长江三角洲土地利用/土地覆被动态变化及其环境效应，本文主要内容关键词为：长江论文,土地利用论文,效应论文,土地论文,环境论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1007-7588(2010)08-1533-05
1 引言
20世纪70至80年代以来，由于全世界经济工业化和社会城市化急剧发展以及强大技术手段的运用，强烈地改变着各地区的经济结构和生态环境结构，资源被加速消耗，由全球气候变化逐步引发土地利用/土地覆被、水环境、水资源等一系列生态环境的变化，而生态环境危机又正在反过来影响甚至阻碍人类社会经济的发展。在这个大的时代背景下，地理学家的研究方向正在发生改变。长江三角洲地区地处我国经济“T”字型发展战略的沿海经济带和沿江经济带的结合处，是我国经济最发达、社会发展最迅速地区，也是世界上最受国际社会关注的地区之一。长期以来，由于人类活动的影响，该区面临着全国乃至全世界最大的生态环境压力：河网减少和水体面积缩减、耕地减少、地面沉降、水土质量恶化、各类污染物的不断输入及其他人为活动的威胁和影响的挑战进一步加剧，在一定程度上威胁着这个地区经济与社会的可持续发展。因此，对长江三角洲人-地系统的研究一直是众多学者关注的热点[1-3]。基于此，本文论述了长江三角洲人与地互动过程中的一些显著特点，包括该地区土地覆被的类型，动态变化过程和环境效应等方面，以期为长江三角洲地区乃至全国的社会经济可持续发展和生态环境优化调控提供科学依据和决策建议，为地球表层系统科学核心理论体系的建立和全球IGBPⅡ项目的实施做出重要贡献。
2 长江三角洲土地利用/覆被基本特征
2.1 城市化进程迅速，扩展速度快，建设用地比重大
长江三角洲地区人口稠密、经济发达，随着经济的快速发展，城镇建设用地在整个三角洲内都呈快速增长态势。如图1所示，整个长江三角洲1989年的城市建城区面积为600 
，至2002年建成区面积已接近2100 ，13年间净增1500 。其中，上海、苏锡常地区、杭州等中心城市土地利用变化最大，城市化进程最为迅速。以上海市为例，1948年-2002年，上海市共新增城镇建设用地4万
，尤其是1984年以后，城镇扩展明显加快，这与1984年沿海开放战略实施所引发的长江三角洲开发热潮有关；1994年-2002年间长江三角洲城镇用地扩张更为迅速，8年内上海市城镇建设用地增加近2.5万，为1948年-1984年间城镇扩展面积的5倍。又以上海浦东新区为例，2000年-2003年，3年新增建设用地4581，年均递增2.9％，远高于同期全国的平均递增速度。
2.2 耕地总量的不断减少
长江三角洲耕地流失严重，若以每年平均单位土地面积流失的耕地数量表示耕地流失强度，则近15年来，长江三角洲耕地流失强度超过0.20/(·a)，是同期全国平均流失强度的6.7倍。长江三角洲平均年耕地递减率达0.55％，约为同期全国平均值的2倍。近60年来，长江三角洲地区耕地递减率变化总体呈明显的波动减少趋势，经历了由缓慢减少→迅速减少→缓慢减少→急剧减少的变化过程。如图2所示，以1992年邓小平南巡讲话为分界点，长江三角洲的耕地急剧减少，远远超过全国同期的耕地平均递减率。耕地减少的主要原因是城镇扩展和交通道路建设占用耕地，由于城乡建设多集中于交通便捷的平原地区，被占用的往往是肥沃、高爽的土地。此外，农业内部结构调整，耕地快速向林业、渔业用地转化也是耕地减少的又一个原因(图3)。以上海市为例，1952年-2002年，50年间耕地由39万减少到不足27万，50年减少了近30％。耕地迅速减少的时间始于1984年，这与前面提到的城镇迅速扩张的时间同步；特别是浦东新区，2000年-2003年耕地减少4341万，其中2625万转变为城镇建设用地，1151万的耕地转变为交通建设用地，分别占耕地流失量的60％和30％。
2.3 水域面积的缩减
长江三角洲地区河道交织成网，河网密度达(6.4～6.7)km/以上，南部的杭嘉湖平原更高达12.7km/，成为全国河网最稠密的地区。该区近几十年来，河网水系缩减迅速，水体面积的变化，一方面表现在湖泊的湮废，以太湖为例(图4)，东汉时期记载为1680 ，1965年为2250。太湖面积的扩大是因为它兼并了附近许多湖泊，如无锡湖及蓍湖等，其实际面积缩减了很多[3]。另一方面则表现为河流的填塞，以上海为例，一个世纪以前的上海中心城区河网密集，随着工业发展，静安、黄浦、卢湾等中心城区的水系在20世纪50年代以前就基本消亡。1989年以后，普陀、闸北和长宁区的水系出现了较大幅度的减少。据统计，近50年来，全市河流长度缩短了约270km，河网密度也大为减少。例如宝山区20世纪50年代河网密度为4.74km/，至1994年为4.21km/，到1999年锐减为0.93km/，5年间减少了约78％[4]。
图3 长江三角洲地区1985年-1995年主要土地利用变化
Fig.3 The land use changes in the Yangtze delta region from 1985 to 1995
研究表明，水网体系消失同土地利用/覆被变化紧密相关。如陈桥驿[5]所言，长江三角洲近几十年的城市化发展，是在严重损害水环境生态机制的情况下进行的。已有研究指出，上海市区河流长度随年代推移而减少同城市化率的逐年递增之间存在很好的负相关关系，即河网水系的缩减与城市化进程关系密切[4]；特别是浦东新区，随着城市化的推进，河网水系迅速缩减，小的河道大量被填埋而代之以城镇建设用地(图5)。
3 长江三角洲土地利用/覆被变化的环境效应
3.1 对水环境的影响
水环境的演变，特别是水质的变化与人类活动的关系十分密切。南宋及以后的朝代，在水环境的利用和改造过程中，长江三角洲的水体数量逐渐减少，但整个水环境生态机制中并没有出现明显的负面影响[5]，而最近几十年来该区水体质量却出现急转直下的局面：城市河流有机污染严重，普遍出现水体黑臭现象；湖泊氮磷含量逐年增高，水体富营养化加剧；市郊小城镇河网水质急剧恶化，已成为新的水环境污染中心[6]。
图4 太湖的水体面积的变迁
Fig.4 The transition of Taihu water body's area
图5 城市化对河网水体的影响(A陆家嘴；B浦东新区合庆镇)
Fig.5 The impact of urbanization on river webs(A Lujiazui; B Heqing in Pudong new develop area)
许多研究表明，在一流域内部由人类活动引起的各种土地利用/覆被比例的变化是造成河流、湖泊水质发生变化的主要原因，它主要是通过非点源污染的途径产生作用。城市化的迅速发展，使城市原有的土地覆被类型如森林、草地、水域等发生了极大的改变，取而代之的是大量的建筑物和道路，城市不透水地面面积迅速增大。这使得雨天特别是暴雨天气产生大量径流，携带大量沉积物、耗氧有机物、营养物质、细菌、碳氢化合物、重金属等的径流排放到受纳水体中，不仅污染地表水和地下水，而且破坏城市水环境和水平衡。王和意等[7]通过对城市化程度非常发达的上海市降雨屋面径流污染研究发现，城市屋面径流水质含有的污染物浓度较高，COD[，Cr]等指标的EMC值已经超过了国家V类水标准，直接排放到受纳水体的屋面径流将对城市河流、湖泊及河口带来污染，危害到城市的水环境，并且还会引起和加剧城市的洪涝灾害。另一方面，长江三角洲的土地利用/覆被变化与土壤养分及化学物质的流失和迁移有关[8，9]，而后者又造成了农药化肥的过量使用，致使城郊河流水体的严重污染。
3.2 对土壤质量的影响
不同的土地利用方式和土地覆被类型的空间组合影响着土壤养分及污染物的迁移规律。就长江三角洲而言，其高速的工业化、城镇化进程，快速增长的经济，一方面引起农业投入持续增加，土地利用结构的不断调整，另一方面产生大量的“三废”排放，由此带来的一系列问题直接影响到本地区的土壤资源，已有研究表明，目前长江三角洲城郊农田土壤中的重金属污染十分严重[10]。而城市中不同的土地利用状况及人类活动强度也在一定程度上影响了土壤重金属的含量水平及土壤养分的迁移[11]。蒋海燕等的研究指出[11]，城市土壤中的重金属污染在交通要道附近较为明显；铜、铬、铅、锌的含量在工业区较低，而铁、锰的含量则在工业区较高。上海城市土壤中磷的含量水平在不同功能区中相差不大，工业区和绿化带略高；硝态氮的含量分布情况为：交通要道＞商业区＞工业区＞文教与居住区＞绿化带；亚硝氮的含量分布情况为：交通要道＞绿化带＞文教居住区＞商业区＞工业区；而氨氮的含量分布情况为：文教与居住区＞交通要道＞工业区＞绿化带＞商业区[11]。
3.3 对城市气候的影响
Changnon和Semonin[12]总结了大城市气候实验(METROMEX)，区域大气污染研究(RAPS)和其他有关城市气候研究的结果，发现土地利用/土地覆被变化极大地影响了城市气候。在城市化的过程中，几乎所有地表天气环境都发生了变化，如太阳辐射、温度、湿度、能见度，风速和风向及降雨等。国内外研究表明土地利用/覆被变化和地面亮温大小密切相关。长江三角洲地区城市规模不断扩大和发展，造成高楼林立，建筑物高度集中，这种土地利用格局的变化无疑强化了热岛效应。张心怡等[13]在利用1997年和2000年不同时相的卫星遥感影像对上海市城市热场演变及其与土地利用/覆被的关系的研究中发现，上海城市热场以较快的速度进一步向郊区扩散，从总体上看2000年热场分布出现明显的“遍区开花”的特点；按亮温变化大小，可以把上海大致划分为四个区域，其中地面亮温上升最快的是宝山区和嘉定区，主要是由于两区工业用地、城镇用地的快速扩展；上海中心城区的热岛效应强度有所降低，热中心区和一级高温区面积有所减少，主要由于市政府近年来科学规划和大力发展城市绿化建设，绿地面积的不断增加在很大程度上缓解了城区的热岛效应。
4 结论
(1)整个长江三角洲1989年的城市建城区面积为600，至2002年建成区面积已接近2100，13年间净增1500。其中，上海、苏锡常地区、杭州等中心城市土地利用变化最大，城市化进程最为迅速。
(2)长江三角洲耕地流失严重，平均年耕地递减率达0.55％，约为同期全国平均值的2倍。近60年来，长江三角洲地区耕地递减率变化总体上呈明显的波动减少趋势，经历了由缓慢减少→迅速减少→缓慢减少→急剧减少的变化过程。耕地减少的主要原因与城镇扩展和交通道路建设有关。此外，农业内部结构调整，耕地快速向林业、渔业用地转化也是耕地减少的又一个原因。
(3)近几十年来，长江三角洲地区河网水系缩减迅速，水体面积的变化，一方面表现在湖泊的湮废，另一方面则表现为河流的填塞。土地利用/土地覆被变化同水网体系消失紧密相关，它同时也是造成河流、湖泊水质、城市土壤养分及污染物的迁移以及发生变化的主要原因。此外，土地利用/土地覆被变化还极大地影响了城市气候。