閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀格局演變及其生態(tài)服務(wù)功能研究

林金煌, 吳思佳, 陳文惠*, 王智蕊, 程瑞彤, 陳增文, 余錦慧

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閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀格局演變及其生態(tài)服務(wù)功能研究

林金煌1, 吳思佳1, 陳文惠1*, 王智蕊2, 程瑞彤1, 陳增文3, 余錦慧1

1. 福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 福州 350007 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083 3. 福建省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 福州 350003

基于閩三角地區(qū)2000年、2005年、2010年和2015年的Landsat TM/ETM+/OLI影像提取農(nóng)田景觀數(shù)據(jù), 并利用景觀格局分析方法, 從景觀面積、空間分異、斑塊特征以及總體格局4個(gè)方面, 對(duì)比研究了2000—2015年閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀格局的演變特征, 并對(duì)其生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行深入探討。研究結(jié)果表明: 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀以平原水田和丘陵水田為主, 面積呈現(xiàn)出整體下降的趨勢(shì), 其空間分布格局基本保持穩(wěn)定, 集中分布于東南沿海一帶, 地域上主要集中于泉州市和漳州市; 丘陵水田和平原水田的斑塊數(shù)目最多, 斑塊面積最大, 而平原旱地和山區(qū)旱地的斑塊數(shù)目最少, 斑塊面積也最小, 其中丘陵水田和平原水田更為集中連片, 景觀破碎化程度較低; 農(nóng)田景觀格局呈現(xiàn)出破碎度增加、豐富度下降、類型單一化以及聚集度下降的總體趨勢(shì); 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變會(huì)降低其供給、調(diào)節(jié)、文化以及支持等生態(tài)服務(wù)功能。

農(nóng)田景觀格局; 生態(tài)服務(wù)功能; 閩三角; 生態(tài)安全

1 前言

農(nóng)田是人類活動(dòng)改造自然環(huán)境的最核心的部分, 它主要是由相互作用的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)以一定的規(guī)律組成, 是發(fā)展農(nóng)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ), 是人類社會(huì)賴以生存、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本保障因素[4-5]。農(nóng)田景觀是指區(qū)域內(nèi)成片的以耕地為主的景觀類型, 是生物化學(xué)過(guò)程與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果, 不同的土地利用方式下會(huì)形成不同的景觀格局特征[1-2], 它在很大程度上對(duì)區(qū)域內(nèi)的各種生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生影響, 進(jìn)而會(huì)影響到其生態(tài)服務(wù)功能[3]。而隨著城市化進(jìn)程和“廈漳泉一體化”戰(zhàn)略的不斷推進(jìn), 在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí), 人類加大了對(duì)農(nóng)田的耕作頻率和強(qiáng)度, 這也帶來(lái)了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題, 農(nóng)田景觀受到了很大的破壞, 區(qū)域的生態(tài)安全受到了極大的挑戰(zhàn)。

景觀生態(tài)學(xué)自20世紀(jì)30年代提出以來(lái), 已得到國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注, 它強(qiáng)調(diào)空間格局、生態(tài)過(guò)程與尺度之間的相互作用[6-11]。近年來(lái), 基于地區(qū)不同的土地利用類型進(jìn)行景觀格局研究的成果豐碩[12-17], 如張榮天等運(yùn)用GIS分析方法和景觀格局指數(shù), 從景觀多樣性、集聚性、異質(zhì)性和破碎性等視角對(duì)鎮(zhèn)江市的土地利用景觀格局進(jìn)行分析[18]; 潘竟虎等基于1976—2010年的Landsat影像, 對(duì)玉門市近30年的土地利用和景觀格局進(jìn)行系統(tǒng)分析, 并探討了其演變的驅(qū)動(dòng)力[19]; 張瑩等基于RS手段提取扎龍自然保護(hù)區(qū)的景觀類型信息, 對(duì)其不同尺度下的景觀格局演變特征和規(guī)律進(jìn)行探討[20]。而針對(duì)農(nóng)田景觀方面的研究也有了一定的成果, 如付梅臣等從自然、經(jīng)濟(jì)和人文的角度, 歸納出農(nóng)田建設(shè)的不同階段一般農(nóng)田景觀格局的演變規(guī)律[2]; 王紅梅等利用統(tǒng)計(jì)分析方法, 對(duì)華北農(nóng)牧交錯(cuò)帶的農(nóng)田-草地鑲嵌體的土壤水分空間異質(zhì)性及其空間分布格局進(jìn)行深入分析[21]。

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)農(nóng)田景觀的研究已有一定的成果, 但多集中于區(qū)域景觀格局空間分布特征的研究, 而針對(duì)于農(nóng)田景觀及其生態(tài)服務(wù)功能的關(guān)注卻不夠, 并且針對(duì)閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變還較缺乏, 對(duì)該地區(qū)進(jìn)行農(nóng)田景觀格局演變及其生態(tài)服務(wù)功能變化研究具有重要的現(xiàn)實(shí)需求。因此, 本文以2000—2015年閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ), 通過(guò)GIS、RS技術(shù), 并結(jié)合景觀格局分析方法, 對(duì)閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變特征及其生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行深入研究, 為閩三角地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全保障提供理論參考。

2 研究區(qū)概況

閩三角地區(qū)包括了廈門、泉州和漳州3個(gè)市, 處于東經(jīng)116°53′21′′—119°01′38′′, 北緯23°33′20′′—25°56′45′′, 位于中國(guó)東南沿?！＝ㄊ|南部, 與臺(tái)灣隔海相望, 素有“閩南金三角”之稱。轄區(qū)總面積約2.5萬(wàn)km2, 是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)和21世紀(jì)海上絲綢之路的重要組成部分。閩三角地區(qū)屬典型的亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候, 年均溫21℃, 年均降水量1000—1200 mm, 河網(wǎng)密布, 橫跨其中的九龍江為福建省第二大河流。區(qū)域內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá), 2015年常住人口總量約1737萬(wàn)人, 地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)12371.07億元, 其中第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總值分別為573.27億元、6531.81億元和5266億元。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn), 人類不斷地加強(qiáng)對(duì)農(nóng)用地的開發(fā)利用強(qiáng)度, 由此也在很大程度上影響了農(nóng)田的景觀格局特征, 并進(jìn)一步帶來(lái)一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題, 閩三角地區(qū)的生態(tài)安全保障問(wèn)題刻不容緩。

圖1 閩三角地區(qū)的地理位置

Figure 1 Location of the Fujian Delta region

3 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文主要選取了閩三角地區(qū)2000年、2005年、2010年和2015年相近時(shí)相的Landsat TM/ETM+/ OLI影像作為數(shù)據(jù)源, 分辨率為30 m, 首先分別對(duì)閩三角地區(qū)4個(gè)時(shí)相的遙感影像進(jìn)行影像鑲嵌、影像切割、輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何精校正等數(shù)據(jù)預(yù)處理, 并參考環(huán)保部《關(guān)于印發(fā)<2015年全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作要點(diǎn)>的通知》(環(huán)辦[2015]41 號(hào)文)的實(shí)行標(biāo)準(zhǔn), 基于遙感目視解譯方法, 提取閩三角地區(qū)2000—2015年的土地利用/覆蓋數(shù)據(jù), 進(jìn)而提取其中的農(nóng)田景觀矢量數(shù)據(jù), 包括了山區(qū)水田、丘陵水田、平原水田、山區(qū)旱地、丘陵旱地和平原旱地6個(gè)二級(jí)類型。

3.2 研究方法

本文基于2000年、2005年、2010年和2015年的閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀矢量數(shù)據(jù), 從景觀面積特征、斑塊特征、空間分異和景觀總體格局4個(gè)方面對(duì)研究區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變進(jìn)行分析, 通過(guò)景觀格局分析軟件對(duì)研究區(qū)內(nèi)的相關(guān)景觀格局指數(shù)進(jìn)行提取, 將農(nóng)田景觀的矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成30 m×30 m的柵格數(shù)據(jù), 進(jìn)而從景觀多樣性、景觀破碎程度、景觀異質(zhì)性以及景觀集聚性4個(gè)層面分別對(duì)應(yīng)選取了景觀多樣性指數(shù)(SHDI)、斑塊密度(PD)、均勻度指數(shù)(SHEI)和聚集度指數(shù)(AI)這4個(gè)景觀指數(shù), 來(lái)定量描述2000—2015年間閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀的總體景觀格局特征(如表1)?；诖? 選用石垚等提出的中國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算模型, 對(duì)其生態(tài)服務(wù)功能的變化特征進(jìn)行深入探討。

圖2 閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀數(shù)據(jù)獲取技術(shù)流程

Figure 2 The process flow of farmland landscape data acquisition in the Fujian Delta region

表1 閩三角地區(qū)景觀格局指數(shù)計(jì)算模型及其含義[18]

4 農(nóng)田景觀格局演變特征

4.1 景觀面積特征

閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀以平原水田和丘陵水田為主, 兩者所占比例超過(guò)農(nóng)田景觀總面積的3/4, 農(nóng)田景觀類型總面積從2000年的5323.54 km2減少到2015年的4990.16 km2, 減少了333.38 km2。從圖3可知: 2000—2015年間, 山區(qū)水田、山區(qū)旱地面積占比基本保持穩(wěn)定; 丘陵水田呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì), 從2000年的30.32%增長(zhǎng)到2015年的33.95%, 增長(zhǎng)了3.63%。丘陵旱地呈不斷減少的趨勢(shì), 從2000年的8.20%下降為2015年的7.87%, 減少了0.33%; 平原旱地呈現(xiàn)出先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì), 從2000年的6.06%減少到2015年的4.61%, 減少了1.45%。此外, 閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀中, 水田總面積達(dá)到了4330.60 km2, 占農(nóng)田景觀比例為86.79%, 表明該地區(qū)的水田占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

4.2 景觀空間分異特征

本文將閩三角地區(qū)的景觀類型分為農(nóng)田景觀、城市景觀、濕地景觀、草地景觀、森林景觀和其他景觀6個(gè)類型。如圖4所示, 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀整體空間分布格局基本保持穩(wěn)定, 主要集中鑲嵌分布于其東南沿海一帶。此外, 由表2可知: 山區(qū)水田和丘陵水田主要集中于泉州市, 而廈門市僅有零星分布; 平原水田主要集中于漳州市, 廈門市和泉州市則分布較少; 山區(qū)旱地主要分布與漳州市和泉州市, 廈門市則零星分布, 但其面積均較小; 山區(qū)旱地主要集中于泉州市, 廈門市僅零星分布; 山區(qū)旱地主要集中于漳州市, 而廈門市則很少。這樣的空間分布格局, 一方面與廈門市、漳州市和泉州市的發(fā)展定位有關(guān), 一方面則與泉州市和漳州市的地形更適合開墾農(nóng)田的自然生態(tài)環(huán)境有關(guān)。此外, 這與廈門市的面積較小也有一定的關(guān)系。

4.3 景觀斑塊特征

閩三角地區(qū)6種不同的農(nóng)田景觀類型的斑塊特征如表3所示: 2015年農(nóng)田景觀斑塊總數(shù)達(dá)4240個(gè), 總面積為4990.16 km2, 占該研究區(qū)土地利用總面積的19.69%。其中, 丘陵水田和平原水田的斑塊數(shù)目最多, 斑塊面積最大, 其斑塊數(shù)目占比分別為30.68%和28.37%, 面積占比分別為33.95%和44.62%, 而平原旱地和山區(qū)旱地的斑塊數(shù)目最少, 斑塊面積也最小, 其斑塊數(shù)目占比分別為3.66%和2.48%, 面積占比分別為4.61%和0.74%。而從斑塊密度和斑塊面積來(lái)看, 山區(qū)旱地和山區(qū)水田的斑塊密度最大, 分別為2.86個(gè)·km–2和2.25個(gè)·km–2, 而丘陵水田和平原旱地的斑塊密度最小, 分別為0.77個(gè)·km–2和0.67個(gè)·km–2。不難發(fā)現(xiàn), 斑塊面積占比較大的丘陵水田和平原水田的斑塊密度卻較小, 這也反映出丘陵水田和平原水田更為集中連片、破碎化程度較低。此外, 雖然丘陵水田雖然斑塊數(shù)量最多, 但是面積占比卻低于平原水田, 反映出平原水田比丘陵水田更為集中連片、破碎化程度較低。

圖3 2000-2015年閩三角地區(qū)各類農(nóng)田景觀占比情況

Figure 3 The proportion of various types of farmland landscape area in the Fujian Delta region from 2000 to 2015

圖4 2000-2015年閩三角地區(qū)各類景觀空間分布格局

Figure 4 Spatial distribution pattern of various types of landscape in the Fujian Delta region from 2000 to 2015

表2 2000-2015年閩三角地區(qū)各類農(nóng)田景觀的空間分異

表3 閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀斑塊總體特征

4.4 景觀總體格局特征

本次研究選用斑塊密度(PD)來(lái)表征農(nóng)田景觀的破碎程度, 斑塊密度越大, 則斑塊越多, 破碎化程度越高。由圖5可以看出, 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀斑塊密度呈現(xiàn)出先減少后增加的整體趨勢(shì), 2005年后, 斑塊密度陡增。這反映出15年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀破碎程度顯著增加, 斑塊形狀由于更加破碎導(dǎo)致農(nóng)田景觀結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。主要原因是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口密度的加大, 人類加大了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng), 并且隨著交通和建設(shè)用地的增加, 導(dǎo)致這15年間農(nóng)田景觀呈現(xiàn)越來(lái)越顯著的破碎化特征。這表明了人類對(duì)農(nóng)田景觀開發(fā)利用程度的增強(qiáng)會(huì)在一定程度上導(dǎo)致景觀破碎化程度也日益加大, 兩者存在著顯著的正向相關(guān)關(guān)系。

選用的Simpson多樣性指數(shù)(SHDI)主要表征景觀單元或生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能以及隨著時(shí)間而演變方面的多樣性。由圖5可知, 2000-2015年間, 閩三角地區(qū)的景觀多樣性指數(shù)呈現(xiàn)出先增加后減小的態(tài)勢(shì), 而景觀多樣性則整體下降, 這反映出這15年間, 該地區(qū)的景觀豐富度總體下降的特征。主要原因是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 該地區(qū)人口密度也在不斷加大, 人類對(duì)農(nóng)田景觀的影響程度較大, 導(dǎo)致了景觀多樣性指數(shù)整體下降, 這表明了人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)地區(qū)的景觀多樣性具有一定的影響, 并且兩者存在著顯著的負(fù)向相關(guān)關(guān)系。

均勻度指數(shù)(SHEI)描述的是總景觀格局中某種或某些景觀類型支配總體景觀的程度。由圖5可知, 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀均勻度指數(shù)的變化趨勢(shì)與多樣性指數(shù)大致相同, 景觀均勻度指數(shù)整體上呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì), 表明這15年間該地區(qū)農(nóng)田景觀呈現(xiàn)出相對(duì)非均衡的空間分布態(tài)勢(shì)。主要原因是均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)存在著正相關(guān)關(guān)系, 即隨著景觀多樣性的增加, 區(qū)域內(nèi)的景觀類型越復(fù)雜, 其空間分布也會(huì)越均勻。而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口密度增加造成了農(nóng)田景觀的破碎化程度加大, 進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田景觀在空間上的分布呈現(xiàn)出非均衡化的特征。

圖5 2000-2015年閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀指數(shù)變化

Figure 5 Landscape metrics change in the Fujian Delta region from 2000 to 2015

聚集度指數(shù)(AI)來(lái)源于斑塊類型水平上的鄰近矩陣的計(jì)算, 在景觀水平上則是通過(guò)各個(gè)類型斑塊面積加權(quán)平均計(jì)算得到。當(dāng)景觀中的某種類型的斑塊越緊湊時(shí), 聚集度便會(huì)越高, 反之則越低。從圖5可知, 2000—2015年閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀的聚集指數(shù)呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì), 表明這15年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀斑塊在空間上的集聚性日益下降。主要原因是, 隨著城市化進(jìn)程推進(jìn), 地區(qū)的交通和建設(shè)用地不斷增加, 使得農(nóng)田景觀在空間上的分布更為分散, 進(jìn)而導(dǎo)致其集聚程度不斷下降。

綜上, 由PD、SHDI、SHEI和AI這4個(gè)景觀指數(shù)來(lái)看, 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局呈現(xiàn)出破碎化加大、多樣性下降、均勻性下降以及聚集性下降的整體趨勢(shì)。這與該地區(qū)15年來(lái)的城市化進(jìn)程推進(jìn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展有著緊密聯(lián)系, 反映出人類對(duì)農(nóng)田景觀的頻繁耕作利用, 對(duì)地區(qū)農(nóng)田景觀開墾強(qiáng)度的不斷加強(qiáng), 使得該地區(qū)農(nóng)田景觀在一定程度上受到了破壞, 農(nóng)田景觀向著不利于可持續(xù)利用的方向發(fā)展。

5 生態(tài)服務(wù)功能

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的效益, 主要包括供給功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能以及支持功能, 它與地區(qū)的農(nóng)田景觀格局的變化存在著密切的關(guān)系[22-24]。當(dāng)前, 有關(guān)農(nóng)田景觀生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)估模型主要有生產(chǎn)力評(píng)價(jià)法、市場(chǎng)價(jià)值法﹑機(jī)會(huì)成本法、費(fèi)用分析法和損失成本法等[25-27], 本研究選用石垚等提出的中國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算模型, 該估算模型以整個(gè)人類社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為基準(zhǔn), 將自然生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的氣體調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)、水土保持、土壤形成、廢物循環(huán)、生物控制、食物供給、原材料和文化娛樂(lè)等方面的生態(tài)服務(wù)功能分為正向價(jià)值和負(fù)向價(jià)值, 將自然和人工生態(tài)系統(tǒng)為所產(chǎn)生的積極影響視為正向價(jià)值, 將其所產(chǎn)生的負(fù)面影響視為負(fù)向價(jià)值?；谑袌?chǎng)價(jià)值法、生產(chǎn)力評(píng)價(jià)法和損失成本法, 并結(jié)合前人研究基礎(chǔ), 提出了各類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算值[28]。相比先前的研究成果, 不僅考慮自然生態(tài)系統(tǒng), 更結(jié)合人類社會(huì)的影響, 其對(duì)農(nóng)田景觀的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值估算具有較好的適應(yīng)性、科學(xué)性和可靠性。

由表4可知: 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)在氣體調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)、土壤形成、廢物循環(huán)、生物控制、食物供給、原材料供給和文化娛樂(lè)等生態(tài)服務(wù)功能方面, 其生態(tài)服務(wù)價(jià)值均呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)。2000—2015年間, 各類生態(tài)服務(wù)功能的總價(jià)值下降了20384.19萬(wàn)元, 因此, 2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變, 會(huì)極大的降低其供給、調(diào)節(jié)、文化和支持等生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。此外, 各類生態(tài)服務(wù)價(jià)值的下降趨勢(shì)日趨明顯。其中, 2005—2010年和2010—2015年這2個(gè)時(shí)期的生態(tài)服務(wù)價(jià)值的下降幅度明顯大于2000—2005年, 這也從側(cè)面反映出閩三角地區(qū)2005—2015年這10年間, 隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 人類社會(huì)對(duì)農(nóng)田景觀的開墾利用強(qiáng)度的不斷加大, 致使其生態(tài)服務(wù)功能下降趨勢(shì)也日益明顯。

表4 2000-2015年閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀生態(tài)服務(wù)價(jià)值及其變化

6 結(jié)論與討論

本文基于閩三角地區(qū)2000年、2005年、2010年和2015年的農(nóng)田景觀數(shù)據(jù), 從景觀面積特征、空間分布、斑塊特征和總體格局4個(gè)角度, 進(jìn)行農(nóng)田景觀格局演變的分析, 并對(duì)農(nóng)田景觀格局演變所帶來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化特征進(jìn)行深入探討。結(jié)果表明: 1)2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀以平原水田和丘陵水田為主, 所占比例超過(guò)農(nóng)田景觀總面積的3/4, 這期間農(nóng)田景觀總面積整體減少, 山區(qū)水田、山區(qū)旱地基本保持穩(wěn)定, 丘陵水田增長(zhǎng)了3.63%, 平原旱地和丘陵旱地分別減少了1.45%和0.33%, 其空間分布格局基本保持穩(wěn)定, 主要集中分布于其東南沿海一帶; 2)丘陵水田和平原水田的斑塊數(shù)最多, 斑塊面積也最大, 而平原旱地和山區(qū)旱地的斑塊數(shù)最少, 斑塊面積也最小。其中, 丘陵水田和平原水田更為集中連片, 景觀破碎化程度較低, 且平原水田比丘陵水田更為集中連片; 3)2000—2015年間, 閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局呈現(xiàn)出破碎化加大、多樣性下降、均勻性下降以及聚集性下降的趨勢(shì); 4)閩三角地區(qū)的農(nóng)田景觀格局演變會(huì)導(dǎo)致其所具有的氣體調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)、土壤形成、廢物循環(huán)、生物控制、食物供給、原材料和文化娛樂(lè)等生態(tài)服務(wù)功能下降, 特別是2005—2015年這10年間更為明顯, 對(duì)區(qū)域的生態(tài)安全構(gòu)成威脅。

然而, 本研究也還存在一定的不足, 所采用的農(nóng)田景觀數(shù)據(jù)時(shí)限較短, 缺乏長(zhǎng)時(shí)間尺度的農(nóng)田景觀觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其景觀格局的演變特征進(jìn)行研究, 且未能考慮不同土地利用類型下不同景觀之間的相互作用和影響, 并且對(duì)研究區(qū)內(nèi)農(nóng)田景觀格局演變的驅(qū)動(dòng)力分析也有待日后進(jìn)一步研究, 以圖更好地為閩三角地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)和區(qū)域生態(tài)安全保障提供借鑒。

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The evolution of farmland landscape pattern and its ecological service functions in Fujian Delta region

LIN Jinhuang1, WU Sijia1, CHEN Wenhui1,*, WANG Zhirui2, CHENG Ruitong1,CHEN Zengwen3, YU Jinhui1

1. School of Geographical Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China 2. School of Land Science and Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China 3. Fujian Province Environmental Monitoring Center, Fuzhou 350003, China

In this paper, Landsat TM/ETM+/OLI in 2000, 2005, 2010 are selected to extract farmland landscape data in Fujian Delta region and landscape pattern analysis method is adopted to comparatively study the evolution characteristics of farmland landscape pattern in Fujian Delta region, and to discuss its ecological service functions deeply from 4 aspects of landscape area, spatial differentiation, plaque characteristics and overall pattern. The results showed that the farmland landscape of Fujian Delta region was mainly composed of plain paddy fields and hills paddy fieldfrom 2000 to 2015. The area of paddy field showed an overall downward trend and it concentrated in the southeast coastal area, mainly in Quanzhou city and Zhangzhou city; and its spatial distribution pattern was basically stable. The number of patches ofhilly paddy field and plain paddy field is largestand its patch area is the widest, while the number of patches of plain dry land and dryland in mountain area is the least and its patch area was also the least, and the degree of landscape fragmentation of hilly paddy field and plain paddy fieldwas lower. Farmland landscape pattern showed a general trend of increasing fragmentation, decreasing richness, simplifying landscape types and declining aggregation degree. The evolution of farmland landscape pattern can affect the ecological service functions in supply, regulation, culture and support.

farmland landscape pattern; ecological service functions; Fujian Delta region; ecological security

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.01.025

S17; P901

A

1008-8873(2019)01-194-09

2016-06-29;

2016-08-03

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0502901), 國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金項(xiàng)目(J1210067)

林金煌(1993—), 男, 福建漳州人, 碩士生, 從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與區(qū)域經(jīng)濟(jì)研究, E-mail: linjinhuang93@163.com.

陳文惠(1965—), 男, 黑龍江嘉蔭人, 博士, 副研究員, 主要從事遙感和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究, E-mail: whchenfz@sohu.com.

林金煌, 吳思佳, 陳文惠,等. 閩三角地區(qū)農(nóng)田景觀格局演變及其生態(tài)服務(wù)功能研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(1): 194-202.

LIN Jinhuang, WU Sijia, CHEN Wenhui, et al. The evolution of farmland landscape pattern and its ecological service functions in Fujian Delta region[J]. Ecological Science, 2019, 38(1): 194-202.