南四湖流域土地利用及其景觀格局變化分析

孟瑤瑤, 薛麗芳

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院, 江蘇 徐州 221116)

南四湖流域土地利用及其景觀格局變化分析

孟瑤瑤, 薛麗芳

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院, 江蘇 徐州 221116)

以1987年、2000年、2014年的Landsat影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助ENVI，ArcGIS，F(xiàn)ragstats等軟件，提取了土地利用信息，計(jì)算了景觀指數(shù)，定量分析了流域土地利用變化及其對(duì)景觀格局的影響。結(jié)果表明：(1) 近30年來，南四湖流域土地利用變化突出表現(xiàn)為耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化，耕地面積減少1 069.15 km2，建設(shè)用地面積增加1 573.26 km2。2000—2014年，土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.461%，是1987—2000年的4倍。(2) 景觀結(jié)構(gòu)上，耕地是流域的主導(dǎo)斑塊，面積約占70%，30年來占景觀面積的比例降低了3.85%，斑塊形狀趨于復(fù)雜；建設(shè)用地日益發(fā)展為優(yōu)勢(shì)斑塊，占景觀面積的比例指數(shù)增加了6.1%。耕地與建設(shè)用地斑塊在景觀中的變遷，使得流域自然生態(tài)功能受到較為嚴(yán)重的干擾。(3) 流域總體的景觀特征表現(xiàn)為優(yōu)勢(shì)斑塊明顯，景觀比較完整，但空間異質(zhì)性較高而連通性較低。近30年來景觀結(jié)構(gòu)由較完整的大斑塊主導(dǎo)、演化成小斑塊圈點(diǎn)狀穿孔于大斑塊的格局，景觀破碎化較為嚴(yán)重。

土地利用變化; 景觀格局; 城市化; 南四湖流域

土地利用/覆被變化是人類活動(dòng)與自然生態(tài)過程相互作用最直觀的表現(xiàn)形式，具有顯著的時(shí)空特征，是全球環(huán)境變化與氣候變化的驅(qū)動(dòng)因素之一[1]，大規(guī)模人類活動(dòng)導(dǎo)致的土地利用/覆被變化，必然對(duì)全球水文循環(huán)、全球生物地球化學(xué)循環(huán)、生態(tài)平衡以及全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等產(chǎn)生重要影響[2]。土地利用變化影響地球表層系統(tǒng)中各種景觀格局，而景觀格局變化亦是表征土地利用/覆被變化最突出的標(biāo)志[3]，通過景觀格局的性質(zhì)、變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素分析，有助于深入探討土地利用的時(shí)空演變規(guī)律[4-5]，而分析景觀格局與生態(tài)過程的相互聯(lián)系，有利于實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)發(fā)展[2,6]。越來越多的學(xué)者從城市[7]、典型區(qū)域[8]、生態(tài)脆弱區(qū)[9]、流域[10-11]等不同尺度對(duì)土地利用景觀格局進(jìn)行研究，流域作為一個(gè)完整的地理單元，土地利用景觀格局的演變將直接影響流域的發(fā)展與生態(tài)安全，是流域綜合管制的關(guān)鍵[12]。

南四湖流域是我國(guó)東部重要的糧食生產(chǎn)基地與能源基地，是南水北調(diào)東線工程的調(diào)蓄樞紐[13]。受自然和歷史因素影響，流域水旱災(zāi)害嚴(yán)重，而隨著城市化與工業(yè)化進(jìn)程的加快，圍湖開墾、養(yǎng)殖、修建水利設(shè)施、引水灌溉等人類活動(dòng)的干擾加重，使得流域內(nèi)土地利用及景觀格局發(fā)生明顯變化，在城市化水平提升的同時(shí)也帶來了眾多的資源、環(huán)境問題。本文以南四湖流域?yàn)檠芯繀^(qū)，分析1987—2014年流域土地利用和景觀格局變化特征，以期揭示流域土地利用現(xiàn)狀和存在問題，為流域城鄉(xiāng)用地結(jié)構(gòu)的布局與規(guī)劃、水旱災(zāi)害的防治、土地資源可持續(xù)利用和濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

南四湖流域是淮河流域子流域之一，主要位于山東省西南部，西南角向南延伸至蘇北地區(qū)，位于北緯34°24′—35°59′，東經(jīng)115°02′—117°42′，流域面積30 453 km2。南四湖湖泊呈西北—東南走向，最大水體面積1 266 km2，是我國(guó)第六大淡水湖泊，匯入河流有53條，集水面積大于1 000 km2的有9條。流域以南四湖和京杭大運(yùn)河為界分為湖東、湖西兩部分，湖西地處黃河與古黃河間的黃泛平原，湖東近湖區(qū)為泰沂山脈西緣的丘陵平原和第四紀(jì)山前沖積、洪積平原，遠(yuǎn)湖區(qū)為蒙山支脈山地丘陵區(qū)。氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)區(qū)，夏季高溫多雨、冬季寒冷干燥，年均降水為750 mm。子流域上包括湖東的泗河、白馬河、蟠龍河等11個(gè)子流域；湖西的東魚河、洙趙新河、梁濟(jì)運(yùn)河等10個(gè)子流域。行政區(qū)劃上主要包括濟(jì)寧市、菏澤市、棗莊市，以及泰安市、臨沂市、徐州市等部分區(qū)域，總共有29個(gè)市、縣。2012年占流域主體的3地市(濟(jì)寧、菏澤、棗莊)城鎮(zhèn)人口為647.21萬人，城鎮(zhèn)化率達(dá)31.9%，三大產(chǎn)業(yè)構(gòu)成比為11.1∶54.5∶34.4，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值約6 680億元，人均GDP 為32 956元，整體上低于同期山東省和全國(guó)的城市化率(41.5%，52.6%)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

人口數(shù)據(jù)來源于各市統(tǒng)計(jì)年鑒。影像數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站(http:∥www.gscloud.cn)，包括1987年、2000年Landsat 4-5影像10景，2014年Landsat 8影像5景，空間分辨率均為30 m?；贓NVI軟件平臺(tái)，對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)、多項(xiàng)式校正、影像增強(qiáng)、拼接與掩膜裁剪等預(yù)處理；采用支持向量積對(duì)影像進(jìn)行分類，分類系統(tǒng)參考中國(guó)土地資源分類系統(tǒng)，并結(jié)合南四湖流域土地利用實(shí)際情況，分為林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6大類；運(yùn)用混淆矩陣(Kappa系數(shù))進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示3期影像Kappa系數(shù)可達(dá)0.8以上(分別為0.800 3，0.834 7，0.991 2)，滿足土地利用及其景觀格局變化分析的精度要求。借助ArcGIS平臺(tái)對(duì)分類結(jié)果附以統(tǒng)一的投影坐標(biāo)為WGS_84_UTM_zone_50N、輸出圖像，結(jié)果見圖1。

圖1南四湖流域土地利用分類

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用轉(zhuǎn)化 土地利用變化研究采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和土地利用動(dòng)態(tài)變化模型。轉(zhuǎn)移矩陣可全面而具體地刻畫區(qū)域土地利用變化的結(jié)構(gòu)、特征與各土地利用類型變化的方向，定量說明土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化狀況，揭示不同類型之間的轉(zhuǎn)移速率。土地利用動(dòng)態(tài)變化模型主要通過土地利用動(dòng)態(tài)指數(shù)來定量描述區(qū)域土地利用變化的速度，對(duì)比較土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測(cè)未來土地利用變化趨勢(shì)都具有積極的作用，包括單一土地利用動(dòng)態(tài)度、綜合土地利用動(dòng)態(tài)度以及土地利用變化強(qiáng)度指數(shù)[14-15]。

2.2.2 景觀格局 景觀格局是研究構(gòu)成景觀的生態(tài)系統(tǒng)或土地利用/土地覆被類型的形狀、比例和空間配置關(guān)系，意義在于通過分析景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程的聯(lián)系，反映土地利用變化的時(shí)空狀態(tài)，揭示景觀的組成、結(jié)構(gòu)和功能變化[16]。景觀格局指數(shù)是反映景觀結(jié)構(gòu)組成和空間特征的定量指標(biāo)，一般從斑塊、斑塊類型和景觀3個(gè)尺度進(jìn)行度量。斑塊尺度從微觀角度解釋單個(gè)斑塊的結(jié)構(gòu)特征，而后兩個(gè)尺度能從中觀和宏觀角度反映區(qū)域的景觀結(jié)構(gòu)，是土地利用/覆被變化研究中常用的尺度[17-19]。本文在類型選取斑塊所占景觀面積的比例(Percentage of Landscape，PLAND)、景觀形狀指數(shù)(Landscape Shape Index，LSI)2個(gè)指數(shù)，PLAND是度量景觀中優(yōu)勢(shì)斑塊的依據(jù)之一，其值越大，表明該斑塊在景觀中地位越突出；LSI可度量斑塊的復(fù)雜程度，其值越大，表明斑塊形狀越不規(guī)則、越離散。二者能表達(dá)斑塊在景觀中的配置與空間分布特征，揭示景觀的生態(tài)過程與功能的動(dòng)態(tài)變化。

景觀尺度上選取最大斑塊面積指數(shù)(Largest Patch Index，LPI)、斑塊密度(Patch Density，PD)、蔓延度指數(shù)(Contagion Index，CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon′s Diversity Index，SHDI)4個(gè)指數(shù)[17]。LPI用以描述最大斑塊在景觀格局中的影響程度；PD描述景觀破碎化與空間異質(zhì)性程度，反映人類活動(dòng)對(duì)景觀的干擾強(qiáng)度；CONTAG揭示景觀中不同斑塊的團(tuán)聚和蔓延程度；SHDI反映景觀的多樣性程度。優(yōu)勢(shì)斑塊越完整，散布的小斑塊將減少、消失，多樣性降低，景觀不穩(wěn)定，不利于景觀間的物質(zhì)能量循環(huán)與生物多樣性的保護(hù)。這4個(gè)指標(biāo)對(duì)景觀中各斑塊類型的非均衡分布較為敏感，且具有高度的相關(guān)性，能刻畫景觀的結(jié)構(gòu)與過程變化，揭示景觀的穩(wěn)定性。

借助Fragstats，ArcGIS軟件平臺(tái)，分別選擇standard法和moving window法對(duì)研究區(qū)主要景觀類型(耕地、林草地、建設(shè)用地)及其景觀格局特征進(jìn)行分析。由于研究區(qū)面積較大，選擇邊長(zhǎng)為5 km移動(dòng)窗口來計(jì)算窗口內(nèi)的景觀指標(biāo)值，形成景觀指數(shù)柵格圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 各土地利用類型及其景觀演變

3.1.1 耕地 南四湖流域是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地之一，耕地是流域最主要的土地利用類型。1987年、2000年、2014年耕地面積分別為20 701.16，20 331.13，19 632.01 km2，占土地總面積的73.14%，71.84%，69.37%(表1)。1987—2000年期間流域處于城市化初期階段，耕地比例大于70%，且轉(zhuǎn)移量較小。2000—2014年期間城市化進(jìn)入中速發(fā)展階段，耕地與其他用地之間的轉(zhuǎn)移頻繁，年變化率和動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)度分別為-0.25%，-2.47%，是前一階段的2倍。減少的耕地主要轉(zhuǎn)為建設(shè)用地(1 817.09 km2，占轉(zhuǎn)出面積的87.30%)。

表1 南四湖流域土地利用及其景觀格局指數(shù)

注：景觀指數(shù)取值為：00。

景觀構(gòu)成上，耕地的PLAND值最大(2014年為73.82%)，而LSI值較小(2014年為42)，表明耕地斑塊是景觀空間格局的最基本構(gòu)型，呈聚合狀分布而形狀較為簡(jiǎn)單。近30 a來耕地斑塊的PLAND值下降了3.85%，而LSI值增加了2.34，耕地在景觀中的優(yōu)勢(shì)度有所降低，斑塊被不斷分割，形狀不規(guī)則程度增加。

空間上，耕地主要分布于地勢(shì)平坦、高程低于100 m的湖西平原區(qū)和湖東山前平原(圖1-3)。2000年以來耕地PLAND出現(xiàn)多處離散狀的低值區(qū)，其LSI值相應(yīng)增大，與各級(jí)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張區(qū)相呼應(yīng)，在城市擴(kuò)張區(qū)，耕地斑塊被分割較為破碎。湖東地區(qū)，城市擴(kuò)張導(dǎo)致的耕地PLAND低值區(qū)的擴(kuò)張，迫使耕地向城河、辛安河及白馬河等子流域的上游山區(qū)蔓延。一方面，面對(duì)城市擴(kuò)張的壓力，城鎮(zhèn)外圍高產(chǎn)良田和蔬菜地等被優(yōu)先占用，另一方面，基于糧食安全的基本國(guó)策，耕地又不斷侵占山丘區(qū)的林草地，二者疊加，使得流域自然生態(tài)功能受到較為嚴(yán)重的干擾。

圖2主要土地利用類型的PLAND的空間格局

3.1.2 建設(shè)用地 近30 a來流域總?cè)丝谠黾?06.17萬人，中等城市(50萬～100萬人)增加了6個(gè)，I型小城市(20萬～50萬人)由3個(gè)增加到8個(gè)，城市化率上升約20%(從12%到32%)，GDP增加6 556.11億元。城鎮(zhèn)人口的快速集聚和經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了建設(shè)用地的擴(kuò)張，2014年流域建設(shè)用地面積為5 452.31 km2，占流域總面積的20%，其中城市建設(shè)用地為5.45%，農(nóng)村建設(shè)用地為13.69%。1987—2000年，建設(shè)用地增加了364.05 km2。2000—2014年，建設(shè)用地增加了1 209.21 km2，年變化率和動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)度是前一階段的3.3倍，為2.036，4.272%。

景觀上，建設(shè)用地主要由量大而分布廣的農(nóng)村居民點(diǎn)和數(shù)量少而呈團(tuán)聚分布的城市聚落組成。近30 a來其景觀變化明顯表現(xiàn)為城市聚落的蔓延擴(kuò)張和農(nóng)村聚落的整合，建設(shè)用地PLAND值增加了6.1%，斑塊在景觀中的地位逐步提升。城市建設(shè)用地斑塊的成片擴(kuò)張使其形狀不斷簡(jiǎn)化，LSI指數(shù)降低3.39?？臻g上，城市建設(shè)用地多分布在40～100 m高程、地勢(shì)和緩的地區(qū)，農(nóng)村聚落和建制鎮(zhèn)的斑塊類型經(jīng)歷著從分散到團(tuán)聚的變化，各縣城、縣級(jí)市和棗莊、菏澤、濟(jì)寧等地級(jí)市的建成區(qū)從團(tuán)聚到急劇蔓延擴(kuò)散的變化。2000—2014年，PLAND高值區(qū)(75～99)在空間上擴(kuò)張明顯。建設(shè)用地作為物質(zhì)、能源的高耗區(qū)和廢棄物的高排區(qū)，其斑塊的擴(kuò)張對(duì)于流域綜合生態(tài)安全格局形成較大的脅迫。

3.1.3 林地、草地 林、草地是維護(hù)流域生態(tài)服務(wù)功能的主要生態(tài)用地，主要分布于流域的各級(jí)山丘區(qū)。2000—2014年，林地面積減少238.78 km2，減少率為-2.53%，減少的林地讓位于農(nóng)業(yè)和建設(shè)用地，轉(zhuǎn)移面積分別為208.59，28.26 km2，僅剩零星斑塊散布于湖西南部和湖東東部山區(qū)；草地面積減少361.99 km2，其中84%轉(zhuǎn)向耕地，湖西草地所剩無幾，湖東山區(qū)草地退化嚴(yán)重。

30 a間流域林草地斑塊呈現(xiàn)減少、消失趨勢(shì)，PLAND值從7.81%減少到5.57%，在景觀格局中的地位降低，形狀更加簡(jiǎn)化。2014年湖西鄭集河、大沙河流域原有的高密度林草地已經(jīng)消失，僅洙趙新河、豐沛河少有保存，湖東北沙河、辛安河、白馬河等山丘區(qū)的PLAND高密度區(qū)比例縮小。林草地的嚴(yán)重退化使流域水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)、防風(fēng)固沙、碳氧平衡、生物多樣性等生態(tài)功能受到巨大的損害。

圖3主要土地利用類型的LSI的空間格局

3.1.4 水域和未利用地 水域包括南四湖湖區(qū)和河網(wǎng)水系，水域面積受到降水豐枯以及圍墾等人類活動(dòng)的影響。枯水年份，部分湖底干枯出露，成為湖濱灘涂、荒地和未利用地等，而豐水年份，湖濱被淹沒，水域面積增加。1986年、1987年流域?yàn)榭菟?降水量約479，633 mm)，沿湖的濟(jì)寧市旱災(zāi)受災(zāi)面積達(dá)623.5，610 km2，流域水域面積僅967.96 km2，大部分湖區(qū)成為未利用地。1990年代以后，流域降水量為增加趨勢(shì)，水域面積增加而湖區(qū)未利用地面積減少明顯。

受湖區(qū)水位的變化影響，未利用地在1987—2000年變化突出，年變化率和動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)度為-5.513%，-1.972%。2000年后，流域山丘區(qū)和崗地上的荒地主要用于補(bǔ)充建設(shè)用地及因城鎮(zhèn)化占用的耕地面積。

3.2 土地利用-景觀格局的綜合演變

3.2.1 土地利用綜合動(dòng)態(tài)度持續(xù)增加 土地利用綜合動(dòng)態(tài)度可綜合描述各土地類型間的轉(zhuǎn)移情況和變化速度，反映土地利用類型的穩(wěn)定程度，其值越大表明斑塊越不穩(wěn)定[15]。1987—2000年流域城市化進(jìn)程緩慢，土地利用結(jié)構(gòu)變化較小，綜合動(dòng)態(tài)度僅為0.112%(表1)。2000—2014年，土地利用結(jié)構(gòu)變化強(qiáng)度增加，綜合動(dòng)態(tài)度為0.461%，人類活動(dòng)對(duì)土地的干擾強(qiáng)度是前期的4倍，土地類型處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.2 景觀格局的動(dòng)態(tài)演變 流域總體的景觀特征表現(xiàn)為優(yōu)勢(shì)斑塊明顯，景觀比較完整，但空間異質(zhì)性較高而連通性較低。近30 a，各土地利用類型的擴(kuò)張與收縮、分割與團(tuán)聚，以及較強(qiáng)的土地綜合變化導(dǎo)致流域景觀格局發(fā)生顯著變化。由表2可見，1987—2014年，流域的LPI，PD，CONTAG值分別減少4.29%，0.1，2.7%，SHDI增加3%，表明主導(dǎo)斑塊面積減少，景觀間的連通性降低，阻礙物質(zhì)能量的運(yùn)移，但景觀空間異質(zhì)性升高。30 a來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口變化、城市化和農(nóng)業(yè)活動(dòng)等人為干擾對(duì)土地利用和景觀格局產(chǎn)生了較為強(qiáng)烈的干擾，且景觀格局的變化在較大程度上改變了景觀生態(tài)過程。湖西的景觀變化趨勢(shì)與湖東略有差異，受地形等自然條件的影響，湖西的景觀以大面積的農(nóng)業(yè)基底為主，斑塊類型較少，異質(zhì)性的城市景觀進(jìn)入?yún)^(qū)域過程中，景觀先破碎后不斷完整蔓延，景觀多樣性經(jīng)歷著先增加后降低的變化。而湖東地域面積小、景觀斑塊類型多，耕地與建設(shè)用地斑塊的入侵，改變斑塊在景觀中所占的比例，SHDI值增加6%(2014年SHDI高達(dá)0.91)。

表2 1987-2014年的南四湖流域景觀格局指數(shù)

注：景觀指數(shù)取值:00；0

景觀空間格局的變化取決于斑塊的動(dòng)態(tài)變化，將各個(gè)景觀指數(shù)分成4個(gè)等級(jí)，均從低到高表達(dá)為Ⅰ—Ⅳ等級(jí)(圖4)，4個(gè)指標(biāo)值各等級(jí)的空間變化與轉(zhuǎn)移反映了景觀在空間上的演變過程，也反映了人為干擾的強(qiáng)度與轉(zhuǎn)移，同時(shí)也影響到流域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)功能。由圖4可知，近30 a來，流域景觀由較完整的大斑塊主導(dǎo)，演化成圈圈點(diǎn)點(diǎn)的斑塊穿孔大斑塊的格局。1987年LPI高值區(qū)(56.804～99.608)密布于湖西平原區(qū)，Ⅲ、Ⅳ等級(jí)交替分布，斑塊完整，以萬福河和梁齊運(yùn)河流域最為集中，對(duì)應(yīng)著CONTAG的高值區(qū)(31.95～77.05)、PD值的最低值區(qū)(0.081～0.557)，景觀破碎化小，人為干擾較弱，流域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能較為穩(wěn)定。30 a的城市發(fā)展使城市斑塊穿孔于耕地、林草地斑塊，且呈圓環(huán)狀向外延伸，城市邊緣因土地利用類型多樣，LPI指數(shù)降低，空間異質(zhì)性提高，SHDI上升，然而CONTAG等級(jí)降低，對(duì)景觀間的物質(zhì)運(yùn)移與能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生不利影響。

圖4南四湖流域景觀破碎度和多樣性空間分布

景觀動(dòng)態(tài)變化的突出表現(xiàn)為景觀的破碎化，景觀破碎度較高的區(qū)域也是景觀多樣性程度高的區(qū)域。主要表現(xiàn)為低山丘陵區(qū)的景觀變化，其PD為Ⅱ、Ⅲ等級(jí)，SHDI為Ⅲ、Ⅳ等級(jí)交替分布。30 a間，景觀破碎化與多樣性高密度區(qū)呈向東部山區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，蟠龍河、泗河流域PD，SHDI的Ⅳ等級(jí)比例擴(kuò)大，而湖西大沙河與復(fù)興河流域山區(qū)PD的Ⅱ、Ⅲ等級(jí)比例縮小、SHDI由Ⅳ降到Ⅱ等級(jí)，湖東白馬河、辛安河、北沙河流域的交界處PD由Ⅲ降到I等級(jí)、SHDI由Ⅳ降到I等級(jí)，這是地形阻礙以及人類活動(dòng)干擾的結(jié)果。

4 結(jié) 論

(1) 近30 a，南四湖流域的土地利用及其景觀類型變化顯著，主要表現(xiàn)在耕地與建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)移。耕地面積減少1 069.15 km2，建設(shè)用地面積增加1 573.26 km2。2000—2014年，城市化進(jìn)入中速發(fā)展階段，土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.461%，是前一階段的4倍。

(2) 景觀結(jié)構(gòu)上，耕地作為流域主導(dǎo)斑塊，其面積約占70%，30 a來PLAND值減少了3.85%，LSI值增加了2.34，斑塊形狀趨于復(fù)雜；建設(shè)用地日益發(fā)展為優(yōu)勢(shì)斑塊，PLAND值增加6.1%、LSI值降低3.39，由零星散布發(fā)展成團(tuán)聚密布、形狀簡(jiǎn)化。耕地與建設(shè)用地斑塊在景觀中的變遷，使得流域自然生態(tài)功能受到較為嚴(yán)重的干擾。

(3) 流域總體的景觀特征表現(xiàn)為優(yōu)勢(shì)斑塊明顯，景觀比較完整，但空間異質(zhì)性較高而連通性較低。近30 a來各土地利用類型斑塊的擴(kuò)張與收縮、分割與團(tuán)聚，以及較強(qiáng)的土地綜合變化導(dǎo)致流域景觀格局發(fā)生顯著變化，30 a間LPI，PD，CONTAG值分別減少4.29%，0.1，2.7%，SHDI增加3%，表明景觀由較完整的大斑塊主導(dǎo)、演化成圈圈點(diǎn)點(diǎn)的斑塊穿孔大斑塊的格局，并突出表現(xiàn)為景觀破碎化。

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AnalysisonLandscapePatternChangeandLandUseinNansiLakeBasin

MENG Yaoyao, XUE Lifang

(SchoolofResourcesandGeosciences,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116,China)

Based on three sets of Landsat data (1987, 2000 and 2014), the land use information was extracted by using the software of ENVI, ArcGIS. The landscape indexes were figured out by analyzing the attribute data of the landscape classification map with the Fragstats software. The land use change and its impact on the landscape pattern were quantitatively analyzed in the Nansi Lake Basin. The results show that: (1) during the 30 years, the change of the land use in Nansi Lake Basin performed distinctly for the transformation of farmland to construction land. The areas of farmland decreased by 1 069.15 km2and construction land increased by 1 573.26 km2. The comprehensive land use dynamic degree was 0.461% from 2000 to 2014, which is 4 times of that from 1987 to 2000; (2) on the landscape structure, farmland, as a dominated patch in basin, accounted for about 70%, percentage of landscape is reduced by 3.85%, and shape was complicated in 30 years; construction land was developed increasingly as an advantage patch, of which percentage of landscape was increased by 6.1%; the changes of farmland and construction land patches in landscape made the natural ecological function suffer more severe disturbance in basin; (3) the whole basin landscape was relatively integrated and the dominant patches were obvious, however, the spatial heterogeneity was higher and landscape connectivity was low. In the recent 30 years, the landscape structure dominated by relatively complete large patches, evolved into the pattern of the small circle patch perforated in large patches, and the landscape fragmentation was relatively severe.

land use change; landscape pattern; urbanization; Nansi lake basin

2016-03-28

：2016-06-26

國(guó)家自然科學(xué)基金“面向流域的城市化水文效應(yīng)與城市可持續(xù)發(fā)展”(41201166);江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目;國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201510290045)

孟瑤瑤(1993—),女,安徽合肥人,碩士研究生,研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)應(yīng)用。E-mail:15252032326@163.com

薛麗芳(1975—),女,山西柳林人,博士,副教授,主要從事數(shù)字城市規(guī)劃研究。E-mail:xuel76@163.com

F301.24

：A

：1005-3409(2017)03-0246-07