基于景观格局定量分析法的大黑河生态修复规划策略研究

董文君 任鹏 胡丽香

摘要：基于景观生态学原理中的景观格局模式（斑块一廊道一基质模式），根据河流的流经区域的自然条件、景观空间格局特质等，分析得出了河流的景观格局。通过收集和整理大黑河治理河段CAD地形图、谷歌卫星图等，结合现有资料进行了景观分类与制图。基于Fragstats对大黑河的斑块指数和现状廊道格局指数进行了计算，根据计算结果分析大黑河的景观空间格局和生态过程，建立其生态格局和过程之间的关系。在此基础上提出了治理河段的景观生态结构与规划布局，以科学合理地指导大黑河生态修复规划。

关键词：景观格局分析法;景观指数;斑块;廊道;生态修复

中图分类号：X171 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0109-03

1引言

大黑河的主要发源地位于东经112°46，北纬40°46，为乌兰察布市下属卓资县里子村的南麓区域。它是黄河在内蒙界地内最大的支流，全长大约为225.5km。其主干流从东北向西南顺势流经乌兰察布市的卓资县以及其他3个县，流域占地面积大约为17673km²。大黑河河流流域是内蒙西部地区重要的畜牧业以及工农业的基地，其经济战略地位十分显要。随着地区经济社会的发展和生态环境的变化，当地政府和相关部门对大黑河流域的开发与治理提出了新的要求。

2景观格局分析方法

景观格局指的是景观整体上所拥有的空间结构特性，由景观的单元类型、景观的单元数目，以及景观的空间分布及配置组成，是景观空间结构异质性最为显著的综合表现。景观格局的设计在一定程度上会直接影响到其对应的生态功能和生态过程，例如景观中资源与物理环境的组合方式以及分布的形式种类、物种的分布以及丰度等过程和功能。随着科技的发展，景观格局定量的研究方法已经成为景观生态学的核心研究内容，其中最主要的分析方法是景观指数分析法，即对组成景观格局的斑块、廊道、基质进行定量的统计与分析，识别出景观格局的基本空间性的结构特征，如景观所组成各单元的数量、大小、形状、景观多样性、优势度、均匀度等。

3大黑河景观格局分析

3.1景观水平格局特征分析

对景观的生态格局进行深入分析是进一步研究景观生态功能以及景观的变化重要前提和基础。研究方法通常是将抽象化的曲、面、线、点等景观格局要素通过使用空间统计法以及几何计算数学法等方法进行研究，对研究过程中不同研究对象加以对应的格局解释。

大黑河景观的总面积为1026.42hm²，共有95个斑块，在5个景观斑块类型均有分布，斑块密度为9.26个/100hm²，即100hm²内有9.26个斑块。大黑河流域的景观水平格局指数如表1所示。从表1中可见，斑块整体呈现不规则以及形状复杂的状态，在各斑块类型间的边界特征显得较为复杂，斑块类型间的能量与物质的迁移不够通畅，整体的景观多样性偏低。

3.2斑块类型的水平格局特征分析

在研究区域内共有五种类型的景观斑块，其中绿地所占面积最大，大约为543.53hm²，其所占比重接近达到52.95%;采砂场其次，为250.07hm²，占比24.36%;再次是建设用地97.52hm²，占9.50%;而水体占比7.87%，面积是80.82hm²;未利用地占比最小（54.48hm2），仅占比5.31%。斑块的个数来看，最多的是建设用地31个;其次是绿地，为24个;最小的是采砂场，只有8个（表1）。

3.2.1采砂场斑块

采砂场所对应的斑块面积大约为250.07hm²，共计8个，面积占比大约为24.36%，斑块面积的平均值大约为31.26hm²，換算为斑块密度大约是3.20个/100hm²，其所对应的景观形状指数数值大约为36.46，计算得斑块周长面积分维数大约为1.37，景观的连通度大约是是92.42（表2）。

根据表1以及表2，分析可得，采砂场所拥有的斑块的数量比较小、斑块的面积相对较大，并且其对应的斑块的平均面积最大，说明该区域的斑块分布整体相对较集中，呈现出的破碎度偏低。同时，采砂场斑块的边界形状复杂，在各个类型的斑块镶嵌分布，且景观的连通度高。由于近几年采砂挖砂较为严重，对场地内的生态环境破坏较大，使场地内形成了许多人为造成的大坑，大面积的砂坑分布在河道主流周边，破坏了河底的天然防渗结构，对水体的存在产生了较大的威胁。

3.2.2绿地斑块

绿地斑块的面积为543.53hm²，共有24个的斑块，占比为52.95%。景观形状指数32.58，周长面积分维数1.30，景观连通度77.97，平均斑块面积22.65hm²，斑块密度4.42个/100hm²。该区域内的斑块面积最大、斑块的整体数量及各斑块的密度值普遍偏高、斑块均面积相对较大，根据上述数据可知，绿地斑块整体呈现出破碎度相对较低、分布相对集中的特点。因此，景观所对应的周长面积分维数和形状指数与较小、景观连通度较高。绿地斑块边界形状相对比较规整，与其它各个类型的斑块镶嵌分布程度不高。总体来说，目前现有的绿地群落类型较为单一，绿地被其他斑块分隔导致整体不够连续，缺乏大面积稳定的绿地斑块。

3.2.3水体斑块

水体斑块面积在大黑河设计范围内，所占的比例仅为7.87%、面积80.82hm²。共计9个，其中密度较大的大约是11.14，但斑块均面积较小实际仅为8.98hm²，说明水体斑块目前已经不是大黑河的基底，呈现出面积少、破碎程度较大、分布比较分散的特点。而其他指数的结果：景观的形状指数大约是56.45（较高）;周长面积分维数大约是1.59（较高）;景观连通度数值为46.89（偏低），说明水体的斑块破碎度相对较高，分布比较分散。这主要是受人为干扰较大造成的。水系是生态环境的重要组成部分，通过成功的河流景观规划与设计，区域文化特色与品位可以得到充分彰显。日后的生态水域规划应当突出大黑河的滨水特色，让大黑河中水体斑块连续。同时应当营造自然滨水湿地，为生物栖息提供连续的生长迁徙的生态通道。

3.2.4建设用地斑块

建设用地斑块的总面积97.52hm²，占比为9.50%。其斑块数量最多，为31个，斑块密度53.89，平均斑块面积3.15hm²，景观形状指数最大为68.4²，周长面积分维数1.65，景观连通度38.75。建设用地斑块的各项指数说明斑块的边界形状较为复杂、分布较为分散、破碎度较高，与其它各种类型的斑块呈镶嵌分布。这种布局特质和模式将影响了区内的生态过程和景观的视觉特征。今后要统一集中安排场地内的基础设施建设，整体景观改造。

3.2.5未利用地

未利用地的斑块面积最小为54.48hm²，占比为5.31%。其斑块数量为23个，平均斑块面积2.37hm²，斑块密度42.22，景观形状指数47.29，周长面积分维数1.46，景观连通度32.14。对未利用地的研究主要为了对那些区域内无植被覆盖的土地进行后期的生态修复规划，以更好地维持和促进大黑河流域的景观生态格局与过程的连续性（图1）。

3.3廊道格局分析

大黑河场地的研究范围内共3种廊道：绿色廊道、蓝色廊道、灰色廊道。蓝色廊道是大黑河主河道，长度为9203m，占廊道总长的17.80%;大黑河两侧的带状绿地是两条绿色廊道，长度为24410m，占总廊道的长度的47.21%;大黑河右岸的通村道路、南北向的四条横跨大黑河的城市道路以及堤顶道路是六条灰色廊道，其廊道长度为18097m，占总长的34.99%。大黑河流域范围内各廊道总密度数值为0.0056m/m²，进一步说明廊道显得极为缺乏。其中绿色廊道平均宽度较大，总体廊道面积很大为7.65km²，其次是蓝色廊道为1.20km²，灰色廊道为0.44km²。

在网络结构上，大黑河廊道环通度仅为0.27，数值偏低，而绿色廊道和蓝色廊道在网络中回路的欠缺则严重影响了廊道内的能量物质的流通以及物种的迁移活动，景观整体生态效益较低直接导致区域内生物多样性的减少，对景观的持续连续性产生不利的影响。灰色廊道的连通度数值较低，大约为0.35，其分布显示不存在完善的回路及连接系统。所以在规划中应加强水系的连通性的构建，积极推进河道湿地和两侧绿化的建设，可根据游人实际需要量来合理设置灰色廊道（图2）。

4大黑河生态结构构建与规划布局

基于以上构建方法，运用生态学思想，因地制宜的对大黑河实施生态修复，从“林一堤一滩一水”4个方面对大黑河进行生态布局，优化景观破碎度、连通度等景观格局指数，最终实现蓝、绿、灰交融的、连续的复合型滨水生态廊道的目标。

4.1林——地带性乡土森林

大黑河设计范围内现状林地斑块分布较为分散，破碎度较高，不利于稳定植物群落的构建。规划绿地将现状林地斑块连接起来，形成连续的具有地域特色的可持续的乡土森林栖息地。在植物造景中提倡自然美，创造自然的植物景观，热衷自然式种植设计已成为新的设计潮流。防护林宽度在150～300m之间，该尺度足够支撑其恢复生态栖息地的功能，这样完善的防护林带既是生态廊道，又是重要栖息地类型，对恢复生物多样性具有巨大的推动作用。

4.2堤——生态连续型防洪堤

堤防定位为生态连续型防洪堤，采用土堤结构型式，堤顶宽度为8m，迎、背水侧堤坡均采用1：3，堤坡及堤脚采用生态土工袋防护，可覆土，种植小灌木和地被植物，使防护林一防洪堤一草滩实现一体化，形成植物群落的渐变。这样，堤防在满足防洪要求的前提下，没有破坏河道横向上的连通性，不影响动物栖息和迁移。在河道横向上，避免隔断大黑河与两岸的联系，若因防洪和开发需要建河堤时，应尽量考虑修建自然多样的生态驳岸，形成从滩地至岸上的连续的生态岸线，使得河岸、河流水体之间进行充分的水分交换与调节，也具有一定抗洪强度。

4.3滩——典型河漫滩草地

滩地生态修复目标为典型河漫滩草地。河漫滩草地是变化较为剧烈的栖息地类型，也是生物多样性最为丰富的栖息地类型，河漫滩的复育对河流景观、河流生态系统也产生重要的影响。针对上游段，修复河滩生境，根据不同植物的生态位置人工丰富植物种类，加速河滩植物群落演替。低河漫滩采用狭叶甜茅+散穗早熟禾群丛、灰脉苔草+针蔺群丛、白茅群丛+黄囊苔草群叢;过渡带采用灰脉苔草+狭叶甜茅群丛;高河滩建议采用蒙草。针对下游段，在现状植物群落的基础上，人工补植地带性野生草花，增加河滩的景观效果。大黑河地域性野生花草资源也异常丰富，栊牛儿草、石竹、二色补血草、火绒花、蓝盆花、田旋花等等，都是非常具有地方特色的植物品种。

4.4水——健康洁净水体

现状水体斑块破碎度高，水体不连续，而回顾大黑河的历史，她是一条连续、蜿蜒的河流。我们研究大黑河河流形态的时空变化规律，得出“重自然化，让自然做功”的河道治理方向，并采用生态的手法重新修复河道，指导河流恢复到历史上连续蜿蜒的形态。

5结语

生境破碎化导致的生境消失和生境退化是生物多样性丧失的重要原因。城市生物多样性是城市持续稳定发展的物质基础，具有保持生态稳定、调节城市气候、降低噪音、净化城市等重要的生态服务功能。景观格局分析方法在景观生态研究中具有重要的地位，基于景观指数的景观格局分析方法能从几何特性解释景观在斑块与景观尺度上的空间特征，能够详细地揭示研究区的整体景观结构及其对应的景观功能，使针对景观格局的分析更加完整。基于整体性观点评估景观结构的新方法，可以降低设计人员的前期现状格局和规划方案格局分析与评价的劳动量，提高效率和准确度。