城市邊緣區(qū)土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境響應(yīng)——以南京市江寧區(qū)為例.pdf

1、土地是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源與物質(zhì)保障。在一定地域條件下，人口(Population)、資源(Resource)、環(huán)境(Environment)、經(jīng)濟(jì)(Economy)構(gòu)成開放復(fù)雜的動態(tài)巨系統(tǒng)（PREE系統(tǒng)），土地利用/覆被變化(LUCC)則是這個巨系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的部分。從某種程度上說，人類利用土地創(chuàng)造物質(zhì)財富和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程，也是對自然資源與生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響的過程，二者的關(guān)系非常密切。自20世紀(jì)90年代以來，土地利用變化作為

2、全球變化最直接、最重要的表現(xiàn)、作為研究自然與人文過程的理想切入點，越來越受到國際科學(xué)界和各國政府的關(guān)注和重視，其研究內(nèi)容也從全球氣候變化效應(yīng)擴(kuò)展到不同空間尺度的土地利用/土地覆被變化過程、驅(qū)動機(jī)制及資源、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)等多方面。其中，LUCC的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究與評價、LUCC的微觀機(jī)理與過程研究是當(dāng)前LUCC研究的兩個熱點。
　　中國地域遼闊，各地土地資源利用方式、土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用程度等具有明顯的區(qū)域差異和不同特點。選擇較小空

3、間范圍的典型區(qū)域進(jìn)行研究，是深入分析土地利用/土地覆被時空變化規(guī)律、驅(qū)動力及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的有效途徑。城市邊緣區(qū)作為地處城鄉(xiāng)交錯地帶的LUCC典型區(qū)域，具有不同于城市建成區(qū)與鄉(xiāng)村腹地的特殊的自然、經(jīng)濟(jì)、社會條件以及土地利用變化過程和機(jī)制。無論從時間尺度還是從空間尺度上看，城市邊緣區(qū)都是研究土地利用/覆被變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的天然實驗室和最佳尺度。因此，加強具有不同地域和土地利用特征的城市邊緣區(qū)LUCC及其生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的研究，既能為有關(guān)部門

4、提供土地利用變化過程及機(jī)制的信息，進(jìn)而為采取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、土地利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)決策提供依據(jù)，同時對進(jìn)一步夯實區(qū)域LUCC研究基礎(chǔ)，深化中國LUCC研究及城市邊緣區(qū)LUCC研究具有重要意義。
　　江寧區(qū)地處中國東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的南京市城市邊緣區(qū)，近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，其土地利用變化明顯，對生態(tài)環(huán)境的影響與日俱增，是進(jìn)行區(qū)域土地利用空間格局動態(tài)變化、驅(qū)動機(jī)制及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)研究的典型案例。有鑒于此，本文系統(tǒng)梳理了區(qū)域

5、土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境響應(yīng)研究的基礎(chǔ)理論，分析了城市邊緣區(qū)土地利用的特點、功能及其與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合南京市城市邊緣區(qū)——江寧區(qū)實例，遵循“土地利用變化—驅(qū)動機(jī)制—生態(tài)環(huán)境響應(yīng)”的研究路徑，綜合運用系統(tǒng)分析法、動態(tài)分析法、模型構(gòu)建法、定量分析法等，分別對城市邊緣區(qū)土地利用的動態(tài)變化、驅(qū)動機(jī)制及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容及具體研究方法如下:
　　首先，對相關(guān)概念進(jìn)行界定，包括城市與鄉(xiāng)村、郊區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部

6、、城市邊緣區(qū)和城鄉(xiāng)交錯帶，闡明了本研究使用“城市邊緣區(qū)”這一表述的原因;其次，基于對城市邊緣區(qū)土地利用特點與功能的分析，揭示了該區(qū)域土地利用變化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系及互動機(jī)理;第三，通過引入土地利用變化幅度、土地利用變化速度、土地利用變化程度、土地利用變化效益等指標(biāo)或模型，對江寧區(qū)土地利用動態(tài)變化進(jìn)行了分析，揭示了城市邊緣區(qū)土地利用變化的基本特征;第四，在系統(tǒng)闡述土地利用變化驅(qū)動因素的基礎(chǔ)上，采用定性分析與統(tǒng)計分析相結(jié)合的方法，對江寧區(qū)土地

7、利用變化的驅(qū)動因素進(jìn)行分析;第五，從價值量（貨幣化）角度對城市邊緣區(qū)土地利用變化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)進(jìn)行研究:基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值三種評價方法的比較，采用Costanza等的生態(tài)服務(wù)價值模型，并對謝高地等的“中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值”當(dāng)量因子表和價值系數(shù)進(jìn)行修正，在此基礎(chǔ)上，對江寧區(qū)土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響進(jìn)行評價;第六，從物質(zhì)量（非貨幣化）角度對城市邊緣區(qū)土地利用變化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)進(jìn)行研究:基于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型，引

8、入“市公頃”概念，構(gòu)建“市公頃”模型框架下的均衡因子與動態(tài)產(chǎn)量因子計算方法，并采用復(fù)種指數(shù)對耕地類生態(tài)足跡進(jìn)行修正，進(jìn)而定量評估江寧區(qū)1996-2010年土地利用變化的生態(tài)足跡;第七，基于土地利用宏觀結(jié)構(gòu)調(diào)整和布局的視角，對城市邊緣區(qū)土地利用變化的生態(tài)安全進(jìn)行評價:在系統(tǒng)闡述土地生態(tài)安全的概念、內(nèi)涵、評估模型框架及方法的基礎(chǔ)上，依據(jù)PSR模型框架構(gòu)建城市邊緣區(qū)土地利用生態(tài)安全評價指標(biāo)體系（共27個指標(biāo)），并運用物元模型對江寧區(qū)2005-

9、2010年土地利用生態(tài)安全狀況進(jìn)行評價。
　　基于上述研究內(nèi)容，本文得出以下研究結(jié)論:
　　(1)土地利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系非常密切，二者互為因果、相互影響:一方面，在土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的內(nèi)、外兩種作用力的共同影響下，生態(tài)環(huán)境不斷演化;另一方面，生態(tài)環(huán)境也會對土地利用變化發(fā)揮直接或間接的約束作用。(2)1996-2010年，江寧區(qū)土地利用類型的數(shù)量和結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，耕地、水利設(shè)施用地、未利用土地面積明顯減少，居民點及獨立工礦

10、用地、林地面積明顯增加，其它土地面積則變化很小;土地利用變化速度總體上表現(xiàn)出緩慢上升的態(tài)勢，具有重要生態(tài)價值的水利設(shè)施用地、未利用土地、耕地明顯減少，居民點及獨立工礦用地和交通運輸用地迅速增加，是江寧區(qū)15年來土地利用變化的主要趨勢;15年間，江寧區(qū)土地利用景觀格局（特征）發(fā)生了明顯變化，總體上呈現(xiàn)出土地利用類型多樣性增加、優(yōu)勢度減小、均勻度提高的特點，反映出人類活動對城市邊緣區(qū)土地利用的干擾程度不斷加大。(3)導(dǎo)致江寧區(qū)土地利用變化的

11、主要因素包括人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化、土地利用經(jīng)濟(jì)效率差異等。其中，人口增長是江寧區(qū)土地利用變化中最具活力的驅(qū)動力之一;經(jīng)濟(jì)增長是推動江寧區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動力之一;工業(yè)化和城鎮(zhèn)化對江寧區(qū)土地利用變化發(fā)揮了重要促進(jìn)作用;建設(shè)用地和農(nóng)業(yè)用地差異巨大的土地利用經(jīng)濟(jì)效率指數(shù)，促使江寧區(qū)農(nóng)業(yè)用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化?？傊鞘邢蛲鈹U(kuò)張力和城市邊緣區(qū)內(nèi)部作用力均對城市邊緣區(qū)土地利用變化有重要影響，其本質(zhì)是土地所有者或使用者對不同用地類型間

12、邊際效用的比較。(4)1996-2010年，江寧區(qū)土地利用變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值趨于減少，其最主要的原因在于耕地面積的不斷減少。15年間，江寧區(qū)各土地利用類型的單項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均有不同程度的降低，其中水文調(diào)節(jié)和廢物處理的生態(tài)服務(wù)價值降幅最大，僅原材料供給價值呈穩(wěn)定增長態(tài)勢。(5)15年來，江寧區(qū)的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力均在降低，生態(tài)赤字較為明顯。其中，2010年江寧區(qū)總的生態(tài)赤字達(dá)75.42466×104hm2，相當(dāng)于當(dāng)年江寧區(qū)總生

13、態(tài)承載力的722.47％，即全區(qū)生態(tài)足跡已經(jīng)超過其生態(tài)承載力的7.22倍，表明江寧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求與生態(tài)環(huán)境供給能力之間的矛盾突出，也即區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展面臨著非常嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境壓力。(6)2005年之后，政府的各項環(huán)境保護(hù)政策和措施產(chǎn)生了明顯的生態(tài)環(huán)境績效，6a中江寧區(qū)土地利用生態(tài)安全整體上呈“安全”狀態(tài)，但安全水平較低，需進(jìn)一步鞏固和提高。其中，單位耕地面積農(nóng)藥施用量、單位耕地面積化肥施用量、單位GDP二氧化硫(SO2)排放量、人