基于景觀結構的區域生態風險分析
——以福清市江陰半島為例

福州市環境科學研究院　游麗平

基于景觀結構的區域生態風險分析
——以福清市江陰半島為例

福州市環境科學研究院游麗平

以福清市江陰半島為研究對象，基于景觀格局構建生態風險評價模型，利用空間分析方法得到生態風險空間分布圖，對生態風險指數分級，從而對研究區生態風險變化特征進行評價。結果表明：2006年～2009年研究區各生態風險級別在空間分布上發生明顯變化，2006年高風險和較高風險區域主要分布在西南部、南部靠近工業區區域及北部中心地區，2009年研究區高風險區域消失，較高風險區域較2006年向西偏移；研究期間較高生態風險面積基本維持不變，中風險和低風險面積均有所降低，弱風險區域面積有較大的增加。

景觀結構 生態風險 江陰半島

區域生態風險評價是在區域尺度上描述和評估人為活動、環境污染和自然災害對生態系統結構與功能產生不利作用的可能性及其大小的過程［1-2］。近年來，基于景觀結構的區域生態風險評價已成為當前區域環境研究的熱點之一［3-6］。本文以福清市江陰半島為例，基于景觀格局指數構建生態風險評價模型，分析該區域生態風險時空變化特征，以期為生態規劃和生態環境建設提供參考。

1　研究區概況

江陰半島座落于福建省福清市南部，是福建省9個海島鄉鎮中第一大海島，面積69.74km2，海岸線長65公里，屬地震引起的大陸斷層，地形以丘陵、崗臺地為主。江陰半島屬南亞熱帶海洋性季風氣候，本地區年平均氣溫19.6℃，年降水量1239.1mm，土壤類型有赤紅壤、鹽土等，島上植被主要為森林植被和農田植被。

2　數據處理及研究方法

2.1數據處理

以2006年和2009年2期LandsatETM+/TM遙感影像為數據源，結合對江陰半島的實地調查，參照國內常用的土地利用分類系統，并根據江陰半島的具體情況及研究目的，將土地利用分成道路、工礦用地（包括取料場）、居民點、林地、農耕地、水域（包括海域、河流水面、水庫水面）、養殖區等7種類型。在遙感數據預處理的基礎上，目視解譯得到江陰半島景觀類型圖。

2.2研究方法

基于景觀結構利用景觀指數建立生態風險評價模型，利用統計學中的空間分析法，得到生態風險空間分布圖，從而對研究區生態風險的時空變化特征進行分析。

2.2.1生態風險指數

生態風險指數用于描述一個樣地內綜合生態損失的相對大小， 以景觀損失指數為基礎構建。生態風險指數ERIk計算公式如下：

式中：ERIk為第k采樣區內的景觀生態風險指數，Aki為采樣區內景觀類型面積，Ak為第k采樣區面積，LLi為景觀生態損失指數。

2.2.2景觀損失指數

景觀損失指數（LLi）用以反映不同景觀所代表的生態系統在受到自然、人為干擾時其自然屬性損失的程度［7］，景觀損失指數是區域生態風險評價的基礎，由景觀干擾指數和景觀脆弱度構建而成，其公式為：

式中，Ui為景觀干擾指數，Si為脆弱度指數，i為農耕地、工礦用地、林地等7種景觀類型。

2.2.2.1景觀干擾度指數

景觀干擾度指數（Ui）用來反映不同景觀所代表的生態系統受到干擾（主要是人類活動）的程度［8］，可通過對景觀破碎度指數（Ci）、景觀分離度指數（Fi）和景觀優勢度指數（D）加權疊加獲得［7］。

景觀干擾度指數公式為：

式中，Ni為景觀類型的斑塊數、Ai為景觀類型斑塊面積A為景觀總面積m為景觀類型數；Pi為各類景觀的面積比。a、b、c分別為景觀破碎度指數（Ci）、景觀分離度指數（Fi）和景觀優勢度指數（D）的權重，本文結合研究區的實際情況并借鑒前人的研究成果［7-8］，對a、b、c分別賦值0.5、0.3、0.2。

2.2.2.2景觀脆弱度指數

景觀脆弱度指數（Si）與其在景觀自然演替過程中所處的階段有關，一般情況下，處于初級演替階段、生物多樣性指數小的生態系統較為脆弱，受人為作用強、可以通過管理輸入負熵的生態系統類型，如農田、居民區往往比其他生境類型較穩定［9］。根據研究區7種景觀類型所代表的生態系統，研究區以水域最為脆弱，其次是養殖區，而居民點及工礦用地最穩定，分別對7種景觀類型賦以脆弱度指數：水域為7、養殖區為6、耕地為5、林地為4、道路為3、居民點為2、工礦用地為1，然后進行歸一化處理，得到各自的脆弱度指數。

2.2.3生態風險空間分析

由景觀指數計算得到的區域生態風險指數本身是一種空間變量，通過采樣方法將景觀空間格局轉化為空間化的生態風險變量。根據研究區范圍，采用2km×2km的正方形網格對研究區進行等間距系統采樣，利用公式（1）～（6）計算每個樣地的景觀生態風險指數作為該采樣地的景觀生態風險水平，采用空間插值法進行空間插值，得到生態風險分布圖。

3　結果與分析

根據公式（1）～（6）計算研究區2006年和2009年各采樣區的生態風險指數，并對2006年和2009年各采樣區的生態風險指數進行了插值，結果見圖1。

圖1　2006年、2009年生態風險指數空間分布特征

生態風險反映一個種群、生態系統或整個景觀的正常功能受外界脅迫，從而在目前和將來減小該系統健康、生產力、遺傳結構、經濟價值和美學價值的一種狀況［10-11］。為便于比較生態風險值的變化特點，運用自然斷點法將生態風險指數插值結果劃分為5個等級，即：高（0.360≤ERI＜0.550）、較高（0.280≤ERI＜0.359）、中（0.228≤ERI＜0.279）、低（0.182≤ERI＜0.227）和弱生態風險（ERI＜0.181）。從圖1可以看出，2006年高風險和較高風險區域主要分布在西南部、南部靠近工業區區域，說明隨著工業化發展，該類用地被征用可能性高，生態風險性較高。2009年上述兩塊區域的生態風險值均降至弱風險至中風險，說明上述區域在人為的影響下，隨著工業化開發程度提高、道路建設等原因，臨近景觀類型趨于穩定，生態風險降低。2006年另一主要的高風險和較高風險區域分布在北部中心地區，該區域景觀類型主要以林地、農耕地和養殖區為主，受人類擾動因素影響較大，因而生態風險指數相對較高。至2009年，該區域高風險級別消失，較高風險區域向西即養殖區偏移，一定程度上反映區域景觀類型的開發利用方向。為反映研究區各級生態風險面積的變化特征，對研究區各級生態風險指數所占的面積比進行了統計，統計結果見圖2。

圖2　2006年、2009年各風險級所占面積比

結果表明，2006年評價單元主要以中風險和低風險為主，存在一定比例的高風險區域；2009年的生態風險級別與2006年相比，高風險區域消失，較高風險區域面積基本維持不變，中風險和低風險面積均有所降低，弱風險區域面積占比有較大的增加。以上不同級別風險指數所占面積的變化說明，從2006年到2009年，區域生態風險有所緩和。

4　結論

本文基于景觀結構、利用景觀指數建立生態風險評價模型，利用統計學中的空間分析法，得到生態風險空間分布圖，從而對福清市江陰半島生態風險的時空變化特征進行分析。從空間分布上看，

研究區2006年高風險和較高風險區域主要分布在西南部、南部靠近工業區區域及北部中心地區，研究區2009年高風險區域消失，較高風險區域較2006年向西偏移。從面積比例上看，2006年評價單元主要以中風險和低風險為主，存在一定比例的高風險區域；2009年的生態風險級別與2006年相比，高風險區域消失，較高風險區域面積基本維持不變，中風險和低風險面積均有所降低，弱風險區域面積比有較大的增加。研究表明，從2006年到2009年，研究區區域生態風險有所緩和。今后該地區應加強較高生態風險區和中生態風險區的生態保護，避免生態風險指數的提高和區域范圍的擴大，同時應做好低生態風險區和弱生態風險區的管理工作，確保區域生態環境可持續發展。

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