生态监测作为一种系统地搜集地球自然资源信息的技术方法，起始于20世纪60年代后期。我国的生态监测兴起于70年代，至今已经开展了一系列的环境、资源和污染的调查与研究工作，相继建立一批生态(环境)监测站、生态观测定位站，对部分区域、省域乃至全国的生态环境进行了连续监测、调查和分析评价。根据不同的监测需求，不同学者对生态监测内涵有着不同的理解，结合环保部门生态保护的工作职责，生态环境监测至少应该包括两部分，一是监测生态环境质量；二是监督对生态环境有影响的自然资源开发利用活动、重要生态环境建设和生态破坏恢复工作^[1-4]。文献[5]开展我国生态环境质量评价研究，首次提出生态监测技术路线，构建了区域生态环境质量评价指标体系。近年来，区域性的生态环境评价和生态调查日益受到重视，调查和评价成果为环境管理和生态保护决策提供了越来越多的科技支撑^[6-11]。

“十二五”期间，广东省经济保持较快发展，同时生态环境质量初步呈现稳中趋好态势，全省化学需氧量(COD)等4项主要污染物排放量持续下降，超额完成国家减排任务。但珠三角的区域发展空间面临瓶颈制约，资源能源约束趋紧，生态环境压力日益增大。现基于2011—2015年Landsat7、Landsat8等卫星遥感影像，结合土壤侵蚀面积、水资源量、降雨量、污染物排放量等统计数据，研究评价广东省“十二五”期间生态环境状况及其时空变化趋势，并对其影响因素进行综合分析。

1 研究区概况

广东省地处中国大陆最南部，陆地位于北纬20°09′—25°31′，东经109°45′—117°20′。自东至西依次与福建省、江西省、湖南省、广西壮族自治区接壤；西南端隔琼州海峡与海南省相望。受地壳运动、岩性、褶皱和断裂构造以及外力作用的综合影响，广东省地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、台地和平原，其面积分别占全省土地总面积的33.7%，24.9%，14.2%和21.7%，河流和湖泊等只占全省土地总面积的5.5%。地势总体北高南低，北部多为山地和高丘陵，南部则为平原和台地。平原以珠江三角洲平原面积最大，潮汕平原次之。广东省属于东亚季风区，从北向南分别为中亚热带、南亚热带和热带气候，是全国光、热和水资源较丰富的地区，且雨热同季，降水主要集中在4—9月，年均气温21.8℃，其分布呈南高北低；年均降水量为1 789.3 mm，其分布不均，呈多中心分布。

2 研究方法 2.1 数据来源与处理

(1) 土地利用/覆盖数据采用全国生态遥感监测土地利用/覆盖分类体系(见图 1)，根据2011—2015年Landsat7、Landsat8、资源一号02C星等遥感卫星影像通过目视解译得来，解译精度一级分类为95%，二级分类为90%；

(2) 中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像、水资源量、水土流失、降雨量以及COD、氨氮(NH₃-N)、二氧化硫(SO₂)、烟(粉)尘、氮氧化物(NO_x)、固体废物排放量等污染物排放数据。其中MODIS影像来源于美国地质调查局官网(https://www.usgs.gov/)，水资源量和水土流失数据来源于广东省水利厅；降雨量来源于广东省气象局；COD、NH₃-N、SO₂、烟(粉)尘、NO_x、固体废物排放量等污染物排放数据来源于原广东省环境保护厅。以上数据覆盖时段均为2011—2015年。MODIS影像用于计算植被覆盖指数，水资源量用于计算水网密度指数，水土流失数据用于计算土地胁迫指数，降雨量及污染物排放数据用于计算污染负荷指数。

2.2 评价方法

按《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015)^[12]，评价指标包括生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数和污染负荷指数，通过分指数加权计算得到一个综合指数即生态环境状况指数(EI)。基础评价单元为县级行政区域，市级的值通过县级面积加权计算得到，省级的值通过市级面积加权计算得到。现针对省级和市级评价单元进行生态环境状况评价分析，市级评价单元包含广东省21个地级以上市(以下简称“地市”)，分别为：广州市、深圳市、珠海市、汕头市、佛山市、韶关市、河源市、梅州市、惠州市、汕尾市、东莞市、中山市、江门市、阳江市、湛江市、茂名市、肇庆市、清远市、潮州市、揭阳市、云浮市，以及顺德区。生态环境状况分级见表 1，生态环境状况变化度分级见表 2。

由于文献[12]未给出多年指数变化趋势评价方法，现结合Spearman秩相关系数法评价“十二五”期间生态环境状况变化趋势，给出时间周期Y₁……Y_n，和其相应数值C(即月均值、季均值或年均值C₁……C_n)，将C从大到小排列好，在本研究中Y₁……Y_n指代2011、2012、2013、2014、2015年排列的序号，C指代各年度对应的EI，秩相关系数的计算公式为：

$ r_{\rm{s}}=1-\left[6 \sum_{i=1}^{N} d_{i}^{2}\right] /\left[N^{3}-N\right] $

(1)

式中：r_s——秩相关系数；

d_i——变量X_i和变量Y_i的差值；

X_i——周期1到周期N按C从小到大排列的序号，即将2011—2015年各年度EI从小到大排序而得到的序号；

Y_i——按时间顺序排列的序号。

将秩相关系数|r_s|同Spearman秩相关系数统计表中临界值W_p进行比较以确定变化趋势是否有显著意义，如果r_s是正值则表明评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势，如果r_s是负值则表明呈现下降趋势；当|r_s|≤W_p表示变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内变化稳定或平稳。评价“十二五”期间生态环境状况变化趋势即周期为5年。查得周期N=5时，W_p=0.9，则当r_s≤-0.9时表示显著下降；当r_s≥0.9时表示显著上升；当-0.9＜r_s＜0.9时，变化趋势不显著^[13]。

3 结果分析 3.1 “十二五”期间生态环境状况及变化特征 3.1.1 生态环境状况持续变好

(1) 广东省“十二五”期间EI及各分指数变化情况见表 3。“十二五”期间，广东省EI为76.7~78.7，级别为“优”，2013年EI达峰值78.7，见图 2(a)(b)(c)(d)(e)。2015年全省EI(EI=77.6)与2011年(EI=76.7)相比，上升了0.9，综合反映广东省生态环境整体状况优等，且稳中趋好。但5年变化趋势不显著(r_s=0.2)。

(2)“十二五”期间，21地市及顺德区的EI为58.1~84.1，级别为“优”“良”，其中韶关、河源、惠州三市EI为全省三甲，说明其植被覆盖度高，生物多样性丰富，生态系统稳定。从时间分布曲线来看，各地市生态环境状况出现不同程度的波动变化，大多数地市EI在2011—2013年间稳步上升，2014年少许下降，2015年又有所回升，2013年河源EI达84.1，为这5年间全省各地市中的最高值。大多数地市2015年EI相对于2011年有不同程度的上升。就5年变化趋势而言，仅广州和佛山的r_s=0.9，其5年生态环境状况呈显著上升趋势，其他地市5年生态环境变化趋势不显著。

3.1.2 生态环境状况优等面积不断扩大

(1) 粤北5地市EI为全省四大区域中最高，为70.8~84.1，除云浮外，其他4地市EI级别均为“优”，其生态环境状况皆呈现不同程度上升(△EI＞0)，其中清远△EI=3.1，生态环境状况明显变好，韶关和梅州生态环境状况略微变好，其他2地市变化不明显。粤西3地市EI为67.0~81.0，其中阳江EI为此区域最高，茂名次之，湛江最低；这3地市生态环境状况变化不大，其中湛江和茂名发生略微变化，阳江变化不明显。粤东4地市EI为67.5~79.9，其中汕尾EI为此区域最高，且5年间EI级别均为“优”，汕头EI为最低；除潮州生态环境状况略微变好以外，其他4地市变化不明显。珠三角9市和顺德区EI为58.1~83.4，其中惠州EI>81，为珠三角最高，而顺德和东莞EI为珠三角乃至广东省倒数一二名，说明珠三角地市生态环境状况差异较大；有5地市和顺德区生态环境状况发生略微变化，即广州、肇庆、惠州略微变好，中山、珠海和顺德区略微变差，其他4地市变化不明显。

(2) 2015年，21地市及顺德区的EI为59.0~83.4，级别为“优”和“良”，且分别占比45.5%和54.5%，其中韶关、河源、惠州等10地市的生态环境状况为“优”，揭阳、潮州和广州等11地市和顺德区的生态环境状况为“良”。空间分布上，生态环境状况级别为“优”的地市主要集中分布在南部沿海及粤北、粤东山区，级别为“良”的地市主要分布在珠三角、潮汕平原、雷州半岛，见图 3。

(3) 生态环境状况优等的地市面积占全省面积比例2015年比2011年提高了6%。“十二五”期间，有54.5%的评价单元即11地市和顺德区的EI出现不同程度的变化，其中清远生态环境状况明显变好(3≤△EI＜8)，梅州、潮州、茂名等7地市生态环境状况略微变好(1≤△EI＜3)，且茂名EI等级由“良”转为“优”，珠海、湛江、中山及顺德区生态环境状况略微变差(-3＜△EI≤1)；其余45.5%的评价单元(10地市)的生态环境状况无明显变化(|△EI|＜1)。各地市及顺德区生态环境状况空间变化分布见图 4。

3.2 生态环境状况影响因素和变化原因 3.2.1 影响因素

“十二五”期间，广东省21个地市及顺德区各项分指数中，水网密度指数整体变化幅度较大，其他4项分指数变化相对较小。各地市及顺德区水网密度指数为-13.2~13.8，变化较大，清远等19地市和顺德区的水网密度指数呈现不同程度的上升。水网密度指数与水资源总量的丰沛情况密切相关，从一定程度上来说，水资源总量在常年值附近呈现小周期的丰枯交替变化是导致EI波动变化的主要原因。广东省水利厅发布的2011—2015年《广东省水资源公报》显示，2011年属枯水年，全省年水资源总量比常年偏少19.6%；2012和2013年属丰水年，这两年的水资源总量比常年(多年平均)分别偏多10.7%和23.7%；2015年水资源总量较常年略增，较常年偏多5.7%。

各地市及顺德区土地胁迫指数为-9.2~1.2，土地胁迫程度呈现变弱的趋势，梅州等18地市和顺德区的土地胁迫指数呈现不同程度的下降，呈现显著变弱1地市，明显变弱5地市。土地胁迫指数的变化与中度和重度程度的土壤侵蚀情况密切相关。据广东省水利厅2013年发布的广东省第四次水土流失遥感普查报告显示，从自然侵蚀面积来看，整体侵蚀程度下降较为明显，中度以上等级的土壤侵蚀面积明显减少，另外人为侵蚀面积明显减少，特别是生产建设用地侵蚀面积减少较多。

各地市及顺德区污染负荷指数整体变化不大，但佛山等13地市及顺德区污染负荷指数呈现不同程度的下降。“十二五”期间，广东省超额完成减排任务，2015年广东省SO₂、NO_x、COD、NH₃-N的排放量分别比2010年分别减少19.2%，24.7%，16.9%和15.1%，分别超额完成“十二五”减排目标任务41%，13%，30%和46%。全省承载的污染负荷压力减轻。

综合上述各项因素变化，广东省及各地市生态环境状况变化的主要影响因素相对一致，但不同区域的主导影响因素有一定的差别。例如粤北的清远EI明显变好和梅州EI略微变好，主要是由于水网密度指数大幅升高和土地胁迫指数大幅降低。而珠三角的中山和顺德区EI略微变差主要在于植被覆盖指数降低。

3.2.2 变化原因

(1) 各项分指数总体保持稳定是生态环境状况保持稳定的主要原因。除水网密度指数外，其他各项分指数的变化幅度均以“无明显变化”或“略微变化”为主，这是EI总体保持稳定的重要保障；

(2) 水资源总量和降水量的提升是生态环境质量有所提升的重要原因。各项分指数中，以水网密度指数变化幅度最大，2015年相对于2011年多数地区均大幅提升，使得大多数地市2015年EI较2011年有所提升。2011—2015年水资源总量呈现丰枯交替变化是造成EI波动变化的主要原因；

(3) 土地胁迫压力和环境污染负荷压力下降有效促进生态环境质量改善。这2项指数的下降，反映了“十二五”期间广东省在水土保持、科学规划土地利用方式、污染物减排和环境污染治理等方面的努力取得了明显成效。

4 结论

(1) 广东省和21个地市及顺德区EI呈现一定波动，且全省和多数地市EI在2013年出现峰值。

(2) 5年间广东省生态环境状况级别均为“优”，反映出广东省植被覆盖度高，生物多样性丰富，生态系统稳定；21个地市及顺德区生态环境状况均属于“优”“良”级别，从空间分布来看，粤北地市EI为广东省4大区域中整体最高，各地市生态环境状况存在一定的地域差异。

(3) 广东省生态环境状况稳中趋好，绝大多数地市生态环境状况变好，粤北地市EI整体上升。就5年变化趋势而言，除广州、佛山生态环境状况呈现显著上升趋势，其他地市变化不显著。

(4) 各项指数整体上变化不大，自然生态系统相对稳定是生态环境状况保持稳定的根本保障；从一定程度上讲，污染减排和水土治理降低了污染负荷的压力和土地胁迫的强度，这有效促进生态环境状况改善；由水资源总量丰枯交替变化引起水网密度指数的大幅度变化是导致生态环境状况波动变化的主要原因。