全 文 ：苏南经济快速发展地区人类活动生态风险评价
———以镇江市丹徒区为例*
方广玲1,2 摇 香摇 宝1,2**摇 王宝良1,2 摇 金摇 霞3 摇 胡摇 钰1,2,4 摇 张立坤1,2
( 1中国环境科学研究院, 北京 100012; 2国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室, 北京 100012; 3内蒙古师范大学
地理科学学院, 呼和浩特 010022; 4北京师范大学水科学研究院, 北京 100875)
摘摇 要摇 为加强苏南经济快速发展地区的生态系统管理,防范与降低区域生态风险,以镇江
市丹徒区为例,以 2000、2005 年 ETM和 2010 年 TM遥感数据为基础,基于景观指数构造评价
区域生态风险的量化指标,利用地统计学方法,分析景观生态风险时空变化特征.结果表明:
2000—2010 年,研究区林地、湿地、水域等自然景观类型破碎化程度加深、分散程度增大,生态
损失度呈上升趋势,建设用地不断扩张. 2000、2005 和 2010 年,较高以上程度生态风险面积分
别占全区总面积的 5. 7% 、9. 0%和 10. 2% ,主要分布在平原圩区和丘陵地带.研究期间,生态
风险程度由低级别向高级别转换的面积为 296. 2 km2,占全区总面积的 48. 0% ,生态风险程度
仅在局部小范围内有所下降,整体呈上升趋势.区域经济快速发展对景观格局干扰程度加深,
生态风险分布空间差异明显.利用临港资源、开发天然湿地、建设工业园区和快速城市化等措
施,导致研究区生态风险程度加深、转换速率加快,应及时制定生态风险管理策略.
关键词摇 生态风险摇 景观格局摇 经济快速发展摇 空间分析
*国家环保公益性行业科研专项(201209032)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xiangbao@ craes. org. cn
2013鄄09鄄13 收稿,2014鄄01鄄10 接受.
文章编号摇 1001-9332(2014)04-1076-09摇 中图分类号摇 Q149摇 文献标识码摇 A
Ecological risk assessment of human activity of rapid economic development regions in south鄄
ern Jiangsu, China: A case study of Dantu District of Zhenjiang City. FANG Guang鄄ling1,2,
XIANG Bao1,2, WANG Bao鄄liang1,2, JIN Xia3, HU Yu1,2,4, ZHANG Li鄄kun1,2 ( 1Chinese Research
Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China; 2State Environment Protection Key La鄄
boratory of Regional Ecological Processes and Functions Assessment, Beijing 100012, China;
3College of Geographical Science, Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010022, China;
4 Institute of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. , 2014, 25(4): 1076-1084.
Abstract: This article investigated the spatiotemporal variation of landscape ecological risk in Dantu
District of Zhenjiang City with statistical method based on the ETM remote sensing data in 2000 and
2005, and the TM remote sensing data in 2010, and quantitative index of regional ecological risk
assessment was established with the employment of landscape index, so as to enhance the ecosystem
management, prevent and reduce the regional ecological risk in southern Jiangsu with rapid econom鄄
ic development. The results showed that the fragmentations, divergence, and ecological losses of
natural landscape types, such as forestland, wetland, waters, etc. , were deteriorated with the ex鄄
pansion of built鄄up lands from 2000 to 2010. The higher ecological risk zone took up 5. 7% ,
9. 0% , and 10. 2% of the whole region in 2000, 2005, and 2010, respectively, which mainly dis鄄
tributed in the plain hilly region. During the study period, the area aggravating to the higher ecolog鄄
ical risk zone was approximately 296. 2 km2, 48% of the whole region. The ecological risk rose up
in most of the region. The interference of rapid economic development to landscape patterns was
even more intensive, with obvious spatial differences in ecological risk distribution. The measures of
exploiting resources near the port, utilizing natural wetlands, constructing industrial parks, and
rapid urbanization, etc. , intensified the ecological risk and accelerated the conversion rate. Prompt
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 4 月摇 第 25 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2014, 25(4): 1076-1084
strategies should be established to manage the ecological risk of this region.
Key words: ecological risk; landscape pattern; rapid economic development; spatial analysis.
摇 摇 随着我国经济的快速发展,土地利用类型更迭
剧烈、景观格局特征趋于复杂,经济增长引起城市化
进程加快所导致的区域生态风险日益显著[1-2] . 在
城市区域,随着空间扩展与资源开发,人类经济社会
活动改变着区域物质能量流,受格局影响的生态过
程、功能不断发生变化,导致生态风险增加[3-4] . 在
小城镇与乡村,农业与建设用地不断扩大,在推动经
济发展的同时,也给生态系统带来风险[5-6] . 因此,
针对经济快速发展地区的生态风险研究开始受到重
视[7] .如何定量表达经济社会复合生态系统中,以
人类活动为主导的生态风险水平,并对其进行正确、
有效的评价,从而为风险管理提供决策支持,成为众
多研究者关注的问题[8] .
生态风险是生态系统及其组分所承受的风险,
指在一定区域内,由环境自然变化或人类活动引起
的生态系统组成、结构的改变而导致系统功能损失
的可能性,生态风险评价是描述和评估这种可能性
和危害程度的过程[9-10],目前,已经进入大尺度空间
的区域生态风险评价阶段. 与传统生态风险评价相
比,区域生态风险评价通过将风险扩展到多种生境
领域,强调空间异质性,可综合评价风险源、生境受
体和评价终点之间的整体效应[11-13],成为区域生态
风险管理的重要基础.国内外学者在评价指标体系、
方法与模型、结果及应用等方面开展了大量研究,目
前,开始关注城市化、土地利用、农业生产等人类活
动带来的生态风险[14-15],研究重点集中在对人类活
动导致的污染区域进行生态风险评价的模式与方法
体系上[16-17] .区域生态风险评价难点之一是评价的
量化[18],然而在各种生态效应的生态过程和作用机
理尚不清楚的情况下,很难构建合适的数学或物理
模型[19] .生态损失度指数法是一种应用较为广泛
的、基于数学概率模型的生态风险评价方法[20-21],
在此基础上,国内一些学者从景观的格局鄄功能鄄过
程出发,在景观结构基础上,构建空间分析模型,对
生态风险的发生、发展过程进行探讨,形成一类较独
立的定量化评价模型[22] . 目前,国内有关经济快速
发展带来的景观生态风险评价研究成果相对较少.
近年来,长江下游的经济发展非常迅猛,江苏省
南部地处长江三角洲,在地区工业化带动下,城市化
进程加快,生态风险增大[23] . 镇江市丹徒区作为长
江三角洲重要核心经济区之一,沿江地区是其经济
发展的优势地带,但随着沿江产业带不断发展,区域
生态环境问题日益突出. 本研究针对苏南经济快速
发展地区面临的主要风险类型,将景观类型单元作
为风险受体,在现行区域生态风险评价方法基础上,
构建景观生态风险评价方法,通过对区内不同生态
风险空间差异的定量评价及年际变化的特征分析,
进而判定区域发展所面临的高风险区域,以期为区
域生态风险管理提供理论和技术支持.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究地区概况
镇江市丹徒区 (31毅49忆—32毅16忆 N、119毅15忆—
119毅45忆 E)位于长江下游南岸,包括高资、宜城 2 个
街道,高桥、辛丰、谷阳、上党、宝堰、世业 6 个镇,总
面积 617. 08 km2 .全区地势西南高、东北低,拥有沿
长江、大运河和通济河三大水系,地貌类型复杂. 该
区属北亚热带南部季风气候,雨量充沛,年均降水量
1106 mm.
丹徒区地处“长江三角洲经济区冶,属沿江经济
开发带,是苏南地区近年来经济发展迅速的区域,经
济总量逐年提高.开发区和工业园区急剧扩张,成为
镇江市经济最具活力板块之一,逐步形成以建材、机
电、化工、食品为支柱产业的工业体系,总体上以传
统产业和劳动密集型产业为主.随着丹徒区经济、城
市化的发展和产业结构调整,区域内土地利用变化
明显.
1郾 2摇 数据来源与处理
以研究区 2000 年、2005 年 ETM 和 2010 年 TM
遥感影像为数据源(时相选择植被生长茂盛的 7—
10 月),结合丹徒区行政区划图、植被类型图和土地
利用规划图等基础数据,在 Erdas 遥感软件支持下,
以 2010 年 TM为基准,结合 GPS野外调查控制点对
2000 和 2005 年 ETM影像进行几何校正、图像配准
等处理.依据全国土地资源分类系统和研究区土地
利用现状,将研究区景观类型划分为耕地、草地、淡
水水域、湿地、建设用地、林地和灌丛 7 类,根据外业
调查数据和标准地形图建立解译标志,在 ArcGIS 软
件支持下,采取人机交互解译,得到研究区 2000、
2005、2010 年景观格局图 (图 1),影像分辨率为
30 m.在研究区内抽样选取图斑,经 GPS 野外采样
点实地调查,影像解译精度为 93. 9% .
77014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 方广玲等: 苏南经济快速发展地区人类活动生态风险评价———以镇江市丹徒区为例摇 摇 摇 摇
图 1摇 研究区景观格局分类图
Fig. 1摇 Landscape pattern classification figure in the study area.
1郾 3摇 生态风险分析
1郾 3郾 1 风险源分析 摇 丹徒区包括生态保育、生态控
制和生态协调 3 类生态功能区,属于复合生态区,生
态风险源包括自然和人为两类.因研究区范围不大,
自然灾害空间差异较小,结合近 10 年来经济快速发
展的现状以及 “到 2015 年全区国内生产总值在
2010 年基础上翻一番冶的发展目标,本研究主要考
虑导致危害并严重干扰生态系统的人类活动,以干
扰度进行综合度量.
1郾 3郾 2 风险受体分析 摇 结合研究区生态环境现状,
分析各景观类型都可能受到人类活动影响并存在风
险,因此将不同景观类型所代表的生态系统作为生
态风险受体.
1郾 3郾 3 暴露与危害分析摇 人类活动干扰发生时影响
范围较广,区域内所有景观类型都暴露在这种生态
风险源之下,使得各种生态系统都可能受到损害.由
于不同类型景观在区域内所处位置不同,其所受人
为干扰强度也有所差异,同时,不同类型景观对外界
干扰的抵抗能力也不同. 本研究以景观格局指数为
基础,构建景观生态损失度指数,反映风险受体在受
到人为干扰时其自然属性损失的程度. 景观生态损
失度指数是景观干扰度和景观脆弱度的综合,计算
公式为:
R i =G i伊Di
式中:R i为第 i类生态系统的生态损失度指数;G i为
第 i类生态系统的干扰度指数;Di为第 i类生态系统
的脆弱度指数.
景观干扰度可用来反映不同景观所代表的生态
系统受到干扰的程度[24] .景观受干扰的程度表现在
各种景观异质性指数的变异上[25],可用景观破碎
度、景观分离度和平均斑块分维数叠加表征. 其中,
破碎度反映景观空间结构的复杂性,与人类活动紧
密相关;分离度是景观类型中不同元素个体分布的
离散程度,与人类活动强度具有密切而复杂的关系;
分维数反映斑块的形状复杂程度,可以表明人类活
动对景观的影响程度,一般认为其大小与景观受人
类影响的强度呈反比,故取分维数倒数来反映景观
类型受干扰的程度,其值越高,表示人类对自然环境
干预作用越强烈[26-28] .景观干扰度及各指标计算公
式如下:
G i =a伊C i+b伊F i+c / B i
C i =ni / Ai
F i = Ii伊A / Ai, Ii = ni / A / 2
B i ={移
ni
j = 1
[2ln(0郾 25pij) / lnaij]} / ni
式中:C i、F i、B i分别为第 i 类生态系统的破碎度、分
离度和分维数,根据公式计算出各指标值后需进行
归一化处理,即干扰度指数为各指标归一化后数值
的加权和;a、b、c 分别为对应权重,在不同程度上反
映干扰对生态系统的影响.大量研究表明,景观破碎
度最能体现干扰强度,其次为分离度[29] . 结合专家
咨询和层次分析法,确定 a、b、c 依次为 0. 6、0. 3、
0郾 1. ni为景观类型 i的斑块数;Ai为景观类型 i 的面
积;Ii为景观类型 i 的距离指数;A 为景观总面积;pij
为景观类型 i中第 j 个斑块的周长;aij为景观类型 i
中第 j 个斑块的面积.在 ArcGIS 和景观空间格局分
析软件 Fragstats的支持下获取破碎度、分离度和分
维数指标,在数据库软件 Excel 中进行统计分析与
计算.
景观脆弱度大小与各生态系统在景观自然演替
过程中所处的阶段有关,脆弱性主要表现在系统的
不稳定性和对外界干扰的敏感性[30] . 一般而言,处
于初级演替阶段、食物链结构简单、生物多样性较小
的生态系统较为脆弱[31];虽然受人类活动影响大,
8701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
但可以通过管理输入负熵的生态系统类型,往往比
其他生态系统类型稳定[32],如耕地和建设用地. 结
合研究区实际情况,采用专家咨询法,并参考文献
[33-35],将研究区景观类型的脆弱性分为 7 级,由
高到低依次为:湿地、淡水水域、草地、林地、灌丛、耕
地、建设用地,进行归一化处理后得到各景观类型的
脆弱度指数.
1郾 4摇 基于景观格局的生态风险综合评价及其空间
分析方法
1郾 4郾 1 风险小区划分摇 区域生态风险评价需要考虑
风险受体和风险源在区域内的空间异质性,因此,根
据研究区范围和景观斑块面积等情况,采用
2. 5 km伊2. 5 km的正方形网格进行等间距系统空间
化采样.
1郾 4郾 2 风险值度量摇 基于景观生态损失度指数构建
景观生态风险指数,计算公式如下:
ERIk =移
n
i = 1
Aki
TAki
伊 R i
式中:ERIk为第 k个风险小区的景观生态风险指数;
Aki为第 k 个风险小区中第 i 类生态系统类型的面
积;TAki为第 k个风险小区的总面积.
1郾 4郾 3 空间分析方法摇 区域生态风险指数属于区域
化变量,可以利用地统计学方法进行空间特征分
析[35] .本文在半方差分析的基础上,选择普通克立
格法进行空间插值,编制研究区景观生态风险空间
分布图,对丹徒区生态风险空间特征的动态变化进
行分析.
首先对数据进行分布类型检验,结果显示景观
生态风险指数呈偏态分布,需进行对数转换使之满
足正态分布.利用 SPSS软件对变换后的数据统计中
值、均值、偏度、峰值及 K鄄S检验值(表 1),转换结果
基本符合正态分布,可以进一步分析其空间结构及
变异性,并进行空间插值.
摇 摇 然后将数据代入地统计软件 GS+中,选取不同
模型进行半方差函数拟合(表 2). 通过分析比较,
2000、2005 和 2010 年均用指数模型拟合效果最理
想.参考半方差函数模型及相关参数,利用 ArcGIS
软件地统计分析模块中的普通克立格方法,对景观
生态风险指数进行最优插值,绘制景观生态风险空
间分布图.为了对比研究区生态风险程度的空间差
异,考虑到当前有关生态风险分级的基础研究薄弱,
尚缺乏公认的等级划分标准,因此采用等间距法,将
生态风险指数归一化处理后的值划分为:低生态风
险区(0,0. 2]、较低生态风险区(0. 2,0. 4]、中生态
风险区(0. 4,0. 6]、较高生态风险区(0. 6,0. 8]和高
生态风险区(0. 8,1].
2摇 结果与分析
2郾 1摇 景观格局变化
由表 3 可以看出,2000—2010 年,耕地和水域
的面积虽然有所变动,但一直分布较广,是研究区的
主要景观类型;建设用地面积仅次于耕地,逐渐发展
成研究区第二大景观类型;林地面积占比不足
10% ,逐年小幅减少,湿地面积也呈减少趋势;灌丛
和草地面积最小,且变化不明显.耕地和林地的斑块
数有所增加,分别由 2000 年的 231 和 57 个增加至
2010 年的 441 和 61 个,但两者面积均没有增加,反
而都略有下降,致使这两种景观类型的破碎度和分
离度不断增大,说明这两类景观破碎化程度加深、分
散程度增大,空间分布特征由研究初期的大片块状
集中分布趋向于小块随机散落分布;同时,耕地和林
地的分维数呈减小趋势,表明耕地和林地受到的人
为干扰在加强,斑块形状由不规则趋于简单化.与耕
地和林地不同,建设用地自 2000 年起面积不断增
大,斑块数却在减少,这是由于城镇和农村居住地分
布趋向于连片集中;但受工业、交通和采矿用地尚处
于规划开发阶段的影响,这些人工景观分维数较高,
具有较高的不规则特性.水域面积不断增大、斑块数
表 1摇 生态风险指数正态分布评价指标
Table 1摇 Normal distribution evaluation indices of ecologi鄄
cal risk index
年份
Year
均值
Mean
中值
Median
标准差
SD
偏度系数
Skewness
峰度系数
Kurtosis
K鄄S检验值
Significance
2000 2. 11 2. 00 0. 60 0. 22 -1. 01 0. 36
2005 2. 24 2. 24 0. 61 0. 04 -1. 12 0. 34
2010 2. 31 2. 31 0. 59 0. 09 -1. 09 0. 37
表 2摇 生态风险指数变异函数模拟结果及检验
Table 2摇 Simulation results and test of ecological risk index variation function
年份
Year
模型
Model
块金值
C0
基台值
C +C0
空间相关性
C / (C+C0)
块金效应
C0 / (C+C0) (% )
拟合优度
R2
残差
RSS
2000 指数 Exponential 0. 045 0. 367 0. 877 12. 3 0. 743 7. 99伊10-3
2005 指数 Exponential 0. 040 0. 364 0. 890 11. 0 0. 510 8. 75伊10-3
2010 指数 Exponential 0. 042 0. 351 0. 881 11. 9 0. 854 3. 61伊10-3
97014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 方广玲等: 苏南经济快速发展地区人类活动生态风险评价———以镇江市丹徒区为例摇 摇 摇 摇
明显减少,这与修建水库、坑塘和水渠,以及整治河
道等人为活动有关,在人工水面增多、水系贯通的同
时,水域景观的破碎和分散程度减小.在整个研究期
内,通过景观干扰度和景观脆弱度叠加得到的景观
损失度,以淡水水域一直最大,湿地次之,这主要因
为两种景观类型本身生态脆弱度较高,在遭受人类
活动干扰时,生态损失最显著.从 3 期各类景观的生
态损失度来看,耕地、林地、水域和湿地的生态损失
度均呈上升趋势,建设用地的生态损失度逐渐下降.
2郾 2摇 生态风险的空间分布特征
区域生态风险的空间异质性主要由随机部分和
自相关部分组成,块金值表示随机部分的空间异质
性,基台值表示自相关部分的空间异质性(表 2).从
生态风险指数变异函数模拟结果可以看出,2000、
2005 和 2010 年研究区生态风险指数的随机变异
[C0 / (C0+C)]分别为 12. 3% 、11. 0% 、11. 9% ,呈下
降趋势,说明区域生态风险在小尺度上的随机变异
以 2000 年最大,而后减小.表明随着经济的快速发
展及人类活动对生态环境影响程度的加深,生态风
险指数在小尺度上的随机变异逐步被较大尺度上的
空间结构性变异所取代.
由图2可以看出,研究期内分布面积最广的地
表 3摇 不同时期景观格局指数
Table 3摇 Landscape pattern index at different periods
景观类型
Landscape type
年份
Year
面积
Area
(hm2)
斑块数
Patch
number
破碎度
Fragmentation
分离度
Abruption
分维数
Fractal
dimension
干扰度
Obstruction
脆弱度
Fragility
损失度
Damnification
耕地 2000 40640. 17 231 0. 006 0. 047 1. 280 0. 029 0. 071 0. 021
Farmland 2005 36492. 92 331 0. 009 0. 062 1. 286 0. 043 0. 071 0. 031
2010 32665. 18 441 0. 014 0. 080 1. 260 0. 061 0. 071 0. 044
林地 2000 4200. 17 57 0. 014 0. 223 1. 183 0. 060 0. 143 0. 086
Forest land 2005 4143. 05 61 0. 015 0. 234 1. 181 0. 075 0. 143 0. 106
2010 4136. 60 61 0. 015 0. 235 1. 181 0. 079 0. 143 0. 113
灌丛 2000 555. 90 13 0. 023 0. 806 1. 173 0. 127 0. 107 0. 136
Bush wood 2005 555. 08 13 0. 023 0. 807 1. 173 0. 147 0. 107 0. 157
2010 553. 68 12 0. 022 0. 777 1. 174 0. 147 0. 107 0. 158
草地 2000 136. 40 2 0. 015 1. 288 1. 174 0. 148 0. 179 0. 264
Grassland 2005 136. 40 2 0. 015 1. 288 1. 174 0. 164 0. 179 0. 292
2010 135. 95 2 0. 015 1. 292 1. 174 0. 171 0. 179 0. 306
淡水水域 2000 7976. 71 512 0. 064 0. 352 1. 171 0. 175 0. 214 0. 376
Freshwater area 2005 8277. 56 444 0. 054 0. 316 1. 170 0. 188 0. 214 0. 403
2010 8751. 14 430 0. 049 0. 294 1. 165 0. 188 0. 214 0. 403
湿地 2000 1234. 48 21 0. 017 0. 461 1. 164 0. 087 0. 250 0. 216
Wetland 2005 1253. 02 24 0. 019 0. 486 1. 163 0. 108 0. 250 0. 270
2010 1077. 40 19 0. 018 0. 503 1. 141 0. 112 0. 250 0. 279
建设用地 2000 6964. 35 1056 0. 152 0. 580 1. 172 0. 374 0. 036 0. 134
Construction land 2005 10850. 15 921 0. 085 0. 347 1. 214 0. 276 0. 036 0. 098
2010 14388. 23 978 0. 068 0. 270 1. 259 0. 242 0. 036 0. 086
图 2摇 研究区生态风险程度空间分布
Fig. 2摇 Spatial distribution of ecological risk degree in the study area.
玉: 低生态风险区 Lowest risk zone; 域:较低生态风险区 Lower risk zone; 芋: 中生态风险区Moderate risk zone; 郁:较高生态风险区 Higher risk
zone; 吁: 高生态风险区 Highest risk zone. 下同 The same below.
0801 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
区是低生态风险区和较低生态风险区. 2000 年,研
究区内处于低生态风险和较低生态风险程度的区域
面积分别为 309. 6 和 192. 9 km2,约占全区总面积的
50. 2%和 31. 3% ,主要分布在位于丹徒区中西部的
宜城街道、高资街道和上党镇的大部分区域,以及谷
阳镇、辛丰镇和宝堰镇的低山丘陵地带,这些区域分
布着全区大部分的林地、灌丛和草地景观类型,生态
风险程度较低.处于中等生态风险程度的区域主要
分布在高桥镇大部、世业镇北部沿江地区,以及宝堰
镇、辛丰镇和谷阳镇的平原地带,面积约 79. 7 km2,
这些区域水域和湿地分布较广,同时,社会经济发
达、人口聚集密度大,自然景观被耕地、城建及交通
工矿用地等人工景观侵占,造成自然景观类型斑块
分离度高、破碎度大.处于较高和高生态风险程度的
区域面积很小,分别为 29. 7 和 5. 2 km2,约占全区总
面积的 5. 7% ,主要分布在高桥镇西部和宝堰镇东
部,该区域广泛分布生态敏感性和脆弱性程度较高
的水域景观类型,因而导致较高的生态风险度.
与 2000 年相比,2005 年研究区内低生态风险
程度的区域面积减少了 57. 2 km2,而较低生态风险
程度的区域面积则有所增加,其占全区总面积的比
例由 31. 3%增加到 35. 5% ,空间分布变化主要表现
为向沿江区域扩散,或者占据原来的低生态风险区
而贯通为大片较低生态风险区,此种变化以地处丹
徒区西北部的世业镇和中部的宜城街道及上党镇表
现最明显.分析其原因,一是在沿江区域大力发展传
统农业,二是在丘陵地带毁坏林地开发为建设用地,
水域和林地的生态损失度高,导致生态风险程度提
高.处于较高和高生态风险程度的区域面积较 2000
年有所增加,其占全区总面积的比例增加到 9. 0% ,
仍然主要分布在高桥镇西部和宝堰镇东部,另外在
辛丰镇北部和谷阳镇南部有所扩张,究其原因,一方
面是由于冲击平原区土地肥沃,人们以破坏水域和
湿地为代价来发展水田种植和水产品养殖,自然生
态系统功能受到胁迫;另一方面是因为这些区域临
近镇江城区及其所辖市县,社会经济发展较快,交
通、商业和居住等建设用地需求增长旺盛,侵占了耕
地和水域,导致生态风险程度升高.处于中等生态风
险程度的区域空间分布范围变化不明显.
2010 年,研究区生态风险程度分布状况最明显
的变化是,处于低生态风险程度的区域范围继续缩
小,而中等生态风险程度以上的区域范围明显扩大,
面积由 2005 年的 145. 4 km2发展为 189. 1 km2,增幅
达 30% ,此种变化以丹徒区沿江区域、中西部和南
部最明显,这与近年来利用临港资源、开发天然湿
地、建设工业园区等促进经济发展的措施有关.丹徒
区在沿长江区域,依托高桥镇的深水岸线优势,发展
临港产业,湿地生态系统受到破坏;在谷阳镇和辛丰
镇,依托原有工业基础,建设企业集中、产业集聚的
工业园区,亟需大量建设用地;在高桥镇的江心洲、
上党镇和宝堰镇,打造都市农业圈,但由于缺乏相对
适宜的整体规划和统筹安排,在耕地占用湖泊的同
时,部分原有耕地又流转为建设用地,遭到破坏的自
然、半自然景观类型面积增加,生态风险程度加深.
由此可见,在快速发展地方经济时,要十分重视规划
统筹、因地制宜发展工农业生产,注重保护生态环
境.另外,在高资街道北部临近长江区域,中等生态
风险程度的区域面积显著扩大,这与近年来高资街
道发展沿江产业有关,该区域城市化程度较高,区内
人口密度高、工业发达,但疏于生态环境保护与建
设,存在较严重的生态风险隐患.
2郾 3摇 生态风险的年际变化特征
对研究区历年不同程度景观生态风险所占面积
进行统计(图 3),并将研究区 2000、2005 和 2010 年
的生态风险程度空间分布图进行叠加,对 2000—
2005 年和 2005—2010 年这两个时段内的生态风险
程度年际变化方向和数量进行分析(表 4).
摇 摇 由图 3 和表 4 可以看出,2000—2010 年,研究
区生态风险程度由低级别向高级别转换的总面积约
为 296. 2 km2,占研究区总面积的 48. 0% ,而由高级
别向低级别转换的总面积仅为 69. 0 km2 . 研究期
间,研究区的生态风险程度仅在局部小范围内有所
下降,而在整体上呈显著上升趋势. 2000—2005、
2005—2010 年,研究区内生态风险程度呈上升趋势
的面积分别为 140. 0 和 156. 2 km2,生态风险程度呈
下降趋势的面积分别为32 . 4和36 . 5 km2 . 2005—
图 3摇 生态风险程度的年际变化
Fig. 3摇 Interannual variability of ecological risk degree.
18014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 方广玲等: 苏南经济快速发展地区人类活动生态风险评价———以镇江市丹徒区为例摇 摇 摇 摇
表 4摇 不同时期生态风险程度转换
Table 4 摇 Transition of ecological risk degree at different
periods
转换类型
Transition type
转换面积
Transition area
(km2)
2000—2005 2005—2010
平均转换速率
Average transition
velocity (km2·a-1)
2000—2005 2005—2010
低鄄较低
Lowest鄄lower
73. 78 76. 84 14. 76 15. 37
低鄄中
Lowest鄄moderate
0. 03 0. 70 0. 01 0. 14
较低鄄低
Lower鄄lowest
14. 00 13. 85 2. 80 2. 77
较低鄄中
Lower鄄moderate
38. 17 49. 69 7. 63 9. 94
较低鄄较高
Lower鄄higher
0. 29 0. 41 0. 06 0. 08
中鄄低
Moderate鄄lowest
2. 64 0. 01 0. 53 0. 00
中鄄较低
Moderate鄄lower
5. 07 6. 96 1. 01 1. 39
中鄄较高
Moderate鄄higher
25. 99 21. 11 5. 20 4. 22
中鄄高
Moderate鄄highest
0. 41 0. 13 0. 08 0. 03
较高鄄较低
Higher鄄lower
0. 00 0. 18 0. 00 0. 04
较高鄄中
Higher鄄moderate
6. 02 13. 94 1. 20 2. 79
较高鄄高
Higher鄄highest
1. 39 7. 30 0. 28 1. 46
高鄄较高
Highest鄄higher
4. 72 1. 58 0. 94 0. 32
2010 年间各生态风险类型间的转换速率普遍高于
前一阶段(2000—2005 年),如由低等生态风险转换
为中等生态风险的速率是前一时期的 28. 2 倍、由较
高等生态风险转换为高等生态风险的速率是前一时
期的 5. 27 倍,这与丹徒区在“十一五冶期间加快调
整产业结构、扩张开发区和工业园区、经济总量逐年
提高、不同景观类型之间的转换越来越迅速、越来越
复杂相吻合.丹徒区位于沪宁沿线发展带、沿江发展
带、沿湖发展带和沿运河发展带,地理条件得天独
厚,近年来,紧抓国家扩大内需的政策机遇,在镇江
市建设“六大制造业组团冶、“四大服务业集聚区冶和
“三大农业板块冶产业发展空间的规划推动下,全区
国民经济实现快速增长,研究期间,地区生产总值由
50. 1 亿元提高到 190. 6 亿元,增长近 3 倍. 大力建
设工业园和经济开发区,在丹徒经济开发区重点发
展石化、能源、工程机械等制造业;利用长江岸线和
天然湿地资源,推动旅游服务业发展;依托平原圩
区、丘陵地带和沿江地区,发展农业、畜禽养殖和特
色水产业;同时,构建沿江、沿路城镇密集带,引导人
口向丹徒区城区和重点镇集聚.通过实施上述措施,
丹徒区经济社会发展取得一定成就,但由于缺乏经
济建设与生态保护相协调的总体规划,导致开发区
的开发规模偏大.丹徒经济开发区规划控制面积为
25. 09 km2,已经超过国家级经济技术开发区的一般
核准面积(<10 km2)和高新技术产业开发区的一般
核准标准面积(<5 km2),致使研究区沿江平原区建
设用地扩张迅速,占用大量耕地和湿地.此外,港口、
公路等基础设施的修建对土地需求量大,以及农村
务工人员涌入城镇,致使城镇建设用地需求增加,为
提高城市化进程、满足城镇人口数量增加和生活水
平提高对物质文化生活的需求,人们在丘陵区和平
原区毁坏部分耕地、湿地和水域,将其开发为工业、
交通和居住地,发展湿地旅游服务业,导致这些区域
景观类型及相应的生态风险程度发生改变.
上述分析表明,人类活动对景观格局的干扰程
度越来越深,各种景观类型的边界及其相互之间的
转换越来越复杂,生态风险程度转换速率也呈加快
趋势.因此,在该区域经济快速发展的过程中,应将
自然资源、生态环境和经济社会的发展进行耦合研
究,制定生态文明建设规划,优化产业结构和空间布
局,提高资源利用率和产出率,提升工业集聚空间、
改造提升传统产业、培育壮大新兴产业、加快发展循
环经济,规范各级各类工业园区建设,保障生态用地
不被破坏.
3摇 讨摇 摇 论
景观是研究人类活动对生态环境影响的适宜尺
度,在经济快速发展地区,人为活动对生态系统干扰
强烈,所产生的生态影响具有区域性和累积性的特
征,可以直观地反映在生态系统的结构和组成上,因
此,区域生态风险分析可从景观结构出发,综合评估
各种潜在生态影响类型及其累积性后果[34] .本研究
以景观生态学原理与空间统计分析方法为基础,建
立景观格局指数与区域生态风险之间的经验关系,
利用 3 个时段的遥感影像数据,结合地理信息系统
的空间分析功能,确定研究区生态风险状况,较好地
揭示了 2000—2010 年经济发展对镇江市丹徒区景
观格局的影响,以及区域生态风险的时空变化特征,
为优化研究区景观格局、降低和防范区域生态风险
提供依据.
伴随着区域经济社会的快速发展,城市景观格
局特征越来越复杂,受格局影响的生态过程、功能也
不断发生变化[36] .自然生态系统和农业生态系统向
城市生态系统不断转化[37],自然、半自然景观的生
态风险水平总体表现出上升趋势[38] .经济发展越迅
2801 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
速、城市化水平越高,生态风险也越高[35] .本研究结
果表明:1)苏南地区经济社会的快速发展对区域景
观格局产生明显影响. 林地、湿地、水域等生态系统
受到破坏,破碎化程度加深、分散程度增大;耕地不
断被工业、交通和城建用地侵占.耕地、林地、水域和
湿地的生态损失度均呈上升趋势. 2)区域生态风险
分布空间差异明显.自然景观类型广泛分布区域,在
受人为干扰前生态风险程度较低;而在生态敏感性
和脆弱性程度较高的景观类型广泛分布区域,生态
风险程度较高.生态风险程度高的区域主要集中在
平原圩区和丘陵地带,利用临港资源、开发天然湿
地、建设工业园区和快速城市化,使得自然生态系统
功能受到胁迫,生态风险程度加深. 3)区域生态风
险程度整体呈上升趋势. 处于低生态风险程度的区
域范围缩小,中等生态风险程度以上的区域范围明
显扩大,随着人类活动对景观格局干扰程度加深,生
态风险程度转换速率也呈加快趋势. 4)单纯快速发
展经济导致局部生态风险加重. 制定生态文明建设
规划、提高资源利用率和产出率、培育高新技术产
业、规范工业园区建设、保障生态用地面积与质量,
是苏南地区在经济快速发展过程中降低与防范生态
风险的重要策略.
由于没有开展景观格局影响区域生态问题的机
制研究,本文构建的景观生态风险指数只是对区域
生态问题可能发生的综合性概率的度量,生态风险
值及其程度具有相对性. 有关经济发展与区域景观
格局、生态风险之间的关系,尚有待于进一步研究.
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作者简介 摇 方广玲,女,1982 年生,博士,助理研究员. 主要
从事生态学、环境科学及农业面源污染研究,发表论文 4 篇.
E鄄mail: fang_life@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
4801 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷