低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；(3) 1990～2015年，研究區(qū)內(nèi)由低等級(jí)轉(zhuǎn)向高等級(jí)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積占研究區(qū)總面積的42.5%；前期以低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，后階段以中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的比例有所增加；1990～1995年、2000～2005年、2010～2015年3個(gè)時(shí)間段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換面積較大.

景觀格局；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；時(shí)空演化；景觀破碎化；寧波北侖區(qū)

0 引 言

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是生態(tài)系統(tǒng)及其組分在自然或人類(lèi)活動(dòng)的干擾下所承受的風(fēng)險(xiǎn)，指一定區(qū)域內(nèi)具有不確定性事故或?yàn)?zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可能產(chǎn)生的不利影響[1-2].科學(xué)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)格局演化分析對(duì)建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制、降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)概率、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[3].隨著生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的深入，研究尺度從初期全球環(huán)境、個(gè)人健康等極端尺度逐漸轉(zhuǎn)向區(qū)域尺度[4]，從對(duì)單一壓力源對(duì)單一受體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)走向區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[5]，其尺度效應(yīng)、空間異質(zhì)性和等級(jí)理論等概念與景觀學(xué)共通，并將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用到區(qū)域景觀尺度[6-7].自景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)概念提出以來(lái)，中國(guó)學(xué)者高度關(guān)注對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與方法的探討，目前已初步形成了具有一定國(guó)際引領(lǐng)意義的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究框架，在流域[8-10]、城市[11-13]、工礦開(kāi)采區(qū)[14-16]、自然保護(hù)區(qū)[17-19]等區(qū)域做了大量研究并取得了豐碩的成果.近年來(lái)，隨著海岸帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境惡化，海岸帶地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究逐漸受到關(guān)注[20-21].本文以寧波北侖為例，基于景觀時(shí)空格局演變進(jìn)行海岸帶生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，旨在揭示研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空變化特征，為東南地區(qū)海岸帶生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論、技術(shù)支持及決策依據(jù).

1 研究區(qū)概況

北侖區(qū)位于浙江省寧波市中心城北部(121°27′40″E～122°10′22″E，29°41′44″N～29°58′48″N)，中國(guó)海岸線中部，是中國(guó)重點(diǎn)沿海港口城市之一.東北兩面瀕臨東海，與定海、普陀縣交界，南與鄞州接壤，西隔甬江與鎮(zhèn)海區(qū)相望.北侖區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充沛，臺(tái)風(fēng)、暴雨、冰雹、大雪等災(zāi)害性天氣時(shí)有出現(xiàn).北侖區(qū)擁有南北2條可供超大型船舶自由進(jìn)出的深水航道，20世紀(jì)70年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)北侖港，區(qū)域內(nèi)已建成北侖、大榭、穿山和梅山4個(gè)港區(qū).全港區(qū)可開(kāi)發(fā)利用的各類(lèi)生產(chǎn)性泊位285個(gè)，其中萬(wàn)噸級(jí)以上152個(gè).此外，北侖區(qū)域內(nèi)有寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、寧波保稅區(qū)、大榭開(kāi)發(fā)區(qū)、寧波出口加工區(qū)、梅山保稅港區(qū)5個(gè)國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū).優(yōu)越的區(qū)位與快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)使其在長(zhǎng)三角地區(qū)的戰(zhàn)略地位不斷提高.

2 研究數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于寧波北侖區(qū)1990，1995，2000，2005，2010，2015年6期Landsat TM/OLI遙感影像，軌道號(hào)為118-39.采用ENVI4.7遙感影像處理軟件對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正、幾何精校正、假彩色合成和圖像拼接等數(shù)據(jù)預(yù)處理，用北侖區(qū)域界線進(jìn)行影像裁剪，得到研究區(qū)影像數(shù)據(jù).對(duì)6期遙感影像進(jìn)行土地利用類(lèi)型的目視解譯和人機(jī)交互解譯，得到不同時(shí)期的北侖景觀類(lèi)型矢量數(shù)據(jù)，6年解譯精度均達(dá)0.9以上，符合研究判別的精度要求.本研究主要參考《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》(GB/T 21010-2007)分類(lèi)辦法，同時(shí)充分考慮研究區(qū)土地實(shí)際利用現(xiàn)狀，將景觀分為建設(shè)用地、耕地、水體、林地、草地、未利用地等6種類(lèi)型.

2.2 景觀格局指數(shù)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

采用ArcGIS 10.2將研究區(qū)景觀類(lèi)型矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，采用Fragstats3.4分析柵格數(shù)據(jù)，得到6期研究區(qū)的景觀格局指數(shù).本文參照前人的研究成果，從類(lèi)型與景觀2個(gè)層次選取指標(biāo)，對(duì)北侖區(qū)景觀格局進(jìn)行量化描述分析.類(lèi)型層次主要采用斑塊數(shù)量(NP)、斑塊類(lèi)型平均面積(MPS)、邊界密度(ED)、形態(tài)指數(shù)(LSI);景觀層次采用Shannon多樣性指數(shù)(SHDI)、Shannon均勻度指數(shù)(SHEI)2個(gè)指標(biāo).

不同的景觀類(lèi)型在保護(hù)物種、維護(hù)生物多樣性、完善整體結(jié)構(gòu)與功能、促進(jìn)景觀結(jié)構(gòu)自然演替等方面的作用是有差別的，同時(shí)，不同的景觀類(lèi)型對(duì)外界干擾的抵抗能力也是不同的[22].以景觀格局指數(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算景觀的破碎度指數(shù)(Ci)、分離度指數(shù)(Ni)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Di)，并加權(quán)疊加得到景觀干擾度指數(shù)(Ei),具體公式參照文獻(xiàn)[23].綜合考慮前人的研究與研究區(qū)的實(shí)際情況，將6類(lèi)景觀格局的脆弱度分為6級(jí)，從高到低依次為未利用地、水域、草地、耕地、建設(shè)用地、林地，對(duì)此進(jìn)行歸一化處理后即得景觀脆弱度指數(shù)(Fi)，再結(jié)合景觀干擾度指數(shù)可得到景觀損失度(Ri)：

人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的海岸帶景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局演變分析可以表示為海岸帶景觀的生態(tài)脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)受體對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源(人類(lèi)對(duì)景觀的利用活動(dòng))的響應(yīng)程度函數(shù)式.不同的景觀類(lèi)型對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的暴露-響應(yīng)程度各不相同，區(qū)域中生態(tài)系統(tǒng)的細(xì)微變化首先表現(xiàn)在景觀結(jié)構(gòu)組分的空間結(jié)構(gòu)、相互作用及功能的變化上.故生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與景觀損失度在一定程度上相關(guān)，具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[24].

2.3 風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)劃分與空間分析法

為表現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的劃分.總結(jié)前人對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)劃分的經(jīng)驗(yàn)[25]，考慮到研究中北侖區(qū)的實(shí)際情況，本文采用等間距采樣法，將研究區(qū)劃分為1 027個(gè)800 m×800 m的風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)，計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(ERI)，將其作為各小區(qū)中心質(zhì)點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值.

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為一種空間變量，在空間變化上具有結(jié)構(gòu)性和異質(zhì)性的特征，而地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法主要用來(lái)檢測(cè)、模擬和估計(jì)一系列變量在空間上的相關(guān)關(guān)系和分布格局.因此，區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分析可采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的半方差分析方法.本文主要借助地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法中的半方差變異函數(shù)模型對(duì)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)擬合，通過(guò)克里金(Kriging)插值獲得區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分異.

3 研究結(jié)果

3.1 景觀格局分析

1990～2015年，隨著北侖區(qū)內(nèi)人類(lèi)建設(shè)活動(dòng)的開(kāi)展與對(duì)自然景觀的干預(yù)，其土地利用情況與景觀格局發(fā)生了很大的變化.1990年北侖區(qū)內(nèi)耕地與林地是其主要景觀類(lèi)型，兩者約占區(qū)域總面積的三分之二，其次為建設(shè)用地，水域、草地、未利用地面積相對(duì)較小.1990～2015年，林地面積變化不大，耕地面積減少了100.8 km2，變化最大，其中減幅最明顯發(fā)生在2000～2005年與2010～2015年，分別減少了37.8與33.4 km2.大部分耕地因?yàn)槿祟?lèi)的開(kāi)發(fā)活動(dòng)被占為建設(shè)用地.建設(shè)用地面積從1990年的35.3 km2增加至2015年的148 km2，增加了419%，其中，2000～2005年就增加了43.6 km2.草地與水域面積有不同程度的增加，這是因?yàn)榻ㄔO(shè)用地占用了一部分耕地，一些被割裂開(kāi)的小耕地轉(zhuǎn)換為草地或開(kāi)發(fā)成水域.

北侖區(qū)不同地類(lèi)景觀的變化在景觀格局指數(shù)上也有所反映.由表1、表2可知，1990～2015年，在城鎮(zhèn)化推動(dòng)下，最初以林地與耕地為主要景觀類(lèi)型的北侖地區(qū)，建設(shè)用地、草地、水域面積持續(xù)增加，使得均勻度(SHEI)指數(shù)持續(xù)增大，并伴隨著多種景觀類(lèi)型的擴(kuò)張延伸，不同景觀類(lèi)型相互侵占割裂，增大了景觀的破碎度、復(fù)雜度，邊界密度(ED)在1990～2010年內(nèi)持續(xù)增大，在2010～2015年稍有下降，人類(lèi)活動(dòng)干擾越來(lái)越強(qiáng)，表征為形態(tài)指數(shù)(LSI)在前20 a內(nèi)持續(xù)增大，后5 a有所下降，而整體的景觀空間格局則趨向多樣(SHDI增大).斑塊數(shù)量、破碎度、分離度都是對(duì)景觀破碎程度的描述，三者變化趨勢(shì)相近，可分為2個(gè)階段： 1990～1995年為快速城鎮(zhèn)化初期，建設(shè)用地在區(qū)域內(nèi)多處分散生長(zhǎng)、擴(kuò)大，使得斑塊數(shù)量快速增加，破碎度與分離度增大；1995～2015年，各個(gè)區(qū)域持續(xù)開(kāi)發(fā)建設(shè)，規(guī)模都較小，建設(shè)用地零散生長(zhǎng)，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，各街道建設(shè)用地之間連通形成大塊的建設(shè)用地，且合并了周邊的破碎用地，使得斑塊數(shù)量增加減緩，破碎度與分離度波動(dòng)上升.

表1 1990～2015年北侖區(qū)景觀尺度的空間格局分析指標(biāo)

Table 1 Analysis indicators of spatial pattern of landscape scale in Beilun district from 1990 to 2015

表2 1990～2015北侖區(qū)景觀類(lèi)型的空間格局分析

Table 2 Spatial pattern analysis of landscape type in Beilun area from 1990 to 2015

此外，從類(lèi)型層面分析，1990～2015年，耕地、水域、建設(shè)用地三者的斑塊數(shù)量(NP)分別增加了55%，53%，34%，這從另一方面體現(xiàn)了建設(shè)用地對(duì)耕地的占用割裂.建設(shè)用地斑塊數(shù)量在1990～1995年間陡增了82%，耕地斑塊也隨之增加了24%，兩者平均斑塊面積分別減少了17%，28%，這是快速城鎮(zhèn)化初期建設(shè)用地在區(qū)域內(nèi)多處零星生長(zhǎng)、擴(kuò)大的體現(xiàn).在平均斑塊面積(MPS)這一指標(biāo)變化上也能體現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)的影響： 林地平均斑塊面積最大，但其面積變化較??；其次是耕地，其平均斑塊面積逐年下降，25 a間下降了61%；建設(shè)用地平均斑塊面積則呈現(xiàn)增大的趨勢(shì).邊界密度(ED)指景觀中單位面積的邊緣長(zhǎng)度，邊界密度越大表征景觀的破碎程度越大；形態(tài)指數(shù)(LSI)則反映了斑塊形態(tài)的復(fù)雜程度，形態(tài)指數(shù)越大表示斑塊越不規(guī)則，受人類(lèi)干擾程度越大.1990～2010年，除了未利用地外，其余景觀類(lèi)型的邊界密度與形態(tài)指數(shù)都在持續(xù)增加，其中最為顯著的是建設(shè)用地，20 a內(nèi)邊界密度增大了105%，耕地形態(tài)指數(shù)增加了40%.表明1990～2010年北侖區(qū)不斷開(kāi)發(fā)、建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，使得區(qū)域的景觀格局趨于破碎化，建設(shè)用地與其他景觀的邊界愈加曲折復(fù)雜，各景觀受人類(lèi)活動(dòng)干擾的程度進(jìn)一步增強(qiáng)，其中耕地受其影響最大.2010～2015年保持平穩(wěn)或微降是土地開(kāi)發(fā)規(guī)整化與細(xì)碎景觀整合重組互相作用的結(jié)果.

3.2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空分異

根據(jù)生態(tài)景觀指數(shù)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的計(jì)算公式，可計(jì)算出各個(gè)時(shí)期北侖區(qū)1 027個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)中心質(zhì)點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，統(tǒng)一采用高斯模型并設(shè)置相關(guān)參數(shù)對(duì)其變異函數(shù)進(jìn)行擬合，通過(guò)ArcGIS 10.2軟件進(jìn)行克里金插值分析，并對(duì)得到的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)面進(jìn)行地向?qū)Ыy(tǒng)計(jì)與重分類(lèi). 采用重分類(lèi)劃分生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)時(shí)，通過(guò)比較多種分類(lèi)方案劃分后數(shù)據(jù)的均衡性與區(qū)分度，結(jié)合自然間斷點(diǎn)分級(jí)法與相等間隔法，將ERI值≤0.22的區(qū)域定義為低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，以0.05為間隔等距劃分，由此得到5個(gè)等級(jí)： 低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(ERI≤0.22)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.220.37)，如圖1所示，并對(duì)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得圖2.土地覆被重心遷移模型可以很好地描述各景觀類(lèi)型在空間上的時(shí)空演變過(guò)程，揭示其空間變化特征及驅(qū)動(dòng)機(jī)制，計(jì)算6個(gè)年份各景觀類(lèi)型的重心，得表3.

圖1 1990～2015年北侖區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化圖Fig.1 Changes of ecological risk in Beilun district from 1990 to 2015

圖2 1990～2015年北侖區(qū)各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積變化Fig.2 Area changes of ecological risk areas in Beilun district from 1990 to 2015

表3 1990～2015年北侖區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的重心變化

Table 3 Gravity changes of landscape ecological risk zone center in Beilun district from 1990 to 2015

注x為正值代表風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重心向東移動(dòng)，為負(fù)值即向西移動(dòng)；y為正值代表向北移動(dòng)，為負(fù)值代表向南移動(dòng).

由圖1、圖2可知，隨著北侖土地景觀的變化，區(qū)內(nèi)各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積隨之改變.總體來(lái)講，1990～2015年，研究區(qū)內(nèi)低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積最大，其減幅亦最大，減少了29%，面積減少了104 km2.轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積與較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)出量相當(dāng)，25 a內(nèi)較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了21 km2，年均減少0.7%，面積較為穩(wěn)定.中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在1990～1995年面積驟增，1995～2015年中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積以較低的速度持續(xù)擴(kuò)大，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)1995～2010年面積在30 km2附近波動(dòng)，最大差值不超過(guò)7 km2，但在2010～2015年面積從30 km2驟增至51 km2，總體來(lái)說(shuō)，這3類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在25 a內(nèi)面積分別增大了116%，130%，429%.

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，北侖區(qū)建設(shè)用地不斷擴(kuò)展，改變了其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的時(shí)空分異與演化.1990年，北侖區(qū)內(nèi)以低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，其面積為355 km2，占全區(qū)總面積的63%，分布于靈峰山及其山麓、天臺(tái)山余脈及其山麓、大榭街道與梅山街道北部，這些地區(qū)主要為林地，故生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低.較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積分別為125和48 km2，占全區(qū)總面積的22%，9%.較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)廣泛分布于小港街道、戚家山街道、大碶街道、新碶街道、霞浦街道、柴橋街道與白峰鎮(zhèn)地區(qū)，當(dāng)時(shí)這些區(qū)域以大面積耕地為主，建設(shè)用地零星分散于耕地內(nèi)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小.較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中分布于新碶街道西北部、春曉鎮(zhèn)東部、梅山鄉(xiāng)南部，面積分別為22和10 km2，其中新碶街道為依托北侖港最早發(fā)開(kāi)的城區(qū)，工業(yè)和交通用地集中分布，故生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高.

1990～2000年，靈峰山以西的小港街道、戚家山街道平原內(nèi)建設(shè)用地驟增，且分布較為分散，破碎度大，使這些區(qū)域內(nèi)大量較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū).一方面，北部平原地區(qū)新碶街道向大碶街道、霞浦街道擴(kuò)張，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積分別增大了120%，208%，向西南方向延伸，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重心向西南移動(dòng)了5.6 km，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重心向西南移動(dòng)了4.9 km.另一方面，北部平原也涌現(xiàn)了大量分散的小塊建設(shè)用地，大大增大了景觀分離度與破碎度，使得低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)邊界朝山麓方向后退，從而導(dǎo)致大量的低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其中中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增大了97.5%，成為大碶街道、霞浦街道、柴橋街道最主要的風(fēng)險(xiǎn)區(qū).

2000～2010年，小港街道建設(shè)用地自西向東擴(kuò)張、戚家山街道建設(shè)用地自東向西擴(kuò)張，使得靈峰山以西地區(qū)較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)持續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增大了19 km2，重心向西北移動(dòng)了1.3 km.北部平原區(qū)域，建設(shè)用地的擴(kuò)張從原來(lái)的西南方向轉(zhuǎn)向東西兩側(cè).在新碶街道、大碶街道西部與霞浦街道的北部，大規(guī)模開(kāi)發(fā)占用了此區(qū)域的耕地，雖然整合了零散的建設(shè)用地，降低了景觀破碎程度，但建設(shè)用地的高風(fēng)險(xiǎn)值使得較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)持續(xù)擴(kuò)張，面積分別增加了41.8%，27.3%，而兩者重心分別朝西南方向移動(dòng)了4.5，4.6 km.白峰鎮(zhèn)位于北侖區(qū)東北部，地處穿山半島的峰腰地帶，缺少大面積平原，人們依山麓而居.10 a間，迫于發(fā)展需要，人們占用、改造了部分山地、山麓地帶，使得北侖東部部分低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，10 a間較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重心向東南移動(dòng)了5.7 km.

2010～2015年，人類(lèi)建設(shè)活動(dòng)強(qiáng)度加劇，北侖區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增大.西北部的小港街道、戚家山街道形成沿甬江分布的建設(shè)用地帶，沿江區(qū)域的中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū).北部平原區(qū)域，新碶街道、大碶街道、霞浦街道的建設(shè)用地相互連通，此區(qū)高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)21.5 km2的范圍增大了72%. 2013年，大榭二橋試運(yùn)營(yíng)改善了大榭街道的交通條件，榭西榭北工業(yè)區(qū)快速發(fā)展，與此同時(shí)，榭西榭北的低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)亦轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大幅上升.開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，如何找到經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)價(jià)值的平衡點(diǎn)仍是一個(gè)值得思考的問(wèn)題.

3.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移分析

因?yàn)橥粫r(shí)段同時(shí)存在其他等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)入與此等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)出，故單純由生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的凈變化量無(wú)法確定其實(shí)際的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)換情況.利用ArcGIS 10.2的疊加分析功能得到各時(shí)期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的轉(zhuǎn)移矩陣，矩陣Aij、Bij、Cij、Dij、Eij、Zij分別表示1990～1995年、1995～2000年、2000～2005年、2005～2010年、2010～2015年、1990～2015年，其中i、j分別等于1(表示低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū))、2(表示較低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū))、3(表示中等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū))、4(表示較高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū))、5(表示高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū))，并統(tǒng)計(jì)主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移量，得表4.

對(duì)各時(shí)間段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化量進(jìn)行分析，1990～2015年的25 a間，研究區(qū)內(nèi)由低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積為238 km2，占研究區(qū)總面積的42.5%，大量分布于小港街道、戚家山街道、新碶街道、大碶街道、霞浦街道、柴橋街道、白峰鎮(zhèn)、大榭街道，其中變化最為顯著的是低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)換為較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積減少了77 km2，這些區(qū)域分布于靈峰山、天臺(tái)山余脈.因?yàn)槿祟?lèi)持續(xù)開(kāi)發(fā)山麓低坡地帶，此過(guò)程中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高的建設(shè)用地占用林地、耕地，提高了這一地帶的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).此外，由較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積也達(dá)到55 km2，集中分布于小港街道、戚家山街道、柴橋街道、梅山街道中央平原地區(qū)，少量分布于大碶街道南部.這些年北侖城市發(fā)展迅速，這些區(qū)域雖然不是中心城區(qū)，但是開(kāi)發(fā)活動(dòng)也十分強(qiáng)烈，大量建設(shè)用地占用耕地、水體，使這些區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)上升.而在25 a間，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)由高轉(zhuǎn)低的區(qū)域面積僅有25 km2，占區(qū)域總面積的4.4%.

分階段來(lái)看，1990～1995年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的上升十分顯著，由低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積達(dá)59 km2，由較低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積達(dá)77 km2，分布于山麓地帶及其周邊2.5 km內(nèi)，這5 a的變化是1990～2015年25 a變化的縮影.1995～2000年與2000～2005年亦有大量低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，但在后一階段中出現(xiàn)了中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶５燃?jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，此類(lèi)區(qū)域面積達(dá)到41 km2，占風(fēng)險(xiǎn)升高區(qū)域總面積的36%，說(shuō)明2000～2005年研究區(qū)內(nèi)中、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域不僅有橫向面積的增大，還有縱向風(fēng)險(xiǎn)值的上升.這些區(qū)域主要分布于新碶街道與大碶街道的中心城區(qū)，此區(qū)域是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心，周邊農(nóng)村居民不斷涌入，居住用地、港口碼頭、交通用地與基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需占用周?chē)拇罅扛兀铀倭谁h(huán)境的惡化，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)上升.2005～2015年，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升高的區(qū)域面積分別為50，85 km2，相對(duì)前15 a整體有所放緩，但其中中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積年均達(dá)2.9 km2，且均分布于10 a內(nèi)城區(qū)拓展部分，這是研究區(qū)城市化過(guò)程中城區(qū)持續(xù)向外擴(kuò)張的體現(xiàn).研究區(qū)三面環(huán)山，適宜建城的平原面積有限，今后需要更多地轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高新技術(shù)引進(jìn)等縱向發(fā)展，以此來(lái)調(diào)整依賴(lài)土地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式.

面對(duì)不斷上升的區(qū)域環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，一方面，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要重視對(duì)城鎮(zhèn)建設(shè)、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間關(guān)系的耦合研究和綜合評(píng)價(jià)，制定適合區(qū)域發(fā)展的規(guī)劃，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高土地利用效率，切實(shí)做到以人為本的科學(xué)可持續(xù)發(fā)展；另一方面，須增強(qiáng)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的意識(shí)，把握整體，并根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別采用相應(yīng)的管理對(duì)策，高危區(qū)域重點(diǎn)管理，并在今后的建設(shè)中因地制宜、合理規(guī)劃.

表4 1990～2015年北侖區(qū)主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)化量

Table 4 The conversion of major ecological risk grades in Beilun district from 1990 to 2015

4 結(jié) 論

4.11990～2015年，林地與耕地是研究區(qū)的主要景觀類(lèi)型，1990年兩者占總面積的三分之二，景觀類(lèi)型的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)為建設(shè)用地面積增加、耕地面積減少；研究區(qū)景觀破碎化愈加明顯，邊界密度、多樣性、均勻度不斷增加；其中破碎化最為顯著的類(lèi)型是建設(shè)用地與耕地，25 a內(nèi)建設(shè)用地邊界密度增加了117%，耕地平均斑塊面積減少了61%.

4.225 a間，研究區(qū)內(nèi)低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)大量減少，而中、較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積顯著增加；高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布于于北部平原地區(qū)，重心向西南方向移動(dòng)，這與建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的趨勢(shì)一致；在靈峰山、天臺(tái)山余脈的山麓地帶，人類(lèi)的開(kāi)發(fā)活動(dòng)使大量低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū).

4.3在研究時(shí)段內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)由低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積為238 km2，占研究區(qū)總面積的42.5%，而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)由高轉(zhuǎn)向低的區(qū)域面積僅占總面積的4.4%；研究時(shí)段前期以低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，后階段中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)向較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的情況也有所增加；1990～1995年、2000～2005年、2010～2015年3個(gè)時(shí)間段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換面積較大，表征人類(lèi)開(kāi)發(fā)活動(dòng)較為劇烈.

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HUANG Ripeng1,2, LI Jialin1,2, YE Mengyao1, JIANG Yimei1, SHI Zuoqi1, FENG Baixiang1, HE Gaili1

(1.DepartmentofGeographyandSpatialInformationTechnology,NingboUniversity,Ningbo315211,ZhejiangProvince,China；2.ZhejiangOceanCultureandEconomicResearchCenter,Ningbo315211,ZhejiangProvince,China)

Landsat TM / OLI remote sensing images of Beilun district, Ningbo in 1990, 1995, 2000, 2005, 2010 and 2015 were taking as the data source to extract the landscape pattern data, which can be used to analyze the temporal and spatial evolution characteristics of landscape pattern and its ecological risk area. The results show that： (1) The main landscape types in the study area are forest land and cultivated land, and the main features of landscape evolution are that the landscape area increases significantly but the cultivated land area obviously decreases, and the landscape fragmentation became more obvious. (2) The low ecological risk areas decrease in large area while ecological risk areas of middle, high and higher greatly increase. The high risk ecological areas are mainly distributed in the northern plains. With the center moving to the southwest, human activities make ecological areas in the foothills shifted from low-grade ecological risk zone to lower-grade one. (3) From 1990 to 2015, the area of ecological risk zone shifted from low-grade to high-grade accounts for 42.5% of the total studied area; The ecological area shifting from low and lower grade risk to middle grade risk come into prominence in the initial stage, and the portion of ecological zone turning from middle grade risk to the higher or high ones increases in the latter stage. The ecological risk area changes greatly in the three periods namely 1990-1995, 2000-2005 and 2010-2015.

landscape pattern;ecological risk;space-time evolution;landscape fragmentation;Beilun district of Ningbo

2016-12-21.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(U1609203，41471004)；寧波市重大科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015C110001).

黃日鵬(1994—)，ORCID： http： //orcid.org/0000-0003-1046-8400，男，碩士研究生，主要從事海岸帶環(huán)境與生態(tài)研究，E-mail： hrp826170256@163.com.

*通信作者，ORCID： http： //orcid.org/0000-0002-3234-3599，E-mail： nbnj2001@163.com.

10.3785/j.issn.1008-9497.2017.06.007

X 826；P 208

A

1008-9497(2017)06-682-10