裴 倩

（遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連116029）

錦州市土地利用景觀格局及其生態(tài)環(huán)境效益分析

裴 倩

（遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連116029）

基于2015年的錦州市土地利用圖形數(shù)據(jù)，選用生態(tài)意義較明確的景觀特征指數(shù)，從景觀和斑塊類型兩個(gè)尺度水平上定量分析了遼寧錦州市的景觀空間格局，并揭示了景觀格局對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明：（1）旱地景觀是錦州市面積最大、分布最廣、連續(xù)性最強(qiáng)的基質(zhì)景觀；林地景觀面積比例也較大且斑塊數(shù)最多。（2）位于渤海遼東灣的區(qū)域其景觀格局基本呈現(xiàn)出旱地、林地景觀類型鑲嵌分布的特征，近海位置有水田、沼澤等水域景觀。（3）人為破壞干擾了其景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影響自我調(diào)節(jié)能力，以至于沒(méi)能發(fā)揮出其作為沿海城市靠近水源的區(qū)域優(yōu)勢(shì)，需要進(jìn)一步改善環(huán)境。

景觀特征指數(shù)；景觀格局；斑塊分離度；水域景觀

基于土地利用變化的景觀格局變化研究是景觀生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)問(wèn)題，也是土地利用/土地覆蓋變化研究的重要組成部分。通過(guò)土地利用格局及其動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的定量分析，可以研究景觀格局及其生態(tài)環(huán)境之間規(guī)律性的空間關(guān)系，從而為景觀格局變化規(guī)律、問(wèn)題及調(diào)控提供基礎(chǔ)依據(jù)[1]。本文通過(guò)景觀生態(tài)學(xué)研究法計(jì)算土地利用景觀格局指數(shù)，并從斑塊和景觀兩個(gè)尺度上，選用生態(tài)意義較明確的景觀特征指數(shù)定量分析遼寧省錦州市的土地利用景觀格局，揭示景觀格局對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，并對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法及其表征意義進(jìn)行探討，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行橫向比較[2-6]。

1 研究區(qū)概況

錦州市地處遼寧省西南部，與葫蘆島，盤錦，朝陽(yáng)，阜新，構(gòu)成一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈，錦州處于中位置。區(qū)域總面積10301km2，人口為312.91萬(wàn)。海岸線長(zhǎng)97.7km。近海水域面積1200km2，沿海灘涂面積178km2，近海漁場(chǎng)面積167km2。

根據(jù)土地利用變更調(diào)查顯示：錦州市耕地?cái)?shù)量多，占土地總面積的比重為39.50%，分布相對(duì)集中，高于遼寧省和全國(guó)平均水平；建設(shè)用地中交通用地規(guī)模大。錦州市是東北地區(qū)唯一同時(shí)擁有海港、空港、鐵路、公路和管道運(yùn)輸?shù)臉屑~城市，境內(nèi)270多條公路和8條鐵路縱橫交錯(cuò)，交通運(yùn)輸用地比例是遼寧省平均水平的2倍；耕地后備資源大，其他土地面積占土地總面積的26.91%，接近遼寧省平均水平的2倍，耕地后備資源約占遼寧省耕地后備資源的15%，且多為荒草地和灘涂，水源條件較好，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施完備，開(kāi)墾難度小；濕地面積大，生態(tài)功能強(qiáng)，主要河流30多條，南部渤海海岸線長(zhǎng)97.7km，近海水域面積120000km2，孕育了豐富的濕地資源，濕地類型多樣，面積較大。濕地生態(tài)系統(tǒng)和遷徙鳥(niǎo)類的保護(hù)區(qū)多，受保護(hù)土地面積96906km2，生態(tài)保育功能較強(qiáng)，為野生動(dòng)植物和海洋生物棲息繁衍提供了良好生境。

2 分析原理、模型與方法

2.1 基本原理

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為錦州市2015年土地利用圖形數(shù)據(jù)，為土地資源的二級(jí)分類系統(tǒng)（26類）。考慮到景觀格局研究的需要和遼寧沿海區(qū)域的地理環(huán)境狀況，應(yīng)用時(shí)將二級(jí)分類歸并為水田、旱地、林地、草地、水域、灘涂、城鄉(xiāng)工礦居民用地（以下簡(jiǎn)稱為城鄉(xiāng)用地）、沼澤地和未利用地共9種景觀斑塊類型。

2.2 數(shù)學(xué)模型

從斑塊類型和景觀2個(gè)水平上，選用生態(tài)意義較明確的景觀格局指數(shù)來(lái)計(jì)算斑塊類型面積及面積比例、斑塊數(shù)（ni）、斑塊分離度（F）以及景觀多樣性指數(shù)（H）、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）、均勻度指數(shù)（E）和景觀破碎化指數(shù)（C）等，來(lái)分析研究區(qū)景觀格局的空間變化特征[7，8]。

2.2.1 斑塊分離度（F）

F表示某一景觀斑塊類型個(gè)體分布的分離程度。其值越大，表明該景觀類型在地域分布上越分散。其計(jì)算公式為：

式中ni為景觀斑塊類型i的斑塊數(shù)，Ai為景觀斑塊類型i的總面積，A為總景觀面積。

2.2.2 景觀多樣性指數(shù)（H）

H是一種基于信息理論的測(cè)量指數(shù)，能反映不同景觀類型分布的均勻性和復(fù)雜性的程度，特別對(duì)景觀中各斑塊類型非均衡分布狀況較為敏感。計(jì)算公式為：

式中Pi為景觀斑塊類型i在景觀中所占的面積比例；m為景觀類型數(shù)。

2.2.3 景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D）

D通常用多樣性指數(shù)的最大值與實(shí)際計(jì)算值之差來(lái)表示，用于測(cè)度景觀結(jié)構(gòu)組成中某種景觀要素支配景觀的程度，亦即反映某種景觀斑塊類型在景觀中所處的位置或重要性。計(jì)算公式為：

2.2.4 景觀均勻度指數(shù)（E）

E通常以多樣性指數(shù)和其最大值的比值來(lái)表示，可反映景觀中各斑塊類型在面積上分布的不均勻程度。其公式為：

2.2.5 景觀破碎化指數(shù)（C）

景觀破碎化是指由于自然或者人文因素干擾所導(dǎo)致的景觀類型由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，亦即景觀由單一勻質(zhì)到復(fù)雜異質(zhì)的過(guò)程。景觀破碎化指數(shù)能夠反映景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和人類活動(dòng)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的干擾程度。其計(jì)算公式為：

C=N/A

式中N為研究區(qū)斑塊總數(shù)，A為總景觀面積。

2.2.6 區(qū)域生態(tài)環(huán)境指數(shù)（EV）計(jì)算

引用楊述河等人[2]依據(jù)專家征詢和層次分析法得出的土地利用分類系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境指數(shù)賦值表，基于研究區(qū)土地利用二級(jí)分類系統(tǒng)中各類景觀面積的大小，以EV定量表征某一區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況，EV值越大，表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越高。其計(jì)算公式為：

式中LUi為區(qū)域內(nèi)t時(shí)期第i種景觀類型的面積，Ci為生態(tài)環(huán)境指數(shù)賦值，A為區(qū)域總景觀面積。

3 分析結(jié)果

3.1 景觀板塊類型及板塊分離度

從斑塊類型和景觀2個(gè)水平上，計(jì)算斑塊類型面積及面積比例、斑塊數(shù)（ni）、斑塊分離度（F），其中斑塊數(shù)比例如圖1所示。

從斑塊水平上統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)林地景觀斑塊數(shù)最多，為3663個(gè)，占研究區(qū)總景觀斑塊數(shù)的42.54%，其次為城鄉(xiāng)用地，為2964個(gè)，占總景觀斑塊數(shù)34.42%。水田與旱地的斑塊數(shù)量差不多，但就面積而言，旱地的面積將近為水田的八倍?？梢?jiàn)旱地景觀是錦州市面積最大、分布最廣、連續(xù)性最強(qiáng)的基質(zhì)景觀，其面積比例為54.93%，斑塊分離度僅為0.02。灘涂、沼澤地和未利用土地斑塊數(shù)都很少，說(shuō)明這三種土地利用景觀類型所占比例較小或空間布局比較集中。這里未利用土地的斑塊分離度最大，其值越大，表明該景觀類型在地域分布上越分散，因此，雖然未利用土地的面積不多，但就整個(gè)研究區(qū)域而言，斑塊的分布是最分散的，而非集中的區(qū)域土地未利用。

3.2 景觀特征指數(shù)的橫向比較

從景觀水平上統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，錦州市的總斑塊數(shù)為8611個(gè)，平均斑塊面積為1.19km2/個(gè)，根據(jù)數(shù)據(jù)算出的錦州市景觀多樣性指數(shù)H為1.40，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)D為0.79，均勻度指數(shù)E為0.64，景觀破碎化指數(shù)C為0.0087。結(jié)果表明，在遼寧沿海城市中，錦州市生態(tài)環(huán)境指數(shù)最小，環(huán)境破壞最嚴(yán)重。錦州的破碎化指數(shù)較高，盤錦的景觀多樣性指數(shù)最高，丹東的景觀優(yōu)勢(shì)度和破碎化指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù)也是最高的，其他指數(shù)錦州均在中游位置。

圖1 錦州市各景觀類型的斑塊數(shù)比例

3.3 綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)計(jì)算和比較分析發(fā)現(xiàn)，錦州市土地利用結(jié)構(gòu)的景觀多樣性較好，各斑塊地類均有分布，其均勻性和復(fù)雜性較強(qiáng)。但其優(yōu)勢(shì)土地類型和均勻度一般，景觀斑塊類型在景觀中所處的位置和重要性不明顯。破碎化指數(shù)較高，即景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和人類活動(dòng)對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的干擾程度大。生態(tài)環(huán)境指數(shù)較低，則生態(tài)環(huán)境質(zhì)量低。

錦州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與鄰近沿海城市相比較差，盡管位于渤海灣，但旱地景觀占很大部分比例，儲(chǔ)水能力較弱，灌溉設(shè)施不夠完善，大多數(shù)只能種植旱地作物。很有可能是人為破壞，干擾了其景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影響了自我調(diào)節(jié)能力，以至于沒(méi)能發(fā)揮出其作為沿海城市靠近水源的區(qū)域優(yōu)勢(shì)，需要進(jìn)一步改善環(huán)境。存在如下問(wèn)題。

3.3.1 景觀水平上，錦州市因自然或人為干擾而導(dǎo)致的景觀空間異質(zhì)性越高，對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性的擾動(dòng)就越大，環(huán)境的脆弱性與敏感性則越強(qiáng)，相應(yīng)的環(huán)境變化的幅度就越大。應(yīng)提高土地利用景觀中可利用、更有價(jià)值的土地類型。

3.3.2 斑塊水平上，錦州市耕地、林地和未利用地面積比其他沿海城市少，斑塊數(shù)目多，破碎化程度也大，則連通性降低；城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)及交通工礦用地面積顯著增加，連通性強(qiáng)。很有可能是人口增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，使得公路鐵路等基礎(chǔ)建設(shè)投資的擴(kuò)大對(duì)景觀空間結(jié)構(gòu)有著強(qiáng)烈的影響，使景觀破碎化程度加深。

因此在著重發(fā)展沿海經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，更要注意景觀鑲嵌結(jié)構(gòu)的組成，提高自然環(huán)境約束力，做到全面、均衡和可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉賢趙，王巍.煙臺(tái)沿海地區(qū)土地利用景觀格局演變研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007（10）.

[2]張華，丁亮，苗苗.科爾沁沙地景觀空間格局及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析[J].水土保持學(xué)報(bào)，2007，21（2）：192-196.

[3]陳文波，肖篤寧，李秀珍.景觀空間分析的特征和主要內(nèi)容[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，22（7）：1135-1142.

[4]肖篤寧，李秀珍.當(dāng)代景觀生態(tài)學(xué)的進(jìn)展和展望[J].地理科學(xué)，1997，17（4）：356-363.

[5]盧玲，李新，程國(guó)棟，等.黑河流域景觀結(jié)構(gòu)分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（8）：1217-1223.

[6]楊述河，閆海利，郭麗英.北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)—以陜北榆林市為例[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2004，23（6）：49-55.

[7]戰(zhàn)金艷，鄧祥征，岳天祥，包玉海，趙濤，馬勝男.內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用變化及其環(huán)境效益[J].資源科學(xué)，2004，26（5）：80-88.

[8]金鳳君，張曉平，王長(zhǎng)征.中國(guó)沿海地區(qū)土地利用問(wèn)題及集約利用途徑[J].資源科學(xué)，2004，26（5）：53-60.

Landscape pattern and ITS Eco-environmental benefit analysis in Jinzhou City

PEI Qian
(College of Urban and Environment,Liaoning Normal University, Liaoning Dalian 116029,China)

Basing on the sketch date of land use in the year of 2005,using the more explicit landscape metrics wequantify and analyze the landscape spatial pattern in Jinzhou and in term of plate scale and landscape scale to reflect the affect of landscape pattern on regional eco-environmental.The result shows:(1)Dry land landscape is the biggest in area,the most extensive in distribution,and the strongest in consecution substrate landscape in Jinzhou.Wood land landscape is the second biggest in area, which is the biggest.(2)That located in the Bohai sea fishing area,the landscape pattern on the regional reflects the feature of mosaic of substrate landscapes ofdry land,woodland landscape type.Offshore position paddy field,swamp and other waters landscape.(3)The man-made destruction,interfere with the landscape spatial structure complexity,influence the self-adjustment ability that you can't play it as coastal cities close to the water source conversation area advantage,it is necessary to further improve the environment.

Landscape metrics;Landscape pattern; Plaque separation degree;Waters landscape

F301.24

B

裴倩（1991-），女，遼寧師范大學(xué)，研究生，研究方向?yàn)槌鞘幸?guī)劃。

（2016-10-17收稿劉曉佳編輯）

1003-7853（2016）06-0001-03