基于景觀生態(tài)學的滎經(jīng)縣土地利用類型動態(tài)及驅(qū)動力分析

李 悅，郭 虎，程武學

(1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081;2.江油市林業(yè)局,四川 江油 621700;3.四川師范大學西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室，四川 成都 610001;4.四川師范大學地理與資源科學學院中心實驗室，四川 成都 610001)

基于景觀生態(tài)學的滎經(jīng)縣土地利用類型動態(tài)及驅(qū)動力分析

李 悅1，郭 虎2，程武學3，4*

(1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081;2.江油市林業(yè)局,四川 江油 621700;3.四川師范大學西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室，四川 成都 610001;4.四川師范大學地理與資源科學學院中心實驗室，四川 成都 610001)

本文分別對1990年、2000年、2010年、2015年滎經(jīng)縣土地利用景觀類型和格局的主要景觀指數(shù)進行了研究。研究結(jié)果表明，整個研究區(qū)域的最大景觀始終為林地；耕地、水域、其他景觀類型不斷減少，林地、園地、建設(shè)用地、草地景觀均不同程度增加；整個景觀格局經(jīng)歷了先破碎化，后又恢復的過程，影響景觀格局變化的主要因子包括生態(tài)環(huán)境保護工程、農(nóng)村人口遷移和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。

景觀生態(tài)；滎經(jīng)縣；土地利用景觀類型；驅(qū)動力分析

景觀生態(tài)學的應(yīng)用對于研究土地利用變化具有重要價值[1]，滎經(jīng)縣隸屬于雅安市，自然資源和生物資源豐富，生態(tài)環(huán)境良好。近年來，隨著滎經(jīng)縣域經(jīng)濟的快速發(fā)展和礦產(chǎn)資源的開發(fā)及一系列生態(tài)保護工程的實施，滎經(jīng)縣從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為主的縣，逐漸向著多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對土地利用類型產(chǎn)生了復雜的影響。本文從景觀生態(tài)學的角度，研究了1990年至2015年25 a內(nèi)滎經(jīng)縣土地利用類型景觀斑塊的進程，并對其主要影響因素進行了分析[2]，以期對類似縣域在經(jīng)濟發(fā)展過程中的土地利用方式起到指導作用。

1 研究區(qū)概況

滎經(jīng)縣位于四川盆地西部邊緣，地處雅安中部，連接甘、阿、涼少數(shù)民族區(qū)域的重要節(jié)點和幅射攀西、康藏的橋頭堡。G5京昆高速、國道108線自東向西貫穿全境，是古代南絲綢之路和茶馬古道上的重要驛站。境內(nèi)山脈疊重，四面群山環(huán)抱，屬中緯度內(nèi)陸亞熱帶濕潤氣候區(qū)。全縣森林覆蓋率達76.69%，境內(nèi)自然資源豐富，礦產(chǎn)有煤、鐵、銅、鉛、鋅、石灰石、玄武巖礦和花崗石等26種，礦產(chǎn)地255處。擁有世界最大的野生珙桐林和全國最大的千年古楨楠林，大熊貓、小熊貓、黑斑羚等珍稀動物種類繁多，是我國大熊貓大相嶺野生種群的主要分布縣域[3]之一。

2 研究方法及數(shù)據(jù)準備

2.1 研究方法

根據(jù)土地利用分類體系，將研究區(qū)土地劃分為耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、水域、其他土地共7大類(見表1)。

表1 土地利用類型分類

依據(jù)景觀生態(tài)學理論[1]，運用景觀分析軟件 FragStat 4.2 從景觀類型[4]和景觀格局[5]兩個尺度上，計算1990年、2000年、2010年和2015年研究區(qū)域景觀指數(shù)，選取的景觀指數(shù)如下：

(1)景觀類型尺度研究指標[6～7]：景觀類型面積 CA (A·hm-2)、景觀類型所占景觀面積比例 PLAND%、景觀數(shù)NP(N)、景觀密度PD (n·km-2)、最大景觀指數(shù) LPI (%)、景觀形狀指數(shù)LSI、平均景觀面積AREA_MN、周長面積分維PAFRAC、景觀結(jié)合度COHESION、景觀分裂指數(shù)DIVISION、聚集度指數(shù)%AI；

(2)景觀格局尺度研究指標[8～9]：斑塊數(shù)NP(N)、斑塊密度PD(n·km-2)、最大斑塊指數(shù)LPI (%)、景觀形狀指數(shù)LSI、平均斑塊面積(AREA_MN)、周長面積分維PAFRAC、蔓延度指數(shù)CONTAG、景觀分裂指數(shù)DIVISION、香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI、聚集度指數(shù)AI%。

2.2 數(shù)據(jù)準備

1990年、2000年、2010年和2015年研究區(qū)域影像來源主要是USGS網(wǎng)站下載，對收集到的數(shù)據(jù)先在Arcgis10.0平臺上進行影像校正、影像分類，然后根據(jù)影像不同色調(diào)、亮度、紋理等信息對各斑塊與野外調(diào)查地類相對應(yīng)，輔以研究區(qū)土地利用圖等資料[6]，在現(xiàn)地建立各土地利用類型在影像上的解譯標志，根據(jù)解譯標志對不同時期影像逐塊進行勾繪，最終得到不同時期土地利用類型分布圖。

3 研究結(jié)果

3.1 景觀類型變化結(jié)果

1990年、2000年、2010年和2015年景觀類型變化見圖1，各景觀類型面積變化見表2。從表2可以看出，1990年至2015年25 a期間，滎經(jīng)縣耕地、水域、其他用地景觀面積逐漸減少，林地、草地、建設(shè)用地、園地景觀面積呈現(xiàn)增加趨勢。

表2 1990年、2000年、2010年和2015年各景觀類型面積

景觀類型景觀類型面積(hm2)1990200020102015耕地12180.6010204.869329.727955.97林地159221.16161300.82162042163045.96其他用地1931.301232.34957.75872.91水域1163.341037.021016.76973.18園地604.46650.79644.96666.10建設(shè)用地1107.831708.861977.022245.41草地1412.131544.321711.181933.13

圖1 1990年、2000年、2010年、2015年景觀類型圖

3.2 景觀指數(shù)及驅(qū)動力分析

3.2.1 景觀類型指數(shù)及分析

運用景觀分析軟件 FragStat4.2計算后，從景觀類型上來看，各時期景觀指數(shù)如下：

從表3可以看出，1990年至2015年期間，林地景觀一直是滎經(jīng)縣最大的景觀類型，呈絕對優(yōu)勢(PLAND、LPI)，可以視為滎經(jīng)縣的景觀基質(zhì)。林地景觀面積在25 a期間，從159 221.16 hm2增加到163 045.96 hm2，景觀斑塊數(shù)從1 815塊增加至最多3 000個(2010年)而后又降低至2 060個，林地景觀平均斑塊面積也經(jīng)歷了先減少后增加的演變過程，說明在1990年至2010年期間，全縣生態(tài)保護工程實施地塊逐漸增多，且保存效果很好，使林地斑塊連成片。從林地景觀結(jié)合度、景觀聚集度指數(shù)上同樣可以看出，林地景觀連通性經(jīng)歷先降低后增加的過程。從景觀分裂指數(shù)來看，林地景觀分割不斷在減少，且始終為所有景觀類型中分隔度最低的景觀類型。從林地景觀的形狀來看(PAFRAC)，其邊界呈現(xiàn)簡單化的趨勢，表明林地受人為干擾活動不斷減少。

表3 1990年、2000年、2010年和2015年各期景觀類型指數(shù)表

續(xù)表3

年度景觀類型TYPE景觀類型面積CA(hm2)景觀類型比例PLAND(%)景觀數(shù)NP(N)景觀密度PD(n·km-2)最大景觀指數(shù)LPI(%)景觀形狀指數(shù)LSI平均景觀面積AREA_MN周長面積分維PAFRAC景觀結(jié)合度COHESION景觀分裂指數(shù)DIVISION聚集度指數(shù)%AI草地1708.860.9630221.700.1361.800.571.3795.291.0085.25水域10204.865.7472204.061.3594.331.411.3599.051.0090.75其他用地650.790.3712750.720.1139.810.511.3896.461.0084.70耕地1037.020.583250.180.2134.063.191.5098.701.0089.69園地1232.340.6912650.710.0937.770.971.3097.251.0089.482010林地162042.2291.2030001.6990.2627.4954.011.3199.990.1999.34建設(shè)用地1711.180.9637662.120.0271.010.451.2592.021.0083.02園地1977.021.1142492.390.1673.300.471.3894.981.0083.69耕地9329.725.2513440.760.7265.106.941.4099.341.0093.36水域644.960.367610.430.0231.160.851.3294.221.0088.08草地1016.760.578310.470.0637.721.221.4797.551.0088.44其他用地957.750.545290.300.0927.401.811.2997.631.0091.442015林地163045.9691.7620601.1691.3723.9379.151.26100.000.1799.43其他用地1933.131.0913560.760.0549.081.431.3496.121.0089.03水域2245.411.2612750.720.3240.041.761.3698.081.0091.74耕地7955.974.4821891.230.5176.473.631.5898.401.0091.53建設(shè)用地666.100.378770.490.0736.620.761.4995.581.0086.12園地973.180.557130.400.1834.901.361.4398.321.0089.10草地872.910.49920.050.1321.469.491.3998.621.0093.05

耕地景觀是滎經(jīng)縣的第2大景觀類型，從1990年至2015年期間，耕地景觀類型面積不斷減少，面積減少了約1/3，景觀斑塊數(shù)和景觀密度、斑塊平均面積均呈現(xiàn)了銳增、銳減、再上升的變化過程。景觀斑塊在2000年達到7 220個，出現(xiàn)了銳增，景觀結(jié)合度和聚集度指數(shù)最低。分析其原因主要為隨著人口遷移，耕地棄耕面積逐漸增加，且部分耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地、園地等其他地類景觀。而新開墾耕地地塊面積小且地塊多而分散，后隨著人口聚集，棄耕地塊增多，耕地景觀面積呈現(xiàn)不斷減少，景觀斑塊數(shù)等呈現(xiàn)先增加后減少趨勢，后由于國家出臺了一系列農(nóng)田保護政策和部分農(nóng)民回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)種植，耕地斑塊又出現(xiàn)了上升趨勢。 各主要景觀指標變化趨勢見圖2。

建設(shè)用地景觀在25 a期間面積不斷增加，共經(jīng)歷了兩個面積高速增加時期，分別為1990年至2000年，2010年至2015年，景觀斑塊數(shù)也呈現(xiàn)了先增加后減少的變化趨勢。在2010年景觀結(jié)合度和聚集度達到最低，景觀分裂指數(shù)最高，而在2015年景觀斑塊數(shù)又顯著減少。分析其原因主要為這兩個時期均為城鄉(xiāng)建設(shè)高速發(fā)展時期，其中1990年至2000年主要以居民自主建設(shè)為主，因此建設(shè)用地景觀斑塊分散，數(shù)量多；2010年至2015年以政府規(guī)劃城鄉(xiāng)建設(shè)為主，因此景觀斑塊數(shù)減少(詳見圖2)。

園地景觀占所有景觀類型比例較小，在25 a期間面積呈現(xiàn)緩慢增長趨勢。其景觀斑塊數(shù)呈現(xiàn)先增長后減少的趨勢。進一步分析其原因主要在于隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，對果品的消費和種植面積逐漸增加，在1990年至2000年期間，主要以農(nóng)民散戶種植居多，因此園地景觀斑塊數(shù)量多，斑塊平均面積小，在2010年至2015年期間，園地景觀面積增多，斑塊數(shù)量減少的主要原因在于農(nóng)業(yè)果園等逐步實現(xiàn)規(guī)?；?、集約化經(jīng)營。

草地景觀在1990年至2015年面積也逐漸增多，占研究區(qū)景觀面積的比例從0.80%增加至1.09%，景觀斑塊數(shù)先增加后減少，景觀結(jié)合度和景觀聚集度指數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。分析其原因主要是草地景觀的增加多為棄耕地和其他用地景觀演變而成，后期隨著植被自然生長，逐漸演替為了林地景觀[3]，因此草地景觀的斑塊數(shù)量逐步減少但面積穩(wěn)步增加。

水域景觀和其他用地景觀在25 a期間景觀面積均呈現(xiàn)逐步減少的趨勢。水域景觀斑塊數(shù)在面積減少的形勢下在2010年斑塊數(shù)達到最大831個，而后略有減少。分析其原因主要是受氣候和人為開發(fā)強度增加雙層因素影響，自然河流水域面積逐漸縮小，人工庫塘個數(shù)明顯增加，主要為漁業(yè)、水景觀光、灌溉水塘利用形式等增多，在2010年至2015年期間，受自然氣候和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，庫塘面積和個數(shù)都減少。其他用地景觀變化與水域景觀相似，也呈現(xiàn)出面積逐步減少，斑塊數(shù)在2000年達到最大值1 265個，之后一直減少，在2015年減少到92個。分析其原因主要在于生態(tài)環(huán)境保護力度加大，土地利用效率提高，從而導致其他用地景觀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、草地、園地、建設(shè)用地等其他景觀類型。

3.2.2 景觀格局指數(shù)及分析

從景觀格局水平來看，各時期主要景觀指數(shù)如表4所示。

圖2 1990年、2000年、2010年、2015年景觀類型主要指數(shù)變化折線圖

表4 景觀格局水平各期主要景觀指數(shù)統(tǒng)計表

從表4中景觀斑塊數(shù)和景觀密度指標、平均斑塊面積和景觀聚集度指標均可以看出，滎經(jīng)縣在1990年至2015年25 a期間，景觀格局經(jīng)歷了先破碎化、后連通性增加的過程，且破碎化程度在2000年達到最嚴重，在2010年至2015年又顯著減少。其中最大斑塊林地景觀由于面積一直在增加，因此，從景觀格局上來看，最大斑塊指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，香農(nóng)威納多樣性指數(shù)不斷減少，整個景觀分裂數(shù)指標明顯減少，且景觀蔓延度指數(shù)逐步增加，說明林地景觀面積和斑塊的增加，是整個研究區(qū)域形成了良好的連接，對整個景觀格局影響很大。景觀周長面積分維呈現(xiàn)先減少后增加，說明整個研究區(qū)域斑塊的形狀先呈現(xiàn)出有規(guī)律變化，在1990年至2010年期間受人為干擾的程度較大，在2010年至2015年受人為干擾略有減少。

4 討論

滎經(jīng)縣作為生態(tài)環(huán)境良好、森林資源豐富的縣，是我國大熊貓大相嶺野生種群的主要分布縣域，林地景觀作為全縣的最大景觀類型，其景觀類型的保護和斑塊連通度直接關(guān)系到其境內(nèi)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性的保護，近年來隨著縣域經(jīng)濟和基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和完善，建設(shè)用地不斷增加，其林地景觀斑塊的變化經(jīng)歷了兩個相反的歷程，其后期發(fā)展仍然值得關(guān)注。

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Analysis of Landscape Ecology Dynamic and Driving Force on the Basis of Land Use Types in Yingjing County

LI Yue1GUO Hu2CHENG Wu-xue3,4*

(1.SiChuan Forest Inventory and Plan Institute,Chengdu 610081,Sichuan,China;2.Forestry Bureau of Jiangyou Country,Jiangyou 621007,China;3.Sichuan Normal University,Key Laboratory of the Evaluation and Monitoring of Southwest Land Resources,Ministry of Education,Chengdu 610068,China;4.Sichuan Normal University,The Central laboratory of Faculty Geography Resource Sciences,Chengdu 610068,Sichuan,China)

In this paper,studies were made of the landscape indices of land use landscape types and patterns of 1990,2000,2010 and 2015 in Yingjing County.The results showed that the maximum landscape of the whole study area was always the forest land; Cultivated land,water area and other landscape types decreased continuously,and the landscape of forest land,garden land,construction land and grassland all increased in different degrees; The whole landscape pattern firstly undergone fragmentation,and then the recovery.The main factors that affected the change of landscape pattern included ecological environment protection project,rural population migration and infrastructure construction,etc.

Landscape ecology,Yingjing County,Land use landscape types,Analysis of driving force

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.01.007

2016-10-10

國家自然科學基金(41371125)。

李悅(1981-)，女，漢族，陜西西安，農(nóng)學碩士，林業(yè)工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃方面的研究工作。E-mail：81731934@qq.com

S714.4

A

1003-5508(2017)01-0032-05