海岸帶縣域土地利用結(jié)構(gòu)特征研究
——以福建寧德為例

范勛承趙莉莉

(1.邵陽學(xué)院城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，湖南 邵陽 422000；2.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

引言

土地是地表某一地段由多種自然要素組成的自然綜合體。土地利用是指人們對土地進(jìn)行的經(jīng)營和管理活動(dòng)，但在活動(dòng)期間要遵循土地的自然特點(diǎn)并采取一些手段以達(dá)到目的[1]。土地利用與覆被變化不僅影響土地本身，也會(huì)牽連到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是說，土地利用在改變地表結(jié)構(gòu)的同時(shí)對人類的生產(chǎn)和生活都會(huì)產(chǎn)生影響[2-5]。因此，兩大國際組織(“國際地圈—生物圈計(jì)劃”和“全球變化人類因素計(jì)劃”)在1995年時(shí)聯(lián)合提出“土地利用與覆被變化”科學(xué)研究計(jì)劃，至此，土地利用與覆被變化成為了全球變化研究的核心內(nèi)容[6-8]。之后，全球土地計(jì)劃加強(qiáng)了土地利用研究在環(huán)境改變和土地科學(xué)中的關(guān)注度，并迅速成為研究焦點(diǎn)[9-12]。而土地利用結(jié)構(gòu)特征的研究是土地利用變化研究的重要內(nèi)容。了解和掌握土地利用結(jié)構(gòu)特征對海岸帶區(qū)域土地的未來規(guī)劃意義非凡。

海岸帶每日都會(huì)受潮汐漲落海水影響[13-15]，是地球上?！憽?dú)庀到y(tǒng)中物質(zhì)、能量和信息等交互作用頻率極高且極為密集的地域。海岸帶地區(qū)不僅受到自然界的影響，而且也受人類活動(dòng)的影響，故在生態(tài)系統(tǒng)中的平衡較易被打破，成為最為脆弱的地帶之一[16-18]。海岸帶人口集中已是一個(gè)不爭的事實(shí)，而且海岸帶的初級生產(chǎn)力占總初級生產(chǎn)力的25%，并且約有95%的捕魚活動(dòng)是在海岸生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行。海岸帶是人類生存與發(fā)展的重要地帶，同時(shí)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境極易受外界影響而遭受破壞。因此，海岸帶土地利用研究對海岸帶生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論與實(shí)際意義。

寧德位于我國大陸東南沿海，其海岸線長878km，岸線資源居福建省港口之首，海洋生物資源豐富。隨著寧德地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快、人口增長迅速、城市化的進(jìn)程也不斷的加快，人類活動(dòng)對寧德海岸帶區(qū)域的影響日趨嚴(yán)重。有鑒于此，本文應(yīng)用RS和GIS技術(shù)，對寧德地區(qū)2000年、2009年、2014年遙感圖像進(jìn)行解譯得到研究區(qū)各土地利用類型的面積數(shù)據(jù)，再利用土地開發(fā)指數(shù)與土地墾殖指數(shù)對海岸帶地區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而為寧德地區(qū)海岸帶土地資源的合理利用與開發(fā)提供重要的參考。

1 研究區(qū)概況

目前海岸帶的定義還不統(tǒng)一，地貌學(xué)家認(rèn)為海岸帶應(yīng)該是潮間地帶，即在高低潮之間；有些管理部門將平均低潮線向陸延伸0.5m，向海到領(lǐng)海的行政邊界視為海岸帶范圍；而部分規(guī)劃者則認(rèn)為向陸部分不應(yīng)該定邊界，而向海部分應(yīng)延伸至大陸架。本研究以行政邊界確定研究區(qū)范圍，選擇寧德市直接與海洋發(fā)生作用的霞浦縣、蕉城區(qū)、福鼎市以及福安市等4個(gè)地區(qū)為本研究的研究區(qū)域。

寧德海岸帶地區(qū)位于我國東南沿海地區(qū)，位于長江和珠江三角洲地區(qū)的中間位置。截至2019年底，寧德戶籍人口355.63萬人，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值2451.70億元。山地和丘陵是寧德市的主要地貌類型，該地區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。寧德市陸地面積1.35萬km2，海域面積4.46萬km2。寧德海岸帶海岸線長943.2km，占福建省海岸線總長的28.35%，水產(chǎn)資源極其豐富。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究從地理空間數(shù)據(jù)云上獲取了2000年、2009年和2014年3期Landsat-5 TM和Landsat-8 OLI遙感影像(表1)。另外，所需數(shù)據(jù)還包括研究區(qū)行政區(qū)劃圖以及2000—2014年寧德市統(tǒng)計(jì)年鑒。遙感數(shù)據(jù)是從地理空間數(shù)據(jù)云中獲取的L1T免費(fèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。因此，只需要做遙感影響的彩色合成、鑲嵌、剪裁，利用面向?qū)ο蟮姆椒▽ν恋乩眠M(jìn)行分類。根據(jù)實(shí)際需要把土地利用分為其它用地、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水域、耕地、林草地以及建筑用地等6類。

表1 遙感數(shù)據(jù)源及說明

2.2 研究方法

土地利用的結(jié)構(gòu)特征可用結(jié)構(gòu)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)變化特征指數(shù)來表示，即可以用1種或幾種地類占研究區(qū)總面積的比例來表示，公式：

(1)

式中，ai、aj、an和A分別表示某土地利用類型的面積以及研究區(qū)的總面積；Fi,j,…n表示結(jié)構(gòu)狀態(tài)特征指數(shù)。

土地利用結(jié)構(gòu)特征指數(shù)可以根據(jù)研究目的的不同而進(jìn)行不同的定義。因此，本文使用土地利用的開發(fā)指數(shù)和墾殖指數(shù)分析研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)特征。

土地利用開發(fā)指數(shù)的計(jì)算公式：

(2)

式中，bi為建筑用地的面積；B為開發(fā)指數(shù)，建筑用地占研究區(qū)面積的百分比，該指數(shù)的意義是表示土地已被開發(fā)和利用的強(qiáng)度。

土地利用的墾殖指數(shù)計(jì)算公式：

(3)

式中，ai為耕地這一用地類型的面積；A為研究區(qū)面積；K是墾殖指數(shù)，也就是耕地占研究區(qū)的面積的百分比。

自古以來，人類從耕地中獲取基本生存物質(zhì)，因此耕地為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展至關(guān)重要。耕地是經(jīng)人類開墾后而種植特定的農(nóng)作物，待作物成熟后，人類收獲土地生長出來的糧食用以人類的生存和繁衍。我國人口多，而耕地資源十分貧乏，人均占有耕地面積少，保證耕地的基本數(shù)量并提高單位面積耕地的質(zhì)量顯得尤為重要。因此，研究包括耕地在內(nèi)的土地利用結(jié)構(gòu)特征，對于我國乃至人類的生存與發(fā)展具有重要意義。

3 結(jié)果與分析

為了直觀地表達(dá)計(jì)算結(jié)果，制作圖1、圖2。從整體上看，寧德海岸帶的土地開發(fā)指數(shù)(圖1)由2000年的3.52逐漸上升至2009年的3.97，而后下降至3.39。從區(qū)域上看，福鼎市在14a中持續(xù)上升，其開發(fā)指數(shù)從2000年的1.66上升至2014年的3.61，說明14a間福鼎市的開發(fā)力度不斷加大，開發(fā)速度和強(qiáng)度不斷加快；而福安市和蕉城區(qū)在14a中呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢，其值從2000年的5.83下降至2014年的1.93；蕉城區(qū)則從2000年的5.74下降至2014年的2.80；霞浦縣則和海岸帶整體的開發(fā)指數(shù)趨勢基本相同，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

圖1 寧德海岸帶及各區(qū)域土地開發(fā)指數(shù)的變化

從整體上看，研究期間寧德海岸帶的土地墾殖指數(shù)(圖2)由2000年的62.31下降至2014年的46.94，14a來呈現(xiàn)先減少后增加的態(tài)勢，但增加幅度不及2000年，其值共下降了15.37。從區(qū)域上分析，福鼎的土地墾殖指數(shù)下降最快，14a中下降了24.41；而霞浦緊隨其后，14a中下降了16.84；福安也呈現(xiàn)下降趨勢，土地墾殖指數(shù)在14a中下降了13.48。14a間，墾殖指數(shù)唯一增加的區(qū)域是蕉城區(qū)，但14a來增幅不大，僅為7.92。各區(qū)(市、縣)人口的不斷增加以及“退耕還林”等相關(guān)政策的執(zhí)行對耕地均會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的影響，表現(xiàn)為耕地被占用。

圖2寧德海岸帶及各區(qū)域土地墾殖指數(shù)的變化

4 結(jié)論

研究期間，寧德海岸帶的土地開發(fā)強(qiáng)度整體上呈現(xiàn)下降趨勢，但下降并不顯著。從縣域尺度上看，福鼎市的土地開發(fā)強(qiáng)度持續(xù)上升；福安市和蕉城區(qū)的土地開發(fā)強(qiáng)度呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢，其中福安市的土地開發(fā)強(qiáng)度下降顯著；霞浦縣的土地開發(fā)強(qiáng)度變化不顯著。海岸帶整體土地墾殖指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。從縣域尺度上看，只有蕉城區(qū)的土地墾殖指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，其它地區(qū)的土地墾殖指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢。