近代黃河三角洲段渤海海岸線(xiàn)緩沖帶土地利用時(shí)空特征分析_郭篤發(fā)

1、第22卷第4期2006年4月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)TransactionsoftheCSAEVol.22No.4Apr.2006近代黃河三角洲段渤海海岸線(xiàn)緩沖帶土地利用時(shí)空特征分析郭篤發(fā)(山東師范大學(xué)地理系濟(jì)南250014)摘要:通過(guò)解譯1986、1996和2001年遙感圖像獲得了黃河三角洲海岸帶土地覆被數(shù)據(jù)。將該地區(qū)土地覆被分為9種類(lèi)型:水域、蘆葦、林地、耕地、檉柳、檉柳蘆葦、翅堿蓬獐茅、灘涂、建設(shè)用地并將3km寬的海岸帶分為6個(gè)緩沖帶每個(gè)帶寬

2、0.5km。運(yùn)用ARCINFO軟件和景觀生態(tài)學(xué)方法研究了渤海海岸線(xiàn)緩沖帶的土地利用和景觀格局變化。主要結(jié)果如下:在空間上1986年和2001年各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)隨著距海岸線(xiàn)距離的增大而升高兩者呈直線(xiàn)關(guān)系但在1996年兩者之間未呈現(xiàn)直線(xiàn)關(guān)系。在時(shí)間上各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)逐年增加除了優(yōu)勢(shì)度外所研究的其他景觀格局指標(biāo)與距海岸線(xiàn)的距離沒(méi)有顯著關(guān)系。關(guān)鍵詞:土地利用綜合指數(shù)景觀特征值時(shí)空變化特征海岸線(xiàn)緩沖帶中圖分類(lèi)號(hào):F301.

3、24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10026819(2006)04005305郭篤發(fā).近代黃河三角洲段渤海海岸線(xiàn)緩沖帶土地利用時(shí)空特征分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)200622(4):5357.GuoDufa.AnalysisofspatialtempofeaturesofluseofBohaiSeasealinebufferzonesintherecentYellowRiverDelta[J].TransactionsoftheCSAE20062

4、2(4):5357.(inChinesewithEnglishabstract)收稿日期:20050125修訂日期:20050112基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40171037)作者簡(jiǎn)介:郭篤發(fā)(1963)男漢族山東樂(lè)陵人博士副教授主要從事環(huán)境科學(xué)、景觀生態(tài)和土壤肥力等方面的研究。濟(jì)南山東師范大學(xué)地理系250014。Email:guodufa@163.com0引言黃河三角洲地理位置優(yōu)越生態(tài)類(lèi)型獨(dú)特成為東北亞內(nèi)陸和環(huán)西太平洋鳥(niǎo)類(lèi)遷

5、徙的重要“中轉(zhuǎn)站、越冬棲息和繁殖地”[1]。土地利用格局的變化對(duì)這些生物的生存將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[24]。海岸帶處于海陸生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)帶兩者之間進(jìn)行頻繁的物質(zhì)和能量的交流與交換其覆被變化非常劇烈。另外人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海岸帶覆被格局的影響弱化了其作為許多生物生境的功能[5]。為了保護(hù)黃河三角洲珍稀、瀕危鳥(niǎo)類(lèi)恢復(fù)和重建退化的黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)有必要探討海岸帶土地覆被變化的規(guī)律。但到目前為止對(duì)該問(wèn)題缺乏系統(tǒng)性研究。為此本文利用地理信息系統(tǒng)工具和景

6、觀生態(tài)學(xué)方法對(duì)海岸帶土地利用格局的時(shí)空變化進(jìn)行了探討。1研究區(qū)概況與研究方法和指標(biāo)1.1研究區(qū)概況黃河三角洲位于渤海灣南岸和萊州灣西岸地處11731′～11918′E和3655′～3816′N(xiāo)之間。本研究以近代黃河三角洲海岸帶為研究對(duì)象研究區(qū)西起套爾河口南抵淄脈溝口呈冠狀冠于近代黃河三角洲。研究區(qū)的北部由于蝕退呈凹形東部黃河入?？谔幱捎邳S河帶來(lái)的泥沙淤積使海岸線(xiàn)呈牛角狀突入萊州灣。整個(gè)海岸線(xiàn)緩沖帶地形平坦屬于粉沙淤泥質(zhì)類(lèi)型由于長(zhǎng)年注入大

7、量淡水使得該海岸帶含氮量高有機(jī)質(zhì)多營(yíng)養(yǎng)豐富儲(chǔ)存著豐富的物種資源成為黃河三角洲生產(chǎn)力最高的地區(qū)之一也為鳥(niǎo)獸越冬提供了豐富的食物資源是黃河三角洲鳥(niǎo)類(lèi)保護(hù)的重要基地[1]。1.2衛(wèi)片的判讀和覆被類(lèi)型的劃分在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上本研究以1986年6月5日、1996年5月30日、2001年5月4日黃河三角洲地區(qū)的TM遙感影像為基礎(chǔ)同時(shí)參考該地區(qū)1∶5萬(wàn)地形圖通過(guò)人工目視解譯和計(jì)算機(jī)遙感圖像自動(dòng)解譯分類(lèi)建立各種土地判讀標(biāo)志編制了三個(gè)時(shí)期同一比例尺的土地

8、覆被現(xiàn)狀圖以此來(lái)進(jìn)行土地覆被和景觀格局變化研究。黃河三角洲的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是土壤鹽漬化根據(jù)各覆被類(lèi)型與土壤鹽漬化的關(guān)系并參照我國(guó)土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)將近代黃河三角洲的覆被分為9種類(lèi)型:水域、蘆葦、林地、耕地、檉柳、檉柳蘆葦、翅堿蓬獐茅、灘涂、建設(shè)用地。各類(lèi)型的含義如下水域:水庫(kù)、河流。蘆葦:天然蘆葦、人工葦田主要分布于地勢(shì)低洼地區(qū)。林地:刺槐林、天然柳林主要分布于河成高地上。耕地:在研究區(qū)內(nèi)作物主要是大豆、玉米、棉花。檉柳林:檉柳覆蓋度8

9、0%以上。檉柳蘆葦:該群落主要有檉柳、蘆葦組成。翅堿蓬獐茅檉柳:主要有翅堿蓬、獐茅、翅堿蓬組成。灘涂:包括光斑灘涂、生長(zhǎng)少量翅堿蓬的重鹽堿地、面積很小的潮溝。建設(shè)用地:包括居民點(diǎn)、道路、堤、油井、鹽田、蝦蟹田。盡管分為9種類(lèi)型但在研究區(qū)內(nèi)沒(méi)有林地和檉柳林發(fā)育僅有其他7種覆被類(lèi)型。由于作者對(duì)該地區(qū)進(jìn)行過(guò)多次考察并且該區(qū)植被類(lèi)型少組成單純結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單根據(jù)影像特征運(yùn)用地理相關(guān)法能夠較準(zhǔn)確地判斷出這7種類(lèi)型。隨機(jī)選取若干樣本區(qū)參考同期地面資料53S

10、HDI=∑mi=1(pilnpi)式中Pi—第i種景觀類(lèi)型占總面積的比m—研究區(qū)中景觀類(lèi)型總數(shù)。SHDI大小反映景觀要素的多少和各景觀要素所占比例的變化。當(dāng)景觀是由單一要素構(gòu)成時(shí)景觀是均質(zhì)的其多樣性指數(shù)為0由兩個(gè)以上的要素構(gòu)成的景觀當(dāng)各景觀類(lèi)型所占比例相等時(shí)其景觀多樣性指數(shù)最高。各景觀類(lèi)型所占比例差異增大則景觀的多樣性下降?景觀破碎度(C):C=圖斑總數(shù)總面積反映景觀的破碎化程度。2渤海對(duì)土地利用的影響2.1土地利用程度在空間上的變化1

11、986年遠(yuǎn)離海岸線(xiàn)各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)緩慢增加由101.45上升到118.67(見(jiàn)圖4)。1986年土地利用綜合指數(shù)Y86與距海岸線(xiàn)的距離X之間的關(guān)系用直線(xiàn)方程模擬為:Y86=7.728X96.584相關(guān)系數(shù)r=0.979達(dá)到極顯著水平表明兩者確有線(xiàn)性關(guān)系存在。遠(yuǎn)離海岸線(xiàn)灘涂的面積比例明顯降低由72.43%降為12.69%而水域、蘆葦、檉柳蘆葦、翅堿蓬獐茅和建設(shè)用地的面積比例升高特別是建設(shè)用地和蘆葦是該地區(qū)土地利用的主要方式它們

12、比例的提高是土地利用指數(shù)提高的根本原因建設(shè)用地的面積比例從0.4%提高到2.87%蘆葦從0.09%提高到9.73%。在研究的各緩沖帶內(nèi)耕地的比例為0這說(shuō)明1986年海岸線(xiàn)緩沖帶內(nèi)墾殖力度尚小除了少量油田用地外基本保持了原始的自然景觀。圖4海岸線(xiàn)緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)的空間變化Fig.4LdegreecomprehensiveindexoftheYellowRiverDeltaSealinebufferzonesinspace在199

13、6年從1km到2.5km各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)隨距海岸線(xiàn)的增加未有明顯的變化(見(jiàn)圖4)。在所研究的緩沖帶范圍內(nèi)土地利用主要是海水養(yǎng)殖場(chǎng)的建設(shè)和蘆葦?shù)姆N植盡管在1.5～3.0km緩沖帶內(nèi)已有耕地出現(xiàn)但耕地所占比例不大從而對(duì)土地利用程度的空間分異影響很小。而在該范圍內(nèi)海水養(yǎng)殖場(chǎng)和蘆葦?shù)姆植家矝](méi)有明顯的空間分異從而使得在所研究的緩沖區(qū)范圍內(nèi)土地利用強(qiáng)度基本一致。在2001年隨著距離海岸線(xiàn)的增加蘆葦?shù)拿娣e比例由1.70%上升到14.01%

14、檉柳蘆葦面積比例由1.55%上升到13.74%建設(shè)用地的面積比例由7.45%增加到18.49%灘涂面積比例在顯著降低由72.43%降為12.69%。在各緩沖帶耕地的面積比例為0。因此隨著距離海岸線(xiàn)的增加各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)顯著上升由125.73上升為171.16。2001年土地利用綜合指數(shù)Y01與距海岸線(xiàn)的距離X之間的關(guān)系用直線(xiàn)方程模擬為:Y01=19.156X112.2相關(guān)系數(shù)r=0.983也達(dá)到極顯著水平表明兩者也確有線(xiàn)性關(guān)

15、系存在。2001年耕地的消失是由于1997年9711號(hào)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的侵襲導(dǎo)致耕地強(qiáng)烈鹽化棄耕所致。2.2土地利用程度在時(shí)間上的變化用前后兩期土地利用程度綜合指數(shù)的差值來(lái)表示時(shí)間上的變化見(jiàn)圖5。各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)逐年提高土地利用格局發(fā)生了顯著變化說(shuō)明人們對(duì)土地的利用程度越來(lái)越高開(kāi)發(fā)力度不斷增大。圖5黃河三角洲海岸線(xiàn)緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)時(shí)間變化Fig.5Changeoflusedegreecomprehensiveindexo

16、ftheYellowRiverDeltabufferzonesintime從1986年到1996年在2.5km之內(nèi)各緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)兩期的差值顯著降低從19.80降為2.05但在3km緩沖帶土地利用程度綜合指數(shù)的差值增大為2.56。從1996～2001年遠(yuǎn)離海岸線(xiàn)土地利用程度綜合指數(shù)的差值增加明顯由4.49升為49.93。說(shuō)明在此期間離海岸線(xiàn)越遠(yuǎn)土地利用程度增長(zhǎng)得越快。從1986～2001年隨著緩沖帶距離增大土地利用程度綜合指

17、數(shù)的差值增大更為顯著由24.29升為52.49。綜上所述渤海對(duì)土地利用產(chǎn)生深刻影響在所研究的范圍內(nèi)距海岸線(xiàn)越遠(yuǎn)土地利用程度越高兩者呈直線(xiàn)關(guān)系。并且各緩沖帶的利用程度逐年提高離海岸線(xiàn)越遠(yuǎn)增長(zhǎng)得越快。3海岸線(xiàn)緩沖帶景觀特征值變化由于緩沖帶分割了圖斑不同緩沖帶的分維數(shù)、多樣性指數(shù)和景觀破碎度沒(méi)有可比性難以分析在空間上的變化。但同一緩沖帶的景觀特征值在時(shí)間上則具有可比性。根據(jù)表2從1986年到1996年除了0.5km緩沖帶的分維數(shù)、多樣性指數(shù)沒(méi)