沅江市景观格局动态变化研究

彭 玺，曾 晨，张亚威，徐 云，楚春晖

(1.国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014；2.湖南远景智库，长沙 410000)

沅江市景观格局动态变化研究

彭 玺1，曾 晨2，张亚威1，徐 云1，楚春晖1

(1.国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014；2.湖南远景智库，长沙 410000)

以沅江市为研究对象，利用GIS技术对沅江市景观格局进行动态研究，结果表明：1)1996―2014年沅江市在景观水平上，优势度减小，受人为干扰程度增大，趋于分离化发展，斑块类型均匀度增大，生物多样性增加；2)1996―2014年沅江市耕地、林地景观优势度减小，林地、库塘受人为干扰程度增大，建设用地、水域景观优势度增大，水域、库塘景观趋于聚集化发展，泥滩地、耕地景观趋于分离化发展。

景观格局；动态评价；沅江市

景观格局是指景观的数量、大小、形状等要素在空间内的组合排列结果，是景观生态学的重点研究范畴[1]。景观格局的动态演变，是通过自然变化及人类干扰综合影响而形成的结果[2]，其实质是土地利用及土地覆盖的变化。随着城市化、工业化进程的加快，人类对生态环境的破坏加重，通过研究景观格局的演变机制及规律，可以更有效地把握景观变化程度与人为干扰度之间的联系，为城市生态环境和景观资源的有效合理利用提供有力依据[3]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

沅江市位于洞庭湖西南部、益阳市东北部、湖南省北部， 112°18′―112°56′E，28°113′―29°3′N，总面积约212 200 hm2，享有“江南美地，洞庭明珠”之美誉[4]。该地区属亚热带季风气候，雨季为每年的3―8月，全年阳光充足，雨量充沛，平均气温16.9℃，湖区气候属于多洪涝灾害天气[5]。主要土壤类型为沼泽土、沼泽化草甸土及潮土，多红壤，肥沃深厚。

1.2 数据来源及研究方法

以ArcGIS为技术平台，对四期影像进行解译；参照二类调查数据及外业数据，对解译数据进行校对调整，获得各期景观类型分布图；参考《土地利用现状分类(GB/T 21010—2007)》及朱晓荣[6]、东启亮等[7]的研究成果，将研究区景观类型划分为库塘、建设用地、林地、耕地、泥滩地、芦苇滩地及水域等七类景观类型，详见图1。

(a)1996年 (b)2002年

(c)2008年 (d)2014年

景观格局指数在景观生态学研究中被广泛应用[8-9]。依据简洁、可操作性强、符合研究目的等为原则，选取了最大斑块指数(LPI)、景观斑块个数(NP)、周长—面积分维数(PAFRAC)、香农均匀度指数(SHEI)、景观分离度(DIVISION)和香农多样性指数(SHDI)六个景观格局指数，对沅江市景观格局情况进行分析。

2 结果与分析

2.1 景观格局空间变化分析

运用ArcGIS叠加分析功能，将四期数据解译后的矢量数据两两相交，制成转移矩阵，见表1～表3。

表1 1996―2002年各景观类型面积转移矩阵景观类型面积/hm2水域芦苇滩地泥滩地林地库塘耕地建设用地水域16337 13113 371155 1883 9621 1465 73芦苇滩地173 4534143 413002 975280 784 92717 24泥滩地2257 915806 9814372 311030 37579 40675 8736 61林地388 393839 641201 9725596 5412 60166 2994 36库塘405 74387 843137 68198 5329 32耕地7 58390 07155 01578 883854 7284902 20140 60建设用地76 245 495 2047 970 50719 27

由表1可知，1996―2002年沅江市各类景观面积转移总量为32 922.85 hm2。芦苇滩地面积转入量最大，达到10 150.07 hm2；泥滩地面积转出量最大，达到10 387.15 hm2。

1996―2002年，沅江市造纸业兴起，芦苇种植量增加，芦苇滩地面积增大；当地对泥滩地及耕地开发相比其它景观类型更严重，景观类型面积明显减少。

表2 2002―2008年各景观类型面积转移矩阵景观类型面积/hm2水域芦苇滩地泥滩地林地库塘耕地建设用地水域18613 8288 08449 00149 40295 657 6742 82芦苇滩地357 1435700 511753 626233 2434 00213 970 99泥滩地3577 634253 989862 592161 69241 21151 1732 52林地88 944367 74722 3426689 9285 33158 99378 52库塘342 85215 766378 26768 0816 29耕地26 751523 39637 5540 251503 0582889 6261 16建设用地32 299 3327 8338 79977 64

由表2可知，2002―2008年沅江市各类景观面积转移总量为31 089.03 hm2，较1996―2002年减少了1 903.82 hm2。芦苇滩地面积转入量最大，达到10 233.19 hm2；泥滩地面积转出量最大，达到10 418.20 hm2。

2002―2008年间沅江市持续发展湿地生态农业，当地芦苇种植量增加，对泥滩地开发持续加重，使大面积自然生态景观用地转为人工景观用地。

表3 2008―2014年各景观类型面积转移矩阵景观类型面积/hm2水域芦苇滩地泥滩地林地库塘耕地建设用地水域22869 69169 72芦苇滩地191 5234501 57644 7410258 44331 945 49泥滩地1214 0720 2011271 46724 52183 23227 38林地48 104504 48471 7029646 77106 12506 68库塘57 180 008457 9150 25耕地61 671811 0782228 67126 87建设用地0 0210 031499 90

由表3可知，2008―2014年沅江市各类景观面积转移总量为21 725.42 hm2，较2002―2008年减少了9 363.61 hm2。林地面积转入量最大，达到11 044.64 hm2；芦苇滩地面积转出量最大，达到11 432.13 hm2。

2008―2014年间沅江市造纸业低迷，芦苇种植量下降，而政府扩大滩地植树造林，加强生态环境建设工作。

2.2 基于景观水平的景观格局动态分析

受自然因素和人为因素的双重影响，沅江市景观格局在1996―2014年间发生了明显变化(表4)：

表4 1996年至2014年沅江市总体景观格局指数年份PAFRACLPI/%SHEIDIVISIONSHDI19961 426128 48990 78530 88481 528020021 413527 16630 80800 89951 572420081 402326 39470 81120 89391 578620141 388525 27060 82980 90181 6147

1)周长―面积分维数(PAFRAC),直观反映景观形状的复杂程度。由四期PAFRAC数值呈降低趋势看来，沅江市斑块形状趋于规律简单化方向发展，总体景观形状复杂程度一般，受人为干扰程度增大。

2)最大斑块指数(LPI)是景观优势度的简单度量。由四期LPI数值呈降低趋势看来，沅江市总体景观优势度降低，总体最大斑块面积组成比例减小。

3)香农均匀度指数(SHEI)表示景观中不同斑块类型间，面积比重的均衡度与它最大值的之间比值。由分析得知，四期SHEI指数皆呈增大趋势，且均在0.81左右。表明沅江市总体景观斑块类型均匀度增强。

4)景观分离度指数(DIVISION)，直观反映景观斑块的分离程度。由分析得知，四期DIVISION指数呈增大趋势，且均保持在0.89左右。表明沅江市总体景观分割度较严重，景观斑块破碎程度较大，斑块趋于分离化方向发展。

5)香农多样性指数(SHDI)，体现景观类型内斑块的景观多样性。由四期SHDI指数增大趋向表明，沅江市各类景观的景观利用率增大，生物多样性增加。

2.3 基于斑块水平的景观格局动态分析

1)周长—面积分维数(PAFRAC)。由图2可知，从景观类型层面来看，建设用地周长—面积分维数最低，泥滩地周长—面积分维指数最高。这表明建设用地的斑块外形相对于其它景观类型较简单，而泥滩地的斑块外形相对于其它景观类型较复杂。

图2 1996―2014年周长—面积分维数

从时间变化层面来看，芦苇滩地指数下降明显，说明在此时间段内芦苇滩地受干扰程度较大；林地和库塘指数呈下降趋势，表明其斑块外形复杂程度降低。

究其原因一是库塘和林地景观类型在快速建设的发展过程中，人为干扰程度较大；二是景观类型较集中，大面积的泥滩转化为芦苇滩地；三是泥滩地分布较为分散，斑块常被其它景观类型打破，人为扰程度较小；四是建设用地斑块外形趋于稳定，人为干扰度最大。

2)斑块数量(NP)。从斑块个数变化(图3)的趋势来看，沅江市斑块数量逐渐增多。其中泥滩地的斑块数量在四期数据里分别占总斑块数的60.02%，55.52%，50.84%和48.74%；所占比例最大，呈减少趋势。建筑用地的斑块数量在四期数据中分别占总斑块数的0.27%，0.98%，1.37%和1.80%；所占比例最小，呈增长的趋势。此外，芦苇滩地、水域、库塘及林地的斑块数量呈不同程度增长。泥滩地、耕地的斑块数量呈不同程度的减少。

图3 1996―2014年景观类型斑块数量

图4 1996―2014年景观类型景观分离度

3)景观分离度DIVISION。由图4可知，从景观类型层面来看，建设用地分离程度较强，数值最大，景观类型不稳定；耕地分离程度较弱，数值最小，景观类型较稳定。

从时间变化层面来看，库塘、水域数值呈下降趋势。说明景观类型受外界影响小，景观斑块分离度逐渐降低，斑块趋于稳定；耕地、泥滩地数值呈增长趋势，说明景观类型受外界影响较大，景观斑块分离程度升高，斑块趋于破碎。

造成其变化的原因，一是库塘、水域斑块间相互融合，景观类型面积不断扩大；二是泥滩地、耕地斑块被打破，并与其它景观类型间相互转化频繁；三是建设用地总体分布较分散，耕地分布较集中。

4)最大斑块指数(LPI)。由图5可知，从景观类型层面来看，耕地最大斑块指数在四期数据中具有明显优势，表明在七种不同的景观类型中，耕地优势度最高、由最大斑块组成的比例最大。建设用地、水域的最大斑块指数增加，说明其破碎化程度减小、空间被分割程度减弱、景观优势度升高；耕地、林地最大斑块指数减小，说明其景观优势度降低，破碎化程度增大，空间被分割程度增强。

图5 1996―2014年景观类型最大斑块指数

从时间变化层面来看，耕地、林地的最大斑块数值呈下降趋势，表明其景观优势度降低，组成这类景观的最大斑块数减少；建设用地、水域的最大斑块指数呈上升趋势，表明组成这类景观的景观优势度升高、最大斑块面积增大。

究其原因一是在“平垸行洪，退田还湖”政策实施、城市化进程加快后，一部分耕地转化为建设用地或水域，市内耕地景观类型分布紧密；二是市内湖区常年泥沙淤积，水位升高，景观类型分布较集中，生态环境保护较好，水域斑块面积增大；三是政府大力支持植树造林活动，种植地区分布分散，部分林地被开发为建设用地或芦苇滩地；四是随着建设需求不断加大，人口不断增长，以原有乡镇为中心的建设区域面积不断扩大。

3 结论与讨论

1996―2014年沅江市从景观水平角度分析：受人为干扰程度增大、景观优势度降低、斑块类型均匀度增强、趋于分离化发展、生物多样性增加。从斑块水平角度分析：库塘、建设用地、水域、林地面积增大、斑块数增多；耕地、泥滩地面积减小、斑块数减少；芦苇滩地面积先增大后减小、斑块数增多；林地、耕地的最大斑块指数呈降低趋势，建设用地、水域的最大斑块指数呈升高趋势，其中建设用地指数最低、耕地指数最高；库塘、林地的周长—面积分维数降低，其中建设用地指数最低、泥滩地的指数最高；库塘、水域的景观分离度呈减小趋势，耕地、泥滩地的景观分离度呈增大趋势，其中耕地指数最小、建设用地指数最大。

从水域的角度分析：在对南洞庭湖实行了保护措施之后，水域有了明显改善，景观分离度减小、景观类型优势度增大。

从芦苇滩地、泥滩地的角度分析：自2009年国家政策改变，芦苇造纸业低迷，沅江市政府提出芦、林、渔一体化[10]。政府号召将大面积芦苇滩地植树造林，改造成湖边防护堤，导致芦苇滩地的景观格局指数呈波动变化、景观类型受人为干扰程度不一；由于当地居民用水量增多、围湖造田、不合理改造等，导致河滩裸露、被人为改造为其它景观类型用地，泥滩地斑块破碎度持续增大、受人为干扰程度最低；

从林地的角度分析：至2014年，在政府的牵头下，沅江市共完成了植树造林4 667 hm2，全市森林覆盖率达29.78%，在林业生态建设中做出了实质性成绩。但在造林的同时，一部分现状林地被开发成建设用地或芦苇滩地，造成林地景观景观优势度降低、受人为干扰程度增大。

从库塘的角度分析：沅江市渔业发展速度极快，随着人口增多，对生产生活的需求量不断增大，居民开始修筑坑塘、水库，修建位置分布较零散，这直接导致了库塘景观类型景观破碎度增大、受人为干扰程度增大。

从耕地的角度分析：随着人们对生产生活的需要、对城市生活的向往，大量耕地被闲置，或被改造为库塘、芦苇滩地或建设用地，直接导致耕地景观优势度降低、景观分离度增大。

从建筑用地的角度分析：随着城市化进程的不断推进，城市建设用地范围扩大，分布区域较为零散，造成建设用地受人为干扰程度最大、景观类型景观优势度最低、景观分离度持续增大。

近年来，沅江市景观格局发生了巨大变化，主要取决于人为因素及自然因素两个方面。其中人为因素主要包括退田还湖、围湖造田及人工植芦造林。自然因素主要为气候变化导致。城市的原始生态环境正在被严重破坏，天然湿地正逐渐向人工湿地、非湿地景观转变，只有合理开发及利用资源、加强水土保持、制定相对应的管理及抚育措施，才能在维持原有健康的景观格局和生态环境的基础上，进行合理开发及可持续发展利用。

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DynamicChangeResearchonLandscapePatterninYuanjiangCity

PENG Xi1，ZENG Chen2,ZHANG Yawei1,XU Yun1,CHU Chunhui1

(1.Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China；2.Hunan Prospective Think Tank，Changsha 410000，Hunan，China)

This paper took the Yuanjiang city as a study subject. Using GIS technology to carry on the dynamic research, and in order to provide the reference for the ecological environment protection and construction of Yuanjiang city in the future. The dynamic study was carried out in two aspects: landscape level and patch level. The results showed that:1)In terms of landscape level of Yuanjiang city in 1996—2014, the degree of disturbance of the landscape was reduced and the degree of disturbance was increased, and the uniformity of the patch type was increased and the biodiversity was increased.2)In 1996—2014, the landscape of Yuanjiang city dominance of cultivated land and forest decreased, forest and ponds were easily interfered by human activity, the landscape dominance of construction and waters increased; waters and ponds landscape tended to gather development, muddy land and cultivated land landscape tended to separate development.

landscape pattern；dynamic evaluation；Yuanjiang city

2017—05—26

彭玺(1988—)，男，汉族，湖南长沙人，助理工程师，从事林业规划涉及、景观生态等研究。

S 771.8

B

1003—6075(2017)02—0041—06

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2017.02.010