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齐齐哈尔市土地利用生态安全预警研究

2017-07-10杨凤海赫轩赵烨荣宋佳佳张颖陈丝露刘畅

东北农业大学学报 2017年6期
关键词:警情土地利用预警

杨凤海,赫轩,赵烨荣,宋佳佳,张颖,陈丝露,刘畅

齐齐哈尔市土地利用生态安全预警研究

杨凤海,赫轩,赵烨荣,宋佳佳,张颖,陈丝露,刘畅

(东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨150030)

以黑龙江省齐齐哈尔市为研究区,基于RS和GIS技术,揭示1990~2015年土地利用变化特征及规律,运用“压力-状态-响应”模型构建生态安全预警指标体系,在500 m×500 m栅格单元内实现齐齐哈尔市土地利用生态安全预警测度及评价。结果表明,①研究区耕地、林地及未利用地面积持续增长,草地、建设用地面积呈波动式增长,水域面积大幅度缩减,土地利用变化过程由剧烈趋于平缓;②1990~2015年,研究区生态安全水平总体呈上升趋势,警情级别由中警转化为轻警,逐渐向预警区间过渡,退耕还林还草、水土流失治理等生态建设性投入取得成效;③区域生态安全警情时空分异特征显著,市辖区安全水平较低,中部地区、主要流域及林区水平较高,25年间警情综合指数低值分布范围逐渐缩减,高值范围持续扩张,轻警面积逐渐取代中警居于优势地位。研究结果可为区域土地生态安全监测治理、构建生态安全格局以及土地利用规划提供依据。

土地利用;生态安全;预警;齐齐哈尔市

土地生态系统是农业生产、城市发展及社会经济活动重要基础[1]。土地利用变化集中体现人类活动对土地生态系统影响,其生态效应已成为自然与人文过程、生物化学循环、气候乃至全球环境变化等研究切入点[2-4]。土地利用与生态环境矛盾日益突出,探索土地生态安全变化过程和规律,构建符合区域特点预警体系,防止土地利用向无序方向发展,成为当前土地利用与管理领域研究重点[5]。

国外相关研究主要以土地质量、环境变化评价及监测预警为主,研究内容包括耕地水土流失、土地利用动态变化、土壤结构变化监测等[6-10]。国内研究对预警基本理论和方法探讨较为系统全面,展开大量实证研究[11-14]。研究方法主要运用于指标量化与确定权重、划分警度、构建指标体系及警情评价预测等方面[15-20]。目前,土地生态安全预警相关研究多偏重单一时间变化,将警情评价结果空间定量化并服务于土地利用格局优化研究较少[21-22]。随着方法和技术手段不断成熟,空间尺度选择已逐渐打破行政界线,区域内部生态安全差异及生态过程研究有待扩展。

本文以黑龙江省齐齐哈尔市为研究区,在RS、GIS平台支持下,综合多源数据分析研究时段内区域土地利用变化特征和规律,在此基础上结合关键影响因素选取指标,以“压力-状态-响应”(PSR)模型为框架构建土地利用生态安全预警指标体系,在500 m×500 m栅格尺度上实现指标空间化表达及生态安全预警测度,分析警情变化时空分异特征,反映研究时段内土地生态系统演变过程及发展水平,为区域土地生态监测治理、构建生态安全格局以及土地利用规划提供依据。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

齐齐哈尔市位于黑龙江省松嫩平原西部,地理坐标为东经122°~126°、北纬45°~48°,地处黑、吉、蒙3省交汇地带,东临大庆、绥化,南接吉林省白城,向西延伸至内蒙古呼伦贝尔,北与黑河、大兴安岭接壤,是东北地区典型重工业及商品粮基地。境内地域辽阔,现辖7区8县及1个县级市,全市总人口560万人,土地总面积4.23万km2。平均海拔146 m,地势北高南低,较为平坦。属中温带大陆性季风气候,四季分明,太阳辐射充足且雨热同季,年平均气温3.6℃,多年平均有效积温为2 790℃,年均无霜期为122~151 d。齐齐哈尔地属半湿润半干旱地区,多年平均降水量415 mm、蒸发量达1 415.6 mm,南部、中部及北部分别为温暖干旱、温和半干旱及温凉半湿润农业气候区,在地理环境及资源经济等方面具有明显地带过渡特征,随农业发展和城镇化建设进程不断推进,生态环境问题日渐突出,土地退化严重,水土污染加剧,区域土地利用及生态安全问题较为典型。

1.2 数据来源

本研究采用1990、2001及2015年三期遥感数据,分别选用空间分辨率为30 m Landsat5 TM影像、Landsat7 ETM+影像和Landsat8 OLI影像,时相选择均在6~9月,且影像云量低于5%。在ENVI 5.3及ArcGIS 9.3软件支持下,完成遥感影像辐射校正、投影变换、几何校正、波段融合及裁剪;在1 ϑ 3万比例尺下参照全国土地利用分类体系人工目视解译,将研究区土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地及未利用地6类;精度检验分类结果表明,Kappa系数均>0.82,所提取土地利用数据精确度较高。降水量数据来源于1990年以来齐齐哈尔地区各气象站点观测数据,经空间插值处理完善后,以500 m×500 m栅格为单位进行区域统计。其他人口、社会、经济统计数据均来源于《黑龙江统计年鉴》和《齐齐哈尔市经济统计年鉴》。

2 研究方法

2.1 土地利用变化模型

2.1.1 土地利用动态度

土地利用动态度反映一定时间范围内某土地利用类型数量变化情况,计算方法如下:

式中:K表示研究时段内某单一土地利用类型动态度;Ua和Ub分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型面积;T为研究时段长,当T单位设定为年时,K值则表示某种土地利用类型年变化率,反映研究区内各用地类型变化速率和变化程度,为土地利用现状及变化趋势分析提供依据。

2.1.2 土地利用变化强度

土地利用变化强度指数通过计算各用地类型面积变化量占区域总面积比例,定量描述一定时间范围内单位面积上某土地利用类型变化情况,反映其增长或流失程度,计算公式如下:

式中:LTI表示研究时段内某单一土地利用类型变化强度指数;Ua和Ub分别为研究期初及研究期末某一土地利用类型面积;LA为区域土地总面积,T为研究时段长,以年为单位计算。

2.2 预警指标体系构建与权重确定

土地生态是土地生态系统各要素间物质迁移、能量流动及信息交换内外表现,是土地生态系统稳定或波动状态。土地利用生态安全预警则结合区域土地利用对生态环境影响,明晰引发警情变化关键因素,准确表达区域土地生态系统状态及演变规律,结合土地利用特点揭示警情产生原因,达到监测、排警目的[5]。因此本文所构建预警指标体系时,在指标选取上除参考科学性、准确性及可操作性等基本原则外,还考虑:①客观反映区域主要生态环境问题,表达土地生态系统状态;②指标具有动态性和空间可量化性,可准确测度警情时空变化及发展趋势;③可反映土地利用情况且具备调控功能,为土地利用格局优化、配置提供支撑和依据。

“压力-状态-响应”(PSR)模型是生态评价广泛应用的概念模型,可反映人类社会经济活动与生态环境间相互作用关系[23-24]。本文结合研究区气候、环境及土地利用特点,基于PSR模型选取包括人口、资源、社会、经济等因素在内21个指标构建齐齐哈尔市土地利用生态安全预警指标体系。在该模型框架中,压力表示人类活动对生态系统造成负荷,就本文研究区而言,主要源于人口压力、人为扰动和环境污染等方面,分别以人口指标、人均水域面积、人类干扰指数及污染物负荷量等指标表达;状态表示生态系统发展水平及状况,在指标选取上考虑研究区气候因素及土地沙化、水土流失等主要生态问题及土地生态系统结构与功能,包括森林盖度、生物多样性、土地承载能力及土地利用结构合理程度等;经济发展和政府调控对土地生态系统运行至关重要,在响应指标层中选择生态环境治理、农田基础设施建设、生态建设投入及产业结构等相关指标,表征针对生态环境问题采取人为应对措施及政策取向。最后运用层次分析法构造判断矩阵、对指标赋权,通过一致性检验确定权重值,如表1所示。

2.3 预警指标空间化表达

土地生态安全评价、预警评价单元主要分为面状矢量单元和点状栅格单元两类[25]。面状单元以行政区、流域和景观等矢量面元为信息载体,数据获取简便直接,但评价结果难以实现空间位置精确表达;点状单元则以栅格为信息载体,可最大限度提高数据空间准确性。本文结合矢量面状与栅格点状两种预警单元,针对不同数据源采取不同空间量化方式。具体方法为:以500 m×500 m栅格作为空间量化最小单元,对于土地利用数据及降水量数据,分别运用空间叠加分析及空间插值等方法,经运算后直接量化到逐个栅格单元;对人口、社会、经济统计数据,以行政区为单位统计后赋值到矢量属性表中,再经栅格化处理实现指标数据空间化表达。

表1 齐齐哈尔市土地利用生态安全预警指标体系Table 1Index system of early warning to land-use ecology security in Qiqihar city

2.4 土地利用生态安全预警测度

2.4.1 数据标准化

为科学分析和对比各项指标,采用极差标准化法,对预警指标数据标准化处理,使各变量数值均落在0~1范围内,消除因量纲不同对评价结果产生的影响。计算公式如下:

式中:X*为标准化值,Xij为第i年第j项指标实际值,Xmax和Xmin分别为该指标时间序列内最大值和最小值。当评价指标安全趋势为正向时,采用公式(3)计算,安全趋势为负向时,采用公式(4)计算。

2.4.2 生态安全警情综合指数测算

采用综合指数评价法计算生态安全警情综合值,将各单项指标加权求和,反映当前土地生态系统整体及各子系统安全水平,评价其存在警情及危险程度。计算模型如下:

式中:ESI为生态安全警情综合指数,表示区域生态安全水平,取值范围0~1。

其值越高表示生态安全水平越好,反之则越差。Pi为第i个指标标准化值,Wi为第i个指标权重,n为指标总数。

2.4.3 警度划分

在生态安全预警过程中,需根据研究区警情状况划分等级界限,判断警情轻重程度即警度[5]。在参考文献[26-27]基础上,综合考虑研究区域性、时间性以及警情综合指数分布状况,采用相对确定法将警度划分为5个等级,如表2所示。

表2 区域生态安全警情等级划分标准Table 2Standard for warning situation classification of regional ecology security

3 结果与分析

3.1 土地利用变化分析

3.1.1 土地利用数量变化

如表3所示,1990年研究区土地利用类型以耕地为主,分布广泛,面积比重达70.05%;地表水资源丰富,占总面积17.38%;建设用地、林地及未利用地所占比例分别为4.50%、3.94%和2.63%;草地面积仅为634.59 km2,占比最小。至2015年,耕地面积净增长1 956.20 km2,增长主要来源于水域、林地和未利用地转化;水域面积减少4 133.81 km2,转出面积中67.73%开垦为耕地,27.85%转化为草地和未利用地;草地及建设用地面积变化量均较小,前者变化特征为先增后减,后者则为先减后增,有建设用地占用耕地现象,但占补相对平衡;林地、未利用地面积均有所增长,其中林地增长主要源于退耕还林,2015年面积比例达5.73%,仅次于水域;未利用地增长幅度最大,90%以上源自水域及耕地退化,在自然及人为因素作用下,水土流失问题日益突显。

表3 齐齐哈尔市土地利用类型、面积及比例Table 3Area and percentage of land use types in Qigihar city

3.1.2 土地利用变化强度及速度

1990~2001年,研究区土地利用变化较剧烈,其中水域缩减强度最大,为-0.53%;其次是未利用地和耕地,增长强度分别为0.23%和0.16%;其余各类用地变化强度相对较小,绝对值均不超过0.1%,表明在该阶段土地利用过程中水域、未利用地和耕地变化占主导地位。在变化速度上,未利用地及草地变化速度最快,动态度分别为8.65%和6.94%;其次是水域,以平均每年223.69 km2速度持续缩减,为面积净变化量最大一用地类型;林地和耕地增长速度相对平缓,动态度分别为1.16%和0.23%;建设用地相对于耕地,两者变化速度相同,变化趋势相反。

2001~2015年,土地利用变化整体趋于平稳,除耕地、林地和建设用地外,其余用地类型变化强度及速度均有所减缓。该阶段水域及耕地变化仍占主导,强度指数分别为-0.28%和0.20%;未利用地强度指数由0.23%降至0.03%,与建设用地基本持平;林地增加强度提升0.04%,草地则因开垦耕地而流失,流失强度为0.07%。在变化速度上,耕地、林地长期处于稳定增长,变化速度有小幅度提升;水域面积年缩减速度较上一时段降低19.67%;草地及未利用地变化幅度较大,草地面积由上阶段快速增长演变为低速负增长,年均减少27.62 km2,未利用地面积增长速度由8.65%降至0.59%,表明土地退化速度减缓。

图1 齐齐哈尔市土地利用变化强度及动态度Fig.1Intensity and dynamic degree of land use change in Qigihar city

综上所述,从生态安全角度,每种土地利用类型均有各自生态作用,适宜的土地利用方式、结构及强度利于土地发挥生态作用,对生态环境产生正面影响,不符合规律的土地利用可导致生态系统稳定性降低,阻滞生态安全水平提高。耕地、林地、草地增长,一方面在气候调节、水土保持及维护生物多样性等方面起积极作用,另一方面农用地化肥、农药施用易加重污染负荷;水域面积缩减、未利用地增长和建设用地布局分散、利用低效等问题均对生态环境产生负面影响。因此,在预警过程中,结合以上土地利用状况分析警情变化特征及原因,可为用地布局优化提供对策建议,利于排除警患,促进区域土地利用生态安全水平提升。

3.2 土地利用生态安全警情评价

3.2.1 警情演变趋势分析

根据公式(5),运用ArcGIS 9.3栅格计算器计算1990、2001和2015年各栅格单元生态安全警情综合指数,依据研究区警情分级标准对警度划分,结果见表4。25年间,研究区生态安全状况总体改善,警情综合指数由0.462提升至0.526,警情级别由中警转化为轻警,并逐渐向预警级别过渡,土地生态系统持续向较稳定方向演化。

从各区县警情等级变化看,1990年富裕县、龙江县、甘南县警情综合指数在0.478~0.538,处于轻警级别;克东县、泰来县、讷河市、克山县、市辖区及拜泉县警情综合指数在0.418~0.478,处于中警级别;依安县生态安全水平最低,警情综合指数<0.418,处于重警状态;研究区除富裕、龙江和甘南地区生态安全状况相对较好外,其余各县均存在不同程度生态环境问题,生态系统不稳定且负面干扰强烈。2001年,富裕县、龙江县、甘南县、克山县、市辖区及拜泉县警情等级保持不变;克东县、泰来县和讷河市警情等级由中警转为轻警,依安县警情等级由重警转为中警;此时研究区内已不存在重警级别区县,大部分地区维持基本生态服务功能,但生态系统仍不稳定。2015年,富裕县、甘南县、泰来县及讷河市警情综合指数在0.538~0.618,警情等级由轻警转化为预警;克山县、拜泉县和依安县警情综合指数均有所提升,由中警转化为轻警;龙江县及克东县警情综合指数分别为0.535和0.526,警情等级仍为轻警,但已接近预警区间下限;市辖区生态安全水平提升幅度较小,警情综合指数始终滞留在中警区间;此时大部分区县生态安全水平明显好转,生态环境压力缓解,抗干扰能力逐步提升。

结合土地生态安全压力、状态、响应指数(见图2)与土地利用变化特点分析警情演变过程可知,1990~2001年,研究区警情综合指数平均值由0.462提升至0.482,警情级别由中警转为轻警,压力、响应指数提升,状态指数下降。该阶段土地利用变化相对剧烈,土地利用方式和结构尚处于调整阶段,未利用地面积增加、水域面积缩减幅度较大,土地沙化、水土流失问题突出;由人口增长及人类干扰带来生态压力减小,但农用地增加导致农田污染物负荷加重,生物丰度及土地生态承载能力下降;在响应层面,农田灌溉设施逐渐完善,水土流失治理、退耕还林还草工程实施初见成效,产业结构不断调整,带动生态安全整体水平提升,但提升幅度相对较小,大部分地区生态安全状况仍不容乐观。

2001~2015年,研究区警情综合指数平均值由0.482升至0.526,警情级别为轻警并逐渐向预警区间过渡,压力指数由增转降,状态指数及响应指数均呈上升趋势。该阶段土地利用变化趋于平缓,用地方式及结构得到优化调整,未利用地面积增加、水域面积缩减幅度减小,耕地、林地面积比例逐渐增大,土地利用多样性和生物丰度逐步提升;但农药、化肥和农膜大量施用不断增加土地生态系统负担,草地逐渐退化,土地生态承载力持续下降;在响应层面,这一时期各指标持续提升对土地生态系统运行产生积极影响,区域生态建设性投入比例增大,土地沙化减缓,水土流失综合治理效果较好,表明人为响应及政策调控在预警体系中发挥调节作用,在缓解生态环境压力同时改善生态系统状态,生态安全水平整体提高。

表4 齐齐哈尔市及各区县警情评价结果Table 4Evaluation results of warning situation in Qigihar city and its districts and counties

图2 齐齐哈尔市生态安全压力、状态、响应指数Fig.2Pressure,state and response indexes of ecological security in Qiqihar city

3.2.2 警情空间变化特征

如图3、表5所示,由警情空间分布可见,1990年中警级别占比最大,为43.01%,主要分布在研究区西部及克东、克山两县;其次是重警和轻警,分别占研究区总面积26.71%和22.05%,重警集中分布在市辖区及讷河市、依安县、拜泉县等农业发达地区,轻警则主要分布在境内江河流经地区;预警区域占比不足10%,集中在富裕县乌裕尔河流域以及森林覆盖较高的西部和东北部地区;处于无警状态土地面积仅为413.81 km2,表明绝大部分土地存在生态安全隐患。

2001年,大部分地区警情等级提升,重警区域面积大幅减少,占比降至8.89%,在空间分布上除市辖区基本维持原状外,总体向东部克山县聚集,该县为黑土开发较早、垦殖指数较高地区,受水蚀侵害较重,坡耕地水土流失现象日益突出,生态环境恶化;在产业结构调整及农田保护作用下,讷河市、依安县和拜泉县重警区域逐渐向中警转化,甘南县和泰来县境内中警区域大部分转化为轻警,轻警面积比重增加到34.19%、中警区域面积基本保持稳定;预警及无警比例均小幅提升,分布在主要河流流域及林区,生态安全状况整体好转。

2015年,轻警级别取代中警原有优势地位,占研究区总面积54.58%;处于重警及中警级别土地面积持续缩减,其中重警所占比仅3.87%,集中分布在市辖区,中警面积比例下降到13.47%,主要分布在克山、拜泉地区,以上两县除水土流失和侵蚀相对较重以外,农田基础设施建设始终滞后于农业发展,在研究区范围内生态安全水平相对较差;随中心城区东进南移城市发展战略推进,市辖区东南部中警面积有所增加;预警及无警占比小幅度提升,主要分布在研究区林地相对集中及水资源充足地区,生态安全状况改善,土地生态系统向稳定方向发展。

表5 齐齐哈尔市警情等级与面积比例Table 5Warning situation grade and area ratio in Qiqihar city

图3 齐齐哈尔市生态安全警情时空分异Fig.3Temporal and spatial distribution of ecology security warning situation in Qiqihar city

随着退耕还林、水土流失治理、“三化”草场治理及北部引嫩等重点工程推进和实施,重警及中警级别面积大幅度减退,轻警、预警和无警范围逐渐扩大。其中讷河、依安、泰来及甘南等地区生态环境改善效果较好,大量农林建设性投入使土地利用结构持续优化,水土流失及土地沙化治理取得成效,耕地、林地、草地比例增加对生态环境调节作用明显,促进生态安全整体水平提升。而市辖区、拜泉县、克山县等警情综合指数偏低区域,普遍存在人口基数大、人均资源占有量低等特点。其中市辖区作为齐齐哈尔市社会经济发展重心,重工业、装备制造业发达,土地生态系统承担工、农业生产双重负荷,人为扰动频繁,存在建设用地增长强度大、布局分散等问题,短时间内难以实现用地结构快速调整与优化,生态安全状况始终处于较低水平;克山、拜泉地区耕地面积比例大且用地结构单一,农田基础设施建相对薄弱,因而其农药、化肥等污染物负荷较重,生物多样性、土地承载力以及自我调节能力不足。究其原因,土地利用结构与方式是影响生态安全警情变化关键。针对以上生态脆弱区域需重点监测并采取排警措施,合理调整用地布局,在保护基本农田基础上提高林地、草地比例,充分发挥各用地类型生态功能同时提高集约利用水平,加强农田基础设施建设和土地生态环境综合治理,遏制生态环境恶化,促进生态系统健康、可持续发展。

4 讨论与结论

a.目前生态安全预警相关研究成果较多,警情综合评价及警情预测研究普遍,其中评价类研究多侧重警情时空变化规律,反映土地利用与警情变化内在联系方面研究较少,预警单元选择以中尺度区域层面居多,空间表达精确度略显不足[20,38]。与同类研究相比,本文采用500 m×500 m栅格作为基础评价单元,针对不同数据源特点采取相应空间量化方式,在提高预警空间位置准确性、真实反映土地生态系统演变过程等方面,可为后续研究提供思路和借鉴,结合区域土地利用特点分析警情变化原因,对优化用地布局、排警调控具有一定参考意义。而预测类研究中,徐美、陈美婷等对警情变化分析仅限于时间序列,缺乏空间分异特征探究,但运用预测模型可准确模拟未来一段时间内生态安全演变趋势[15,29]。在本研究基础上,采用模型预测模拟空间格局,可更大程度满足土地生态安全监测管理需要,防止决策滞后、控制生态环境恶化。

b.25年间研究区土地利用变化过程由剧烈趋于平缓,用地结构不断调整且利用率逐步提高,土地利用生态安全状况总体呈改善趋势,警情综合指数整体由0.462提升到0.526,警情级别由中警转化为轻警,并逐渐向预警区间过渡。齐齐哈尔市警情综合指数提升主要得益于响应层因子对压力、状态层面调控作用。退耕还林还草、水土流失治理等生态建设性投入成效良好,农业、重工业迅速发展也带来负面干扰,如土地承载力下降、环境污染等,应巩固并加强综合治理,并针对部分生态脆弱区域重点监测,结合区域土地利用特点制定排警对策及优化方案,控制土地生态系统逆向变化,保持生态系统向安全、稳定方向发展趋势。

c.本文运用的预警体系、模型与方法可为其他区域生态安全预警研究提供参考,但存在以下问题:一是为准确反映土地利用生态安全水平及非正常生态安全状态的时空范围和轻重程度,本文所建立预警指标体系具有区域特色,指标选择及警度划分存在一定相对性和主观性。二是由于获取数据尺度不统一,在指标空间化表达过程中,部分以行政区划为单位指标难以具体量化到逐个栅格单元,对空间表达效果有一定影响,应进一步完善。

[1]许倍慎.江汉平原土地利用景观格局演变及生态安全评价[D].武汉:华中师范大学,2012.

[2]Turner B L,Meyer W B,Skole D L.Global land-use/land-cover change:Towards an integrated study[J].Ambio,1994,23(1): 91-95.

[3]杨风亭,刘纪远,庄大方,等.中国东南红壤丘陵区土地利用变化的生态环境效应研究进展[J].地理科学进展,2004,23(5): 43-55.

[4]李昭阳,李雪,汤洁,等.吉林省辽河流域土地利用对气候变化的响应研究[J].水土保持研究,2014,21(6):104-110.

[5]吴冠岑.土地生态系统和安全预警[M].上海:上海交通大学出版社,2012.

[6]Tegler B,Sharp M,Johnson M A.Ecological monitoring and assessment network's proposed core monitoring variables:an early warning of environmental change[J].Environmental Monitoring& Assessment,2001,67(1-2):29-55.

[7]Stéphenne N,Lambin E F.A dynamic simulation model of landuse changes in Sudano-sahelian countries of Africa(SALU)[J].Agri⁃culture Ecosystems&Environment,2001,85(1-3):145-161.

[8]Katlan B,Sayyed M A.Regionnal study on use of geographical in⁃formation system and early warning in desertification control and movement of Schistocerca gregaria[M].Damascus:MAAR Press, 1999.

[9]Capparelli G,Tiranti D.Application of the MoniFLaIR early warn⁃ing system for rainfall-induced landslides in Piedmont region(Ita⁃ly)[J].Landslides,2010,7(4):401-410.

[10]Parr T W,Sier A R,Battarbee R W,et al.Detecting environmen⁃tal change:science and society perspectives on long-term research and monitoring in the 21st century[J].Science of the Total Envi⁃ronment,2003,310(1-3):1-8.

[11]傅伯杰.区域生态环境预警的理论及其应用[J].应用生态学报,1993,4(4):436-439.

[12]黄贤金,曲福田.耕地生态经济预警的理论与方法[J].生态经济,1998(5):14-17.

[13]吴次芳,鲍海君.土地资源安全研究的理论与方法[M].北京:气象出版社,2004.

[14]曹新向.旅游地生态安全预警评价指标体系与方法研究——开封市为例[J].环境科学与管理,2006,31(3):39-43.

[15]徐美,朱翔,刘春腊.基于RBF的湖南省土地生态安全动态预警[J].地理学报,2012,67(10):1411-1422.

[16]张利,陈影,王树涛,等.滨海快速城市化地区土地生态安全评价与预警——以曹妃甸新区为例[J].应用生态学报,2015,26 (8):2445-2454.

[17]梅宝玲,陈舜华.内蒙古生态环境预警指标体系研究[J].南京气象学院学报,2003,26(3):384-394.

[18]黎德川,廖铁军,刘洪,等.乐山市土地生态安全预警研究[J].西南大学学报:自然科学版,2009,31(3):141-147.

[19]裴巍,付强,刘东,等.基于改进投影寻踪模型黑龙江省土地资源生态安全评价[J].东北农业大学学报,2016,47(7):92-100.

[20]徐成龙,程钰,任建兰.黄河三角洲地区生态安全预警测度及时空格局[J].经济地理,2014,34(3):149-155.

[21]谢花林.基于GIS的典型农牧交错区土地利用生态安全评价[J].生态学杂志,2008,27(1):135-139.

[22]曲青林,曹爱霞,刘学录.兰州市土地利用生态安全评价[J].环境科学研究,2009,22(6):753-756.

[23]焦红,汪洋.基于PSR模型的佳木斯市土地生态安全综合评价[J].中国农业资源与区划,2016,37(11):29-36.

[24]王磊,郭灿,李慧明.基于PSR-TOPSIS模型的宁夏回族自治区土地生态安全评价[J].水土保持研究,2016,23(6):154-159.

[25]付博,姜琦刚,任春颖.扎龙湿地生态脆弱性评价与分析[J].干旱区资源与环境,2011,25(1):49-52.

[26]吕建树,吴泉源,张祖陆,等.基于RS和GIS的济宁市土地利用变化及生态安全研究[J].地理科学,2012,32(8):928-935.

[27]宋戈,连臣.黑龙江省耕地资源安全预警分析及预警系统的构建[J].农业工程学报,2012,28(6):247-252.

[28]张秋霞,张合兵,刘文锴,等.新郑市耕地生态安全动态预警研究[J].水土保持研究,2017,24(1):256-264.

[29]陈美婷,匡耀求,黄宁生.基于RBF模型的广东省土地生态安全时空演变预警研究[J].水土保持研究,2015,22(3):217-224.

Study on early warning for ecological security of land use in Qiqihar city/

Land ecology security was the basis of sustainable development of human and society. Supported by RS and GIS technology,taking Qiqihar city in Heilongjiang Province as the study area,the paper analyzed characteristics of land use change in Qiqihar city from 1990 to 2015.And then early warning index system for ecological security was established on basis of"Pressure-State-Response"model.Finally, 500 m×500 m girds have been established to put the measurement and evaluation of early warning for land-use ecology security into effect in Qiqihar city.The results showed that,①The area of cultivated land, forest land and unused land kept increasing.Grassland and construction-used land area fluctuated with increasing trend.Water area reduced greatly year by year.In the process of land use change,the speed and intensity tended to be gentle;②The level of ecological security in the study area showed an upward trend during the period from 1990 to 2015.The warning grade had transformed from the medium alarm to lightalarm and approached the early alarm interval gradually.The results had been benefited from the ecological construction investment of returning cultivated land to forest and grassland,water loss and soil erosion control and so on;③The temporal and spatial variation characteristics of regional warning situation were significant.The municipal district ecological security level was low.And the ecological security level of central region,the main river basin and forest region was relatively high.In the past 25 years,the area with low values of warning situation composite indexes reduced gradually,and high value of the area continued to expand.The light alarm grade area gradually replaced the dominant position of the medium alarm grade finally.The research could provide scientific evidence for the regional land ecology security monitoring and control,the construction of ecological security pattern and the land-use planning.

land use;ecological security;early warning;Qiqihar city

X171

A

1005-9369(2017)06-0059-10

时间2017-6-26 17:28:48[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170626.1728.016.html

杨凤海,赫轩,赵烨荣,等.齐齐哈尔市土地利用生态安全预警研究[J].东北农业大学学报,2017,48(6):59-68.

Yang Fenghai,He Xuan,Zhao Yerong,et al.Study on early warning for ecological security of land use in Qiqihar city[J]. Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(6):59-68.(in Chinese with English abstract)

2017-04-13

黑龙江省自然科学基金(D201401);东北农业大学博士启动基金(2012RCB67)

杨凤海(1967-),男,教授,硕士生导师,研究方向为土地利用及信息化技术。E-mail:yfhneau@163.com

YANG Fenghai,HE Xuan,ZHAO Yerong,SONG Jiajia,ZHANG Ying,CHEN Silu,LIU Chang(Shool of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University,Harbin, 150030,China)

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