基于土地利用變化的永定河流域生境質(zhì)量評估

劉 曄，薛 萬 來

(1.河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056000； 2.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100084)

0 引 言

生境質(zhì)量指生態(tài)環(huán)境能夠為個體、種群或群落提供適宜生存發(fā)展的能力，開展區(qū)域生境質(zhì)量調(diào)查對研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全與健康有著重要意義[1]。生境質(zhì)量取決于棲息地與人類土地利用的接近程度以及這些土地利用的強(qiáng)度[2-3]。土地利用類型發(fā)生變化會直接改變區(qū)域內(nèi)斑塊之間生境結(jié)構(gòu)、功能及完整性[4-5]，進(jìn)而影響區(qū)域內(nèi)整體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[6]。因此，探索區(qū)域內(nèi)生境質(zhì)量與土地利用之間的關(guān)系對于區(qū)域生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建以及景觀格局的優(yōu)化具有重要的意義[7-8]。

科學(xué)認(rèn)識評價流域生態(tài)環(huán)境基底狀況是開展流域綜合治理與生態(tài)修復(fù)的前提，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者利用文獻(xiàn)研究、實地調(diào)查、數(shù)字模型等方式開展了大量研究。InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)模型因其可視化，數(shù)據(jù)產(chǎn)品較容易獲取等優(yōu)點在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。其中，生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality)可快速得到不同格局下的生境質(zhì)量分布情況，國內(nèi)外學(xué)者運用該模塊從退耕還林[9]、城市邊界增長[10]、歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index NDVI)變化[11]等多方面，對綠洲、流域、高山等不同尺度[12-14]以及結(jié)合CA-Markov、Fragstats等情景模擬軟件[15-16]對生境質(zhì)量進(jìn)行了研究與分析。如2019年馬永強(qiáng)等[17]對寧夏彭陽縣1995～2015年生境質(zhì)量進(jìn)行了分析，并通過模擬土地利用預(yù)測出2020年生境水平，結(jié)果表明該區(qū)域生態(tài)恢復(fù)策略的實施和建設(shè)成效顯著。

永定河是“六河五湖”中的重要河流之一，永定河流域是貫穿京津冀生態(tài)功能區(qū)的天然走廊[18]。自20世紀(jì)80年代起，因上游來水減少、連續(xù)多年干旱等原因，永定河連續(xù)斷流近40 a，流域內(nèi)生境質(zhì)量嚴(yán)重受損[19]。2016年國家發(fā)展改革委會同水利部、國家林業(yè)局等共同啟動了永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案，提出以流域為整體將永定河恢復(fù)為綠色生態(tài)河流。永定河流域相關(guān)學(xué)者對其生態(tài)狀況也進(jìn)行了大量的研究，2012年賈文娟[20]對永定河(河北至北京河段)流域基于土地利用，建立了包括生物豐度指數(shù)、土壤水分指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)等因子的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系，結(jié)果表明1978～2009年間，2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較差。2020年王楚琦[21]分析總結(jié)了永定河流域落坡嶺水庫-大寧水庫內(nèi)景觀空間格局特征的發(fā)展規(guī)律，結(jié)果表明永定河生態(tài)治理使得破碎度呈下降趨勢。但在永定河范圍內(nèi)尚未見有關(guān)流域生境質(zhì)量動態(tài)演變的研究，本文以永定河(官廳至屈家店河段)流域為研究對象，結(jié)合生境質(zhì)量時空演變和土地利用景觀格局變化，并結(jié)合人口、經(jīng)濟(jì)因子進(jìn)行分析，深入識別生境質(zhì)量演變規(guī)律及原因，以期為永定河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能健康格局與生態(tài)空間資源配置優(yōu)化提供支撐和參考。

1 研究區(qū)概況

永定河是海河七大水系之一，發(fā)源于內(nèi)蒙古高原的南緣和山西高原的北部，位于東經(jīng)112°～118°，北緯39°～41°之間，流域面積4.70萬km2。本文研究區(qū)域為官廳至屈家店河段，長約255 km，流域面積0.468萬 km2，河流自官廳水庫入三家店，自三家店進(jìn)入華北平原，流經(jīng)北京市、河北省廊坊市，至天津市屈家店。其中，從幽州入境至梁各莊為北京河段，長約170 km。研究區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，冬夏兩季氣溫變化較大。流域多年(1956～2015年)平均降雨量501 mm，降水年內(nèi)分配極不均勻，大多集中在7～8月份[22]。研究區(qū)域如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域地理位置及高程Fig.1 Location and elevation of study area

2 數(shù)據(jù)獲取與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

1985，1990，1995，2000，2005，2010年和2015年7期土地利用覆蓋數(shù)據(jù)采用美國Landsat遙感影像，空間分辨率30 m。統(tǒng)一采用 CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E 坐標(biāo)系。依據(jù)GB/T 21010-2017《土地利用現(xiàn)狀分類》，建立土地利用類型二級分類體系，包括6個一級類別和17個二級類別，如表1所列。數(shù)據(jù)處理和圖形生成通過 ArcMap 10.7 和InVEST 3.8.7軟件共同實現(xiàn)。

表1 研究區(qū)土地利用分類體系Tab.1 Classification of land use in the study area

2.2 研究方法

生境質(zhì)量的高低程度是由自然、經(jīng)濟(jì)以及人口等多重因素共同決定的，土地利用時空變化可直接反映人類活動與自然變化之間的和諧程度，是衡量生境質(zhì)量的重要指標(biāo)[23]；景觀格局指標(biāo)可表征土地利用結(jié)構(gòu)功能是否協(xié)調(diào)；經(jīng)濟(jì)、人口等社會因素影響土地利用的格局變化，推動生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展[24-25]。因此，本文基于土地利用變化，結(jié)合社會因素，從景觀格局水平綜合評估研究區(qū)生境質(zhì)量變化。

2.2.1土地利用景觀格局分析

首先，分析研究區(qū)域土地利用類型的時空變化。其次利用Fragstats 4.2軟件計算景觀格局指數(shù)，進(jìn)一步分析研究區(qū)域景觀格局特征及演變趨勢?；陬愃蒲芯縖21，26-27]，選取的指數(shù)有斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、平均斑塊面積(AREA_MN)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、聚集度指數(shù)(COHESION)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指標(biāo)(SHDI)，如表2所列。

表2 景觀格局指數(shù)描述Tab.2 Description of landscape indices

2.2.2InVEST模型

InVEST模型中的生境質(zhì)量模塊(Habitat Quality)結(jié)合了關(guān)于土地利用和對生物多樣性的威脅信息，以繪制生境質(zhì)量圖估算整個研究區(qū)中棲息地和植被類型當(dāng)前的狀況及其退化狀態(tài)[8]。每個柵格的生境質(zhì)量取決于自身作為生境的適宜情況[28]，即生境適宜度，閾值范圍0～1，越接近自然系統(tǒng)的生境適宜度越大，本文依據(jù)自然間斷點分級法將其分為低(0～0.2)、較低(0.2～0.4)、中等(0.4～0.6)、較高(0.6～0.8)、高(0.8～1.0)5類，以此量化評估結(jié)果。計算公式如下：

(1)

式中：Qxj為土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量；Dxj為土地利用類型j中柵格x的生境退化度；Hj為土地利用類型j的生境適合度；k為半飽和常數(shù)，取Dxj最大值的一半；Z為模型默認(rèn)參數(shù)，通常取值為2.5。

(2)

式中：r為生境的威脅源個數(shù)；ωr為不同的威脅源權(quán)重；ry為威脅源強(qiáng)度；irxy為威脅源對生境每個柵格的影響，可依據(jù)線性或指數(shù)衰退選擇相應(yīng)公式；βx為生境抗干擾水平；Sjr為每種生境對不同威脅源的相對敏感度。

(3)

式中：dxy為柵格x(生境)與柵格y(威脅源)的直線距離；drmax為威脅源r的最大影響范圍。

其中，各脅迫因子的最大影響距離、在空間上的衰減類型和權(quán)重，以及各生境類型對脅迫因子的敏感度參考InVEST 模型手冊[29]并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[30-31]以及永定河流域?qū)嶋H情況來確定并進(jìn)行賦值(見表3，4)。依據(jù)Invest模型手冊，生境敏感度取值范圍為0～1，1表示該生境對威脅源敏感度極高，0表示該生境對威脅源無敏感度。適宜度取值范圍為0～1，1表示適宜度最高；其余生境越接近自然生態(tài)系統(tǒng)適宜度越大[32]，純?nèi)斯きh(huán)境生境適宜度為0。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

1985～2015年間，耕地和林地是研究區(qū)域的主要地類，占研究區(qū)總面積的75%以上，是流域基質(zhì)的重要組成部分，其中旱地占比達(dá)50%以上。30 a來研究區(qū)域土地利用的主要變化是城鎮(zhèn)用地的擴(kuò)張以及旱地的縮減(見圖2)，其中，城鎮(zhèn)用地面積增加246.59 km2；旱地面積減少330.28 km2。此外，農(nóng)村居民點和高覆蓋度草地面積分別增加118.97 km2和53.85 km2；灘地和其他林地面積分別減少71.67 km2和53.56 km2；其他土地利用類型面積變化較小。

表3 研究區(qū)威脅源最大影響距離、權(quán)重及衰減類型Tab.3 Threat and its maximum effect distance，weight and spatial decay type in the study area

表4 研究區(qū)生境適宜度及其對不同威脅源的相對敏感度Tab.4 Habitat suitability degree and its relative sensitivity to each threat in the study area

運用ArcGIS 軟件將1985年和2015年兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，獲得研究期內(nèi)土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(見表5)。1985～2015年研究區(qū)內(nèi)土地利用轉(zhuǎn)移主要為旱地轉(zhuǎn)建設(shè)用地，約426 km2的旱地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。其中213 km2的旱地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)用地，170 km2的旱地轉(zhuǎn)為農(nóng)村居民點，43 km2的旱地轉(zhuǎn)為其他建設(shè)用地，這說明旱地是該研究區(qū)域建設(shè)用地增加的主要來源，且城鎮(zhèn)用地面積增加最大。研究期內(nèi)水田和未利用土地較為穩(wěn)定，僅發(fā)生了很小數(shù)量的轉(zhuǎn)移。

3.2 景觀格局變化

3.2.1類型水平分析

在基于土地利用時空變化分析的基礎(chǔ)上，對研究區(qū)景觀格局變化情況進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步探討土地利用的變化(見圖3)。1985～2015年間，疏林地、其他林地和中覆蓋度草地的NP、PD數(shù)不斷減少，AREA_MN和COHESION指數(shù)不斷增加，說明這3種土地利用類型的破碎程度不斷減小。旱地的LPI指數(shù)最高，說明旱地一直是研究區(qū)域的優(yōu)勢景觀。有林地的LPI指數(shù)雖呈波動減小趨勢，但數(shù)值僅次于旱地，一直是研究區(qū)域的第2優(yōu)勢景觀。在2000年之后，建設(shè)用地的LPI指數(shù)迅速增長，它的NP、PD、AREA_MN、COHESION 指數(shù)均不斷增長。農(nóng)村居民點的NP和PD數(shù)是研究區(qū)域內(nèi)最高的，它的AREA_MN、COHESION、LPI指數(shù)均整體上升。

圖2 1985～2015年永定河(官廳至屈家店河段)流域土地利用分布及其變化Fig.2 Land cover distribution and changes of Yongding River (Guanting-Qujiadian section)from 1985 to 2015

表5 1985～2015年永定河(官廳至屈家店河段)土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

圖3 類型水平的景觀格局指數(shù)變化Fig.3 Landscape index changes on class metric

3.2.2景觀水平分析

1985～2015年期間研究區(qū)域NP、PD呈波動上升趨勢，AREA_MN和CONTAG指數(shù)的波動下降趨勢說明在研究期間區(qū)域內(nèi)破碎度程度升高，SHDI總體呈上升趨勢，更進(jìn)一步體現(xiàn)研究區(qū)域破碎度程度升高(見表6)。

表6 景觀格局指數(shù)Tab.6 Landscape pattern index

3.3 生境質(zhì)量評估

基于InVEST模型中生境質(zhì)量指數(shù)來表征生境質(zhì)量狀況，并結(jié)合土地利用變化來分析生境質(zhì)量對土地利用的響應(yīng)，模型分析結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出：1985～2015年間生境質(zhì)量空間分布特征明顯，整體主要表現(xiàn)為北部高、南部混合、中部低的態(tài)勢，生境質(zhì)量低等地區(qū)面積逐漸擴(kuò)大。生境質(zhì)量分布與土地利用類型分布變化趨勢大體一致，流域上游生境質(zhì)量較高，以草地和林地等土地利用類型為主；流域中部地區(qū)生境質(zhì)量較低，以城鎮(zhèn)用地和旱地為主。由于城鎮(zhèn)用地不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致城鎮(zhèn)周邊生境質(zhì)量較低地區(qū)面積逐漸擴(kuò)張，進(jìn)而周邊生境質(zhì)量指數(shù)稍高地區(qū)面積不斷減少。在流域上游生境質(zhì)量較高地區(qū)，伴隨基礎(chǔ)交通設(shè)施逐漸完善，建筑物如農(nóng)村居民點的修建使得生境被分割，但變化程度相比城鎮(zhèn)用地較弱。因此，城鎮(zhèn)用地的增加是研究區(qū)域生境質(zhì)量的最大威脅。從時間變化看，平均生境質(zhì)量指數(shù)從1985年的0.612 2降低到2015年的0.571 1；1990，1995，2000，2005年和2010年整體生境質(zhì)量指數(shù)分別為0.610 6，0.608 1，0.598 4，0.590 6和0.574 1，呈逐年明顯下降趨勢。生境質(zhì)量指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差從0.334 6上升至0.370 0，說明每相鄰柵格單元間生境質(zhì)量指數(shù)互異程度在增大(見圖5)。

圖4 1985～2015年永定河(官廳至屈家店河段)流域生境質(zhì)量空間分布及其變化Fig.4 Spatial distribution of habitat quality of Yongding River Basin(Guanting-Qujiadian section)from 1985 to 2015

圖5 不同年份生境質(zhì)量指數(shù)Fig.5 Spatial statistics of habitat quality in different years

根據(jù)生境質(zhì)量評估結(jié)果，對每個級別的面積和占比進(jìn)行統(tǒng)計，如表7所列。1985～2015年低生境質(zhì)量比例明顯增多，從8.62%增加到17.16%，面積增加了399.58 km2；較低生境質(zhì)量比例明顯減少，從47.58%降低到40.52%，面積減少了330.29 km2，但仍是研究期內(nèi)生境質(zhì)量面積占比最高的等級；其他等級的生境面積變化相對較小，其中高生境質(zhì)量和中生境質(zhì)量比例分別減少了1.78%和1.54%，較高生境質(zhì)量比例增加了1.84%。

表7 永定河(官廳至屈家店河段)流域不同年份各等級生境質(zhì)量比例

為更深入了解研究區(qū)域1985～2015年生境質(zhì)量變化的時空特征，使用 ArcGIS 得到了生境質(zhì)量變化圖(見圖6)。從圖6可看出：永定河(官廳至屈家店河段)生境質(zhì)量上升區(qū)域面積較少，生境質(zhì)量下降區(qū)域位于中部以下，尤其中部有較大面積下降。總體上看，1985～2015年生境質(zhì)量下降區(qū)域主要位于中部，特別是北京市豐臺區(qū)和大興區(qū)，原因在于北京市近年來伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口急劇增加，城市化進(jìn)程快速推進(jìn)[33]，人口持續(xù)增長使城鎮(zhèn)用地快速增加，進(jìn)而威脅周圍自然生境，加速生境破碎、阻礙生境連通，最終導(dǎo)致研究區(qū)域內(nèi)生境質(zhì)量下降。

圖6 1985～2015年永定河(官廳至屈家店河段) 流域生境質(zhì)量變化空間分布Fig.6 Habitat quality change map of Yongding River Basin (Guanting-Qujiadian section)from 1985 to 2015

從生境質(zhì)量變化圖(見圖6)可以看出：雖然研究區(qū)域整體生境質(zhì)量呈下降狀態(tài)，但是從盧溝橋至梁各莊河段河流岸線范圍內(nèi)的生境質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。為進(jìn)一步分析流域內(nèi)生境質(zhì)量變化趨勢，將永定河北京段河岸岸線范圍內(nèi)的土地利用圖及生境質(zhì)量指數(shù)圖單獨提取出來進(jìn)行分析。

河流岸線內(nèi)生境質(zhì)量(見圖7)從空間上看：1985～2005年生境質(zhì)量值呈現(xiàn)中部低兩端高的狀態(tài)，低值區(qū)主要集中在中部平原北段，平原北段是北京市西南門戶，人口密集，城市景觀擴(kuò)張導(dǎo)致植被覆蓋面積減少，對河流岸線內(nèi)生境造成影響。平原南段為地上河，灘地較多。北部山峽段，人口密度低，自然生態(tài)條件較好，植被覆蓋度高，生境質(zhì)量相對保持穩(wěn)定。

圖7 永定河河流岸線生境質(zhì)量空間分布及其變化Fig.7 Spatial distribution of habitat quality of Yongding River

從時間上看，1985～2015年間生境質(zhì)量低等及中等級面積下降，較低、較高和高等級面積有所增加，1985年中等級生境質(zhì)量占比48.48%，較高等級占比4.48%，高等級占比22.36%；2015年中等級生境質(zhì)量占比4.12%，較高等級占比50.82%，高等級占比23.65%。平均生境質(zhì)量指數(shù)從1985年的0.610 2上升到2015年的0.727 7，其中最低值為1995年的0.539 1，最高值為2010年的0.728 2。

30 a間河流岸線內(nèi)土地利用變化主要為灘地與城鎮(zhèn)用地面積的縮減以及高覆蓋度草地面積的增加，與生境質(zhì)量指數(shù)呈相關(guān)趨勢。由上述分析可知，生境質(zhì)量明顯變化時間段為2005～2010年。2009年北京市啟動永定河治理工程，發(fā)布《北京市永定河綠色生態(tài)走廊建設(shè)規(guī)劃》[34]，通過加強(qiáng)治污、沿河建設(shè)濱河綠帶、在河道及兩側(cè)增建綠化保護(hù)帶等措施，建立綠色河流生態(tài)系統(tǒng)。治理工程后生境質(zhì)量明顯提高，說明該工程頗有成效并取得了顯著的生態(tài)效益。

4 討 論

1985～2015年，研究區(qū)域旱地面積減少了330.28 km2，減幅達(dá)到7.03%，破碎度有所減小，其原因是由于人類活動及城市化的推進(jìn)使城鎮(zhèn)用地斑塊不斷擴(kuò)大聚集，主要聚集在永定河平原北段且呈片狀分布，占據(jù)了周邊旱地，城鎮(zhèn)用地成為旱地、有林地之后第三大優(yōu)勢景觀。城鎮(zhèn)用地的急劇擴(kuò)張是導(dǎo)致研究區(qū)域生境質(zhì)量下降的主要原因，這與韓會慶等[35]的研究結(jié)果相吻合。

基于上文對土地利用和生境質(zhì)量的分析可知，城鎮(zhèn)用地的增加是該區(qū)域生境質(zhì)量變化的最大威脅。城市化進(jìn)程的推進(jìn)、人口的增加、經(jīng)濟(jì)水平的提升均是城鎮(zhèn)用地增加的驅(qū)動力，因此通過對人口、經(jīng)濟(jì)變化的分析，進(jìn)而分析研究區(qū)域生境質(zhì)量變化的原因。

從人口因素看，北京市、天津市、河北省總?cè)丝诙汲什粩嗌仙厔荨?985年三地人口分別為945.2萬，798.9萬，1 626.7萬人，2015年分別為1 333.4萬，1 016.7萬，7 592.7萬人，其中河北漲幅最大，年均增長率為61.12%，研究區(qū)域涉及到的張家口市及廊坊市年均增長率分別為69.56%和130.67%。1990～1995年間增長速率最快，期間生境質(zhì)量指數(shù)下降0.41%，對生境質(zhì)量變化影響不明顯，原因是張家口市及廊坊市占總研究區(qū)域面積較小。北京市占研究區(qū)面積最多，在1995～2000年間人口漲幅最大，達(dá)到17.72%，期間生境質(zhì)量指數(shù)下降1.6%。

從經(jīng)濟(jì)因素看，30 a間三地GDP增長了8 833.03%，9 312.21%，7 412.57%。第一產(chǎn)業(yè)均相對發(fā)展較緩，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值最高且發(fā)展較迅速，增長率為5 738.19%。第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速，增長率為12 366.86%。第二、三產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，吸引大量外來就業(yè)人口，進(jìn)一步增加了人口數(shù)量。

由圖8可知：三地人口數(shù)和GDP的平均值與研究區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)成負(fù)相關(guān)，且與GDP的擬合度更高，為0.910 1。城鎮(zhèn)用地面積與人口數(shù)和GDP均呈正相關(guān)，擬合度分別為0.899 3和0.726 2。說明城市化進(jìn)程的推進(jìn)，增加了人口數(shù)與GDP的同時使得城鎮(zhèn)用地面積迅速擴(kuò)張，侵占周邊自然土地，增加研究區(qū)生境威脅，使得生境質(zhì)量總體下降。

圖8 社會因素與生境質(zhì)量關(guān)系Fig.8 Relationship between social factors and habitat quality

1985～2015年，永定河(官廳至屈家店河段)流域生境質(zhì)量從0.612 2降低到0.571 1，景觀破碎程度總體呈上升趨勢，與鄧越等[34]對京津冀生境質(zhì)量研究結(jié)果相一致。鄧越的研究結(jié)果顯示，2005～2015年京津冀生境質(zhì)量下降，整體上景觀破碎度增加，因城市擴(kuò)張約有2 295.05 km2耕地轉(zhuǎn)移為城鎮(zhèn)用地，導(dǎo)致生境質(zhì)量下降且生境質(zhì)量較低區(qū)域GDP值普遍較高，與本文中GDP與生境質(zhì)量指數(shù)成負(fù)相關(guān)，擬合度為0.910 1的結(jié)論相一致。香農(nóng)多樣性指數(shù)表明，2005年以后破碎化上升程度較之前有所減緩，2009年北京市積極開展的永定河治理工程提出建設(shè)綠色河流，促使人們主動保護(hù)綠化環(huán)境，減小人類活動對景觀破碎度的影響。

因此，未來決策者在土地利用規(guī)劃中應(yīng)加強(qiáng)研究區(qū)內(nèi)草地和林地等自然利用土地的保護(hù)力度，控制城鎮(zhèn)用地面積，在協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)上，維持生境質(zhì)量總體水平。

5 結(jié) 論

(1) 耕地和林地是永定河(官廳至屈家店河段)流域主要地類，占比達(dá)75%以上，是該流域基質(zhì)的重要組成部分，其中旱地占比達(dá)到50%以上。土地利用變化中城鎮(zhèn)用地急劇增加，面積擴(kuò)張了246.59 km2，旱地急劇減少，面積縮減了330.28 km2，林地逐漸減少。主要的土地利用轉(zhuǎn)變類型為旱地轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點和其他建設(shè)用地，表明旱地是研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地增加的主要來源。

(2) 1985～2015年期間研究區(qū)域內(nèi)破碎度程度總體上升，在2005年后上升速率減緩。疏林地、其他林地和中覆蓋度草地破碎程度不斷減小。旱地一直是研究區(qū)域的優(yōu)勢景觀，其次為有林地和城鎮(zhèn)用地。

(3) 1985～2015年，研究區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)從0.612降低到0.571。生境質(zhì)量指數(shù)分布具有顯著土地利用變化效應(yīng)，生境質(zhì)量下降區(qū)域主要位于流域中部，原因是該區(qū)域城鎮(zhèn)用地急劇擴(kuò)張。河流岸線范圍內(nèi)生境質(zhì)量整體呈上升趨勢，主要隨城鎮(zhèn)用地和高覆蓋度草地面積的上下變化而變化，表明北京市對永定河綠色生態(tài)走廊建設(shè)規(guī)劃的實施成效顯著。

(4) 人口、GDP均與城鎮(zhèn)用地面積呈正相關(guān)，擬合度分別為0.899 3和0.726 2，與生境質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，擬合度分別為0.698 1和0.910 1，GDP與生境質(zhì)量的擬合度更高。因此城鎮(zhèn)用地是研究區(qū)生境質(zhì)量最大威脅源。因此，今后可進(jìn)一步加強(qiáng)對草地和林地的保護(hù)，控制城鎮(zhèn)用地面積，減少建設(shè)用地擴(kuò)建對研究區(qū)生境質(zhì)量帶來的負(fù)面影響。