全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 15 期摇 摇 2013 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
红树林生态系统遥感监测研究进展 孙永光,赵冬至,郭文永,等 (4523)…………………………………………
基于能值分析方法的城市代谢过程研究———理论与方法 刘耕源,杨志峰,陈摇 彬 (4539)……………………
关于生态文明建设与评价的理论思考 赵景柱 (4552)……………………………………………………………
个体与基础生态
长江口及邻近海域秋冬季小型底栖动物类群组成与分布 于婷婷,徐奎栋 (4556)………………………………
灌河口邻近海域春季浮游植物的生态分布及其营养盐限制 方摇 涛,贺心然,冯志华,等 (4567)………………
春季海南岛近岸海域尿素与浮游生物的脲酶活性 黄凯旋,张云,欧林坚,等 (4575)……………………………
模拟酸雨对蒙古栎幼苗生长和根系伤流量的影响 梁晓琴,刘摇 建,丁文娟,等 (4583)…………………………
有机酸类化感物质对甜瓜的化感效应 张志忠,孙志浩,陈文辉,等 (4591)………………………………………
稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性 吴家梅,纪雄辉,霍莲杰,等 (4599)………………
双氰胺单次配施和连续配施的土壤氮素形态和蔬菜硝酸盐累积变化 王煌平,张摇 青,翁伯琦,等 (4608)……
不同类型土壤中分枝杆菌噬菌体分离率的比较 徐凤宇,苏胜兵,马红霞,等 (4616)……………………………
模拟酸雨对小麦产量及籽粒蛋白质和淀粉含量及组分的影响 卞雅姣, 黄摇 洁,孙其松,等 (4623)…………
麻花秦艽种子休眠机理及其破除方法 李兵兵,魏小红,徐摇 严 (4631)…………………………………………
4 种金色叶树木对 SO2胁迫的生理响应 种培芳,苏世平 (4639)…………………………………………………
硫丹及其主要代谢产物对紫色土中酶活性的影响 熊佰炼,张进忠,代摇 娟,等 (4649)…………………………
种群、群落和生态系统
群落水平食物网能流季节演替特征 徐摇 军,周摇 琼,温周瑞,等 (4658)…………………………………………
千岛湖岛屿社鼠的种群数量动态特征 张摇 旭,鲍毅新,刘摇 军,等 (4665)………………………………………
黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征 朱秋莲,邢肖毅,张摇 宏,等 (4674)………………………
青藏高原高寒草甸退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策 李媛媛,董世魁,朱摇 磊,等 (4683)……
杉木人工林土壤质量演变过程中土壤微生物群落结构变化 刘摇 丽,徐明恺,汪思龙,等 (4692)………………
不同玉米品种(系)对玉米蚜生长发育和种群增长的影响 赵摇 曼,郭线茹,李为争,等 (4707)………………
伏牛山自然保护区森林冠层结构对林下植被特征的影响 卢训令,丁圣彦,游摇 莉,等 (4715)…………………
内蒙古武川县农田退耕还草对粪金龟子群落的影响 刘摇 伟,门丽娜,刘新民 (4724)…………………………
铜和营养缺失对海州香薷两个种群生长、耐性及矿质营养吸收的差异影响
柯文山,陈世俭,熊治廷,等 (4737)
……………………………………
……………………………………………………………………………
新疆喀纳斯国家自然保护区植被叶面积指数观测与遥感估算 昝摇 梅,李登秋,居为民,等 (4744)……………
景观、区域和全球生态
基于 LUCC的生态系统服务空间化研究———以张掖市甘州区为例 梁友嘉,徐中民,钟方雷,等 (4758)………
人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异 张华兵,刘红玉,侯明行 (4767)………
基于 PCA的滇西北高原纳帕海湿地退化过程分析及其评价 尚摇 文,杨永兴, 韩大勇 (4776)………………
基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 南摇 颖,吉摇 喆,冯恒栋,等 (4790)……………………
呼中林区森林景观的历史变域模拟及评价 吴志丰,李月辉,布仁仓,等 (4799)…………………………………
降水时间对内蒙古温带草原地上净初级生产力的影响 郭摇 群,胡中民,李轩然,等 (4808)……………………
研究简报
我国中东部不同气候带成熟林凋落物生产和分解及其与环境因子的关系
王健健,王永吉,来利明,等 (4818)
………………………………………
……………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄08
封面图说: 石质山区的退耕还林———桂西北地区是我国喀斯特集中分布的地区之一,这里的石漠化不仅造成土地退化、土壤资
源逐步消失、干旱缺水和土地生产力下降,而且还导致生态系统退化和植被消亡。 桂西北严重的地质生态环境问
题,威胁着当地居民的基本生存,严重制约了当地社会经济的发展。 增加植被覆盖是防治石漠化的重要举措。 随着
国家退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境有所好转。 图为喀斯特地区农民
见缝插针用来耕种的鸡窝地(指小、碎、分散的土地),已经退耕还林了。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 15 期
2013 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 15
Aug. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41071333,41110006)
收稿日期:2012鄄05鄄07; 摇 摇 修订日期:2012鄄09鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: nanying@ ybu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205070663
南颖,吉喆,冯恒栋,张冲冲.基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价.生态学报,2013,33(15):4790鄄4798.
Nan Y, Ji Z,Feng H D, Zhang C C. On eco鄄security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS. Acta Ecologica Sinica,2013,33 (15):
4790鄄4798.
基于遥感和地理信息系统的图们江地区
生态安全评价
南摇 颖*,吉摇 喆,冯恒栋,张冲冲
(延边大学理学院地理系,延吉摇 133002)
摘要:利用遥感及统计数据,基于压力鄄状态鄄响应(P鄄S鄄R)模型选取 22 个评价指标构建生态安全评价体系对图们江地区进行基
于空间的生态安全评价。 结果表明:研究区生态安全水平呈现出明显的空间差异性,表现为区域内东西两端生态安全水平较高
并向中部过渡。 各生态安全等级的面积大小排序为:较安全>临界安全>安全>较不安全>不安全,所占比例分别为 49. 56% ,
33郾 89% ,9. 14% ,6. 48% ,0. 94% 。 另外统计了基于行政单元的平均生态安全指数和等级,发现各县市的生态安全水平和等级
构成都有所不同,各县市生态安全水平状态排序为珲春>图们>安图>汪清>延吉>龙井>和龙。 整体来看,研究区生态环境质量
较好,生态系统服务功能及抗干扰能力较强,生态问题较少,生态灾害较少。
关键词:生态安全评价;遥感与地理信息系统(RS&GIS);压力鄄状态鄄响应(P鄄S鄄R)模型;图们江地区
On eco鄄security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS
NAN Ying*, JI Zhe,FENG Hengdong, ZHANG Chongchong
The Department of Geography, Yanbian University, Yanji 133002, China
Abstract: Global change and problems related to sustainable development have increased to the point where they have
become the core of a wide variety of scientific research all over the world, with research related to ecological stability having
become the most important part of resolving these crucial issues. Past research related to ecological stability had no widely
used and accepted methodology and lacked repeatability and consistent tactics. Therefore, techniques required for research
related to regional ecological stability need further study and exploration. The Tumen River serves as a border between
China and North Korea and for 15km, North Korea and Russia. This study of the Tumen River region primarily used remote
sensing images and related statistical data to develop an evaluation index system which included 22 evaluation indices and
was established based on a proportional specimen resistance (PSR) model. Using the index system, the analytic hierarchy
process was used to assign weights and then an ecological stability index (ESI) was computed; the ESI values were divided
into 5 grades and used to spatially assess the ecological stability of the Tumen River Region. The results show that the
ecological stability of this region primarily falls into grade IV which indicates that the regional is generally ecologically
stable, with grade V being the most stable and secure. The spatial areas of land classified in each grade were ranked as
follows: 郁>芋> 吁>域 >玉 with the percentages of 49. 56% , 33. 89% , 9. 14% , 6. 48% , and 0. 94% of the total land
area in the Tumen River Region in each rank, respectively. The ESI revealed some significant spatial differences; the
ecological stability was high in the east and west but was low in the middle of the region. Based on topography, areas with a
high ecological stability grade were concentrated in the flat plains and valleys while areas with a low grade were concentrated
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in the steep hilly areas at higher altitudes. Areas strongly affected by anthropogenic activities were in the low ecological
stability grades. Also, the mean ESI and the ecological stability grades were counted and analyzed based on administrative
divisions. The ecological stability and the structure of the grades varied from city to city and ranked as follows: Hunchun >
Tumen > Antu > Wangqing > Yanji > Longjing > Helong. There were also some differences in structure of the ecological
stability grade of every city. The differences were primarily caused by serious human impacts and some natural factors so the
ecological stability was low in some residential areas and some areas around traffic routes. But in some cities or counties the
ecological stability was better than expected because the environmental protection policies and measures were relatively well
implemented in these cities. So, it is necessary to pay attention to the policies related to ecological protection to ensure the
ecological stability of the region which can also promote sustainable development of the region. Generally, in Tumen River
Region, the eco鄄environmental quality was good, the ecosystem services were stable and the ability of the ecosystem to deal
with stress was high. Also, there were rare negative ecological issues and ecological disasters in the region.
Key Words: eco鄄stability assessment; remote sensing and GIS; PSR model; Tumen River Region
全球环境变化与可持续发展是当前人类社会面临的两大重要挑战[1鄄2]。 20 世纪 80 年代以来对生态安全
的研究和追求已成为全世界的共识,我国 2000 年底颁布的《全国生态环境保护纲要》中,已明确将“国家生态
环境安全冶提到了战略的高度[3]。 在此大背景下,我国学者进行了大量的研究,总结我国生态安全研究其研
究成果覆盖生态安全的概念、评价、格局、预警等各个方面,研究尺度多样[4鄄11]。 在各种尺度的生态安全概念
中,区域生态安全处于核心的地位,加强区域生态安全的研究,有利于理论方法的突破和经验的累积以及实现
生态问题的解决。
图们江地区因其蕴涵着丰富的自然资源,对东北亚地区生态安全发挥着重要作用。 同时,图们江地区作
为面向东北亚开放的重要门户以及东北亚经济技术合作的重要平台,已成为国内外关注的焦点。 2009 年国
务院已正式批复《中国图们江区域合作开发规划纲要———以长吉图为开发开放先导区》,标志着长吉图开发
开放先导区建设已上升为国家战略。 长吉图先导区的开放对图们江地区提出了长期整体规划。 本区域虽然
生态环境总体状况较好,但面临全面开发还没有生态安全方面相关研究。 本研究正是以此为契机,拟以生态
安全为导向,通过对该区域进行基于空间的生态安全综合评价,为该区域今后的生态保护与恢复、开发管理与
政策制定提供科学的参考依据。
1摇 研究区及数据
本文研究区为图们江地区,包括除敦化外的延边朝鲜族自治州的 7 个县市(延吉市、龙井市、图们市、珲
春市、和龙市、汪清县、安图县),位于吉林省东部,是中、俄、朝三国交界,面临日本海,位于北纬 41毅59忆—44毅
30忆,东经 127毅27忆—131毅18忆之间,整体地势西高东低,珲春部分最低(图 1)。 整个地貌呈山地、丘陵、盆地 3 个
梯度,山岭多分布在周边地带,丘陵多分布在山地边沿,盆地主要分布在江河两岸和山岭之间。 地处北半球中
温带,属于中温带湿润季风气候。 主要特点是季风明显,春季干燥多风,夏季温热多雨,秋季凉爽少雨,冬季寒
冷期长。
本文采用的数据包括遥感影像数据、DEM 数据和统计数据。 遥感影像数据为 2010 年 Landsat鄄5 TM 影
像,共包括 5 景,轨道号分别为 114 / 30、115 / 30、115 / 31、116 / 30、116 / 31,影像覆盖整个研究区。 对这些影像进
行波段选取、几何校正、图像增强、影像镶嵌裁剪及解译等处理,采用 CART决策树方法进行影像分类,从中提
取土地利用 /覆盖信息,经过精度验证总精度达到 90. 8% ,为生态安全评价部分指标提供数据基础。 研究区
DEM数据来自于 NASA网站提供的 ASTER全球 DEM数据,分辨率为 30 m,作为生态安全评价的地形指标。
长期对本研究区的研究积累,形成了涵盖区域自然和人文方面的专题数据库,此数据库中的道路、城镇等数据
也作为参评指标基础数据。 另外生态安全评价部分参评指标数据来源于统计年鉴,统计数据主要来源于
《2010 延边统计年鉴》和同时期延边州各县市统计年鉴[12]。
1974摇 15 期 摇 摇 摇 南颖摇 等:基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 摇
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图 1摇 研究区域图
Fig. 1摇 Study area
2摇 图们江地区生态安全评价
2. 1摇 评价指标体系的构建
摇 摇 建立科学合理的指标体系,是生态安全评价结构是否准确、合理的关键,也是生态安全评价是否能继续进
行的关键。 对于区域生态安全评价,研究区所处的环境和经济社会条件不同,选择的指标体系也有所差异。
联合国经济合作开发署(OECD)建立的 P鄄S鄄R模型,即压力鄄状态鄄响应模型,在生态安全评价研究中被广泛的
承认和使用。 该模型从生态系统压力、生态系统状态和人文环境响应 3 个方面构建指标体系。 压力指标指人
类活动给系统造成的负荷;状态指标指环境质量、自然资源与生态系统的状况;响应指标指人类面临环境问题
时所采取的对策与措施,这一框架模型具有非常清晰的因果关系,即人类活动对环境施加了一定的压力;因为
这个原因,环境状态发生了一定的变化;而人类社会应当对环境的变化作出响应,以恢复环境质量或防止环境
退化。 该模型具有综合性、适用范围广的特点[13]。
本文借鉴已有区域生态安全评价研究的指标体系[14鄄17],在 P鄄S鄄R 的基础上,根据研究区的实际特点,考
虑数据的可获取性和完备性情况,兼顾自然、经济和社会 3 个方面因素,筛选出具有代表性的 22 个指标,构建
评价指标体系。 体系分为目标层、准则层和指标层 3 个层次,如表 1 所示。
表 1摇 生态安全评价指标体系
Table 1摇 Evaluation index system of ecological security
目标层
Target layer
准则层
Criterion layer
代码
Code
指标层
Index layer
趋向
Trend
数据来源
Data source
权重
Weight
生态安全综合 生态压力 C1 人口密度 负向 统计数据 0. 0183
指数 ESI(A) 指标 P(B1) C2 城市化率 负向 统计数据 0. 0116
C3 经济密度 负向 统计数据 0. 0136
C4 单位面积耕地化肥施用量 负向 统计数据 0. 0223
C5 工业分布密度 负向 统计数据 0. 0080
C6 道路影响度 负向 专题数据 0. 0435
C7 城镇影响度 负向 专题数据 0. 0461
生态状态 C8 地形位指数 负向 DEM数据 0. 0549
指标 S(B2) C9 景观多样性 正向 遥感调查 0. 0497
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摇 摇 续表
目标层
Target layer
准则层
Criterion layer
代码
Code
指标层
Index layer
趋向
Trend
数据来源
Data source
权重
Weight
C10 土地利用类型 正向 遥感调查 0. 0631
C11 植被覆盖率 正向 遥感调查 0. 0738
C12 生态弹性度 正向 遥感调查 0. 0782
C13 生物丰度 正向 遥感调查 0. 1163
C14 年降水量 正向 观测数据 0. 1036
生态响应 C15 人均粮食产量 正向 统计数据 0. 0427
指标 R(B3) C16 工业固体废弃物利用量 正向 统计数据 0. 0650
C17 工业废水排放达标率 正向 统计数据 0. 0627
C18 农业机械化水平 正向 统计数据 0. 0437
C19 水土协调度 正向 统计数据 0. 0294
C20 人均 GDP 正向 统计数据 0. 0235
C21 环保支出占 GDP 比例 正向 统计数据 0. 0188
C22 自然保护区面积 正向 统计数据 0. 0112
2. 2摇 部分评价指标说明
在上述指标体系中,部分指标需要通过一定的计算公式计算,表 2 列出了这些指标的具体计算公式及
说明。
表 2摇 部分评价指标说明
Table 2摇 Some Indexes explanation
代码
Code
指标
Index
计算公式及说明
Formula and explanation
C2 城市化率 城市人口 /总人口
C3 经济密度 GDP /面积
C6 道路影响度
P = 100(1-Ri) ,其中 Ri = di / d , Ri为影响半径, di为缓冲区距离, d为影响距离; d = s / 2l , s为区域面
积, l为道路总长度
C7 城镇影响度 P
= 100(1-Ri) ,其中 Ri = di / d , Ri 为影响半径, di 为缓冲区距离, d为影响距离; d = s / 仔 伊 n , s为
区域面积, n为城镇数
C8 地形位指数 T = log[(
E
軈E
+ 1) 伊 ( S
軈S
+ 1)] ,其中 E为高程,S为坡度
C9 景观多样性 H = - 移
n
i = 1
Pi 伊 lnPi ,反映景观复杂程度
C11 植被覆盖率 f =
NDVI - NDVImin
NDVImax - NDVImin
,其中 NDVI为归一化植被指数
C12 生态弹性度
ECO = Di移
n
i = 1
Si 伊 Pi ,其中 ECO为生态弹性度;Si 为土地利用类型 i面积覆盖百分比;Pi 为土地利用类
型 i的弹性分值;Di 为多样性指数
C13 生物丰度 生物丰度指数
=(0. 35伊林地+0. 21伊草地+0. 28伊水域湿地+0. 11伊耕地+0. 04伊建设用地+0. 01伊未利用
地) /区域面积
C19 水土协调度 有效灌溉面积 /年末耕地面积
2. 3摇 确定评价单元
本研究生态安全评价是基于像元的,采用 100 m伊100 m的栅格作为基本的评价单元,运用 GIS 工具得到
每一个评价单元的相关指标数值,以每一个评价单元作为信息的空间载体。 针对不同数据源的评价指标,根
据不同的空间精度的特点,采用不同的量化方法:
(1)对于以行政区为统计单元的统计指标,如人口密度、人均 GDP 等,采用矢量化的方法进行量化,再将
3974摇 15 期 摇 摇 摇 南颖摇 等:基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 摇
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矢量转化为栅格,并重采样到 100 m伊100 m的栅格。
(2)对于栅格数据,如土地利用类型、景观多样性等数据,直接重采样到 100 m伊100 m的栅格。
(3)对于观测数据,如降雨数据,观测的空间点状数据进行空间插值处理,之后再重采样到 100 m伊100 m
的栅格。
2. 4摇 指标量化
根据不同指标数据的来源与数据特征,使用不同的方法对其进行标准化量化,使其标准化到 0—100 之
间。 具体采用的方法分为极差法和分等级赋值法。
(1)极差法摇 一般情况下安全水平量度的指标可划分为正向指标和负向指标,正向指标的指标数值越
大,越安全。 相反,负向指标的指标数值越大,越不安全。 对两种指标的标准化处理方法有所不同,具体如下:
正向指标 Z i = xi - x( )min 伊 100 / xmax - xmin (1)
负向指标 Z i = xmax - x( )i 伊 100 / xmax - xmin (2)
式中, Z i 为第 i个指标的标准值; xi 为第 i个指标的实际值; xmax 为实际值的最大值; xmin 为实际值的最小值。
(2)分等级赋值法摇 对于不适合极差法标准化的指标,本文只涉及到土地利用类型指标,则利用专家知
识,采用分等级赋值的方法进行标准化。 根据土地利用类型进行生态安全等级划分赋值,具体标准的选取情
况见表 3。
表 3摇 分等级赋值的标准
Table 3摇 Standard of value assignment
代码
Code
指标
Index
不安全
Insecurity 10
较不安全
Less insecurity 30
临界安全
Criticality 50
较安全
Less Security 70
安全
Security 90
C10 土地利用类型 未利用地 耕地、建设用地 草地 林地 水体
2. 5摇 评价指标权重的确定
通过层次分析法确定各评价指标的权重。 层次分析法确定权重的具体步骤如下:
(1)构造判断矩阵摇 表示针对上一层次中的某元素而言,评定该层次中各有关元素的相对重要程度。
(2)重要性排序摇 根据线性代数知识, 利用方程 BW = 姿maxW计算出该判断矩阵的最大特征值及对应的
特征向量。 所求特征向量即为各评价因素的重要性排序,归一化后,也就是权重分配。
(3)一致性检验摇 权重分配是否合理需要对判断矩阵进行一致性检验和随机性检验。
CI =
姿max - n
n - 1
(3)
式中,当 CI=0 时,判断矩阵具有完全一致性;反之,CI越大,一致性越差。 将 CI与平均随机一致性指标 RI 进
行比较。 其比值称为判断矩阵的一致性比例,写作 CR =CI / RI。 当 CR<0. 10 时,则认为判断矩阵通过了一致
性检验,否则就需要调整判断矩阵直到满意为止。
经计算 CI=0. 0898,RI=1. 3749,CR=0. 0653<0. 10,通过一致性检验。 最终权重计算结果如表 1 所示。
2. 6摇 生态安全指数计算
采用综合指数法计算生态安全指数。 综合指数法是生态安全评价研究中广泛使用的计算方法,它能在一
定程度上反映系统生态安全的状态,尤其能够运用于区域之间生态系统安全水平的对比分析。 其主要思想即
将确定的各单项参评指标的权重值同相应的指标数值相乘,然后求指数和,即得到评价区的生态安全指数,从
而实现区域生态安全的定量化评价。 其公式如下:
ESI =移
n
i = 1
Z i 伊 Wi (4)
式中,ESI为生态安全指数;Z i 为各指标标准值;Wi 为各指标的权重。
利用 ArcGIS下空间分析模块按照综合指数模型将参评指标进行加权空间叠加,计算研究区每个评价单
4974 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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元的生态安全指数。
图 2摇 生态安全等级图
Fig. 2摇 Grades of ecological security
为了利于更加直观的分析评价结果,为生态安全指
数划分等级制定评判标准。 结合现有文献研究并根据
本研究区的生态安全水平,将生态安全指数划分为 5 个
等级,分别为玉不安全、域较不安全、芋临界安全、郁较
安全和吁安全。 生态安全等级越高表示生态安全状况
越好,反之就越差。 其中不安全等级生态环境非常恶
劣,系统服务功能严重退化,生态结构严重不完整,生态
恢复与重建很困难,极易发生生态灾害。 较不安全等级
生态环境质量较差,系统服务功能有较大退化,生态结
构破坏较大,受外界干扰恢复困难,生态问题较大,易发
生生态灾害。 临界安全等级生态环境质量一般,处于安
全与不安全之间,系统服务功能受到一定程度破坏,已
有退化,生态结构有变化,抵御外界干扰能力较差,自我
恢复能力差,生态问题显著,生态灾害时有发生。 较安
全等级生态环境质量较好,系统服务功能较为完善,抵
御外界干扰能力较强,生态结构较完整,受干扰后一般可恢复,生态问题较少,生态灾害较少。 安全等级生态
环境质量好,系统服务功能基本完善,基本未受到破坏,生态结构完整,抵御外界干扰能力强,受干扰后可恢
复,生态问题不显著,生态灾害少。 按照评判标准对评价结果进行分级,得到生态安全评价等级图如图 2
所示。
3摇 图们江地区生态安全评价结果分析
3. 1摇 基于像元水平的评价结果分析
研究区生态安全指数值的范围为 27. 53—76. 88,平均指数为 60. 47,整体上区域处于郁等级较安全状态。
通过统计,综合评价结果如表 4 所示。
表 4摇 生态安全综合评价结果表
Table 4摇 Results of eco鄄security assessment
等级
Grade
状态
State
指数
Index
面积 / hm2
Area
面积百分比 / %
Percentages of area
玉 不安全 <40 29209 0. 94
域 较不安全 40—50 201886 6. 48
芋 临界安全 50—60 1056108 33. 89
郁 较安全 60—70 1544725 49. 56
吁 安全 逸70 284723 9. 14
由图 2 和表 4 可以看出,研究区内各生态安全等级的面积大小排序为:较安全>临界安全>安全>较不安
全>不安全。 研究区内生态安全状态以较安全等级郁为主,其面积高达 1544725 hm2,比例占总面积的
49郾 56% ,说明区内土地生态环境质量较好,系统服务功能较为完善,抵御外界干扰能力较强,生态结构较完
整,受干扰后一般可恢复,生态问题较少,生态灾害较少。 此等级大面积分布在图们江下游地区,主要是平原、
平坦丘陵及沟谷地区,土地覆盖以森林、湿地为主。 处于临界安全等级芋的面积 1056108 hm2,占总面积
33郾 89% ,处于该等级的地区生态环境质量一般,系统服务功能受到一定程度破坏,已有退化,生态结构有变
化,抵御外界干扰能力较差,自我恢复能力差,生态问题显著,生态灾害时有发生。 临界安全状态多分布于图
们江中上游山地地区。 安全等级吁的地区面积为 284723 hm2,占总面积比例为 9. 14% ,该状态地区生态环境
5974摇 15 期 摇 摇 摇 南颖摇 等:基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价 摇
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质量好,系统服务功能基本完善,基本未受到破坏,生态结构完整,抵御外界干扰能力强,受干扰后可恢复,生
态问题不显著,生态灾害少。 该状态地区主要分布在图们江下游,土地覆盖类型主要为森林、湿地、水体等自
然土地覆盖类型。 分布较少的为较不安全等级域和不安全等级玉,占总面积比例分别为 6. 48%和 0. 94% 。
较不安全等级的生态环境质量较差,系统服务功能有较大退化,生态结构破坏较大,受外界干扰恢复困难,生
态问题较多,易发生生态灾害。 该状态地区主要分散分布在道路、城镇周围影响带,以及人为开发利用较严重
地区。 不安全等级面积最小,处于不安全状态的地区生态环境非常恶劣,系统服务功能严重退化,生态结构严
重不完整,生态恢复与重建很困难,极易发生生态灾害。 该状态地区主要分布在城市地区、道路沿线以及人为
破坏严重的用地类型地区。 区域整体上呈现出东西两端生态水平高,中部水平低的状态,在地形上表现为平
原、沟谷地区高,山地地区低的态势,除地形因素影响之外,人类活动较集中的地区生态安全等级较低,而自然
特别是未遭人为破坏的地区的生态安全等级较高。 由此可看出影响区域内生态安全的主要原因是人为因素。
在人为活动驱使下,使得土地覆盖类型的结构和组成发生改变,从而对生态系统产生深远的影响,进而使得区
域内生态水平产生空间差异性。
图 3摇 基于行政区的平均生态安全指数
摇 Fig. 3摇 Statistics of the mean ESI based on administrative
divisions摇
3. 2摇 基于行政单元的评价结果分析
以研究区的行政区划单元为单位,通过统计各行政
单元的平均生态安全指数反映该行政区的生态安全状
况,如图 3 所示。 基于平均生态安全指数,各行政区排
列的顺序为:珲春>图们>安图>汪清>延吉>龙井>和
龙,即生态安全状态依次降低,环境质量、生态系统服务
功能、生态结构、抗外界干扰能力和恢复能力呈依次降
低的态势。
图 4摇 基于行政区的生态安全等级
Fig. 4摇 Structure of the ecological security grades based on administrative divisions
各行政单元的生态安全等级构成也有所差异,这些
差异反映出各行政区内的人口增长、社会经济发展和生
态环境质量的差异造成的生态安全状态的空间分异。
由图 4 中可以看出各县市的生态安全等级构成差异较大:7 个县市中和龙、龙井、延吉生态安全等级构成表现
出一定的相似性,均以临界安全等级为主,该等级所占比例分别为 65. 44% 、51. 28%和 49. 34% ,其次占比例
较多的是较安全等级,3 个县市中较安全等级所占比例较多的是延吉,其次是龙井和和龙。 同时 3 个县市都
6974 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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有少量的较不安全和不安全等级分布,但都不存在安全等级。 从整体看,这 3 个县市的生态安全水平与其他
县市相比偏低。 安图、图们、汪清 3 个县市的生态安全等级构成特征相似,表现为较安全等级占主体,所占比
例分别为 54. 29% 、67. 36%和 64. 99% ,其次为临界安全等级,少量分布等级极端的安全等级,而较不安全等
级比例较小,并且不存在不安全等级。 这 3 个县市整体生态安全水平较高,生境质量较高,抗干扰能力和恢复
能力较强。 珲春的生态安全等级构成特征表现为在安全和较安全等级上集中,两个等级所占比例分别为
52郾 36%和 36. 59% ,临界安全和较不安全等级只占到 9. 49%和 1. 48% ,不存在不安全等级,整体生态安全水
平高,生境质量高,抗干扰能力和恢复能力强。
4摇 结论及讨论
本文基于压力鄄状态鄄响应(P鄄S鄄R)模型构建生态安全评价体系对图们江地区进行基于空间的生态安全评
价。 研究区生态安全状态以较安全等级郁为主,整体上说明区内生态环境质量较好,系统服务功能较为完善,
抵御外界干扰能力较强,生态结构较完整,受干扰后一般可恢复,生态问题较少,生态灾害较少。 在空间上呈
现出区域东西两端生态安全水平高,中部较低的趋势。 生态安全等级较高地区集中在地势平坦的平原、沟谷
处,而生态安全等级较低的地区主要集中在海拔和坡度较大的山地地区。 同时在人为影响强烈的地区生态安
全水平和等级都表现出极低的水平。 通过统计各行政单元的平均生态安全指数反映各行政区的生态安全状
况,平均生态安全指数大小的排列顺序是珲春>图们>安图>汪清>延吉>龙井>和龙,即生态安全状态依次降
低,环境质量、生态系统服务功能、生态结构、抗外界干扰能力和恢复能力呈依次降低的态势。 各个县市所呈
现的生态安全等级构成也有所差异,这些差异产生的原因除上述的地形等自然因素影响外,人为因素也成为
主要驱动因素。 人为干扰越强的地区,对生态系统的影响也越为严重,从而在生态安全方面表现为水平较低;
而未受人类活动干扰或影响较少的地区,生态系统仍处于自然状态,表现出的生态安全水平较高。 然而另一
个方面,在社会经济发展水平高的地区,相应的对生态环境保护的政策措施也相对完善,这就使得在对抗生态
环境破坏和干扰时,其反应能力和恢复能力也就越强,因而从另外一个方面提升了该地区的生态安全水平。
由评价结果可以看出虽然区域生态安全状态较好,但仍有部分地区生态安全水平较低,区域内生态安全水平
处于部分不平衡状态,因此,在区域开发建设时应注意这方面因素,从政策制定和实施层面重视生态环境保护
是确保区域生态安全,推动区域可持续发展的重要保障,应继续给予生态安全等级较低的地区和县市相应的
政策支持,以保证区域内生态安全水平的协调统一。
本文以栅格和行政区为评价单元进行生态安全评价,避免了单由统计数据评价的片面性,但统计数据是
以市(县)为统计单元的,导致评价结果在空间上有明显的行政区边界差异,如果可以进一步获得镇、乡等更
小行政单元的统计数据,将会大大提高评价结果的空间精度。 在生态安全评价框架方面,在目前的研究中尚
未形成完善的评价体系和方法范式,所以本研究最大程度上吸取了前人的研究成果,同时结合本研究区的实
际情况选择了评价体系、方法,尽可能的保证了研究的科学性和合理性,但并不具有广泛推广性,在今后的研
究中有待进一步完善。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 15 Aug. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review on the application of remote sensing in mangrove ecosystem monitoring
SUN Yongguang, ZHAO Dongzhi, GUO Wenyong, et al (4523)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Urban metabolism process based on emergy synthesis: Theory and method LIU Gengyuan, YANG Zhifeng, CHEN Bin (4539)……
Theoretical considerations on ecological civilization development and assessment ZHAO Jingzhu (4552)………………………………
Autecology & Fundamentals
Assemblage composition and distribution of meiobenthos in the Yangtze Estuary and its adjacent waters in autumn鄄winter season
Yu Tingting, XU Kuidong (4556)
……
……………………………………………………………………………………………………
Ecological distribution and nutrient limitation of phytoplankton in adjacent sea of Guanhe Estuary in spring
FANG Tao, HE Xinran, FENG Zhihua, et al (4567)
…………………………
………………………………………………………………………………
The distribution of urea concentrations and urease activities in the coastal waters of Hainan Island during the spring
HUANG Kaixuan, ZHANG Yun, OU Linjian, et al (4575)
…………………
………………………………………………………………………
Effects of simulated acid rain on growth and bleeding sap amount of root in Quercus mongolica
LIANG Xiaoqin,LIU Jian,DING Wenjuan,et al (4583)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Allelopathic effects of organic acid allelochemicals on melon ZHANG Zhizhong, SUN Zhihao, CHEN Wenhui, et al (4591)………
Fraction changes of oxidation organic carbon in paddy soil and its correlation with CH4 emission fluxes
WU Jiamei, JI Xionghui, HUO Lianjie,et al (4599)
………………………………
………………………………………………………………………………
Changes of soil nitrogen types and nitrate accumulation in vegetables with single or multiple application of dicyandiamide
WANG Huangping, ZHANG Qing, WENG Boqi, et al (4608)
……………
……………………………………………………………………
Comparison of isolation rate of mycobacteriophage in the different type soils
XU Fengyu,SU Shengbing, MA Hongxia, et al (4616)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of different acidity acid rain on yield, protein and starch content and components in two wheat cultivars
BIAN Yajiao, HUANG Jie, SUN Qisong, et al (4623)
………………………
……………………………………………………………………………
The causes of Gentiana straminea Maxim. seeds dormancy and the methods for its breaking
LI Bingbing, WEI Xiaohong, XU Yan (4631)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Physiological responses of four golden鄄leaf trees to SO2 stress CHONG Peifang, SU Shiping (4639)…………………………………
Influence of endosulfan and its metabolites on enzyme activities in purple soil
XIONG Bailian, ZHANG Jinzhong, DAI Juan, et al (4649)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Seasonal dynamics of food web energy pathways at the community鄄level XU Jun, ZHOU Qiong, WEN Zhourui, et al (4658)………
Population dynamics of Niviventer confucianus in Thousand Island Lake ZHANG Xu, BAO Yixin, LIU Jun, et al (4665)……………
Soil ecological stoichiometry under different vegetation area on loess hilly鄄gully region
ZHU Qiulian, XING Xiaoyi, ZHANG Hong, et al (4674)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
Adaptation strategies of reproduction of plant community in response to grassland degradation and artificial restoration
LI Yuanyuan, DONG Shikui, ZHU Lei,et al (4683)
………………
………………………………………………………………………………
Effect of different Cunninghamia lanceolata plantation soil qualities on soil microbial community structure
LIU Li,XU Mingkai,WANG Silong,et al (4692)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of different maize hybrids (inbreds) on the growth, development and population dynamics of Rhopalosiphum maidis Fitch
ZHAO Man, GUO Xianru, LI Weizheng, et al (4707)
…
……………………………………………………………………………
Effects of forest canopy structure on understory vegetation characteristics of Funiu Mountain Nature Reserve
LU Xunling,DING Shengyan,YOU Li,et al (4715)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of restoring cropland to grassland on dung beetle assemblages in Wuchuan County, Inner Mongolia, China
LIU Wei, MEN Lina, LIU Xinmin (4724)
………………
…………………………………………………………………………………………
Cu and nutrient deficiency on different effects of growth, tolerance and mineral elements accumulation between two Elsholtzia
haichouensis populations KE Wenshan, CHEN Shijian, XIONG Zhiting, et al (4737)……………………………………………
Measurement and retrieval of leaf area index using remote sensing data in Kanas National Nature Reserve, Xinjiang
ZAN Mei, LI Dengqiu, JU Weimin, et al (4744)
…………………
…………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
An spatial ecosystem services approach based on LUCC: a case study of Ganzhou district of Zhangye City
LIANG Youjia,XU Zhongmin,ZHONG Fanglei,et al (4758)
……………………………
………………………………………………………………………
Spatiotemporal characteristics of Spartina alterniflora marsh change in the coastal wetlands of Yancheng caused by natural
processes and human activities ZHANG Huabing, LIU Hongyu, Hou Minghang (4767)…………………………………………
Process analysis and evaluation of wetlands degradation based on PCA in the lakeside of Napahai, Northwest Yunnan Plateau
SHANG Wen, YANG Yongxing, HAN Dayong (4776)
………
……………………………………………………………………………
On eco鄄security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS NAN Ying, JI Zhe,FENG Hengdong, et al (4790)………
Evaluation and simulation of historical range of variability of forest landscape pattern in Huzhong area
WU Zhifeng, LI Yuehui, BU Rencang, et al (4799)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of precipitation timing on aboveground net primary productivity in inner mongolia temperate steppe
GUO Qun, HU Zhongmin, LI Xuanran, et al (4808)
……………………………
………………………………………………………………………………
Research Notes
Litter production and decomposition of different forest ecosystems and their relations to environmental factors in different climatic
zones of mid and eastern China WANG Jianjian, WANG Yongji, LAI Liming, et al (4818)……………………………………
2315 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
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争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
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《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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