莱州湾南岸咸水入侵影响区土地利用变化及其生态效应研究
|
摘要
莱州湾南岸是我国地下咸水入侵的典型地区,在自然环境变化与人类活动的双重影响下,土地利用/土地覆被变化频繁,由此导致区域生态效应变化也十分明显。本文通过咸水入侵影响区上世纪90年代以来土地利用/覆被变化与生态服务价值变化的定量研究,揭示研究区咸水入侵影响的环境生态的变化,并为区域可持续发展提出建议。
本文选取的莱州湾南岸咸水入侵影响区主要包括潍坊市的寿光、寒亭、昌邑三个行政区。本次研究以1992年、2000年、2004年三期遥感影像及各种非遥感数据为数据源,在ERDAS IMAGING、ArcMap的支持下,通过解译揭示了研究区土地利用变化状况。结果表明:1992～2004年,研究区各种土地利用类型的分布面积都发生了不同程度的变化,耕地分布面积最大,减少面积也较大,共减少6118.06 hm~2;北部沿海滩涂湿地面积减少也较大,是减少面积、幅度均最大的土地利用类型,共减少了17601.9 hm~2;盐田是研究区分布面积仅次于耕地的一种土地利用类型,12年来面积急剧增加;此外,居民点及建设用地面积较大,呈不断扩张的趋势;其他土地类型面积较小,林地、水域面积呈减少趋势,草地、未利用地面积有所增加。
参考Constanza、谢高地等人的研究成果,结合研究区实际情况,本文对生态服务价值系数作了进一步修订,对研究区生态效应进行了分析。按照不同土地利用类型,对于生态系统服务价值的分析结果表明:滩涂湿地的生态服务价值最大,其次为耕地、盐田、水域、草地,林地、未利用地,居民点及建设用地的生态服务效应为负;按照各生态服务功能分析,废物处理>气候调节>水源涵养>食物生产>土壤形成与保护>娱乐文化>生物多样性保护>气体调节>原材料;1992～2004年,研究区生态系统总服务价值呈减少趋势。各种土地利用类型生态价值基本都有减少,其中以滩涂湿地的生态服务价值减少量最大,且减少幅度较大,对研究区生态服务价值的变化、发展起到了主导作用。其次,耕地、居民点及建设用地、草地、未利用地,盐田、水域、林地的价值均有所增加,但相对较少。各种生态系统服务类型的价值也减少;对于咸水区、过渡区而言,其生态服务价值差异较大,咸水区为过渡区的10.253倍,单位面积生态服务价值咸水区也比过渡区要大,但差异降低。
The south coast of Lai-zhou Bay, which is one of the most typical areas of saltwater intrusion in China, is also a sensitive and occurring frequently region of the LUCC in the effect of the change of natural environment and human activities, and the ecological effect changes obviously. This article wants to reveal the changes of ecological environment in the areas of saltwater intrusion and give suggestion to regional sustainable development by quantitative study of the changes of land use/coverage and the ecological service value since last century 90’s.
Saltwater intrusion area of the south coast of Lai-zhou Bay consists Shou-guang, Han-ting, Chang-yi of Wei-fang City in this article. According to the remote sensing image of 1992,2000,2004 and non- remote sensing date, The paper reveals the situation of land use change at the support of ERDAS IMAGING, ArcMap. The results show that: The areas of land use types have changed varying degree from 1992 to 2004.Farmland which have the largest area have higher reduction by 6118.06 hm~2; The beach wetland is the land use type that has the biggest reduction and amplitude and it reduces by 17601.9 hm~2;Salt field is smaller than farmland but its area increases rapidly in 10 years; In addition, the area of the settlement and construction land is larger and expend constantly; The other land use types is small. The area of woodland and waters reduced but grassland and unutilized land increased.
According to the actual situation, the paper makes a further revision to the coefficient of ecological service value and analysis the ecological effect based on the research result of Constanza and Xie gaodi. According to the different types of land use, the analysis result of ecological service value shows that: The beach wetland has the highest ecological service value. Next is farmland, salt field, waters, grassland, woodland, unutilized land. The ecological service value of settlement and construction land is negative number. According to the different ecological service values, sorting the magnitude of the value as: waste treatment > climate regulation > water conservation > food production > soil formation and protection >amusement culture>biodiversity protection>gas regulation> material; The total ecological service value trends to reduce from 1992 to 2004. The ecological service value of every land use types reduce. The beach wetland which leads the development of the ecological service value of study area has the biggest decrement and range, next is farmland, settlement and construction land, grassland, unutilized land. The values of salt field, waters have a little increase. The values of every type of ecological service reduce also. The ecological service value has huge difference between salty-water region and transition region and the multiple of ecological service value of salty-water region is up to 10.253 relative to transition region. The average of ecological service value of the salty-water region is more than transition region’s, but the disparity is narrowing.
本文选取的莱州湾南岸咸水入侵影响区主要包括潍坊市的寿光、寒亭、昌邑三个行政区。本次研究以1992年、2000年、2004年三期遥感影像及各种非遥感数据为数据源,在ERDAS IMAGING、ArcMap的支持下,通过解译揭示了研究区土地利用变化状况。结果表明:1992～2004年,研究区各种土地利用类型的分布面积都发生了不同程度的变化,耕地分布面积最大,减少面积也较大,共减少6118.06 hm~2;北部沿海滩涂湿地面积减少也较大,是减少面积、幅度均最大的土地利用类型,共减少了17601.9 hm~2;盐田是研究区分布面积仅次于耕地的一种土地利用类型,12年来面积急剧增加;此外,居民点及建设用地面积较大,呈不断扩张的趋势;其他土地类型面积较小,林地、水域面积呈减少趋势,草地、未利用地面积有所增加。
参考Constanza、谢高地等人的研究成果,结合研究区实际情况,本文对生态服务价值系数作了进一步修订,对研究区生态效应进行了分析。按照不同土地利用类型,对于生态系统服务价值的分析结果表明:滩涂湿地的生态服务价值最大,其次为耕地、盐田、水域、草地,林地、未利用地,居民点及建设用地的生态服务效应为负;按照各生态服务功能分析,废物处理>气候调节>水源涵养>食物生产>土壤形成与保护>娱乐文化>生物多样性保护>气体调节>原材料;1992～2004年,研究区生态系统总服务价值呈减少趋势。各种土地利用类型生态价值基本都有减少,其中以滩涂湿地的生态服务价值减少量最大,且减少幅度较大,对研究区生态服务价值的变化、发展起到了主导作用。其次,耕地、居民点及建设用地、草地、未利用地,盐田、水域、林地的价值均有所增加,但相对较少。各种生态系统服务类型的价值也减少;对于咸水区、过渡区而言,其生态服务价值差异较大,咸水区为过渡区的10.253倍,单位面积生态服务价值咸水区也比过渡区要大,但差异降低。
The south coast of Lai-zhou Bay, which is one of the most typical areas of saltwater intrusion in China, is also a sensitive and occurring frequently region of the LUCC in the effect of the change of natural environment and human activities, and the ecological effect changes obviously. This article wants to reveal the changes of ecological environment in the areas of saltwater intrusion and give suggestion to regional sustainable development by quantitative study of the changes of land use/coverage and the ecological service value since last century 90’s.
Saltwater intrusion area of the south coast of Lai-zhou Bay consists Shou-guang, Han-ting, Chang-yi of Wei-fang City in this article. According to the remote sensing image of 1992,2000,2004 and non- remote sensing date, The paper reveals the situation of land use change at the support of ERDAS IMAGING, ArcMap. The results show that: The areas of land use types have changed varying degree from 1992 to 2004.Farmland which have the largest area have higher reduction by 6118.06 hm~2; The beach wetland is the land use type that has the biggest reduction and amplitude and it reduces by 17601.9 hm~2;Salt field is smaller than farmland but its area increases rapidly in 10 years; In addition, the area of the settlement and construction land is larger and expend constantly; The other land use types is small. The area of woodland and waters reduced but grassland and unutilized land increased.
According to the actual situation, the paper makes a further revision to the coefficient of ecological service value and analysis the ecological effect based on the research result of Constanza and Xie gaodi. According to the different types of land use, the analysis result of ecological service value shows that: The beach wetland has the highest ecological service value. Next is farmland, salt field, waters, grassland, woodland, unutilized land. The ecological service value of settlement and construction land is negative number. According to the different ecological service values, sorting the magnitude of the value as: waste treatment > climate regulation > water conservation > food production > soil formation and protection >amusement culture>biodiversity protection>gas regulation> material; The total ecological service value trends to reduce from 1992 to 2004. The ecological service value of every land use types reduce. The beach wetland which leads the development of the ecological service value of study area has the biggest decrement and range, next is farmland, settlement and construction land, grassland, unutilized land. The values of salt field, waters have a little increase. The values of every type of ecological service reduce also. The ecological service value has huge difference between salty-water region and transition region and the multiple of ecological service value of salty-water region is up to 10.253 relative to transition region. The average of ecological service value of the salty-water region is more than transition region’s, but the disparity is narrowing.
引文
[1]倪绍祥.土地利用类型与土地评价概论[M].北京:高等教育出版社,1998,2~23.
[2]倪绍祥,刘彦随,杨子生主编.中国土地资源态势与持续利用研究[M].云南科技出版社,2004,10~17.
[3]倪绍祥,谭少华.近年来我国土地利用/覆被变化研究的进展[A].见:中国地理学会自然地理专业委员会编.土地覆被变化及其环境效应[M].北京:星球地图出版社,2002:7~15.
[4] IGBP/IHDP. Land use and land cover change science/research plan[R].IGB Rep, 1995.
[5]李秀彬.全球变化的核心领域——土地利用/覆被变化的国际研究动向[J].地理学报,1996,51(6):553~557.
[6]于兴修,杨桂山.中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题[J].地理科学进展,2002,21(1):51~5.
[7]后立胜,蔡运龙.土地利用/覆被变化研究的实质分析与进展评述[J].地理科学进展,2003,23(6):91~102.
[8]史培军,宫鹏,李晓兵等.土地利用/覆盖变化研究的方法和实践[M].北京:科学出版社,2000.1~60.
[9] Lambin E F, Baulies X, Bockstael N.1999.Land use and land cover change, Implementation Strategy[R].IGBP report No.48,IHDP report No.10
[10]吴传钧,郭焕成.中国土地利用[M].北京:科学出版社,1994.
[11] Ye D Z,et al.1995.Chinese contribution to the research of global change[R].Beijing,China:Science Press.
[12]刘纪远,刘明亮,庄大方,邓祥征,张增祥.中国近期土地利用变化的空间格局分析[J].中国科学D辑,2002,(12):1031~1040.
[13]郑海金.中国土地利用/土地覆被变化研究综述[J].首都师范大学学报,2003,24(3):89~95.
[14]史培军,陈晋,潘耀忠.深圳市土地利用变化机制分析[J].地理学报,2000,55(2):151~160.
[15]张惠远,赵听奕,蔡运龙等.喀斯特山区土地利用变化的人类驱动机制研究[J].地理研究,1999,18(2):136~142.
[16]顾朝林.北京土地利用履盖变化机制研究[J].自然资源学报,1999,14(4):307~312.
[17]王良健,刘伟,包浩生.梧州市土地利用变化的驱动力研究[J].经济地理,1999,19(4):74~79.
[18]张祖陆,王琳.莱州湾南岸咸水入侵区土地利用/覆被变化驱动机理研究[J].地理科学,2007,22(1):40~44.
[19]何春阳,陈晋,陈云浩等.土地利用吐地覆盖变化混合动态监测方法研究[J].自然资源学报,2001,16(3):255~262.
[20]王良健,包浩生,彭补拙.基于遥感与GSI的区域土地利用变化的动态监测与预测研究[J].经济地理,2000,20(2):47~51.
[21]史培军,宫鹏,李晓兵等.土地利用/覆盖变化研究的方法和实践[M].北京:科学出版社,2001,1~60.
[22]傅伯杰,陈利顶,马克明.黄土丘陵区小流域土地利用变化对生态环境的影响——以延安市羊圈沟流域为例[J].地理学报,1999,54(3):241~246.
[23]孙红雨,李兵.中国地表植被覆被变化及其与气候因子关系[J].遥感学报,1998,2(3):204~210.
[24] Costanza R. The value of the World’s ecosystem services and natural capital. [J]Nature.1997,387:253~260.
[25] Daily,G.C.Nature’s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems.[M] Island Press,Washington D.C 1997,1~10.
[26] Westman WE. How Much Are Nature's Services Worth? [J]. Science,1977,197:960~964.
[27]欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J].应用生态学报,1999,10(5).
[28]王宗明,张柏,张树清.吉林省生态系统服务价值变化研究[J].自然资源学报,2004,19(l):55~61.
[29]欧阳志云,王效科,苗鸿.中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究[J].生态学报,1999,19(5):607~613.
[30]蒋延玲,周广胜.中国主要森林生态系统公益的评估[J].植物生态学报,1999,23(5):426~43.
[31]薛达元,包浩生,李文华.长白山自然保护区生物多样性旅游价值评估研究[J].自然资源学报,1999,14(20):140~145.
[32]赵德三,尹泽生,张祖陆.山东省沿海区域环境与灾害[M].北京:科学出版社,1992。
[33]张祖陆,聂晓红,刘恩峰,辛良杰.莱州湾南岸咸水入侵区晚更新世以来的古环境演变[J].地理研究,2005,24(1),105~112.
[34]张祖陆.山东省莱州湾地区海水入侵灾害及其防治[J].海洋开发与管理,1993(2):60~63.
[35]刘恩峰,张祖陆,沈吉,宋俊峰.莱州湾南岸潍河下游地区咸水入侵灾害成因及特征[J].地球科学与环境学报,2004,26(3),78~82.
[36]聂晓红,杨丽原,张祖陆.滨海平原咸水入侵动态监测网构建研究——以潍河下游地区为例[J].自然灾害学报,2002,11(3),83~89.
[37]张祖陆,齐永华,聂晓红.莱州湾南岸咸水入侵区生态环境分区与生态恢复研究[J].中国人口资源与环境,2001,11(4):102~105.
[38]刘恩峰,张祖陆等.晚更新世以来潍河古河道沉积及其对现代咸水入侵的控制[J].高校地质学报,2004, (1):47~53.
[39]傅伯杰,陈利顶等.景观生态学原理及应用[M].科学出版社,2002,202~203.
[40]王仰麟,赵一斌,祁黄雄.半干旱半湿润地区农业景观格局研究——以冀西北涿鹿地区为例[J].中国农业资源与区划,2000.21(1).
[41]董全.生态公益:自然生态过程对人类的贡献[J].应用生态学报,1999,10(2):233~240.
[42]张志强,徐仲民,程国栋.生态系统服务与自然资本价值评估[J].生态学报,2001,21(11):191.
[43]谢高地等.青藏高原生态资产的价值评估[J].自然资源学报,2003,18(2):189~196.
[44]朴世龙,万精云,贺金生,肖玉.中国草地植被生物量及其空间分布格局[J].植物生态学报,2004,28(4):491~498.
[45]谢高地等.中国自然草地生态系统服务价值[J].自然资源学报,2001,16(1):47~53.
[46]韩美,张晓惠等.山东省寿光市湿地生态系统价值评估[J].水土保持研究,2007,14(3):281~286.
[47]宗跃光,陈红春等.地域生态系统服务功能的价值结构分析——以宁夏灵武市为例[J].地理研究,2000,19(2):148~155.
[48]白晓飞,陈焕伟.不同土地利用结构生态系统服务功能价值的变化研究[J].中国农业生态学报,2004,12(1):180~182.
[2]倪绍祥,刘彦随,杨子生主编.中国土地资源态势与持续利用研究[M].云南科技出版社,2004,10~17.
[3]倪绍祥,谭少华.近年来我国土地利用/覆被变化研究的进展[A].见:中国地理学会自然地理专业委员会编.土地覆被变化及其环境效应[M].北京:星球地图出版社,2002:7~15.
[4] IGBP/IHDP. Land use and land cover change science/research plan[R].IGB Rep, 1995.
[5]李秀彬.全球变化的核心领域——土地利用/覆被变化的国际研究动向[J].地理学报,1996,51(6):553~557.
[6]于兴修,杨桂山.中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题[J].地理科学进展,2002,21(1):51~5.
[7]后立胜,蔡运龙.土地利用/覆被变化研究的实质分析与进展评述[J].地理科学进展,2003,23(6):91~102.
[8]史培军,宫鹏,李晓兵等.土地利用/覆盖变化研究的方法和实践[M].北京:科学出版社,2000.1~60.
[9] Lambin E F, Baulies X, Bockstael N.1999.Land use and land cover change, Implementation Strategy[R].IGBP report No.48,IHDP report No.10
[10]吴传钧,郭焕成.中国土地利用[M].北京:科学出版社,1994.
[11] Ye D Z,et al.1995.Chinese contribution to the research of global change[R].Beijing,China:Science Press.
[12]刘纪远,刘明亮,庄大方,邓祥征,张增祥.中国近期土地利用变化的空间格局分析[J].中国科学D辑,2002,(12):1031~1040.
[13]郑海金.中国土地利用/土地覆被变化研究综述[J].首都师范大学学报,2003,24(3):89~95.
[14]史培军,陈晋,潘耀忠.深圳市土地利用变化机制分析[J].地理学报,2000,55(2):151~160.
[15]张惠远,赵听奕,蔡运龙等.喀斯特山区土地利用变化的人类驱动机制研究[J].地理研究,1999,18(2):136~142.
[16]顾朝林.北京土地利用履盖变化机制研究[J].自然资源学报,1999,14(4):307~312.
[17]王良健,刘伟,包浩生.梧州市土地利用变化的驱动力研究[J].经济地理,1999,19(4):74~79.
[18]张祖陆,王琳.莱州湾南岸咸水入侵区土地利用/覆被变化驱动机理研究[J].地理科学,2007,22(1):40~44.
[19]何春阳,陈晋,陈云浩等.土地利用吐地覆盖变化混合动态监测方法研究[J].自然资源学报,2001,16(3):255~262.
[20]王良健,包浩生,彭补拙.基于遥感与GSI的区域土地利用变化的动态监测与预测研究[J].经济地理,2000,20(2):47~51.
[21]史培军,宫鹏,李晓兵等.土地利用/覆盖变化研究的方法和实践[M].北京:科学出版社,2001,1~60.
[22]傅伯杰,陈利顶,马克明.黄土丘陵区小流域土地利用变化对生态环境的影响——以延安市羊圈沟流域为例[J].地理学报,1999,54(3):241~246.
[23]孙红雨,李兵.中国地表植被覆被变化及其与气候因子关系[J].遥感学报,1998,2(3):204~210.
[24] Costanza R. The value of the World’s ecosystem services and natural capital. [J]Nature.1997,387:253~260.
[25] Daily,G.C.Nature’s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems.[M] Island Press,Washington D.C 1997,1~10.
[26] Westman WE. How Much Are Nature's Services Worth? [J]. Science,1977,197:960~964.
[27]欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J].应用生态学报,1999,10(5).
[28]王宗明,张柏,张树清.吉林省生态系统服务价值变化研究[J].自然资源学报,2004,19(l):55~61.
[29]欧阳志云,王效科,苗鸿.中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究[J].生态学报,1999,19(5):607~613.
[30]蒋延玲,周广胜.中国主要森林生态系统公益的评估[J].植物生态学报,1999,23(5):426~43.
[31]薛达元,包浩生,李文华.长白山自然保护区生物多样性旅游价值评估研究[J].自然资源学报,1999,14(20):140~145.
[32]赵德三,尹泽生,张祖陆.山东省沿海区域环境与灾害[M].北京:科学出版社,1992。
[33]张祖陆,聂晓红,刘恩峰,辛良杰.莱州湾南岸咸水入侵区晚更新世以来的古环境演变[J].地理研究,2005,24(1),105~112.
[34]张祖陆.山东省莱州湾地区海水入侵灾害及其防治[J].海洋开发与管理,1993(2):60~63.
[35]刘恩峰,张祖陆,沈吉,宋俊峰.莱州湾南岸潍河下游地区咸水入侵灾害成因及特征[J].地球科学与环境学报,2004,26(3),78~82.
[36]聂晓红,杨丽原,张祖陆.滨海平原咸水入侵动态监测网构建研究——以潍河下游地区为例[J].自然灾害学报,2002,11(3),83~89.
[37]张祖陆,齐永华,聂晓红.莱州湾南岸咸水入侵区生态环境分区与生态恢复研究[J].中国人口资源与环境,2001,11(4):102~105.
[38]刘恩峰,张祖陆等.晚更新世以来潍河古河道沉积及其对现代咸水入侵的控制[J].高校地质学报,2004, (1):47~53.
[39]傅伯杰,陈利顶等.景观生态学原理及应用[M].科学出版社,2002,202~203.
[40]王仰麟,赵一斌,祁黄雄.半干旱半湿润地区农业景观格局研究——以冀西北涿鹿地区为例[J].中国农业资源与区划,2000.21(1).
[41]董全.生态公益:自然生态过程对人类的贡献[J].应用生态学报,1999,10(2):233~240.
[42]张志强,徐仲民,程国栋.生态系统服务与自然资本价值评估[J].生态学报,2001,21(11):191.
[43]谢高地等.青藏高原生态资产的价值评估[J].自然资源学报,2003,18(2):189~196.
[44]朴世龙,万精云,贺金生,肖玉.中国草地植被生物量及其空间分布格局[J].植物生态学报,2004,28(4):491~498.
[45]谢高地等.中国自然草地生态系统服务价值[J].自然资源学报,2001,16(1):47~53.
[46]韩美,张晓惠等.山东省寿光市湿地生态系统价值评估[J].水土保持研究,2007,14(3):281~286.
[47]宗跃光,陈红春等.地域生态系统服务功能的价值结构分析——以宁夏灵武市为例[J].地理研究,2000,19(2):148~155.
[48]白晓飞,陈焕伟.不同土地利用结构生态系统服务功能价值的变化研究[J].中国农业生态学报,2004,12(1):180~182.