涼城縣渾河流域水土保持治理對(duì)景觀格局的影響

1、涼城縣渾河流域水土保持治理對(duì)景觀格局的影響馮學(xué)武等69【水保與生態(tài)】涼城縣渾河流域水土保持治理對(duì)景觀格局的影響馮學(xué)武，王鐵軍，吳麗萍，王弋(1內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特010020)[摘要]文章在3s技術(shù)支持下分析了涼城渾河流域景觀格局的動(dòng)態(tài)變化。[關(guān)鍵詞]景觀格局；動(dòng)態(tài)變化；渾河流域中圖分類號(hào)：S1572文章標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009—0088(2012)06—0069一O31研究區(qū)概況行政區(qū)劃上屬內(nèi)蒙古的涼城縣，位

2、于東經(jīng)112。02～113。02，北緯40。l0～40。50之間。以土石山區(qū)和黃土丘陵為主，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫為5℃，1月份平均氣溫為一133~C，7月份平均氣溫為20~(2，年日照時(shí)數(shù)3000多h，有效積溫2500~C。年均降水量為350～450mm，而水面蒸發(fā)量在1938mm左右。但近年來由于受自然(降水波動(dòng))和人為因素(過度農(nóng)業(yè)開發(fā)等)的影響，流域內(nèi)水土流失日益加劇，沿山及山前平原的水力侵蝕逐年惡化，地表水資

3、源呈下降趨勢(shì)，水資源涵養(yǎng)能力低下，嚴(yán)重影響到流域內(nèi)人民群眾的生產(chǎn)和生活，給當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)和生態(tài)壞境帶來了極大的危害。2研究方法21影像處理以2002年和2006年TM影像為信息源，在Erdas86對(duì)影像進(jìn)行校正，以該區(qū)等高線圖為參考，使用Arcview32對(duì)影像進(jìn)行目視解譯提取信息，解譯顯示控制精度為1：20000，拓?fù)浜屯队霸贏rcGis90軟件處理。根據(jù)影像所反映的景觀特點(diǎn)和研究區(qū)的實(shí)際情況，將整個(gè)研究區(qū)的景觀類型分為12類：林地、灌

4、木林、疏林地、其他林地、高蓋度草地、中蓋度草地、低蓋度草地、河渠、農(nóng)村居民點(diǎn)、旱地(平原)、旱地(丘陵)、旱地(山地)。22景觀指數(shù)針對(duì)景觀特點(diǎn)，景觀指數(shù)選取了斑塊類型分維數(shù)(FractalDimensionlndex)、密度指數(shù)(PatchDensity)、Shannon多樣性指數(shù)(Shannon’sDiversitylndex)、集合度(Aggregationlndex)景觀的聚集度(ContagionIndex)等5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析

5、。其中，景觀的聚集度(Contagionlndex)表示景觀中不同斑塊類型問的擴(kuò)散程度，其值變化在0≤CONTAG≤100。CONTAG=[1l主[(Pi)‘igik)]吉EIn(Pi)()／2In(m)100](1)∑在(1)式中，CONTAG為景觀聚集度，Pi為某類型斑塊占景觀的比例，k為2倍的景觀類型i和k之間的像元數(shù)量。其他5個(gè)指數(shù)在文獻(xiàn)中6已經(jīng)有詳細(xì)的介紹。不同景觀類型土地面積幅度變化采用以下公式求得：P；：100％(2)LU

6、1i—i由^／(2)式中，Pi代表研究區(qū)域第i種景觀類型土地面積的變化幅度，LUi與Lum分別代表研究區(qū)域第i種景觀類型土地在研究初期的面積、研究時(shí)間t末的面積。本文各種土地類型的轉(zhuǎn)化過程是在Arcview32中完成，并用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，景觀指數(shù)的計(jì)算是將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為15m15m柵格數(shù)據(jù)在Frag—stats33軟件計(jì)算完成。3結(jié)果與分析31流域景觀的變化過程分析涼城縣渾河流域水土保持治理對(duì)景觀格局的影響馮學(xué)武等71而中蓋度草

7、地和旱地丘陵的變化最大，分別由2605hm和1925hm減小至1875hm和1528hm?？傮w格局來看，所有的景觀類型破碎度都趨于增強(qiáng)，表明工程的實(shí)施導(dǎo)致渾河流域景觀破碎化程度的顯著上升，景觀破碎化的增加一方面說明認(rèn)為干擾強(qiáng)度的加大。另一方面，景觀格局破碎化程度越高，越有利于干擾的擴(kuò)散，使得各景觀類型斑塊之間的物質(zhì)能量流動(dòng)更頻繁，有利于鞏固區(qū)域景觀系統(tǒng)穩(wěn)定性。從最大斑塊面積來看，灌木林、中蓋度草地、低蓋度草地和旱地(平原)的斑塊面積相對(duì)

8、較大在037～070hm之間，低蓋度草地、灌木林、旱地(丘陵)的變化較為明顯，且其最大斑塊面積都在減小。而只有旱地(山地)的最大斑塊面積增加較大，說明由于景觀破碎化的增強(qiáng)，最大斑塊面積也促使減小，但是在山地上修建梯田，使得旱地(山地)的最大斑塊面積增加。從平均斑塊分維數(shù)看，在2002～2006年除有林地和低蓋度草地的分維數(shù)增大，其他類型均呈減小的趨勢(shì)。其中疏林地的分維數(shù)變化最大，由114減小到110，表明疏林地斑塊空間形狀簡(jiǎn)單化最為顯著

9、。究其原因，在4年來涼城渾河域水土流失治理工程的啟動(dòng)，林地、草場(chǎng)的建設(shè)，圍欄的實(shí)施，梯田的修筑使得灌木林、中、高蓋度草地、旱地(山地)斑塊的形狀變得規(guī)則。從斑塊集合度看，最為集中的是旱地(平原)，在9563～9609間，變化最大的是中蓋度草地和旱地(山地)，其中，中蓋度草地集合度由9455減小到9371，其格局趨向分散、擴(kuò)張，旱地(山地)集中的梯田建設(shè)，集合度由9271增大到9382。34景觀格局的變化過程分析對(duì)涼城渾河流域項(xiàng)目工程實(shí)施

10、區(qū)景觀格局的變化分析，在2002～2006年，整體景觀的斑塊密度由6個(gè)／hm增加到8個(gè)／hm，破碎度增強(qiáng)，受人類干擾較強(qiáng)。分維數(shù)由131增加至132，形狀趨于復(fù)雜，景觀穩(wěn)定增強(qiáng)。聚集度從5644減／JN5316，斑塊趨向分散，聚集性下降。多樣性指數(shù)由196增大至207，均勻度由079增加至083，說明多樣性增大，各類型的比重趨于均勻，表明治理一定程度上影響了該流域的景觀異質(zhì)性，導(dǎo)致這一原因主要是因?yàn)橹?、高蓋度草地、灌木林及旱地(山地)比

11、重的大幅增加，原景觀中占優(yōu)勢(shì)地位的低蓋度草地比重減小，增強(qiáng)了流域生態(tài)工程區(qū)內(nèi)景觀的多樣性與均勻性。4結(jié)論與討論從流域景觀各要素的變化過程來看，在2002～2006年，低蓋度草地、旱地(丘陵)、疏林地面積減少，高蓋度草地、旱地(山地)、有林地面積大幅度增加。在項(xiàng)目工程實(shí)施的4年間，土地類型的轉(zhuǎn)化特征為：低、中、高蓋度草地問的相互轉(zhuǎn)化，其中低蓋度草地為轉(zhuǎn)出類型，高、中蓋度草地為轉(zhuǎn)人類型。工程中的梯田修筑使得部分低蓋度草地向旱地(山地)轉(zhuǎn)化，

12、封山育林，退耕還林使得林地轉(zhuǎn)出較少，其增加主要是中、低蓋度草地與旱地(平原)轉(zhuǎn)化而來。從景觀類型上看，2002～2004年，渾河流域景觀破碎化程度上升，其中灌木林和中蓋度草地的破碎化較為顯著，說明人類干擾強(qiáng)度增大，而景觀的破碎化促使干擾的擴(kuò)散，有利于鞏固區(qū)域景觀系統(tǒng)穩(wěn)定性。景觀類型尺度上的斑塊的分維數(shù)除有林地和低蓋度草地外，都呈減小的趨勢(shì)，說明斑塊空間形狀趨于簡(jiǎn)單化，其主要原因是渾河流域水土流失治理工程的啟動(dòng)，植被、草場(chǎng)的建設(shè)，圍欄的實(shí)

13、施使得高蓋度草形狀變得規(guī)則；從斑塊集合度看，中蓋度草地降低，旱地(山地)增大，其他景觀類型的集合度變化較小?？傊瑳龀菧喓恿饔蛩亮魇е卫砉こ痰膶?shí)施提高了該流域的水資源涵養(yǎng)能力，使耕地面積增加，大量低覆蓋度草地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹猩w度草地、高蓋度草地，改善了渾河流域的生態(tài)環(huán)境。通過治理，該流域的景觀格局破碎化程度大幅度提高，使得各景觀類型斑塊之問的物質(zhì)能量流動(dòng)更頻繁，鞏固了該流域景觀系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維護(hù)了流域內(nèi)景觀的多樣性、異質(zhì)性。涼城渾河流域水