何 蕾,李國(guó)勝,崔林林,李麗娟,陳艷輝,涂小松

1 江西財(cái)經(jīng)大學(xué)旅游與城市管理學(xué)院, 南昌 330013 2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 4 成都信息工程大學(xué), 成都 610225

沿海灘涂濕地位于陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)渡地帶,是脆弱的生態(tài)敏感區(qū),也是重要的環(huán)境資源,灘涂圍墾是世界各國(guó),尤其是沿海土地資源不足的國(guó)家和地區(qū)拓展土地資源的重要方式[1]。近幾十年,作為人類居住和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要樞紐,沿海地區(qū)經(jīng)歷了快速城市化和過(guò)度開墾等一系列高強(qiáng)度發(fā)展,導(dǎo)致其景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能發(fā)生了急劇甚至不可逆轉(zhuǎn)的變化[2- 4]。灘涂圍墾造成的濕地面積損失或景觀類型轉(zhuǎn)換是沿海地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生的最顯著和易感知的變化之一[5]。自1990年以來(lái),全球超過(guò)50%的自然濕地已經(jīng)消失[6]。濕地面積減少和退化引發(fā)了一系列環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題,包括棲息地破壞、土壤退化和生物多樣性喪失等[7- 9]。因此,理清社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下,沿海濕地對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的響應(yīng)及其機(jī)制是亟需深入開展的內(nèi)容,研究將有助于理解沿海灘涂將來(lái)是否仍能保持功能和提供服務(wù),以及可以采取哪些干預(yù)措施來(lái)維持其功能或抑制其面積減少[10-11]。

影響灘涂圍墾的因素主要可以概括為兩方面[12]。一方面,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,生產(chǎn)和提供人類活動(dòng)所需的資源以及承載空間決定了灘涂圍墾的類型和速度,例如,快速大量的人口增長(zhǎng)需要更多居民樓和基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)建[13];另一方面,國(guó)家和地方各級(jí)土地利用規(guī)劃等政策和相關(guān)法律文件及執(zhí)行力度已被認(rèn)為是影響濕地變化的重要驅(qū)動(dòng)力[14]。隨著沿海地區(qū)高度人口聚集和城市化發(fā)展,越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)意識(shí)到追求發(fā)展不能再以犧牲環(huán)境為代價(jià),進(jìn)而制定采取了一系列生態(tài)資源保護(hù)戰(zhàn)略和措施。平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)是多年以來(lái)國(guó)內(nèi)外眾多研究的核心問(wèn)題,并取得了大量研究成果,然而目前較多研究集中在揭示沿海濕地景觀變化,指示環(huán)境因子的變化等,而對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與灘涂圍墾強(qiáng)度的關(guān)系,以及相應(yīng)政策和法規(guī)的影響研究尚待加強(qiáng)[15- 19]。

江蘇沿海灘涂濕地是中國(guó)乃至世界為數(shù)不多的典型原始海岸濕地之一,基本保持了天然的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。然而近年,隨著江蘇沿海開發(fā)戰(zhàn)略的落實(shí),沿海地區(qū)開發(fā)強(qiáng)度增大,海岸濕地景觀發(fā)生巨大變化[20- 22]?！督K省沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》(2009)提出至2020年,通過(guò)對(duì)鹽城射陽(yáng)河口至南通東灶港之間的大豐、東臺(tái)、如東、啟東海岸和瓊港外的輻射沙洲等地圍填,形成約18萬(wàn)hm2后備資源土地。江蘇沿海地區(qū)以每年約 20—200 m的速度不斷向海域擴(kuò)張,也由此導(dǎo)致了一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,灘涂生態(tài)系統(tǒng)的功能受到威脅,沿海灘涂濕地保護(hù)與開發(fā)利用的矛盾進(jìn)一步加大[23- 26]。在此背景下,本研究擬通過(guò)建立江蘇灘涂圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的相互關(guān)系,開展?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合機(jī)制研究,為濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、利用開發(fā)和管理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

江蘇沿海灘涂位于中國(guó)江蘇省北部,黃海以東,面積約為50×105hm2,約占中國(guó)沿海地區(qū)的25%,擁有豐富的灘涂資源。江蘇沿海灘涂開發(fā)歷史悠久,其土地利用變化受自然和人類活動(dòng)雙重因素驅(qū)動(dòng),經(jīng)歷了以興海煮鹽、墾荒植棉、圍海養(yǎng)殖、臨海工業(yè)等為主要利用方式的多個(gè)階段,進(jìn)行了較大規(guī)模的灘涂圍墾開發(fā)活動(dòng)[27-28]。本研究選取了涉及鹽城市(主要涉及響水,濱海,射陽(yáng),大豐,東臺(tái)等五縣市)和南通市(主要涉及海安,如東,通州,海門和啟東等五縣市)等兩市共十個(gè)縣(市)行政區(qū)域的沿海灘涂區(qū)(119°28′—121°58′E,31°40′—34°32′N)作為研究區(qū)域(蘇北灘涂區(qū))(圖1)。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Location of the study area

2 數(shù)據(jù)收集與處理

遙感數(shù)據(jù)是用于研究區(qū)域景觀變化的有利支撐。覆蓋江蘇省海岸需要三景Landsat影像數(shù)據(jù),由于三景影像分別位于3個(gè)相鄰的衛(wèi)星軌道上,難以保證它們成像時(shí)間完全一致[29]。同時(shí),考慮到江蘇省海岸線的特點(diǎn)、數(shù)據(jù)本身的問(wèn)題(如云覆蓋、成像質(zhì)量等)和數(shù)據(jù)的可獲取性,本研究從美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(http://www.usgs.gov/)收集了1979年至2018年覆蓋研究區(qū)的共32景遙感影像(表1)。這些影像大致可概括為位于1980、1983、1986、1992、1995、2000、2005、2008、2010、2014和2018年共11個(gè)時(shí)間點(diǎn),較均勻地將整個(gè)研究期劃分為10個(gè)階段。研究對(duì)影像進(jìn)行了系統(tǒng)的輻射校正,地面控制點(diǎn)的幾何校正和數(shù)字高程模型的地形校正,重新投影到通用UTM投影。

表1 研究收集的影像數(shù)據(jù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括近40年的人口數(shù)據(jù)和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)，研究區(qū)漁業(yè)產(chǎn)值及農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值等,均來(lái)自以上十個(gè)行政區(qū)和江蘇省的歷年統(tǒng)計(jì)年鑒。根據(jù)通貨膨脹或通貨緊縮的價(jià)格變化對(duì)GDP進(jìn)行校正,依據(jù)國(guó)家零售價(jià)格指數(shù)校正到2018年的統(tǒng)一水平。

研究采用監(jiān)督分類對(duì)研究區(qū)影像進(jìn)行分類處理,生成土地利用/土地覆蓋(LUCC)分類圖。采用最大似然法進(jìn)行分類,根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)識(shí)別確定每個(gè)類別的訓(xùn)練點(diǎn),通過(guò)訓(xùn)練點(diǎn)對(duì)圖像中的像素進(jìn)行訓(xùn)練和分類,結(jié)合實(shí)地考察獲得的地面真實(shí)數(shù)據(jù)以及基于歷史調(diào)查圖和Google Earth的高分辨率影像對(duì)圖像進(jìn)行解譯。江蘇沿海灘涂主要包括15個(gè)類別,可歸納為3個(gè)主要類別：(1)天然濕地：草甸、蘆葦、互花米草、鹽蒿、河流、潮間帶光灘;(2)人工濕地：水田、鹽田、養(yǎng)殖水體、水庫(kù)坑塘;(3)非濕地：旱地、堤防、建設(shè)用地、森林和裸地。分類結(jié)果的準(zhǔn)確性評(píng)估表明,Kappa一致性指數(shù)為0.85,總體一致性為90%,說(shuō)明影像分類精度較高。

灘涂圍墾可被理解為滿足人類生存或社會(huì)或經(jīng)濟(jì)目的對(duì)天然濕地的占用,并從農(nóng)業(yè)或其他土地利用類型中獲利的工程。因此,根據(jù)占用用途不同,本研究中包括自然濕地轉(zhuǎn)為人工濕地和自然/人工濕地轉(zhuǎn)為非濕地的類型變化均被歸納為灘涂圍墾。其中,其他類別地類向裸地的轉(zhuǎn)化沒(méi)有被考慮,因?yàn)樵撨^(guò)程被認(rèn)為不是直接出于社會(huì)或經(jīng)濟(jì)獲益目的。

3 研究方法

研究擬采用環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve,EKC)刻畫近40年灘涂圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系。EKC是一種經(jīng)驗(yàn)假說(shuō),假定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間存在關(guān)系,即環(huán)境退化或資源使用被認(rèn)為發(fā)生在低水平的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)階段,然后達(dá)到頂峰(轉(zhuǎn)折點(diǎn))。此后,在經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí),資源使用將減少或環(huán)境質(zhì)量得到改善,即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境退化或資源使用之間存在倒U型關(guān)系[30]：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的早期階段,人們通過(guò)消耗更多的資源而獲得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),人們更加關(guān)注收入而不是環(huán)境,導(dǎo)致資源消耗增加或環(huán)境質(zhì)量下降。隨著經(jīng)濟(jì)的繁榮,人們意識(shí)到空氣和水等環(huán)境質(zhì)量的重要性,由此制定了更加嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)等進(jìn)行資源開采限制或環(huán)境保護(hù)。同時(shí),加上社會(huì)經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)變化和技術(shù)創(chuàng)新,此后的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將逐漸消耗更少的資源或環(huán)境質(zhì)量得到提升。眾多研究使用各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境變量對(duì)EKC模型進(jìn)行了調(diào)整并驗(yàn)證了這種假說(shuō),主要變量包括能源消耗,人口密度,政治因素,CO2排放,歸一化植被指數(shù)(NDVI)和森林砍伐等[31- 34]。灘涂圍墾代表了資源消耗的一個(gè)關(guān)鍵方面,但在EKC模型框架中相關(guān)研究較少,因此,本研究采用EKC模型刻畫江蘇灘涂濕地圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平關(guān)系[35],以期為沿海城市發(fā)展與資源保護(hù)提供理論支撐基礎(chǔ)和借鑒經(jīng)驗(yàn)。

本研究中采用研究區(qū)所涉及各區(qū)縣人均GDP作為表征經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的自變量;因變量是各區(qū)縣灘涂圍墾規(guī)模。一般地考慮用灘涂圍墾面積表征規(guī)模大小,即自然/人工濕地轉(zhuǎn)變?yōu)榉菨竦鼗蜃匀粷竦剞D(zhuǎn)變?yōu)槿斯竦氐拿娣e。但由于研究區(qū)所涉及的各行政區(qū)域面積大小不同,灘涂圍墾面積也可能有較大差異,為統(tǒng)一基準(zhǔn),將每個(gè)行政區(qū)涉及的灘涂圍墾占該行政區(qū)面積的比例作為灘涂圍墾規(guī)模,即在模型中用作解釋變量來(lái)表征環(huán)境退化。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與灘涂圍墾之間的關(guān)系不是單調(diào)變化的,而是隨著時(shí)間的流逝可能呈現(xiàn)出不同的形狀?？墒褂镁€性或二次函數(shù)來(lái)描述二者復(fù)雜的關(guān)系,或使用自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換對(duì)變量進(jìn)行預(yù)處理[36],這也將有效地刻畫經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境要素之間的關(guān)系。因此,EKC可以表達(dá)為：

Lt=α+β1Et2+β2Et+ε

(1)

或

lnLt=α+β1(lnEt)2+β2lnEt+ε

(2)

式中,L代表灘涂圍墾規(guī)模;E代表經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(即人均GDP);t表示時(shí)間段,而ε是隨機(jī)誤差項(xiàng)[37]。參數(shù)β1和β2定義了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與灘涂圍墾的函數(shù)關(guān)系的形式,這取決于一定時(shí)期內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)灘涂圍墾的影響。一般地,當(dāng)EKC關(guān)系存在時(shí),β1的符號(hào)為負(fù),即曲線呈倒U型。

4 結(jié)果

4.1 江蘇沿海土地利用/土地覆蓋變化

圖2為1980—2018年期間江蘇沿海灘涂土地利用/土地覆蓋變化(LUCC)結(jié)果。其顯著趨勢(shì)是圖中研究區(qū)主要顏色自1990—2018年逐漸從藍(lán)色和綠色變?yōu)樽仙图t色,即光灘等天然濕地向養(yǎng)殖水體和建設(shè)用地轉(zhuǎn)化。

圖2 研究區(qū)1980—2018年土地利用/土地覆蓋狀況Fig.2 Land use and land cover change in the study area from 1980 to 2018

1980年,研究區(qū)以光灘為主,面積最大(占研究區(qū)總面積55.18%),主要集中在射陽(yáng)縣以南沿海地帶,包括射陽(yáng)、大豐、東臺(tái)、如東、啟東等區(qū)縣沿海區(qū)域;其次是占據(jù)緊鄰光灘向內(nèi)陸方向位置的鹽蒿(占總面積7.87%)以及分布于研究區(qū)上部主要涉及響水和濱?？h的鹽田(占總面積7.58%)。覆蓋率達(dá)7.02%的草甸主要分布在鹽蒿的西邊,即更靠近陸地方向。水田,蘆葦,旱地和養(yǎng)殖水體分別占灘涂總面積5.88%,5.19%,3.69%和1.58%。

對(duì)比1980和2018年(圖2),江蘇沿海灘涂最顯著的變化是養(yǎng)殖水體的增加和光灘的減少。從1980年到2018年,養(yǎng)殖水體面積增加了1694.54 km2,約占灘涂總面積24.14%,平均每年增加約43.45 km2。養(yǎng)殖水體的增加主要來(lái)自于光灘圍墾：至2018年,大約44.88%(793.79 km2)的養(yǎng)殖水體來(lái)自于光灘轉(zhuǎn)換,20%來(lái)自鹽田(356.35 km2),約12.16%來(lái)自于鹽蒿(約215.12 km2)。而近40年,光灘面積減少了22.86%(1603.18 km2)。大部分消失的光灘被轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖水體(49.51%),分別約有17.52%和8.7%被轉(zhuǎn)化為互花米草和草甸。

4.2 灘涂圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

4.2.1圍墾面積與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

為進(jìn)一步研究灘涂圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系,依本研究關(guān)于灘涂圍墾的理解,將地類小類分別歸納至天然濕地、人工濕地和非濕地,進(jìn)一步分析其圍墾規(guī)律和過(guò)程。過(guò)去40年,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,研究區(qū)大量自然濕地被圍墾為人工濕地或非濕地,或者人工濕地被轉(zhuǎn)為非濕地。天然濕地的比例從1980年的77.56%逐漸減少到2018年的44.41%,而人工濕地的比例從15.76%逐漸增加至35.66%。天然濕地的減少主要是光灘的圍墾所致,而人工濕地的增加則是由于養(yǎng)殖水體的擴(kuò)大(圖2)。這是過(guò)去40年江蘇沿海地區(qū)濕地生態(tài)景觀的主要變化特征。此外,非濕地所占比例雖然增加微弱,但仍呈穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這主要是由于該期間的建設(shè)用地和旱地面積擴(kuò)大所致,近40年,它們分別增長(zhǎng)了857.12%和145.82%。

盡管如圖3所示,過(guò)去40年中,研究區(qū)天然濕地、人工濕地和非濕地面積變化較為平穩(wěn),但其灘涂總圍墾面積呈現(xiàn)出高低振蕩波動(dòng)(圖4)。濕地圍墾面積在20世紀(jì)80年代初從126.17 km2增加到375 km2,然后在20世紀(jì)90年代初下降到217.92 km2。1980—1992年間,灘涂圍墾速度較低,大約為59.99 km2/a。在1992—2005年期間,圍墾速度急劇增加,大約為261.87 km2/a。此后一直下降到2011年,繼而在2014年達(dá)到另一個(gè)小的高峰。在2014—2018年,灘涂圍墾速度再次放緩。2008—2018年的灘涂圍墾速度約為128.51 km2/a。與此同時(shí),江蘇沿海地區(qū)的GDP呈指數(shù)增長(zhǎng),尤其自1992年后,GDP曲線斜率增大;而人口相對(duì)穩(wěn)定,直到2014—2018年,平均人口與1980—2014早期相比,增長(zhǎng)了31.33%。

圖3 研究區(qū)1980—2018年天然濕地、人工濕地和非濕地面積占比Fig.3 Comparison of area covered by natural wetland, artificial wetland or non-wetland during 1980 to 2018

圖4 研究區(qū)1980—2018年人口、GDP和灘涂圍墾面積變化 Fig.4 Changes of population, GDP and reclamation area from 1980 to 2018

4.2.2圍墾類型與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

養(yǎng)殖水體是近40年江蘇沿海灘涂圍墾的主要方向之一,且從相對(duì)較均勻地分布在鹽城市(約占總養(yǎng)殖水體面積57.13%)和南通市(約占總養(yǎng)殖水體面積42.87%)沿海灘涂,發(fā)展形成了以鹽城市的射陽(yáng)為核心(鹽城市養(yǎng)殖水體面積占江蘇沿海灘涂養(yǎng)殖水體總面積約83.06%),以及部分分布在南通市的啟東縣(占江蘇省灘涂養(yǎng)殖水體總面積約11.06%)的相對(duì)集聚的格局。

通過(guò)比較研究區(qū)各市縣歷年漁業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比值(圖5)可以看出,過(guò)去40年江蘇沿海市縣漁業(yè)發(fā)展具有不同特征。鹽城市射陽(yáng)縣自1992年起其漁業(yè)產(chǎn)出占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值約25%左右,相較其它市縣,是漁業(yè)產(chǎn)出大縣;南通市大豐、啟東及如東縣漁業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重自1992年后呈顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖5)。這與20世紀(jì)80年代末90年代初,江蘇政府大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,由傳統(tǒng)的種植業(yè)向綜合農(nóng)業(yè)發(fā)展,倡導(dǎo)漁業(yè)是農(nóng)業(yè)資源綜合開發(fā)的主體產(chǎn)業(yè)等政策密不可分。而隨著生活水平的提高,對(duì)水產(chǎn)品的消費(fèi)依賴提升及過(guò)度捕撈等壓力進(jìn)一步促進(jìn)了養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,20世紀(jì)90年代初,江蘇養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)值首次超過(guò)野生捕撈產(chǎn)值。相比較漁業(yè)產(chǎn)值占比變化趨勢(shì)不甚明顯的鹽城市,南通市漁業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重變化(圖5)較為一致,啟東、如東、海門及通州均在2005年左右達(dá)到波峰,此后逐步下降。這與“十一五”及“十二五”期間,南通市沿海圍墾以發(fā)展臨港工業(yè),圍墾面積主要用于港口、能源、化工、物流、城鎮(zhèn)和生態(tài)旅游等建設(shè)用地,進(jìn)入了一個(gè)以增加工業(yè)用地為主的新階段有關(guān)。

圖5 研究區(qū)各市縣1980—2018年漁業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重Fig.5 Proportion of fishery output value in the total agricultural output value of each city/county in the study area from 1980 to 2018

經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型促進(jìn)了研究區(qū)灘涂地區(qū)圍墾方式的轉(zhuǎn)換。為比較不同灘涂占用狀況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系,研究分別選取了養(yǎng)殖水體圍墾發(fā)展歷程較完整的典型代表啟東縣,以及研究區(qū)整個(gè)灘涂區(qū)域的養(yǎng)殖水體面積及相應(yīng)漁業(yè)產(chǎn)值進(jìn)行擬合,結(jié)果顯示(圖6),過(guò)去40年江蘇沿海灘涂漁業(yè)產(chǎn)值與養(yǎng)殖水體面積存在較好的線性關(guān)系,目前階段,漁業(yè)產(chǎn)值與養(yǎng)殖水體面積存在線性增長(zhǎng)。說(shuō)明在整個(gè)江蘇沿海灘涂,漁業(yè)產(chǎn)值增加仍主要依賴于養(yǎng)殖水體面積的擴(kuò)大。而啟東縣養(yǎng)殖水體面積與區(qū)域漁業(yè)產(chǎn)值呈現(xiàn)顯著的對(duì)數(shù)關(guān)系(圖6),即漁業(yè)產(chǎn)值較低時(shí),養(yǎng)殖水體面積也較小,而后二者急劇增長(zhǎng),當(dāng)漁業(yè)產(chǎn)值達(dá)到一定值(如啟東縣漁業(yè)產(chǎn)值為65.58億元,此時(shí)人均地區(qū)生產(chǎn)總值9.55萬(wàn)元),養(yǎng)殖水體的面積不再增長(zhǎng),即此后該區(qū)域漁業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)不再以通過(guò)圍墾增加養(yǎng)殖水體面積為主要實(shí)現(xiàn)方式。

圖6 研究區(qū)及啟東縣養(yǎng)殖水體面積與漁業(yè)產(chǎn)值關(guān)系Fig.6 The relationship between the aquaculture water area and fishery output value in the study area and Qidong County

4.3 EKC擬合結(jié)果與分析

選擇適宜的指標(biāo)因素建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪茄芯可鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與濕地圍墾之間關(guān)系的關(guān)鍵。本研究將研究區(qū)各行政區(qū)域涉及的灘涂圍墾占該行政區(qū)面積的比率作為EKC模型的環(huán)境指標(biāo),并將相應(yīng)的人均GDP作為經(jīng)濟(jì)變量。考慮到經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的偏斜分布,對(duì)人均GDP和灘涂圍墾比率采用自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。這兩個(gè)變量的相關(guān)系數(shù)為0.47(α= 0.01)。

本研究對(duì)經(jīng)過(guò)處理后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)和灘涂圍墾指標(biāo)進(jìn)行擬合,二者呈現(xiàn)典型的EKC模式(圖7)。根據(jù)人口和GPD統(tǒng)計(jì)測(cè)算得出人均GDP水平,并據(jù)此對(duì)應(yīng)標(biāo)記出11個(gè)時(shí)間點(diǎn),即10個(gè)區(qū)間。由圖中可知,江蘇沿海灘涂圍墾可以大致分為3個(gè)階段。早期階段,即圖7中的第一階段(1980—2005年),灘涂圍墾隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而急劇增加。在此期間,沿海地區(qū)的人均GDP不到1.7×104元,灘涂圍墾速度約為108.13 km2/a,此時(shí)灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)的關(guān)系為4.11元/km2。隨著人均GDP增長(zhǎng),灘涂圍墾規(guī)模達(dá)到頂峰,即在圖7的第二階段(2005—2014年),擬合曲線的斜率變?yōu)橄鄬?duì)平坦,不像早期陡峭。圍墾的最大值(曲線上的A點(diǎn))發(fā)生在2008—2011年之間,此時(shí)人均GDP約為3.64×104元。在此階段,灘涂圍墾速率接近146.34 km2/a,灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)的關(guān)系為17.08元/km2。A點(diǎn)通常稱為拐點(diǎn),到達(dá)A點(diǎn)之后,灘涂圍墾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系發(fā)生變化,即灘涂圍墾速度不再隨人均GDP增長(zhǎng)而增加,反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。第三階段(2014—2018年),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,江蘇人均GDP高達(dá)7.37×104元,圍墾速率約為76.35 km2/a,單位灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)的關(guān)系增加至60.77元/km2。此外,可以很清楚地注意到,人均GDP與灘涂圍墾之間的關(guān)系不是一個(gè)完美的倒U形,曲線的右側(cè)似乎還未完結(jié)。這表明,隨著人均GDP的增長(zhǎng),灘涂圍墾下降的趨勢(shì)有望繼續(xù)發(fā)展。

圖7 1980—2018年蘇北灘涂圍墾與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系 Fig.7 Relationship of reclamation and economic development between 1980 to 2018 in north Jiangsu coastal area

5 討論

5.1 主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響

在探明EKC的假設(shè)基礎(chǔ)時(shí),涉及許多因素,例如農(nóng)業(yè),農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),政策和文化偏好等。蘇北沿海灘涂圍墾歷史悠久,在1980年代之前,沿海開墾以鹽業(yè)和農(nóng)業(yè)為主導(dǎo),自1980年代以來(lái),該地區(qū)以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主導(dǎo)[3, 22]。與本研究中發(fā)現(xiàn)的土地利用覆被變化(即主要特征是從灘涂向水產(chǎn)養(yǎng)殖的轉(zhuǎn)變)是一致的[38]。自1978年中國(guó)迎來(lái)“改革開放”,由國(guó)家所有制和中央計(jì)劃主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐允袌?chǎng)為導(dǎo)向的改革,其中包括農(nóng)業(yè)的去集體化,但在1992年前的改革初期,早期的填海圍墾行動(dòng)主要是由沿海地區(qū)的地方政府主導(dǎo)進(jìn)行。因此,濕地圍墾規(guī)模相對(duì)較小,甚至在1980年代后期有所減少,這主要是由于政府認(rèn)為圍墾的邊際效益在縮小,開墾的意愿有所降低(圖4)。自1980年代末期至1990年代末,中國(guó)改革開放力度進(jìn)一步加大,涉及許多國(guó)有工業(yè)的私有化和承包制以及價(jià)格管制的取消。與此同時(shí),農(nóng)業(yè)采用了家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制。隨后,中國(guó)成為世界上增長(zhǎng)最快的經(jīng)濟(jì)體,1992年以來(lái),人均GDP增長(zhǎng)了約23倍。經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),加上農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的改革鼓勵(lì)和促進(jìn)了個(gè)體在沿海地區(qū)的投資,進(jìn)而促進(jìn)了灘涂圍墾規(guī)模的迅速擴(kuò)大。江蘇沿海優(yōu)越的地理環(huán)境條件和傳統(tǒng)的養(yǎng)殖技術(shù)造就了大規(guī)模的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘,江蘇也成為中國(guó)重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖基地。漁業(yè)產(chǎn)出在江蘇省農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中的比例從1988年的8%增加到2018年的24%[39]。

5.2 灘涂開發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)等環(huán)境政策影響

江蘇沿海灘涂開發(fā)歷史悠久,尤其到近代,沿海灘涂圍墾逐漸成為全方位,多部門的綜合性大開發(fā),投資大,影響因素復(fù)雜,不僅受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響,亦受灘涂開發(fā)利用政策引導(dǎo)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策影響。早在20世紀(jì)90年代江蘇提出“海上蘇東”計(jì)劃,涉及包括鹽城、南通和連云港3個(gè)地級(jí)市和24個(gè)縣(市、區(qū)),是長(zhǎng)江三角洲的重要組成部分,區(qū)位優(yōu)勢(shì)獨(dú)特,土地后備資源豐富,戰(zhàn)略地位重要。2009年國(guó)務(wù)院通過(guò)《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》,江蘇沿海大開發(fā)被上升為國(guó)家戰(zhàn)略。對(duì)比過(guò)去沿海發(fā)展更多局限于海洋本身的產(chǎn)業(yè),如養(yǎng)殖業(yè)等,近年實(shí)施沿海開發(fā)戰(zhàn)略,突出強(qiáng)調(diào)沿海制造業(yè)和臨港產(chǎn)業(yè)帶的建設(shè),強(qiáng)調(diào)江蘇的沿海產(chǎn)業(yè)帶不應(yīng)僅限于農(nóng)業(yè)帶,更為重要的是工業(yè)帶,突出發(fā)展包括物流在內(nèi)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。依據(jù)功能定位不同,沿海灘涂圍墾方向及強(qiáng)度亦不相同。如鹽城濱?？h和大豐區(qū),南通如東、海門和啟東縣等,功能定位為現(xiàn)代化沿海港口群,以戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)為主體的先進(jìn)制造業(yè)基地和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)基地,其灘涂利用以大豐港、如東經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等港口及經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建設(shè)為主;而鹽城響水縣、射陽(yáng)縣和東臺(tái)市,南通海安縣等功能定位為重要海洋生態(tài)功能維護(hù)區(qū)、海洋水產(chǎn)品供給的重要保障區(qū)、生態(tài)養(yǎng)殖示范區(qū),在該區(qū)域重點(diǎn)海洋生態(tài)功能區(qū)嚴(yán)格限制不符合保護(hù)目標(biāo)的開發(fā)活動(dòng),不得擅自改變海岸、海底地形地貌及其他自然生態(tài)環(huán)境狀況。

長(zhǎng)期的高強(qiáng)度圍墾在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)急劇增長(zhǎng)的同時(shí)也引起一系列生態(tài)問(wèn)題。我國(guó)于1950年代和1980年代分別進(jìn)行了兩次全面的沿海調(diào)查以查清灘涂資源。也正是從那時(shí)起,江蘇沿海建立了許多自然保護(hù)區(qū)(如江蘇鹽城濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū))并制定了相關(guān)規(guī)定(《江蘇省灘涂開發(fā)利用管理辦法》)。然而,圍墾帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)回報(bào),以及保護(hù)執(zhí)行不到位促使地方政府繞開相關(guān)法規(guī),濕地圍墾仍在持續(xù)增長(zhǎng)。尤其是我國(guó)執(zhí)行嚴(yán)格的耕地保護(hù)政策,規(guī)定“占一補(bǔ)一”,對(duì)于沿海城市來(lái)說(shuō),灘涂圍墾是實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)態(tài)平衡的最佳途徑。2011年,國(guó)務(wù)院提出“生態(tài)紅線”,并將5.33×107hm2濕地紅線確定為中國(guó)生態(tài)文明發(fā)展的重要組成部分,在全國(guó)范圍內(nèi)由上至下各級(jí)政府采取了一系列措施加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。雖然保護(hù)資源的形勢(shì)嚴(yán)峻,同時(shí)也取得了一些立竿見(jiàn)影的效果,即國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng)扼制了灘涂圍墾的高速增長(zhǎng)(圖4)。

此外,經(jīng)過(guò)幾十年的高強(qiáng)度圍墾,蘇北沿海剩余灘涂接近或低于平均海平面,導(dǎo)致開發(fā)成本高昂,經(jīng)濟(jì)回報(bào)低,這可能是灘涂圍墾速率放緩的另一重要原因。

5.3 不確定性分析

首先,遙感數(shù)據(jù)是離散的,間隔為2—3年,因此解譯得到景觀變化并非連續(xù)的。而灘涂圍墾是一項(xiàng)持續(xù)且不斷演化的過(guò)程,這中間可能導(dǎo)致一些圍墾信息缺失。其次,盡管目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開展大量圍繞EKC模型的實(shí)證研究,但是,關(guān)于EKC的假設(shè)共識(shí)尚未完全達(dá)成。具體而言,將環(huán)境退化作為一個(gè)內(nèi)生變量,將人均GDP作為一個(gè)外生變量,其模型模擬的結(jié)果有可能是混淆的[40]。此外,由于不同時(shí)期經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑不同,雖經(jīng)過(guò)一致性轉(zhuǎn)換,仍可能存在一定誤差。

6 結(jié)論

研究揭示了1980—2018年江蘇沿海地區(qū)灘涂主要變化特征,并基于EKC模型探討了灘涂圍墾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合關(guān)系。研究結(jié)果顯示,養(yǎng)殖水體擴(kuò)張是近40年江蘇灘涂景觀變化的主要特征;相比養(yǎng)殖水體聚集發(fā)展的鹽城市,以啟東為典型代表的南通市經(jīng)歷了相對(duì)較完整的養(yǎng)殖水體的灘涂圍墾過(guò)程,其養(yǎng)殖水體面積與區(qū)域漁業(yè)產(chǎn)值存在指數(shù)關(guān)系,即當(dāng)人均地區(qū)產(chǎn)值達(dá)到約9.55萬(wàn)元時(shí),區(qū)域漁業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)不再以通過(guò)圍墾的養(yǎng)殖水體擴(kuò)張為主要途徑;江蘇沿海灘涂圍墾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在典型倒U型曲線關(guān)系。灘涂圍墾可分為3個(gè)階段,初期階段(1980—2005年),灘涂圍墾隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而急劇增加,灘涂圍墾速度約為108.13 km2/a,單位灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)關(guān)系為4.11元/km2。轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在中期(2005—2014年),人均GDP約為3.64×104元,此階段灘涂圍墾平均速率為146.34 km2/a,灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)的關(guān)系為17.08元/km2。后期(2014—2018年),灘涂圍墾隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)下降趨勢(shì),人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值高達(dá)7.37×104元人民幣以上,灘涂圍墾約為76.35 km2/a,灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)的關(guān)系增加至60.77元/km2。3個(gè)階段中,單位灘涂圍墾與人均GDP增長(zhǎng)呈顯著增加的趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)改革以及國(guó)家和地方各級(jí)政策均對(duì)灘涂圍墾具有重要影響。嚴(yán)格的國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策將是控制灘涂圍墾、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要手段。