南京市景觀格局時(shí)空演變分析

魏湖濱

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，江蘇 南京 210095)

景觀格局是景觀要素組成和構(gòu)型的時(shí)空變異[1]。其演變與生態(tài)環(huán)境的變化有直接聯(lián)系[2]。景觀格局指數(shù)是指示景觀空間結(jié)構(gòu)的量化指標(biāo)，分析景觀格局指數(shù)可以確定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化[3]，從而對(duì)區(qū)域景觀利用狀況的了解及生態(tài)環(huán)境的改善提供思路[4]。

圖1 2005—2018年南京市景觀類型空間分布

南京是長(zhǎng)三角重要門戶城市。隨著生態(tài)環(huán)境惡化等“城市病”日益凸顯[5]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和景觀格局變化有嚴(yán)重影響。本研究通過(guò)景觀格局指數(shù)，從景觀類型動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移等方面分析南京市域的13 a來(lái)景觀格局時(shí)空演變特征，進(jìn)而為未來(lái)南京市景觀格局的優(yōu)化和調(diào)整、推動(dòng)生態(tài)可持續(xù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

南京地處長(zhǎng)江下游，位于31°14′—32°37′N，118°22′—119°14′E，南部以平原為主，北部有較多丘陵崗地。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度15.4 ℃。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

南京市景觀類型數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境平臺(tái)(http:∥www.resdc.cn/)(見圖1)。景觀分類根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》[6]進(jìn)行。

2 研究方法

2.1 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)用于指示景觀空間格局、結(jié)構(gòu)特征及其變化[7]。在類型層面，選用蔓延度指數(shù)、聚集度指數(shù)、邊緣密度和景觀形狀指數(shù)；在景觀層面，選用香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)，以及斑塊數(shù)、斑塊面積、斑塊所占景觀面積比例、斑塊結(jié)合度指數(shù)[7]等，共計(jì)10項(xiàng)指標(biāo)。

2.2 景觀動(dòng)態(tài)變化模型

景觀動(dòng)態(tài)變化度反映景觀面積變化及程度，可以通過(guò)模型定量分析，單一與整體動(dòng)態(tài)度模型分別展現(xiàn)一定時(shí)段內(nèi)單一與總體景觀的變化[8]。

2.3 景觀轉(zhuǎn)移矩陣

景觀轉(zhuǎn)移矩陣指示景觀類型的細(xì)微變化特征[9]，為深入分析南京區(qū)景觀類型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出的過(guò)程與機(jī)制，分析2005—2010，2010—2018，2005—2018年3個(gè)時(shí)段的南京景觀類型變化。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀層面上的景觀格局特征

表1表明2005—2018年南京市域景觀格局變化顯著。邊緣密度整體增加(先略微減少后增加)，表現(xiàn)出無(wú)規(guī)則性與低系統(tǒng)性；蔓延度以及聚集度指數(shù)總體增加，表明景觀總體從結(jié)構(gòu)和空間角度來(lái)說(shuō)連接度增強(qiáng)，分散性隨之下降。斑塊優(yōu)勢(shì)程度通過(guò)香農(nóng)均勻度展現(xiàn)，其值越小，優(yōu)勢(shì)度越高，分布均勻度越低；香農(nóng)多樣性指數(shù)反映景觀異質(zhì)性，與破碎化程度正相關(guān)。研究期內(nèi)，香農(nóng)多樣性指數(shù)呈先減小后增大的趨勢(shì)，先減小到2010年的1.136 4，再增加到2018年的1.2；其與均勻度指數(shù)都呈總體下降趨勢(shì)，反映景觀漸趨不均勻分布(異質(zhì)程度下降)。分析表明，人類活動(dòng)對(duì)南京市景觀格局干擾不斷增強(qiáng)，景觀格局漸趨復(fù)雜，景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性減弱。

表1 2005—2018年南京市景觀水平格局指數(shù)

3.2 類型層面上的景觀格局特征

表2表明，2005—2018年耕地和建設(shè)用地始終是南京市的優(yōu)勢(shì)景觀，但其在2010年出現(xiàn)了明顯波動(dòng)，其中耕地占比在2005年到2010年顯著上升，從53.621 9%上升到60.167 5%，到2018年又下降到53.29%，建設(shè)用地面積從2005年的154 179.3 hm2下降到115 489.9 hm2，在2018年升至171 072.9 hm2，其中前期變化緩慢，后期增長(zhǎng)迅猛(與耕地相反)。因?yàn)榍捌诜侵行某菂^(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展較不突出，但在城鎮(zhèn)化中，2010—2018年南京市全域快速發(fā)展，尤其是2015年江北新區(qū)設(shè)立，其建設(shè)發(fā)展受到重視。草地的面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2005年的5 643.772 hm2增長(zhǎng)到5 807.178 hm2，說(shuō)明草地得到了合理保護(hù)及恢復(fù)。除此之外，林地、水域及未利用地面積在13 a間都呈下降態(tài)勢(shì)。

表2 2005—2018年南京市斑塊面積和斑塊所占景觀面積比例

如表3所示，斑塊數(shù)指示景觀異質(zhì)性，其值隨著破碎度升高而增大。13 a間耕地、林地的斑塊數(shù)總體增長(zhǎng)，因?yàn)殡S著南京沿江、跨江的開發(fā)建設(shè)，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，耕地整體性遭到威脅，不斷受到被動(dòng)分割，斑塊數(shù)增加；基于相同的理由，林地斑塊也不斷增多。水體的斑塊數(shù)一直減少，因?yàn)檗r(nóng)田水利工程的推廣，自然形成或者農(nóng)民自行開發(fā)的不成體系的灌溉水塘或溝渠受到合理系統(tǒng)的組織和規(guī)劃，成為連通的水域，數(shù)量大幅縮減。建設(shè)用地斑塊數(shù)先增后減，因?yàn)?005年南京市域建設(shè)用地的增加欠缺系統(tǒng)規(guī)劃，農(nóng)村居民點(diǎn)為零星建設(shè)，而2010—2018年土地利用規(guī)劃及建設(shè)規(guī)劃逐漸系統(tǒng)合理，農(nóng)村居民點(diǎn)整理、規(guī)劃與綜合整治工作逐步深入開展，建設(shè)用地在研究區(qū)內(nèi)逐漸衍生、侵占其他用地。

表3 2005—2018年南京市類型水平景觀指數(shù)變化

景觀形狀指數(shù)指示斑塊邊緣形狀的規(guī)則程度，2者呈負(fù)相關(guān)。2期內(nèi)建設(shè)用地形狀指數(shù)均為6類中最大值，反映了相比其他類型的景觀而言，建設(shè)用地斑塊邊緣結(jié)構(gòu)及其相互間施加的影響更加復(fù)雜。耕地的變化趨勢(shì)與建設(shè)用地相反且其整體形狀趨于規(guī)則。研究期內(nèi)，水域、林地、草地、未利用地形狀指數(shù)變化不顯著。

斑塊結(jié)合度指數(shù)展現(xiàn)斑塊的連接狀況，其值大小與同類斑塊的聚集度和連接性高低呈正相關(guān)。2005—2018年，建設(shè)用地斑塊結(jié)合度指數(shù)呈上升趨勢(shì)，這離不開南京的城市總體規(guī)劃與專項(xiàng)規(guī)劃如道路交通建設(shè)規(guī)劃的有序發(fā)展，南京長(zhǎng)江四橋、應(yīng)天大街、長(zhǎng)江隧道等工程的建設(shè)加之城鎮(zhèn)用地增長(zhǎng)，提高了連通性與集聚性。耕地的斑塊結(jié)合度指數(shù)變化不顯著(呈小幅增加趨勢(shì))，但是所有景觀類型中最高的，說(shuō)明該類景觀的自然連通性保持最高水平；草地及水域的斑塊結(jié)合度指數(shù)略微增加，形態(tài)上漸趨集聚。

3.3 景觀類型動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移

表4，5表明，2005—2010年耕地共減少43 459.17 hm2，主要流向建設(shè)用地(總計(jì)面積為6 146.73 hm2的耕地轉(zhuǎn)入建設(shè)用地)，大部分增長(zhǎng)于南京市區(qū)周圍，這與城市化、建設(shè)用地增長(zhǎng)有很大關(guān)系。418.42 hm2的耕地向水域轉(zhuǎn)變，是由于南京市在長(zhǎng)江沿岸湖泊的附近進(jìn)行退田還湖、建設(shè)圩區(qū)，以提高自身的水患調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)“外御洪水、內(nèi)除澇水”的防洪排澇目標(biāo)。南京市建設(shè)用地面積延展38 997.69 hm2，其中由于農(nóng)村居民點(diǎn)整理，6 146.73 hm2的建設(shè)用地流向耕地。南京市水域總面積減少了4 946.87 hm2，也主要源于耕地。未利用地的動(dòng)態(tài)度高達(dá)120.81%，總計(jì)增加2 259.84 hm2。

表4，5，6還表明，后8 a中，耕地面積動(dòng)態(tài)度為-0.07%(流失1 918.44 hm2)，其主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)樗?，轉(zhuǎn)化率高達(dá)4.05%；草地動(dòng)態(tài)度為0.37%，面積增加了160.96 hm2，主要分布在長(zhǎng)江沿岸，是南京市持續(xù)加大長(zhǎng)江沿江生態(tài)保護(hù)力度，堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期有序轉(zhuǎn)型、打造綠色生態(tài)廊道(如濱江公園，“江邊森林”)的結(jié)果。建設(shè)用地總面積共增長(zhǎng)16 794.22 hm2，動(dòng)態(tài)度為1.36%，主要來(lái)源是耕地，另有19 821.3 hm2的水域轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。林地、草地及未利用地動(dòng)態(tài)度分別為-0.18%，0.37%，-2.20%。

表4 2005—2018年南京市各景觀類型面積動(dòng)態(tài)變化

表5 2005—2018年南京市景觀面積及其利用轉(zhuǎn)移矩陣

根據(jù)實(shí)證，2005—2018年面積變化最大的是建設(shè)用地，以3.70%的平均速度增長(zhǎng)了55 791.91 hm2。其中，耕地轉(zhuǎn)入率最高，變化主要集中在市區(qū)外圍、江北新區(qū)及江寧區(qū)附近。研究期內(nèi)，“向水域要地”的現(xiàn)象日益凸顯，由于人們圍湖造田、填江造田發(fā)展種植業(yè)、制造業(yè)、物流業(yè)、休閑業(yè)、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)、地產(chǎn)業(yè)等，耕地與建設(shè)用地侵占水域的情況嚴(yán)重，未利用地動(dòng)態(tài)度最大(32.17%)。

4 結(jié)論與討論

景觀水平上，13 a間的景觀空間和結(jié)構(gòu)連接性整體得到優(yōu)化，異質(zhì)性下降。人類活動(dòng)對(duì)南京市景觀格局的影響不斷增強(qiáng)，景觀格局漸趨復(fù)雜，景觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性減弱。

類型水平上，耕地和建設(shè)用地一直保持為南京市優(yōu)勢(shì)景觀。其中建設(shè)用地前5 a變化緩慢，后8 a增長(zhǎng)迅猛；耕地變化趨勢(shì)與建設(shè)用地相反，其斑塊結(jié)合度趨于上升，耕地的優(yōu)勢(shì)度增強(qiáng)，連接度提高；林地的面積縮減，優(yōu)勢(shì)度減弱。

景觀類型動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移方面變化顯著。2005—2018年，耕地、水域和建設(shè)用地的動(dòng)態(tài)度保持在較高水平，其中耕地以及建設(shè)用地呈相互轉(zhuǎn)化態(tài)勢(shì)，另外前者也是水域主要的轉(zhuǎn)入方向；未利用地以32.17%的速度增長(zhǎng)面積共計(jì)1 564.78 hm2，主要由林地流入。

2005—2018年，由于人類開發(fā)與建設(shè)活動(dòng)的干擾，南京市域內(nèi)的景觀格局變化顯著，區(qū)域生態(tài)功能衰減，可持續(xù)受到威脅。在未來(lái)，南京市應(yīng)當(dāng)通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，提高景觀連接性，推動(dòng)景觀格局進(jìn)一步優(yōu)化；建設(shè)生態(tài)友好的綠色生產(chǎn)體系，為南京市進(jìn)行景觀格局整體優(yōu)化、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能全面提升提供支撐，也為長(zhǎng)江流域優(yōu)化生態(tài)安全保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供思路。