铁岭市清河区土地生态空间风险评价

摘要 基于2013—2017年清河区统计数据及土地空间利用数据，运用景观格局分析法，通过斑块密度指数、破碎度指数、Shannon多样性指数、景观干扰度、景观生态损失度等指标对清河区的生态空间进行生态风险评价。结果表明，5年内，清河区的林地和水域及水利设施用地类型逐渐密集，空间利用的复杂度不断上升，用地类型的内容逐渐增多。生态用地的整体性较高，但破碎度也逐年上涨。生态风险指数逐渐变大，更容易受到外界因素的影响而遭受破坏。

关键词 生态空间;风险评价;景观格局分析法;铁岭市清河区

中图分类号 X 826  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）17-0047-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.17.012

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Land Ecological Spatial Risk Assessment in Qinghe District of Tieling City

MA Xue-qing， LIANG Chen，SHANG Guo-fei

（School of Land Science and Spatial Planning， Hebei GEO University， Shijiazhuang，Hebei 050031）

Abstract Based on the statistical data and land space use data of Qinghe District from 2013 to 2017，the landscape pattern analysis method was used to analyze the ecological risk assessment of the ecological space in Qinghe District through patch density index， fragmentation index， Shannon diversity index， landscape disturbance degree， landscape ecological loss degree and other indicators. The results showed that within five years， the types of forest land， water areasand water conservancy facilities in Qinghe District had gradually become denser， the complexity of space utilization had continued to rise， and the content of land types had gradually increased. The overall nature of ecological land was relatively high， but the degree of fragmentation was also increasing year by year. The ecological risk index gradually became larger， and it was more susceptible to damage caused by the influence of external factors.

Key words Ecological space;Risk assessment;Landscape pattern analysis method;Qinghe District， Tieling City

任何生物维持自身生存与繁衍都需要一定的环境条件，一般把处于宏观稳定状态的某物种所需要或占据的环境总和称为生态空间[1]。生态用地是指受人类影响较小，具有调节大气、涵养水源、保持水土、保护生物多样性等功能的用地类型[2]。随着逐渐上升的经济状况，人地矛盾的问题日益严重。在所有的土地类型中，生态用地影响着人类生活生产的环境，同时也影响着人类的身体健康。

目前，随着国家城镇化进程的不断加快，以牺牲自然生态资源为代价的经济发展模式导致区域空间格局失衡、生态功能退化，从而严重影响了国土空间的高质量发展。因此，基于新一轮的国土空间规划改革，以生态空间管控作为重点的管理手段已成为国土空间管理必不可少的新选择。

近年来，许多学者对生态空间的格局变化及影响因素进行了研究。Chi等[3]建立了河口区景观生态敏感性评价模型，根据景观格局整合评价因素，分别对不同空间尺度进行效应验证，结果表明，200 m尺度平衡了精度、空间异质性以及数据量的所有要求，是该模型最佳的空间尺度。陈利顶等[4]提出了一种位置加权景观对比指数，满足了对降雨及土壤均质景观的研究，同时还可用于表征对特定监测点的相关贡献。王甫园等[5]对珠三角城市群生态空间游憩利用扩展的格局及影响因素进行了分析，发现珠三角城市群的生态空间游憩利用数量呈现“由少数向内、外同时扩展”以及“由外向内部分填充”的特征，且生态空间游憩利用主要受人口增长、城镇化发展、休闲旅游需求变化、区域生态空间治理政策和城市群规划理念的综合影响。赵亚琛等[6]利用景观生态优化的视角对台儿庄古镇的水环境生态空间适宜性发展进行了研究。

综上所述，研究生态空间格局变化有利于国土空间的高质量发展，并且对人类活动及环境健康也起到一定的指导作用。笔者基于2013—2017年清河区的生态空间土地利用现状，运用景观格局分析法，通过ArcGIS及Fragstats进行数据处理，找出清河区生态用地景观格局变化的规律，求得生态风险指数，从而对清河区的生态空间进行生态风险评价，为清河区生态空间的开发利用优化提供参考数据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

清河区位于辽宁省铁岭市东北部，属于市辖区。区行政区域地理坐标为124°03′44″～124°26′09″E、42°27′14″～42°37′57″N。地域面积为480.374 1 km 其中生态用地面积为288.574 0 km 占全区面积的60%。清河区地势东南高、西北低（图1），属北温带大陆性季风气候，一年四季分明，年均气温为7.5 ℃，年均降水量为690 mm。

清河区辖区内的清河水库为辽宁省第三大水库，最大库容9.71亿m3，正常蓄水5亿m3，具有防洪、灌溉、工业用水等功能[7]。作为铁岭市的生态重点保护区，清河区对周边城市维持生态安全起到了不可或缺作用。近年来，随着经济社会的发展，人类活动对清河区生态用地的影响程度逐渐增强，所以进行生态用地的风险分析就变得格外重要。

1.2 数据来源及处理

该研究所使用的数据均来源于铁岭市清河区统计资料及《铁岭市统计年鉴》。参照《土地利用现状分类标准》以及自然资源部全国第三次土地调查的用地类型分类，将土地生态利用空间划分为一级类和二级类2个分类层次体系。并根据铁岭市清河区的统计数据及土地空间利用数据，利用ArcGIS进行拓扑分析，形成数据库，通过Fragstats对其进行处理分析，得到铁岭市清河区生态用地利用变化情况。

1.3 研究方法

该研究基于生态风险评价、景观生态学理论和清河区的生态空间利用特征，整体上运用景观格局分析法。根据2013—2017年清河区景观格局的变化情况，参考相关文献[8-10]，建立景观生态的风险模型，并依据此模型对清河区的生态空间风险状况进行具体分析。

景观格局分析方法是用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的研究方法[11]，该研究主要通过斑块密度指数（PD）、破碎度指数（C）、Shannon多样性指数（SHDI）、景观干扰度（LDI）、景观损失度（LDD）和生态风险指数（ERI）6个指标对清河区土地生态空间利用现状进行风险分析。

（1）斑块密度指数。

斑块密度即在单位面积上的斑块数量，是景观格局分析的基本指数。斑块密度指数有利于不同大小景观间的比较，也可以直接反映土地利用景观斑块空间分布的均匀程度[12]。计算公式如下：

PD  i=N iA（1）

式中，i为生态类型， PD  i是生态类型i的斑块密度指数，N i为生态类型i的斑块数，A 是生态空间的总面积。

50卷17期  马雪晴等 铁岭市清河区土地生态空间风险评价

（2）破碎度指数。

破碎度指数反映了景观空间结构的复杂性，并且直接体现了人类活动的干扰程度。破碎度即土地利用斑块的破碎程度，其值越大，表示斑块越破碎[13]。其计算公式如下：

C i=N iA i（2）

式中，C i为生态景观的破碎度指数，N i为生态类型i的斑块数，A i为生态类型i的总面积。

（3）Shannon多样性指数。

Shannon多样性指数表示土地利用类型的数量及各种类型所占的比例。它能够反映景观的异质性、复杂度和丰富度，尤其敏感于景观中各斑块类型非均衡分布的状况，所以在群落生态学中被广泛应用于多样性的检测[14]。另外，在对比分析不同景观或者同一景观的不同时期的景观多样性变化时，Shannon多样性指数也是一个敏感指标，该指数越大，土地利用类型就越丰富，破碎度就越大。其计算公式如下：

SHDI= -mi=1[P i ln （P i）]（3）

式中，SHDI表示生态用地的Shannon多样性指数， i表示生态景观斑块类型，P i表示生态景观斑块类型i 所占全部清河区斑块数量的比例。

（4）景观干扰度。

景观干扰度是指由一个区域内各种景观所构成的生态系统受到外部因素（尤其是人类活动）的干扰程度，该区域的景观干扰度越大，生态风险就越大[15]，其计算公式如下：

LDI  i=αC i+β ED  i+γF i（4）

式中， LDI  i为地类i的景观干扰度，C i为破碎度指数; ED  i表示地类i的边缘密度，F i表示地类i的斑块聚合度。α、β、γ分别为C i、 ED  i、F i的权重，且α+β+γ= 该研究运用熵权法，确定了α、β、γ 3个指标的权重分别为0.57、0.39、0.04。

（5）景观损失度。

景观损失度即研究区内的一种景观结构被人类活动与自然外部环境干扰之后，其自身结构所受到损伤程度的大小[16]。它综合直观地反映了各种因素对环境的影响。与地类的景观干扰度和景观脆弱度有直接联系。其公式如下：

LDD  i =LDV  i ×LDI  i （5）

式中，LDD  i 为地类 i 的景观损失度;LDV  i 为地类 i 的景观脆弱度[17]，该研究所使用的景观脆弱度由专家咨询法并归一化获得;LDI  i为地类i 的景观干扰度。

（6）生态风险指数。

生态风险指数表示生态格局由于人类活动和外部自然环境干扰所造成的景观生态环境风险的易变情况[18]。其公式如下：

ERI= mi=1A iA× LDD  i（6）

式中， ERI 为生态风险指数，A为清河区的总面积，A i为地类i的斑块面积， LDD  i为景观损失度。

2 结果与分析

2.1 清河区生态空间动态变化分析