長江沿岸蕪湖區(qū)段景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空演變分析

賈艷艷，唐曉嵐，b，劉振威，劉德保，楊 陽

（1.南京林業(yè)大學(xué) a.風(fēng)景園林學(xué)院；b.中國特色生態(tài)文明建設(shè)與林業(yè)發(fā)展研究院，江蘇 南京 210037；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是自然或人為因素影響下景觀格局與生態(tài)過程相互作用可能產(chǎn)生的不利后果，主要以景觀生態(tài)學(xué)為依托，側(cè)重景觀格局與生態(tài)過程的耦合關(guān)聯(lián)，更加注重風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空異質(zhì)性和尺度效應(yīng)，致力于實(shí)現(xiàn)多源風(fēng)險(xiǎn)的綜合表征及其空間可視化[1]。風(fēng)險(xiǎn)受體上，以特定區(qū)域和城市一種或多種景觀為風(fēng)險(xiǎn)綜合體[2]，反映景觀格局及其演變對生態(tài)過程、生態(tài)健康的影響[3]。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的方法主要包括景觀指數(shù)法[4-5]和風(fēng)險(xiǎn)“源—匯”法[6-7]。目前景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究主要集中于河湖流域[8-9]、行政區(qū)[10-11]、城市地域[12-13]等方面，也有學(xué)者對自然保護(hù)區(qū)[14]、古村古鎮(zhèn)[15]、水利樞紐區(qū)[16]等進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究。關(guān)于長江流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)方面也有一些研究，孫洪波、楊桂山等[17]從風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度、受體暴露度和風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)三方面構(gòu)建土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，分析了沿江地區(qū)南京的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異及影響因素；王錫貞等[18]采用相對風(fēng)險(xiǎn)模型(RRM)、風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度和生態(tài)效應(yīng)強(qiáng)度指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)，分析了江蘇沿江地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值和空間分布規(guī)律；劉鳳等[19]基于景觀格局指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，研究了長江中游城市群的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分布特征等。然而，針對長江沿岸區(qū)域尤其是跨江地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究相對較少。

蕪湖區(qū)段是長江中下游段的典型跨江區(qū)域，長江自城西南向東北橫穿而過使其擁有獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢、景觀優(yōu)勢、資源優(yōu)勢，境內(nèi)有長江岸線194 km，長江不僅是潤澤蕪湖兩岸的生命線，更是支撐其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈。但隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，長江沿岸土地利用類型景觀的格局發(fā)生了深刻變化，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能受到影響。立足于這一典型區(qū)域，本文以蕪湖區(qū)段（對應(yīng)2011年行政區(qū)劃調(diào)整后的蕪湖市轄區(qū)范圍）為研究對象，綜合運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理、地統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和GIS 空間分析法，基于蕪湖區(qū)段景觀類型，構(gòu)建其1995、2005 和2016年的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，分析研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空演變特征，以揭示蕪湖區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)狀況和城市建設(shè)發(fā)展對長江生態(tài)廊道的影響，旨在為未來蕪湖景觀生態(tài)規(guī)劃、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、長江沿岸生態(tài)修復(fù)與保護(hù)提供一定參考。

1 研究區(qū)概況

蕪湖區(qū)段位于安徽省東南部，長江下游，地處30°38′～31°31′N、117°28′～118°43′E，南 倚皖南山系，北望江淮平原（圖1）。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫15～16℃，年降水量1 200 mm，年無霜期219～240 d。地勢南高北低，地貌類型多樣，平原、丘陵、低山皆備，以平原為主；市域內(nèi)河道縱橫，湖泊眾多，溝塘密布，有各級(jí)河道50 余條，大小湖泊20 多個(gè)，水資源極為豐富。研究區(qū)轄蕪湖、繁昌、南陵、無為四縣和鳩江、三山、鏡湖、弋江四區(qū)（2011年撤銷地級(jí)巢湖市后無為縣和沈巷鎮(zhèn)劃歸蕪湖管轄），面積6 026 km2，市區(qū)面積1 491 km2。2016年，研究區(qū)年末總?cè)丝谶_(dá)387.58 萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值2 699.44 億元；是安徽省的經(jīng)濟(jì)、文化、交通、政治次中心，是皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)核心城市、國務(wù)院批準(zhǔn)的沿江重點(diǎn)開放城市和南京都市圈成員城市等，有“長江巨埠，皖之中堅(jiān)”之稱。

圖1 研究區(qū)位置及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)劃分Fig.1 Location of the research area and division of the ecological risk area

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是覆蓋研究區(qū)的1995、2005年的Landsat5 TM 和2016年的Landsat8 OLI 遙感影像，共9 景，地面分辨率均為30 m，無云霧遮擋，時(shí)相為植被生長旺季5—9月，數(shù)據(jù)來自于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）。人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)來自蕪湖政府官網(wǎng)、蕪湖市統(tǒng)計(jì)局和《蕪湖統(tǒng)計(jì)年鑒(2017)》。

在ENVI5.3 中對3 期影像分別進(jìn)行波段組合、配準(zhǔn)、鑲嵌、圖像增強(qiáng)、幾何裁剪等預(yù)處理，然后通過最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類。參照《土地利用現(xiàn)狀分類》[20]標(biāo)準(zhǔn)并以中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn/）提供的2015年中國土地利用類型空間分布圖為分類參照樣本，根據(jù)研究區(qū)景觀資源用地現(xiàn)狀和研究目的，將研究區(qū)景觀分為耕地、林地、濕地、建設(shè)用地和裸地5 種類型。借助Google Earth，通過人機(jī)交互目視解譯的方法進(jìn)行監(jiān)督分類，最終得到研究區(qū)三個(gè)時(shí)期景觀類型分類圖（圖2）。利用混淆矩陣方法評價(jià)分類結(jié)果精度，三期影像分類結(jié)果的總體精度均在85%以上，滿足判別誤差精度要求。選取耕地、林地、濕地、建設(shè)用地和裸地5 種景觀類型所代表的生態(tài)系統(tǒng)作為風(fēng)險(xiǎn)受體，建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，利用ArcGIS 軟件和地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的空間分析方法，得到研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布圖，進(jìn)而評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

圖2 1995、2005 和2016年蕪湖區(qū)段景觀類型空間分布Fig.2 Spatial distribution of the landscape types of Wuhu section in 1995,2005 and 2016

2.2 研究方法

2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)劃分

利用ArcGIS 10.2 對研究范圍進(jìn)行網(wǎng)格化處理，進(jìn)而采集生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)單元，即劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)。根據(jù)每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)大小按照研究區(qū)景觀斑塊平均面積的2～5 倍劃分[21]和采樣工作量，采用5 km×5 km 的正方形網(wǎng)格對蕪湖區(qū)段進(jìn)行空間網(wǎng)格化采樣，采樣方式為等間距系統(tǒng)采樣法，共采集304 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)（圖1）。計(jì)算每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)各景觀類型的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，以此作為風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)中心點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)空間插值分析的樣本。

2.2.2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的大小取決于研究區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)所受外部干擾強(qiáng)度和內(nèi)部抵抗能力的大小[22]。景觀格局反映了人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響方式和程度，是揭示區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)狀況及空間變異的有效手段[23]。而景觀格局指數(shù)高度濃縮了景觀格局信息，是反映景觀格局結(jié)構(gòu)組成與空間配置某些方面特征的簡單定量指標(biāo)[24]。基于生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的聯(lián)系，借鑒已有研究成果，利用景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)、景觀優(yōu)勢度指數(shù)、景觀干擾度指數(shù)、景觀脆弱度指數(shù)和景觀損失度指數(shù)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)模型。其計(jì)算公式[8-9]為：

式中，ERIk為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，Ri為i類景觀的景觀損失度指數(shù)，Aki為第K個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)景觀類型i的面積，Ak為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的面積；m為風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)內(nèi)景觀類型數(shù)目；i為耕地、林地、建設(shè)用地、濕地和裸地5 種景觀類型，構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的各景觀指數(shù)計(jì)算公式及其生態(tài)意義，詳見表1。

表1 景觀格局指數(shù)計(jì)算方法Table 1 Calculation methods of landscape pattern indices

2.2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分析方法

基于景觀格局指數(shù)計(jì)算的景觀格局生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是一種空間變量，其空間異質(zhì)性可利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的空間分析方法，其計(jì)算公式參見文獻(xiàn)[9,26]。基于計(jì)算出的風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)樣本數(shù)據(jù)，對半變異函數(shù)進(jìn)行球面模型擬合（通過不同模型比較，球面模型擬合結(jié)果比較理想），采用普通克里金法（Ordinary Kriging）對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行空間插值，并繪制生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)空間分布圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀格局指數(shù)時(shí)序變化

利用Fragstats4.2 軟件和Excel 的統(tǒng)計(jì)功能，按照表1所示的景觀指數(shù)計(jì)算方法，得到蕪湖區(qū)段1995、2005 和2016年的各景觀類型的景觀格局指數(shù)（表2）。

由表2可知，耕地和林地的面積呈減少趨勢，但始終是研究區(qū)的主要景觀類型；建設(shè)用地的面積持續(xù)增加，1995—2016年增加了55 877.76 hm2，其中后10 a 增加速度較前10 a 更迅猛，因?yàn)榍?10 a 蕪湖以發(fā)展市區(qū)為主，縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較滯后；伴隨快速城鎮(zhèn)化建設(shè)，2005—2016年間蕪湖市區(qū)和各縣域經(jīng)濟(jì)均快速發(fā)展，以2011年之后江北新區(qū)的發(fā)展尤為突出，2011—2016年間建設(shè)的鳩江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北區(qū)、大龍灣新型城鎮(zhèn)化示范區(qū)和高新產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)等均位于江北新區(qū)，實(shí)現(xiàn)了跨江發(fā)展[27]，人類開發(fā)利用活動(dòng)對景觀格局的干擾強(qiáng)度不斷增加。1995—2005年間濕地面積減少了5 897.43 hm2，2005—2016年有所增加，但2016年的濕地較1995年減少了4 040.10 hm2，這是由于人們圍湖造田發(fā)展種植業(yè)，耕地侵占濕地的情況嚴(yán)重；同時(shí)，隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地對濕地侵占也嚴(yán)重，雖然國家高度重視長江流域的濕地生態(tài)系統(tǒng)，提出“退田還湖、還濕”的政策，加強(qiáng)長江沿岸濕地資源的保護(hù)，但蕪湖區(qū)段濕地面積整體呈減少趨勢。礦產(chǎn)資源的大量開采致使山體植被損毀嚴(yán)重，截至2015年底，蕪湖市境內(nèi)礦山損毀植被面積達(dá)1 017.40 hm2[28]，以無為縣石澗鎮(zhèn)和繁昌縣的新港、荻港、孫村等地的山體植被破壞尤為嚴(yán)重，完整的山體變的支離破碎，原有的蔥郁山林植被變成了裸地，致使研究期內(nèi)裸地面積持續(xù)增加。

研究期內(nèi)，耕地的斑塊數(shù)持續(xù)增加（因?yàn)殡S著農(nóng)村居民點(diǎn)、城鎮(zhèn)用地、工礦企業(yè)等用地的增多，耕地被利用分割，斑塊數(shù)不斷增加），耕地的破碎度指數(shù)Ci和分離度指數(shù)Ni呈升高趨勢，優(yōu)勢度指數(shù)Di不斷減小，損失度指數(shù)Ri不斷增加，由1995年的0.012 7 增加到2016年的0.013 9；林地的斑塊數(shù)持續(xù)減少（因?yàn)橐恍┓稚⒌牧值乇徊粩嗥茐模皇Ｏ律降厍鹆晟洗笃牧值兀?，Ci和Di呈減少趨勢，Ni和Ri先增加后減少；建設(shè)用地的斑塊數(shù)先減少后急劇增加（因?yàn)?995—2005年建設(shè)用地主要在市區(qū)集聚發(fā)展，而2005—2016年蕪湖區(qū)段縣域經(jīng)濟(jì)也迅速發(fā)展，建設(shè)用地在整個(gè)區(qū)域呈蔓延式向外擴(kuò)張、侵占其他景觀用地，斑塊數(shù)迅速增加，呈集中連片分布的趨勢），Ci和Ni不斷減小，優(yōu)勢度指數(shù)Di 不斷增大，由1995年的0.328 5 增加到2016年的0.426 5，Ri不斷減少，由0.038 4 減少到0.017 6；濕地斑塊數(shù)先增加后減少，Ci、Ni、Di和Ri先增加后減少；裸地的斑塊數(shù)持續(xù)增加，Ci先增加后減少，Ni和Ri不斷減少。

表2 蕪湖區(qū)段各用地類型的景觀格局指數(shù)Table 2 Landscape pattern indices of each land type in Wuhu section

3.2 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分異

參考前人研究[8-9,13]，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況和各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)ERI 所處的范圍，借助ArcGIS 的自然斷點(diǎn)法將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)劃分為5 個(gè)等級(jí)：0.013＜低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)≤0.016，0.016＜較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)≤0.019，0.019＜中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)≤0.023，0.023＜較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)≤0.030，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)＞0.030。并對研究區(qū)304個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)所占生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的面積和面積動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖3和表3）。

圖3 1995、2005 和2016年各級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積占比Fig.3 Proportion of different ecological risk areas in 1995,2005 and 2016

表3 不同等級(jí)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)變化Table 3 The dynamic changes of landscape ecological risk in different levels

由圖3和表3分析可知，1995年研究區(qū)主要處于低、較低和中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其面積分別占研究區(qū)總面積的23.16%、39.80%和23.70%。低和較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在無為縣大部（無為縣生態(tài)環(huán)境自然本底較好）、繁昌縣中東部、蕪湖縣中部和南陵縣大部，其中低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在長江北岸無為縣西北部、西南部和長江南岸繁昌縣東南部、南陵縣中南部和蕪湖縣南部區(qū)域（圖4），因?yàn)檫@些地區(qū)以低山丘陵和崗地為主，分別是長江南北兩岸林地的主要集中分布處，人口密度小，人類活動(dòng)干擾相對較小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較低。中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的分布在長江干流附近，與長江呈平行態(tài)勢，其中北岸的中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域呈與長江走勢相似的彎曲帶狀分布形式，而南岸的中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域沿長江向南外擴(kuò)范圍較大，面積顯著大于北岸，主要包括三山區(qū)大部、蕪湖縣大部、南陵縣北部和繁昌縣中部區(qū)域；因?yàn)槟习断噍^北岸分布的區(qū)縣較多，人類開發(fā)利用活動(dòng)的干擾強(qiáng)度較大，同時(shí)南岸分布著大量景觀分離度、景觀脆弱度和景觀敏感性程度較高的濕地，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對較高。較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積相對較少，為77 819.06 hm2，占比為12.92%，主要分布于蕪湖市區(qū)，具體為長江北岸沿長江外擴(kuò)約5 km、長江南岸沿長江外擴(kuò)約10 km 的區(qū)域。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的面積則極少，占比僅為0.42%，主要分布于長江南岸蕪湖中心城區(qū)的鏡湖區(qū)；因?yàn)樵搮^(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密度大，建設(shè)用地廣布，而1995年建設(shè)用地的破碎度和分離度較大，顯著高于耕地、林地和濕地，因此處于高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。此外，較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)還分布于長江干流北岸（無為縣）5 km、南岸（繁昌縣）10 km 左右范圍的區(qū)域，因?yàn)樵搩蓞^(qū)域自然地質(zhì)環(huán)境脆弱[29]，災(zāi)害頻發(fā)，無為縣臨江區(qū)域常發(fā)生洪澇災(zāi)害；繁昌縣境內(nèi)有多處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，主要分布在臨江區(qū)域的新港鎮(zhèn)、荻港鎮(zhèn)和孫村鎮(zhèn)（易發(fā)生崩塌、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害），也是礦山開采較嚴(yán)重、規(guī)模較大的區(qū)域[30]；由于生態(tài)環(huán)境比較脆弱，該兩區(qū)域在1995—2016年始終處于較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖4 1995、2005 和2016年蕪湖區(qū)段景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布Fig.4 Spatial distribution of landscape ecological risk of Wuhu section in 1995,2005 and 2016

與1995年相比，2005年研究區(qū)主要處于較低、中和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，1995—2005年低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以8.32%的速度減少了116 026.58 hm2（表3），長江北岸的低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)只剩西北部部分區(qū)域，長江南岸只有南陵縣中部區(qū)域。而中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以4.74%的速度有所增加，占比為34.93%，呈向外圍擴(kuò)散態(tài)勢，且南岸的分布范圍顯著大于北岸；中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在南陵縣西南部和無為縣西南部大量增加（圖4），因?yàn)?995—2005年該區(qū)域林地銳減，林地的分離度顯著增加，建設(shè)用地和耕地增加，景觀破碎度增加，導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)升高。較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)覆蓋蕪湖段整個(gè)長江干流，面積增加了37 021.81 hm2，占比達(dá)19.07%。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)度為49.67%，增幅較大，面積增加12 464.12 hm2，占比增加至2.49%，主要分布于長江干流無為縣處和三山區(qū)北部小洲鄉(xiāng)區(qū)域，因?yàn)闊o為縣臨江區(qū)域?yàn)楹闈碁?zāi)害高發(fā)區(qū)[31]，生態(tài)環(huán)境脆弱，而小洲鄉(xiāng)區(qū)域圩區(qū)較多，景觀敏感性較高；2005年的三山區(qū)是蕪湖中心城區(qū)的邊緣區(qū)，由于處于城鎮(zhèn)擴(kuò)張和開發(fā)區(qū)建設(shè)初期，缺乏科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，耕地、濕地等被無序化分割、占用，景觀分離度和破碎度較大，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的面積變化不顯著，減少了1 047.29 hm2，但其空間位置變動(dòng)顯著，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占據(jù)大部分原來低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，以無為縣西北部和南陵縣地區(qū)表現(xiàn)最為突出。

2016年，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的最大變化是低、較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積均減少，研究區(qū)主要處于較低和中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（圖3）。其中，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，由2005年的238 608.52 hm2增加為298 201.11 hm2，占比達(dá)49.52%，中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加不顯著，占比為35.11%；2005—2016年間，低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)減少了6 362.67 hm2，占比僅為2.83%；較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分別以3.60%和5.39%的速度減少了45 438.25 hm2和8 875.70 hm2（表3），主要原因在于2005—2016年隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，蕪湖區(qū)域內(nèi)的建設(shè)用地在空間上表現(xiàn)為不斷集聚成片，破碎度指數(shù)和分離度指數(shù)顯著降低；此外，政府加大對生態(tài)環(huán)境的改造，2014—2016年蕪湖市在城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)開展大型生態(tài)綠地建設(shè)（參見《蕪湖市人民政府辦公室關(guān)于開展城市生態(tài)綠地建設(shè)的通知》蕪政辦秘[2014]169 號(hào)），截止2016年蕪湖建成區(qū)的綠化覆蓋率達(dá)40.58%，人均公園綠地面積為13.42 m2[32]，滿足國家生態(tài)園林城市標(biāo)準(zhǔn)（建成區(qū)綠化覆蓋率≥40%，人均公園綠地面積≥12 m2/人），蕪湖城市生態(tài)建設(shè)較好，建成區(qū)較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)明顯減少。但較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在分布上不再局限于長江干流區(qū)域，新增加的較高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布于無為縣西北部（圖4），因?yàn)?005—2016年間無為縣西北部石澗鎮(zhèn)的礦產(chǎn)資源開采嚴(yán)重，礦產(chǎn)開采場、化工廠和破損的林地使該區(qū)域景觀破碎度增大，并且礦山植被、景觀、土地、水均衡遭受破壞，生態(tài)環(huán)境惡化，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)顯著升高。

1995—2016年，蕪湖區(qū)段各等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積變化趨勢存在較大差異：低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積前 10 a 急劇減少，后10 a 緩慢減少；較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積前10 a 變化不明顯，后10 a 顯著增加；中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)前10 a 顯著增加，后10 a 變化不明顯；較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均先增加后減少（圖3）。并且從圖4可以看出，20 多年間研究區(qū)5 種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布基本呈以長江為軸，分別向江南和江北呈梯度遞減變化，呈“低—較低—中—較高—高—較高—中—較低—低”的分布格局，即研究區(qū)整體表現(xiàn)為長江干流區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值較大，南北兩岸距長江越遠(yuǎn)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值越小，并且江南的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體高于江北。因?yàn)殚L江干流區(qū)域是蕪湖市區(qū)的分布區(qū)，尤其集中在長江南岸，并且沿江分布著許多港口碼頭、工礦企業(yè)，是產(chǎn)業(yè)區(qū)的集中所在地，建設(shè)開發(fā)力度大，人口密度大，人類活動(dòng)頻繁、干擾強(qiáng)度較大，沿江的耕地和濕地極易遭到破壞，同時(shí)長江干流緊鄰無為縣和繁昌縣區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、生態(tài)環(huán)境脆弱，因此長江干流附近景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對較大；而距長江越遠(yuǎn)的區(qū)域人類活動(dòng)強(qiáng)度相對較小，尤其是長江南岸的中南部和東南部、長江北岸的西北部和西南部，這些區(qū)域地形多為山體和丘陵，林地覆蓋率較高，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度相對較小。

3.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換分析

利用ArcGIS 的空間疊加功能，將研究區(qū)1995、2005 和2016年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖進(jìn)行疊加，得到1995—2005年和2005—2016年2 個(gè)時(shí)段的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣（表4、5）。

表4 1995—2005年蕪湖區(qū)段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣Table 4 Transition matrixes of ecological risk grades in Wuhu section from 1995 to 2005 hm2

表5 2005—2016年蕪湖區(qū)段生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣Table 5 Transition matrixes of ecological risk grades in Wuhu section from 2005 to 2016 hm2

由表4可知，1995—2005年，除各等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)自身轉(zhuǎn)換外，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的轉(zhuǎn)換類型有：低—較低、低—中、低—較高、較低—中、較低—較高、中—較高、較高—高、較低—低、中—較低、較高—中、高—較高11 種類型。其中，低等級(jí)向高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換的面積為277 152.59 hm2，占研究區(qū)總面積的46.03%；而高等級(jí)轉(zhuǎn)換為低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的面積為6 454.71 hm2，占比為1.07%，說明1995—2005年蕪湖區(qū)段的生態(tài)環(huán)境惡化，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈升高趨勢。由于1995—2005年蕪湖處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，人類活動(dòng)對區(qū)域景觀干強(qiáng)度大，大面積的耕地、林地、濕地被建設(shè)用地侵占，景觀破碎度、分離度加大，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)升高。

由表5可知，2005—2016年，除各等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)自身轉(zhuǎn)換外，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的轉(zhuǎn)換類型有：低—較低、較低—中、較低—較高、較低—高、中—較高、中—高、較高—高、較低—低、中—較低、較高—較低、較高—中、高—中、高—較高13 種類型。其中，低等級(jí)向高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換的面積為48 490.98 hm2，占研究區(qū)總面積的8.05%；而高等級(jí)轉(zhuǎn)換為低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的面積為161 142.76 hm2，占比為26.76%，說明2005—2016年間蕪湖區(qū)段的整體生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有所下降。一方面與建設(shè)用地呈集聚發(fā)展、破碎度和分離度減小相關(guān)；一方面與政府加大生態(tài)建設(shè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的舉措緊密相關(guān)，2005年“生態(tài)蕪湖”建設(shè)全面啟動(dòng)；2007年地方政府下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作的決定》，將蕪湖環(huán)境保護(hù)作為政府工作重點(diǎn)；2014年蕪湖市啟動(dòng)城市組團(tuán)間大型生態(tài)綠地建設(shè)，一系列政策的驅(qū)動(dòng)使蕪湖生態(tài)環(huán)境大大改善，促使高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍縮小。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

基于景觀格局演變分析，應(yīng)用ArcGIS10.2、ENVI5.3、Fragstats4.2 等軟件平臺(tái)以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型，對長江沿岸蕪湖區(qū)段1995、2005 和2016年的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行網(wǎng)格化定量研究，得出以下主要結(jié)論：

1）景觀指數(shù)時(shí)序變化方面，1995—2016年耕地和林地始終是蕪湖區(qū)段的主要景觀類型，但面積不斷減少；建設(shè)用地面積不斷增加，增加了55 877.76 hm2，其中后10 a 的增幅是前10 a 的2.98 倍；濕地面積先減少后增加，但2016年較1995年減少了4 040.10 hm2；耕地的破碎度和分離度增大，優(yōu)勢度減??；建設(shè)用地的破碎度和分離度減小，優(yōu)勢度增加，人類活動(dòng)的干擾不斷增強(qiáng)。

2）景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分異方面，1995年蕪湖區(qū)段以低、較低和中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，分別占研究區(qū)總面積的23.16%、39.80%和23.70%；2005年以較低、中和較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，面積占比分別為39.63%、34.93%和19.07%；2016年以較低和中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主，面積占比為49.52%和35.11%?？臻g分布上，20 多年間研究區(qū)5 種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布基本呈以長江為軸，分別向江南和江北呈梯度遞減變化，呈“低—較低—中—較高—高—較高—中—較低—低”的分布格局，即高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在長江干流區(qū)域，而南北兩岸距長江越遠(yuǎn)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對越小，并且江南的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體高于江北。

3）景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移方面，各等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換類型多樣。其中，1995—2005年低等級(jí)向高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換的面積占研究區(qū)總面積的46.03%；而高等級(jí)轉(zhuǎn)換為低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的占比僅為1.07%。2005—2016年，低等級(jí)向高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換的面積占研究區(qū)總面積的8.05%；而高等級(jí)轉(zhuǎn)換為低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的占比為26.76%。前10 a 蕪湖區(qū)段生態(tài)環(huán)境惡化，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈升高趨勢；后10 a 研究區(qū)生態(tài)環(huán)境大大改善，高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)明顯減少。各等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的種種變化與城鎮(zhèn)化進(jìn)程中人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾和一系列加強(qiáng)生態(tài)綠地建設(shè)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的政策與舉措緊密相關(guān)。

4.2 討 論

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境的有效手段，研究結(jié)果可為蕪湖區(qū)段綜合風(fēng)險(xiǎn)防范、景觀生態(tài)管理和沿江生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定依據(jù)。蕪湖區(qū)段應(yīng)加強(qiáng)對礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與治理，嚴(yán)格控制礦山企業(yè)數(shù)量和嚴(yán)格管理礦產(chǎn)資源開采，及時(shí)采取科學(xué)措施對已開采山體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，防止水土流失、崩塌、滑坡等災(zāi)害，恢復(fù)山體植被，最大限度保護(hù)原有自然山體形態(tài)，尤其是需要加強(qiáng)對長江北岸無為縣嚴(yán)橋鎮(zhèn)、石澗鎮(zhèn)和長江南岸繁昌縣荻港、新港、孫村等地礦產(chǎn)開采管控與生態(tài)修復(fù)，該研究結(jié)果與曹玉紅等[29]構(gòu)建沿江地區(qū)生態(tài)安全格局的觀點(diǎn)一致。蕪湖市應(yīng)依托山體林地景觀資源，在林地集中分布區(qū)建立森林公園或自然保護(hù)區(qū)，在現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和森林公園的基礎(chǔ)上，形成保護(hù)區(qū)域，以改善境內(nèi)生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化城市生態(tài)系統(tǒng)。如繁昌縣和南陵縣境內(nèi)分布有人字洞遺址、大工山—鳳凰山銅礦遺址、丫山風(fēng)景區(qū)、馬仁森林公園等景觀資源優(yōu)勢區(qū)，應(yīng)積極保護(hù)現(xiàn)有的山體植被，使其形成生態(tài)保護(hù)體系，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和抗風(fēng)險(xiǎn)能力（梁棟棟[33]）。

同時(shí)，蕪湖應(yīng)以國家公園和生態(tài)文明建設(shè)為契機(jī)，依托境內(nèi)的黃金水道——長江、河湖坑塘等濕地資源，加強(qiáng)以長江為主的水生態(tài)廊道和沿江濕地保護(hù)，建立以濕地自然保護(hù)區(qū)、濕地公園、濕地保護(hù)小區(qū)和飲用水源保護(hù)區(qū)等為主的濕地保護(hù)體系，增強(qiáng)濕地景觀的連通性，這不僅有助于改善蕪湖生態(tài)環(huán)境，提高蕪湖生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)抵抗力，還對推進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)沿江生態(tài)環(huán)境和維護(hù)長江流域生態(tài)安全具有重要意義。本研究目的是定量揭示蕪湖區(qū)段景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空演變特征，受篇幅所限并未深入分析其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和管理對策；今后需結(jié)合蕪湖區(qū)段景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)一步研究景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并探討不同程度景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。