论文推荐 || 江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

马颖忆等 南京林业大学学

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江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

马颖忆，刘志峰*

金陵科技学院建筑工程学院。

城镇化的快速推进,深刻改变着自然生态系统和人类社会系统，由此带来的资源约束趋紧、生态环境恶化、空间利用无序、区域发展不充分或不平衡等问题，严重制约了美丽中国的建设步伐。今后一段时期,中国社会经济进人高速度向高质量发展的转型期,城镇化发展和生态环境保护均面临新形势、新挑战,如何改善生态环境、协同推进高质量发展,成为面向国家战略需求的现实问题。区域生态风险评估,以及城镇化与生态环境的响应格局研究能够为高水平的生态环境保护和高质量的城镇化发展提供科学依据。

下面跟学 君一探究竟！

马颖忆，女，1988年10月出生，江苏泗洪人，南京师范大学人文地理学博士，金陵科技学院建筑工程学院讲师，主要从事区域空间结构与可持续发展研究。

关键词：景观生态风险；景观格局；城镇化；动态响应；江苏

基金项目：国家自然科学基金项目(41701127);金陵科技学院高层次人才科研启动项目(jit-b-201606);江苏省高校哲学社会科学专题研究项目(2018SJA0477)。

引文格式：马颖忆,刘志峰.江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应[J].南京林业大学学 (自然科学版), 2021 ,45(5):185-194.MA Y Y,LIU Z F. Assessment of landscape ecological risk and its dynamic response with urbanization development of Jiangsu Province[J].Jourmal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition),2021,45(5):185-194.DOI：
10.12302/j.issn.1000-2006.202008049.

1目的

评估景观生态风险,探明其与城镇化的动态响应，为江苏省科学调控高水平生态环境保护和高质量城镇化发展提供依据。

2方法

选用2010年 Landsat TM 和2018年 Landsat OLI 遥感影像数据,借助ENVI5.3、ArcGIS10.2 软件, 通过景观格局指数分析景观格局变化,综合评估景观生态风险并探讨其层级结构特征,定量测度景观生态风险与城镇化两者“增量”的响应类型及相关关系。

2.1 试验材料

江苏省地处东南沿海中部(116°21’~121°56’E,30°45’~ 35°08’N) ,东濒黄海,地跨长江、淮河两大水系,湖泊众多,地势平坦，由平原、水域、低山丘陵构成。现辖13个设区市，分别为南京(宁)、苏州(苏)、无锡(锡)、常州(常)、镇江(镇)苏南5市,南通(通)、扬州(扬)、泰州(泰)苏中3市，徐州(徐)、盐城(盐)、连云港(连)、宿迁(宿)、淮安(淮)苏北5 市。2019 年末，实现地区生产总值9. 96万亿元，人均地区生产总值12.36万元，常住人口8 070万人(
http://www.jiangsu.gov.cn/col/c0131364/index.html),是中国人口密度第一大省，经济实力位于全国前列。

2.3 研究方法

2.3.1 景观格局指数

景观格局是指景观的组分构成及空间分布形式,景观格局指数可以定量反映浓缩后的土地利用景观格局，呈现类型特征、分布格局及景观性状。综合考虑研究区的自然地理情况和各景观格局指数代表的生态学含义，筛选了斑块密度(PD,式中记为lPD)、最大斑块指数(LPI,式中记为ILP)、周长-面积分维数(PAFRAC,式中记为IPAF)、香农多样性指数(SHDI,式中记为ISHD) 、蔓延度指数(CONTAG,式中记为IC)、聚集度指数(AI,式中记为IA)等指标来反映景观格局变化。公式为:

式中:Nf为某景观类型的斑块数目, max (a1,a2,…,an)为最大面积,hm2 ;A为总面积,hm2;A(t)为该类景观类型面积, hm2;P(t)为斑块周长,m;C为截距;m与n为斑块类型总数; Pij为随机选择的两个相邻栅格属于i与j的概率; Pi代表i类型斑块所占比重;gij表示相应景观类型的相似邻接斑块数量。其中,l PD用于表征景观的破碎化程度,其值越大表示景观越破碎,景观的异质性越强;I LP用于确定主要景观类型,其动态变化可揭示人类作用的强弱;I PAF值的变动可反映某种景观类型的空间扩张方式，其值变大表明该类景观以外部扩张为主,值变小则以内部填充为主,值不变说明进人相对稳定期;I SHD用于反映各类型景观的整体镶嵌分布及优势度情况,其值越大表明各类斑块的结构复杂,多样性高;I C用于描述不同斑块类型的团聚程度或延展趋势,其值越大表明景观斑块之间连接越好,存在优势景观类型;I A反映不同斑块之间的聚集度,其值趋于100时,表明景观斑块为结构紧凑的聚合形态，值趋于0时，则为最大程度分散。

2.3.2 景观生态风险指数

景观生态风险指数(ERI,记为I ER)用于建立景观类型与区域生态风险之间的联系,可定量地反映景观格局变化带来的生态压力,公式为:

式中:Ai为第i种景观类型的面积,A为总面积，Wi为第i种景观的生态风险强度。采用熵值法结合层次分析法(AHP)确定各类型Wi的值为:耕地0.1042、林地0.0443、草地0.0624、灌木丛0.0527、湿地0.0630、水域0.0499、建设用地0.410 6、未利用地0.069 2 。

2.3.3 动态度模型

动态度D描述了景观生态风险指数(I ER)、城镇化水平(IUR)、建设用地面积比(AP)、城镇人口占比(PP)、非农产业占比(GP)等指标在一定时期内的变动速度,公式为:

式中: Ut和U0分别代表研究时段末期和初期的测度指标,t为时长。

2.3.4 耦合度模型

借鉴物理学中容量耦合系数模型,构建景观生态风险与城镇化水平两者变化速度的耦合性(C)测度模型,公式为:

式中:DIER和DIUR分别表示景观生态风险指数和城镇化水平的动态度。C∈[0,1];C值越大,表明两系统间要素的互动情况越好。

3结果

江苏省主要景观为耕地、建设用地和水域,其中耕地是基质景观。在景观格局演变中,耕地的异质性增强,建设用地以外部扩张为主,水域基本不变。景观生态风险提升显著,均值由0.1236.上升至0.1499,现状景观生态风险TOP3城市为苏州、无锡和常州;景观生态风险自北向南逐渐升高,集聚分布态势和经济指向性趋势明显。景观生态风险与城镇化水平“增量”的耦合度大于0.8,城市建设用地快速扩张对景观生态风险快速上升的贡献度高,正向相关系数高达0.83。

3.1 景观格局指数分析

3.1.1 江苏省土地利用景观格局演变

综合利用 ENVI5.3 和 ArcGIS10.2 软件,将2010年、2018年2个时期省域层面的景观指数统计于表1,并通过图1展示不同景观类型的分布格局。分析可知，江苏省现状主要的景观类型是耕地、建设用地和水域。其中，占比最高的景观类型是耕地,2018年的耕地面积为672.64万hm2,面积比为65.43%,广泛分布于建成区外围;建设用地面积170.23万hm2(16.56%) ,在各市、区、县的建成区形成明显的中心;水域面积132.24万hm2(12.86%),以湖、河、江为主,面积较大的水体为洪泽湖、太湖、长江、淮河等。林地、草地、灌木丛面积相对较小,成片分布于淮安、南京、无锡的低山丘陵,多为风景区和森林公园。湿地面积小，多见于南通、盐城、连云港的海岸线附近。未利用地占比很少,散布于市、区、县的建成区外围。

▼表 1 江苏省土地利用景观指数

▲图 1 江苏省土地利用景观分布格局

注：审图号:苏S(2018)012号。下同。