近20年來巢湖流域景觀生態(tài)風險評估與時空演化機制*

黃木易，何　翔

(安徽建筑大學環(huán)境與能源工程學院，合肥 230601)

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近20年來巢湖流域景觀生態(tài)風險評估與時空演化機制*

黃木易，何翔

(安徽建筑大學環(huán)境與能源工程學院，合肥 230601)

基于1995、2005、2013年3期Landsat TM/ETM+遙感影像及DEM，應用GIS方法開展巢湖流域景觀格局特征分析及生態(tài)風險網(wǎng)格化定量評估. 研究表明：(1)近20年來，巢湖流域景觀格局特征變化明顯，表現(xiàn)為建設用地景觀破碎度、分離度均呈先下降后上升趨勢；農(nóng)地、林地與水體景觀破碎度、分離度均呈上升趨勢. (2)生態(tài)風險時序分析表明，1995-2013年，巢湖流域低、較低和中等級生態(tài)風險區(qū)域面積在逐漸縮小，而較高和高等級生態(tài)風險區(qū)域范圍在不斷蔓延. 近20年來，巢湖流域生態(tài)風險主要由低級向高級轉(zhuǎn)化，面積達6025 km2，是由高級向低級轉(zhuǎn)化面積的2.30倍. (3)生態(tài)風險時空演化機制分析表明，巢湖流域生態(tài)風險變化區(qū)域主要集中在北、西南和東南部，具有明顯的階段性和區(qū)域性. 近20年來，巢湖流域經(jīng)歷了快速的城市化、工業(yè)化以及受到行政區(qū)劃調(diào)整的政策影響，高強度土地利用模式及縣域經(jīng)濟活力的釋放疊加于本身脆弱的流域生態(tài)條件，對景觀生態(tài)系統(tǒng)造成的強烈干擾促進流域生態(tài)風險整體有惡化趨勢，需重點加強中級以上生態(tài)風險區(qū)域的生態(tài)保護與建設工作. 因此，生態(tài)風險演化趨勢體現(xiàn)了該流域自然特點和區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展對景觀生態(tài)系統(tǒng)干擾的壓力響應.

景觀格局；生態(tài)風險；網(wǎng)格化采樣；城市化；巢湖流域

流域是復雜的自然、地理環(huán)境綜合生態(tài)地域系統(tǒng)，隨著城市化、工業(yè)化和流域經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人類活動的強烈擾動疊加于自然因素之上，加劇了流域內(nèi)資源和生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，其生態(tài)壓力和風險日益增加[1-2]. 生態(tài)風險是指一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個景觀的生態(tài)功能受到外界脅迫，從而在目前和將來對該系統(tǒng)健康、生產(chǎn)力、遺傳結構、經(jīng)濟價值和美學價值產(chǎn)生不良影響的一種狀況[3]. 國外生態(tài)風險評價研究起步早，從最初主要關注化學、有毒污染物等單一風險源對環(huán)境、健康和土壤影響發(fā)展到多風險源在種群、生態(tài)系統(tǒng)、海洋等更大尺度上對多受體影響的研究，國內(nèi)生態(tài)風險研究則集中在水環(huán)境化學生態(tài)風險評價[4]、區(qū)域和景觀生態(tài)風險評價上[5-9]. 1990s以來，生態(tài)風險指數(shù)法、RRM(Relative Risk Model)、PESR(Pressure Effect Social Response)和計算機模擬法等評價方法被廣泛應用到流域生態(tài)風險評價研究中[10-15]. 生態(tài)風險區(qū)是以景觀作為具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域，它是由相互作用的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)以一定的規(guī)律所組成. 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的變化，首先表現(xiàn)在景觀結構組分(或景觀要素)的空間結構、相互作用以及功能的變化和演替上[16]. 因此，生態(tài)風險分析可從景觀結構出發(fā)，綜合評估各種潛在生態(tài)影響類型及其累積性后果[3]. 目前，景觀生態(tài)風險評價是區(qū)域生態(tài)風險評價的重要內(nèi)容，為國內(nèi)外研究的熱點[17]，而大尺度的流域景觀生態(tài)風險定量化評估及生態(tài)過程機制等相關研究仍缺乏.

巢湖流域地處中部地帶，是安徽省經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，也是中部崛起戰(zhàn)略的重點開發(fā)區(qū)域、皖江城市帶示范區(qū)主戰(zhàn)場. 近年來，隨著城市化和工業(yè)化的高速發(fā)展、社會經(jīng)濟水平提高和人口的增加，其景觀結構、生態(tài)環(huán)境和水土資源承載力日益受到嚴重影響，大城市擴張對巢湖流域生態(tài)服務價值損益作用明顯，并呈現(xiàn)逐年加劇趨勢[18-20]. 人類活動對生態(tài)環(huán)境的強烈擾動疊加于自然因素的影響之上，加劇了該地區(qū)生態(tài)風險惡化的可能. 目前，巢湖流域相關研究中缺乏對流域景觀生態(tài)風險定量化評估、演化趨勢及機理機制分析，巢湖流域城鎮(zhèn)化和社會經(jīng)濟發(fā)展正處于快速發(fā)展時期，高速的經(jīng)濟發(fā)展對土地資源的消耗及高強度的土地利用必然造成土地生態(tài)系統(tǒng)的巨大壓力. 本文基于遙感、GIS技術以及景觀生態(tài)學理論與研究方法，開展巢湖流域景觀格局特征及生態(tài)風險網(wǎng)格化定量評價，探索流域景觀格局變化及生態(tài)風險時空差異特征，揭示生態(tài)風險時空演化規(guī)律及機制. 研究成果在一定程度上可為未來巢湖流域生態(tài)規(guī)劃、景觀結構調(diào)整及格局優(yōu)化、生態(tài)風險預警、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展決策等提供理論依據(jù).

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

巢湖(31°43′～32°25′N，117°16′～ 117°51′E)流域位于安徽省中部，長江流域下游左岸，行政區(qū)劃涉及11個縣及合肥市轄區(qū)、六安市轄區(qū)和巢湖市轄區(qū). 流域總面積約14000 km2. 地勢南高北低，西南為山區(qū)，東北為丘陵及淺山區(qū)，沿湖及東南為平原. 巢湖周圍共有大小入湖河流33條[21]. 研究區(qū)所在位置見圖1所示.

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

利用三期Landsat TM/ETM+影像數(shù)據(jù)(其中1995年為1月份，2005年TM及2013年ETM+為3月份)和DEM數(shù)據(jù)(格式為GRID的SRTM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，來源于美國對地觀測全球高程數(shù)據(jù)，分辨率為90 m). 首先利用ArcGIS 10.0的水文分析模塊對DEM進行巢湖流域范圍提取. 其次，利用ERDAS 2013對3期遙感影像進行幾何糾正、拼接、直方圖匹配等圖像預處理. 最后，利用提取的巢湖流域范圍對拼接處理后的遙感影像進行裁剪，并對影像進行解譯，結合流域的景觀特點，將研究區(qū)分為農(nóng)地、林地、水體、建設用地4種景觀類型. 對3期遙感影像的分類結果進行精度檢驗，其Kappa系數(shù)均在在0.75以上，符合研究要求.

2 研究方法

2.1 評價單元采集

利用ArcGIS 10.0對研究區(qū)范圍進行網(wǎng)格化，從而采集生態(tài)風險評價單元. 按照研究區(qū)景觀斑塊平均面積2～5倍[22]進行網(wǎng)格采樣，具體采用3 km×3 km的正方形網(wǎng)格對巢湖流域(圖1)進行空間網(wǎng)格化采樣，共采集評價單元小區(qū)1548個. 分別計算每一采樣評價單元(生態(tài)風險評價樣本)的生態(tài)風險指數(shù)值，以此作為評價單元中心點的生態(tài)風險水平，作為生態(tài)風險評價空間插值分析的樣本.

圖1 研究區(qū)位置及巢湖流域生態(tài)風險評價單元網(wǎng)格化采樣Fig.1 The location of Chaohu Basin and cell samples for ecological risk assessment

2.2 生態(tài)風險評價模型構建

生態(tài)風險的大小取決于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)所受外部干擾的強弱和內(nèi)部抵抗力的大小. 區(qū)域系統(tǒng)所受的外部干擾越大，系統(tǒng)對外部干擾的抵抗力越小，區(qū)域系統(tǒng)的生態(tài)風險越大，反之越小[8]. 區(qū)域景觀空間格局的研究是揭示該區(qū)域生態(tài)狀況及空間變異的有效手段. 景觀所受的干擾度越大，則景觀的敏感性亦越強，抵抗外界干擾能力和自我恢復能力越弱，其生態(tài)風險也就越大[23]. 為探討流域景觀格局與生態(tài)風險的關系，通過景觀與生態(tài)環(huán)境之間的定量分析研究來揭示二者之間的相互關系. 本文借鑒前人的研究成果，基于景觀格局指數(shù)，如景觀破碎度、景觀分離度和景觀優(yōu)勢度建立景觀干擾指數(shù)，結合景觀敏感度指數(shù)建立景觀損失指數(shù)，在此基礎上構建景觀生態(tài)風險指數(shù). 其計算公式[23]為：

(1)

式中，ERIk為第k采樣區(qū)的景觀生態(tài)風險指數(shù)；LLi為景觀生態(tài)損失指數(shù)；Aki為采樣區(qū)景觀面積；Ak為第k采樣區(qū)的面積；m為采樣區(qū)網(wǎng)格單元內(nèi)景觀類型數(shù)目；i為農(nóng)地、林地、水體和建設用地4種景觀類型(下同).LLi計算公式為：

LLi=10×Ui·Si

(2)

式中，Ui為景觀干擾指數(shù)；Si為敏感度指數(shù)；參考相關文獻[6,24]，結合巢湖流域景觀分類的實際情況，按敏感性高低對4類景觀類型的Si分別賦值，水體為4，農(nóng)地為3，林地為2，建設用地為1，歸一化后得到各景觀類型的敏感度指數(shù).Ui計算公式為：

Ui=a·Ci+b·Fi+c·Di

(3)

式中，Ci為景觀破碎度；Fi為景觀分離度；Di為景觀優(yōu)勢度；a、b和c分別為破碎度、分離度和優(yōu)勢度的權重，參考前人研究結果[6,24]，對其分別賦值為0.3、0.2和0.5. 限于篇幅，關于景觀破碎度Ci、景觀分離度Fi和景觀優(yōu)勢度Di計算公式參考文獻[6,24].

2.3 空間分析方法

流域生態(tài)風險指數(shù)是一種空間變量，其空間異質(zhì)性可利用地統(tǒng)計學方法進行空間分析[6]. 本文采用地統(tǒng)計學中半方差函數(shù)進行區(qū)域生態(tài)風險的空間分析，具體應用ArcGIS 10.0對生態(tài)風險指數(shù)進行克里格空間插值，進而分析巢湖流域生態(tài)風險的空間差異特征. 變異函數(shù)的計算公式為：

(4)

式中，γ(h)為變異函數(shù)；Z(xi)和Z(xi+h)分別為系統(tǒng)某屬性Z在空間位置x和x+h處的值；N(h)為樣本對數(shù)；h為空間距離. 本文利用ArcGIS 10.0將生態(tài)風險指數(shù)網(wǎng)格值賦予其中心點，完成生態(tài)風險空間插值點樣本的采集，基于該樣本計算得出實驗變異函數(shù)，從而進行理論半變異函數(shù)的擬合. 本文主要采用擬合結果較理想的球狀模型進行生態(tài)風險空間插值.

3 結果與分析

3.1 巢湖流域景觀格局變化特征分析

景觀特征可以用數(shù)量化的景觀指數(shù)方法和空間統(tǒng)計學方法來計算和描述，從而反映景觀生態(tài)的結構、功能與過程，數(shù)量化的景觀指數(shù)即景觀格局指數(shù). 景觀異質(zhì)性是許多基本生態(tài)過程和物理環(huán)境過程在空間和時間尺度連續(xù)體上共同作用的產(chǎn)物[25]. 利用Patch Analyst擴展模塊，應用ArcGIS 10.0計算研究區(qū)1995、2005和2013年流域景觀斑塊水平格局指數(shù)，結果顯示，在近20年間，巢湖流域景觀格局發(fā)生了顯著的變化(圖2).

圖2 巢湖流域景觀格局指數(shù)變化特征(1995-2013年)Fig.2 Changes of landscape pattern indices in Chaohu Basin (1995-2013)

景觀格局特征分析表明，隨著城市化的推進，建設用地景觀破碎度、分離度均呈先下降后上升趨勢，優(yōu)勢度呈上升趨勢. 與其他景觀類型相比，建設用地景觀格局變化的機制相對復雜，主要由于建設用地景觀類型既受自然，又受到社會、經(jīng)濟等人為因子的強烈影響和干擾有關[26]. 農(nóng)地景觀破碎度、分離度指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，優(yōu)勢度先上升后下降，總體呈上升趨勢. 林地和水體這兩種也具有重要生態(tài)功能的景觀類型，其破碎度和分離度的變化趨勢與農(nóng)地景觀一致，呈上升趨勢，但優(yōu)勢度一直呈現(xiàn)下降趨勢. 景觀破碎化加劇將會對流域生態(tài)系統(tǒng)的過程、功能及其所提供的生態(tài)服務功能具有顯著的影響. 分離度指數(shù)呈上升趨勢，反映出流域景觀類型的分布趨于從集中向分散轉(zhuǎn)變，景觀類型聚集程度和連通性下降. 因此，需要加強對農(nóng)地、林地和水體景觀類型的破碎化程度上升的管控，避免過高的破碎化對土地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響.

3.2 巢湖流域生態(tài)風險時空演化及機制分析

3.2.1 網(wǎng)格單元生態(tài)風險指數(shù)變化分析利用公式(1)，分別對1995、2005和2013年巢湖流域研究區(qū)1548個評價單元的生態(tài)風險指數(shù)進行計算. 結果表明，巢湖流域1995年生態(tài)風險指數(shù)值介于0.2617～1.0043之間，均值為0.4708；2005年生態(tài)風險指數(shù)介于0.1919～1.0839之間，均值為0.5317；2013年生態(tài)風險指數(shù)介于0.0113～1.2662之間，均值為0.5500. 從最小值、峰值和均值來看，2013年較1995年生態(tài)風險指數(shù)最小值在下降，峰值和均值均趨于上升，其中均值增加幅度較小，峰值增加較為明顯，從1995年的1.0043上升為2013年的1.2662，增長26.08%，顯示出較為明顯的增長趨勢.

表2 巢湖流域生態(tài)風險等級轉(zhuǎn)移矩陣(1995-2013年)(km2)

3.2.2 生態(tài)風險時空分布及差異分析為了比較巢湖流域生態(tài)風險指數(shù)的等級空間變化，本文利用ArcGIS 10.0的Natural breaks將研究區(qū)生態(tài)風險指數(shù)(ERI)劃分為5個等級，分別為低生態(tài)風險(ERI≤0.2220)，較低生態(tài)風險(0.22200.7034). 結果顯示，1995-2013年巢湖流域生態(tài)風險指數(shù)變化明顯，低、較低、中生態(tài)風險區(qū)域呈下降趨勢，而較高、高生態(tài)風險區(qū)域呈上升趨勢. 其中，1995年，以中、較低生態(tài)風險為主，而2005年以后以中、較高生態(tài)風險為主(圖3和表1). 近20年來，巢湖流域生態(tài)風險等級相互轉(zhuǎn)化主要類型有17種，其中由高級向低級轉(zhuǎn)化的類型有8種，即高向較高、高向中、高向較低、較高向中、較高向較低、中向較低、中向低和較低向低，轉(zhuǎn)化面積為2618 km2；而由低級向高級轉(zhuǎn)化的類型達9種，即低向較低、低向中、低向較高、較低向較高、較低向高、較低向中、中向較高、中向高和較高向高，轉(zhuǎn)化面積達6025 km2，是由高級向低級轉(zhuǎn)化面積的2.30倍(表2). 研究表明，近20年來，巢湖流域的生態(tài)風險由低等級向高等級轉(zhuǎn)變，整體上有惡化趨勢，今后應重點加強中級及以上生態(tài)風險區(qū)域的生態(tài)保護、規(guī)劃與建設工作. 本文基于ArcGIS 10.0地統(tǒng)計模塊對采樣網(wǎng)格單元風險指數(shù)值進行插值，流域生態(tài)風險空間差異特征顯示(圖4)，巢湖流域近20年來的城市化過程中，低、較低和中生態(tài)風險區(qū)域范圍在逐漸縮小，而較高和高生態(tài)風險等級區(qū)域不斷蔓延.

圖3 巢湖流域網(wǎng)格單元生態(tài)風險指數(shù)計算結果(1995-2013)Fig.3 The data of ecological risk assessment index of cell samples in Chaohu Basin (1995-2013)

風險級別1995年面積/km2占流域面積比/%1995-2005年面積變化/km22005年面積/km2占流域面積比/%2005-2013年面積變化/km22013年面積/km2占流域面積比%1995-2013年面積變化/km2低3422.731514933.94-3641291.03-213較低310224.77-1506159612.74-6199777.80-2125中574545.87-889485638.77-12484438.67-901較高213517.051902403732.23423446035.612325高12019.59342154312.32572211516.89914

3.2.3 生態(tài)風險時空演化機制分析研究表明，巢湖流域土地利用程度在空間上具有明顯的集聚性[28]，景觀生態(tài)風險的空間分布規(guī)律在一定程度體現(xiàn)了流域土地利用/覆被變化的特點. 巢湖流域生態(tài)風險時空差異分析顯示，1995、2005和2013年生態(tài)風險等級空間差異變化較大，主要變化區(qū)域集中在北、西南和東南部(圖4). 巢湖流域生態(tài)風險演化趨勢體現(xiàn)該區(qū)域自然特點和社會經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)律，生態(tài)風險空間演化機制可以從2個階段和3個變化區(qū)域來分析：

第1階段為1995-2005年期間，該階段，巢湖流域生態(tài)風險變化區(qū)域主要發(fā)生在合肥市區(qū)、肥東縣、肥西縣、六安市金安區(qū)和舒城縣境內(nèi)，此期間合肥市社會經(jīng)濟發(fā)展較為平穩(wěn)，尤其合肥市區(qū)在生態(tài)園林規(guī)劃與綠化建設中投入較大，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高，自1992年獲得國家“園林城市”榮譽稱號后，園林綠化建設工作力度不斷加強[29]. 同時，城市市區(qū)土地開發(fā)強度平穩(wěn)，建設斑塊逐步聚合，破碎度下降，斑塊與斑塊之間的分離度下降，表現(xiàn)在生態(tài)風險趨于下降，低和較低生態(tài)風險范圍擴大. 而縣域相對市區(qū)較為穩(wěn)定的空間結構來說，在城鎮(zhèn)建設、土地開發(fā)、交通基礎設施新建等方面的力度大，高強度的縣域城鎮(zhèn)建設使得景觀斑塊更加破碎，斑塊之間的分離度增加，景觀結構受到人類活動的強烈干擾趨于退化，增加了生態(tài)系統(tǒng)惡化的風險，表現(xiàn)為生態(tài)風險等級上升、面積增加.

圖4 巢湖流域生態(tài)風險空間分布(1995-2013)Fig.4 Spatial distribution of ecological risk in Chaohu Basin (1995-2013)

第2階段為2005-2013年期間，該階段巢湖流域迎來了區(qū)域發(fā)展的重要機遇，包括2006年國務批準的皖江城市帶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)設立、2011年安徽省巢湖地級市的撤銷與行政區(qū)劃的調(diào)整、合肥經(jīng)濟圈建設和區(qū)域性特大城市建設目標確定. 巢湖流域是皖江城市帶的主戰(zhàn)場，另外，經(jīng)濟發(fā)展長期落后的巢湖地區(qū)被撤銷合并(廬江、巢湖市區(qū)劃歸合肥市；無為、和縣沈巷鎮(zhèn)劃歸蕪湖市；含山、和縣除沈巷外部分劃歸馬鞍山市)，區(qū)劃調(diào)整后的縣域經(jīng)濟活力得到釋放，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進入了快速發(fā)展期，人口不斷增加、社會經(jīng)濟水平顯著提高. 該階段，巢湖流域核心城市合肥市處于區(qū)域性特大城市建設時期，著力加強對濱湖新區(qū)、老城區(qū)和政務新區(qū)的建設與改造，推進現(xiàn)代化中心城區(qū)的構成. 同時，加強全國重要綜合交通樞紐建設，推動城市內(nèi)、外部交通網(wǎng)絡優(yōu)化改造. 合肥市區(qū)大規(guī)?；A設施和固定資產(chǎn)投資項目建設的推動必然造成高強度土地利用模式. 城市化、工業(yè)化推動社會經(jīng)濟高速發(fā)展，必然帶來土地生態(tài)系統(tǒng)的壓力響應，城市空間格局調(diào)整對土地生態(tài)系統(tǒng)的干擾增強，景觀生態(tài)風險趨于上升. 該階段的流域生態(tài)風險空間演化規(guī)律表現(xiàn)為：合肥市區(qū)生態(tài)風險等級上升，由低、較低向較低、中和較高轉(zhuǎn)變；劃歸合肥市的巢湖市區(qū)、廬江縣由較低和中等級演變?yōu)橹?、較高等級風險；劃歸蕪湖市的無為縣由較低、中和較高等級向較高和高等級變化；劃歸馬鞍山市的含山縣、和縣主要表現(xiàn)為由中、較高向較高和高等級演變. 值得注意的是，作為全國百強縣和安徽省十強縣之一的肥西縣及其西南部鄰近區(qū)域，在該階段的發(fā)展主要依托在原有較好的基礎設施上拓展，城市建設逐步集中連片發(fā)展，表現(xiàn)為建設用地斑塊破碎度和分離度進一步降低，生態(tài)風險趨于優(yōu)化. 另外，六安市舒城縣中南部、岳西縣東北部由于近年來的森林覆蓋率下降及水土流失導致了生態(tài)系統(tǒng)破壞，生態(tài)風險上升的趨勢也要引起關注. 整體上，該階段巢湖流域生態(tài)系統(tǒng)受到了政策驅(qū)動下的強烈人為活動干擾，生態(tài)風險演化特點表現(xiàn)為：局部優(yōu)化整體惡化；低級別風險區(qū)域范圍縮小，高級別范圍擴大；生態(tài)風險變化空間性強，與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展關系緊密；流域東部較西部區(qū)域變化大.

4 結論與討論

本文基于GIS和遙感平臺，應用景觀生態(tài)學研究范式，對巢湖流域生態(tài)風險網(wǎng)格化定量評估，并對空間演化機制進行了初步探討，結果在一定程度上揭示了流域生態(tài)風險的時空分布、變化特征和風險轉(zhuǎn)化規(guī)律. 流域景觀格局分析表明，近20年來，巢湖流域建設用地、農(nóng)地、林地和水體景觀破碎度和分離度整體呈上升趨勢，反映出流域景觀類型的分布趨于從集中向分散轉(zhuǎn)變，景觀類型聚集程度和連通性下降. 生態(tài)風險時序分析顯示，巢湖流域近20年來的城市化進程中，低、較低和中生態(tài)風險區(qū)域在逐漸下降，較高和高生態(tài)風險區(qū)域不斷蔓延. 巢湖流域生態(tài)風險等級轉(zhuǎn)換呈多樣化，其中，以低級向高級轉(zhuǎn)化類型為主，整體上流域生態(tài)風險有惡化趨勢，今后應重點加強中級以上生態(tài)風險區(qū)域的生態(tài)保護與建設工作. 空間差異及演化機制分析表明，生態(tài)風險變化區(qū)域主要集中在巢湖流域北、西南和東南部，生態(tài)風險空間演化格局在一定程度上體現(xiàn)了土地利用/覆被變化的空間差異. 隨著皖江城市帶產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的設立，以合肥市為核心的巢湖流域社會經(jīng)濟顯著增加，而安徽省撤銷巢湖地級市進行區(qū)劃調(diào)整更釋放了縣域經(jīng)濟活力，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化推動流域社會經(jīng)濟高速增長的同時，對土地利用也產(chǎn)生了強烈干擾. 其次，森林覆蓋率降低、水土流失加劇、湖泊和濕地生態(tài)系統(tǒng)功能退化，脆弱的生態(tài)條件疊加人為活動的強烈干擾，加劇了流域生態(tài)風險惡化的趨勢.

目前，巢湖流域面臨著新一輪的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化浪潮，未來新型城鎮(zhèn)化道路上的流域經(jīng)濟發(fā)展，應當首先加強流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護和改善，優(yōu)化流域生態(tài)系統(tǒng)，為城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造良好的生態(tài)條件，實現(xiàn)流域生態(tài)環(huán)境建設與社會經(jīng)濟發(fā)展相協(xié)調(diào). 針對生態(tài)風險中級及以上區(qū)域，必須加大土地利用規(guī)劃對建設用地擴張中土地利用開發(fā)強度的管控力度，盡量減輕建設過程中的人為活動對農(nóng)地、林地和水體等生態(tài)功能景觀類型的破壞與強烈干擾，保持景觀完整性和連通性，降低景觀破碎化程度和分離度有利于生態(tài)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮. 對于城市內(nèi)部用地，應當通過城市規(guī)劃嚴格控制建筑密度，合理調(diào)整城市內(nèi)部用地結構，加強綠地規(guī)劃與建設，引導城市景觀生態(tài)資源的合理配置. 巢湖流域應以生態(tài)文明建設為契機優(yōu)化區(qū)域內(nèi)城市生態(tài)系統(tǒng)，增加城市生態(tài)風險抵抗力有助于降低生態(tài)風險水平. 最后，要大力加強巢湖流域上游局部區(qū)域的森林保護與水土流失治理，提高森林覆蓋率和水土保持能力，優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)條件，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量. 特別要加強對巢湖水域、濕地風景區(qū)周邊及生態(tài)脆弱區(qū)的土地利用用途管制，避免生態(tài)系統(tǒng)遭受人為活動的擾動帶來的生態(tài)風險上升. 本文由于受限于遙感影像的分辨率和研究的尺度等，關于巢湖流域生態(tài)風險演變生態(tài)過程的機理等問題將會在后續(xù)研究中進一步加強.

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Landscape ecological risk assessment and its mechanism in Chaohu Basin during the past almost 20 years

HUANG Muyi & HE Xiang

(SchoolofEnvironmentandEnergyEngineering,AnhuiJianzhuUniversity,Hefei230601,P.R.China)

Based on landscape classification maps that are conducted from 1995, 2005 and 2013 by Landsat TM/ETM+remote sensing images interpretation and scope of study area extracted from DEM and cell sampling by GIS platform, the landscape pattern characteristics and changes of ecological risk in Chaohu Basin during the past 20 years (1995-2013) are analyzed quantitatively. Meanwhile, the spatial-temporal change of ecological risk has been explained in the paper. The results show: (1) in recent 20 years, the landscape structure and the landscape pattern characteristics have changed greatly in Chaohu Lake Basin. Rapid urbanization has impact on catchment landscape pattern significantly, whose fragmentation and isolation index of construction land show a trend of decrease first and then increase, but that of woodland, farmland, and water landscape have increasing trends. (2) ecological risk index in Chaohu Basin shows that, during the past almost 20 years, the area of ecological risk at low, lower and medium level decreases gradually, along with significant increase in area with high and higher level of ecological risk. In 1995, the Chaohu Basin is dominated by medium and low ecological risk, which accounts for nearly 70% of the total area. In 2005, the scope at medium and high ecological risk is in the majority, accounting for nearly 71% of the total area. Ecological risk level transfer matrix analysis shows that in recent 20 years, there are 17 types of ecological risk level transformation change, in which 8 types convert from superior to inferior with transformation area of 2618 km2, and other 9 types convert from junior to senior with transformation area of 6025 km2, which is 2.30 times of area that converted from superior to inferior. (3) Analysis of spatial difference characteristic about ecological risk shows that the spatial distribution of ecological risk grade change obviously, the main change occurred in the north, southwest and southeast of Chaohu Basin. The evolution of the ecological risk in Chaohu Basin has obvious periodicity and regional characteristics, which reflects not only the natural characteristics of the Chaohu Basin, but the response of pressure that regional social and economic development has a huge impact on the land ecosystem. The study shows that the ecological status of the Chaohu Basin has deteriorated with the development of urbanization and industrialization in the last 20 years. The scope of ecological risk at medium or higher level must to give more attention.

Landscape pattern; ecological risk; cell sampling; urbanization; Chaohu Basin

*國家自然科學基金項目(41471422)、安徽省高校省級優(yōu)秀青年人才基金重點項目(2013SQRL047ZD)和安徽省財政、住建廳徽派建筑保護省級專項(HPZX2013-01)聯(lián)合資助. 2015-08-09收稿；2015-11-11收修改稿. 黃木易(1978～)，男，博士，副教授；E-mail：huangyang78@163.com.