襄阳市生态环境质量状况及变化研究.pdf

272Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7襄阳市生态环境质量状况及变化研究王 洋，冷 喆湖北省生态环境厅 襄阳生态环境监测中心，湖北襄阳 441021摘要 以20172021年襄阳市生态环境状况数据为基础，利用ArcGIS计算分析，分析了襄阳市近5年来生态环境状况及其变化趋势；并通过秩相关系数法研究了生态环境状况指数值（EI）与生物丰度指数等5个分指数变化趋势，分析了影响襄阳市生态环境状况的主要原因。结果表明：（1）研究区的生态环境质量状况与植被覆盖状况、建设用地扩张、人类生活关系密切。（2）20172021年襄阳市生态环境状况总体良好，EI值保持在68左右，且呈不显著上升趋势，其中2019年指数值为5年间最低，EI值整体上呈“U”形变化趋势。关键词 生态环境质量；ArcGIS；评价分析；秩相关系数；襄阳市中图分类号：X826 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070272-03襄阳市是国务院批复确定的湖北省新型工业基地和鄂西北中心城市，是汉江流域中心城市。城市生态环境问题变得越来越突出，因此准确及时地了解城市生态环境现状及变化规律，按照选定的指标体系综合评价生态环境质量，对城市生态系统持续发展具有重要意义1。虽然近年来已有许多对省级及以上区域生态环境质量的研究分析，但针对地市级生态环境质量的未有深入研究2-4。以襄阳市及其所属县区为研究对象，对城市生态环境质量做现状评价与变化趋势分析，为襄阳市绿色发展提供数据支撑，从而促进城市化发展与生态环境保护相协调。1 生态环境质量的评价方法近几年，众多学者开始利用遥感和地理信息系统（GIS）技术进行生态环境监测的研究，并取得了一系列的成果4-6。2015年国家发布了 生态环境状况评价技术规范（HJ 1922015），对指标与权重进行了修正，使得指标更易获取，评价更加全面。生态环境状况评价利用生态环境状况指数（EI）反映区域生态环境的整体状态，指标体系包括生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地胁迫、污染负荷5个分指数和1个环境限制指数。根据EI值的大小，将生态环境分为优、良、一般、较差和差5个等级（表1）。表1 生态环境状况分级级别指数优EI75良55EI75一般35EI55较差20EI35差EI20根据生态环境状况变化幅度，分为无明显变化、略有变化（好或差）、明显变化（好或差）、显著变化（好或差）4个等级（表2）。表2 生态环境状况变化度分级级别变化值描述无明显变化|EI|1生态环境质量无明显变化略微变化1|EI|3生态环境质量略微变（差）明显变化3|EI|8生态环境质量明显变好（差）显著变化|EI|8生态环境质量显著变好（差）用ArcGIS软件对襄阳市各县区生态环境状况进行计算，可以更加直观Status and Changes of Ecological Environment Quality in Xiangyang CityWang Yang et al(Xiangyang Ecological Environment Monitoring Center,Department of Ecology and Environment of Hubei Province,Xiangyang,Hubei 441021)Abstract Based on the environmental statistic data from 2017 to 2015,ArcGIS mapping analyzed the Eco-environmental status and its variation trends of Xiangyang City.The variation trends of Ecological index(EI)and its five sub-index such as biological abundance index,was studied by rank correlation coefficient method.Discussed the main factors affecting the Eco-environmental status of Xiangyang City.The results indicatedthat:(1)The ecological and environmental quality of the study area was closely related to vegetation coverage,construction land expansion and human life.(2)The eco-environment status from 2017 to 2021 in Xiangyang City kept in good level and the EI maintained at around 68.it showed an insignificant upward trend.And the variation trend of EI appeared“U”shape during this five years,reaching a lowest value in 2019.Key words Ecological environment;ArcGIS;Evaluation analysis;Rank correlation coefficient;Xiangyang City作者简介 王洋（1989），女，湖北随州人，工程师，主要从事环境监测及数据处理分析工作。收稿日期 2023-04-10273农业灾害研究 2023,13(7)反映各等级的空间分布情况7。采用秩相关系数法对生态环境质量变化进行趋势评估，秩相关系数法是衡量时间序列变化趋势在统计上有无显著性的方法，其利用Daniel的趋势检验，以Spearman秩相关系数来衡量评估周期的年度数据变化趋势8。计算公式如下：rs=1-6r=1ndi2/n3-n式中：di=Xi-Yi；Xi为周期i到周期n按EI值从小到大排列的序号；Yi为按时间排列的序号；n为时间周期的数量即年份。将的绝对值与临界值Wp进行比较，若Wp，则表明变化趋势有明显意义。如果是负值，则表明是下降趋势；如果是正值，则表明是上升趋势。n=5时，Wp为0.90；n=9时，Wp为0.60。2 结果与分析以襄阳市20172021年生态环境状况指数及各分指数为基础，并结合水利和环境部门的统计数据，分析影响其变化的主要原因，土地利用数据由遥感影像解译获得，并辅助野外核查数据进行修正，数据源为Landsat8影像，坐标基准为WGS 84坐标系。植被覆盖指数通过每年59月的MODIS影像250 m分辨率的NDVI产品计算得到，土壤侵蚀数据、水资源量和降水量数据来自湖北省水利厅 湖北省水土保持公报，污染物排放量数据来自湖北省生态环境厅统计数据。2.1 分指数2.1.1 生物丰度指数20172021年襄 阳市生物丰度指数为55.4257.42，各县区生物丰度指数有所差异。其中，南漳明显高出平均水平，为75.2379.76；樊城最低，为25.2025.95。县区间有差异主要是受森林面积的影响，南漳的森林覆盖率为70.65%，比樊城高出近33个百分点。2.1.2 植被覆盖指数20172021年，襄阳市植被覆盖指数为88.2392.42，各县区植被覆盖指数有所差异。其中，保康最高，为102.92104.84；樊城最低，为67.1373.70。分析其原因如下：（1）从卫星影像来看，保康森林覆盖面积占县域面积84.09%，比樊城高出近46个百分点；（2）保康官山森林公园、龙坪高山旅游区植被覆盖情况非常好，存在大片林场，而樊城森林覆盖率偏低，致使植被覆盖指数相对较低。2.1.3 水网密度指数20172021年，襄阳市水网密度指数为12.2421.34，年度变化幅度大，年际水资源量变化明显是主要原因，研究表明降雨量对水资源总量影响较大9。襄阳市水资源主要集中在襄城、樊城，保康是襄阳市唯一的全山区县，水资源相对匮乏，这与水网密度指数大小的规律相吻合。2.1.4 土地胁迫指数土地胁迫指数是生态系统退化的一个重要指示指标10。20172021年，襄阳市土地胁迫指数为3.247.09，从各县区年际变化情况看，近几年城镇扩张过程中带来的破坏植被和土层、水土流失程度在加重，土地退化程度在相对较重，生态环境问题需得到足够重视。2.1.5 污染负荷指数20172021年，襄阳市污染负荷指数为0.220.47，且整体呈现逐年上升趋势，主要是SO2和COD排放量的占比较大。襄城因余家湖工业园，污染物的排放量较大，因此污染负荷指数相对偏高。2.2 生态环境状况指数对比分析20172021年襄阳市各县区EI指数分布情况，可以反映生态环境状况空间分布规律（图1）。图1 20172021年襄阳市各县（区）生态环境状况指数的空间分布274Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7从空间分布看，全市生态环境质量一直保持“优”位于西部山区；东边大部地区为“良”，且市区（襄城、樊城、襄州）的生态环境质量明显差于周边县市。说明研究区的生态环境质量状况与植被覆盖状况、建设用地扩张、人类生活关系密切。2.3 生态环境质量的变化趋势及原因分析20172021年，襄阳市生态环境状况保持为“良”，EI值保持在68左右，生态环境状况指数（EI值）呈上升趋势，但不显著（EI值=0.3）秩相关系数=0.3。各县区生态环境状况与时间秩的相关系数见图2，保康EI值略呈上升趋势；南漳和谷城年际生态环境状况变化呈下降趋势；襄州生态环境无明显变化，襄城呈较明显上升趋势，其余县区生态环境呈不明显上升趋势。0.60.40-0.7-0.30.10.30.30.30.3-1-0.500.51襄城区襄城区樊城区樊城区襄州区襄州区南漳县南漳县谷城县谷城县保康县保康县老河口市老河口市枣阳市枣阳市宜城市宜城市全市全市秩相关系数秩相关系数秩相关系数全市宜城市枣阳市老河口市保康县襄州区樊城区襄城区南漳县谷城区图2 20172021年襄阳市及县域生态环境状况的变化趋势20172021年襄阳市生态环境状 况及各分指数随时间变化趋势见图3，为展现效果，污染负荷指数统一扩大 100倍。由图3可知，襄阳市EI值为67.22 70.55，生态环境质量呈先下降后上升的“U”形变化趋势，与植被覆盖指数变化趋势一致。EI值在2019年最低，2017和2021年相对较高。植被覆盖指数也是在2017和2021年相对较高，2019年相对很低。植被覆盖指数与土地利用覆盖情况密切相关，区域气温、降水量等也会对其造成影响11-12。根据 襄阳市统计年鉴 结果，2019年襄阳市水资源量和降水量要远低于其他年份，2019年度湖北省气候评价年报 显示，2019年是湖北省近60年来最严重的伏秋高温连旱、降水少、温度高、蒸发大，这可能导致该年度植被覆盖指数偏低。0102030405060708090100生物丰度指数植被覆盖指数水网密度指数土地胁迫指数污染负荷指数（102）生态环境状况指数2021年2020年2019年2018年2017年102图3 20172021年襄阳市生态环境状况及各分指数变化趋势3 小结与讨论20172021年，襄阳市生态环境状况保持为“良”，生态环境状况指数呈不显著上升趋势。从空间分布看，生态环境质量一直保持“优”为西部山区，生态环境质量排名一直靠后的区域主要分布于人类活动频繁的城区、城市扩张地带，表明研究区的生态环境质量状况与植被覆盖状况、建设用地扩张、人类生活关系密切。近5年，襄阳市生态环境状况与植被覆盖指数变化趋势一致，都是“U”形变化规律，2019年EI值最低。参考文献1 姚尧,王世新,周艺,等.生态环境状况指数模型在全国生态环境质量评价中的应用J.遥感信息,2012,27(3):93-98.2 董佳丹,陈晓玲,蔡晓斌,等.基于中国大气环境监测站点的20152019年大气质量状况时空变化分析J.地球信息科学学报,2020,22(10):1983-1995.3 陈 善 荣,何 立 环,张 凤 英,等.20162019年长江流域水质时空分布特征J.环境科学研究,2020,33(5):1100-1108.4 Zhang F Y,Shi Y,Fang D K,et al.Monitoring history and change trends of ambient air quality in China during the past four decadesJ.Journal of Environmental Management,2020,260:110031.doi:10.1016/j.jenvman.2019.110031.5 李旭文,牛志春,姜晟,等.Landsat8卫星OLI遥感影像在生态环境监测中的应用研究J.环境监控与预警,2013,5(6):1-5.6 王桥,刘思含.国家环境遥感监测体系研究与实现J.遥感学报,2016,20(5):1161-1169.7 张媛,望志方,陈楠,等.湖北省生态环境状况时空变化特征及影响因素分析J.环境科学与技术,2017,40(S2):300-305.8 刘晓清,于学峰,黄艳燕,等.秩相关系数法评价渭南市19852003年生态安全变化趋势J.安徽农业科学,2010,38(29):16341-16342.9 张永勤,缪启龙,何毓意,等.区域水资源量的估算及预测分析:以南京地区为例J.地理科学,2001(5):457-462.10 刘澍.萍乡市生态环境质量状况及变化研究J.环境科学与管理,2016,41(10):142-147.11 赵舒怡,宫兆宁,刘旭颖.20012013年华北地区植被覆盖度与干旱条件的相关性分析J.地理学报,2015,70(5):717-729.12 张 卓,孙 建 国,汪 秀 泽,等.2000年2013年甘南州植被覆盖变化的驱动力研究J.遥感信息,2015,30(6):89-95.责任编辑：黄艳飞