連云港海岸帶土地利用變化分析

連云港海岸帶土地利用變化分析

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)交錯(cuò)帶，海岸帶是一個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)放、多層面復(fù)雜的系統(tǒng)。這也是一個(gè)生態(tài)脆弱、對(duì)環(huán)境反應(yīng)極為敏感的轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。近年來(lái),由于對(duì)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā),大量濱海原生濕地消失,自然保護(hù)和生物多樣性保育面積減少,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。由于海岸土地的多種適宜性以及優(yōu)越的區(qū)位,使得海岸帶土地利用具有土地利用類(lèi)型多樣、利用方式高度集約、土地利用變化顯著和空間分異明顯等特征。海岸帶土地利用變化可引起多種資源與生態(tài)過(guò)程的改變,研究海岸帶土地利用變化對(duì)于了解區(qū)域的生態(tài)環(huán)境演變乃至全球變化具有重要的意義。土地利用的空間變化可以看作是景觀斑塊的形狀、面積、數(shù)量和空間組合的變化,以景觀的幾何特征為基礎(chǔ)的景觀格局指數(shù)可較好地反映土地利用的空間格局。目前,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)海岸帶的研究主要集中在山東、遼寧,以及福建、海南;對(duì)占全國(guó)海洋帶1/4的江蘇省海岸帶的研究寥寥無(wú)幾。1995年以來(lái),江蘇省通過(guò)實(shí)施“海上蘇東”、“沿海開(kāi)發(fā)”等區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略,使其沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐明顯加快,海岸帶土地開(kāi)發(fā)出現(xiàn)了前所未有的高潮,資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生激烈的矛盾。隨著新一輪蘇東發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)成為一個(gè)非常迫切的問(wèn)題。本文利用江蘇省沿海三市不同時(shí)期的遙感影像,分析其13a來(lái)海岸帶的土地利用變化,并結(jié)合三市各自的海岸帶開(kāi)發(fā)特點(diǎn),探討其關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子,為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。1研究領(lǐng)域和方法1.1江蘇大陸岸線江蘇海岸帶位于中國(guó)東部,北起繡針河口,南抵長(zhǎng)江口(北緯31°39′~35°02′,東經(jīng)118°58′~121°56′),地處暖溫帶與亞熱帶過(guò)渡地帶(圖1)。年平均氣溫13.7~14.6℃,光照充足,無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)210~224d;年平均降水量980~1070mm。地勢(shì)平坦,海拔0~4m。其景觀類(lèi)型是以耕地為基質(zhì),道路、河渠、林帶為廊道,以城鎮(zhèn)村落、港口碼頭、魚(yú)塘、蝦池、蟹田、鹽田、草地、灘涂等為斑塊的斑、廊、基空間鑲嵌格局。江蘇大陸岸線全長(zhǎng)954km,隸屬于連云港、鹽城、南通3市的14個(gè)縣(市、區(qū))。海岸類(lèi)型多樣,包括砂質(zhì)海岸、基巖質(zhì)海岸和淤泥質(zhì)海岸,其中93%為淤泥質(zhì)平原海岸,60%的海岸在淤長(zhǎng),砂質(zhì)海岸與基巖質(zhì)海岸分布在北部的連云港,僅占江蘇海岸全長(zhǎng)的7%。1.2研究對(duì)象的選取基于中國(guó)科學(xué)院資源和環(huán)境數(shù)據(jù)中心1987、1995和2000年3個(gè)時(shí)期的TM影像資料,累計(jì)60張土地利用圖,生成1∶10萬(wàn)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。原土地利用類(lèi)型分為6個(gè)一級(jí)類(lèi)型和25個(gè)二級(jí)類(lèi)型?？紤]到該研究區(qū)域的特點(diǎn),本文選取了耕地、林地、草地、水庫(kù)坑塘、灘涂、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)和其他建設(shè)用地8個(gè)土地類(lèi)型,利用Arcgis9.3軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,將研究對(duì)象設(shè)為自海岸邊界向內(nèi)陸延伸20km。利用Fragstats3.3軟件包計(jì)算海岸帶景觀格局變化。同時(shí)收集了江蘇沿海14個(gè)縣1990、1995和2000年的人口、GDP和各產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值,利用SPSS13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,探討景觀格局變化的人文驅(qū)動(dòng)因子。2結(jié)果與分析2.1海岸帶的演變連云港海岸帶最大景觀類(lèi)型為耕地。其中,耕地和農(nóng)村居民點(diǎn)面積增加,分別增加了1363hm2和1231hm2,而草地和其它建設(shè)用地分別減少了1487hm2和1293hm2(表1)。從1987~1995年,中部和南部草地轉(zhuǎn)化為耕地,同時(shí)原有耕地轉(zhuǎn)化為農(nóng)村居民點(diǎn)和城鎮(zhèn)用地,居民點(diǎn)大量增加。1995~2000年,中部草地西北側(cè)得到開(kāi)墾,耕地面積增加(圖2)。耕地的最大斑塊指數(shù)最高,2000年為14.82%;其次為其它建設(shè)用地和林地。從變化趨勢(shì)看,耕地和草地的最大斑塊指數(shù)減小,城鎮(zhèn)用地增加;耕地和草地的斑塊個(gè)數(shù)增加,城鎮(zhèn)用地斑塊個(gè)數(shù)減少。由于城鎮(zhèn)的發(fā)展,耕地和草地不僅面積減少,破碎度也增大(圖2)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1990~2000年連云港海岸帶第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分別增加了2.4、7.7、5.6倍?？焖侔l(fā)展的第二產(chǎn)業(yè)對(duì)土地需求巨大,使海岸帶被大規(guī)模的開(kāi)發(fā),從1987~2000年海岸帶斑塊個(gè)數(shù)增加了50個(gè),景觀破碎度增大。連云港海岸帶人口密度與第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)高度相關(guān),相關(guān)系數(shù)都為0.996,海岸帶開(kāi)發(fā)導(dǎo)致人口不斷向海岸帶遷徙,使海岸帶斑塊密度增加,景觀進(jìn)一步破碎化。2.2鹽堿地濕地建設(shè)和發(fā)展現(xiàn)狀鹽城海岸帶最大景觀類(lèi)型為耕地,其次為草地、其它建設(shè)用地和灘涂。在所有景觀類(lèi)型中,水庫(kù)坑塘、耕地和其它建設(shè)用地分別增加了10483、7919和7605hm2,而草地減少了26124hm2(表1)。從1995~2000年,中部和南部草地被大面積圍墾,轉(zhuǎn)化為水庫(kù)坑塘、耕地和其他建設(shè)用地,濱海濕地大面積喪失(圖2)。耕地的最大斑塊指數(shù)最高,在10.0%左右。從變化趨勢(shì)看,水庫(kù)坑塘的最大斑塊指數(shù)增加了2倍,草地下降了37.21%。鹽城海岸帶以第一產(chǎn)業(yè)為主,1990~2000年,第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增加了2.5倍,比重由0.53降為0.36,但仍處于第一位。海岸帶的開(kāi)發(fā)將草地大面積變?yōu)樗畮?kù)坑塘,發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),加速自然景觀破碎化。第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分別增加了5.0和7.9倍。研究期間鹽城海岸帶人口密度增加2.3%,與第三產(chǎn)業(yè)顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.999。2.3海岸帶斑塊及其人口密度耕地同樣是南通海岸帶最大的景觀類(lèi)型,其次為灘涂、草地和水庫(kù)坑塘。其中,水庫(kù)坑塘、農(nóng)村居民點(diǎn)和城鎮(zhèn)用地面積分別增加了665、568和480hm2,而耕地和灘涂分別減少了1249和310hm2(表1)。從1987~2000年,耕地面積逐年縮小,轉(zhuǎn)化為農(nóng)村居民點(diǎn)、水庫(kù)坑塘和城鎮(zhèn)用地;南部灘涂部分開(kāi)發(fā)為水庫(kù)坑塘(圖2)。耕地的最大斑塊指數(shù)最高,2000年為67.60%;林地最低,為0.01%。從變化趨勢(shì)看,耕地的最大斑塊指數(shù)降低,城鎮(zhèn)用地最大斑塊指數(shù)增加了45%。海岸帶斑塊個(gè)數(shù)共增加了45個(gè),其中水庫(kù)坑塘和農(nóng)村居民點(diǎn)的斑塊個(gè)數(shù)分別增加了18個(gè)和31個(gè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)1990~2000年,南通海岸帶第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分別增加了2.1、5.6、11.8倍,第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤其迅速,土地需求相對(duì)較小。南通海岸帶人口密度較大,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海岸帶干擾大,但斑塊密度僅為0.15ind./100hm2,海岸帶景觀破碎度仍較低。1990~2000年,南通海岸帶人口密度減小2.0%,與第二產(chǎn)業(yè)呈顯著負(fù)相關(guān),系數(shù)為-1.000。但1987~2000年農(nóng)村居民點(diǎn)的斑塊個(gè)數(shù)增加了31個(gè),說(shuō)明人口呈現(xiàn)分散分布的趨勢(shì),對(duì)海岸帶的干擾進(jìn)一步加大。3小尺度下土地利用的成因土地利用格局的形成是一定地域內(nèi)各種自然因素和社會(huì)因素共同作用的結(jié)果。在較小尺度下,土地利用變化主要由社會(huì)經(jīng)濟(jì)等人文因素所造成。在資源消耗型社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式下,人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是影響區(qū)域土地資源利用的最活躍的因子。3.1景觀類(lèi)型的多樣性景觀變化的自然驅(qū)動(dòng)因子主要是指在景觀發(fā)育過(guò)程中,對(duì)景觀形成起作用的正常自然因素。江蘇海岸帶景觀格局變化的自然驅(qū)動(dòng)因子主要包括海洋動(dòng)力條件、泥沙供給、動(dòng)植物定居和土壤的發(fā)育情況等。自黃河北歸后,江蘇海岸巨量的黃河泥沙來(lái)源突然消失,海洋動(dòng)力與泥沙供給關(guān)系發(fā)生改變,江蘇淤泥質(zhì)海岸濕地及岸外沙洲開(kāi)始調(diào)整,逐漸形成過(guò)渡型、侵蝕型和淤長(zhǎng)型泥質(zhì)海岸景觀。鹽城射陽(yáng)縣海岸段為侵蝕型海岸和淤漲型海岸過(guò)渡地帶,以射陽(yáng)河口為界,向北呈侵蝕型特點(diǎn),向南呈淤漲型特點(diǎn)。淤漲型濕地景觀到目前為止一直處于淤漲狀態(tài),在空間上有明顯的向海遷移擴(kuò)展趨勢(shì),每年以幾米至幾十米的速度向外淤?gòu)?最大淤漲速度可達(dá)200m/a左右;而侵蝕型岸段則相反,濕地景觀的帶狀異質(zhì)性向海堤方向遷移,景觀生態(tài)類(lèi)型趨于單一,生物多樣性趨于減少。自然地理?xiàng)l件的差異,造成海岸帶侵淤兩種海岸帶類(lèi)型土地的豐缺差異,其中連云港海岸濕地面積73373hm2,鹽城為329107hm2,南通為122740hm2,也使景觀結(jié)構(gòu)尤其是自然景觀開(kāi)發(fā)利用的南北差異。除以上方面的影響,土壤狀況和氣候差異等也是引起海岸帶景觀格局差異的重要因子。3.2海岸帶景觀品質(zhì)不斷提升,成為沿海三城市發(fā)展的重要區(qū)域人口增長(zhǎng)是引起景觀變化的主要因子之一。2000年連云港海岸帶、鹽城海岸帶和南通海岸帶人口密度分別為670、431和913人/km2。連云港海岸帶開(kāi)發(fā)導(dǎo)致人口向海岸帶遷移,海岸帶景觀破碎度增大,斑塊密度達(dá)到0.5ind./100hm2,高于鹽城(0.24ind./100hm2)和南通(0.15ind./100hm2)海岸帶。同時(shí)在政策驅(qū)動(dòng)下的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)和快速城鎮(zhèn)化過(guò)程是景觀整體格局變化的根本原因。20世紀(jì)80年代,江蘇海岸帶呈現(xiàn)以糧棉生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖為主體,農(nóng)林牧漁鹽綜合發(fā)展,使灘涂開(kāi)發(fā)逐漸多元化。90年代,海岸帶經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,尤以第二產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)更為迅速。連云港海岸帶快速發(fā)展的第二產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了海岸帶大規(guī)模的開(kāi)發(fā);鹽城海岸帶草地被大面積開(kāi)發(fā)為水庫(kù)坑塘,發(fā)展養(yǎng)殖業(yè);南通海岸帶第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,土地需求相對(duì)較小,海岸帶景觀破碎度相對(duì)較低。國(guó)家政策是導(dǎo)致濕地景觀變化的重要影響因子。江蘇海岸歷史上就是人類(lèi)活動(dòng)頻繁的地區(qū),灘涂圍墾則是人類(lèi)利用鹽沼濕地資源最主要也是最廣泛的方式。隨著圍海技術(shù)的提高及土地開(kāi)發(fā)需要,匡圍的速度遠(yuǎn)大于堤外濕地景觀恢復(fù)的速度,堤外濕地面積越來(lái)越小,潮灘逐漸陡化,堤外原生濕地景觀劇減。圍墾后形成的人工濕地景觀利用方式多樣,且有較快的變動(dòng)性。較明顯的是鹽城海岸帶水庫(kù)坑塘的斑塊面積和最大斑塊指數(shù)顯著增加。1995年“海上蘇東”開(kāi)始實(shí)施,開(kāi)發(fā)灘涂、大力發(fā)展配套設(shè)施等一系列措施帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的飛躍,10a間連云港海岸帶人均GDP增加了3.2倍,鹽城海岸帶增加了4倍,南通海岸帶增加了5.3倍(圖3)。沿海三市政府對(duì)于海岸帶開(kāi)發(fā)的產(chǎn)業(yè)定位有所不同,已形成各自的產(chǎn)業(yè)體系,連云港重點(diǎn)發(fā)展重大基礎(chǔ)工業(yè)和海洋資源加工業(yè),對(duì)海岸帶景觀干擾巨大,其景觀破碎度的增大在沿海三市中最為明顯(圖2);鹽城GDP增長(zhǎng)迅速,但在沿海三市中,鹽城海岸帶人均GDP始終是最小的,而其海岸帶面積是最大的,丹頂鶴保護(hù)區(qū)和麋鹿保護(hù)區(qū)的設(shè)立使得大面積的海岸帶得到保護(hù),人類(lèi)活動(dòng)對(duì)于海岸帶的影響相對(duì)較小,景觀多樣性較高;南通海岸帶第三產(chǎn)業(yè)相對(duì)于重大基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)需要較少的土地,因此南通海岸帶的景觀破碎度相對(duì)較低,斑塊連接度較高。4海岸帶資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀江蘇海岸帶以耕地為基質(zhì)的景觀類(lèi)型相對(duì)穩(wěn)定。由于人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用海岸帶,使耕地、水庫(kù)坑塘和農(nóng)村居民點(diǎn)等人工