信宜市土地利用景觀格局研究

吳云景， 吳立潮

(中南林業(yè)科技大學， 湖南 長沙 410004)

信宜市土地利用景觀格局研究

吳云景， 吳立潮

(中南林業(yè)科技大學， 湖南 長沙 410004)

以廣東省信宜市為研究區(qū)，利用patch analyst景觀格局分析軟件，選取斑塊數(shù)目、斑塊面積、斑塊密度、平均斑塊大小、斑塊面積標準差、斑塊面積變異系數(shù)、平均斑塊形狀指數(shù)、面積加權平均斑塊形狀指數(shù)、平均斑塊分維數(shù)、面積加權平均斑塊分維數(shù)、破碎度、均勻度和多樣性指數(shù)等指標，對信宜市土地利用景觀格局進行分析。結(jié)果表明：各類景觀面積分配相差較大，均勻度不高；林地景觀是該地區(qū)的優(yōu)勢景觀，可以看成是該區(qū)域的基質(zhì)；園地、建設用地和耕地的破碎度大；總體景觀形狀較為簡單，但有一定的不規(guī)則性等特點。此結(jié)果可為信宜市的發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)。

信宜市； 土地利用； 景觀格局； 景觀指數(shù)

在眾多全球變化問題中，土地利用作為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的一個敏感因子，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和可持續(xù)發(fā)展研究中占有重要的地位[1]。土地利用是人類最基本的經(jīng)濟活動，在各種驅(qū)動力的作用下，不斷發(fā)生著變化[2-4]。通過分析區(qū)域土地生態(tài)特征，并對其進行判斷、綜合與評價，可以設計出與區(qū)域自然條件相協(xié)作的生產(chǎn)方式和生態(tài)結(jié)構(gòu)，從而提出生態(tài)系統(tǒng)管理的途徑與措施[5]。

景觀格局及其變化是自然的和人為的多種因素相互作用所產(chǎn)生的一定區(qū)域生態(tài)環(huán)境體系的綜合反映，其特征具有顯著的時間和空間性，景觀的類型、形狀、大小、數(shù)量和空間綜合既是各種干擾因素互相作用的結(jié)果，又影響著該區(qū)域的生態(tài)過程和邊緣效應[6]。目前，景觀格局指數(shù)法已經(jīng)成為土地利用變化的重要研究方法[7-11]。

從景觀格局的角度出發(fā)對某區(qū)域景觀空間格局的研究可以有效揭示該區(qū)域景觀格局變化，并對景觀的規(guī)劃與管理、資源的有效利用及環(huán)境保護具有重要意義[12]。本文在信宜市土地利用現(xiàn)狀的基礎上，利用景觀格局指數(shù)法對該地區(qū)景觀格局進行分析，得出該地區(qū)基本的景觀格局，旨在為該地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

信宜市位于廣東省西南部，茂名市北部，東與陽春市相接，南與高州市交界，西同廣西壯族自治區(qū)北流市、容縣毗鄰，北與羅定市接壤，東經(jīng)110°40′36″—111°40′39″、北緯22°11′16″—22°42′26″，地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風溫暖濕潤的氣候，氣候特征夏熱冬涼，四季可分，同時雨熱同季，雨量充沛，年平均降雨量在1477～1941mm之間，是廣東省50個山區(qū)縣(市)之一。

2 研究方法

2.1數(shù)據(jù)獲取

將從信宜市國土資源局獲取的2005年土地利用現(xiàn)狀圖(1∶5萬)作為基本數(shù)據(jù)源，在Arc/info中建立拓撲關系，再將其導入arcmap中進行顯示、分析，采用在Fragstats基礎上發(fā)展而來的景觀空間格局分析軟件patch analyst，對各類景觀指數(shù)分析研究。本研究按照國家土地分類標準，根據(jù)研究區(qū)的實際情況，將研究區(qū)景觀類型分為耕地、園地、草地、林地、水域、建設用地、交通用地和其他用地等8個類型。

圖1 信宜市土地利用現(xiàn)狀圖Fig.1 The current situation of land use in Xinyi City

2.2景觀指數(shù)的分析

由于patch analyst軟件中許多指數(shù)之間具有高度的相關性，只是側(cè)重面有所不同，因而需要全面了解每個指數(shù)所指征的生態(tài)意義及其所反映的景觀結(jié)構(gòu)側(cè)重面，依據(jù)各自研究的目標和數(shù)據(jù)的來源與精度來選擇合適的指數(shù)[13]。本文主要選取了以下指數(shù)對景觀結(jié)構(gòu)進行分析[14-16]：

(1) 斑塊數(shù)目(NP)： 各類景觀中斑塊的總數(shù)。

NP=N

(2) 面積(CA)： 各類景觀的斑塊總面積。

CA=A

(3) 斑塊密度(PD)： 表示每平方千米某個景觀的斑塊數(shù)，可以反映景觀破碎化程度。

PD=N/A

(4) 平均斑塊大小(MPS)： MPS代表一種平均狀況，可以指景觀的破碎程度，如我們認為在景觀級別上一個具有較小MPS值的景觀比一個具有較大MPS值的景觀更破碎，同樣在拼塊級別上，一個具有較小MPS值的拼塊類型比一個具有較大MPS值的拼塊類型更破碎，MPS>0，無上限。

(5) 斑塊面積標準差(PSSD)：當景觀中所有斑塊大小一致時，或只有一個斑塊時，PSSD=0，反之，斑塊大小差異越大，PSSD值越大，PSSD≥0，無上限。

(6) 斑塊面積變異系數(shù)(PSCV)：PSCV≥0。

(7) 平均斑塊形狀指數(shù)(MSI)： 當景觀中所有斑塊為正方形時，MSI=1，當斑塊形狀偏離正方形時，MSI值最大，MSI≥1，無上限。

(8) 面積加權平均斑塊形狀指數(shù)(AWMSI)： AWMSI是度量景觀空間格局復雜性的重要指標之一，并對許多生態(tài)過程都有影響，AWMSI隨斑塊形狀的不規(guī)則性增加而增加。AWMSI≥1。

(9) 平均斑塊分維數(shù)(MPFD)： 定量描述其核心面積的大小及其邊界線的曲折性。斑塊幾何形狀越簡單，斑塊的形狀越有規(guī)律，相似性越強，分維數(shù)MPFD越趨近于1，1≤MPFD≤2。

(10) 面積加權平均斑塊分維數(shù)(AWMOFD)： 反映景觀格局總體特征的重要指標，它在一定程度上也反映了人類活動對景觀格局的影響。一般來說，受人類活動干擾小的自然景觀的分數(shù)維值高，而受人類活動影響大的人為景觀的分數(shù)維值低，1≤AMWPFD≤2。

(11) Shannon多樣性指數(shù)(SDI)：反映景觀異質(zhì)性，特別對景觀中各拼塊類型非均衡分布狀況較為敏感，即強調(diào)稀有拼塊類型對信息的貢獻，各景觀類型所占比例相等時，景觀多樣性指數(shù)最大；各斑塊類型的比例差別越大，景觀多樣性指數(shù)越低。

(12) 景觀均勻度指數(shù)(SEI)： 反映景觀中各斑塊在面積上分布的不均勻程度。SEI越趨于1，景觀分布越均勻。

(13) 景觀破碎度(FS)： 描述景觀被分割的破碎程度。景觀形狀破碎化指數(shù)用FS(0,1)，0表示景觀沒有被破壞，1表示景觀被完全破壞。

3 結(jié)果與分析

3.1景觀總體特征分析

一個景觀類型占整個景觀面積的比例，在相對意義上給出了每個景觀類型對整個景觀貢獻率[17]。從表1可知，信宜市總的景觀斑塊數(shù)為47899個，景觀總體面積為308446.51hm2，景觀斑塊的面積大小為林地>耕地>園地>建設用地>草地>其他用地>交通用地>水域，面積最大的是林地，占整個景觀總面積的71.5%，由于信宜為廣東50大山區(qū)縣之一，境內(nèi)七成多是山地，大部分山地以林地為主，耕地主要分布在地勢較平緩地區(qū)；斑塊數(shù)表現(xiàn)為耕地>園地>建設用地>林地>水域>草地>其他用地>交通用地，耕地和園地的斑塊數(shù)占整個區(qū)域的70.5%，這是因為山地地勢占較大面積，耕地、園地零星分布在地勢較平緩地帶，因此斑塊數(shù)較多；斑塊密度指數(shù)順序為園地>建設用地>耕地>其他用地>水域>交通用地>草地>林地，園地、建設用地和耕地的景觀破碎程度最大，即受外界的干擾最大，說明信宜市的整體規(guī)劃較差；平均斑塊面積順序為林地>草地>交通用地>水域>其他用地>耕地>建設用地>園地，平均斑塊面積較大的為林地，較顯著的反映了信宜是一個以林地景觀為主的山區(qū)縣，地貌比較單一。從斑塊面積標準差來看，信宜的土地利用景觀斑塊面積差異極大，在面積變異系數(shù)中更為顯著，林地的斑塊面積標準差值最大，這是因為林地面積最大，即是該地區(qū)的基質(zhì)，在整個區(qū)域景觀中占有絕對控制作用，林地面積中最大的為2433.922hm2，面積最小的為0.02hm2，兩者面積差異性大，面積標準差就大。

表1 研究區(qū)土地利用景觀總體特征Tab1ThegeneralcharacteristicsoflanduselandscapeintheXinyiCity景觀類型斑塊數(shù)比例(%)面積(hm2)比例(%)平均斑塊大小(hm2)耕地194954074555889148234園地14300298194540263136草地6031342435014704林地4872102220584397154528建設用地6780142137126944202水域15323236603312239交通用地104027295502701其他用地213045031402236總計4789910030844651100644

3.2斑塊類型指數(shù)分析

平均斑塊形狀指數(shù)和平均斑塊分維數(shù)是通過斑塊的形狀變化來間接反映人類活動強弱程度。在平均斑塊形狀指數(shù)中，交通用地>林地>水域>耕地>草地>建設用地>其他用地>園地，交通用地的值最大，說明交通用地的形狀比較復雜，是信宜景觀中的廊道景觀。平均斑塊分維數(shù)值域范圍為(1,2)，當取值為2時，斑塊為圓形，具有最大的核心面積和最小的邊界曲折性；當取值為1時，邊界具有最大的曲折性。從表2中可以看出平均斑塊分維數(shù)順序為交通用地>水域>耕地>林地>園地>草地>其他用地>建設用地，因為各個值相差不大，說明各景觀具有較大的核心面積與較小的邊界曲折性。

表2 土地利用斑塊類型指數(shù)Tab2Theindicesofpatchpatternoflanduse景觀類型PD(個·km-2)PSSD(hm2)PSCVMSIAWMSIMPFDAWMOFD耕地04288364300429193638214121426園地07355786385759145124813881373草地014212773351189165925513851346林地0022172886353782223860213921391建設用地04945373263452156221713701364水域0419223787213891990116514281519交通用地0143291005006354696301415291641其他用地04235527380766152627813801384整體景觀0155574608203711771538113971397

3.3整體景觀指數(shù)分析

從表2可以看出，信宜斑塊面積標準差和斑塊面積變異系數(shù)達到57.460、820.371，說明土地利用景觀斑塊的面積差異性較大，在以林地為基質(zhì)背景內(nèi)分布了各類景觀小斑塊；平均斑塊形狀指數(shù)、面積加權平均斑塊形狀指數(shù)為1.771、5.381，說明景觀斑塊形狀有一定的不規(guī)則性；平均斑塊分維數(shù)、面積加權平均斑塊分維數(shù)均較偏小，都為1.397，說明整體上斑塊形狀較為簡單，斑塊間相似性較強；從表3可以看出多樣性指數(shù)為0.956，多樣性指數(shù)較低，主要原因是由于林地景觀所占比例太大，而其他景觀所占比例太小，且林地景觀在整個區(qū)域中呈現(xiàn)大面積集中連片的空間分布；均勻度指數(shù)為0.460，表明各土地利用景觀類型所占面積比例差異較大，景觀各組分分配不均勻；此外，研究區(qū)整個景觀的破碎度達0.814，表明其破碎化程度并不高，景觀的復雜性也不高。

表3 土地利用景觀類型指數(shù)Tab3 TheindicesoflandscapepatternoflanduseSDISEIFS095604600814

4 結(jié)論與討論

(1) 土地利用景觀斑塊大小表明：全境8類土地利用景觀中，面積分配相差較大，均勻度不高，林地景觀是該地區(qū)的優(yōu)勢景觀，可以看成是該區(qū)域的基質(zhì)，占據(jù)全縣土地總面積的71.5%，研究區(qū)屬于一個大斑塊類型中鑲嵌許多中、小型斑塊類型的景觀格局分布模式。

(2) 土地利用景觀斑塊的形狀指數(shù)分析表明： 研究區(qū)的總體景觀有一定的不規(guī)則性。

(3) 土地利用景觀斑塊形狀的分形分析表明： 研究區(qū)的總體景觀形狀較簡單，總體上有利于區(qū)域景觀的利用和管理。

(4) 土地利用景觀整體格局及破碎化程度研究表明： 園地、建設用地和耕地的破碎度大，說明整體規(guī)劃較差。

上述結(jié)果表明，信宜市由于其獨特的地理位置，在整個景觀水平上，林地景觀占據(jù)主導地位，其城鎮(zhèn)建設不夠發(fā)達，土地利用結(jié)構(gòu)不合理，應進行科學合理的規(guī)劃，以增加土地利用景觀的穩(wěn)定性。在進行土地利用規(guī)劃或調(diào)整時，應注意以下幾點：

(1) 應通過生態(tài)公益林體系建設工程、水源涵養(yǎng)林工程、跡地和荒山造林綠化工程、封山護林工程、自然保護區(qū)建設工程、森林公園建設工程等，將森林資源的利用和保護有機結(jié)合起來，建立功能完備、布局合理的自然保護區(qū)，加強對生態(tài)環(huán)境保護的監(jiān)督和管理。

(2) 耕地、園地缺乏合理規(guī)劃，造成土地利用率低，土地浪費嚴重，應在科學評估的基礎上，有計劃地規(guī)劃耕地和園地景觀，構(gòu)筑規(guī)范合理的耕地、園地景觀。

(3) 在城鎮(zhèn)或居民點規(guī)劃中，要本著節(jié)約利用的原則，充分利用城鎮(zhèn)存留或閑置土地，加大對舊城鎮(zhèn)、舊村莊、舊廠房的改造，科學合理的利用土地，逐步完善城市綠色空間生態(tài)網(wǎng)絡，完善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建良好的區(qū)域景觀空間格局。

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ResearchonlandscapepatternoflanduseinXinyiCity

WU Yunjing, WU Lichao

(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The landscape pattern of land utilization in Xinyi City, Guangdong Province was analyzed by patch analyst software, selecting number of patches, total class area, patch density, mean patch size, patch size standard deviation, patch size coefficient of variation, mean shape index, area-weighted mean shape index, mean patch fractal dimension, area-weighted patch fractal dimension, fragmentation index, evenness index and diversity index as indices. The results showed that, area allocation of different landscapes had a large difference, and evenness index was not high. Forest was the dominant landscape in this region, so it could be regarded as matrix. As to garden, construction and farm land, the landscape fragmentation indices were big. Overall landscape shape was relatively simple, but it had a certain irregularity. The research results would provide reference for development planning of Xinyi City.

Xinyi City; land use; landscape pattern; landscape index

2011 — 01 — 25

2011 — 02 — 24

吳云景(1984 — )，男，福建省泉州市人，碩士研究生，研究方向為土地資源利用與評價。

F 301.24

A

1003 — 5710(2011)02 — 0036 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2011. 02. 010

(責任編輯：譚著明)