基于景观生态学的荥经县土地利用类型动态及驱动力分析

2017-03-09程武学

四川林业科技 2017年1期

李悦，郭虎，程武学

(1.四川省林业调查规划院，四川成都 610081;2.江油市林业局,四川江油 621700;3.四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室，四川成都 610001;4.四川师范大学地理与资源科学学院中心实验室，四川成都 610001)

李悦1，郭虎2，程武学3，4*

本文分别对1990年、2000年、2010年、2015年荥经县土地利用景观类型和格局的主要景观指数进行了研究。研究结果表明，整个研究区域的最大景观始终为林地；耕地、水域、其他景观类型不断减少，林地、园地、建设用地、草地景观均不同程度增加；整个景观格局经历了先破碎化，后又恢复的过程，影响景观格局变化的主要因子包括生态环境保护工程、农村人口迁移和基础设施建设等。

景观生态；荥经县；土地利用景观类型；驱动力分析

景观生态学的应用对于研究土地利用变化具有重要价值[1]，荥经县隶属于雅安市，自然资源和生物资源丰富，生态环境良好。近年来，随着荥经县域经济的快速发展和矿产资源的开发及一系列生态保护工程的实施，荥经县从传统的农业产业为主的县，逐渐向着多元化产业发展，对土地利用类型产生了复杂的影响。本文从景观生态学的角度，研究了1990年至2015年25 a内荥经县土地利用类型景观斑块的进程，并对其主要影响因素进行了分析[2]，以期对类似县域在经济发展过程中的土地利用方式起到指导作用。

1 研究区概况

荥经县位于四川盆地西部边缘，地处雅安中部，连接甘、阿、凉少数民族区域的重要节点和幅射攀西、康藏的桥头堡。G5京昆高速、国道108线自东向西贯穿全境，是古代南丝绸之路和茶马古道上的重要驿站。境内山脉叠重，四面群山环抱，属中纬度内陆亚热带湿润气候区。全县森林覆盖率达76.69%，境内自然资源丰富，矿产有煤、铁、铜、铅、锌、石灰石、玄武岩矿和花岗石等26种，矿产地255处。拥有世界最大的野生珙桐林和全国最大的千年古桢楠林，大熊猫、小熊猫、黑斑羚等珍稀动物种类繁多，是我国大熊猫大相岭野生种群的主要分布县域[3]之一。

2 研究方法及数据准备

2.1 研究方法

根据土地利用分类体系，将研究区土地划分为耕地、园地、林地、草地、建设用地、水域、其他土地共7大类(见表1)。

表1 土地利用类型分类

依据景观生态学理论[1]，运用景观分析软件 FragStat 4.2 从景观类型[4]和景观格局[5]两个尺度上，计算1990年、2000年、2010年和2015年研究区域景观指数，选取的景观指数如下：

(1)景观类型尺度研究指标[6～7]：景观类型面积 CA (A·hm-2)、景观类型所占景观面积比例 PLAND%、景观数NP(N)、景观密度PD (n·km-2)、最大景观指数 LPI (%)、景观形状指数LSI、平均景观面积AREA_MN、周长面积分维PAFRAC、景观结合度COHESION、景观分裂指数DIVISION、聚集度指数%AI；

(2)景观格局尺度研究指标[8～9]：斑块数NP(N)、斑块密度PD(n·km-2)、最大斑块指数LPI (%)、景观形状指数LSI、平均斑块面积(AREA_MN)、周长面积分维PAFRAC、蔓延度指数CONTAG、景观分裂指数DIVISION、香农多样性指数SHDI、聚集度指数AI%。

2.2 数据准备

1990年、2000年、2010年和2015年研究区域影像来源主要是USGS网站下载，对收集到的数据先在Arcgis10.0平台上进行影像校正、影像分类，然后根据影像不同色调、亮度、纹理等信息对各斑块与野外调查地类相对应，辅以研究区土地利用图等资料[6]，在现地建立各土地利用类型在影像上的解译标志，根据解译标志对不同时期影像逐块进行勾绘，最终得到不同时期土地利用类型分布图。

3 研究结果

3.1 景观类型变化结果

1990年、2000年、2010年和2015年景观类型变化见图1，各景观类型面积变化见表2。从表2可以看出，1990年至2015年25 a期间，荥经县耕地、水域、其他用地景观面积逐渐减少，林地、草地、建设用地、园地景观面积呈现增加趋势。

表2 1990年、2000年、2010年和2015年各景观类型面积

景观类型景观类型面积(hm2)1990200020102015耕地12180.6010204.869329.727955.97林地159221.16161300.82162042163045.96其他用地1931.301232.34957.75872.91水域1163.341037.021016.76973.18园地604.46650.79644.96666.10建设用地1107.831708.861977.022245.41草地1412.131544.321711.181933.13

图1 1990年、2000年、2010年、2015年景观类型图

3.2 景观指数及驱动力分析

3.2.1 景观类型指数及分析

运用景观分析软件 FragStat4.2计算后，从景观类型上来看，各时期景观指数如下：

从表3可以看出，1990年至2015年期间，林地景观一直是荥经县最大的景观类型，呈绝对优势(PLAND、LPI)，可以视为荥经县的景观基质。林地景观面积在25 a期间，从159 221.16 hm2增加到163 045.96 hm2，景观斑块数从1 815块增加至最多3 000个(2010年)而后又降低至2 060个，林地景观平均斑块面积也经历了先减少后增加的演变过程，说明在1990年至2010年期间，全县生态保护工程实施地块逐渐增多，且保存效果很好，使林地斑块连成片。从林地景观结合度、景观聚集度指数上同样可以看出，林地景观连通性经历先降低后增加的过程。从景观分裂指数来看，林地景观分割不断在减少，且始终为所有景观类型中分隔度最低的景观类型。从林地景观的形状来看(PAFRAC)，其边界呈现简单化的趋势，表明林地受人为干扰活动不断减少。

表3 1990年、2000年、2010年和2015年各期景观类型指数表

续表3

年度景观类型TYPE景观类型面积CA(hm2)景观类型比例PLAND(%)景观数NP(N)景观密度PD(n·km-2)最大景观指数LPI(%)景观形状指数LSI平均景观面积AREA_MN周长面积分维PAFRAC景观结合度COHESION景观分裂指数DIVISION聚集度指数%AI草地1708.860.9630221.700.1361.800.571.3795.291.0085.25水域10204.865.7472204.061.3594.331.411.3599.051.0090.75其他用地650.790.3712750.720.1139.810.511.3896.461.0084.70耕地1037.020.583250.180.2134.063.191.5098.701.0089.69园地1232.340.6912650.710.0937.770.971.3097.251.0089.482010林地162042.2291.2030001.6990.2627.4954.011.3199.990.1999.34建设用地1711.180.9637662.120.0271.010.451.2592.021.0083.02园地1977.021.1142492.390.1673.300.471.3894.981.0083.69耕地9329.725.2513440.760.7265.106.941.4099.341.0093.36水域644.960.367610.430.0231.160.851.3294.221.0088.08草地1016.760.578310.470.0637.721.221.4797.551.0088.44其他用地957.750.545290.300.0927.401.811.2997.631.0091.442015林地163045.9691.7620601.1691.3723.9379.151.26100.000.1799.43其他用地1933.131.0913560.760.0549.081.431.3496.121.0089.03水域2245.411.2612750.720.3240.041.761.3698.081.0091.74耕地7955.974.4821891.230.5176.473.631.5898.401.0091.53建设用地666.100.378770.490.0736.620.761.4995.581.0086.12园地973.180.557130.400.1834.901.361.4398.321.0089.10草地872.910.49920.050.1321.469.491.3998.621.0093.05

耕地景观是荥经县的第2大景观类型，从1990年至2015年期间，耕地景观类型面积不断减少，面积减少了约1/3，景观斑块数和景观密度、斑块平均面积均呈现了锐增、锐减、再上升的变化过程。景观斑块在2000年达到7 220个，出现了锐增，景观结合度和聚集度指数最低。分析其原因主要为随着人口迁移，耕地弃耕面积逐渐增加，且部分耕地转变为建设用地、园地等其他地类景观。而新开垦耕地地块面积小且地块多而分散，后随着人口聚集，弃耕地块增多，耕地景观面积呈现不断减少，景观斑块数等呈现先增加后减少趋势，后由于国家出台了一系列农田保护政策和部分农民回乡创业种植，耕地斑块又出现了上升趋势。各主要景观指标变化趋势见图2。

建设用地景观在25 a期间面积不断增加，共经历了两个面积高速增加时期，分别为1990年至2000年，2010年至2015年，景观斑块数也呈现了先增加后减少的变化趋势。在2010年景观结合度和聚集度达到最低，景观分裂指数最高，而在2015年景观斑块数又显著减少。分析其原因主要为这两个时期均为城乡建设高速发展时期，其中1990年至2000年主要以居民自主建设为主，因此建设用地景观斑块分散，数量多；2010年至2015年以政府规划城乡建设为主，因此景观斑块数减少(详见图2)。

园地景观占所有景观类型比例较小，在25 a期间面积呈现缓慢增长趋势。其景观斑块数呈现先增长后减少的趋势。进一步分析其原因主要在于随着经济社会的发展，对果品的消费和种植面积逐渐增加，在1990年至2000年期间，主要以农民散户种植居多，因此园地景观斑块数量多，斑块平均面积小，在2010年至2015年期间，园地景观面积增多，斑块数量减少的主要原因在于农业果园等逐步实现规模化、集约化经营。

草地景观在1990年至2015年面积也逐渐增多，占研究区景观面积的比例从0.80%增加至1.09%，景观斑块数先增加后减少，景观结合度和景观聚集度指数呈现先减少后增加的趋势。分析其原因主要是草地景观的增加多为弃耕地和其他用地景观演变而成，后期随着植被自然生长，逐渐演替为了林地景观[3]，因此草地景观的斑块数量逐步减少但面积稳步增加。

水域景观和其他用地景观在25 a期间景观面积均呈现逐步减少的趋势。水域景观斑块数在面积减少的形势下在2010年斑块数达到最大831个，而后略有减少。分析其原因主要是受气候和人为开发强度增加双层因素影响，自然河流水域面积逐渐缩小，人工库塘个数明显增加，主要为渔业、水景观光、灌溉水塘利用形式等增多，在2010年至2015年期间，受自然气候和经济结构调整影响，库塘面积和个数都减少。其他用地景观变化与水域景观相似，也呈现出面积逐步减少，斑块数在2000年达到最大值1 265个，之后一直减少，在2015年减少到92个。分析其原因主要在于生态环境保护力度加大，土地利用效率提高，从而导致其他用地景观逐渐转变为林地、草地、园地、建设用地等其他景观类型。

3.2.2 景观格局指数及分析

从景观格局水平来看，各时期主要景观指数如表4所示。

图2 1990年、2000年、2010年、2015年景观类型主要指数变化折线图

表4 景观格局水平各期主要景观指数统计表

从表4中景观斑块数和景观密度指标、平均斑块面积和景观聚集度指标均可以看出，荥经县在1990年至2015年25 a期间，景观格局经历了先破碎化、后连通性增加的过程，且破碎化程度在2000年达到最严重，在2010年至2015年又显著减少。其中最大斑块林地景观由于面积一直在增加，因此，从景观格局上来看，最大斑块指数呈现持续增长趋势，香农威纳多样性指数不断减少，整个景观分裂数指标明显减少，且景观蔓延度指数逐步增加，说明林地景观面积和斑块的增加，是整个研究区域形成了良好的连接，对整个景观格局影响很大。景观周长面积分维呈现先减少后增加，说明整个研究区域斑块的形状先呈现出有规律变化，在1990年至2010年期间受人为干扰的程度较大，在2010年至2015年受人为干扰略有减少。

4 讨论

荥经县作为生态环境良好、森林资源丰富的县，是我国大熊猫大相岭野生种群的主要分布县域，林地景观作为全县的最大景观类型，其景观类型的保护和斑块连通度直接关系到其境内生态环境和生物多样性的保护，近年来随着县域经济和基础设施的发展和完善，建设用地不断增加，其林地景观斑块的变化经历了两个相反的历程，其后期发展仍然值得关注。

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Analysis of Landscape Ecology Dynamic and Driving Force on the Basis of Land Use Types in Yingjing County

LI Yue1GUO Hu2CHENG Wu-xue3,4*

(1.SiChuan Forest Inventory and Plan Institute,Chengdu 610081,Sichuan,China;2.Forestry Bureau of Jiangyou Country,Jiangyou 621007,China;3.Sichuan Normal University,Key Laboratory of the Evaluation and Monitoring of Southwest Land Resources,Ministry of Education,Chengdu 610068,China;4.Sichuan Normal University,The Central laboratory of Faculty Geography Resource Sciences,Chengdu 610068,Sichuan,China)

In this paper,studies were made of the landscape indices of land use landscape types and patterns of 1990,2000,2010 and 2015 in Yingjing County.The results showed that the maximum landscape of the whole study area was always the forest land; Cultivated land,water area and other landscape types decreased continuously,and the landscape of forest land,garden land,construction land and grassland all increased in different degrees; The whole landscape pattern firstly undergone fragmentation,and then the recovery.The main factors that affected the change of landscape pattern included ecological environment protection project,rural population migration and infrastructure construction,etc.

Landscape ecology,Yingjing County,Land use landscape types,Analysis of driving force

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.01.007

2016-10-10

国家自然科学基金(41371125)。

李悦(1981-)，女，汉族，陕西西安，农学硕士，林业工程师，主要从事林业调查与规划方面的研究工作。E-mail：81731934@qq.com

S714.4

1003-5508(2017)01-0032-05