福建省金皇環(huán)?？萍加邢薰?潘永鋼

白眉水庫流域土地利用和覆蓋動態(tài)研究

福建省金皇環(huán)?？萍加邢薰?潘永鋼

白眉水庫作為馬尾的飲用水源，同時為臺灣馬祖同胞供應(yīng)飲用水，其保護意義十分巨大。該文基于“3S”技術(shù)，利用白眉水庫流域1989年和2010年Landsat-TM遙感影像數(shù)據(jù)進行土地利用和覆蓋動態(tài)研究，并分析區(qū)域內(nèi)景觀變化對生態(tài)環(huán)境的影響。最后對開展白眉水庫流域生態(tài)環(huán)境保護提出相應(yīng)的建議。

白眉水庫 土地利用變化 景觀分析

土地利用資源的數(shù)量、空間格局的變化及土地利用類型組合方式的改變，都會引起自然環(huán)境和生態(tài)過程的改變，從而形成土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。通過分析流域內(nèi)的土地利用類型，可以了解所研究流域的現(xiàn)狀，進而對流域的水資源狀況和水質(zhì)、土壤條件、地貌特征、植被覆蓋狀況和生物組成、生物多樣性以及流域的景觀生態(tài)環(huán)境等建立較為充分的了解。因此，掌握流域的土地利用現(xiàn)狀與土地利用變化的信息是達到流域可適性管理的必要條件。

1 研究區(qū)域概況

白眉水庫位于福州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)亭江鎮(zhèn)白眉村，其庫區(qū)處于東經(jīng)119°25′-119°27′，北緯26°04′-26°06′之間，該工程1998年10月開工，2001年年初修建完工并蓄水投入使用。白眉水庫集雨區(qū)域面積65km2，年平均徑流量為4725m3，水庫總庫容為1825萬m3，有效庫容為1500萬m3，正常水位水深約40m，供水規(guī)模為10萬t/d。

2 研究方法

（1）應(yīng)用美國環(huán)保局（USEPA）開發(fā)的BASINS軟件對數(shù)字高程模型（DEM）進行分析，提取白眉水庫流域的流域邊界、水系及子流域。

（2）利用研究區(qū)域1989年和2010年Landsat-TM遙感影像數(shù)據(jù)，在Erdas Imagine8.4軟件的支持下，結(jié)合野外實地考察，分析獲得對應(yīng)年份的土地利用類型圖。

（3）利用Patch Analyst軟件對白眉水庫流域的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理，選用景觀格局分析指數(shù)對1989年和2010年研究區(qū)域景觀類型的空間格局進行對比分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 土地利用分析結(jié)果

通過對1989年和2010年白眉水庫匯水流域影像的分類和后處理，獲得了該匯水流域兩個時相的土地利用分類圖（圖1和圖2）。表1為1989年和2010年白眉水庫流域各地類的面積。

圖1 白眉水庫流域1989年土地利用類型圖

圖2 白眉水庫流域2010年土地利用類型圖

表1 1989年和2010年對白眉水庫水質(zhì)產(chǎn)生影響的各個地類的面積

從表1可以看出該地區(qū)的林地、水體、水田和草地的變化量超過30%，其中林地（喬木林、灌木林、疏林地）總量增加了30.2%，水體（河流、湖泊）減少了84.7%，水田減少了66.8%，草地減少了66.4%；居民地、旱地和裸地的變化量不是很大。14年間，該地區(qū)水體（河流、湖泊）的面積大大減少了，隨著經(jīng)濟發(fā)展，人類活動對流域的圍墾是造成水體面積減少的主要原因。

3.2 流域景觀格局分析

在Arc View GIS軟件的支持下，運用Patch Analyst軟件，分析ERDAS處理所得到的白眉水庫流域分類圖片，計算景觀指數(shù)。表2、表3及表4列出了景觀指數(shù)計算結(jié)果。

表2 2010年斑塊類型水平上的景觀指數(shù)列表

表3 1989年斑塊類型水平上的景觀指數(shù)列表

表4 景觀水平上的景觀指數(shù)列表

1989—2010年，白眉水庫流域景觀格局的變化主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①斑塊形狀的變化。喬木林的形狀指數(shù)和分維數(shù)值變化最大，變得更不規(guī)則；水體面積急劇減少，水面變得更加狹長，斑塊更加偏離正方形。②生境破碎化的變化。從斑塊數(shù)、邊界密度以及破碎化指數(shù)上看，僅僅只有疏林地和水田破碎化更為加劇，喬木林和灌木叢的部分斑塊團聚性加強，大斑塊增多，總體來說，1989年水庫流域的破碎化比較嚴重。③景觀多樣性的變化。1989—2010年，多樣性有變化，但是變化不大。

4 結(jié)論與建議

本文在構(gòu)建白眉流域水系與流域劃分的基礎(chǔ)上，采用兩時相的TM衛(wèi)星遙感影像，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感影像處理軟件ERDAS，對白眉水庫流域的土地利用、覆蓋變化進行了動態(tài)監(jiān)測與分析，并應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理對白眉水庫流域的景觀格局進行了多角度分析，得出以下結(jié)論：

（1）從不同的時空尺度對白眉水庫流域土地利用和植被覆蓋的變化分析表明，白眉水庫流域在1989—2010年間，土地利用發(fā)生了較大的變化，在量上的變化主要體現(xiàn)在林地（喬木林、灌木林、疏林地）的增加、水田的減少以及水體的減少?？偨Y(jié)其變化的驅(qū)動力主要有：①林業(yè)發(fā)展和種植果園；②水庫建設(shè)；③農(nóng)田的衰退；④對河流、湖泊的圍墾；⑤群落的自然演替。其中，群落的自然演替對植被覆蓋的變化影響較大，人為干擾對白眉水庫流域的土地利用程度也有很大影響。

（2）利用景觀指數(shù)計算軟件Patch Analyst對白眉水庫流域景觀指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，2010年白眉流域景觀多樣性水平對比1989年稍有減少，流域景觀格局變化的驅(qū)動力主要是人為干擾（如河流湖泊的圍墾、水庫建造、植樹造林和果園開發(fā)等）和自然演替（如先鋒物種的出現(xiàn)或群落的演替）。

基于以上結(jié)論，對白眉水庫生態(tài)環(huán)境保護提出以下建議：①在農(nóng)田景觀中，建立防護林、溝渠的人工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，加大景觀連通性；②可建立農(nóng)田—樹籬—農(nóng)田的景觀格局，改變單一的農(nóng)田，以減少土壤侵蝕量，控制非點源污染；③對河流廊道的保護是保障流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和景觀結(jié)構(gòu)連通性的關(guān)鍵，也是流域生物多樣性保護的重點。保護河流廊道的植被，可以控制水流和礦質(zhì)養(yǎng)分流動，當河流兩岸的高地植被郁閉時，可以減少徑流與洪水泛濫。

[1]于興修,楊桂山．中國土地利用/覆被變化研究的現(xiàn)狀與問題[J]．地理科學(xué)進展，2002，21（1）：51-57．

[2]程雄，熊華，易玲．土地利用規(guī)劃信息管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)組織研究[J]．測繪通報，2002（5）：12-13．

[3]張俠，王嘉陵，彭補拙．城市邊緣區(qū)土地利用動態(tài)規(guī)劃管理系統(tǒng)[J]．長江流域資源與環(huán)境，2002，11（4）：332-337．

[4]劉湘南，許紅梅，黃方．土地利用空間格局及其變化的圖形信息特征分析[J]．地理科學(xué)，2002，22（1）：79-84．

[5]董明輝，趙建國．常德市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]．長江流域資源與環(huán)境，1997，6（1）：24-28．

[6]鄔建國．景觀生態(tài)學(xué)——格局、過程、尺度與等級[M]．北京：高等教育出版社，2000．

[7]傅伯杰，陳利頂，馬克明，等．景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2001．

[8]蔣學(xué)瑋，周正立，李凱榮，等．景觀生態(tài)學(xué)原理在流域規(guī)劃中的應(yīng)用[J]．西北林學(xué)院學(xué)報，2003，18（2）：112-115．

[9]王彩云．白眉水庫水質(zhì)狀況及保護對策[J]．云南環(huán)境科學(xué)．2005（24）：130-133．