基于景觀格局的左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險評價

關(guān)鍵詞：景觀格局；左江流域；景觀生態(tài)風(fēng)險評價

中圖分類號：P901 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0217-07

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.060

Landscape Ecological Risk Assessment of Zuojiang River Basin Based on Landscape Pattern

WUYuhua，JIANGZhuoyue，HUANGQiuxia，LIUXia，HEJinni，HOUXiaohui，QIUJianying，HUANGCunmei （College of History Culture and Tourism，Guangxi Minzu Normal University，Chongzuo5322oo， China）

Abstract：Inordertoensurethehealthand stabilityof theecosysteminthe ZuojiangRiverbasinandimprove thelevel of landuse planningand management，thelandusedataforthethree periodsof2Ooo，2O10，and 2O2Oareusedas the basis，using landscapedisturbance index，landscapevulnerabilityindex，andlandscapeloss indexasevaluationindicators， alandscape ecological risk assessment model isconstructed to evaluate the landscapeecological risk in the Zuojiang Riverbasin from20O to2020.Research has shown thatthelandscape ecological risk index inthe Zuojiang Riverbasin isinfluencedbynaturalfactorsandhumanctivitiesinspatialdistribution，withthenorthwestregionsignificantlyhigher thanthecentraland southernregions.In2O2O，thearea ofecological risk zones below moderateecological risk was ，accounting for 7 6 . 7 % of the study area.The land use types in the research area are mainly cultivated land and forest land，in 2O2O，the total area of forestland and cultivated land was ，accounting for 9 2 . 9 % of the researcharea.Asaregionwith frequent humanactivities，the landscape patern changes in the Zuojiang River basinare closely related to human activities.

eywords：landscape pattern; Zuojiang River basin;landscape ecological risk assessmei

景觀生態(tài)風(fēng)險是指在特定區(qū)域內(nèi)由自然或人為干擾因素引發(fā)的潛在威脅，這些威脅可能對景觀生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性造成損害，進(jìn)而影響其健康、生產(chǎn)力和美學(xué)價值，甚至對人類社會產(chǎn)生負(fù)面影響[1-5]。而生態(tài)風(fēng)險評價作為衡量區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展水平的有效渠道，為控制生態(tài)風(fēng)險和開展環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)支持。近年來，基于景觀格局的生態(tài)學(xué)研究成為國內(nèi)外研究的熱點之一。

左江流域位于廣西壯族自治區(qū)西南部，地勢西北高、東南低，流域內(nèi)有許多高大的山脈。左江流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，降水充足，年平均降水量介于 ，降水大多集中在5一9月，年平均氣溫介于 2 0 . 6 ～ 2 0 . 8 % 。研究區(qū)植被類型以亞熱帶常綠闊葉林為主，物種豐富度高。土壤主要為赤紅壤，高海拔地區(qū)分布有紫色土和黃壤，水土流失嚴(yán)重[8。頻繁的人類活動嚴(yán)重影響物種分布，破壞區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡，而區(qū)域景觀格局研究可以為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)改善提供理論依據(jù)?；谧蠼饔蚓坝^格局變化，本文以2000年、2010年、2020年三期土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用景觀干擾度指數(shù)、景觀脆弱度指數(shù)、景觀損失度指數(shù)作為評價指標(biāo)，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型，對2000一2020年左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評估，以做好規(guī)劃，推動流域生態(tài)治理，保障流域生態(tài)安全。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心發(fā)布的GlobeLand30數(shù)據(jù)集，以2000年、2010年、2020年三期空間分別率為 3 0 m 的左江流域地表覆蓋數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)。2010年，數(shù)據(jù)總體精度為8 3 . 5 0 % ，Kappa系數(shù)為0.78；2020年，數(shù)據(jù)總體精度為 8 5 . 7 2 % ，Kappa系數(shù)為 。根據(jù)研究區(qū)土地利用類型，左江流域可以分為建設(shè)用地、耕地、林地、草地、水域等5種景觀。左江流域地形圖如圖1所示。

1.2研究方法

1.2.1 評價單元劃分

風(fēng)險評價單元劃分是開展生態(tài)風(fēng)險評價的基礎(chǔ)。采用規(guī)格 5 k m× 5 k m 的網(wǎng)格取樣，覆蓋全部研究區(qū)。研究區(qū)共分為909個評價單元，計算每個單元的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。

1.2.2 景觀生態(tài)風(fēng)險評價

生態(tài)風(fēng)險評價是衡量景觀生態(tài)風(fēng)險和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平的有效工具，為控制生態(tài)風(fēng)險和開展環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)支持[10]。在自然因素和人為因素的基礎(chǔ)上，綜合評價左江流域的生態(tài)風(fēng)險和潛在威脅，結(jié)合研究區(qū)實際情況，采用景觀干擾度指數(shù)、景觀損失度指數(shù)和景觀脆弱度指數(shù)，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型[1]

1.2.3景觀干擾度指數(shù)

景觀干擾度是指生態(tài)系統(tǒng)受到人類與自然的干擾時表現(xiàn)出抵抗力的大小。在面對外部干擾時，抗干擾能力越弱，景觀脆弱度指數(shù)越小，景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)增大；相反，抗干擾能力越強(qiáng)，景觀脆弱度指數(shù)越大，景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)減小。根據(jù)式（1）計算景觀干擾度指數(shù)，采用式（2）計算景觀破碎度指數(shù)[12]，采用式（3）計算景觀分離度指數(shù)。分別計算景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)和景觀優(yōu)勢度指數(shù)的百分比，3個指標(biāo)分別賦予0.5、0.3、0.2的權(quán)重[13]。

式中： 為景觀干擾度指數(shù)； 為景觀破碎度 指數(shù)； 為景觀分離度指數(shù)； 為景觀類型 i 的總 面積； 為景觀優(yōu)勢度指數(shù)； 和 分別為相應(yīng) 景觀指標(biāo)的百分比，三者之和為1； 為各景觀類型 的斑塊數(shù)量； B 為各景觀類型的斑塊面積。

1.2.4其他評價指標(biāo)

除了景觀干擾度指數(shù)以外，其他評價指標(biāo)有景觀脆弱度指數(shù)、景觀損失度指數(shù)、景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)和景觀優(yōu)勢度指數(shù)?；谙嚓P(guān)研究[14-15]，對研究區(qū)景觀進(jìn)行分類，將其劃分為5個級別，由高到低的排序為建設(shè)用地、耕地、林地、水域、草地。經(jīng)歸一化處理，獲得各類景觀的景觀脆弱度指數(shù) 。景觀損失度指數(shù)是指生態(tài)系統(tǒng)對抗人類與自然干擾時產(chǎn)生的損失程度，采用式（4）進(jìn)行計算。景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)采用式（5）進(jìn)行計算。景觀優(yōu)勢度指數(shù)用于衡量斑塊在景觀中的重要性，它可以直觀地反映斑塊對景觀格局的形成與改變作用，可采用式（6）計算。

式中： 為景觀損失度指數(shù)； 為第 i 類景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)； 為第 k 個風(fēng)險單元第 i 類景觀面積; 為第 k 個風(fēng)險單元的面積； 為第 i 類景觀損失度指數(shù)[17-18]； 為第 i 類景觀優(yōu)勢度指數(shù)； 為斑塊 i 出現(xiàn)的樣方數(shù)與斑塊樣方總數(shù)的比值； 為斑塊 i 數(shù)目與斑塊總數(shù)的比值； 為斑塊 i 面積與斑塊樣方總面積的比值。

2 結(jié)果與分析

2.1景觀要素變化分析

2000一2020年，左江流域各景觀類型面積占比變化如表1所示，研究區(qū)景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)2020年景觀類型的相互轉(zhuǎn)換頻率較高，各景觀類型的變化方式豐富。面積變化上，水域景觀最為穩(wěn)定；2020年林地變化最為明顯，增加的林地面積由耕地與草地轉(zhuǎn)化而來；2020年建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾土值?；轉(zhuǎn)出的耕地大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸?，使得林地與草地面積有所增加；減少的林地大部分則轉(zhuǎn)變?yōu)楦亍Ｔ?000一2020年景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣中，不同土地利用類型面積排序為林地 gt; 耕地 gt; 草地 gt; 水域 gt; 建設(shè)用地。

2.2左江流域景觀指數(shù)變化分析

2000一2020年，左江流域各景觀指數(shù)變化如表3所示。由于人類活動與其他要素的影響，不同時序的斑塊面積與斑塊數(shù)量發(fā)生改變，不同景觀類型生態(tài)風(fēng)險指數(shù)也發(fā)生變化。數(shù)據(jù)顯示，2000一2020年，研究區(qū)景觀破碎度指數(shù)小于1，與景觀分離度指數(shù)和景觀干擾度指數(shù)相比，景觀破碎度指數(shù)較低；2000一2020年，草地的景觀干擾度指數(shù)與景觀分離度指數(shù)一直處于增長態(tài)勢，耕地的景觀干擾度指數(shù)與景觀分離度指數(shù)呈先下降后上升的變化趨勢。水域、建設(shè)用地、林地的景觀干擾度指數(shù)與景觀分離度指數(shù)整體處于降低狀態(tài)。數(shù)據(jù)顯示，2000一2020年，草地數(shù)據(jù)變化趨勢不明顯，景觀類型差異性趨于縮小。

2.3景觀生態(tài)風(fēng)險時空變化分析

2000一2020年，左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)呈下降趨勢。為了更便利地解析生態(tài)風(fēng)險面積等級占比的空間分布特征，依據(jù)式（5）計算各景觀生態(tài)風(fēng)險區(qū)的生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。數(shù)據(jù)顯示，2000年左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 0 . 0 0 7 5 ～ 0 . 1 4 4 6 ，2010年生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 ，2020年生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 。利用自然斷點法，對研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行分級評價。若景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 0 . 0 0 7 5 ～ 0 . 0 2 2 0 ，則該區(qū)域?qū)儆诘蜕鷳B(tài)風(fēng)險區(qū)；若景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 0 . 0 1 9 2 ～ 0 . 0 3 5 4 ，則該區(qū)域?qū)儆谳^低生態(tài)風(fēng)險區(qū)；若景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 0 . 0 3 1 4 ～ 0 . 0 5 2 8 ，則該區(qū)域?qū)儆谥械壬鷳B(tài)風(fēng)險區(qū)；若景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)介于 0 . 0 4 7 4 ～ 0 . 0 7 8 0 ，則該區(qū)域?qū)儆谳^高生態(tài)風(fēng)險區(qū)；若景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)大于0.0169，則該區(qū)域?qū)儆诟呱鷳B(tài)風(fēng)險區(qū)。2000—2020年，左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險等級空間分布如圖2所示。

2000一2020年，左江流域不同景觀生態(tài)風(fēng)險等級面積變化如表4所示。2020年，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積為 ，主要位于研究區(qū)中部與南部，占研究區(qū)面積的 5 5 . 4 % ，隨著其他地區(qū)生態(tài)風(fēng)險的降低，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積處于增長狀態(tài)。較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積為 ，主要位于研究區(qū)北部和西北部，占研究區(qū)面積的 2 2 . 3 % ，景觀類型主要為林地與耕地。

中等生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積為 ，主要位于研究區(qū)西北部，小部分位于研究區(qū)東北部與中部，占研究區(qū)面積的 1 3 . 5 % 。較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積為 主要分布在研究區(qū)西北部、東北部，占研究區(qū)面積的7 . 5 % 。高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積為 ，大部分位于研究區(qū)西北部，小部分位于研究區(qū)中部，占研究區(qū)面積的 2 . 0 9 % 。

2000—2020年，5類生態(tài)風(fēng)險區(qū)中，高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比小，面積減少 2 0 . 8 % ；低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積逐漸增加，占比最大，2020年面積較2000年增加14 % ；受其他因素影響，較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積明顯增加，2020年面積較2000年增加 2 6 . 7 % ；中等生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積下降，2020年面積較2000年減少 3 5 . 2 % 2000一2010年，較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積增加 6 . 1 7 % 2010—2020年，面積下降 1 4 . 8 % 。

總體來看，2000一2020年，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)與較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占研究區(qū)面積的比重最大，面積變化最大的為低生態(tài)風(fēng)險區(qū)。較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積呈先增加后降低的變化趨勢。高生態(tài)風(fēng)險區(qū)占研究區(qū)面積的比重最小，并且一直下降。較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)和高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積基本保持穩(wěn)定。中等生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積呈先平穩(wěn)后直線下降的變化趨勢。

2.4相關(guān)性分析

2.4.1 空間自相關(guān)分析

通過計算2000一2020年左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險區(qū)的分布數(shù)據(jù)，得到莫蘭散點圖，展現(xiàn)2000一2020年研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險的整體分布與空間聚集情況，如圖3所示。2000年、2010年和2020年，左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)分別為0.594、0.639、0.663。數(shù)據(jù)顯示，2000年、2010年和2020年景觀生態(tài)風(fēng)險的莫蘭指數(shù)都大于0，表明研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險具有明顯的空間相關(guān)性，并且呈正相關(guān)。

2.4.2 生態(tài)風(fēng)險局部自相關(guān)分析

2000一2020年，研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險局部空間自相關(guān)分析結(jié)果如圖4所示。經(jīng)局部空間自相關(guān)分析，

2000一2020年，左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)高高聚類區(qū)與低低聚類區(qū)占研究區(qū)面積的比重較高。結(jié)果顯示，高高聚類區(qū)主要分布在研究區(qū)北部與中部，說明研究區(qū)北部與中部景觀生態(tài)價值較高，而與其相似的區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險等級也很高。低低聚類區(qū)大多集中在研究區(qū)南部和中部，表明其南部和中部的景觀生態(tài)價值較低，其鄰近區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險等級較低。

局部空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示，低低聚類區(qū)以林地為主，與低生態(tài)風(fēng)險區(qū)相符。高高聚類區(qū)主要是草地、建設(shè)用地和林地，這與高生態(tài)風(fēng)險區(qū)、低生態(tài)風(fēng)險區(qū)相一致。高高聚類區(qū)中，草地、林地和建設(shè)用地分布比較零散，加之人為因素的干擾，高高聚類區(qū)具有較高的景觀生態(tài)風(fēng)險。

2.5 小結(jié)

近年來，由于人類生產(chǎn)活動頻繁，研究區(qū)景觀干擾度指數(shù)迅速增加，土地利用類型轉(zhuǎn)化迅速，從而使景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)明顯增加?；谧蠼饔?000一2020年景觀格局變化，分析研究區(qū)景觀格局轉(zhuǎn)化特征，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，并通過相關(guān)性分析研究區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險變化。分析結(jié)果顯示，與景觀干擾度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)相比，景觀破碎度指數(shù)較低。草地的景觀破碎度指數(shù)最高，其景觀干擾度指數(shù)與景觀分離度指數(shù)一直處于增長態(tài)勢。耕地景觀干擾度指數(shù)與景觀分離度指數(shù)呈先下降后上升的變化趨勢，其中復(fù)雜的地勢可能加劇水土流失，降低生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。2000一2020年，研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)存在空間正相關(guān)，在局部空間自相關(guān)分析給定的顯著性水平下，研究區(qū)在不同年份產(chǎn)生的集聚效果相似。根據(jù)前人經(jīng)驗[10-]，結(jié)合景觀生態(tài)風(fēng)險區(qū)分級，高高聚類區(qū)和低低聚類區(qū)占研究區(qū)面積的比例最大。

總體而言，在整個研究時段內(nèi)，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)和較低生態(tài)風(fēng)險區(qū)占研究區(qū)面積的比重較大，面積變化最大的是低生態(tài)風(fēng)險區(qū)。盡管左江流域存在一些生態(tài)風(fēng)險，但生態(tài)狀況總體較好。較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)和高生態(tài)風(fēng)險區(qū)占研究區(qū)面積的比重較小，但在不同時間段內(nèi)有所波動。2000一2010年，較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積明顯增加，而2010一2020年則呈下降趨勢，這可能與當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)措施和生態(tài)恢復(fù)工程有關(guān)。左江流域的總體生態(tài)風(fēng)險指數(shù)較低，這反映流域生態(tài)系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性和恢復(fù)力。然而，不能忽視局部地區(qū)生態(tài)風(fēng)險加劇的現(xiàn)象，特別是隨著城市化的推進(jìn)，一些敏感區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險可能會進(jìn)一步上升。未來，應(yīng)建立完善的生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，定期對左江流域的景觀格局和生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評估，為制定科學(xué)的環(huán)境保護(hù)政策提供數(shù)據(jù)支持；在城鎮(zhèn)化過程中，要注意土地利用的可持續(xù)發(fā)展，防止土地過度開發(fā)與擴(kuò)張；通過規(guī)劃引導(dǎo)和政策調(diào)控，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；針對已經(jīng)受損的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)積極開展生態(tài)修復(fù)工程，如植樹造林、水土保持等，以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和恢復(fù)力。

3結(jié)論

基于區(qū)域景觀格局變化，本文以左江流域為研究區(qū)，建立景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型，對2000一2020年區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評估。結(jié)果表明，2020年，在5種景觀類型中，林地面積占比最大，建設(shè)用地面積占比最小，反映出周邊城市的不斷擴(kuò)張。低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比最大，高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比最小。其間，一些景觀類型發(fā)生重大改變，使得空間分異性明顯下降?？傮w來看，左江流域景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)較低，研究區(qū)西北部比中部、南部高。高生態(tài)風(fēng)險區(qū)與較高生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比較小，主要集中在研究區(qū)西北部，面積呈逐年下降趨勢。中等生態(tài)風(fēng)險區(qū)與低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積逐漸減小，主要位于研究區(qū)東北部。2020年，低生態(tài)風(fēng)險區(qū)面積占比最大，主要位于研究區(qū)南部和中部。

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