徐 瑞，姚 建，楊露茜，王 然，彭 艷

(1.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都 610065；2.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610025)

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生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)中景觀格局變化及優(yōu)化研究

徐 瑞1，姚 建1，楊露茜1，王 然1，彭 艷2

(1.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都 610065；2.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610025)

景觀格局及其變化是自然、社會和人類因素共同作用的結(jié)果，并反映一定社會形態(tài)下人類活動和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況，將景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程相結(jié)合的格局分析是生態(tài)學(xué)的重要內(nèi)容[1-2]。生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)是以生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理為指導(dǎo)，在保證生態(tài)環(huán)境良好的基礎(chǔ)上，發(fā)展社會經(jīng)濟(jì)，提高人民群眾的生活水平，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)，社會和經(jīng)濟(jì)全面、健康、持續(xù)發(fā)展。生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)重點(diǎn)為生態(tài)建設(shè)、生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)保護(hù)。在生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)過程中，生態(tài)建設(shè)保護(hù)工程的實(shí)施必然會對該區(qū)域的土地利用方式和生態(tài)景觀格局產(chǎn)生一定的影響并使之發(fā)生變化，而這種變化又會反過來影響生態(tài)過程和生態(tài)環(huán)境[3-4]。

因此，通過對鎮(zhèn)域的土地利用方式以及景觀格局的變化進(jìn)行評價和分析，可以用來檢驗(yàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)在生態(tài)建設(shè)過程中所取得的成效，也同時能夠?yàn)橄乱徊缴鷳B(tài)建設(shè)提出景觀格局優(yōu)化的建議。

1研究區(qū)概況及生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)內(nèi)容

山泉鎮(zhèn)地處104°16′～104°21′E，30°49′～30°35′ N，位于成都市龍泉驛區(qū)，全鎮(zhèn)包括6個村1個社區(qū)，總面積37 km2(圖1)。山泉鎮(zhèn)位于龍泉山脈中西部，屬于山地丘陵區(qū)，亞熱帶濕潤氣候，氣候溫和，雨水充沛，春暖秋涼，年平均氣溫為15.9 ℃，年均降雨量為974 mm。山泉鎮(zhèn)于2007年啟動國家級生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)項目，2012年通過驗(yàn)收。

通過鎮(zhèn)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，參照國家級生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)指標(biāo)要求，山泉鎮(zhèn)從生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求出發(fā)，分別提出不同生態(tài)功能區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向和生態(tài)保護(hù)要求，并同時在鎮(zhèn)域內(nèi)開展了一系列生態(tài)工程建設(shè)：天然林保護(hù)與退耕還林工程、水土治理工程、特色果業(yè)產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)工程、農(nóng)村旅游道路建設(shè)、桃花潭水庫建設(shè)和城區(qū)綠化工程等。

2景觀格局變化分析

2.1數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備和分析方法以2007年和2012年山泉鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合鎮(zhèn)域內(nèi)土地利用的獨(dú)特屬性，參考全國土地類型分類系統(tǒng)，將山泉鎮(zhèn)的土地類型分為耕地、林地、園地、住宅用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地和其他土地7種。通過ARCGIS技術(shù)將土地利用現(xiàn)狀圖矢量化，制成景觀格局圖(圖2、圖3)，將景觀格局圖柵格化(柵格大小取10 m×10 m)，再利用Fragstats軟件統(tǒng)計景觀格局指數(shù)變化[5-6]。

用景觀指數(shù)描述景觀格局及動態(tài)，建立景觀格局與生態(tài)過程之間的聯(lián)系，是景觀生態(tài)學(xué)最常用的定量化研究方法[7]。研究分別從斑塊類型和景觀尺度水平兩個層次上選取景觀格局指數(shù)共16個。斑塊類型層次指標(biāo)有：斑塊類型面積(CA)、斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)、斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、聚合度(AI)、破碎度指數(shù)(LCA)；景觀尺度水平指標(biāo)有：景觀總面積(TA)、斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、斑塊平均面積(AREA_MN)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、聚合度(AI)、破碎度指數(shù)(LCA)、Simpson’s多樣性指數(shù)(SIDI)、Simpson’s均勻度指數(shù)(SIEI)[8-9]。

2.2景觀格局變化分析

2.2.1景觀總體水平變化。土地利用是一個動態(tài)的過程，土地利用的變化導(dǎo)致景觀結(jié)構(gòu)或土地利用格局發(fā)生變化[9]。對比2007年和2012年山泉鎮(zhèn)景觀總體水平指標(biāo)統(tǒng)計表(表1，2)，景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化有：總體面積有所減少(管轄區(qū)域稍有變化)，由3 695.50 hm2減少至3 694.94 hm2；斑塊密度由42.998變?yōu)?9.581，增大了15.3%；最大斑塊指數(shù)由59.784降低至45.383；斑塊平均面積由2.326 hm2降低至2.017 hm2。景觀多樣性變化為：Simpson’s多樣性指數(shù)由0.498 9增加至0.562 9，景觀豐富度增加；Simpson’s均勻度指數(shù)由0.582 1增至0.656 8，景觀均勻性增加，景觀中優(yōu)勢斑塊優(yōu)勢度下降。景觀破碎度變化為：景觀形狀指數(shù)由27.671 5增加至33.757 4，景觀形狀不規(guī)則性加強(qiáng)，斑塊離散性變大，聚合度變小，景觀破碎度指數(shù)由2.325 7到2.016 9，景觀破碎度變大[10-12]。

2.2.2斑塊類型水平指數(shù)變化。由表3可見：2007年至2012年各斑塊面積排列順序發(fā)生了變化，2007年依次為：園地>林地>住宅用地>其他土地，2012年依次為：園地>林地>住宅用地>耕地，其他土地(工礦用地、草地、未利用土地等)面積顯著減少。園地為山泉鎮(zhèn)景觀基質(zhì)，占景觀總面積60%以上，其次為林地斑塊，園地和林地斑塊面積占景觀總面積由90.41%降至82.13%，景觀優(yōu)勢斑塊優(yōu)勢度下降；此外，斑塊數(shù)量最多的是住宅用地，住宅斑塊數(shù)量從985減少至927，除住宅用地和其他土地斑塊數(shù)量減少之外，其他斑塊數(shù)量都有增加。

山泉鎮(zhèn)景觀中，破碎度最嚴(yán)重的斑塊是住宅用地，其次是林地。對比2007年和2012年斑塊聚集度變化和破碎度變化可知(表4)，園地、林地、交通運(yùn)輸用地的斑塊破碎度都有所加劇，其中交通運(yùn)輸用地破碎度指數(shù)由7.400 0變?yōu)?.667 7，林地破碎度由2.573 1變?yōu)?.468 8，破碎化程度高且加劇明顯。

表1　2007年和2012年山泉鎮(zhèn)景觀水平基本統(tǒng)計指數(shù)比較

表2　2007年和2012年山泉鎮(zhèn)景觀多樣性和破碎性變化

表3　2007年和2012年山泉鎮(zhèn)斑塊類型水平基本統(tǒng)計指數(shù)比較

表4　2007年和2012年山泉鎮(zhèn)斑塊破碎度變化

3山泉鎮(zhèn)生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)成效分析

作為深受人類活動影響的景觀類型，景觀格局演變除自然因素外，更多的是由人為因素引起的[13]。生態(tài)環(huán)境建設(shè)不僅僅是單純的林草植被恢復(fù)與重建的過程，也是一個生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境相互促進(jìn)并有機(jī)發(fā)展和提高的過程[14]。通過山泉鎮(zhèn)生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)前后景觀格局變化對比分析可以看出，從2007年至2012年，山泉鎮(zhèn)創(chuàng)建生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀格局變化主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1住宅用地聚集度增加，城鎮(zhèn)化建設(shè)效果明顯在快速城市化過程中，由于用地總量一定，公共服務(wù)和公共管理(主要是城鎮(zhèn)用地)用地的迅速擴(kuò)展勢必帶來農(nóng)業(yè)用地的減少[18]。研究區(qū)域景觀類型和土地覆蓋并沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，仍以園地和林地為主，但斑塊面積和數(shù)量有著明顯的變化趨勢。2007～2012年，園地面積由2 447.90 hm2減少至2 297.24 hm2，但住宅用地面積由216.7 hm2增加至274.3 hm2，說明農(nóng)用地在向建設(shè)用地轉(zhuǎn)變，同時，住宅用地面積增加，但其斑塊數(shù)量由985減少為927，說明住宅用地聚集程度變高，城鎮(zhèn)集中居住得到加強(qiáng)。

2007～2012年，交通運(yùn)輸用地面積由29.60 hm2增加至37.39 hm2，斑塊密度由0.108增加至1.516，山泉鎮(zhèn)道路網(wǎng)分布更加廣闊，交通條件得到了很大的改善。

3.2工礦用地面積減少，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化對比2007年和2012年，其他土地(主要為工礦用地)面積占總面積的比例由1.42%變?yōu)?.61%，面積顯著減少，山泉鎮(zhèn)工業(yè)主要是以開礦以及機(jī)械制造為主，生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)中將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)模式調(diào)整為“三、一”，重點(diǎn)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)旅游業(yè)，使第二產(chǎn)業(yè)逐漸退出，工礦用地等工業(yè)用地面積的減少，表明在生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)中產(chǎn)業(yè)調(diào)整得以實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

3.3景觀多樣性增加，水源涵養(yǎng)功能提高景觀多樣性指數(shù)的大小取決于兩方面的信息：一是斑塊類型的多少(即豐富度)，二是各斑塊類型在面積上分布的均勻程度[15]。山泉鎮(zhèn)景觀Simpson’s多樣性指數(shù)由0.498 9增加至0.562 9，景觀豐富度增加，最為優(yōu)勢的斑塊為園地，所占比例由66.24%下降至62.17%，斑塊優(yōu)勢度明顯降低。此外，隨著斑塊密度增加，景觀均勻度也相應(yīng)增加。鎮(zhèn)域內(nèi)有大田水庫、毛家口水庫以及百工宴水庫3座水庫，其中大田水庫為市級飲用水源保護(hù)地，近年來通過水源地生態(tài)保護(hù)工程的實(shí)施，加大了水源保護(hù)的力度，使得水域及水利設(shè)施用地面積以及聚集度增加，有利于提高水源涵養(yǎng)，改善其整個生態(tài)系統(tǒng)的功能。

3.4斑塊密度變大，景觀破碎化程度加強(qiáng)景觀的碎裂化程度與斑塊數(shù)量呈正相關(guān)，與平均斑塊面積呈負(fù)相關(guān)，能反映人類活動對景觀的干擾程度[16]。山泉鎮(zhèn)景觀中破碎度最嚴(yán)重的斑塊是住宅用地，其次是林地。山泉鎮(zhèn)林地破碎化趨勢明顯，且近幾年來林地覆蓋率由24.17%減少至19.96%，說明林地資源被大力度地開發(fā)利用轉(zhuǎn)變成其他用地。山泉鎮(zhèn)屬于山地丘陵地帶，區(qū)域內(nèi)多開發(fā)林地種植果樹，造成園地和林地相間的單一景觀，加上城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，無規(guī)劃地開發(fā)建設(shè)用地以及交通運(yùn)輸用地，造成景觀破碎化程度越來越嚴(yán)重。景觀的單一化和破碎化，生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定難以發(fā)揮，易引發(fā)水土流失，山體滑坡等生態(tài)地質(zhì)災(zāi)害。

4結(jié)論與建議

山泉鎮(zhèn)屬于典型的山地鄉(xiāng)村景觀格局，生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)前期，鎮(zhèn)域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)緩慢，土地利用方式單一，基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)保治理設(shè)施相對落后，通過國家級生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的創(chuàng)建，山泉鎮(zhèn)景觀格局發(fā)生的變化主要表現(xiàn)在：農(nóng)地面積減少，工業(yè)用地面積減少，住宅用地聚集度增加，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，城鎮(zhèn)化

建設(shè)效果明顯；景觀Simpson’s多樣性指數(shù)由0.498 9增加至0.562 9，景觀豐富度增加，此外，水源涵養(yǎng)功能也有所提高；但同時由于城鎮(zhèn)建設(shè)缺乏完整規(guī)劃以及林地過度開發(fā)，果林面積大，品種單一，也造成了景觀趨于單一性和破碎化，使得景觀結(jié)構(gòu)單一，抗干擾能力差，不利于生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮和穩(wěn)定，易加劇生態(tài)災(zāi)害的發(fā)生。因此，筆者為山泉鎮(zhèn)生態(tài)建設(shè)提出景觀格局優(yōu)化的建議：提高園地土地利用的有效性，合理利用和保護(hù)林地資源，優(yōu)化景觀結(jié)構(gòu)，減少林地破碎化程度，增加生態(tài)環(huán)境的自我修復(fù)功能；根據(jù)山泉鎮(zhèn)各地區(qū)的地形地貌、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，制定相應(yīng)生態(tài)功能區(qū)保護(hù)實(shí)施方案，加強(qiáng)土地資源的集約利用，減小景觀破碎化。

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摘要利用ARCGIS技術(shù)和Fragstats軟件，分析了山泉鎮(zhèn)2007～2012年創(chuàng)建國家級生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀格局發(fā)生的變化，為下一步生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)提出景觀格局優(yōu)化的建議。研究表明，山泉鎮(zhèn)創(chuàng)建生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境得到了改善，農(nóng)地面積和工業(yè)用地面積有所減少，住宅用地聚集度增加，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了一定的調(diào)整，城鎮(zhèn)化建設(shè)效果較為明顯，景觀豐富度增加。但同時斑塊離散性增加較快，景觀破碎化程度加劇。提出山泉鎮(zhèn)景觀格局優(yōu)化的建議：提高園地土地利用的有效性，合理利用和保護(hù)林地資源，優(yōu)化景觀結(jié)構(gòu)；制定相應(yīng)生態(tài)功能區(qū)保護(hù)實(shí)施方案，加強(qiáng)土地資源的集約利用，減輕景觀破碎化程度。

關(guān)鍵詞景觀格局；斑塊；生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)；景觀破碎化

Analysis on Changes and Optimization of Landscape Pattern in Constructing Eco-towns

XU Rui, YAO Jian, YANG Lu-qian et al(College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065)

AbstractThe software of ArcGis and Fragstats was used to study the landscape pattern changes during 2007 to 2012 in the construction of eco-towns in Shanquan Town. And landscape pattern optimization were proposed for further construction of eco-towns. Studies showed that the socio-economic and ecological environment were improved, the area of agricultural land and industrial land decreased and the aggregation of residential land increased indicated that industrial structure was successfully adjusted and the results of urbanization were good. The richness of the landscape was improved. Whereas the density of patch increased showed that the degree of landscape fragmentation was exacerbated. Therefore, it suggested improving the effectiveness of corner use, rational using and protecting forest resources, optimizing the structure of the landscape and according to the topography and economic in different regions, developing appropriate programs to protect ecological function areas, strengthening the intensive use of land resources to reduce the degree of landscape fragmentation.

Key wordsLandscape pattern; Patch; Eco-towns constructing; Landscape fragmentation

收稿日期2015-05-14

作者簡介徐瑞(1991- )，女，湖南益陽人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境評價與規(guī)劃。

基金項目四川大學(xué)科研項目“山泉鎮(zhèn)創(chuàng)建省級生態(tài)文明示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃”(14H1136)。

中圖分類號S 26

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-200-03