通河縣生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)格局變化研究

謝 楠 龐 穎

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過國家級及省級的上位規(guī)劃可以定性，黑龍江省通河縣位于大小興安嶺森林生態(tài)功能區(qū)中小興安嶺南部低山丘陵地帶，是林、農(nóng)業(yè)與生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū)。研究中，主要利用遙感信息技術(shù)和GIS空間分析法，用科學(xué)的手段，從時(shí)空上對生態(tài)系統(tǒng)格局動態(tài)變化過程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查和評價(jià)，明確區(qū)域當(dāng)下的問題，為下一步生態(tài)功能評估的準(zhǔn)確性以及生態(tài)功能分區(qū)的合理性及可行性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也為我國其他以縣域?yàn)閱挝坏纳鷳B(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)格局變化趨勢的研究起到一定的借鑒作用和提供技術(shù)的支持。

1 研究區(qū)概況

通河縣(128°09′～129°25′E，45°53′～46°40′N),地處黑龍江省中部腹地，小興安嶺南麓，松花江中游北岸，地勢北高南低，依次為山地、丘陵、平原。自然概貌為“七山半水一分田，分半濕地和草原”。轄6個(gè)建制鎮(zhèn)、2個(gè)鄉(xiāng)(集鎮(zhèn))、3個(gè)林場，總?cè)丝?5.5萬人，總面積5 677.5 km2。海拔最高峰1 138 m，最高坡度70°，北部有名山脈52座，系小興安嶺支脈，森林覆蓋率達(dá)74.1%，是全省重要林業(yè)基地。山地、丘陵占總面積60%，平原占30%，河流泡澤占10%。氣候?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，冬長夏短、四季分明，年均氣溫2.6 ℃，降水量610 mm，積溫2 500 ℃，無霜期130 d。松花江流經(jīng)境內(nèi)123 km，有主要河流27條。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

2005年為基準(zhǔn)年，2009年為參照年,2014年為現(xiàn)狀年。2005年數(shù)據(jù)為Landsat5數(shù)據(jù)，來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.gscloud.cn)。2009年和2014年的數(shù)據(jù)為國家土地資源調(diào)查數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先,對2005年的遙感影像做預(yù)處理，包括影像融合、裁剪、幾何校正。影像圖以通河縣矢量邊界作為輸入條件采用不規(guī)則裁剪；幾何校正以2015年的已校正好的SPOT衛(wèi)星為參考，采用選取地面控制點(diǎn)的方式進(jìn)行校正。其次,對處理后的影像數(shù)據(jù)采用監(jiān)督分類的方法解譯，確定分類的類別為8類，分別是：森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)、其他生態(tài)系統(tǒng)。

2.3 研究方法

應(yīng)用遙感、地理信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，以及通河縣生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀等資料，利用GIS及其空間統(tǒng)計(jì)分析等方法對通河縣生態(tài)環(huán)境十年來的演變進(jìn)行分析和綜合評估。此次評估分析以2005年、2009年和2014年為時(shí)間點(diǎn)，重點(diǎn)分析陸地生態(tài)系統(tǒng)的類型、分布、比例與空間格局及其十年來的演變。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)類型與分布

2005年、2009年、2014年的主要生態(tài)系統(tǒng)均為森林生態(tài)系統(tǒng)。2005年森林生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的69.714%，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的22.651%，濕地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.770%，河流生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.351%，城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.317%，湖泊生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.772%，草地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.253%，其他生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.207%；2009年森林生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的69.827%，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的22.545%，濕地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.767%，河流生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.353%，城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.321%，湖泊生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.767%，草地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.249%，其他生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.208%；2014年森林生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的69.827%，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的22.540%，濕地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.767%，河流生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.353%，城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的1.328%，湖泊生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.767%，草地生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.248%，其他生態(tài)系統(tǒng)占全縣面積的0.209%(見表1，圖1)。

表1 2005年、2009年、2014年通河縣生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成面積及比例

3.2 生態(tài)系統(tǒng)綜合動態(tài)度及面積變化

十年間通河縣的森林、農(nóng)田、城鎮(zhèn)、草地、河流、濕地、湖泊、其他生態(tài)系統(tǒng)的面積發(fā)生的變化速率采用土地動態(tài)度模型來加以分析，即：Dyn=ΔS/(St)×100%。其中，Dyn為研究時(shí)間段內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)面積變化動態(tài)度；ΔS為研究時(shí)間段內(nèi)某生態(tài)系統(tǒng)類型的變化的面積；St為研究時(shí)間段t的開始時(shí)間點(diǎn)的某生態(tài)系統(tǒng)類型的面積。

由2005年—2014年哈爾濱市通河縣各類生態(tài)系統(tǒng)類型綜合動態(tài)度圖表明(見表2，圖2)：該區(qū)在2005年—2014年的十年間森林、河流、城鎮(zhèn)及其他四類生態(tài)系統(tǒng)均呈上升趨勢，農(nóng)田、濕地、湖泊及草地均呈下降趨勢。2005年—2009年間，森林、河流、城鎮(zhèn)及其他生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)度呈明顯上升趨勢，農(nóng)田、湖泊及草地呈明顯下降趨勢；2009年—2014年間，城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)呈持續(xù)上升趨勢，并在2014年達(dá)到頂峰，農(nóng)田、湖泊、草地這三類生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)下降趨勢，其中草地生態(tài)系統(tǒng)呈持續(xù)下降趨勢，并在2014年達(dá)到頂峰，且森林、農(nóng)田、濕地、河流及湖泊均在此期間變化不大。反映出本區(qū)域2005年—2014年間生態(tài)系統(tǒng)變化主要為城鎮(zhèn)、草地及其他生態(tài)系統(tǒng)變化所控制特征。

表2 生態(tài)系統(tǒng)類型面積變化及動態(tài)度

類型2005年—2009年2009年—2014年2005年—2014年2005年—2009年2009年—2014年2005年—2014年面積變化km2面積變化km2面積變化km2動態(tài)度/%動態(tài)度/%動態(tài)度/%森林6.070.096.160.15370.00240.1561農(nóng)田-6.07-0.24-6.31-0.4730-0.0188-0.4918濕地-0.390.00-0.39-0.1852-0.0009-0.1861河流0.140.010.140.18050.00830.1889城鎮(zhèn)0.230.380.610.31410.50150.8172湖泊-0.300.00-0.30-0.6901-0.0028-0.6929草地-0.23-0.10-0.32-1.5711-0.6819-2.2423其他0.090.020.110.78250.19200.9760

對2005年—2014年通河縣生態(tài)系統(tǒng)的面積變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見表2)，分析顯示：研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變過程在2009年前后呈現(xiàn)不同的規(guī)律。2005年—2009年間，八類生態(tài)系統(tǒng)增減幅以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的大幅減少支撐了森林生態(tài)系統(tǒng)的增加。2009年—2014年間，生態(tài)系統(tǒng)變化幅度不大，以農(nóng)田與濕地生態(tài)系統(tǒng)的減少維持了城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)的小幅增長。從2005年到2014年，該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)面積變化以森林生態(tài)系統(tǒng)的增加及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的減少為主。

4 結(jié)語

2005年—2014年，通河縣正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和城鎮(zhèn)化加速期，社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，但發(fā)展速度相對緩慢，通過調(diào)整，森林面積和城鎮(zhèn)面積增加，減少了部分農(nóng)田的使用，但是一些敏感的生態(tài)系統(tǒng)受到不同程度的影響，導(dǎo)致各類生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。從數(shù)據(jù)來看，通河縣生態(tài)系統(tǒng)保持良好，近十年來，原來開墾的農(nóng)田基于政策的保護(hù)下，部分退耕還林，但同時(shí)也有少部分轉(zhuǎn)化成城鎮(zhèn)建設(shè)用地，并且此部分是不可逆轉(zhuǎn)的方向。同時(shí)也存在部分生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞的現(xiàn)象：濕地、湖泊、草地都呈下降趨勢，減少的原因是由于被部分開墾成農(nóng)田或成為城鎮(zhèn)建設(shè)用地。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，生態(tài)系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)化趨勢不夠明顯，但整體變化趨勢是以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為轉(zhuǎn)換中心，部分以前開墾的農(nóng)田逐漸向原有的森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，但同時(shí)也有濕地、草地生態(tài)系統(tǒng)向農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，總體上呈農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)減少、森林生態(tài)系統(tǒng)增加的趨勢。在研究通河縣生態(tài)格局變化趨勢的過程中，通過科學(xué)考察、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及研究，可以全面了解和摸清本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及資源現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及制約因素、生態(tài)環(huán)境問題等，為開展以保護(hù)水資源、提高水源涵養(yǎng)能力、增加森林植被覆蓋率為主的生態(tài)建設(shè)、保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

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