石羊河上游生境质量评估研究

雷 莉

（武威职业学院，甘肃武威733000）

1 研究方法

1.1 研究区概况

石羊河上游位于甘肃省境内，101°41′～103°48′E，36°29′～38°18′N 之间，总面积约为1.16 万km2，由大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河八条河流及多条小河组成，地跨山丹、肃南、天祝、古浪、凉州、永昌6县。石羊河上游祁连山区山脉大致呈西北-东南走向，其海拔约2 000～5 000 m，研究区年降水量约为300～600 mm，年蒸发量700～1 200 mm，属祁连山高寒湿润区和高寒半干旱半湿润区。石羊河流域是我国内陆河流域中人口较密集的地区之一，也是用水矛盾突出、生态环境问题最严重的地区之一，石羊河上游祁连山区作为石羊河流域水源涵养区，对于气候和土地利用变化的响应十分敏感，是典型的生态脆弱区。

1.2 数据处理

本文所需基础数据为土地利用数据，参照全国土地利用方法，结合研究区实际情况，本文将石羊河上游祁连山区土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地等6个一级类型。

1.3 方法

1.3.1 土地利用动态度

受自然及人文因素的影响，区域内各土地利用类型的数量在不同时间段的变化幅度和速度不同。土地利用动态度是指某段时间某种土地类型面积的变化速度，该指标可用来定量研究某一土地类型的数量变化，并可预测未来土地变化趋势。

1.3.2 生境退化指数和生境质量指数

生境被誉为生态学的模板，生境指被生物所占有的可以为其提供资源和生存繁育条件的空间，其特征与生物多样性紧密相关，土地是生境的载体。河流生境，又称河流生物栖息地，一般是指河流生命物质赖以生存的局地环境，如浅滩、深塘，卵石、水槽，枯落物、倒木，砂砾或淤泥底质等，它们在河流演化的区域背景上形成，并构成河流生命物质的基础支持系统，是河流生态系统的重要组成部分。

生境质量的概念实际上是指生态系统能够提供物种生存繁衍条件的潜在能力。其受到两个因素的影响：一是某种土地利用类型自身作为生境的适宜程度；二是该生境受到威胁后的退化程度。一般情况下，自然生态系统对外界抗干扰性强、受威胁程度较少的区域，其生境质量也相对较高、物种多样性的概率相对较大，同时该区域的生境质量也相对稳定。

2 结果分析

2.1 土地利用/覆被面积变化特征

石羊河上游祁连山区土地利用类型中，草地和林地所占面积最大，其次为未利用地、耕地和水域，建设用地所占面积最少（表1）。1986-2016年该区域各土地利用类型发生了不同程度的变化。整体上，耕地面积先增后减，自2000年后有缓慢减少的趋势；林地面积先减后增，2000年后有缓慢增加的趋势；草地和水域面积持续减少，其中草地减少速度前后变化不大，而水域面积减少趋势变缓；建设用地和未利用地面积都持续增加，其中建设用地增加趋势较快，而未利用地增加趋势逐渐变缓。

表1 1986-2016年石羊河上游土地利用类型面积统计Tab.1 Statistics of land use type area in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2016

2.2 土地利用类型转换及空间分布特征

利用ArcGIS中的空间统计和空间叠置分析方法，得到不同时期石羊河上游土地利用类型面积转移矩阵（表2和表3）。

表2 1986-2000年石羊河上游土地利用类型面积转移矩阵 km2Tab.2 Transfer matrix of land use in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2000

表3 2000-2016年石羊河上游土地利用类型面积转移矩阵 km2Tab.3 Transfer matrix of land use in the upper reaches of Shiyang river from 2000 to 2016

1986-2000年，水域转出面积最大，为70.38 km2，其中有63.8 km2转化为了未利用地，这主要是由于全球气候变暖，部分冰川消融、雪线退后，冰川雪地转换为了未利用地。其次转出面积较大的是草地，草地是石羊河上游面积最大的土地利用类型，在这一时期它的转出面积为33.53 km2，其中有18.57 km2转为未利用地，11.33 km2转为耕地；同时，有17.27 km2林地变为草地，有2.22 km2耕地转为建设用地。这说明这一时期对耕地与建设用地的需求增长，不合理的人类活动使得草地遭到破坏甚至退化；虽然也有耕地和未利用地变为草地和林地的现象，但数量相对微小。

2000-2016年，转出面积最大的仍是草地，面积为41.81 km2，其中有27.26 km2转为未利用地，有5 km2转为耕地，说明这一时期草地退化仍较严重。其次转出面积较大的是水域，面积为31.41 km2，其中有28.59 km2转为未利用地，说明这一时期冰川仍然在消融，水域面积持续减少。耕地在这一时期转出面积也较大，其中有7.76 km2转为草地，有2.64 km2转为建设用地，有0.62 km2转为林地；同时有4.41 km2草地转为林地，这说明这一时期“退耕还林还草”工程的实施取得了一定的功效。

2.3 石羊河上游生境潜在退化指数分析

通过对生境退化类型的面积统计，发现石羊河上游祁连山区生境退化类型主要为轻微退化（约占45%）和无明显退化（约占42%），中度退化和重度退化的面积占少部分。这主要是因为石羊河上游主要土地利用类型为草地和林地，它们作为生境适宜度较高的生境类型，整体而言生物多样性维持较好。从表4 可以看出，1986-2016年，无明显退化与中度退化的面积持续减少，且从面积变化速率来看，减少的速度不断增加；轻微退化与重度退化的面积持续增加，且增加速度也在变快。这说明石羊河上游祁连山区生境质量状况经历了一个变差的过程，自然生态系统受威胁因子影响的潜在范围不断增加，这与研究区威胁因子面积尤其是建设用地面积的增加有着密切的联系。

表4 1986-2016年石羊河上游生境退化类型统计Tab.4 Statistics of Habitat degradation types in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2016

3 结论

本文通过对石羊河上游祁连山区土地利用/覆被变化进行分析，对基于土地利用变化的生境质量变化特征进行分析，得到如下结论。

（1）石羊河上游土地利用类型以草地、林地以及未利用地为主。1986-2016年石羊河上游祁连山区各土地利用类型发生了不同程度的变化，耕地面积先增后减，且自2000年后有缓慢减少的趋势，多转变为建设用地，2000年后有7.76 km2转为草地；林地面积先减后增，2000年后有缓慢增加的趋势；草地和水域面积持续减少，其中草地减少速度前后变化不大，而水域面积减少趋势变缓；建设用地和未利用地面积都持续增加，其中建设用地增加趋势较快，而未利用地增加趋势逐渐变缓。国家对祁连山区生态保护措施的实施，使2000年后耕地减少且林地的增加，但草地面积持续减少又说明生态治理措施实施的成效并不大；社会发展、人口变多，对于交通道路的需求增加，造成建设用地的持续增加；全球气候变暖背景下的冰川退缩使研究区水域面积持续减少。

（2）石羊河上游生境退化类型以无明显退化和轻微退化为主，两者面积占到研究区总面积的85%以上；中度退化和重度退化占比较小。生境退化指数的中、高值主要集中在威胁因子（居民点、耕地、道路及水库）分布的区域。1986-2000年，无明显退化的面积在持续减少，年变化率由-0.0.1%到-0.04%，减少速度在增加；同时重度退化面积不断增加，年变化率由0.01%到0.15%，速率明显增加。这说明近三十年来石羊河上游生境在不断退化，由于道路的修建、居民点的扩大等，受威胁因子影响的范围不断增加，生境退化面积也随之增加。

（3）石羊河上游的生境质量较好，大部分（约60%）为中等以上生境，生境质量热点区域主要分布在西部和南部地区，时间上冷、热点的集聚区域变化不大。1986-2000年，石羊河上游生境质量经历了一个较快变差的过程，较差和差等生境类型面积增加较快，且较好的生境类型多变为差等生境类型，好的生境类型面积也在减少，这与这一时期耕地、建设用地面积增加，林地、草地面积减少有着直接关系。2000-2016年较差和差等生境有部分向好的生境类型转化，好的生境类型面积有所增加，虽然这一时期生境质量变化仍不容乐观，但整体上来说，2000年之后石羊河上游生境质量有向好的方向缓慢发展的趋势。□