草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (1): 1-15.DOI: 10.11686/cyxb2021298
• 研究论文 •
收稿日期:
2021-08-03
修回日期:
2021-12-20
出版日期:
2023-01-20
发布日期:
2022-11-07
通讯作者:
冯琦胜
作者简介:
E-mail: fengqsh@lzu.edu.cn基金资助:
Yang-jing XIU(), Meng-jing HOU, Jiao-yang TIAN, Tian-gang LIANG, Qi-sheng FENG()
Received:
2021-08-03
Revised:
2021-12-20
Online:
2023-01-20
Published:
2022-11-07
Contact:
Qi-sheng FENG
摘要:
甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据(CCI-LC),利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示:1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2)所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3)土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。5)2005-2019年间,Moran’s I维持在较高水平,景观生态风险的空间分布呈正相关,聚集效应强。本研究旨在为西北地区土地利用规划和生态风险管控提供科学依据。
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新土地利用/覆盖类型New types of land use/cover | 原土地利用/覆盖类型编号Original code of land use/cover |
---|---|
耕地Cultivated land | 10,20,30 |
林地Woodland | 12,40,50,60,61,62,70,71,72,80,81,82,90,100 |
草地Grassland | 11,110,130,150,153 |
灌丛Shrubbery | 120,121,122,152 |
湿地Wetland | 160,170,180 |
水体Water body | 210 |
建设用地Built-up land | 190 |
裸地Naked land | 200,201,202 |
常年冰雪Permanent ice and snow | 220 |
表1 重分类原则
Table 1 Reclassification principle
新土地利用/覆盖类型New types of land use/cover | 原土地利用/覆盖类型编号Original code of land use/cover |
---|---|
耕地Cultivated land | 10,20,30 |
林地Woodland | 12,40,50,60,61,62,70,71,72,80,81,82,90,100 |
草地Grassland | 11,110,130,150,153 |
灌丛Shrubbery | 120,121,122,152 |
湿地Wetland | 160,170,180 |
水体Water body | 210 |
建设用地Built-up land | 190 |
裸地Naked land | 200,201,202 |
常年冰雪Permanent ice and snow | 220 |
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types | 2005 | 2010 | 2015 | 2019 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | |
耕地Cultivated land | 64964.07 | 12.760 | 65220.57 | 12.810 | 64880.37 | 12.743 | 63460.80 | 12.465 |
林地Woodland | 55452.24 | 10.892 | 55162.62 | 10.835 | 54878.94 | 10.779 | 54712.53 | 10.746 |
草地Grassland | 223086.15 | 43.817 | 223763.94 | 43.950 | 225527.49 | 44.297 | 227158.02 | 44.617 |
灌丛Shrubbery | 506.52 | 0.099 | 521.37 | 0.102 | 518.67 | 0.102 | 518.76 | 0.102 |
湿地Wetland | 643.68 | 0.126 | 643.59 | 0.126 | 643.86 | 0.126 | 643.77 | 0.126 |
水体Water body | 477.99 | 0.094 | 480.51 | 0.094 | 490.86 | 0.096 | 510.30 | 0.100 |
建设用地Built-up land | 618.39 | 0.121 | 901.44 | 0.177 | 1282.86 | 0.252 | 1800.00 | 0.354 |
裸地Naked land | 162165.96 | 31.852 | 161220.96 | 31.666 | 159691.95 | 31.366 | 159110.82 | 31.251 |
常年冰雪Permanent ice and snow | 1210.10 | 0.238 | 1206.18 | 0.237 | 1206.18 | 0.237 | 1206.18 | 0.237 |
表2 土地利用/覆盖类型面积
Table 2 Area of each land use/cover type
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types | 2005 | 2010 | 2015 | 2019 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | 面积 Area (km2) | 占比 Proportion (%) | |
耕地Cultivated land | 64964.07 | 12.760 | 65220.57 | 12.810 | 64880.37 | 12.743 | 63460.80 | 12.465 |
林地Woodland | 55452.24 | 10.892 | 55162.62 | 10.835 | 54878.94 | 10.779 | 54712.53 | 10.746 |
草地Grassland | 223086.15 | 43.817 | 223763.94 | 43.950 | 225527.49 | 44.297 | 227158.02 | 44.617 |
灌丛Shrubbery | 506.52 | 0.099 | 521.37 | 0.102 | 518.67 | 0.102 | 518.76 | 0.102 |
湿地Wetland | 643.68 | 0.126 | 643.59 | 0.126 | 643.86 | 0.126 | 643.77 | 0.126 |
水体Water body | 477.99 | 0.094 | 480.51 | 0.094 | 490.86 | 0.096 | 510.30 | 0.100 |
建设用地Built-up land | 618.39 | 0.121 | 901.44 | 0.177 | 1282.86 | 0.252 | 1800.00 | 0.354 |
裸地Naked land | 162165.96 | 31.852 | 161220.96 | 31.666 | 159691.95 | 31.366 | 159110.82 | 31.251 |
常年冰雪Permanent ice and snow | 1210.10 | 0.238 | 1206.18 | 0.237 | 1206.18 | 0.237 | 1206.18 | 0.237 |
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types | 2005-2010 | 2010-2015 | 2015-2019 |
---|---|---|---|
综合动态度 Synthetic | 0.05 | 0.09 | 0.09 |
耕地Cultivated land | 0.08 | -0.10 | -0.44 |
林地Woodland | -0.10 | -0.10 | -0.06 |
草地Grassland | 0.06 | 0.16 | 0.14 |
灌丛Shrubbery | 0.59 | -0.10 | 0.00 |
湿地Wetland | 0.00 | 0.01 | 0.00 |
水体Water body | 0.11 | 0.43 | 0.79 |
建设用地Built-up land | 9.15 | 8.46 | 8.06 |
裸地Naked land | -0.12 | -0.19 | -0.07 |
常年冰雪Permanent ice and snow | -0.07 | 0.00 | 0.00 |
表3 土地利用/覆盖动态度
Table 3 Dynamic degree of land use/cover (%)
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types | 2005-2010 | 2010-2015 | 2015-2019 |
---|---|---|---|
综合动态度 Synthetic | 0.05 | 0.09 | 0.09 |
耕地Cultivated land | 0.08 | -0.10 | -0.44 |
林地Woodland | -0.10 | -0.10 | -0.06 |
草地Grassland | 0.06 | 0.16 | 0.14 |
灌丛Shrubbery | 0.59 | -0.10 | 0.00 |
湿地Wetland | 0.00 | 0.01 | 0.00 |
水体Water body | 0.11 | 0.43 | 0.79 |
建设用地Built-up land | 9.15 | 8.46 | 8.06 |
裸地Naked land | -0.12 | -0.19 | -0.07 |
常年冰雪Permanent ice and snow | -0.07 | 0.00 | 0.00 |
转移类型 Transfer type | 2005-2010 | 2010-2015 | 2015-2019 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | 转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | 转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | |
12 | - | - | 28.17 | 5.63 | 272.25 | 54.45 |
13 | 87.48 | 17.50 | 233.91 | 46.78 | 1197.54 | 239.51 |
14 | 1.53 | 0.31 | - | - | - | - |
17 | 65.43 | 13.09 | 85.95 | 17.20 | 107.46 | 21.49 |
21 | 5.13 | 1.03 | 3.42 | 0.68 | 2.61 | 0.52 |
23 | 292.23 | 58.45 | 293.31 | 58.66 | 542.16 | 108.43 |
27 | 16.83 | 3.37 | 18.18 | 3.64 | 12.87 | 2.57 |
31 | 333.81 | 66.76 | 39.60 | 7.92 | 242.64 | 48.53 |
32 | 50.13 | 10.03 | 37.08 | 7.42 | 145.35 | 29.07 |
34 | 12.42 | 2.48 | - | - | - | - |
36 | 4.23 | 0.85 | 9.18 | 1.84 | 13.05 | 2.61 |
37 | 160.65 | 32.13 | 224.01 | 44.80 | 317.34 | 63.47 |
38 | 361.89 | 72.38 | 238.59 | 47.72 | 1030.50 | 206.10 |
42 | - | - | 2.16 | 0.43 | - | - |
47 | - | - | - | - | 1.71 | 0.34 |
67 | 1.44 | 0.29 | 1.08 | 0.22 | - | - |
81 | 30.15 | 6.03 | 3.06 | 0.61 | 19.17 | 3.83 |
82 | 1.26 | 0.25 | - | - | - | - |
83 | 1148.94 | 229.79 | 1558.98 | 311.80 | 1476.09 | 295.22 |
84 | - | - | - | - | 1.26 | 0.25 |
86 | - | - | - | - | 3.24 | 0.65 |
87 | 11.16 | 2.23 | 15.93 | 3.19 | 28.44 | 5.69 |
其他Others | 2.16 | 0.43 | 1.44 | 0.29 | 3.15 | 0.63 |
表4 2005-2019年土地利用/覆盖转移矩阵
Table 4 Land use/cover transfer matrix from 2005 to 2019
转移类型 Transfer type | 2005-2010 | 2010-2015 | 2015-2019 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | 转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | 转换面积 Transfer area (km2) | 转换速率 Transfer rate (km2·a-1) | |
12 | - | - | 28.17 | 5.63 | 272.25 | 54.45 |
13 | 87.48 | 17.50 | 233.91 | 46.78 | 1197.54 | 239.51 |
14 | 1.53 | 0.31 | - | - | - | - |
17 | 65.43 | 13.09 | 85.95 | 17.20 | 107.46 | 21.49 |
21 | 5.13 | 1.03 | 3.42 | 0.68 | 2.61 | 0.52 |
23 | 292.23 | 58.45 | 293.31 | 58.66 | 542.16 | 108.43 |
27 | 16.83 | 3.37 | 18.18 | 3.64 | 12.87 | 2.57 |
31 | 333.81 | 66.76 | 39.60 | 7.92 | 242.64 | 48.53 |
32 | 50.13 | 10.03 | 37.08 | 7.42 | 145.35 | 29.07 |
34 | 12.42 | 2.48 | - | - | - | - |
36 | 4.23 | 0.85 | 9.18 | 1.84 | 13.05 | 2.61 |
37 | 160.65 | 32.13 | 224.01 | 44.80 | 317.34 | 63.47 |
38 | 361.89 | 72.38 | 238.59 | 47.72 | 1030.50 | 206.10 |
42 | - | - | 2.16 | 0.43 | - | - |
47 | - | - | - | - | 1.71 | 0.34 |
67 | 1.44 | 0.29 | 1.08 | 0.22 | - | - |
81 | 30.15 | 6.03 | 3.06 | 0.61 | 19.17 | 3.83 |
82 | 1.26 | 0.25 | - | - | - | - |
83 | 1148.94 | 229.79 | 1558.98 | 311.80 | 1476.09 | 295.22 |
84 | - | - | - | - | 1.26 | 0.25 |
86 | - | - | - | - | 3.24 | 0.65 |
87 | 11.16 | 2.23 | 15.93 | 3.19 | 28.44 | 5.69 |
其他Others | 2.16 | 0.43 | 1.44 | 0.29 | 3.15 | 0.63 |
年份 Year | 低风险区 Lowest risk zone | 较低风险区 Lower risk zone | 中等风险区 Moderate risk zone | 较高风险区 Higher risk zone | 高风险区 Highest risk zone |
---|---|---|---|---|---|
2005 | 61.24 | 9.29 | 8.16 | 8.02 | 13.29 |
2010 | 61.37 | 9.21 | 8.18 | 8.16 | 13.08 |
2015 | 32.31 | 33.36 | 12.24 | 9.11 | 12.98 |
2019 | 32.04 | 33.23 | 11.89 | 8.99 | 13.85 |
表5 各生态风险等级面积所占百分比
Table 5 Percentage of area of each ecological risk level (%)
年份 Year | 低风险区 Lowest risk zone | 较低风险区 Lower risk zone | 中等风险区 Moderate risk zone | 较高风险区 Higher risk zone | 高风险区 Highest risk zone |
---|---|---|---|---|---|
2005 | 61.24 | 9.29 | 8.16 | 8.02 | 13.29 |
2010 | 61.37 | 9.21 | 8.18 | 8.16 | 13.08 |
2015 | 32.31 | 33.36 | 12.24 | 9.11 | 12.98 |
2019 | 32.04 | 33.23 | 11.89 | 8.99 | 13.85 |
年份Year | 莫兰指数Moran’s I | P值P value |
---|---|---|
2005 | 0.8255 | 0.00 |
2010 | 0.8241 | 0.00 |
2015 | 0.8076 | 0.00 |
2019 | 0.8076 | 0.00 |
表6 各时期莫兰指数和P值
Table 6 Moran’s I and P value of each period
年份Year | 莫兰指数Moran’s I | P值P value |
---|---|---|
2005 | 0.8255 | 0.00 |
2010 | 0.8241 | 0.00 |
2015 | 0.8076 | 0.00 |
2019 | 0.8076 | 0.00 |
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