
土地利用生态健康动态评价方法及应用研究
徐苏容, 周振民
土地利用生态健康动态评价方法及应用研究
Research on the Land Use Ecological Health Dynamic Evaluation and Application
土地利用模式直接影响着生态系统的健康,开展土地利用生态健康评估,对于促进土地资源的可持续利用具有现实意义。基于马尔可夫理论(Markov)构建了土地利用转化模型,经筛选确定了19项指标, 构成土地利用生态健康评价指标体系。提出了土地利用转化生态健康影响的动态评价方法。以河南省卫辉市为例,对土地利用的生态健康进行评价。结果表明,从2010到2020年,土地利用转化主要集中于7种类型,以农耕地、住宅、工业用地和果林用地为主。2010年属于健康的生态类型面积占总评价面积的40.51%,2020年属于健康的生态类型面积占总评价面积的36.20%,生态健康对比下降了6.31%。研究结果对于改善土地利用生态健康,促进经济社会可持续发展具有参考价值。
The land use mode directly affects the health of the ecosystem. The ecological health evaluation of land use is of practical significance to promoting the sustainable land resources utilization.This paper applies the Markov theory to construct the land use conversion matrix. 19 indexes are selected to construct evaluation index system for land use ecological health. A dynamic evaluation method is put forward. Taking Weihui County, Henan Province as an example, the evaluated results show that from 2010 to 2020, land use and transformation is mainly concentrated in 7 types, i.e. agricultural, residential, industrial, fruit and forest land use. The health ecological types accounted for 40.51% and 36.20% of the total evaluated area both in 2010 and 2020 respectively,which decreased by 6.31% with the comparison of two periods. The results have certain reference value for improving land ecological health and promoting local sustainable economic and social development.
土地利用 / 生态健康 / 动态评价 {{custom_keyword}} /
land use / ecological health / dynamic evaluation methods / applied study {{custom_keyword}} /
表1 土地利用生态健康评价指标体系Tab.1 Evaluation indicators of land use ecological health |
目标层α | 准则层βi | 指标层(γi) |
---|---|---|
土地利用生态健康评价指标体系 | 土地利用结构指标β 1 | 耕地占总面积的比例γ11;果园占总面积的比例γ12;林地占总面积的比例γ13;水域占总面积的比例γ14;未利用土地占总面积的比例γ15;交通运输占总面积的比例γ16; 城建与工业用地占总面积的比例γ17;住宅用地占总面积的比例γ18;其他建设用地γ19 |
土地利用弹性价值指标β 2 | 综合弹性价值γ21;单位面积生态价值γ22 | |
土地利用映射指标β 3 | 土地干扰度γ31;单位面积农药使用量γ32;单位面积化肥使用量γ33;耕地退化率γ34;土壤侵蚀γ35;湿地退化率γ36;新增土地开放利用量γ37 |
表2 土地利用生态健康评价等级划分Tab.2 Evaluation indexes for land use ecological health |
等级 | 生态健康状态 | 生态功能 | 生产水平 |
---|---|---|---|
Ⅰ(≥0.75) | 很健康 | 完好(生态和谐) | 很高(旱田,稻田) |
Ⅱ(0.75~0.60) | 亚健康 | 亚健康(次和谐) | 一般(灌木,稀疏林地、旱田正常) |
Ⅲ(0.60~0.35) | 中等 | 轻度病态(不和谐) | 低(生态退化,低植被草地) |
Ⅳ(0.35~0.10) | 不健康 | 病态(非常不和谐) | 很低(荒漠化,裸地) |
Ⅴ(≤0.10) | 恶化 | 严重病态(生态恶化) | 极低(生态环境恶化) |
表3 土地利用生态类型分类统计Tab.3 Classification of land use Ecotypes |
编号 | 生态类型 | 面积/hm2 | 编号 | 生态类型 | 面积/hm2 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
2010年 | 2020年 | 2010年 | 2020年 | ||||
1 | 山区乔木生态系统 | 615.32 | 872.71 | 15 | 陡坡灌木生态系统 | 1 468.44 | 1 493.62 |
2 | 山区稀疏森林生态系统 | 348.80 | 349.11 | 16 | 陡坡退化林地生态系统 | 1 167.05 | 1 187.06 |
3 | 山区灌木生态系统 | 206.69 | 192.50 | 17 | 陡坡低植被草地生态系统 | 320.77 | 319.18 |
4 | 山区低植被草地生态系统 | 759.81 | 794.94 | 18 | 陡坡裸地生态系统 | 72.66 | 73.91 |
5 | 山区稻田生态系统 | 1 344.59 | 526.46 | 19 | 陡坡石漠化生态系统 | 109.70 | 11.08 |
6 | 山区旱地生态系统 | 1 412.51 | 1 108.05 | 20 | 陡坡旱地生态系统 | 800.53 | 478.63 |
7 | 缓坡乔木生态系统 | 4 075.89 | 4 665.70 | 21 | 非常陡坡乔木生态系统 | 923.68 | 939.52 |
8 | 缓坡稀疏林地生态系统 | 1 198.15 | 214.30 | 22 | 非常陡坡灌木丛生态系统 | 178.51 | 181.58 |
9 | 缓坡灌木生态系统 | 692.59 | 1 693.83 | 23 | 非常陡坡退化林地生态系统 | 144.62 | 147.11 |
10 | 缓坡退化林地生态系统 | 530.95 | 421.75 | 24 | 非常陡坡低植被草地生态系统 | 211.43 | 215.06 |
11 | 缓坡低植被草地生态系统 | 1 087.14 | 832.85 | 25 | 非常陡坡裸地生态系统 | 39.19 | 39.86 |
12 | 平原稻田生态系统 | 2 660.31 | 1 309.58 | 26 | 非常陡坡石漠化生态系统 | 50.07 | 50.93 |
13 | 平原旱地生态系统 | 1 745.69 | 2 322.81 | 27 | 水域生态系统 | 3 428.91 | 3 318.19 |
14 | 陡坡乔木生态系统 | 5 525.36 | 5 947.52 | 28 | 其他生态系统 | 12 848.86 | 15 013.93 |
合计 | 22 204.07 | 21 252.11 | 合计 | 21 763.70 | 23 469.66 |
表4 土地利用转化矩阵(2010-2020)Tab.4 Land use change matrix (2010-2020) |
年份/土地利用类型 | 2020年 | 合计/% | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 (1) | 果园 (2) | 林地 (3) | 住宅与工业用地 (4) | 交通 (5) | 水域 (6) | 未开发利用 (7) | ||||
2010年 | 耕地 (1) | Aij /hm2 | 5 726.65 | 847.46 | 21.42 | 1 197.84 | 271.94 | 6.53 | 0 | 8 071.84 |
Bij /% | 70.95 | 10.50 | 0.27 | 14.84 | 3.37 | 0.08 | 0 | (18.05) | ||
Cij /% | 97.97 | 22.61 | 0.15 | 8.43 | 33.83 | 0.20 | 0 | |||
果园 (2) | Aij /hm2 | 6.10 | 2410.30 | 18.30 | 224.28 | 99.16 | 2.41 | 0 | 2 760.55 | |
Bij /% | 0.22 | 87.31 | 0.66 | 8.12 | 3.59 | 0.09 | 0 | (6.17) | ||
林地 (3) | Cij /% | 0.10 | 64.30 | 0.12 | 1.58 | 12.34 | 0.07 | 0 | ||
Aij /hm2 | 3.55 | 24.83 | 14 531.33 | 37.45 | 10.07 | 1.13 | 0 | 14 608.36 | ||
Bij /% | 0.02 | 0.17 | 99.47 | 0.26 | 0.07 | 0.01 | 0 | (32.66) | ||
Cij /% | 0.06 | 0.66 | 99.14 | 0.26 | 1.25 | 0.03 | 0 | |||
住宅与工业用地 (4) | Aij /hm2 | 80.43 | 38.44 | 50.78 | 12 591.00 | 23.41 | 0.71 | 0 | 12 784.77 | |
Bij /% | 0.63 | 0.30 | 0.40 | 98.48 | 0.18 | 0.01 | 0 | (28.59) | ||
Cij /% | 1.38 | 1.03 | 0.35 | 88.61 | 2.91 | 0.02 | 0 | |||
交通 (5) | Aij /hm2 | 6.38 | 5.25 | 1.70 | 6.38 | 278.89 | 0 | 0 | 298.61 | |
Bij /% | 2.14 | 1.76 | 0.57 | 2.14 | 93.40 | 0 | 0 | (0.67) | ||
Cij /% | 0.11 | 0.14 | 0.01 | 0.04 | 34.70 | 0 | 0 | |||
水域 (6) | Aij /hm2 | 1.70 | 3.55 | 0 | 98.59 | 53.62 | 3307.41 | 22.84 | 3 487.71 | |
Bij /% | 0.05 | 0.10 | 0 | 2.83 | 1.54 | 94.83 | 0.65 | (7.80) | ||
Cij /% | 0.03 | 0.09 | 0 | 0.69 | 6.67 | 99.68 | 1.07 | |||
未开发利用 (7) | Aij /hm2 | 20.71 | 418.91 | 34.05 | 54.62 | 66.67 | 0 | 2 114.96 | 2 709.91 | |
Bij /% | 0.76 | 15.46 | 1.26 | 2.02 | 2.46 | 0 | 78.05 | (6.06) | ||
Cij /% | 0.35 | 11.17 | 0.23 | 0.38 | 8.30 | 0 | 98.93 | |||
合计/% | 5 845.52 (13.07) | 3 748.74 (8.38) | 14 657.58 (32.78) | 14 210.16 (31.77) | 803.76 (l.80) | 3 318.19 (7.42) | 2 137.80 (4.78) | 44 721.75 (100.00) |
表5 生态健康评价等级与范围Tab.5 The evaluated grade on ecological health and scope |
等级 | 范围 | 类型 | 评价面积/hm2 | 评价状态 | 特征 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
2010年 | 2020年 | 2010年 | 2020年 | ||||
Ⅰ | ≥0.73 | 1,2,3,5,6,7,12 | 1,2,5,7,12 | 10 847.0 | 9 023.57 | 健康 | 稳定,可持续 |
Ⅱ | 0.73~0.65 | 8,9,10,13,14 | 3,6,8,9,13,14 | 9 858.97 | 10 279.0 | 亚健康 | 易破坏,易改造 |
Ⅲ | 0.65~0.55 | 4,11,15,21,22 | 4,10,15,21 | 4 493.34 | 3 449.84 | 病态 | 不稳定,易损,难改造 |
Ⅳ | ≤0.55 | 16,17,18,19,20, 23,24,25,26 | 11,16,17,18,19,20, 22,23,24,25,26 | 2 965.53 | 3 637.23 | 恶化 | 极不稳定, 十分脆弱,很难治理 |
1 |
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4 |
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5 |
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6 |
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7 |
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8 |
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9 |
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10 |
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11 |
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12 |
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13 |
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