基于景观结构的区域生态风险分析——以福清市江阴半岛为例

福州市环境科学研究院　游丽平

基于景观结构的区域生态风险分析
——以福清市江阴半岛为例

福州市环境科学研究院游丽平

以福清市江阴半岛为研究对象，基于景观格局构建生态风险评价模型，利用空间分析方法得到生态风险空间分布图，对生态风险指数分级，从而对研究区生态风险变化特征进行评价。结果表明：2006年～2009年研究区各生态风险级别在空间分布上发生明显变化，2006年高风险和较高风险区域主要分布在西南部、南部靠近工业区区域及北部中心地区，2009年研究区高风险区域消失，较高风险区域较2006年向西偏移；研究期间较高生态风险面积基本维持不变，中风险和低风险面积均有所降低，弱风险区域面积有较大的增加。

景观结构 生态风险 江阴半岛

区域生态风险评价是在区域尺度上描述和评估人为活动、环境污染和自然灾害对生态系统结构与功能产生不利作用的可能性及其大小的过程［1-2］。近年来，基于景观结构的区域生态风险评价已成为当前区域环境研究的热点之一［3-6］。本文以福清市江阴半岛为例，基于景观格局指数构建生态风险评价模型，分析该区域生态风险时空变化特征，以期为生态规划和生态环境建设提供参考。

1　研究区概况

江阴半岛座落于福建省福清市南部，是福建省9个海岛乡镇中第一大海岛，面积69.74km2，海岸线长65公里，属地震引起的大陆断层，地形以丘陵、岗台地为主。江阴半岛属南亚热带海洋性季风气候，本地区年平均气温19.6℃，年降水量1239.1mm，土壤类型有赤红壤、盐土等，岛上植被主要为森林植被和农田植被。

2　数据处理及研究方法

2.1数据处理

以2006年和2009年2期LandsatETM+/TM遥感影像为数据源，结合对江阴半岛的实地调查，参照国内常用的土地利用分类系统，并根据江阴半岛的具体情况及研究目的，将土地利用分成道路、工矿用地（包括取料场）、居民点、林地、农耕地、水域（包括海域、河流水面、水库水面）、养殖区等7种类型。在遥感数据预处理的基础上，目视解译得到江阴半岛景观类型图。

2.2研究方法

基于景观结构利用景观指数建立生态风险评价模型，利用统计学中的空间分析法，得到生态风险空间分布图，从而对研究区生态风险的时空变化特征进行分析。

2.2.1生态风险指数

生态风险指数用于描述一个样地内综合生态损失的相对大小， 以景观损失指数为基础构建。生态风险指数ERIk计算公式如下：

式中：ERIk为第k采样区内的景观生态风险指数，Aki为采样区内景观类型面积，Ak为第k采样区面积，LLi为景观生态损失指数。

2.2.2景观损失指数

景观损失指数（LLi）用以反映不同景观所代表的生态系统在受到自然、人为干扰时其自然属性损失的程度［7］，景观损失指数是区域生态风险评价的基础，由景观干扰指数和景观脆弱度构建而成，其公式为：

式中，Ui为景观干扰指数，Si为脆弱度指数，i为农耕地、工矿用地、林地等7种景观类型。

2.2.2.1景观干扰度指数

景观干扰度指数（Ui）用来反映不同景观所代表的生态系统受到干扰（主要是人类活动）的程度［8］，可通过对景观破碎度指数（Ci）、景观分离度指数（Fi）和景观优势度指数（D）加权叠加获得［7］。

景观干扰度指数公式为：

式中，Ni为景观类型的斑块数、Ai为景观类型斑块面积A为景观总面积m为景观类型数；Pi为各类景观的面积比。a、b、c分别为景观破碎度指数（Ci）、景观分离度指数（Fi）和景观优势度指数（D）的权重，本文结合研究区的实际情况并借鉴前人的研究成果［7-8］，对a、b、c分别赋值0.5、0.3、0.2。

2.2.2.2景观脆弱度指数

景观脆弱度指数（Si）与其在景观自然演替过程中所处的阶段有关，一般情况下，处于初级演替阶段、生物多样性指数小的生态系统较为脆弱，受人为作用强、可以通过管理输入负熵的生态系统类型，如农田、居民区往往比其他生境类型较稳定［9］。根据研究区7种景观类型所代表的生态系统，研究区以水域最为脆弱，其次是养殖区，而居民点及工矿用地最稳定，分别对7种景观类型赋以脆弱度指数：水域为7、养殖区为6、耕地为5、林地为4、道路为3、居民点为2、工矿用地为1，然后进行归一化处理，得到各自的脆弱度指数。

2.2.3生态风险空间分析

由景观指数计算得到的区域生态风险指数本身是一种空间变量，通过采样方法将景观空间格局转化为空间化的生态风险变量。根据研究区范围，采用2km×2km的正方形网格对研究区进行等间距系统采样，利用公式（1）～（6）计算每个样地的景观生态风险指数作为该采样地的景观生态风险水平，采用空间插值法进行空间插值，得到生态风险分布图。

3　结果与分析

根据公式（1）～（6）计算研究区2006年和2009年各采样区的生态风险指数，并对2006年和2009年各采样区的生态风险指数进行了插值，结果见图1。

图1　2006年、2009年生态风险指数空间分布特征

生态风险反映一个种群、生态系统或整个景观的正常功能受外界胁迫，从而在目前和将来减小该系统健康、生产力、遗传结构、经济价值和美学价值的一种状况［10-11］。为便于比较生态风险值的变化特点，运用自然断点法将生态风险指数插值结果划分为5个等级，即：高（0.360≤ERI＜0.550）、较高（0.280≤ERI＜0.359）、中（0.228≤ERI＜0.279）、低（0.182≤ERI＜0.227）和弱生态风险（ERI＜0.181）。从图1可以看出，2006年高风险和较高风险区域主要分布在西南部、南部靠近工业区区域，说明随着工业化发展，该类用地被征用可能性高，生态风险性较高。2009年上述两块区域的生态风险值均降至弱风险至中风险，说明上述区域在人为的影响下，随着工业化开发程度提高、道路建设等原因，临近景观类型趋于稳定，生态风险降低。2006年另一主要的高风险和较高风险区域分布在北部中心地区，该区域景观类型主要以林地、农耕地和养殖区为主，受人类扰动因素影响较大，因而生态风险指数相对较高。至2009年，该区域高风险级别消失，较高风险区域向西即养殖区偏移，一定程度上反映区域景观类型的开发利用方向。为反映研究区各级生态风险面积的变化特征，对研究区各级生态风险指数所占的面积比进行了统计，统计结果见图2。

图2　2006年、2009年各风险级所占面积比

结果表明，2006年评价单元主要以中风险和低风险为主，存在一定比例的高风险区域；2009年的生态风险级别与2006年相比，高风险区域消失，较高风险区域面积基本维持不变，中风险和低风险面积均有所降低，弱风险区域面积占比有较大的增加。以上不同级别风险指数所占面积的变化说明，从2006年到2009年，区域生态风险有所缓和。

4　结论

本文基于景观结构、利用景观指数建立生态风险评价模型，利用统计学中的空间分析法，得到生态风险空间分布图，从而对福清市江阴半岛生态风险的时空变化特征进行分析。从空间分布上看，

研究区2006年高风险和较高风险区域主要分布在西南部、南部靠近工业区区域及北部中心地区，研究区2009年高风险区域消失，较高风险区域较2006年向西偏移。从面积比例上看，2006年评价单元主要以中风险和低风险为主，存在一定比例的高风险区域；2009年的生态风险级别与2006年相比，高风险区域消失，较高风险区域面积基本维持不变，中风险和低风险面积均有所降低，弱风险区域面积比有较大的增加。研究表明，从2006年到2009年，研究区区域生态风险有所缓和。今后该地区应加强较高生态风险区和中生态风险区的生态保护，避免生态风险指数的提高和区域范围的扩大，同时应做好低生态风险区和弱生态风险区的管理工作，确保区域生态环境可持续发展。

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