基于土地景观和土壤侵蚀格局的青岛市海岸带生态脆弱性特征

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青岛海岸带的海陆经济活动频繁,是人口密集、经济社会活动较为强烈的区域,也是我国典型的生态脆弱带,近年来在旅游、养殖业发展和城市化建设的影响下,生态环境问题日益凸显。基于土地景观和土壤侵蚀格局分析下的海岸带生态环境脆弱性评价备受人们关注。为了探究青岛海岸带脆弱性的空间分布格局及其影响,本文依据海岸带“三分法”,将青岛市作为二级海岸带,选择青岛市沿海的八个区(即黄岛区、胶州市、即墨区、城阳区、崂山区、李沧区、市北区和市南区)作为研究区域,以1999、2009和2018年3期遥感数据为基础,应用景观生态学与GIS空间分析技术,借助RUSLE土壤流失方程评价方法,研究青岛海岸带土地利用景观格局和生态脆弱性时空分布特征;探讨土壤侵蚀格局变化对生态脆弱性的影响、土壤侵蚀强度与生态脆弱性间的演化关系,以期为城市海岸带生态脆弱性评价和生态修复与可持续开发利用提供理论依据和科技支撑。主要研究结果如下:(1)青岛市海岸带土地利用景观格局呈现出动态变化特征,各土地利用景观类型的面积存在相互转化情况。林地、水域以及城乡工矿用地的面积在20年间始终保持着增长趋势,而耕地及未利用地保持着减少趋势。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导致其存在极明显的扩张趋势,整体呈现出由南部的沿海胶州湾向四周扩散的状态。受城市建设扩张影响,耕地和未利用地被侵占致使其面积减少,同时耕地的向外转移使得林地和水域面积扩张。(2)1999-2018年研究区的总体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,同时水域的聚集度和分维数倒数最高,而林地的植被覆盖指数始终处于较高水平。由于景观类型脆弱度较高,未利用地、草地和林地容易被自然及人为因素干扰并发生退化,其系统稳定性及自身恢复能力较弱。(3)青岛市海岸带总体的生态脆弱性以轻度脆弱为主,整体呈现出东部及西南部高,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,研究区内处于高脆弱性的地区面积减小,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向低脆弱性地区的转变,使脆弱区及一般脆弱区的面积增加。(4)生态脆弱性和土地利用程度二者之间存在显著的负相关关系(P<0.01),即土地利用程度越高,研究区生态脆弱性越低。3个研究时间点的生态脆弱性同土地利用程度综合指数的相关系数分别为-0.866、-0.791和-0.790,同时1999-2009、2009-2018年2个时期土地利用动态度分别为2.36和2.13,表明各地类之间动态度下降,相互转化的频率降低,而生态脆弱性受土地利用的开发利用程度的影响,当景观破碎化程度得到改善,景观趋于稳定时,生态脆弱性会随之下降。(5)青岛市海岸带土壤侵蚀格局与生态脆弱性的变化具有协同性,二者存在相邻等级转化和跨等级转化的情况,并且其变化与生态脆弱性的变化趋势基本相同。1999-2018年土壤侵蚀强度总体呈现先增加后减弱趋势,与生态脆弱性格局变化情况基本一致,在生态脆弱区跨等级转化时土壤侵蚀强度指数的变化幅度要明显大于相邻等级生态脆弱区转化时土壤侵蚀强度指数的变化幅度。(6)青岛市海岸带的开发利用要以脆弱性变化特征为基础,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。加强管控围海养殖和填海造陆等活动;继续推进青岛市“国家森林城市”建设和滨海区域生态防护林建设,提高各区域森林覆盖率,提升青岛市海岸带生态系统的稳定性和近海区域的生态环境质量。
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