福清市江陰半島土地利用變化及其生態環境效應分析

游麗平

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福清市江陰半島土地利用變化及其生態環境效應分析

游麗平

福州市環境科學院

該文以江陰半島為研究對象，利用2006年、2009年2期TM遙感圖像，對2006～2009年江陰半島土地利用變化及其生態環境效應進行了研究，結果表明：(1)2006～2009年，江陰半島土地利用總體表現為道路、工礦用地、居民點的增加，林地、耕地、水體和養殖區的減少。(2)江陰半島土地利用程度逐年提高，變化量較大，說明江陰半島土地利用集約度進一步提高，處于土地利用快速發展時期；(3)各種土地利用類型的空間動態度較大，特別是工礦用地和道路、居民地；(4)生態環境效應分析表明，江陰半島生態環境質量出現一定程度的惡化。

土地利用變化 生態環境效應 江陰半島

土地利用變化及其生態環境效應研究對于了解區域生態環境變化具有重要意義，區域土地利用變化及其生態環境效應已成為當前區域環境研究的熱點之一，國內學者從土地利用變化對生態系統服務價值、生態環境質量影響等方面開展了深入研究[1-9]。本文以近年來福清市江陰半島土地利用變化為切入點，對其2006～2009年間土地利用變化對區域生態環境效應進行了探討，試圖找出土地利用變化與生態環境效應之間的內在規律，以期為區域土地利用和生態環境建設提供參考。

1 研究區概況及數據處理

1.1 研究區概況

江陰半島坐落于福建省福清市南部，是福建省9個海島鄉鎮中第一大海島，面積69.74平方公里，海岸線長65公里,屬地震引起的大陸斷層，地形以丘陵、崗臺地為主。江陰半島屬南亞熱帶海洋性季風氣候，本地區年平均氣溫19.6°C，年降水量1239.1mm，土壤類型有赤紅壤、鹽土等，島上植被主要為森林植被和農田植被。

1.2 數據處理

以2006年和2009年2期LandsatETM+／TM遙感影像為數據源，結合對江陰半島的實地調查，參照國內常用的土地利用分類系統，并根據江陰半島的具體情況及研究目的，將土地利用分成道路、工礦用地（包括取料場）、居民點、林地、農耕地、水體（包括河流水面、水庫水面、海域）、養殖區等7種類型。在遙感數據預處理的基礎上，目視解譯得到江陰半島土地利用圖。

2 江陰半島土地利用時空變化分析

2.1 土地利用變化幅度及變化速度分析

土地利用變化幅度指土地利用類型在面積方面的變化，它反映總量的變化。土地利用變化速率可直觀地反映某一土地利用類型的變化劇烈程度與速度，也可反映不同類型間變化的差異[10]。土地利用變化幅度和變化速率的數學表達式為：

根據公式（1）、（2）可得2006～2009年江陰半島土地利用類型變化幅度及變化速率情況，結果如表1所示。

表1 2006～2009年江陰半島土地利用類型變化幅度及變化速率

從表1可知，江陰半島土地利用類型以農耕地、林地為主。2006～2009年間，土地利用變化幅度主要表現為道路、工礦用地、居民點的增加，林地、耕地、水體和養殖區的減少。土地利用變化速率主要表現為道路年變化速率最大，高達60.81%，可見，江陰半島的開發帶來交通用地的迅速增長, 隨著居民點和工礦用地面積的增加，交通土地利用面積也不斷增加，林地年變化速率最小為-0.62%。

2.2 土地利用程度變化分析

土地利用程度反映人類在土地利用系統中的影響廣度和深度。土地利用程度可用土地利用程度綜合指數來反映[11],其大小可反映土地總體利用程度的高低。劉紀遠等從生態學的角度出發提出了土地利用程度分級標準并賦予分級指數[12]。土地利用程度變化量可定量反映區域內土地利用的綜合水平變化趨勢[11]。土地利用程度綜合指數及土地利用程度變化量表達式為：

根據公式（3）和（4），可得2006～2009年江陰半島土地利用程度變化見表2。

表2 2006～2009年江陰半島土地利用程度變化

從表2可知，2006～2009年，江陰半島土地利用程度指數逐年提高，2009年達278.71，說明江陰鎮土地利用單一化程度越來越高，土地利用集約性越來越高。2006～2009年間土地利用程度變化量達6.68，變化幅度較大，說明江陰半島正處于土地利用快速發展時期，受人類活動影響較大。

2.3 土地利用變化空間動態分析

利用GIS的空間分析功能，對江陰半島2006年、2009年土地利用圖進行空間疊置分析，得出土地利用類型的轉移矩陣（見表3）。

表3 2006～2009年江陰半島土地利用類型面積轉移矩陣 單位：hm2

從表3可知，江陰半島的土地利用類型轉移變化呈現如下特點：

（1）道路面積顯著增加。3年間凈增加63.63hm2，主要從林地和農耕地轉移而來。

（2）工礦用地面積大幅增加。3年間凈增加222.50hm2，主要從養殖區、水體、林地、農耕地轉移而來，其中由養殖區和水體貢獻的轉化量分別達109.16hm2和85hm2，由此可見，因江陰半島特定地理位置，工礦用地主要通過填海造地方式迅速擴展。

（3）居民點面積有所增加。居民點面積的增加由農耕地轉化而來。

（4）林地和農耕地面積均有所減少。其中林地主要轉出的土地利用類型為道路、工礦用地和少量的農耕地。農耕地主要轉出的土地利用類型為道路、工礦用地和居民點。

（5）水體和養殖區的面積均有明顯減少。水體和養殖區均表現為單一地轉出為工礦用地，二者均沒有轉入。

3 土地利用變化的生態環境效應分析

本文采用區域環境影響強度指數作為分析江陰半島土地利用變化的生態環境影響分析指標，環境影響強度指數用于描述一定區域內土地利用受人為活動的影響強度，環境影響強度指數越大，說明該區域受人類干擾越大、生態系統越脆弱、環境被破壞程度越深。其計算公式如下：

式中，為區域環境影響強度指數；為土地利用類型的數量，A為第種土地利用類型的總面積，P為第種土地利用類型所反映的區域環境影響強度參數；為土地利用總面積。區域環境影響強度參數P反映了不同土地利用類型的人類參與、管理、改造的強度和屬性特征，在考慮研究區實際情況的基礎上，參考李楊帆等[13]的研究，對各土地類型的生態環境質量賦值如表4。

表4 不同土地利用類型中區域環境影響強度的參數(P)

根據公式（5）及表4，可得江陰半島2006年區域環境影響強度為0.446，2009年區域環境影響強度為0.471，2006～2009年間，區域環境影響強度指數有所增大，可見，伴隨著人類活動對江陰半島土地利用的影響，在土地利用轉換過程中，尤其是工業區的擴張，林地、水體的減少，江陰半島生態環境質量出現一定程度的惡化。

4 結論

2006～2009年，江陰半島土地利用總體表現為道路、工礦用地、居民點的增加，林地、耕地、水體和養殖區的減少。江陰半島土地利用程度逐年提高，變化量較大，說明江陰半島土地利用集約度進一步提高，處于土地利用快速發展時期。各種土地利用類型的空間動態度較大，特別是工礦用地和道路、居民地。

生態環境效應分析表明，伴隨著人類活動對江陰半島土地利用的影響，在土地利用轉換過程中，尤其是工業區的擴張，林地、水體的減少，江陰半島生態環境質量出現一定程度的惡化。

[1] 王璐,劉新平,吳世新.艾比湖流域土地利用對生態環境影響分析[J].新疆農業大學學報, 2011，34(3)：268-274.

[2] 李晉昌，王文麗，胡光印，魏振海.瑪曲縣土地利用／覆蓋變化對區域生態系統服務價值的影響[J].中國環境科學,2010，30(11)：1579-1584.

[3] 王紅玲,林建平.汕頭市土地利用時空變化及其生態環境效應研究[J].熱帶地理,2010,30(4)：369-379.

[4] 喬慶偉，許慶福.威海市土地利用規劃對生態環境的影響[J].環境科學與管理, 2010.35(12):113-116

[5] 劉云霞，陳爽,姚士謀，彭立華. 南京市域土地利用變化對生態環境影響的圈層結構分析[J].南京林業大學學報(自然科學版),2008，32(2)：29-33．

[6] 謝紅霞,李銳,任志遠,楊勤科. 區域土地利用變化對生態環境影響定量評估——以銅川市城郊區為[J].自然資源學報,2008,23(3):458-466.

[7] 賈宏俊,萬榮榮,楊桂山,陳爽,黃賢金.南京市土地利用與生態環境協調發展研究[J].環境科學研究,2008,21(4):69-75.

[8] 趙強,李秀梅,任敏敏.濟南市土地利用變化的生態環境效[J].濟南大學學報(自然科學版),2007,21(4):314-320.

[9] 王佳. 土地利用與土地覆蓋變化對生態環境質量的影響[J].哈爾濱師范大學自然科學學報,2007，23(5)：99-102．

[10] 董建軍，張慶，牛建明. 呼和浩特市土地利用變化及其景觀格局和生態環境效應分析[J].內蒙古大學學報(自然科學版),2008，39(4)：417-422．

[11] 張楊,劉艷芳,丁慶,江平.1 996—2006年武漢市土地利用／覆被變化研究[J].生態環境學報,2010，19(1 1)：2534-2539.

[12] 劉紀遠，張增祥，莊大方，等．20世紀90年代中國土地利用變化時空特征及其成因分析[J]，地理研究，2003，22(1)：1-12．

[13] 李楊帆,朱曉東,孫翔,王向華.快速城市化對區域生態環境影響的時空過程及評價[J].環境科學學報,2007,27(12):2060-2066.