涼城縣渾河流域水土保持治理對景觀格局的影響

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

2、于東經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)和人為因素(過度農業(yè)開發(fā)等)的影響，流域內水土流失日益加劇，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，水資源涵養(yǎng)能力低下，嚴重影響到流域內人民群眾的生產和生活，給當?shù)貒窠洕蜕鷳B(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對影像進行校正，以該區(qū)等高線圖為參考，使用Arcview32對影像進行目視解譯提取信息，解譯顯示控制精度為1：20000，拓撲和投影在ArcGis90軟件處理。根據(jù)影像所反映的景觀特點和研究區(qū)的實際情況，將整個研究區(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、農村居民點、旱地(平原)、旱地(丘陵)、旱地(山地)。22景觀指數(shù)針對景觀特點，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個指標進行分析

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個指數(shù)在文獻中6已經有詳細的介紹。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、研究時間t末的面積。本文各種土地類型的轉化過程是在Arcview32中完成，并用Excel進行統(tǒng)計整理，景觀指數(shù)的計算是將矢量數(shù)據(jù)轉化為15m15m柵格數(shù)據(jù)在Frag—stats33軟件計算完成。3結果與分析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景觀格局的影響馮學武等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，表明工程的實施導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為干擾強度的加大。另一方面，景觀格局破碎化程度越高，越有利于干擾的擴散，使得各景觀類型斑塊之間的物質能量流動更頻繁，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

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，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。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，林地、草場的建設，圍欄的實施，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、擴張，旱地(山地)集中的梯田建設，集合度由9271增大到9382。34景觀格局的變化過程分析對涼城渾河流域項目工程實施

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／hm增加到8個／hm，破碎度增強，受人類干擾較強。分維數(shù)由131增加至132，形狀趨于復雜，景觀穩(wěn)定增強。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性，導致這一原因主要是因為中、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)勢地位的低蓋度草地比重減小，增強了流域生態(tài)工程區(qū)內景觀的多樣性與均勻性。4結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。在項目工程實施的4年間，土地類型的轉化特征為：低、中、高蓋度草地問的相互轉化，其中低蓋度草地為轉出類型，高、中蓋度草地為轉人類型。工程中的梯田修筑使得部分低蓋度草地向旱地(山地)轉化，

12、封山育林，退耕還林使得林地轉出較少，其增加主要是中、低蓋度草地與旱地(平原)轉化而來。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，說明人類干擾強度增大，而景觀的破碎化促使干擾的擴散，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，說明斑塊空間形狀趨于簡單化，其主要原因是渾河流域水土流失治理工程的啟動，植被、草場的建設，圍欄的實

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。總之，涼城渾河流域水土流失治理工程的實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能量流動更頻繁，鞏固了該流域景觀系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維護了流域內景觀的多樣性、異質性。涼城渾河流域水