通河县生态功能区生态系统格局变化研究

谢 楠 庞 颖

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

通过国家级及省级的上位规划可以定性，黑龙江省通河县位于大小兴安岭森林生态功能区中小兴安岭南部低山丘陵地带，是林、农业与生物多样性保护生态功能区。研究中，主要利用遥感信息技术和GIS空间分析法，用科学的手段，从时空上对生态系统格局动态变化过程进行系统调查和评价，明确区域当下的问题，为下一步生态功能评估的准确性以及生态功能分区的合理性及可行性打下坚实的基础。也为我国其他以县域为单位的生态功能区的生态系统格局变化趋势的研究起到一定的借鉴作用和提供技术的支持。

1 研究区概况

通河县(128°09′～129°25′E，45°53′～46°40′N),地处黑龙江省中部腹地，小兴安岭南麓，松花江中游北岸，地势北高南低，依次为山地、丘陵、平原。自然概貌为“七山半水一分田，分半湿地和草原”。辖6个建制镇、2个乡(集镇)、3个林场，总人口25.5万人，总面积5 677.5 km2。海拔最高峰1 138 m，最高坡度70°，北部有名山脉52座，系小兴安岭支脉，森林覆盖率达74.1%，是全省重要林业基地。山地、丘陵占总面积60%，平原占30%，河流泡泽占10%。气候属大陆性季风气候，冬长夏短、四季分明，年均气温2.6 ℃，降水量610 mm，积温2 500 ℃，无霜期130 d。松花江流经境内123 km，有主要河流27条。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

2005年为基准年，2009年为参照年,2014年为现状年。2005年数据为Landsat5数据，来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn)。2009年和2014年的数据为国家土地资源调查数据。

2.2 数据预处理

首先,对2005年的遥感影像做预处理，包括影像融合、裁剪、几何校正。影像图以通河县矢量边界作为输入条件采用不规则裁剪；几何校正以2015年的已校正好的SPOT卫星为参考，采用选取地面控制点的方式进行校正。其次,对处理后的影像数据采用监督分类的方法解译，确定分类的类别为8类，分别是：森林生态系统、农田生态系统、城镇生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统、河流生态系统、草地生态系统、其他生态系统。

2.3 研究方法

应用遥感、地理信息系统等数据，以及通河县生态环境现状等资料，利用GIS及其空间统计分析等方法对通河县生态环境十年来的演变进行分析和综合评估。此次评估分析以2005年、2009年和2014年为时间点，重点分析陆地生态系统的类型、分布、比例与空间格局及其十年来的演变。

3 结果与分析

3.1 生态系统类型与分布

2005年、2009年、2014年的主要生态系统均为森林生态系统。2005年森林生态系统占全县面积的69.714%，农田生态系统占全县面积的22.651%，湿地生态系统占全县面积的0.770%，河流生态系统占全县面积的1.351%，城镇生态系统占全县面积的1.317%，湖泊生态系统占全县面积的0.772%，草地生态系统占全县面积的0.253%，其他生态系统占全县面积的0.207%；2009年森林生态系统占全县面积的69.827%，农田生态系统占全县面积的22.545%，湿地生态系统占全县面积的0.767%，河流生态系统占全县面积的1.353%，城镇生态系统占全县面积的1.321%，湖泊生态系统占全县面积的0.767%，草地生态系统占全县面积的0.249%，其他生态系统占全县面积的0.208%；2014年森林生态系统占全县面积的69.827%，农田生态系统占全县面积的22.540%，湿地生态系统占全县面积的0.767%，河流生态系统占全县面积的1.353%，城镇生态系统占全县面积的1.328%，湖泊生态系统占全县面积的0.767%，草地生态系统占全县面积的0.248%，其他生态系统占全县面积的0.209%(见表1，图1)。

表1 2005年、2009年、2014年通河县生态系统构成面积及比例

3.2 生态系统综合动态度及面积变化

十年间通河县的森林、农田、城镇、草地、河流、湿地、湖泊、其他生态系统的面积发生的变化速率采用土地动态度模型来加以分析，即：Dyn=ΔS/(St)×100%。其中，Dyn为研究时间段内生态系统面积变化动态度；ΔS为研究时间段内某生态系统类型的变化的面积；St为研究时间段t的开始时间点的某生态系统类型的面积。

由2005年—2014年哈尔滨市通河县各类生态系统类型综合动态度图表明(见表2，图2)：该区在2005年—2014年的十年间森林、河流、城镇及其他四类生态系统均呈上升趋势，农田、湿地、湖泊及草地均呈下降趋势。2005年—2009年间，森林、河流、城镇及其他生态系统动态度呈明显上升趋势，农田、湖泊及草地呈明显下降趋势；2009年—2014年间，城镇生态系统呈持续上升趋势，并在2014年达到顶峰，农田、湖泊、草地这三类生态系统呈现下降趋势，其中草地生态系统呈持续下降趋势，并在2014年达到顶峰，且森林、农田、湿地、河流及湖泊均在此期间变化不大。反映出本区域2005年—2014年间生态系统变化主要为城镇、草地及其他生态系统变化所控制特征。

表2 生态系统类型面积变化及动态度

类型2005年—2009年2009年—2014年2005年—2014年2005年—2009年2009年—2014年2005年—2014年面积变化km2面积变化km2面积变化km2动态度/%动态度/%动态度/%森林6.070.096.160.15370.00240.1561农田-6.07-0.24-6.31-0.4730-0.0188-0.4918湿地-0.390.00-0.39-0.1852-0.0009-0.1861河流0.140.010.140.18050.00830.1889城镇0.230.380.610.31410.50150.8172湖泊-0.300.00-0.30-0.6901-0.0028-0.6929草地-0.23-0.10-0.32-1.5711-0.6819-2.2423其他0.090.020.110.78250.19200.9760

对2005年—2014年通河县生态系统的面积变化进行统计(见表2)，分析显示：研究区生态系统演变过程在2009年前后呈现不同的规律。2005年—2009年间，八类生态系统增减幅以农田生态系统的大幅减少支撑了森林生态系统的增加。2009年—2014年间，生态系统变化幅度不大，以农田与湿地生态系统的减少维持了城镇生态系统的小幅增长。从2005年到2014年，该区域生态系统面积变化以森林生态系统的增加及农田生态系统的减少为主。

4 结语

2005年—2014年，通河县正处于产业结构调整和城镇化加速期，社会经济持续增长，但发展速度相对缓慢，通过调整，森林面积和城镇面积增加，减少了部分农田的使用，但是一些敏感的生态系统受到不同程度的影响，导致各类生态系统发生变化。从数据来看，通河县生态系统保持良好，近十年来，原来开垦的农田基于政策的保护下，部分退耕还林，但同时也有少部分转化成城镇建设用地，并且此部分是不可逆转的方向。同时也存在部分生态系统遭到破坏的现象：湿地、湖泊、草地都呈下降趋势，减少的原因是由于被部分开垦成农田或成为城镇建设用地。由于经济发展缓慢，生态系统之间相互转化趋势不够明显，但整体变化趋势是以农田生态系统为转换中心，部分以前开垦的农田逐渐向原有的森林生态系统恢复，但同时也有湿地、草地生态系统向农田生态系统转化，总体上呈农田生态系统减少、森林生态系统增加的趋势。在研究通河县生态格局变化趋势的过程中，通过科学考察、生态环境监测及研究，可以全面了解和摸清本地区的生态环境及资源现状、社会经济发展水平及制约因素、生态环境问题等，为开展以保护水资源、提高水源涵养能力、增加森林植被覆盖率为主的生态建设、保护提供科学依据。

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