连云港海岸带土地利用变化分析

连云港海岸带土地利用变化分析

作为陆地生态系统和海洋生态系统的一个交错带，海岸带是一个动态开放、多层面复杂的系统。这也是一个生态脆弱、对环境反应极为敏感的转换领域。近年来,由于对资源的过度开发,大量滨海原生湿地消失,自然保护和生物多样性保育面积减少,生态环境问题愈发严重。由于海岸土地的多种适宜性以及优越的区位,使得海岸带土地利用具有土地利用类型多样、利用方式高度集约、土地利用变化显著和空间分异明显等特征。海岸带土地利用变化可引起多种资源与生态过程的改变,研究海岸带土地利用变化对于了解区域的生态环境演变乃至全球变化具有重要的意义。土地利用的空间变化可以看作是景观斑块的形状、面积、数量和空间组合的变化,以景观的几何特征为基础的景观格局指数可较好地反映土地利用的空间格局。目前,国内学者对海岸带的研究主要集中在山东、辽宁,以及福建、海南;对占全国海洋带1/4的江苏省海岸带的研究寥寥无几。1995年以来,江苏省通过实施“海上苏东”、“沿海开发”等区域发展战略,使其沿海地区的经济发展步伐明显加快,海岸带土地开发出现了前所未有的高潮,资源开发与环境保护产生激烈的矛盾。随着新一轮苏东发展战略的实施,如何协调经济发展与环境保护成为一个非常迫切的问题。本文利用江苏省沿海三市不同时期的遥感影像,分析其13a来海岸带的土地利用变化,并结合三市各自的海岸带开发特点,探讨其关键驱动因子,为当地经济社会快速发展与生态环境保护提供科学基础。1研究领域和方法1.1江苏大陆岸线江苏海岸带位于中国东部,北起绣针河口,南抵长江口(北纬31°39′~35°02′,东经118°58′~121°56′),地处暖温带与亚热带过渡地带(图1)。年平均气温13.7~14.6℃,光照充足,无霜期长达210~224d;年平均降水量980~1070mm。地势平坦,海拔0~4m。其景观类型是以耕地为基质,道路、河渠、林带为廊道,以城镇村落、港口码头、鱼塘、虾池、蟹田、盐田、草地、滩涂等为斑块的斑、廊、基空间镶嵌格局。江苏大陆岸线全长954km,隶属于连云港、盐城、南通3市的14个县(市、区)。海岸类型多样,包括砂质海岸、基岩质海岸和淤泥质海岸,其中93%为淤泥质平原海岸,60%的海岸在淤长,砂质海岸与基岩质海岸分布在北部的连云港,仅占江苏海岸全长的7%。1.2研究对象的选取基于中国科学院资源和环境数据中心1987、1995和2000年3个时期的TM影像资料,累计60张土地利用图,生成1∶10万土地利用数据库。原土地利用类型分为6个一级类型和25个二级类型。考虑到该研究区域的特点,本文选取了耕地、林地、草地、水库坑塘、滩涂、城镇用地、农村居民点和其他建设用地8个土地类型,利用Arcgis9.3软件进行数据处理,将研究对象设为自海岸边界向内陆延伸20km。利用Fragstats3.3软件包计算海岸带景观格局变化。同时收集了江苏沿海14个县1990、1995和2000年的人口、GDP和各产业的产值,利用SPSS13.0进行统计分析,探讨景观格局变化的人文驱动因子。2结果与分析2.1海岸带的演变连云港海岸带最大景观类型为耕地。其中,耕地和农村居民点面积增加,分别增加了1363hm2和1231hm2,而草地和其它建设用地分别减少了1487hm2和1293hm2(表1)。从1987~1995年,中部和南部草地转化为耕地,同时原有耕地转化为农村居民点和城镇用地,居民点大量增加。1995~2000年,中部草地西北侧得到开垦,耕地面积增加(图2)。耕地的最大斑块指数最高,2000年为14.82%;其次为其它建设用地和林地。从变化趋势看,耕地和草地的最大斑块指数减小,城镇用地增加;耕地和草地的斑块个数增加,城镇用地斑块个数减少。由于城镇的发展,耕地和草地不仅面积减少,破碎度也增大(图2)。据统计,1990~2000年连云港海岸带第一、第二、第三产业产值分别增加了2.4、7.7、5.6倍。快速发展的第二产业对土地需求巨大,使海岸带被大规模的开发,从1987~2000年海岸带斑块个数增加了50个,景观破碎度增大。连云港海岸带人口密度与第二产业和第三产业高度相关,相关系数都为0.996,海岸带开发导致人口不断向海岸带迁徙,使海岸带斑块密度增加,景观进一步破碎化。2.2盐碱地湿地建设和发展现状盐城海岸带最大景观类型为耕地,其次为草地、其它建设用地和滩涂。在所有景观类型中,水库坑塘、耕地和其它建设用地分别增加了10483、7919和7605hm2,而草地减少了26124hm2(表1)。从1995~2000年,中部和南部草地被大面积围垦,转化为水库坑塘、耕地和其他建设用地,滨海湿地大面积丧失(图2)。耕地的最大斑块指数最高,在10.0%左右。从变化趋势看,水库坑塘的最大斑块指数增加了2倍,草地下降了37.21%。盐城海岸带以第一产业为主,1990~2000年,第一产业产值增加了2.5倍,比重由0.53降为0.36,但仍处于第一位。海岸带的开发将草地大面积变为水库坑塘,发展养殖业,加速自然景观破碎化。第二产业与第三产业产值分别增加了5.0和7.9倍。研究期间盐城海岸带人口密度增加2.3%,与第三产业显著相关,相关系数为0.999。2.3海岸带斑块及其人口密度耕地同样是南通海岸带最大的景观类型,其次为滩涂、草地和水库坑塘。其中,水库坑塘、农村居民点和城镇用地面积分别增加了665、568和480hm2,而耕地和滩涂分别减少了1249和310hm2(表1)。从1987~2000年,耕地面积逐年缩小,转化为农村居民点、水库坑塘和城镇用地;南部滩涂部分开发为水库坑塘(图2)。耕地的最大斑块指数最高,2000年为67.60%;林地最低,为0.01%。从变化趋势看,耕地的最大斑块指数降低,城镇用地最大斑块指数增加了45%。海岸带斑块个数共增加了45个,其中水库坑塘和农村居民点的斑块个数分别增加了18个和31个。据统计1990~2000年,南通海岸带第一、第二、第三产业产值分别增加了2.1、5.6、11.8倍,第三产业发展尤其迅速,土地需求相对较小。南通海岸带人口密度较大,人类活动对海岸带干扰大,但斑块密度仅为0.15ind./100hm2,海岸带景观破碎度仍较低。1990~2000年,南通海岸带人口密度减小2.0%,与第二产业呈显著负相关,系数为-1.000。但1987~2000年农村居民点的斑块个数增加了31个,说明人口呈现分散分布的趋势,对海岸带的干扰进一步加大。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内各种自然因素和社会因素共同作用的结果。在较小尺度下,土地利用变化主要由社会经济等人文因素所造成。在资源消耗型社会经济增长模式下,人类社会经济活动是影响区域土地资源利用的最活跃的因子。3.1景观类型的多样性景观变化的自然驱动因子主要是指在景观发育过程中,对景观形成起作用的正常自然因素。江苏海岸带景观格局变化的自然驱动因子主要包括海洋动力条件、泥沙供给、动植物定居和土壤的发育情况等。自黄河北归后,江苏海岸巨量的黄河泥沙来源突然消失,海洋动力与泥沙供给关系发生改变,江苏淤泥质海岸湿地及岸外沙洲开始调整,逐渐形成过渡型、侵蚀型和淤长型泥质海岸景观。盐城射阳县海岸段为侵蚀型海岸和淤涨型海岸过渡地带,以射阳河口为界,向北呈侵蚀型特点,向南呈淤涨型特点。淤涨型湿地景观到目前为止一直处于淤涨状态,在空间上有明显的向海迁移扩展趋势,每年以几米至几十米的速度向外淤张,最大淤涨速度可达200m/a左右;而侵蚀型岸段则相反,湿地景观的带状异质性向海堤方向迁移,景观生态类型趋于单一,生物多样性趋于减少。自然地理条件的差异,造成海岸带侵淤两种海岸带类型土地的丰缺差异,其中连云港海岸湿地面积73373hm2,盐城为329107hm2,南通为122740hm2,也使景观结构尤其是自然景观开发利用的南北差异。除以上方面的影响,土壤状况和气候差异等也是引起海岸带景观格局差异的重要因子。3.2海岸带景观品质不断提升,成为沿海三城市发展的重要区域人口增长是引起景观变化的主要因子之一。2000年连云港海岸带、盐城海岸带和南通海岸带人口密度分别为670、431和913人/km2。连云港海岸带开发导致人口向海岸带迁移,海岸带景观破碎度增大,斑块密度达到0.5ind./100hm2,高于盐城(0.24ind./100hm2)和南通(0.15ind./100hm2)海岸带。同时在政策驱动下的经济高速增长和快速城镇化过程是景观整体格局变化的根本原因。20世纪80年代,江苏海岸带呈现以粮棉生产和水产养殖为主体,农林牧渔盐综合发展,使滩涂开发逐渐多元化。90年代,海岸带经济快速发展,尤以第二产业的增长更为迅速。连云港海岸带快速发展的第二产业带来了海岸带大规模的开发;盐城海岸带草地被大面积开发为水库坑塘,发展养殖业;南通海岸带第三产业发展迅速,土地需求相对较小,海岸带景观破碎度相对较低。国家政策是导致湿地景观变化的重要影响因子。江苏海岸历史上就是人类活动频繁的地区,滩涂围垦则是人类利用盐沼湿地资源最主要也是最广泛的方式。随着围海技术的提高及土地开发需要,匡围的速度远大于堤外湿地景观恢复的速度,堤外湿地面积越来越小,潮滩逐渐陡化,堤外原生湿地景观剧减。围垦后形成的人工湿地景观利用方式多样,且有较快的变动性。较明显的是盐城海岸带水库坑塘的斑块面积和最大斑块指数显著增加。1995年“海上苏东”开始实施,开发滩涂、大力发展配套设施等一系列措施带动了经济的飞跃,10a间连云港海岸带人均GDP增加了3.2倍,盐城海岸带增加了4倍,南通海岸带增加了5.3倍(图3)。沿海三市政府对于海岸带开发的产业定位有所不同,已形成各自的产业体系,连云港重点发展重大基础工业和海洋资源加工业,对海岸带景观干扰巨大,其景观破碎度的增大在沿海三市中最为明显(图2);盐城GDP增长迅速,但在沿海三市中,盐城海岸带人均GDP始终是最小的,而其海岸带面积是最大的,丹顶鹤保护区和麋鹿保护区的设立使得大面积的海岸带得到保护,人类活动对于海岸带的影响相对较小,景观多样性较高;南通海岸带第三产业相对于重大基础产业需要较少的土地,因此南通海岸带的景观破碎度相对较低,斑块连接度较高。4海岸带资源开发现状江苏海岸带以耕地为基质的景观类型相对稳定。由于人类开发利用海岸带,使耕地、水库坑塘和农村居民点等人工