湖北省2009-2019年主要生态用地的时空演变特征及驱动因素.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-2 5 修回日期:2 0 2 2-0 9-1 3 资助项目:国家自然科学资助项目(4 1 9 7 1 3 3 6);国家重点研发计划(2 0 1 8 Y F D 1 1 0 0 8 0 1)第一作者:张亦清(1 9 9 8),女,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为土地利用时空建模、景观生态学与可持续发展。E-m a i l:s
2、 a m e e n z h a n gw h u.e d u.c n 通信作者:赵翔(1 9 8 5),男,湖南新邵人,博士,副教授,主要从事空间优化决策、土地利用时空建模研究。E-m a i l:z h a o x i a n g w h u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 0 1.张亦清,赵翔,潘雨飘,等.湖北省2 0 0 92 0 1 9年主要生态用地的时空演变特征及驱动因素J.水土保持研究,2 0 2 3,3
3、0(5):4 1 7-4 2 6.Z HAN GY i q i n g,Z HAOX i a n g,P ANY u p i a o,e t a l.S p a t i o t e m p o r a lE v o l u t i o na n dD r i v i n gF a c t o r so fM a j o rE c o l o g i c a lL a n d s i nH u b e iP r o v i n c ef r o m2 0 0 9t o2 0 1 9J.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a
4、t i o n,2 0 2 3,3 0(5):4 1 7-4 2 6.湖北省2 0 0 9-2 0 1 9年主要生态用地的时空演变特征及驱动因素张亦清1,赵 翔1,潘雨飘1,刘中秋2,尹 峰3(1.武汉大学 资源与环境科学学院,武汉4 3 0 0 7 2;2.武汉吉威空间信息技术研究院有限公司,武汉4 3 0 0 1 4;3.湖北省空间规划研究院,武汉4 3 0 0 7 0)摘 要:目的 研究生态用地的时空演变规律及驱动因素对优化湖北省生态安全格局、提升区域生态系统服务可持续供给能力和筑牢长江中游生态屏障具有非常重要的现实意义。方法 研究基于国土调查数据,利用景观格局指数和地理探测器模型,对湖
5、北省2 0 0 92 0 1 9年主要生态用地的规模与结构、景观格局、时空变化特征和驱动因素进行了分析。结果(1)湖北省生态用地的总量呈现上升趋势,但主要生态用地的连片度下降、人类活动对生态用地干扰和侵蚀风险增大。(2)城镇化和耕地开发等农业生产活动是生态用地流失的主要原因,退耕还林(湖)和土地整治工程是湖北省补充生态用地的主要途径。(3)斑块边缘密度、城镇化率和人均耕地面积等6个因子是湖北省生态用地变化的主要驱动因素。其中,城镇化率与第一产业产值之间的交互作用能解释8 6.6%的生态用地变化,表明城镇化和农业发展的综合作用是引发湖北省生态用地变化的主要原因。结论 湖北省生态用地总量趋好,但生
6、态用地的空间形态和人类生活及生产活动对生态用地造成的负面影响应重点关注,未来需优化生态空间保护格局、提高农用地及建设用地利用效率,筑牢长江中游生态屏障。关键词:生态用地;空间格局;用地转移;景观格局;地理探测器;驱动因素;湖北省中图分类号:F 3 0 1.2 4;Q 1 4 9 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 4 1 7-1 0S p a t i o t e m p o r a lE v o l u t i o na n dD r i v i n gF a c t o r so fM a j o rE c o l o g i c a lL
7、a n d s i nH u b e iP r o v i n c e f r o m2 0 0 9t o2 0 1 9Z HANGY i q i n g1,Z HAOX i a n g1,P ANY u p i a o1,L I UZ h o n g q i u2,Y I NF e n g3(1.S c h o o l o fR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s,W u h a nU n i v e r s i t y,W u h a n4 3 0 0 7 2,C h i n a;2.W u h a nG e
8、 o w a yI n s t i t u t eo fS p a c eI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g yC o.,L t d.,W u h a n4 3 0 0 1 4,C h i n a;3.S p a t i a lP l a n n i n gI n s t i t u t eo fH u b e iP r o v i n c e,W u h a n4 3 0 0 7 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ea n a l y s i so ft h es p a t i a l
9、a n dt e m p o r a le v o l u t i o np a t t e r n sa n dd r i v e r so fe c o l o g i c a ll a n d s i so fg r e a t s i g n i f i c a n c e t oo p t i m i z e t h ee c o l o g i c a l s e c u r i t yp a t t e r na n de n h a n c e t h es u s t a i n a b l es u p p l yo fr e g i o n a l e c o s y s
10、 t e ms e r v i c e s i nH u b e iP r o v i n c e.M e t h o d sB a s e do nt h e l a n ds u r v e yd a t a,t h ea r e aa n ds t r u c t u r e,l a n d s c a p ep a t t e r n,s p a t i a la n dt e m p o r a lc h a n g e sa n dd r i v e r so fm a j o re c o l o g i c a ll a n d si n H u b e iP r o v i
11、n c ed u r i n g2 0 0 92 0 1 9w e r e a n a l y z e db yu s i n gt h el a n d s c a p ep a t t e r ni n d i e sa n dG e o d e t e c t o rm o d e l.R e s u l t s(1)T h et o t a la r e ao fe c o l o g i c a l l a n d si n H u b e iP r o v i n c es h o w e dar i s i n gt r e n d,w h i l et h ec o n t i
12、 g u i t yo fm a j o re c o l o g i c a ll a n d sd e c r e a s e dd u r i n g2 0 0 92 0 1 9,a n dt h er i s ko f i n t e r f e r e n c ea n de r o s i o no fe c o l o g i c a l l a n d sb yh u m a na c t i v i t i e sa l s o i n c r e a s e da t t h e s a m e t i m e.(2)U r b a n i z a t i o na n d
13、a g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o na c t i v i t i e s,s u c ha s t h ed e v e l o p m e n to f a r a b l e l a n da n do r c h a r d,w e r et h em a i nc a u s e so fe c o l o g i c a l l a n d s l o s s.O nt h eo t h e rh a n d,f o r e s t(l a k e)r e h a b i l i t a t i o na n d l a n dc
14、o n s o l i d a t i o np r o j e c tw e r e t h em a i nw a y s t or e p l e n i s he c o l o g i c a l l a n d s i nH u b e iP r o v i n c e.(3)T h em a j o rd r i v e r so fe c o l o g i c a l l a n dc h a n g e i nH u b e iP r o v i n c e i n c l u d e da v e r a g ea n n u a lp r e c i p i t a t
15、 i o n,u r b a n i z a t i o nr a t e,p e r c a p i t a a r a b l e l a n da r e a,g r o s sv a l u eo f p r i m a r y i n d u s t r y,a n de d g ed e n s i-t ya n d l a n d s c a p es h a p e i n d e xo f t h ee c o l o g i c a l l a n dp a t c h e s.Am o n gt h e m,t h e i n t e r a c t i o nb e t
16、 w e e nu r b a n i z a-t i o nr a t ea n dp r i m a r yi n d u s t r yo u t p u tc o u l de x p l a i n8 6.6%o fe c o l o g i c a l l a n dc h a n g e s,i n d i c a t i n gt h a tt h ec o m b i n e de f f e c t o f u r b a n i z a t i o na n da g r i c u l t u r a l d e v e l o p m e n tw a s t h e
17、m a i nc a u s eo f e c o l o g i c a l l a n dc h a n g e s i nH u b e iP r o v i n c e.C o n c l u s i o nT h e t o t a l a m o u n t o f e c o l o g i c a l l a n d i nH u b e i P r o v i n c ew a s i m p r o v i n g.H o w e v-e r,a t t e n t i o ns h o u l db e f o c u s e do nt h en e g a t i v
18、 e i m p a c t so fe c o l o g i c a l l a n ds p a t i a lp a t t e r n sa n dh u m a na c t i v i-t i e s,s u c ha sl i v i n ga n dp r o d u c t i o n,o nt h ee c o l o g i c a ll a n d.I nt h ef u t u r e,i ti sn e c e s s a r yt oo p t i m i z et h ee c o l o g i c a l s p a c ep r o t e c t i
19、o np a t t e r n,e n h a n c et h eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fa g r i c u l t u r a la n db u i l t-u pl a n d,a n db u i l das o l i de c o l o g i c a lb a r r i e r i nt h em i d d l er e a c h e so f t h eY a n g t z eR i v e r.K e y w o r d s:e c o l o g i c a l l a n d;s p a t
20、i a lp a t t e r n;l a n dt r a n s f e r;l a n d s c a p ep a t t e r n;G e o d e t e c t o r;d r i v i n gf a c t o r s;H u b e iP r o v i n c e 湖北省是长江干流岸线最长的省份,也是南水北调中线工程的核心水源区。中部江汉平原上星罗棋布的湖泊、湿地和鄂西、鄂东山区连片的天然林草地提供了良好的水源涵养、生物多样性维护等生态功能,构成了长江中游重要的生态屏障1-2。生态用地承载了生态系统的各种服务和功能,是区域生态安全的重要保障3-5。然而,城镇化、工业
21、化进程的快速推进和农业开发6加剧了生态用地被侵占和蚕食的风险7,威胁区域生态安全格局8。作为中部崛起的重要战略支点和长江经济带的核心省份,湖北省近年来城镇化和经济发展不断提速,给生态空间保护带来巨大压力9。在落实长江大保护战略和长江经济带绿色发展的背景下,研究林地、草地、水域和湿地等主要生态用地的时空演变规律及驱动因素,对优化湖北省国土空间开发与保护格局、提升区域生态系统服务可持续供给能力、筑牢长江中游生态屏障,具有非常重要的现实意义。生态用地通常被认为是具有生态要素的空间定位1 0。由于研究目的不同,生态用地至今缺乏公认、统一的分类体系1 1。现有研究主要从生态服务功能和国土空间用地管控两个
22、视角界定生态用地的内涵。前者主要依据“泛生态功能论”,从生态服务功能的视角出发,将区域国土空间划分成包括耕地、林地、荒漠等在内的生态用地1 2-1 5,进而研究区域生态系统服务功能的时空动态演变规律及可持续供给能力1 6-1 7;后者则主要以用地管控和强调生态保护的视角,将兼具生产和生活功能的耕地和建设用地等排除在生态用地范畴以外1 8-1 9,根据国土空间各要素相互作用以及地域空间功能2 0,从三生空间的角度出发分析区域主要生态用地在人类生活与生产活动下的时空动态响应和地区生态空间保护成效7,2 1。总体上看,现有研究大多从宏观视角出发,侧重于研究区域生态系统服务功能供需分析、价值评估、安全
23、格局和生境质量,而从用地管控视角出发分析重要生态用地的时空格局、演变规律和驱动因素的研究相对较少;且现有研究主要关注典型流域、重点城市群和生态功能区7,1 6-1 7,研究结论难以为省域尺度生态空间优化管控和治理的政府决策需求提供全面且具有针对性的决策依据。目前对于湖北省生态用地的研究主要聚焦于“生活生产生态”三生空间的时空变化和预测模拟2 2,缺乏生态空间内不同生态用地的时空演变特征和驱动因素的分析与探讨。此外,现有关于生态用地时空演变的研究,特别是针对较大尺度的研究大多依赖于遥感数据进行分析2 3-2 4。遥感数据“所见即所得”的技术特性无法将具有生产功能的园地等农业生产用地与林地区分,导
24、致分析结果精度难以支持生态空间优化与管控的现实需要。针对湖北省在长江中游及全国生态安全格局中的重要地位,面向湖北省生态空间优化管控和治理的政府决 策 需 求,研 究 将 基 于 权 威、准 确 的 国 土 调 查 数据1 9,2 5-2 7,重点分析湖北省近1 0年来在快速城镇化背景下主要生态用地的规模结构、景观格局、时空演变特征和驱动因素;为长江大保护战略的实施和湖北省的生态空间优化与保护提供可靠的决策依据和建议。1 研究区概况与数据1.1 研究区概况湖北省国土总面积约1.8 5 91 05k m2,西、北、东以山地为主,分别被武陵山、大巴山、巫山、大洪山、大814 水 土 保 持 研 究
25、第3 0卷别山环绕,中部为江汉平原,地势平坦。2 0 0 9年以来,全省城镇化和经济发展取得了重大成就:2 0 1 9年湖北省城镇化水平约6 1%,较2 0 0 9年提高了1 5%;同期完成G D P总产值4.5 8万亿元,较2 0 0 9年增长了2.4 7倍。湖北省是长江中游极其重要的生态屏障。根据 全国生态功能区划 和 湖北省生态功能区划,全省总体上包括7个重要的生态功能分区(图1)。其中,鄂西的秦巴山区、武陵山区是我国极重要的水源涵养、生物多样性和水土保持生态功能区;中部地区的江汉平原湿地则是我国极重要的洪水调蓄生态功能区;此外,鄂东的大别山区和鄂中北的大洪山区也是长江中游非常重要的水源
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