傅麗華,張 曄,彭淑華
(1.湖南工業(yè)大學(xué)商學(xué)院,中國株洲 412008;2.湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,中國長沙 410081)
景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建
傅麗華1,2*,張 曄2,彭淑華1
(1.湖南工業(yè)大學(xué)商學(xué)院,中國株洲 412008;2.湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,中國長沙 410081)
指標(biāo)體系構(gòu)建是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的核心內(nèi)容.由于區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建方法不同,對同一區(qū)域采用不同方法評價(jià)的結(jié)果有較大差異.以區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為切入點(diǎn),借助景觀生態(tài)學(xué)的尺度分析優(yōu)勢及多學(xué)科知識的綜合,將景觀尺度作為生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域之間相對獨(dú)立的中間尺度,運(yùn)用尺度推繹和指標(biāo)敏感性分析等方法,篩選并構(gòu)建景觀尺度的“源”和“匯”功能生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,科學(xué)規(guī)范指標(biāo)體系的構(gòu)建方法和評價(jià)模型,其分析結(jié)果能較好地反映區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化特征,為實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地利用與生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供了決策依據(jù).
生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);指標(biāo)體系;景觀尺度;土地利用;區(qū)域
生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是一種應(yīng)用正式的評估框架解釋與人類相關(guān)的活動對一定區(qū)域內(nèi)特定種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個(gè)景觀的正常功能因不確定性的事故或?yàn)?zāi)害影響或脅迫,以及一個(gè)或多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源在暴露過程中對生態(tài)系統(tǒng)可能造成的危害評估[1-7].
生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)框架的核心構(gòu)成是指標(biāo)體系和評價(jià)模型.生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)常以定量評價(jià)為主,在數(shù)學(xué)模型支持下對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算,計(jì)算生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值為評價(jià)結(jié)果,用以表達(dá)研究地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)弱.由于研究目的不同,對同一地區(qū)或同一類型區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果常有較大差異.另一方面,由于指標(biāo)體系選擇、評價(jià)內(nèi)容與方法、指標(biāo)權(quán)重選擇的差異,也使得生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果不能客觀反映研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的狀況.
區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究多采用環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)常用的方法和手段,注重微觀尺度研究,在大尺度單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究或多尺度研究中,對空間結(jié)構(gòu)、多生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)受體等尺度變化引起的空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)差異缺乏剖析,較少考慮學(xué)科交叉的作用,對GIS與空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)等相結(jié)合的空間風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)運(yùn)用較少.殷賀,王仰麟(2009)指出,由于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究尺度擴(kuò)大,傳統(tǒng)研究框架已不能適應(yīng)區(qū)域尺度下生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的需要,須分析風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的尺度特征,實(shí)現(xiàn)不同尺度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的協(xié)調(diào)和對接[8].但是,區(qū)域尺度常忽略生態(tài)功能價(jià)值與作用,而生態(tài)系統(tǒng)尺度又無法體現(xiàn)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的整體性,因此,景觀尺度分析的優(yōu)勢得到凸顯,作為處于生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域之間的中間尺度,具有突出的生態(tài)價(jià)值,常用于表達(dá)社會和自然空間特征,是最合適的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析尺度.
本文以景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為切入點(diǎn),綜合考慮人口增加、城市擴(kuò)張、土地利用結(jié)構(gòu)及功能變化等因素對土地生態(tài)系統(tǒng)的作用,以典型區(qū)域土地利用為分析實(shí)證,借助景觀生態(tài)學(xué)的尺度分析優(yōu)勢和多學(xué)科知識的綜合,對區(qū)域土地利用變化過程中所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行分析,其結(jié)果將為實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地利用與生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù).
區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)最核心的景觀生態(tài)學(xué)概念是尺度.尺度是自然界所固有的特征或規(guī)律并為有機(jī)體所感知的某一現(xiàn)象和過程在時(shí)間和空間上所涉及的范圍和發(fā)生的頻率[9],開展景觀尺度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究,能更好地通過感知測量尺度來揭示景觀尺度下土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布的規(guī)律性[10].
Almo Farina(1998)提出的景觀等級與結(jié)構(gòu)理論是景觀尺度分析的主要理論之一[11].該理論較好地解釋了不同等級時(shí)空尺度格局與過程特定尺度下,不同成分景觀組成與其他可見尺度的分辨率之間的關(guān)系.此后,鄔建國(2000)提出了景觀“等級斑塊動態(tài)范式”,進(jìn)一步闡述如何分析區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的尺度特征,指出尺度分析必須至少同時(shí)涉及斑塊個(gè)體和鑲嵌體水平兩個(gè)層次的尺度[9],斑塊動態(tài)是斑塊個(gè)體本身的狀態(tài)變化和斑塊鑲嵌體水平上的結(jié)構(gòu)和功能的變化,同時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)尺度上的斑塊性及斑塊間的相互作用.另一重要理論是“源”與“匯”景觀理論.該理論認(rèn)為,不同研究對象和研究區(qū)域,均具有不同的景觀功能和特征,在具體的生態(tài)過程中應(yīng)進(jìn)行“源”與“匯”景觀分析[12].陳利頂?shù)妊芯堪l(fā)現(xiàn)“源”和“匯”景觀類型的空間分布與非點(diǎn)源污染的形成有密切的關(guān)系,并運(yùn)用“源”與“匯”景觀理論解釋了景觀格局與生態(tài)過程之間的聯(lián)系[13].
迄今為止,國內(nèi)外學(xué)者Almo Farina(1998)、鄔建國(2000)、陳利頂(2006)分別從景觀生態(tài)學(xué)視角提出景觀等級與結(jié)構(gòu)理論、景觀“等級斑塊動態(tài)范式”、“源”與“匯”等景觀理論,是土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要理論基礎(chǔ),確立了景觀尺度指標(biāo)體系建立的可行性與科學(xué)性.建立基于“源”“匯”景觀特征的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,結(jié)合不同尺度等級結(jié)構(gòu)和功能斑塊的變化分析,將是景觀生態(tài)學(xué)在區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究中的科學(xué)應(yīng)用.
從景觀生態(tài)學(xué)角度評價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),國外學(xué)者較有代表性的是Graham,Hunsaker,O'Nell(1991)等運(yùn)用蔓延度指標(biāo)對區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)[14],國內(nèi)學(xué)者曾輝(1999)、謝花林(2008)等開展了基于景觀脆弱度及干擾度、景觀損失度及各風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)景觀結(jié)構(gòu)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析,采用景觀指數(shù)表示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),從物理屬性和景觀尺度反映土地利用變化引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[15-19],并運(yùn)用ArcGIS和Fragstats軟件為分析平臺,通過空間采樣和插值方法探求區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布規(guī)律[20].總體看來,建立在壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response,P-S-R)的因果關(guān)系下的概念框架[21],是國內(nèi)外學(xué)者普遍承認(rèn)和應(yīng)用的分析方法,多用于土地利用驅(qū)動因素導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析.
2.1 數(shù)據(jù)來源與處理
景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)所需的數(shù)據(jù)為兩大類,分別為研究區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)及區(qū)域人口、社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、土地利用等統(tǒng)計(jì)資料.遙感數(shù)據(jù)作為尺度研究的主要資料,結(jié)合土地利用現(xiàn)狀,同時(shí)考慮社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等驅(qū)動因素的影響,建立景觀尺度樣地及鄰域尺度的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,對擬選用指標(biāo)的尺度相關(guān)性、尺度敏感性等相關(guān)特征進(jìn)行分析,確定景觀尺度敏感性強(qiáng),權(quán)重值排前列的指標(biāo)作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)判斷的主要指標(biāo),并構(gòu)建相應(yīng)的指標(biāo)體系.
2.2 指標(biāo)分析框架
景觀尺度作為具有相對獨(dú)立性的中尺度分析,將基于不同壓力下的景觀敏感度和景觀結(jié)構(gòu)功能分析為重點(diǎn),按照生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源-生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)路徑-生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體(Source-Pathway-Receptor)分析路徑,結(jié)合反映區(qū)域土地利用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)因果關(guān)系的指標(biāo)體系,即具有景觀尺度特征的D-P-S-I-R(driver-pressure-state-impact-response)框架下的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)分析指標(biāo)體系[22],建立評價(jià)模型進(jìn)行評價(jià)分析.因該指標(biāo)體系具有多樣性、多量綱、多尺度等特點(diǎn),能綜合反映區(qū)域土地利用和景觀變化的空間單元結(jié)構(gòu)、功能和過程的影響[23],同時(shí)增加了景觀變化驅(qū)動力因素及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源與受體相互作用等因素的考慮,更能綜合反映區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及變化和分布特征,較常用的PSR分析框架更完善.
在本指標(biāo)體系分析框架中(圖1),將各指標(biāo)分別納入D(Drive)驅(qū)動力、P(Pressure)壓力、S(State)狀態(tài)、I(Impact)影響作用、R(Response)響應(yīng)等類別的指標(biāo)中,從自然及人為驅(qū)動因素的環(huán)境污染、人口壓力、土地利用方式等土地生態(tài)系統(tǒng)壓力分析入手,以景觀空間異質(zhì)性、景觀功能、景觀干擾度等景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo)作為重點(diǎn)內(nèi)容,判斷不同“源”和“匯”景觀斑塊及鑲嵌體的結(jié)構(gòu)和功能差異的“源”指標(biāo)體系,及系統(tǒng)內(nèi)不同生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體對各種壓力給予的時(shí)空尺度響應(yīng)的“匯”指標(biāo)體系,并建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系.
圖1 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)DPSI R評價(jià)指標(biāo)分析框架
2.3 指標(biāo)篩選
選取研究區(qū)域一定時(shí)間段數(shù)據(jù),采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法、景觀尺度的指標(biāo)敏感性分析、指標(biāo)相關(guān)性分析等方法對入選的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行篩選.
2.3.1 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理 對起始年-終止年的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.首先用均值化方法把原始數(shù)據(jù)做無量綱化處理,得到均值化矩陣,然后計(jì)算主導(dǎo)因子序列與各關(guān)聯(lián)因子序列相互比較的絕對差值,并找出最大絕對差值與最小絕對差值,最后按公式計(jì)算主導(dǎo)因子與關(guān)聯(lián)因子間的關(guān)聯(lián)度,并據(jù)此確定各個(gè)指標(biāo)權(quán)重.Yt為無量綱數(shù)據(jù),Xt為某年度數(shù)據(jù),max(Xi)、min(Xi)為變量數(shù)據(jù)的最大值和最小值,為數(shù)據(jù)平均值.需注意的是,采用極差標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)時(shí)要考慮變量指標(biāo)變化的正負(fù)相關(guān)兩種情況,即
2.3.2 評價(jià)指標(biāo)的尺度檢驗(yàn) 分別采用尺度上推和下推方法,并結(jié)合層次分析法,運(yùn)用arcgis9.0軟件對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,依據(jù)粒度、幅度等信息對數(shù)據(jù)的尺度特征重點(diǎn)判別,同時(shí)結(jié)合鄰域尺度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的特征值的比較,找出最適宜進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的指標(biāo)特征尺度.
通常情況下,根據(jù)研究區(qū)域的景觀類型復(fù)雜性程度,考慮選擇景觀破碎度、景觀優(yōu)勢度、景觀異質(zhì)性、景觀脆弱度、景觀敏感性、景觀干擾度、景觀損失度等景觀結(jié)構(gòu)及功能指標(biāo),并運(yùn)用尺度推繹的方法對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行尺度上推和下推檢驗(yàn),通過對鄰域尺度景觀特征的分析,確定景觀尺度特征最明顯的幾個(gè)評價(jià)指標(biāo).
以景觀敏感性這一重要景觀特征指標(biāo)為例進(jìn)行說明.由于不同生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)源的作用尺度及風(fēng)險(xiǎn)受體的差異,不同區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成指標(biāo)體系不同.另外,同一指標(biāo)在不同的尺度分析中的尺度敏感性差異,導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果并不是尺度等級下的線性疊加.因此,進(jìn)行景觀敏感性分析對判斷區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有著重要意義.徐立等人構(gòu)建如下模型對指標(biāo)敏感性進(jìn)行分析[23]:
其中CS為敏感性指數(shù),i和j代表初始狀態(tài)和變化調(diào)整后的狀態(tài),Vi、Vj分別表示研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整前后的變化值,k為各種不同的景觀類型,Cik、Cjk代表土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整前后的景觀變化值.從景觀格局角度進(jìn)行分析,可選取關(guān)鍵的景觀格局分析指數(shù)如多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、景觀損失度、破碎度指數(shù)作為評價(jià)指標(biāo).
CS>1,表示該研究尺度下土地利用結(jié)構(gòu)變化影響強(qiáng)于景觀變化的影響,表明結(jié)果是富有彈性的,該尺度的景觀敏感性較差;若CS<1,表明結(jié)果是缺乏彈性的,景觀敏感性較強(qiáng),研究結(jié)果的可信度高.
2.3.3 指標(biāo)權(quán)重確定 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后,對相關(guān)因子進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),通過相關(guān)分析,確定相應(yīng)的因子相關(guān)系數(shù)值.以各類指標(biāo)類型為因變量,以擬用指標(biāo)為自變量,對指標(biāo)進(jìn)行逐一回歸分析.
根據(jù)指標(biāo)的尺度影響作用對不同尺度區(qū)域賦予不同主成分載荷值,依據(jù)主成分分析得到各類指標(biāo)的第一主成分貢獻(xiàn)率.再將指標(biāo)放在不同的典型區(qū)域中進(jìn)行分析,判斷各種指標(biāo)的顯著度和貢獻(xiàn)度及敏感度.根據(jù)貢獻(xiàn)率大小對指標(biāo)值進(jìn)行排序,并確定各指標(biāo)在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系中的權(quán)重.
式中R(j)為主導(dǎo)因子與其他各因子間的關(guān)聯(lián)度,N為樣本數(shù),i為第i個(gè)樣本;j為第j個(gè)關(guān)聯(lián)因子;Δ(i,j)為主導(dǎo)因子與次要因子差的絕對值;Δmin為所有絕對差值中的最小值;Δmax為所有絕對差值中的最大值;k為敏感系數(shù).
2.4 景觀尺度區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況的實(shí)證分析
陳利頂,傅伯杰等(2006)提出的“源”與“匯”景觀功能指數(shù),是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要指數(shù)之一.該指數(shù)基于對“源”、“匯”景觀的識別,判斷“源”景觀類型對于研究區(qū)生態(tài)過程的將起到正向推動作用,“匯”景觀類型對研究過程將起到負(fù)向滯緩作用[21].擬定將研究區(qū)劃分為若干結(jié)構(gòu)功能近似的小區(qū),分別對不同區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)按樣地面積權(quán)值進(jìn)行加權(quán),得到整個(gè)研究區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)值.
以長沙市沿湘江岸線分布的3塊面積為10 km×10 km大小,從中心城區(qū)芙蓉區(qū)、天心區(qū)南接長沙縣暮云鎮(zhèn),具有不同景觀類型的樣地為研究單元,各樣地中各景觀類型及面積見表1,并分別標(biāo)為1、2、3號樣地.根據(jù)敏感性指數(shù)分析結(jié)果可知,耕地與草地的敏感性最強(qiáng),其次是林地和水域,建設(shè)用地及未利用地的景觀尺度敏感性差,再計(jì)算不同景觀類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值,考慮景觀權(quán)重及各類景觀生態(tài)服務(wù)價(jià)值的差異得出整個(gè)樣地的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值.土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算公式為
式中,Ri為單個(gè)樣區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),m為研究單元中的地類數(shù),ωi為i地類的土地利用分級指數(shù)(參照劉紀(jì)遠(yuǎn)提出的土地利用分級指數(shù)[24],未利用地取值為0.25,林地、草地、水域取值為0.5,耕地取值為0.75,建設(shè)用地取值為1),Ai為i地類面積,A為樣地面積,Vi為i地類2000—2008年動態(tài)變化率,Ci是i地類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù).相關(guān)研究證明,不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)價(jià)值有較大的差異,水體、濕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高,其次為林地.參照徐立等關(guān)于湘中地區(qū)土地利用變化生態(tài)服務(wù)價(jià)值的確定[23],取水體的生態(tài)服務(wù)價(jià)值系數(shù)為25.3、林地為12、草地為4、耕地為3.8、建設(shè)用地為1、未利用地為0.23,計(jì)算得到各樣區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值(表1).
表1 2008年長沙市典型樣地土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)
結(jié)果表明,樣地1的大部分區(qū)域在長沙市中心城區(qū)芙蓉區(qū)范圍內(nèi),土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值最高,位于長株潭三市結(jié)合部的長沙縣暮云鎮(zhèn)范圍內(nèi)的樣地3計(jì)算得出的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值最低.該結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證,建設(shè)用地面積大小對土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值高低有決定性作用.建設(shè)用地比重越大的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值越高,林地、草地、水域等景觀類型對降低區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)起到突出的作用.
景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析,較好地反映了區(qū)域土地利用變化的社會變化和空間特征.同時(shí),該尺度作為處于生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域之間的中間尺度,也反映了區(qū)域土地利用的生態(tài)價(jià)值,是最適宜的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析尺度.
3.1 不同研究區(qū)域景觀尺度分析指標(biāo)選擇有明顯的差異
景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的選擇對評價(jià)結(jié)果有著直接的影響.不同研究區(qū)域指標(biāo)體系的構(gòu)建方法可相同,但基于區(qū)域自然、經(jīng)濟(jì)、社會條件的差異,具體指標(biāo)選擇應(yīng)有差異.對于不同的研究區(qū)域而言,重點(diǎn)選擇對構(gòu)成區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有關(guān)鍵作用的關(guān)鍵區(qū)段,結(jié)合區(qū)域內(nèi)局部區(qū)段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間組合進(jìn)行分析,從風(fēng)險(xiǎn)組成結(jié)構(gòu)、作用強(qiáng)度、影響范圍等方面反映生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域差異.區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值有明顯的時(shí)間和空間分布差異,景觀尺度的差異在典型區(qū)段表現(xiàn)更明顯.
3.2 “源”與“匯”景觀特征是制定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控措施的重要依據(jù)
不同“源”及“匯”景觀的作用方式、影響范圍和作用強(qiáng)度有明顯的差異,對區(qū)域土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)判斷產(chǎn)生重要影響.提高對“源”及“匯”景觀的識別,對不同風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生頻率、強(qiáng)度等進(jìn)行分析,有助于基于土地利用功能差異下確定區(qū)域內(nèi)部保護(hù)和管理的重點(diǎn)對象,并由此建立相應(yīng)的預(yù)警和防范機(jī)制,加強(qiáng)對各類生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響的動態(tài)監(jiān)控與信息管理,采取有效措施共同抵抗風(fēng)險(xiǎn)[25].
3.3 景觀尺度土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果有助于提高城市群土地利用管理水平
景觀尺度的區(qū)域土地利用問題以城市群表現(xiàn)最為突出.一方面是因?yàn)槌鞘腥涸诎l(fā)展過程中人口聚集度增加,使得土地供求矛盾日益加劇;另一方面,土地利用格局調(diào)整導(dǎo)致土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能發(fā)生巨大變化,這種土地利用方式對生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.因此,從景觀生態(tài)學(xué)角度分析評價(jià)土地利用狀態(tài)對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成的危害,對實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義.從城市規(guī)劃的可操作性與生態(tài)城市建設(shè)的實(shí)踐性看,開展景觀尺度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建是十分必要的.構(gòu)建景觀尺度土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,既突出了區(qū)域土地利用空間差異的整體特征,也規(guī)范了土地利用驅(qū)動動因?yàn)橹鞯纳鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系.同時(shí),對城市群土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分析,為有效進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級管理,加強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)監(jiān)測與預(yù)警、提高城市群土地集約利用水平提供了科學(xué)決策的依據(jù).
3.4 影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素
景觀尺度的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受諸多因素的影響,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注主要因素對指標(biāo)體系構(gòu)建及評價(jià)結(jié)果的影響.一要考慮獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.遙感資料判讀的準(zhǔn)確性直接影響到解譯的效果,其結(jié)果也影響到景觀分析具體指標(biāo)的選取;二是考慮尺度選擇的彈性空間.景觀尺度也是一個(gè)彈性的尺度,不同研究地的自然、社會、經(jīng)濟(jì)條件差異,導(dǎo)致了尺度選擇的不確定性,因此對樣地大小的確定應(yīng)結(jié)合景觀尺度而確定;三是要提高甄別不同類型景觀的能力.“源”與“匯”景觀在功能上的區(qū)分有時(shí)并不十分明顯,也可能出現(xiàn)功能疊加的情況,需仔細(xì)判別才能提高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性.
[1] MCDAN IELS T.Characterizing perception of ecological risk[J].Risk Anal,1995,15(5):575-588.
[2] 張慧霞,莊大昌,婁全勝.基于土地利用變化的東莞市海岸帶生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究[J].經(jīng)濟(jì)地理,2010(3):489-493.
[3] LACKEY R L.Fisheries management:Integrating societal preference,decision analysis,and ecological risk assessment[J]. Environ Sci Policy,1998(1):329-335.
[4] SUTER II GW.Ecological Risk Assess ment[M].BocaRaton,USA:Lewis Publishers,1993.
[5] SUTER II GW,EFROY MSON R A,SAMPLE B E,et al.Ecological Risk Assess ment for Contaminated Sites[M].BocaRaton,USA:Lewis Publishers,2000.
[6] United States Environmental Protection Agency.l EPA-540-R-97/006.Ecological Risk Assess ment Guidance for Superfund: Process forDesigning and Conducting Ecological Risk Assess ments-Inter im Fina[S].Washington DC:United States Environmental Protection Agency,1997.
[7] United States Environmental Protection Agency.EPA/630/R-95/002F.Guidelines for Ecological Risk Assess ment[S].Washington DC:United States Environmental Protection Agency,2008.
[8] 殷 賀,王仰麟,蔡佳亮,等.區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志,2009,28(5):967-973.
[9] 鄔建國.景觀生態(tài)學(xué)—格局、過程、尺度與等級[M].2版.北京:高等教育出版社,2007.
[10] 呂一河,傅伯杰.生態(tài)學(xué)中的尺度及尺度轉(zhuǎn)換方法[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001,21(12):2007.
[11] ALMO F.Principles andMethods in Landscapes Ecology[M].London,UK:Chapman&Hall,1998.
[12] 陳利頂,傅伯杰,趙文武.“源”“匯”景觀理論及其生態(tài)學(xué)意義[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(5):1145-1148.
[13] OLAF B,RUDOLF K,ZDENEKL.Landscape diagnosis on different space and time scales-a challenge for landscape planning [J].Landscape Ecol,2006,21:359-374.
[14] GRAHAM E J,HUNSAKER C T,O'NELL R V.Ecological risk assessment at the regional scale[J].EcolAppl,1991(1): 196-206.
[15] 曾 輝,劉國軍.基于景觀結(jié)構(gòu)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析[J].中國環(huán)境科學(xué),1999,19(5):454-457.
[16] 謝花林.基于景觀結(jié)構(gòu)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(10):5021-5022.
[17] 劉 勇,張 紅,尹京苑.基于土地利用變化的太原市土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究[J].中國土地科學(xué),2009,23(1):52-61.
[18] 劉永兵,王衍臻,李海龍,等.松嫩草原西部土地利用與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)—以杜蒙縣為例[J].水土保持學(xué)報(bào),2006,20(5): 150-153.
[19] 周利軍,張雪萍,陳 設(shè).扎龍自然保護(hù)區(qū)土地利用變化與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2009,18(2):186-190.
[20] 曾 勇.區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)—以呼和浩特市區(qū)為例[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(3):668-673.
[21] 于 婧.基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析的耕地質(zhì)量退化風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].資源科學(xué),2009,31(2):330-335.
[22] RODR IGUES SM,PEREIRA M E,FERREI RA da S E,et al.A review of regulatory decisions for environmental protection: Part I—Challenges in the implementation of national soil policies[J].Environ Int,2009,35:202-213.
[23] 徐 立,劉少博,劉云國,等.湘中紅壤丘陵區(qū)土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響——以長沙市為例[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(8):1788-1792.
[24] 劉紀(jì)遠(yuǎn).中國資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)研究[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1996.
[25] 周 平,蒙吉軍.區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(4):2097-2105.
The Index System Construction of Land U se EcologicalR isk Assessm ent in Landscape Scale Perspective
FU Li-hua1,2*,ZHANG Ye2,PENG Shu-hua1
(1.College ofBusiness,Hunan University of Technology,Zhuzhou 412008,China;
2.College of Resources and Environment Science,Hunan NormalUniversity,Changsha 410081,China)
Index system construction is the core of ecological risk assessment.As different index system construction methods had been used in land use ecological risk assess ment,the results of the same region are a lways different.In this paper,the ecological risk of land use was selected as a starting point,and also the advantages of scale analysis in landscape ecology,integrate multi-disciplinary knowledge were used.The landscape scale was regarded as an intermediate scale be tween ecosystem and region.Scaling and sensitive analysis method was used in screening and constructing the“source”and“sink”ecological risk system,the index was selected in ruling the method andmodelof the assessment.The results notonly reflect the state and distribution of regional ecological risk but also provide the decision of ecological risk assess ment for the sustainable development of land use in regional ecology,social and economy.
ecological risk assess ment;index system;landscape scale;land use;region
K903
A
1000-2537(2011)02-0089-06
2011-01-10
湖南省國土廳2010年度科技資助項(xiàng)目(2010-23)
*通訊作者,E-mail:lihuaf88@163.com
(編輯 王 健)