太湖流域景观生态风险评估

第２卷第６期　２０１０年ｌ２月　环境监控与预警　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎ（１　Ｆｏｒｅｗａｒｎｉｎｇ　Ｖｏ１．２．Ｎｏ．６　Ｄｅｅｅｎｌ１）ｅｒ　２０１０　

・环境预警・　

太湖流域景观生态风险评估　ｄｏｉ：１　０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１　６７４—６７３２．２０１０．０６．００１　

许妍。。。，高俊峰　，张宁红　

（１．巾同科学院南京地理与湖泊研究所，汀苏南京２１０００８；２．中闰科学院研究生院，北京１０００４９；　

３．汀苏省环境监测巾心，江苏南京２１００３６）　

摘　要：存（　ｌＳ干¨Ｒｓ技术支持Ｆ，以遥感数据干¨土地利用数据为基础，以行政区划为评价单元，构建景观生态风险评价模　

，定量评价了研究ｌｊ（内景观生态风险的叫　空动态变化特　。结果表明，较低风险　主要分布于以苕溪为主的山地丘陵　区，中等风险　主要分布于农业发达的平原　，较高Ｊｘ【险　及高风险区主要集中于沿湖经济发达区。　关键词：景观；生态风险评价；太湖流域　中图分类号：Ｘ　８２６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６７３２（２０１０）０６—０００１　０４　

Ｔｈｅ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｉｓｋ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｔａｉｈｕ　Ｌａｋｅ　Ｗａｔｅｒｓｈｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｌａｎｄｓｃａｐｅ　Ｓｃａｌｅ　

ＸＵ　Ｙａｎ。一，ＧＡＯ　Ｊｕｎ—ｆｅｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｎｉｎｇ—ｈｏｎｇ　

（１．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ＆Ｌｉｍｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２　１　０００８，　

Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００４９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２　１　００３６，Ｃｈｉａｎ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｏｏｋ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｐａｔｉｏ—ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｒｉｓｋ　ｖａｒｉａ—　ｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｔａｉｈｕ　Ｌａｋｅ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＧＩＳ　ａｎｄ　ＲＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｄａｔａ．Ｔｈｅ　ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｔｏｏｋ　ｔｈｅ　ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｕｎｉｔ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ　ａ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ａ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｓｅｎｓｉ—　ｔｉｖｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｏｆ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌＯＷ　ｒｉｓｋ　ａｒｅａｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｌｌｙ　ａｎｄ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓｒｅｇｉｏｎｓ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｒｉｓｋ　ａｒｅａｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｐｌａｉｎｒｅｇｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｒｉｓｋ　ａｒｅａｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｌａｋｅ．　ＫＥＹ　ＷｏＲＤＳ：ｌａｎｄｓｃａｐｅ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；Ｔａｉｈｕ　Ｌａｋｅ　ｂａｓｉｎ　

０前言　

生态风险是生态系统及其组分所承受的风险，　

它指具有不确定性的事故或灾害对生态系统及其　

组分可能产生的不利作　…。生态风险评价是评　

价发生不利生态影响可能性的过程，其着重强调生　

态系统外部一些具有不确定性的风险因子对系统　

自身结构、功能、过程，乃至其稳定性和可持续性所　

造成的损伤，关键是调查生态系统及其组分的风险　

源，预测风险ｆｆ－现的概率及其可能的负面效果，并　

据此提出相应的舒缓措施。　

以往的生态风险评估主要侧重在生态毒理学　

研究上，研究化学污染物对生物个体、种群和生态　

系统的影响。近年来，研究人员普遍认识到，流域　

或区域尺度上的生态系统的负面影响不仅仅局限　

于污染物，人类活动对其的影响更为显著。美国　

ＥＰＡ在１９９６年曾指出，未来环境的改善实际上取　决于对非点源污染的控制，而从流域角度出发解决　

环境污染及栖息地的退化问题，要比以某一水体或　

排污点为研究对象的效果明显　ｊ。但由于流域生　

态系统本身十分复杂，使得流域所面临的风险因素　

较多，加之人类大规模活动对流域（区域）生态系　

统的影响以及不同流域具有不同的生态特征，又使　

得流域所面临的风险不同，因此在流域尺度上进行　

生态风险研究十分网难。目前学术界关于流域生　

态风险评价尚未形成统一的研究体系，但国内外已　有许多关于流域生态风险评价的成功案例。　

收稿日期：２０１０－０８—２５　基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项项目（２００８　ＺＸ　０７１０１＿０ｌ４—０ｌ和１　２００８　ＺＸ　０７５２６－００７），科技部科技基础性ｌＴ作　专项项目（２００８　ＣＢ　４１８１０６）。　作者简介：许妍（１９８１一），女，博士，从事流域生态安全、生态　经济与环境评价Ｔ作。

　第２卷第６期　许妍等．太湖流域景舰　态风险　估　

随着经济的飞速发展，人们对太湖流域资源的　

开发利用强度日益加强，流域水体污染日益加剧，　

严重影响到太湖周同乃至整个流域居民的生产和　

生活。近年来，太湖流域内生态景观符要素之问的　

发展极不平衡，整个生态系统的功能也发生了很大　

的改变。笔者利用１９９０和２００８年太湖地区２期　

土地利用遥感数据，在ＧＩＳ技术支持下，按照生态　

风险分析的基本理论框架和方法体系，构造景观生　

态风险指数，从景观格局角度Ｈｊ发，对太湖流域生　

态风险进行评价，为太湖地　生态建设提供决策　

支持　

ｌ研究区域与数据来源　

１．１研究区域概况　

太湖流域面积３．６９　ｋｍ　，地形以平原为主，属　

典型季风气候，年径流量年际变化较大。太湖流域　

河网密布，湖泊众多，水面率达ｌ７％。太湖是巾同　

第＿二大淡水湖泊，正常水位下容积为４４．３亿ｍ　，　

平均水深１．８９　ｍ，多年平均年乔吐水量５２亿ｉ＇Ｉ１　，　

具有蓄洪、供水、灌溉、航运、旅游等多种功能，是太　

湖流域的重要供水水源地。流域内分布何特大城　

市上海市，汀苏省的苏州、无锡、常州、镇汀４个地　

级市，浙江省的杭州、嘉兴、湖州３个地级ｆ　另有　

３０个县和县级市。　

本研究主要选取了包括以苕溪水系为主的两　

部山地丘陵地区，以南溪水系、洮漏水系为主的湖　

西平原区，以及东部环太湖区为评价Ｅ；（域（图１），　

将评价范围内的ｌ６个区域作为评价单元，主要包　

括：镇江市区、丹阳市、常州市　、常州市武进区、溧　

阳市、金坛市、无锡市区、宜兴ｒｆ　、苏州市　、吴江　

市、湖州市区、长兴县、安吉县、德清县、杭州市区、　

杭州市余杭区。　

１．２数据来源　

采用的数据资料主要有２００８年Ｌａｎｄｓａｔ　ＴＭ　

（或ＥＴＭ＋）多光谱遥感影像，以及太湖流域行政　

界线网、太湖流域水系图、太湖流域地　的相关统　

计资料等辅助数据。运，Ｌ｝Ｊ　ＲＳ和ＧＩＳ相结合的技　

术进行遥感影像预处理、辐射纠正、几何纠正和图　

像配准。在人机交互方式　目视解译，建立土地利　

用空间数据库和属性数据库，得到２００８年太湖流　

域的土地利用／覆被现状图。经同期土地利用详查　

资料和典型区野外实地抽样训查验证，解译精度达　

到８５％以上。　＇——　图１研究区域　边界　主要河流　＿湖泊　

基于全闻土地资源分类系统和太湖流域土地　

利用现状，以土地利用方式和覆盖特征为主要分类　

依据，将研究　内土地利用类型划分为耕地、林地、　

草地、水体、建设川地、未利用土地等６类，并建立　

土地利川数据库，数据以Ｃｏｖｅｒａｇｅ格式存储。用　

ＧＩＳ和景观分析软件Ｆｒａｇｓｔａｔｓ等方法对评价单元　

内的主要因子指标进行量化统计和标准化处理；利　

川这些主要『天］子　ｆ）（域空间分析尺度上构建景观　

空间生态风险评估模型，对研究区进行生态风险评　

估斤利川地统计学巾的空间分析方法，得到生态风　

险指数空间分布　，从而对研究区内生态风险的空　

间特征进行研究。　

２研究方法　

根据生态风险与景观格局之问的经验关系，可　

以构建生态风险综合指数　’　，将每一单元格网内　

生态风险的程度刚格网内各个景观类型面积的比　

重、ｆ扰度指数和脆弱度指数来表示，其计算公　

式为：　

，　ＥＲＩ＝∑　、　１　＾　

式巾：职，——景观生态风险指数；ｎ——景观　类型的数量；Ｅ　——景观类型ｉ的十扰度指数；　

Ｆ　——景观类型ｉ的脆弱度指数；Ｓｋｉ——第ｋ个风　

险小区ｉ类景观组分的面积；ｓ　——第ｋ个风险小　

区的总面积。

　２卷第５期　许妍等．太湖流域景观生态风险评估　

其中，本研究选择了景观破碎度指数（Ｃ）、景　

观分离度指数（Ｓ）、景观优势度指数（ＤＯ）来反映　

景观格局对生态风险的影响，通过景域受ｆ扰的程　

度，对各个指数进行叠加，用其反映不同景观所代　

表的生态系统受十扰的程度，计算公式如表１所　示。其中，凡为景观类型ｉ的斑块数；Ａ　为景观类　

型ｉ的总面积；Ｄ　为景观类型ｉ的距离指数；Ｐ　为　景观类型ｉ的面积指数；Ｒ　Ｒ　、Ｌ　分别为相对密　

度、相对频率和景观比例；ａ、ｂ、Ｃ为各指数的权重　

值，分圳为０．５，０．３和０．２。　

表１　景观格局指数计算方法　

序号　名称　计箅方法　

ｌ景观破碎度指数（ｃ）　ｃ　＝。　

２景观分离度指数（　）　，＝　

３　最观优势度指数（。ｏ）ＤＯ　＝（，　

４景观十扰度指数（Ｅ）　Ｅ　－Ｉ－ａＣ　＋ｂＳ　＋ｃＤＯ　

ｓ景观　度　Ｆ　蕖　晡　

３结果分析　

３．１　景观格局指数计算　

基于２００８年土地，Ｉ］ＩＨ现状图（图２）得到太湖　

流域不同景观类型的组成结构，可以看｝｝｛该　域景　

观格局差异性显著，耕地、林地、建设用地和水体是　

太湖流域研究区内的主要景观类型，约占整个太湖　

流域面积的９９％，其他用地类型仅为１％左右。其　

Ｎ　

图２　２００８年土地利用现状　地　土地　中林地主要位于天目山区及茅山丘陵区，而北部地　

区建设用地最为集中。　

根据上述公式，分别计算了安吉县、长兴县等　

１４个县市区的１９９０－－２００８年５种生态系统的破　

碎度、分离度及优势度。因未利川土地数量很少，　在计算过程巾可忽略不计。结果如图３所示。耕　

地的破碎度值低于其他几类，安吉县的耕地破碎度　略高于其他县市。除常州市区林地破碎度较高以　

外，其他县市的林地破碎度值相对较低，而建设用　

地、水体及草地的破碎度要明显高于耕地和林地，　

说明这３类生态系统的斑块数量增加而面积缩小，　

受外界十扰较为强烈，其巾镇江市区的水体、草地　

及建设用地的破碎度最高。同一区域内的不同景