基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

doi:10.11686/cyxb2021298

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (1): 1-15.DOI: 10.11686/cyxb2021298

• 研究论文 •

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

修炀景(), 侯蒙京, 田骄阳, 梁天刚, 冯琦胜()

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

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
修炀景（2000-），男，甘肃兰州人，在读本科。E-mail： xiuyj18@lzu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFC0507701);国家自然科学基金(31672484);中国工程院咨询研究项目(2021-HZ-5);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2021-kb13);财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助

Characteristics of temporal and spatial variation in landscape ecological risk in Gansu Province based on land use and cover

Yang-jing XIU(), Meng-jing HOU, Jiao-yang TIAN, Tian-gang LIANG, Qi-sheng FENG()

State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystem，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Engineering Research Center of Grassland Industry，Ministry of Education，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2021-08-03 Revised:2021-12-20 Online:2023-01-20 Published:2022-11-07
Contact: Qi-sheng FENG

摘要/Abstract

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。

关键词: 土地利用/覆盖, 景观生态风险, 时空变化, 遥感, CCI-LC, 甘肃省

Abstract:

Gansu Province has rich and diverse landscape types， which play a key role in the ecological security of Western China， and also provide important material bases and ecological services for local development. Due to the impact of climate change and unsustainable human activities， the security and stability of the ecological environment in some areas of Gansu Province has become severely challenged. Based on the climate change initiative-land cover （CCI-LC） data of European Aviation Administration， this study analyzes the characteristics of land use and cover change in Gansu Province from 2005 to 2019， using a ‘dynamic degree and transfer matrix’ methodology. By constructing the landscape ecological risk index and using the spatial autocorrelation analysis method， this study analyzes the spatial distribution characteristics of landscape ecological risk. It was found that： 1） From 2005 to 2019， the area of bare land decreased the most， with a change over the 15-year study period of 1.88%， followed by cultivated land， with a decrease of 2.31%； grassland area increased the most， with a five-year change （an annual increase） of 1.83%， followed by construction land， with an increase of 191.08%. 2） Among all land use and cover categories， the extent of change for construction land was the highest， and the rate of change remained at a consistently high level throughout the study period. The period with the highest overall extent of change was 2010-2019. 3） The land use/cover transfer matrix was mainly comprised of the transfer in and transfer out of cultivated land， forest land， grassland and bare land， as well as the transfer in of other land types to construction land. 4） The overall ecological risk value in 2019 was significantly higher than in 2005. Among the risk categories， the ‘low-risk’ category had the largest area， and the most frequent occurrence of transformation. Areas designated ‘medium risk’ and ‘high risk’ were comparatively small， they all have exhibited different degrees of growth. 5） From 2005 to 2019， Moran’s I remained at a high level. This index was positively correlated with the spatial distribution of landscape ecological risk and had a strong aggregation effect. The purpose of this study is to provide a scientific basis for land use planning and ecological risk control in Northwest China.

Key words: land use/cover, landscape ecological risk, space and time change, remote sensing, CCI-LC, Gansu Province

修炀景, 侯蒙京, 田骄阳, 梁天刚, 冯琦胜. 基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征[J]. 草业学报, 2023, 32(1): 1-15.

Yang-jing XIU, Meng-jing HOU, Jiao-yang TIAN, Tian-gang LIANG, Qi-sheng FENG. Characteristics of temporal and spatial variation in landscape ecological risk in Gansu Province based on land use and cover[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(1): 1-15.

图/表 11

参考文献 25

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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

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
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	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		2015		2019
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	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

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

Characteristics of temporal and spatial variation in landscape ecological risk in Gansu Province based on land use and cover

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转移类型 Transfer type	2005-2010		2010-2015		2015-2019
转移类型 Transfer type	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

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