本文是一篇景观毕业论文,笔者认为对海岸带生态环境的保护和管控,要以青岛市海岸带的脆弱性特征为基础,在高脆弱性区域大力开展生态恢复工程,也要关注土地景观变化与土壤侵蚀变化对生态环境产生的影响,因地制宜的实施土地利用开发战略,充分重视对青岛市土壤侵蚀的防治。
1前言
1.1 研究目的与意义
生态脆弱性指的是一定区域条件中,生态环境在遭受外界干扰下产生的易变性(黄宝荣等,2009)。随着人口、经济和社会的高速发展,生态环境由于人为活动所受到的影响不断增强,造成水土流失、土地荒漠化、土壤侵蚀破坏、旱涝灾害频繁,生态环境质量下降等许多生态环境问题,生态脆弱性特征明显。脆弱的生态环境具有较强的敏感性,容易受到外力的影响失去其本身的平衡,朝着不利于人类利用的方向发展,进而影响相应尺度的区域甚至全球生态环境和社会经济发展(张学玲等,2018)。因此,研究生态脆弱性对于保护生态环境、合理利用资源具有重要的理论意义和现实意义。
景观生态学能将宏观与微观相结合,能在一定尺度下研究景观格局与生态过程间的相互作用(邹琴英等,2021)。景观格局是空间层面景观所具有的结构特征,是景观异质性的具体表现,景观的变化既有人为因素,也有自然因素,它是土地利用变化的最直观标志(贾毅等,2016;陈颐等,2017)。通过提取合适的景观特征指数,在不同层次分析景观格局时空变化规律和转变特征,可深入了解土地利用空间格局与生态环境间的相互关系。同时,人类活动引起的土地利用变化也是造成土壤侵蚀的重要影响因素之一,严重的土壤侵蚀已经成为制约区域生态、经济协调发展最突出的生态环境问题。因此土壤侵蚀的演变与生态脆弱性之间存在紧密的联系,土壤侵蚀是影响生态脆弱性的主要因子和生态脆弱性响应的重要指标,研究土壤侵蚀过程和机制对评估区域生态环境质量并进一步改善生态脆弱性都具有重要意义(王延平等,2010;何莎莎等,2019)。为对区域生态脆弱性进行准确的评价,很多学者应用层次分析法、模糊综合评判法等(Mahapatra et al.,2015;Liu et al.,2016),同时也提出了不同的生态脆弱性评估模型,包括压力−敏感性−恢复力模型、暴露−敏感−适应模型等(Polsky et al.,2007;Ding et al.,2018),然而一些研究仅依靠社会、经济和自然等方面的离散统计数据评估生态脆弱性,忽视了在空间层面上对脆弱性的规律性研究。
1.2 国内外研究进展
1.2.1生态脆弱性评价方法研究
受气候的变化加之人为活动产生的影响下,全球和区域生态系统正面临越来越大的压力。因此,生态脆弱性评估在环境管理和可持续发展中发挥着重要作用(Wu et al.,2021)。生态脆弱性是在特定时空尺度下,生态系统在自然和人为因素扰动下所产生的敏感性和恢复能力,当自然或人为压力对其正常状态造成干扰或压力时,生态系统就会变得不稳定或将退化成为脆弱状态。(李永化等,2015;Boori et al.,2021)。随着对于各国学者逐步开展人地关系的研究,有关生态脆弱性评价、脆弱生态环境的可持续发展、受损环境的生态修复等研究逐渐成为全球性研究热点(Song et al.,2015)。从20世纪初美国学者Clements提出“生态过渡带”概念并将其引进生态学领域为开端,20世纪60年代至80年代,人与生态圈计划(MAB)、国际生物学计划(IBP)、国际地圈-生物圈计划(IGBP)、政府间气候变化专业委员会(IPCC)等开始将生态脆弱性作为重要的研究项目(魏晓旭等,2016)。早期的生态脆弱性概念多是针对自然生态系统,80年代的研究开始着重于自然灾害领域,到了90年代,随着全球气候变暖和人口增加,人类为自身发展需要对资源不断进行开发利用,生态系统发生退化,各种环境问题日益突出,生态脆弱性逐渐作为一个新的生态学研究热点。外国学者也开始从气候变化响应和社会经济层面对生态脆弱性展开研究(Thiault et al.,2018)。近年来,国内外学者对人地关系的研究日益关注,“生态脆弱带”、“人地耦合系统脆弱性”等开始逐渐在相关研究中出现(Smithers et al.,1997)。21世纪初期IPCC发表的《气候变化、影响、适应和脆弱性报告》,随后IGBP提出“全球土地计划”为各国研究人员开展生态系统的脆弱性研究提供有力的借鉴和支持,脆弱性研究逐渐将自然及社会经济系统进行交汇聚集(Turner et al.,2003)。
2 材料与方法
2.1研究区概况
2.1.1地理位置
青岛市位于山东半岛东南部(35°35'~37°09'N,119°30′~121°00′E),总面积为11282km2,包括7个市辖区,即市南区、市北区、李沧区、黄岛区、崂山区、城阳区和即墨区;3个县级市,即胶州市、平度市和莱西市。全市海岸线总长约870km,其中大陆岸线730km,占山东省岸线的1/4。其东南濒临黄海,东北与烟台相邻,西部与潍坊毗连,西南与日照接壤。本研究以青岛市作为二级海岸带,选取该市沿海的八个区作为海岸带研究区域(图1)。
2.1.2地形地貌
青岛属于滨海丘陵城市,山地约占全市总面积的15.50%,丘陵占25.10%,平原占37.70%,盆地占21.70%(邢容容等,2015)。青岛市平均海拔为50m,地形地貌整体呈现东部高西部低,南北两端隆起,中部低凹的特点,而崂山区的崂顶(崂山主峰)是本研究区的最高点,主峰海拔1132.70m。
2.2研究内容
(1)青岛海岸带土地利用景观格局变化特征
利用人机交互解译进行土地利用类型划分,研究20年间各土地利用景观类型的面积变化和土地利用类型间的转移情况;通过计算景观特征指数,研究不同景观类型的脆弱度状况,进而对研究区的整体景观类型脆弱度变化趋势进行分析。
(2)青岛海岸带生态脆弱性评价及其时空变化特征
通过将景观类型脆弱度进行面积加权,计算生态脆弱性指数,利用自然断点法划分生态脆弱性等级,分析20年间青岛市海岸带生态脆弱性时空变化格局。
(3)青岛海岸带土壤侵蚀格局及其与生态脆弱性演化关系
采用通用土壤流失方程(RUSLE)对研究区土壤侵蚀进行量化估算,分析土壤侵蚀分布格局及动态转移过程;通过ArcG IS软件空间分析功能,分析生态脆弱区内土壤侵蚀的分布与变化情况,结合土壤侵蚀强度指数,探讨土壤侵蚀与生态脆弱性的响应关系。
3 结果与分析 ................................... 17
3.1青岛市海岸带土地利用景观格局分析 ................................. 17
3.1.1 青岛市海岸带土地利用景观类型变化 ........................................... 17
3.1.2 青岛市海岸带景观特征指数变化 .................................. 19
4 讨论 ................................. 31
4.1青岛市海岸带生态脆弱性时空演变特征 ................................ 31
4.2青岛市土地景观格局变化对海岸带生态脆弱性的影响 ................................ 33
4.3青岛市土壤侵蚀格局变化对海岸带生态脆弱性的影响 ................................ 36
5 结论 ...................................... 38
4 讨论
4.1青岛市海岸带生态脆弱性时空演变特征
针对青岛市海岸带的生态环境状况,通过时间序列进行分析,不仅反映了研究区在1999、2009和2018年三期时间节点上的生态脆弱性空间分布状况,而且还反映研究区在1999-2018年20年间生态脆弱性的总体变化趋势,并在此基础上对青岛市海岸带生态脆弱性进行评价和分析。
从时间角度进行分析,青岛市海岸带1999-2018年生态脆弱性整体表现为先下降后上升,1999年生态脆弱性指数平均值最低,此时期自然环境并没有出现重大变化,研究区城镇化水平不高,生态环境受到的扰动较少,维持在相对平稳的状态。2009年生态脆弱性指数平均值达到研究时段内的最高值,1999-2009年是青岛市海岸带社会经济高速发展的时期,此时青岛的发展是依赖于能源资源消耗、以破坏生态环境为代价的较为粗放的发展模式,经济和社会的快速发展与资源环境承载力不足的矛盾日益突出(郭付友等,2020)。城镇规模的大面积扩张、围海造田活动频繁、耕地被侵占及长期的毁林开荒增强了土地利用的变化,导致水土流失加剧。多种人类活动使生态环境受到外界的干扰不断增强,自身协调能力下降,并逐渐超过其本身的恢复能力,从而表现出极强的脆弱性。2009-2018年生态脆弱性指数平均值略有下降,政府开始大力支持生态建设,出台生态保护政策,《青岛市创建国家生态市三年行动计划(2014~2016年)》、《青岛市十二五环境保护规划》等都对生态脆弱性的减弱发挥了关键作用,退耕还林还草生态工程的推进也在一定程度上环缓解了水土流失,在一定程度上降低了生态环境压力(安芬等,2019)。
5 结论
本研究采用行政边界、政治边界框定中国海岸带范围的划分标准,应用海岸带“三分法”将青岛市作为二级海岸带,将青岛市沿海的胶州市、市南区等八个区作为研究区域,基于遥感影像数据资料,应用景观生态学理论与GIS空间分析方法,并结合RUSLE通用土壤流失方程,研究青岛市海岸带土地利用景观格局变化特征、生态脆弱性时空变化格局,分析土壤侵蚀在生态脆弱性变化过程中产生的影响。以期为城市海岸带生态脆弱性评价和生态修复与可持续利用提供理论依据和技术支撑。主要研究结论如下:
(1)青岛市海岸带土地利用景观格局的呈现出动态变化特征,各土地利用景观类型存在相互转化的情况。20年间林地、水域和城乡工矿用地面积始终呈增加趋势,而耕地和未利用地则始终呈减少趋势。耕地作为主要的景观类型,大面积向城乡工矿用地和林地转移,多种土地利用类型向城乡工矿用地的转移则导致其扩张趋势极为明显,整体表现为由南部沿海胶州湾地区向四周扩散。同时城市扩张侵占了耕地和未利用,耕地的转移使得水域同林地的面积增长。
(2)1999-2018年研究区整体的景观类型脆弱度大小表现为未利用地、草地、林地、耕地、城乡工矿用地、水域。6种土地利用景观类型的斑块密度都呈现出增加趋势,且生态适宜度总体变化不明显,而水域的聚集度和维数倒数最高,林地的植被覆盖指数始终处于较高水平。未利用地、草地和林地是研究区景观类型脆弱度较高的景观类型,其系统稳定性弱,极易受到人为因素和外界环境的干扰从而发生退化且自身恢复能力较弱。
(3)青岛市海岸带生态脆弱性以轻度脆弱区为主,整体呈东部和西南部高,中部低的格局,且各脆弱性等级的结构变化明显。研究区生态脆弱性主要表现为先减后增、先增后减、持续减少3种变化趋势,青岛市处于高脆弱性地区减小,重度脆弱区占全研究区面积比例比由22.86%下降至1.06%,生态环境得到改善,同时重度脆弱区的土地朝生态良好的情况转变,导致脆弱区和一般脆弱区面积扩张。
参考文献(略)