粤港澳大湾区地处广东省中南部(珠江三角洲在其范围内),是继美国纽约湾区、旧金山湾区和日本东京湾区之后建立的世界第四大湾区。该区三面环山,面向南海; 区内三江(西江、北江和东江)汇聚,区位优势明显,是国家建设世界级城市群和参与全球竞争的重要空间载体。全区丘陵山地、台地与平原错落,特别是在粤西北江绥江南缘一带,有不少海拔四、五百m的高峰; 但平原区地势平坦,海拔多在200 m以下。区内以南亚热带季风气候为主,雨量充沛,四季不分明,夏季高温潮湿,冬季无雪,树木长青,田野常绿。改革开放以来,该区一直是我国经济发展最为迅速的地区之一^[1,2]。

为了更好地服务于国家重大战略部署,利用“3S”技术,以2015年高分遥感数据和地理地形资料为主要数据源,完成了2015年的粤港澳大湾区自然资源分布现状的遥感调查工作(未包含香港、澳门2个特别行政区),并对岸线开发提出了建议,冀望抛砖引玉,为区域国土空间合理开发建言献策。

自然资源是指自然界在其原始状态下就有价值的天然和人工开发培植的物质。受遥感的可解译性限制,本文中的自然资源主要包括耕地、园地、林地、草地、地表水、湿地及海岸带等; 同时本文也对土地荒漠化现象进行了调查。

前人对珠江三角洲地区海岸线、红树林、耕地和土地利用等研究较多,给本研究提供了很多可借鉴之处。本文是“南部沿海地区自然资源遥感综合调查(广东区)”子项目的部分成果。

本文调查范围为广州、佛山、肇庆、深圳、东莞、惠州、珠海、中山及江门等9个省辖市。采用以遥感技术为主,辅以地理信息系统和北斗定位技术,并将遥感解译、综合分析和实地检查验证相结合的技术路线。遥感数据源采用了2015年第二次全国土地调查所用的遥感数据,人口及经济等数据来源于《广东省统计年鉴2015》 。

2015年调查区林地面积为28 011.22 km²。其中以有林地为主,面积为26 322.49 km²,占全区林地面积的93.97%; 灌木林地332.88 km²,占林地面积的1.19%; 其他林地1 355.84 km²,占林地面积的4.84%。区内林地资源在肇庆市分布最多,达到10 965.84 km²,占全区林地面积的39.15%; 惠州市、江门市和广州市林地资源面积次之,分别为7 035.10 km²,4 638.29 km²和2 862.23 km², 3市合计林地占全区林地面积的51.89%(图1)。林地资源现状总体表现为总量不足,分布不均,生态功能较为脆弱,其效益未能充分发挥。由于该区经济持续保持迅猛发展势头,随着占用和征收林地数量的逐年增多,将会导致林地保护与需求的矛盾日趋突出。

2015年调查区草地面积为326.24 km²。其中以其他草地为主,面积为304.94 km²,占全区草地面积的93.47%; 人工草地面积11.31 km²,占草地面积的3.47%; 天然草地面积9.99 km²,仅占草地面积的3.06%。区内草地资源集中分布在东莞市和惠州市,分别为76.2 km²和68.39 km²,2市合计占全区草地面积的44.32%; 其他各市草地面积分别为: 广州市45.82 km²、江门市35.68 km²、肇庆市35.5 km²、佛山市26.62 km²、深圳市20.33 km²、珠海市13.26 km²、中山市4.44 km²(图2)。草业在大湾区处于弱势地位,天然草场和人工草场发展滞后; 大部分有规模的草地多位于山高坡陡的地区,交通不便、人烟稀少,这些草地丰草季节“有草无畜”,草地没有及时利用,导致杂草丛生,逐年退化,牧草无法有效利用。

2015年调查区地表水面积为5 266.02 km²。其中以坑塘水面为主要地表水类型,面积为3 516.01 km²,占全区地表水面积的66.77%; 河流水面1 219.76 km²,占地表水面积的23.16%; 水库水面515.91 km²,占地表水面积的9.80%。其中地表水资源在佛山市和江门市分布最为集中,分别达到了1 298.12 km²和1 019.07 km²,2市合计占全区地表水面积的44%; 深圳市地表水分布最少,仅60.58 km²(图3)。从2007年至今,全区水体经历了破碎化过程,其中河流、坑塘及湖泊的变化过程表现为先破碎后萎缩,而水库表现为破碎度减小且面积及数量增加。河流片段化及渠道化,坑塘萎缩破碎,水库增加,这与城市建设用地扩张侵占水体,人为整治河道及城市生活用水需求增加有关。

2015年调查区湿地面积为8 649.87 km²。人工湿地、近海及海岸湿地、河流湿地、沼泽湿地和湖泊湿地的面积分别为4 052.44 km²,3 263.89 km²,1 281.15 km²,37.75 km²和14.64 km²,所占比例分别为46.85%,37.73%,14.81%,0.44%和0.17%。其中江门市、珠海市和佛山市湿地分布较集中,分别占湿地总面积的24.67%,21.46%和14.15%; 东莞市湿地分布最少,仅有297.88 km²(图4)。整体来看,区内湿地开发程度非常高,从20世纪80年代的大规模海水养殖转型到21世纪初的建设用地和机场码头的建设。与之对应的是自然海岸线的消失和人工海岸线的大规模外移。该区面临的主要问题是湿地泥沙淤积、水质污染严重以及生物多样性减少。建议今后的工作重点放在加强水源地保护和流域综合治理,在河流源头区域及重要湿地区域开展植被保护和恢复措施,防止水土流失,加强湿地自然保护区建设方面。

调查区的海岸线涵盖了基岩海岸线、砂砾质海岸线、淤泥质海岸线、生物海岸线(主要为红树林)和人工海岸线等多种类型 [3-11,17]。海岸线可以进一步分为岛屿海岸线和大陆海岸线2种。2015年调查区大陆海岸线长度为1 512.18 km。其中以人工海岸线为主,长度为912.42 km,占大陆海岸线总长度的60.34%; 基岩海岸线和沙砾质海岸线长度分别为374.37 km和155.99 km,合计占比为35.07%; 生物海岸线和淤泥质海岸线长度较短,分别为58.85 km和10.55 km,合计仅占4.59%(表1)。分布有海岸线的城市有深圳市、珠海市、江门市、惠州市、广州市、东莞市和中山市。全区以平原海岸为主,工商农业经济地位十分重要,但由于受地势低平、海岸侵蚀和地面下沉等自然与人为条件的影响,海岸带在未来海平面上升的总趋势中将面临严峻的挑战与威胁。

由表1可知,海岸线主要分布在深圳、珠海、江门、惠州、广州、东莞和中山等市。其中深圳、珠海和江门3市的海岸线长度最长,分别为316.19 km,283.53 km和275.78 km。人工海岸线最长的是珠海、深圳和广州3市,分别为203.58 km,164.24 km和146.14 km。生物海岸线仅分布在深圳市、东莞市、江门市、广州市和珠海市,其中深圳市最长,达到28.36 km。

海岸线系数是用来表示陆域地区海洋资源丰富程度的一个指数。其计算方法是以海岸线长度(km)除以陆域面积(km²)。系数越高,意味着单位陆域面积所面临的海水面积越大,所具有的海洋资源越丰富。在粤港澳大湾区范围内,珠海市和深圳市的海岸线系数最高。其中,珠海市和深圳市以人工海岸线和基岩海岸线居多; 区内港口、房地产和旅游业等的开发促进了人工海岸线的增长,而大量基岩海岸线的存在意味着海洋资源开发仍有可观的

未来。广州、江门、惠州等市的海岸线系数低于全区平均水平,由于海岸带资源丰富且便于开发,自然环境适宜生活、生产,相关的海洋资源开发活动仍有进一步提升的空间。

2015年调查区耕地面积为7 820.59 km²。其中以水田为主要耕地类型,面积为5 934.17 km²,占耕地面积的75.88%; 旱地为952.84 km²,占耕地面积的12.18%; 水浇地为933.58 km²,占耕地面积的11.94%。区内耕地资源在江门市、惠州市和肇庆市分布居多,面积合计达到了5 768.61 km²,共占全区耕地面积的73.76%(图5)。而广州市、佛山市、珠海市、东莞市、中山市和深圳市的耕地分布面积依次减少。总体而言,调查区耕地面积总量少,并大多为水田; 补充耕地难度较大,存在占优补劣、占近补远现象; 今后社会经济发展和生态建设不可避免地仍会继续减少一定数量的耕地。

2015年调查区园地面积为4 956.79 km²。其中以果园为主要园地类型,面积为4 688.95 km²,占园地面积的94.60%; 其他园地面积为260.33 km²,占园地面积的5.25%; 茶园面积仅7.50 km²,占园地面积的0.15%。区内园地资源集中分布在惠州市和广州市,分别为1 467.94 km²和1 348.67 km²,2市合计占全区园地面积的56.82%; 其次为肇庆市,园地面积为813.29 km²,东莞市为409.72 km²,江门市为339.07 km²(图6)。

2015年调查区红树林总面积为3 575.00 hm²,主要分布在惠州、深圳、东莞、广州、中山、珠海和江门等市。 其中惠州市、珠海市和江门市的红树林面积排在前3位,分别为: 1 064.98 hm²,910.32 hm²和593.63 hm²(表2)。红树林湿地是调查区重要的旅游资源之一,面积越大,相关的海岸线越长,旅游资源和开发潜力越丰富。建议在大湾区综合规划过程中,予以适当利用。随着围海养殖、海洋捕捞和路桥工程建设的发展,该区的红树林资源遭到了一定程度的破坏。2003年至今,保护红树林资源受到重视,全区现有国家级自然保护区2个,分别是深圳福田保护区和湛江保护区,一个省级自然保护区,为珠海淇澳保护区。红树林的面积自20世纪70年代以来呈现出先下降后上升的趋势。目前,调查区内仅在深圳市和珠海市设有保护区,应进一步加强区内红树林湿地的保护。在统一规划的基础上,做到“在保护中开发,在开发中保护”^[7-8,12-17]。

2015年调查区荒漠化面积为396.80 km²。其中以工矿型荒漠化为主要类型,面积达211.26 km²,占荒漠化面积的53.24%; 其次是水蚀荒漠化,面积为185.51 km²,占荒漠化面积的46.75%; 沙质荒漠化和盐碱质荒漠化基本没有。荒漠化分布较集中的地区为肇庆市、惠州市、江门市和广州市,4个市的荒漠化面积共占大湾区荒漠化总面积的89.28%(图7)。大部分地区均存在不同程度上的炸山采石、修路等情况,主要分布在城镇周围的低山丘陵地段。这些地段多由于剥离山体,开采建材石料等非金属矿,破坏了植被,形成了类似荒漠化的景观,故其空间分布与矿产地分布关系密切。

为了进行细致地区域植被覆盖度分析、区域生态足迹与承载力分析,调查区各个遥感调查因子及收集到的非空间数据都被离散化成规则的网格,各种分析评价都是在网格文件的基础上进行的。每个小网格为边长5 km的正方形,其面积为25 km²。通过GIS空间统计得到每个网格内不同因子类型比例。

植被覆盖度(plant cover index,PCI)是生态环境健康的重要指标,通常以特定区域各种植被所占面积与总面积的比值度量。采用中国国家环境监测总站制定的计算方法,即

式中S为研究区面积,各不同地类以下角标区分。林地(S_林地)可划分为有林地(S_有林地)、灌木林地(S_灌木林)和疏林地(S_疏林),即

(2)S林地=0.6S有林地+0.25S灌木林+0.15S疏林。

草地(S_草地)按覆盖度的高低可划分为高覆盖草地(S_高草)、中覆盖草地(S_中草)和低覆盖草地(S_低草)3种类型,即

(3)S草地=0.6S高草+0.3S中草+0.1S低草。

农田(S_农田)按土地利用方式可划分为水田(S_水田)和旱田(S_旱田),即

(4)S农田=0.7S水田+0.3S旱田。

图8为粤港澳大湾区2015年植被覆盖度。

从图8可知,区内肇庆市的植被覆盖度最好,而惠州市、江门市的西北部、佛山市的西南部及中山市的西南部植被覆盖度次之。由此项指标可知,肇庆市和惠州市生态环境最好,江门市次之,佛山市东部、中山市北部、深圳市和东莞市生态环境较差。

城市是人类活动集中的地区,也是人类活动对自然生态系统产生压力最大的区域。以人为核心的城镇化要以生态承载力为支撑。生态承载力是描述限制区域经济社会发展程度的常用指标,通常表述为人口承载力、资源承载力及环境承载力等,是指生态系统的自我维持能力、自我调节能力、资源与环境子系统的供容能力、可持续养育的社会经济活动强度以及具有一定生活水平的人口数量,是判断资源开发强度与环境承载力的重要依据^{[19,20,21,22,23,24]}。

生态足迹(ecological footprint,EF)是指能够持续地提供资源或消解废物并具有生物生产力的地域空间,是生产已知人口做消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源,它从具体的生物物理角度研究自然资本消耗的空间测度问题,即

式中: i为消费商品的类别; pi为第i种消费商品的平均生产能力; ci为第i种商品的人均消费量; ri为均衡因子; N为人口数; ef为人均生态足迹; EF为总生态足迹。

土地承载力(生态承载力,生态足迹的供给)是指区域土地所能持续供养的人口数量,反映在不损害区域生产力的前提下,一个区域有限的土地资源能供给的最大人口数量。不同国家或地区某类生物生产面积所代表的区域产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”来校正。同时,生态承载力计算时需扣除12%的生物多样性保护面积。因此,人均生态承载力的计算公式为

式中: EC为区域总人口的生态足迹供给,m²; ec为人均生态足迹供给,m²/人; a_j为j类型生物生产性土地人均拥有面积,j=1,2,3,4,5; y_j为产量因子。

因为单位面积耕地、水域、草地和林地等的生物生产能力差异很大,为了使计算结果转化为一个可比较的标准,有必要在每种类型生物生产面积前乘以一个均衡因子(权重),以转化为统一的、可比较的生物生产面积。在计算生态足迹的供给(生态承载力)时,不同国家或地区同类生物生产土地的实际面积是不能直接对比的,需要对其进行调整。不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的平均产量与世界平均产量的差异可用产量因子来表示。产量因子是某个国家或地区某类型土地的平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。本文选取的因子有: 耕地、草地、林地、水域和建筑用地,其均衡因子和产量因子的系数分别为: ①均衡因子: 耕地2.8、草地0.5、林地1.1、水域0.36、建筑用地2.8; ②产量因子: 耕地2.19、草地0.19、林地0.91、水域1、建筑用地2.19。

数据显示,2015年调查区人均生态足迹平均值为0.413 6 hm²/人。扣除12%生物多样性保护用地后,人均生态承载力为0.364 hm²/人。

生态足迹的理论分析表明,生产和生活消费模式是影响城市足迹大小的关键因素。经济发达地区居民的生态足迹普遍比经济欠发达地区居民的生态足迹要高。这说明生态足迹水平与经济发展水平有关,经济越发达的地区所占用的生态足迹面积也越大。图9为调查区2015年的生态足迹分析。

由图9可知,广州市的海珠区、天河区、黄浦区、番禺区和白云区的西北部,佛山市的南海区、禅城区和顺德区,东莞市北部,深圳市的宝安区、南山区、罗湖区、福田区及龙岗区西北部,惠州市的惠阳区、惠东县西部,中山市,江门市的江海区及珠海市的香洲区人均生态承载力数值较高。由此可见上述地区区域承载力相对于其他地区较低,建议比较各地区位优势、资源分布情况,区域统筹,分类规划,优化产业结构,实现协调和绿色发展。

采用3S技术,以2015年第二次全国土地调查所用的遥感图像为主要数据源,在总结并制定不同类型海岸线、红树林生物海滩的遥感解译标志和提取原则等工作基础上,基本查明了2015年粤港澳大湾区(不含香港和澳门特别行政区)的自然资源的分布现状。

1)2015年调查区林地面积为28 011.22 km²,以有林地为主,灌木林次之; 总体表现出总量不足、分布不均的特点。肇庆市的植被覆盖度最好,其次是惠州市,江门市的西北部、佛山市的西南部及中山市的西南部植被覆盖度次之。区内草地资源在各类自然资源中处于弱势地位,总面积仅326.24 km²,多位于山高坡陡的地段,天然草场和人工草场偏少。建议在大湾区发展过程中,应注意保护林地草地的生态功能,以发展旅游业等第三产业为主,科学规划,合理利用。

2)调查区地表水资源相对丰富,2015年面积为5 266.02 km²,以坑塘水面、河流水面为主; 经历了长时间的破碎化发展过程,河流片断化,坑塘萎缩,建设用地侵占水体。水资源分布与区域经济发展不平衡,重心在西部。建议加强区域协调,建立互联互通的多水源联合供水格局,促进水资源的均衡开发和利用。调查可知,2015年调查区湿地面积为8 649.87 km²,以人工湿地、近海及海岸湿地和河流湿地为主,集中分布在江门市、珠海市和佛山市。以天然湿地大幅减少为特征。建议在大湾区开发过程中,注重水土保护,控制环境污染,防止湿地退化、生物多样性减少。

3)调查区耕地总量偏少,2015年耕地面积为7 820.59 km²,以水田为主,主要分布在江门市、惠州市和肇庆市; 园地面积为4 956.79 km²,其中以果园为主。应加强耕地保护,发展绿色农业。

4)2015年调查区大陆海岸线为1 512.18 km,以人工海岸线为主; 其中珠海市、深圳市海岸线系数最大。海岸线长度的确定对于加强海洋综合管理、进行海洋经济活动、发展海岸带有重要作用。基岩海岸线越长,则海湾就越多,深港、良港就越多。生物海岸线(包括红树林海岸线和珊瑚礁海岸线)是旅游资源的重要组成部分,该类型长度越长,则旅游资源越丰富。砂砾质海岸线长度决定了沙滩的丰富程度,这一定程度上决定了滨海的旅游、房地产业的可开发量。砂砾质海岸线还和砂质矿产密切相关,蕴藏了丰富的石英砂、锆钛矿等,此类海岸线越长则上述矿藏越多。淤泥质海岸线则可用于水产养殖,其长度对发展海洋养殖业有重大作用。

5)2015年调查区荒漠化面积为396.80 km²,以工矿型荒漠化、水蚀荒漠化为主; 沙质荒漠化和盐碱质荒漠化基本没有。多数荒漠化地区存在不同程度的开山采石、修路等现象,建议做好自然资源空间规划,加大矿山环境恢复治理力度。

6)广州市的海珠区、天河区、黄埔区、番禺区和白云区的西北部,佛山市的南海区、禅城区和顺德区,东莞市北部,深圳市的宝安区、南山区、罗湖区、福田区及龙岗区西北部,惠州市的惠阳区、惠东县西部,中山市,江门市的江海区及珠海市的香洲区人均生态承载力数值较高。建议比较各地区位优势、资源分布情况,区域统筹,分类规划,优化产业结构,实现协调和绿色发展。

志谢: 本文是广东区自然资源更新调查子项目的部分成果。在项目工作和本文撰写过程中得到了方洪宾、聂洪峰、邢宇、孙永军、范景辉、邵日涛、关刚、杨晶晶、王徐凡、张涛、张春虎和王珊珊等多位同志的帮助,在此谨表谢忱。