海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變研究——以舟山朱家尖島為例

凡姚申，陳沈良，谷國傳

（華東師范大學(xué)　河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上?！?00062）

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海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變研究——以舟山朱家尖島為例

凡姚申，陳沈良，谷國傳

（華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200062）

摘要：受自然過程和人類活動的影響，海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于不斷演變之中。以浙江舟山朱家尖島為例，基于1988-2014年間3期Landsat TM/ETM+遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行土地利用/景觀分類，計(jì)算景觀格局指數(shù)，并引入生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分析景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及其演變。結(jié)果表明：（1）26年間朱家尖島景觀格局發(fā)生了顯著變化，林地和農(nóng)田景觀類型面積呈下降趨勢，而建設(shè)用地、養(yǎng)殖區(qū)及未利用地等景觀類型面積呈上升趨勢；（2）1988年朱家尖島以低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級為主，至2014年中等和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積持續(xù)上升，沿海出現(xiàn)高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；（3）從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間演化趨勢和速率看，低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不斷向島內(nèi)退縮，而中等和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不斷向島內(nèi)擴(kuò)張，朱家尖海峽大橋建成通車后的13年間景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級的演化速率較前13年快。并初步探討了降低以人類活動為主要風(fēng)險(xiǎn)源的海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的方法。

關(guān)鍵詞：海島；遙感與GIS；景觀；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；朱家尖島

海島四面環(huán)海，相對獨(dú)立，是內(nèi)陸與海洋的“橋梁”，處于海陸相互作用的動力敏感地帶（余愛蓮等，2014）。海島生態(tài)系統(tǒng)包括島陸、島灘和周邊海域三個(gè)子系統(tǒng)，是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)就是生態(tài)系統(tǒng)及其組分、結(jié)構(gòu)和功能可能受到損害的程度，環(huán)境的自然變化和人類活動都能引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變或功能的損失，從而危及到生態(tài)系統(tǒng)的健康和安全（毛小苓等，2005；張思鋒等，2010）。受全球環(huán)境變化的影響，海島面臨著較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析可以從區(qū)域的角度出發(fā)，結(jié)合格局—過程—尺度相互關(guān)系原理，運(yùn)用遙感與GIS、景觀指數(shù)和空間地統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，評估自然環(huán)境變化及人類活動中的負(fù)外部性對區(qū)域內(nèi)部的景觀功能和結(jié)果產(chǎn)生危害的可能性大小及影響程度（許學(xué)工等，2001）。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究自Hunsaker等（1990）提出后，得到了極快的發(fā)展。國外由于工業(yè)化發(fā)展較早、科技水平較高，相關(guān)研究也相對較成熟，研究主要集中在基于區(qū)域尺度的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及其方法和模型的探討（Carolyn etal，1990；Obery et al，2002；Ted，2004；Kimberley etal，2012）。國內(nèi)相關(guān)研究主要涉及土地利用風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（杜軍等，2010；許妍等，2011），流域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（李謝輝等，2009；鞏杰等，2014），湖泊及濕地景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（付在毅等，2001；Shietal， 2015；張雅洲等，2015），以及河口三角洲及海岸帶景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（Liu etal，2012；Chen etal，2012；陳可亮等，2012；郭意新等，2015）等。目前，國內(nèi)外對海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究相對較少，對海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變的研究尚未涉及。眾所周知，中國沿海陸架寬淺，海島眾多、類型多樣、資源豐富，研究海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變對海島資源利用和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。為此，本文以中國最大的群島——舟山群島中的朱家尖島為例，大致以朱家尖海峽大橋建成通車為時(shí)界，分大橋通車前后兩個(gè)時(shí)段，即通車前（1988-2001年）為時(shí)段Ⅰ，通車后（2001-2014年）為時(shí)段Ⅱ，研究朱家尖島以人類活動為主要風(fēng)險(xiǎn)源的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變，以揭示海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空變化規(guī)律，為海島可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

1研究區(qū)概況

圖1　舟山朱家尖島的地理位置

朱家尖島位于舟山本島東南海域（圖1），地理坐標(biāo)29°50＇～29°57＇N，122°20＇～122°30＇E，是舟山群島1 841個(gè)島嶼中的第五大島，西北與舟山島岸距1.1 km，北與普陀山島岸距2.6 km，東北與白沙山島岸距2.5 km，西與登步島岸距2.6 km。俯瞰朱家尖島，形似駿馬，北寬南窄，呈南北走向，長14.4 km，東西最寬處9.1 km，陸域面積62.2 km2。丘陵主要分布在島東部和南部，面積32.42 km2，平原主要分布在島北部和西部，均為人工圍墾的海積小平原，面積29.39 km2，分別占島嶼陸域面積的52.44％和47.56％。海島岸線曲折多灣，有沙灘、礫灘和海蝕巖壁地貌，沿岸有漁村港口、貨運(yùn)客運(yùn)和漁碼頭。全島自然環(huán)境優(yōu)越，資源多樣，交通便捷，氣候溫和，景色秀美，充滿著濃郁的海洋文化氣息，是舟山市19個(gè)鄉(xiāng)級島中開發(fā)程度較高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的海島之一。

2數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù)據(jù)采集與處理

選取從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站下載的不同時(shí)期（1988、2001和2014年）Landsat TM/ETM +影像為數(shù)據(jù)源，其空間分辨率分別為30m和15m，遙感影像的成像時(shí)間均為植被覆蓋度較高的夏季。

遙感影像分類方法多樣，本文采用監(jiān)督分類中的最大似然法，該方法是影像處理中最常用的方法之一，適用于Landsat衛(wèi)星系列中低分辨率的影像分類（史澤鵬等，2012）。用ENVI5.1軟件對3期影像輻射定標(biāo)、大氣校正以及研究區(qū)范圍裁剪等預(yù)處理后，進(jìn)行最大似然法監(jiān)督分類。依據(jù)全國土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合朱家尖島現(xiàn)場踏勘驗(yàn)證結(jié)果，將景觀類型分為林地、草地、農(nóng)田、建設(shè)用地（居民區(qū)、道路、機(jī)場、碼頭等）、水域、養(yǎng)殖區(qū)、未利用地7種類型，并用混淆矩陣對分類結(jié)果進(jìn)行監(jiān)督驗(yàn)證。再用ArcGIS10.1軟件對分類結(jié)果進(jìn)行制圖，得到1988、2001和2014年朱家尖島景觀類型的矢量數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)各景觀類型的面積。

2.2景觀變化分析法

景觀變化可以通過景觀動態(tài)度進(jìn)行定量描述。一般可分為單一景觀動態(tài)度和綜合景觀動態(tài)度。單一景觀動態(tài)度是指某一種景觀類型變化的速度；而綜合景觀動態(tài)度是指區(qū)域景觀的整體動態(tài)（Zhang etal，2010）。因此，可通過景觀動態(tài)度對朱家尖島不同時(shí)段的景觀變化的差異進(jìn)行分析。

（1）單一景觀動態(tài)度

式中：ALCR為一定時(shí)段內(nèi)某一景觀動態(tài)度，Ua和 Ub表示分別代表某時(shí)段最初和最末某一景觀類型的面積，T為研究時(shí)長。以年為單位時(shí)，ALCR便是某一景觀的年變化率。

（2）綜合景觀動態(tài)度

式中：CLCR為綜合景觀動態(tài)度，LUi為研究初期第i類景觀的面積，△LUi為研究時(shí)段內(nèi)第i類景觀轉(zhuǎn)化為其它類景觀面積的絕對值，T為研究時(shí)長。以年為單位時(shí)，CLCR便是該研究區(qū)域綜合景觀的年變化率。

2.3景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析法

本文采用不同時(shí)相海島景觀來表征風(fēng)險(xiǎn)受體對人類活動的響應(yīng)度。為了研究景觀空間異質(zhì)性，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，本研究首先劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)，通過構(gòu)建景觀格局指數(shù)作為響應(yīng)系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值ERI（EcologicalRisk Indice）用于分析朱家尖島的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。

依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)方法，為將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)落實(shí)到具體的地理區(qū)域，將朱家尖島劃分為0.8 km×0.8 km大小的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)格網(wǎng)，共有146（1998年）、148（2001年）和154（2014年）個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)。朱家尖島面積的不斷增大致使格網(wǎng)數(shù)不斷增加，以地理坐標(biāo)畫格網(wǎng)能夠保證不同年份共有格網(wǎng)的一一對應(yīng)。計(jì)算出每一格網(wǎng)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，以此為基礎(chǔ)計(jì)算格網(wǎng)中心點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值。

景觀格局指數(shù)選用：破碎度指數(shù)Ci、分離度指數(shù)Ni、優(yōu)勢度指數(shù)Di、干擾度指數(shù)Ei、脆弱度指數(shù)Fi及損失度指數(shù)Ri。其中，破碎度指數(shù)Ci表示區(qū)域綜合景觀或某一景觀類型在一定時(shí)間給定性質(zhì)上的破碎化程度，景觀分布愈復(fù)雜，破碎化程度就愈高（王介勇等，2005）。分離度指數(shù)Ni是指某一景觀類型中不同斑塊個(gè)體或不同元素分布的分離程度，分離程度愈大，表明景觀在地域分布上愈分散。優(yōu)勢度指數(shù)Di表示一種或幾種類型斑塊在一種景觀中的優(yōu)勢程度。通過權(quán)重疊加破碎度指數(shù)Ci、分離度指數(shù)Ni和優(yōu)勢度指數(shù)Di可獲得干擾度指數(shù)Ei，它是用來反映不同景觀所組成的生態(tài)系統(tǒng)受到干擾（主要是人類活動）的程度。脆弱度指數(shù)Fi表示不同生態(tài)系統(tǒng)的易損性，它與景觀自然演替過程中所處的階段有關(guān)。一般情況下，處于初級演替階段、食物鏈結(jié)構(gòu)簡單、生物多樣性指數(shù)小的生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，結(jié)合朱家尖島特點(diǎn)判斷，該島7類景觀中脆弱度的排序由低到高依次為：建設(shè)用地1、林地2、草地3、農(nóng)田4、水域5、養(yǎng)殖區(qū)6、未利用土地7。進(jìn)行歸一化處理后得到各類景觀的脆弱度指數(shù)Fi，為便于分析和計(jì)算，歸一化的值域范圍為[0.1，0.9]（陳鵬等，2003；巫麗蕓等，2005）。損失度指數(shù)Ri表示遭受干擾時(shí)各類景觀自然屬性損失的程度，是某一景觀類型的干擾度指數(shù)Ei和脆弱度指數(shù)Fi的綜合。以上各景觀格局指數(shù)可利用Fragstats3.4計(jì)算得到，計(jì)算公式見表1。

表1　景觀格局指數(shù)計(jì)算方法

表1公式中，ni為景觀類型i的斑塊數(shù)量；Mi為景觀類型i的總面積，M是區(qū)域總面積；Ii是景觀類型的距離指數(shù)；H max是景觀多樣性指數(shù)的最大值；Pi為i類景觀所占面積的比例；N為景觀類型的總數(shù)；a、b、c為相應(yīng)指數(shù)的權(quán)重，a+b+c=1。破碎度指數(shù)Ci、分離度指數(shù)Ni和優(yōu)勢度指數(shù)Di三者在不同程度上反映出干擾對景觀所代表的生態(tài)環(huán)境的影響，根據(jù)分析權(quán)衡，并參考前人研究結(jié)果（謝花林，2008；許妍等，2011；郭新意等，2015），認(rèn)為破碎度指數(shù)最為重要，其次為分離度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)。以上3個(gè)指數(shù)可分別賦以0.5、0.3、0.2的權(quán)值。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是用于表征一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)綜合生態(tài)損失的相對大小，通過計(jì)算每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)將景觀風(fēng)險(xiǎn)格局轉(zhuǎn)化為空間的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，其計(jì)算公式為：

式中：ERIk是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，Aki是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)第i類景觀的面積，Ak是第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)的景觀總面積，n表示風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)景觀類型的數(shù)目。

2.4空間分析方法

地統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究生態(tài)學(xué)變量空間異質(zhì)性的有效方法，是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的一部分。在描述、識別格局的空間結(jié)構(gòu)及空間局部最優(yōu)化插值時(shí)，半方差法被認(rèn)為是一種最優(yōu)的方法（張娜，2014）。半方差γ（h）的定義為：

式中：h為樣本間距；n（h）是抽樣間距為h時(shí)的樣點(diǎn)對總數(shù)；Z代表某一景觀屬性的隨機(jī)變量；xi為空間位置；Z（xi）和Z（xi+h）分別是變量在xi和xi+h點(diǎn)的取值（鄔建國，2000；陳利頂?shù)龋?996）。半方差是取樣間距h的函數(shù)，是隨機(jī)變量Z在某個(gè)取樣間距上各個(gè)樣本值間的平均變異程度或相似程度的度量。

利用ArcGIS 10.1的空間分析和地統(tǒng)計(jì)功能，通過求和、采樣、普通Kringing空間插值，將所得的實(shí)際半方差圖用球狀模型擬合，從而可得到了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值空間分布圖。

3結(jié)果與討論

3.1景觀格局時(shí)空變化

利用ENVI 5.1解譯遙感影像得到圖2。由最近時(shí)相（2014年）的景觀類型空間格局可知，朱家尖島的林地主要分布在島的南部和東部山地，草地散布在林地間，農(nóng)田主要分布在島的中部和西部，建設(shè)用地大多分布在島的平原地區(qū)和沿海地帶，養(yǎng)殖區(qū)集中分布在島的西北部及西部沿海，未利用地集中分布在島的北部和西北部海濱，其主要是未及時(shí)開發(fā)利用的圍填海所成的裸地。

圖2　朱家尖島景觀類型空間格局（1988、2001和2014年）

表2　景觀格局指數(shù)

利用Fragstats 3.4計(jì)算得到表2。由圖2和表2可知，26年間朱家尖島景觀類型和分布發(fā)生了交叉演變。林地和農(nóng)田面積均呈減少趨勢，農(nóng)田面積減少量最多，達(dá)4.31 km2，林地面積減少4.17 km2，而建設(shè)用地、水域、未利用地和養(yǎng)殖區(qū)均呈增加趨勢，建設(shè)用地面積增加最多，達(dá)6.52 km2，養(yǎng)殖區(qū)增加2.28 km2，未利用地增加1.45 km2，水域增加2.57 km2，草地增加最少，僅0.84 km2。

從斑塊數(shù)變化來看，面積不斷減少的林地和農(nóng)田斑塊數(shù)量不斷增多，破碎度指數(shù)和分離度指數(shù)不斷增大，而優(yōu)勢度指數(shù)不斷減??；脆弱度較大的未利用地和被人類利用最為強(qiáng)烈的建設(shè)用地斑塊數(shù)量不斷減少，破碎度指數(shù)和分離度指數(shù)不斷減小，而優(yōu)勢度指數(shù)不斷增大。

利用景觀動態(tài)度公式計(jì)算得到圖3。由該圖可知，時(shí)段Ⅱ的草地、農(nóng)田、建設(shè)用地、水域、養(yǎng)殖區(qū)和未利用地的ALCR絕對值大于時(shí)段Ⅰ這6種景觀類型的ALCR絕對值，表明時(shí)段Ⅱ這些景觀類型變化比時(shí)段Ⅰ大。時(shí)段Ⅰ、Ⅱ的CLCR分別為0.50％ 和0.86％，由此可知，時(shí)段Ⅱ綜合景觀類型變化大于時(shí)段Ⅰ，朱家尖海峽大橋建成通車后海島景觀的變化速率加快。時(shí)段Ⅱ中ALCR絕對值相對較大的景觀類型有水域、未利用地和建設(shè)用地。其中水域的ALCR絕對值最大，達(dá)24.36％，未利用地和建設(shè)用地的ALCR絕對值也都超過了3％，說明在時(shí)段Ⅱ這三種景觀相比于其他景觀變化的更大。

圖3　不同時(shí)段各景觀動態(tài)度變化

3.2景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局時(shí)空演變

由景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)算式，計(jì)算出朱家尖島各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)3期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對3期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行Kriging插值。為了讓不同時(shí)期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)圖形空間化，本文采用以0.2為等級間隔將風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等距劃分成5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級：低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（ERI＜0.2），較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（0.2≤ERI＜0.4），中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（0.4≤ERI＜0.6），較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（0.6≤ERI＜0.8），高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（ERI≥0.8）。從而得到朱家尖島生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)格局演變圖（圖4）。柵格轉(zhuǎn)化后，可以計(jì)算出不同生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級所占面積及百分比（表3）。

圖4　朱家尖島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變（1988-2014年）

表3　生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級面積變化

由圖4、表3可知，1988年朱家尖島處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積共為54.24 km2，占總面積的86.15％，島東部、南部大部分處于該等級；中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要出現(xiàn)在島北部和西部，占總面積的10.09％；較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)出現(xiàn)在西部和北部的沿海地帶，占總面積的3.77％。據(jù)查資料，島西部和北部的平原地帶是上世紀(jì)60-70年代圍填海而成的（王建富，2013），該地帶地勢平坦、水源充足、交通便利，是開發(fā)利用的理想用地，早在80年代末就出現(xiàn)了強(qiáng)烈的人類活動，如興建了大面積養(yǎng)殖區(qū)。

相比1988年，2001年低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了12.21km2，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積則增加了6.77km2，而中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)逐漸向陸側(cè)方向拓張，增加到9.99 km2，占總面積的15.82％，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加到4.35 km2，占總面積的6.89％。隨著城市化進(jìn)程、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)的不斷發(fā)展，人類對土地資源的需求不斷增加，對資源的開發(fā)利用不斷加劇，生產(chǎn)活動范圍不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致農(nóng)田、林地演變成風(fēng)險(xiǎn)度較高的養(yǎng)殖區(qū)、建設(shè)用地。隨著朱家尖島旅游業(yè)的發(fā)展，東南部的“十里金沙”旅游風(fēng)景區(qū)內(nèi)度假村、旅社酒店鱗次櫛比，這些建設(shè)用地景觀類型增大了原自然景觀的破碎化、分散化等程度，致使該區(qū)域中等、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)有所增大。

相比2001年，2014年低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了2.18 km2，但相比1988年面積減少10.02 km2，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積也呈波動的趨勢。2014年低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積共40.04 km2，占總面積的68.68 ％，相比于1988年的86.15 ％、2001年的77.24％，呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。另一方面，中等和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積達(dá)到7.93 km2，是2001年的較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積的近1倍。更值得關(guān)注的是，2014年出現(xiàn)了1988年和2001年都未出現(xiàn)的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積達(dá)2.05 km2，占總面積的近3％。隨著朱家尖島社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，海洋生產(chǎn)力、海洋經(jīng)濟(jì)成為熱詞，人類不顧自然承載力的限度而貿(mào)然開發(fā)利用海島資源，各種小規(guī)模、粗放的海洋圍墾、圍海養(yǎng)殖和沿岸旅游開發(fā)等活動大行其道。不合理的圍填海工程易造成灘涂濕地景觀萎縮、景觀自然性急劇下降，斑塊面積縮小、斑塊隔離程度增大、景觀破碎化程度加?。R志遠(yuǎn)等，2009；孟偉慶等，2012），最終必然會造成景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加。

據(jù)生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論，海島經(jīng)濟(jì)發(fā)展要考慮到海島生態(tài)系統(tǒng)的特征，開發(fā)的過程中環(huán)境保護(hù)是根本，其實(shí)現(xiàn)途徑是實(shí)行海島綠色工程，發(fā)展生態(tài)漁業(yè)，創(chuàng)建生態(tài)保護(hù)區(qū)，建設(shè)生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)（王書華，2008）。降低海島生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，需要采取合理開發(fā)海島灘涂資源，加強(qiáng)圍填?；顒拥墓芾淼裙ぷ?。國外對圍填海開發(fā)活動的管理研究工作開始比較早，對比國內(nèi)外圍填?；顒庸芾憩F(xiàn)狀（表4），發(fā)現(xiàn)我國圍填海管理方面存在諸多不足，國外的工作對我國管理海島圍填海開發(fā)活動存在可借鑒的之處（胡聰，2014）。據(jù)W ang（2014）研究表明，我國在進(jìn)行圍填?；顒訒r(shí)，不僅要加強(qiáng)法律法規(guī)管理，增強(qiáng)圍填海管理的公共參與，提高海洋空間規(guī)劃意識，還要充分評估圍填海對濕地景觀和生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。對于土地資源本身就緊缺的朱家尖島，圍填海所成的裸地應(yīng)及時(shí)合理地開發(fā)利用，不能放任自流，減少其以未利用地景觀類型存在的時(shí)間，這對降低景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)十分必要。

表4　國內(nèi)外圍填海開發(fā)活動管理對比

據(jù)許雪峰等（2011）對比研究浙江嵊泗青沙圍填海工程中的弧線堤線方案和直線軸向堤線方案發(fā)現(xiàn)，弧形堤線填海方案是海岸線和灘涂資源綜合開發(fā)的較好方式，該類型的圍堤方案使得各項(xiàng)景觀評估指數(shù)均朝著有利的方向變化，有利于濱海濕地景觀及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。這對今后朱家尖島降低圍填海區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)存在可借鑒之處。

3.3景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化分析

為了進(jìn)一步了解風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)變的內(nèi)在規(guī)律，利用ArcGIS面積制表工具對26年2個(gè)時(shí)段內(nèi)的各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化方向、面積和速率進(jìn)行了定量分析（表5）。

表5　1988～2014年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化面積及速率

對比前后對比前后2個(gè)時(shí)段的平均變化，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級呈現(xiàn)下降趨勢的轉(zhuǎn)變類型有：較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化、中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化。其中，較低→低向的轉(zhuǎn)化僅出現(xiàn)在時(shí)段Ⅱ，較高→中等向的轉(zhuǎn)化僅出現(xiàn)在時(shí)段Ⅰ。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級呈現(xiàn)上升趨勢的轉(zhuǎn)變類型有：低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向較低及中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化、中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向較高及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級向高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級轉(zhuǎn)化。其中，中等→高向和較高→高向的轉(zhuǎn)化僅出現(xiàn)在時(shí)段Ⅱ。從年轉(zhuǎn)化速率來看，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級由低和較低轉(zhuǎn)化成其它等級的速率時(shí)段Ⅰ基本大于時(shí)段Ⅱ，但時(shí)段Ⅱ生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級呈上升趨勢的類型更多，且較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加速率顯著大于時(shí)段Ⅰ。這表明朱家尖海峽大橋建成通車后的13年間景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級的演化速率較前13年快。

海島獨(dú)特的自然和人文環(huán)境使其具有較高的旅游開發(fā)優(yōu)勢。朱家尖島旅游資源豐富，開發(fā)較早，特別是在朱家尖海峽大橋建成后，旅游業(yè)更得到前所未有的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到了重要的作用。據(jù)調(diào)查，近十年旅游人數(shù)逐年遞增，從2004年的年總旅游人數(shù)139.8萬人次增加到2014年的482.0萬人次，占舟山市總旅游人數(shù)從2007年的12.67％增加到2014年的14.18％。今后朱家尖島在開發(fā)旅游資源時(shí)，要積極尋求保護(hù)性開發(fā)措施，堅(jiān)持旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方針，促進(jìn)旅游開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

4結(jié)論

本文以1988、2001和2014年3期Landsat TM/ETM +遙感影像為基礎(chǔ)，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)的原理，構(gòu)建了綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，較客觀地探討了朱家尖島不同時(shí)期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況：

（1）林地和農(nóng)田面積均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，其破碎度和分離度指數(shù)增大，優(yōu)勢度不斷減小，受到了人類活動的干預(yù)而趨于分散。建設(shè)用地、養(yǎng)殖區(qū)及未利用地面積增加明顯，分離度指數(shù)持續(xù)減小，優(yōu)勢度增大，此類景觀呈現(xiàn)出空間上的集聚效應(yīng)。

（2）1988年朱家尖島以低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，占全島面積的86.15％。2000年低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積減少，較低和中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積增大。2014年，中等和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積持續(xù)增大，同時(shí)在沿海區(qū)域出現(xiàn)了1988和2001年未有的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。沿海區(qū)域是人類高強(qiáng)度開發(fā)區(qū)，也是陸海相互作用的脆弱區(qū)，了解和研究該區(qū)域的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，是人類開發(fā)利用海島必不可少的工作。

（3）朱家尖島的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在空間上的演化表明，低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不斷向島內(nèi)退縮，中等和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)不斷向島內(nèi)擴(kuò)張，呈現(xiàn)此消彼長的空間趨勢。從景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級演變速率來看，朱家尖海峽大橋建成通車后的13年間景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級演化速率比前13年快。今后應(yīng)積極尋求降低以人類活動為主要風(fēng)險(xiǎn)源的海島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的措施。

參考文獻(xiàn)

Carolyn T,Robin L G,Glenn W S,et al,1990.Assessing ecological risk on a regionalscale.EnvironmentalManagement,14 (3):325-332.

Chen K L,Shi Y L,Lin Z L,et al,2012.An approach for integrated assessment of eco-risk in coastal waters based on catastrophe theory:Taking Luoyuan Bay as a case.Chinese Journal of Applied Ecology,23 (1):213-221.

Hunsaker C T,Grahm R L,Suter G W,et al,1990.Assessing ecological risk on a regional scale.Environmental Management,(14) :325-332.

Kimberley K,A,W ayne G.L,2012.A Bayesian approach to landscape ecological risk assessment applied to the upper Grande Ronde W atershed,Oregon.Human and Ecological Risk Assessment,18:946-970.

Liu D D,Qu R J,Zhao C H,et al,2012.Landscape ecological risk assessment in Yellow River Delta.Journal of Food,Agriculture & Environment,10 (2):970-972.

Obery A M,Landis W G A,2002.Regional multiple stressor risk assessment of the Codorus Creek watershed applying the relative riskmodel.Human and Ecological Risk Assessment,8 (2) :405-428.

ShiH,Yang Z,Han F,etal,2015.Assessing landscapeecological risk for a world heritage site:a case study of Bayanbulak in China.Polish JournalofEnvironmental Studies,24 (1):269-283.

Ted W,2004.Landscape ecological assessment of the Chesapeake Bay W atershed.EnvironmentMonitoring and Assessment,94 (3) :39-53.

W angW,Liu H,Li Y Q,Su JL,2014.Developmentand management of land reclamation in China.Ocean & Coastal Management,102:415-425.

Zhang JY,Ma K M,Fu B J,2010.W etland loss under the impact of agricultural development in the Sanjiang Plain,NE Chian,Environ MonitAssess,166:139-148.

陳可亮，時(shí)亞樓，林志蘭，等，2012.基于突變理論的近岸海域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)方法-以羅源灣為例.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，23（1）：213-221.

陳利頂，傅伯杰，1996.黃河三角洲地區(qū)人類活動對景觀結(jié)構(gòu)的影響分析.生態(tài)學(xué)報(bào)，16（4）：337-344.

陳鵬，潘曉玲，2003.干旱區(qū)內(nèi)陸流域區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析.生態(tài)學(xué)雜志，22（4）：116-120.

杜軍，楊青華，2010.基于土地利用變化和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析-以武漢市為例.國土資源遙感，84（2）：102-106..

付在毅，許學(xué)工，林輝平，等，2001.遼河三角洲濕地區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).生態(tài)學(xué)報(bào)，21（3）：365-373.

鞏杰，謝余初，趙彩霞，等，2014.甘肅白龍江流域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及其時(shí)空分異.中國環(huán)境科學(xué)，34（8）：2 153-2 160.

郭意新，李加林，徐諒慧，等，2015.象山港海岸帶景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)演變研究.海洋學(xué)研究，33（1）：62-67.

胡聰，2014.圍填海開發(fā)活動對海洋資源影響評價(jià)方法研究.博士學(xué)位論文，青島：中國海洋大學(xué).

李謝輝，王磊，李景宜，2009.基于GIS的渭河下游河流沿線區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).生態(tài)學(xué)報(bào)，29（10）：5 523-5 534.

毛小苓，倪晉仁，2005.生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究述評.北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），41（4）：646-654.

孟偉慶，王秀明，李洪遠(yuǎn)，等，2012.天津?yàn)I海新區(qū)圍海造地的生態(tài)環(huán)境影響分析.海洋環(huán)境科學(xué)，31（1）：83-87.

史澤鵬，馬友華，王玉佳，等，2012.遙感影像土地利用/覆蓋分類方法研究進(jìn)展.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，28（12）：273-278.

王建富，2013.舟山群島灘涂海域圍墾及海島變遷歷史的地名文化價(jià)值分析.中國地名，11：57-64.

王介勇，趙庚星，杜春先，2005.基于景觀空間結(jié)構(gòu)信息的區(qū)域生態(tài)脆弱性分析.干旱區(qū)研究，22（3）：317-321.

王書華，2008.區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)-理論、方法與實(shí)踐.北京：中國發(fā)展出版社.

王仰麟，韓蕩，2000.農(nóng)業(yè)景觀的生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì).應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，11（2）：265-269..

鄔建國，2000.景觀生態(tài)學(xué)-格局、過程、尺度與等級.北京：高等教育出版社.

巫麗蕓，黃義雄，2005.東山島景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).臺灣海峽，24 （1）：35-42.

謝花林，2008.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.生態(tài)學(xué)報(bào)，28（10）：5020-5026.

許學(xué)工，林輝平，付在毅，等，2001.黃河三角洲濕地區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），37（1）：111-120.

許雪峰，聶源，羊天柱，等，2011.浙江嵊泗青沙圍填海綜合開發(fā)項(xiàng)目的景觀指數(shù)影響分析.海岸工程，30（4）：17-24.

許妍，高俊峰，高永年，2011.基于土地利用動態(tài)變化的太湖地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).湖泊科學(xué)，23（4）：642-648.

余愛蓮，鄧一兵，桂峰，等，2014.海島生態(tài)壓力定量評估模型構(gòu)建.海洋通報(bào)，33（6）：676-682.

張娜，2014.景觀生態(tài)學(xué).北京：科學(xué)出版社.

張思鋒，劉晗夢，2010.生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法書評.生態(tài)學(xué)報(bào)，30 （10）：2 735-2 744.

張雅洲，謝小平，2015.基于RS和GIS的南四湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).生態(tài)學(xué)報(bào)，5（5）：1 371-1 377.

志遠(yuǎn)，陳彬，俞煒煒，等，2009.福建興化灣圍填海濕地景觀生態(tài)影響研究.臺灣海峽，28（2）：169-176.

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2007.GB/T 21010-2007土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn).

中國海島志編纂委員會，2014.中國海島志浙江卷第二冊.北京：海洋出版.

（本文編輯:袁澤軼）

Change of island landscape ecological risk:a case study of Zhujiajian Island of Zhoushan

FAN Yao-shen,CHEN Shen-liang,GU Guo-chuan
（State Key LaboratoryofEstuarineand CoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China）

Abstract：Influenced by thenaturalprocessand human activities,the ecological risk of island ischanging constantly.Based on 3 phase Landsat TM/ETM + remote sensing data from 1988 to 2014,this paper classifies the land use/landscape category,calculates the landscape pattern indices,and introduces the ecological risk index,then analyzes the island landscape ecological risk and its change in the Zhujiajian Island of Zhoushan,Zhejiang Province.The results show that:（1）Over 26 years,great changes of landscape pattterns have taken place in Zhujiajian Island.The areas ofwoodland and farmland show a decreasing trend,while the areasofconstruction land,unused land and aquaculture land show a rising trend；（2）The landscape ecological risks of Zhujiajian Island mostly were at the low and lower grades in 1988.Medium and higher ecological risk grades rose continuously from 1988 to 2014.In 2014,in the coastal region appeared high ecological risk grade；（3）Judging from the spatial change trend and rate of landscape ecological risks,the region of low and lower ecological risk grades continues to retreat to the island,while the region ofmedium and higher ecological risks continues to extend to the island.Afteropenning the Zhujiajian Strait Bridge,the ecological risk changing speed ismuch faster than that before.And the method of reducing the island landscape ecological risk whose main risk source is the human activity is preliminarily discussed in thispaper.

Keywords：island;RS&GIS;landscape;ecological risk;Zhujiajian Island

通訊作者：陳沈良，博士，教授，電子郵箱：slchen@sklec.ecnu.edu.cn。

作者簡介：凡姚申（1989-），男，河南項(xiàng)城人，碩士研究生，從事自然地理研究，電子郵箱：fysmyself@126.com。

基金項(xiàng)目：海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201505012）。

收稿日期：2015-06-11；

修訂日期：2015-07-14

Doi：10.11840/j.issn.1001-6392.2016.01.001

中圖分類號：X820.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-6932（2016）01-0001-10