小流域土地景觀格局分析

時間：2023-03-01 07:18:25 地理畢業(yè)論文我要投稿

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小流域土地景觀格局分析

　　論文關(guān)鍵詞:小流域;流域;土地景觀;格局分析

　　論文摘要:景觀空間格局分析是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心問題之一。依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)理論和研究方法,運用遙感和信息技術(shù),對江西南豐的朱源小流域土地景觀進行格局分析,并對山坡地和山谷地景觀的多樣性、優(yōu)勢度和破碎化指數(shù)進行比較。結(jié)果表明,坡耕地、喬木林地、間作地、果園、未利用地和荒地的平均斑塊分維數(shù)較小,而水田、梯田農(nóng)地、居民用地、灌木林地和水域的平均斑塊分維數(shù)較高,斑塊形狀較為復(fù)雜。山坡地景觀多樣性低、優(yōu)勢度高、破碎化指數(shù)低;山谷地景觀多樣性高、優(yōu)勢度低、破碎化指數(shù)高。

　　小流域持續(xù)發(fā)展主要取決于土地能否維持高的生產(chǎn)力。土地生產(chǎn)力的維持與景觀的結(jié)構(gòu)、功能是密切相關(guān)的。小流域土地景觀是由自然和人類經(jīng)營斑塊所組成的嵌塊體。土地景觀研究的重點是土地利用或土地覆蓋類型,涉及自然與人為控制兩種。本文在小尺度上分析了土地利用和景觀格局,其目的是了解景觀變化與人類經(jīng)營活動和經(jīng)營策略之間的關(guān)系,確定產(chǎn)生和控制水土流失的因子和機制,為合理制定小流域綜合治理規(guī)劃和可持續(xù)提供科學(xué)依據(jù)。

　　1　區(qū)域概況

　　朱源小流域位于贛中南豐縣東坪鄉(xiāng)境內(nèi),地貌類型以侵蝕構(gòu)造的中、低山為主,海拔多為300~500 m。土壤主要以風(fēng)化花崗巖、紅沙巖、沙礫巖形成的水稻土、紅壤土為主。小流域?qū)僦衼啛峒撅L(fēng)區(qū),氣候溫和、雨量充沛、四季分明、冬季較短,無霜期長,平均為250 d;平均年氣溫15.6℃,極端最高溫度39.8℃,極端最低溫度一般為-7℃,年均降雨量1 700 mm。朱源小流域包括朱源、下堡、東坪村3個村委會,總為3 295人,其中人口3 110人,人口密度為149人/ km2,農(nóng)業(yè)勞動力1 974人。

　　2　研究方法

　　2.1　斑塊類型的劃分

依據(jù)小流域土地利用現(xiàn)狀和經(jīng)營目的,將土地景觀區(qū)域劃分為二級系統(tǒng)。第一級,依據(jù)土地利用性質(zhì)將其分為生產(chǎn)性用地和非生產(chǎn)性用地;第二級,對生產(chǎn)性用地,依據(jù)經(jīng)營目的、外貌特征和經(jīng)營種類劃分為7種斑塊類型: 1)有水源保證和灌溉設(shè)備的水田,主要包括種植水稻、蓮藕等水生作物的地塊。2)已修成梯田的農(nóng)地,包括菜地、自留地、作物地和苗圃。3)還未修成梯田的坡耕地,多數(shù)為剛開墾的農(nóng)地。4)林分郁閉度大于0.3的喬木林地,以喬木為主的純林及喬灌混交的林地。5)林分郁閉度大于0.3的天然灌木林地。6)在蜜桔林(包括幼林和成熟林)內(nèi)間種、套種經(jīng)濟作物的間作地。7)果園,主要種植品種有南豐蜜桔、黃花梨、桃、枇杷等。對非生產(chǎn)性用地劃分為4種類型: 1)可開墾利用,種植作物的可利用地。2)居民居住用地、牲畜養(yǎng)殖場。3)天然形成或人工挖掘的水域,包括河流、水庫、坑塘。4)暫時和永久難以利用的地區(qū),主要是裸露基巖的山和石漠化土地。

　　2.2　景觀評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

　　以研究區(qū)域比例尺為1:10 000的土地利用現(xiàn)狀圖作為基本分析圖件,依據(jù)所劃分的11種斑塊類型,以圖斑為基本單位,利用GIS系統(tǒng)進行圖件的數(shù)字化,繪制景觀斑塊類型圖。從所形成的矢量數(shù)據(jù)庫中提取景觀類型的面積信息和周長信息,在Excel 2000軟件下進行分析和景觀評價指標(biāo)的計算。

　　2.3　景觀格局評價指標(biāo)

　　2.3.1斑塊大小與形狀

　　斑塊大小與形狀是景觀空間格局評價的主要參數(shù),直接影響單位面積的生物量、生產(chǎn)力、養(yǎng)分儲量以及物種組成和多樣性。斑塊大小以斑塊面積表示。斑塊形狀,通過斑塊邊緣的總長度和平均長度以及斑塊的形狀指數(shù)來反映。斑塊形狀指數(shù)采用以下3種不同的方式測定:1 )斑塊內(nèi)緣比(η),以周長(L)與面積(S)比值來表示。2)形狀系數(shù)(Sc),即某一斑塊周長(L)與等面積圓周長之比值;比值為1,說明該斑塊為圓形,值越大說明斑塊周邊長、面積小、形狀越復(fù)雜或越扁長。3)分維數(shù)(F):L≈SF/2,通過lg(L/4)與lgS的回歸求出回歸曲線的斜率,分維數(shù)為該斜率的2倍。F值范圍為1.0~2.0,1.0代表正方形斑塊,2.0表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。

　　2.3.2　斑塊密度與優(yōu)勢度

　　斑塊密度(M)為某類斑塊類型的總斑塊數(shù)目與景觀要素類型總斑塊數(shù)目的比值。面積比例(SP)為某類斑塊類型的總面積與景觀要素類型總面積的比值。斑塊優(yōu)勢度(D0)反映斑塊在景觀中的地位,優(yōu)勢度值越大,說明該類斑塊在景觀中的地位越重要,對景觀的支配作用越大。計算公式如下:D0=(M+SP)/ 2×100% (1)

　　2.3.3　景觀多樣性(H)

　　景觀多樣性是指景觀在結(jié)構(gòu)、功能上的多樣性,用以揭示景觀的復(fù)雜程度。在景觀多樣性的測定中,借助信息論中關(guān)于不定性的研究方法,即在一個景觀系統(tǒng)中,景觀要素類型愈豐富,破碎化程度越高,其信息含量的不定性也就越大,按Shannon-Weaver公式計算出的指數(shù)也就越高。H=-Σmi=-ΣSPilgSPi(2)式中:SPi是景觀類型i在景觀中出現(xiàn)的概率,即景觀類型i所占面積的比例;m為景觀類型的數(shù)目。H值越大,表示景觀多樣性越大。

　　2.3.4　景觀優(yōu)勢度(D)

　　優(yōu)勢度指數(shù)表示景觀多樣性與最大多樣性的偏差。度量景觀結(jié)構(gòu)中一種或幾種景觀類型支配程度。優(yōu)勢度大,表明景觀只受一個或少數(shù)幾個類型所支配;優(yōu)勢度小,表示各種景觀類型所占比例大致相當(dāng)。D=Hmax+ΣSPilgSPi(3)式中:Hmax=lgm,表示最大多樣性指數(shù)。

[1]

　　2.3.5　景觀均勻度指數(shù)(E)

　　景觀均勻度指數(shù)(E)為景觀多樣性指數(shù)與最大多樣性指數(shù)之比值。E=H/Hmax(4)式中:H為多樣性指數(shù);Hmax為其最大值。當(dāng)E趨于1時,景觀綴塊分布的均勻程度趨于最大。

　　2.3.6　景觀破碎化指數(shù)(Fr)

　　景觀破碎化指數(shù)表明景觀被分割的破碎程度。在小流域景觀中,景觀的破碎化程度與人為干擾有密切聯(lián)系,其表達式為: Fr=〔(Nb-1 )/Nt〕×100% (5)式中:Nb為景觀類型中各類斑塊的總數(shù);Nt為景觀中最大可能網(wǎng)格總數(shù)。

　　3　結(jié)果分析

　　3.1　土地利用與景觀特征分析

　　土地利用類型、斑塊的幾何特征見表1,2。不難看出,難利用地、喬木林地和水田是該小流域的基質(zhì)。在各類土地利用類型中,梯田農(nóng)地和坡耕地的平均斑塊面積最小,且斑塊數(shù)量大。難利用地的平均斑塊面積最大,其次為喬木林地、水田、居民用地、灌木林地。

　　3.2　景觀形狀分析

　　平均形狀系數(shù)是對周長敏感的形狀指數(shù),反映斑塊邊界的復(fù)雜程度,斑塊形狀特征、斑塊類型優(yōu)勢度見表3。由表3可知,各斑塊類型形狀系數(shù)均在1.2~1.5。由于水域的形狀為狹長型,且邊緣較復(fù)雜,從而導(dǎo)致具有較大的形狀系數(shù)。

　　分維分析的結(jié)果表明,水田、梯田農(nóng)地、居民

用地、灌木林地和水域的平均斑塊分維數(shù)較高,在1.28以上,這些景觀類型大多分布于山谷和溝谷地中,斑塊形狀取決于自然地貌的平面形態(tài)。坡耕地、喬木林地、間作地、果園、未利用地和荒地的平均斑塊分維數(shù)較小,<1.24,表明斑塊形狀簡單,這些景觀類型大都位于山坡和山頂。

[2]

　　3.3　山坡地與山谷地景觀破碎化、多樣性及優(yōu)勢度的比較分析

　　景觀的破碎化是指由于自然和人為因素的干擾,導(dǎo)致景觀由簡單趨向復(fù)雜的過程。該小流域主要受人為因素的干擾,景觀多樣性大小取決于斑塊類型數(shù)量多少以及各類斑塊類型所占比例的均衡性。

　　在該小流域選取了等面積的山坡地和山谷地的研究結(jié)果(見表4),山坡地景觀多樣性低、優(yōu)勢度高和破碎化指數(shù)低;山谷地景觀多樣性高、優(yōu)勢度低和破碎化指數(shù)高。根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)中連接性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原理,以及景觀結(jié)構(gòu)對坡面徑流和水土流失的影響,在山坡地上,要逐漸增加景觀類型,提高景觀多樣性。特別是在一些地形轉(zhuǎn)換線周圍,也是水土流失類型由濺蝕、片蝕到細溝侵蝕,淺溝侵蝕和重力侵蝕的轉(zhuǎn)換地帶,應(yīng)植樹造林,增加地表覆蓋,有效地控制土壤侵蝕保持水土。

　　4　結(jié)論與建議

　　1)小流域的土地景觀格局是自然和人類活動干擾的結(jié)果。小流域綜合治理要通過調(diào)整土地利用格局,合理安排農(nóng)、林、牧各業(yè)的生產(chǎn)用地,達到減少徑流和保持土壤的目的。2)調(diào)整小流域土地景觀格局,提高景觀類型的多樣性,在空間上建立多層次的結(jié)構(gòu)能充分利用資源的異質(zhì)性,形成林-農(nóng)-果復(fù)合型結(jié)構(gòu),可以增強流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3)在土地的利用上,正確地解決眼前利益和長遠利益的關(guān)系,注重景觀的結(jié)構(gòu)和功能,對提高景觀的異質(zhì)性和多樣性,促進小流域的持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

[參考文獻]

[1]包曉斌.晉西昕水河流域生態(tài)經(jīng)濟型防護林體系景觀格局動態(tài)分析.干旱區(qū)資源與環(huán)境,1997,11(4):22~27.

[2]孫保平.北京市大興縣北臧鄉(xiāng)景觀格局及生態(tài)變化的研究.北京大學(xué)學(xué)報,1997,19(2):35~41.

[3]劉俊平.城市綠地景觀格局及其生態(tài)建設(shè)對策的探討.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2000(4):9~11.

[4]孟慶華.景觀格局與土壤養(yǎng)分流動.水土保持學(xué)報,2000,14(3):116~117 .

[5]周再知.鄉(xiāng)村土地利用與景觀格局動態(tài)變化研究.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,23(3):599~605.

[6]傅伯杰.黃土區(qū)景觀空間格局分析.生態(tài)學(xué)報,1995,15(2):114~120.

[7]王仰麟.農(nóng)業(yè)景觀格局與過程研究進展.環(huán)境科學(xué)進展,1998,6(2):29~34.

[8]宇振榮.江漢平原農(nóng)業(yè)景觀格局及生物多樣性研究:以兩個村為例.資源科學(xué),2000,22(2):19~23.

[9]趙淑清.洪湖湖區(qū)土地利用/土地覆蓋時空格局研究.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2001,12(5):721~725.

[10]李陽明.浙江臨安森林景觀格局空間格局分析.生態(tài)學(xué)報,1995,15(2):71~74.

[11]傅伯杰.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,2001.