陈体达 崔丹 袁育鑫 刘佳敏 黄民生 李莹

摘要： 选取了上海环城绿带中30个水体， 以现场实测数据和解译的缓冲区土地利用类型为基础， 综合运用马尔科夫转移矩阵和相关性分析， 揭示了环城绿带的土地利用变化规律及其与水质的响应关系. 结果显示：绿带水体历年以Ⅳ类—劣Ⅴ类为主， 劣Ⅴ类水体占比呈逐年下降的趋势； 缓冲区内以建设用地、林地和草地为主， 三者合计占比约84.37%； 以建设用地的减少和裸地增加为主， 两者分别占总减少面积的48.95%和总增加面积的50.85%； 在300 m缓冲区尺度上， 草地对DO、Chla呈现正效应； 在500 m尺度上， 裸地是引起CODMn恶化的主要因素， 而耕地在两个尺度均与多个污染指标呈正相关.

关键词： 环城绿带； 内梅罗指数法； 马尔科夫转移矩阵； 土地利用变化

中图分类号： X522 文献标志码： A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.010

Changes in water quality and land use structure in the green-belt area around Shanghai

CHEN Tida1，2，3，4， CUI Dan1，2，3，4， YUAN Yuxin1，2，3，4， LIU Jiamin1，2，3，4， HUANG Minsheng1，2，3，4， Li Ying1，2，3，4

（1. Shanghai Key Laboratory for Urban Ecological Processes and Eco-Restoration， School of Ecological and Environmental Sciences， East China Normal University， Shanghai 200241， China； 2. Institute of EcoChongming， Shanghai 202162， China； 3. Shanghai Engineering Research Center of Biotransformation of Organic Solid Waste， Shanghai 200241， China； 4. Technology Innovation Center for Land Spatial EcoRestoration in Metropolitan Area （Ministry of Natural Resources）， Shanghai 200062， China）

Abstract： In this paper， we study land use change and its effects on water quality for 30 water bodies in the green-belt area of Shanghai； the analysis is based on the Markov transfer matrix and Pearson correlation analysis of field data and interpreted land use types. The results show that： the water quality is dominated by Grade Ⅳ and lower Grade Ⅴ； the proportion of water bodies with lower Grade Ⅴ is decreasing year by year； the buffer zone is dominated by construction land， forest， and grassland， with a total proportion of about 84.37%； the increase in construction land and decrease in bare land， accounted for 48.95% of the total reduced area and 50.85% of the total increased area， respectively； on the 300 m buffer scale， grassland had a positive effect on DO and Chla； on the 500 m scale， bare land was the main factor for CODMn deterioration； and cultivated land was positively correlated with multiple pollution indicators at two scales.

Keywords： green-belt around the city； Nemero index method； Markov transition matrix； land use change

0 引 言

城市的發展改变着人类的生产方式， 同时也深刻影响着土地的利用方式， 改变了自然水文过程.例如， 不透水面积的增加， 土壤-植被协同削减径流污染这一效应无法得到有效体现， 导致径流裹挟着大量地表污染物进入水体造成污染[1-2]. 流域内自然植被的消失、农业用地和建设用地的增加是非点源污染的主要来源， 且两者具有相同的负面效果[3]. 此外， 土地与水体在某些时候会表现为竞争关系， 这主要表现在对土地的开发利用与水体保护之间的矛盾， 由此带来水体被填埋、隔断等诸多问题， 失去了水体的自然肌理， 水体反过来侵蚀土地， 进一步加剧了水……