Land use and cover change and ecosystem effect in Sanmen Bay coastal zone during 1987-2020
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摘要:
分析LUCC(土地利用/覆被变化)对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取三门湾海岸带为研究区，以1987—2020年6期Landsat影像为数据源，采用GIS和RS技术，利用定量分析法、土地转移矩阵模型对三门湾海岸带土地利用时空格局进行分析。结果表明：①建设用地、耕地和水产养殖用地是三门湾海岸带主导土地利用类型，人类活动和城镇化导致建设用地和水产养殖面积增加，土地利用转移主要表现为耕地向建设用地、滩涂向水产养殖用地转移的趋势。②在土地利用结构性质转变影响下，近30年来三门湾近岸水体营养盐含量呈现先增高后降低的趋势；近20年来近岸综合潜在生态指数由16.47升至21.18；人类活动对三门湾海岸带近岸生态环境造成威胁。
Abstract:Analyzing LUCC (Land Use and Cover Change) is of great significance for improving land development and utilization efficiency and promoting ecological environment protection work. This article selects the Sanmen Bay coastal zone as the research area, and uses Landsat images from six periods from 1987 to 2020 as the data source. GIS and RS technologies are used to analyze the spatial and temporal patterns of land use in the Sanmen Bay coastal zone using quantitative analysis and land transfer matrix models. The results show that: ① Construction land, cultivated land and aquaculture land are the dominant land use types in the coastal zone of Sanmen Bay. Human activities and urbanization have led to the increase of construction land and aquaculture area. The transfer of land use is mainly manifested in the trend of farmland to construction land, and mudflat to aquaculture land. ② Under the influence of changes in land use structure and properties, the nutrient content in the nearshore water of Sanmen Bay has shown a trend of first increasing and then decreasing in the past 30 years; In the past 20 years, the coastal comprehensive potential ecological index has increased from 16.47 to 21.18; Human activities threaten the coastal ecological environment of Sanmen Bay.
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Key words:
- Sanmen Bay /
- land use /
- human activity /
- nutrient salts /
- heavy metals
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表 1 卫星遥感数据信息
Table 1. Information of satellite remote sensing data
序号 卫星 传感器类型 获取日期 空间分辨率/m 1 Landsat5 MSS、TM 1987-05 30 2 Landsat5 MSS、TM 1997-09 30 3 Landsat7 ETM+ 2002-02 30 4 Landsat7 ETM+ 2007-04 30 5 Landsat7 ETM+ 2013-11 30 6 Landsat8 OLI、TIRS 2020-01 30 
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表 2 重金属背景值和毒性系数
Table 2. Background of heavy metals and toxic coefficient
重金属 As Cd Cr Cu Hg Pb Zn 背景值 15 1 90 50 0.25 70 175 毒性系数 10 30 2 5 40 50 1
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表 3 污染程度及生态危害程度分级
Table 3. The levels of pollution and ecological hazard
Cfi 单个重金属
污染程度Eri 单个重金属
生态危害程度ERI 重金属总体
生态危害程度＜1 低 ＜40 低 150 低 1～3 中等 40～80 中等 150～300 中等 3～6 重 80～160 较重 300～600 重 ≥6 严重 160～320 重 ≥600 严重 ≥320 严重
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表 4 1987—2020年土地利用分类遥感解译结果
Table 4. Results of interpretation on land use classification from 1987 to 2020
% 年份 建设用地 林地 耕地 滩涂 水产养殖池 近岸阀式养殖区 1987 1.79 48.27 9.41 2.46 0.32 / 1997 3.94 47.19 9.94 2.85 0.79 / 2002 4.93 49.67 16.78 3.79 1.91 / 2007 4.77 48.23 17.23 4.20 3.13 / 2013 5.88 51.24 14.35 2.82 3.34 0.18 2020 7.62 52.41 10.80 3.12 3.66 0.34 注：“/”代表无数据。
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表 5 1987—2020年三门湾海岸带土地利用转移矩阵面积
Table 5. The land use transfer matrix of Sanmen Bay coastal zone from 1987 to 2020
km2 土地类型 耕地 林地 滩涂 建设 水产养殖 耕地 120.47 106.89 — 65.45 39.81 林地 58.49 1582.51 — 34.60 2.89 滩涂 16.63 1.99 22.87 17.00 41.64 建设用地 12.67 9.36 1.23 34.59 3.97 水产养殖 0.21 0.02 0.56 0.48 2.25 注：“—”代表无数据。
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表 6 2009年和2019年三门湾近岸海域沉积物重金属Eir与RI情况
Table 6. Heavy metal Eir and RI in sediments of Sanmen Bay coastal area in 2009 and 2019
年份 Eir As Cd Cr Cu Pb Zn RI 2009 6.33 3.25 1.65 2.93 1.75 0.56 16.47 2019 9.04 3.79 2.1 3.39 2.26 0.6 21.18
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图(8)
表(6)
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