（人文地理学专业论文）鄱阳湖区土地利用景观格局变化与驱动力研究.pdf

摘要 土地利用与土地覆盖变化不仅制约着区域社会经济的可持续发展，而且也是 导致全球变化的主要原因之一。它是自然和人文过程交叉最为密切的问题，也是 人地关系的具体体现，因而研究退田还湖政策实施之前，实施前期与实施后期的 土地利用变化，对于理解退田还湖地区土地利用景观格局变化、驱动力因素和人 地关系的矛盾具有重要意义。 鄱阳湖区是长江中游实施退田还湖政策的范例区域，同时其人地关系矛盾也 极为突出。本文利用1 9 8 5 年、1 9 9 5 年、2 0 0 0 年和2 0 0 5 年四期遥感解译的土地 利用数据，借助统计数据、a r c g i s 软件的空间分析和数理统计功能、s p s s 软件 以及景观分析软件f r a g s t a t s ，对鄱阳湖区1 9 8 5 - - 2 0 0 5 年2 0 年间的土地利用变 化、景观格局变化特征、驱动因素以及生态影响进行了研究。本文的主要内容包 括： ( 1 ) 土地利用结构动态变化分析。利用1 9 8 5 、1 9 9 5 、2 0 0 0 和2 0 0 5 年4 个时期的 遥感解译数据，借助土地利用动态度、土地利用变化程度等模型和土地利用转移 矩阵对鄱阳湖区在不同的时期( 1 9 8 5 - - 1 9 9 5 年、1 9 9 5 2 0 0 0 年和2 0 0 0 - - 2 0 0 5 年) 的土地利用结构变化进行定性和定量分析。探讨了三个不同阶段的土地利用变化 规律，同时对土地利用类型动态变化中的区域分异也进行了分析。 ( 2 ) 土地利用景观格局变化分析。借助f r a g s t a t s 软件，利用景观破碎度、多样 性、优势度和均匀度指数对鄱阳湖区近2 0 年的土地利用景观格局演化进行了分 析。研究表明，鄱阳湖区耕地形状复杂，与其它景观的分布关系混杂；建设用地 优势度在逐步提高：水域优势度也在逐步增加，但分布更趋分散。总体而言，景 观的异质性程度上升，景观类型朝着多样性与均衡化的方向发展。 ( 3 ) 土地利用变化驱动力分析。在分析了鄱阳湖区土地利用结构以及景观格局变 化规律的基础上，从自然因素、社会经济因素、政策因素和人口因素等方面入手， 对鄱阳湖区土地利用景观格局变化进行了驱动力分析。结果表明：鄱阳湖区土地 利用动态变化与景观格局的演变主要是水位变化、经济因素和社会主体行为、政 策因素和人口增长等因素共同驱动作用的结果。 ( 4 ) 土地利用结构与景观格局变化对生态环境的影响。研究表明：鄱阳湖区水域 湿地面积减少，洪水调蓄能力减弱；水质恶化，气候调节功能下降；生物多样性 减少，生态系统的平衡失调。 关键词：鄱阳湖区；土地利用；景观格局指数：驱动力；生态效应 a b s t r a c t l a n du s ea n dl a n dc o v e rc h a n g e sn o to n l yc o n s t r a i nt h ed e v e l o p m e n to fs o c i a l e n c o n o m y , b u ta l s ob e c o m eo n eo ft h er e a s o n sl e a d i n gt ot h eg l o b a lc h a n g e s l a n du s e c h a n g ei s c o n s i d e r e da sa ni m p o r t a n tp r o c e s sa f f e c t i n gt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e n h u m a n sa n dt h ee n v i r o n m e n t ，s oi t si m p o r t a n tt or e a v e lt h ep a t t e r n sa n dp r o c e s s e so f l a n du s ec h a n g ei nt h ea r e ao fw e t l a n dr e s t o r a t i o nt ou n d e r s t a n dl a n du s el a n d s c a p e p a t t e r nc h a n g e 、t h ed r i v i n gf o r c ea n dt h ec o n f l i c t sa s s o c i a t e dw i t hl a n du s ep o l i c y 。 a sp o y a n gl a k er e g i o ni st y p i c a lo fw e t l a n dr e s t o r a t i o np r o j e c t si nt h em i d d l e y a n g t z eb a s i n , a n di st h ec a s es t u d ya r e ai nt h i sd i s s e r t a t i o na n di t sc o n f l i c t sb e t w e e n h u m a n sa n de n v i r o n m e n ta r ev e r yo b v i o u s t h el a n du s ec h a n g e ，t h el a n d s c a p ep a t t e m c h a n g ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h ed r i v i n gf o r c e sa n de c o l o g i c a li n f l u e n c eo fp o y a n gl a k e r e g i o na m o n g19 8 5 - - 2 0 0 5a r ea n a l y z e db yu s i n go ft h er e m o t es e n s i n gd a t ao f19 8 5 ， 1 9 9 5 ，2 0 0 0a n d2 0 0 5 ，a r c g i ss p a t i a la n a l y s i sd a t a b a s e ，m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c s 、 s t a t i s t i c a n a l y s i ss o f t w a r en a m e ds p s sa n dl a n d s c a p ea n a l y s i ss o f t w a r en a m e d f r a g s t a t s t h em a i nc o n t e n t so ft h i ss t u d yi n c l u d e s ： ( 1 ) a n a l y s i so ft h el a n d - u s es t r u c t u r a ld y n a m i c s a n a l y s i sb yu s i n g1 9 8 5 ，1 9 9 5 ，2 0 0 0 a n d2 0 0 5r e m o t es e n s i n gd a t at os h e dp o y a n gl a k er e g i o na td i f f e r e n tt i m e s ( 19 8 5 - 19 9 5y e a r s ，19 9 5 - 2 0 0 0y e a r sa n d2 0 0 0 - - 2 0 0 5y e a r s ) u s el a n du s ec h a n g el e v e l ， l a n du s ed y n a m i c sm o d e la n dt h el a n du s et r a n s f e rm a t r i x ，t om a k et h eq u a l i t a t i v ea n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i sf o rp o y a n gl a k ed i s t r i c tl a n du s ec h a n g e e x p l o r et h r e ed i f f e r e n t s t a g e so fl a n du s ec h a n g e s ，a n da n a n l i z ed i s t r i c td i f f e r e n c eo fl a n du s ed y n a m i c c h a n g e s ( 2 ) a n a l y s i so ft h el a n du s el a n d s c a p ep a t t e r nc h a n g e t h el a n du s el a n d s c a p ep a r e m c h a n g e so fp o y a n g l a k ei nr e c e n t 2 0 y e a r sa r ea n a l y z e db yu s i n gl a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n , d i v e r s i t y , e v e n n e s sa n dd o m i n a n c e t h er e s u l t si n d i c a t et h es h a p eo f t h ec u l t i v a t e dl a n di sc o m p l i c a t e ；t h ed o m i n a n c eo fb u i l d u pl a n di si n c r e a s i n gs t e pb y s t e p ；a n dt h es a m et ot h ew a t e r s ，b u tt h ed i s t r i b u t i o no ft h ew a t e r si sm o r ed i s p e r s e d i naw o r d ，t h el a n d s c a p eh e t e r o g e n e i t yi n c r e a s e ds t e pb ys t e p ，a n dl a n du s ed e v e l o p e d t o w a r d sd i v e r s i t ya n de v e n n e s s ( 3 ) l a n du s ec h a n g ed r i v e nf o r c ea n a l y s i s b a s e do na n a l y s i so fp o y a n gl a k er e g i o n l a n du s ec h a n g e sa n dl a n d s c a p ep a r e r nc h a n g e s ，f r o mn a t u r a lf a c t o r s ，s o c i o e c o n o m i c f a c t o r s ，p o l i c yf a c t o r sa n dd e m o g r a p h i cf a c t o r s ，m a k et h ea n a l y s i so fd r i v e nf o r c ef o r n k e yw 。r d s ：p 。y a n g l a k er e g i o i l _ ；l a n du s e ；l a n d s c a p e i n d e x ；d r i v i n gf 。r c e s ； e c o l o g i c a le f f e c t 1 1 i m 眦吡 心 e 叭 良 恤 删刚醪 ： c l u洲础董咖一加胁 s d 阴托 葺 狃 川删 = 嚣芝= c 屺 n 雌唧叫砌 h d 叫 e 曲枷 加 鹏 别 心 咖 阮霉m 枷引 咖 哪 硒 砌 e e f 棚 哗删 g 醴 n 0 盯d 小豪 嘴衙 栅 淼篡 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者签名： 欤稳 签字日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用 学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 签字日期：年 灭德 月 日 撇名：刮寸卜 导师签名： 一f 一 签字日期：年月 日 鄱阳湖区土地利用景观格局变化与驱动力研究 1 引言 1 1 研究目的、意义 随着人口的增加、经济的全球化以及科学技术的进步，人类活动对土地利用 与土地覆盖变化的影响变得越来越复杂：全球气候的变暖、环境的污染，水资源 的恶化、生物多样性的减少等事件的发生都与人类活动密切相关，从某种意义上 来讲，人类改变土地利用方式的同时也制约甚至破坏了人类社会的生存与发展。 鄱阳湖位于江西省北部，长江中、下游分界处的南岸，为我国面积最大的淡 水湖泊。千百年来，在人多地少这种特殊的国情下，围垦成为了湖泊土地资源利 用的主要形式，湖区人民通过围湖造田，不断拓展生存和发展的空间，创造了物 质财富，使鄱阳湖区成为了我国和江西省主要商品粮、油、棉、鱼的生产基地， 不可否认，围垦在历史上对经济的发展和社会的进步起了积极的作用。但是随着 围垦面积的不断加大，湖泊面积锐减，达到一定程度后使得湖区生态环境遭到较 严重的破坏，从而制约了经济发展和社会进步。其中影响最为深刻的是随着围湖 造田面积的增加，湖泊面积大幅缩小、容积大量减少，湖泊的调蓄能力严重衰退， 致使洪水水位明显上升，水情恶化，洪涝事故增多，洪涝灾害加重【1 】。1 9 9 8 年的 特大洪涝灾害给长江中游带来了惨重的损失和沉痛的教训，多年来围湖造田的弊 端深刻显露出来。1 9 9 8 年秋，国家提出了根治水患的“封山育林、退耕还林， 平垸行洪、退田还湖，以工代赈、移民建镇，加固干堤、疏浚河湖”灾后重建指 导方针。江西省鄱阳湖区是长江流域“退田还湖、移民建镇”政策实施的主要地 区之一。国家和江西省政府先后投入3 0 多亿元用于江西省的灾后重建，涉及湖 区移民7 6 万余人，这在历史上是前所未有的，但是“退田还湖 工程的实施成 效、土地利用变化以及生态效应等重要问题还有待研究。 基于上述考虑，本研究以鄱阳湖区为研究对象，以格局过程效应响应为主 线，利用统计数据、遥感技术、g i s 的空间分析和数理统计功能从土地利用数量 变化和空间变化两个方面对鄱阳湖区的土地利用土地覆盖变化( l a n du s ea n d l a n dc o v e rc h a n g e ，简称l u c c ) 进行了分析研究，阐明了土地利用变化的幅度、 速度、程度以及区域间的差异，并且从景观格局特征的角度出发，选取景观格局 指数揭示了该区景观格局的变化特征。这对于该区研究“退田还湖”政策的成效、 生态环境的整治以及土地资源的可持续发展利用具有重要意义。 硕士学位论文 1 2 土地利用土地覆盖变化的研究进展 1 2 1 国外l u c c 研究概况 随着全球变化研究的深入，土地利用土地覆盖变化( l u c c ) 被认为是全球 变化的重要组成部分和主要原因，已成为当今全球变化研究的热点和前沿问题 【2 j 。1 9 9 5 年，“国际地圈生物圈计划”( i g b p ) 和“全球环境变化人文计划”( i h o p ) 联合正式提出“针对人类活动和全球变化间的人和生物驱动影响土地利用与土地 覆被及其对环境和社会的影响 的“土地利用土地覆被变化( l u c c ) ”研究计划 【3 4 1 。在该计划中提出了三个研究重点：( 1 ) 土地利用的变化机制( 2 ) 土地覆被 的变化机制( 3 ) 区域和全球模型。目前国际上在l u c c 研究方面都强调大规模、 跨学科和综合性，建立了不少不同尺度、不同内容的分析模型。如美国生态学家 b o t k i n ( 1 9 7 2 ) 提出的g a p 模型以及在生态学、林学、古生态学及其气候学上的 广泛应用。最初将自然因素和人文因素相结合的土地利用模型是以r i c h a r d o 和 y o nt h u n e n 的地租理论为基础的，研究对象主要是城市土地【5 】。这类模型的出发 点是以获取最大的经济效益回报为土地利用的最高目标，偏重于经典的经济分 析，忽视了土地利用覆被变化的内在机制，具有一定的局限性。 自1 9 9 3 年国际科学联合会与国际社会科学联合会联合成立了土地利用土 地覆被变化核心项目计划委员会以后，一些积极参与全球环境变化的国际组织和 国家纷纷跟进，启动了各自的土地利用土地覆被变化研究项引6 1 。国际应用系 统研究所( i i a s a ) 在1 9 9 5 年启动了“欧洲和北亚土地利用土地覆被变化模拟” 的3 年期项引7 】，目的是为了分析1 9 0 0 年到1 9 9 0 年欧洲和北亚地区土地利用 土地覆被变化的空间特征、时间动态和环境效应，并预测在全球环境、人口、经 济、技术、社会及政治等因素变化的背景下，区域未来5 0 年土地利用土地覆被 的变化趋势；联合国环境署( u n e p ) 亚太地区环境评价计划于1 9 9 4 年启动了“土 地覆被评价和模拟 ( l c a m ) 项引引，调查了东南亚地区土地覆被的现状与变化， 确定这种变化的热点地区，为区域可持续发展决策服务；美国全球变化研究委员 会将土地覆被变化与气候变化、臭氧层的损耗一起，列为全球变化研究的主要领 域之一【9 1 ，并于1 9 9 6 年立项开展北美洲土地覆被变化的研究，利用遥感方法分 析北美1 9 7 0 年以来的土地覆被空间变化。日本为跟进i g b p h d p 土地利用土地 覆被变化核心项目计划，在日本环境署的支持下，国立科学院全球研究中心提出 了“为全球环境保护的土地利用研究 ( l u g e c ) 项目。该项目将采用地方性各 例分析、遥感和地理信息系统监测和空间模型分析等方法，研究土地利用土地 覆被变化的空间分布、时间动态及驱动因子，同时强调相应对策和技术的研究， 并且着眼于亚太地区可持续的土地利用，第一阶段的研究目标是预测2 0 2 5 年和 2 0 5 0 年该地区土地利用土地覆被状况及土地第一性生产力的变化【l u 。2 0 0 2 年8 2 鄱陬1 湖区七地利用景观格局变化与驱动力研究 月4 7 日南非德班举行的国际地理学联合会( i g u ) “2 0 0 2 年区域地理大会 上， 有关l u c c 研究的论文多达3 0 余篇，所涉及的内容很广，大致分为应用r s 、g i s 技术开展土地利用土地覆被变化监测、评价与制图；农村与农业土地利用土地 覆被变化分析；城市土地利用土地覆被变化分析；土地利用土地覆被变化动力 学；土地利用土地覆被变化与生态环境等方面。从中反映出l u c c 研究范围在进 一步拓展，研究的内容也在进一步深化【1 1 1 。 1 2 2 国内l u c c 研究概况 我国自古就是农业大国，对土地利用研究的历史悠久，但以前的研究主要侧 重于土地资源调查、分区、分类、规划、评价及开发和管理研究。如：“七五” 期间完成了全国县级土地利用现状调查工作，并进行了土地利用程度的研究，积 累了丰富的资料i l2 1 。然而土地利用土地覆被变化及对全球变化响应的系统分析 研究则只是近年来才渐渐展开，目前主要的研究领域包括：( 1 ) 土地利用与土地覆 盖变化数据库的构建；( 2 ) 利用遥感影象的土地利用与土地覆盖变化的监测分析； ( 3 ) 土地利用与土地覆盖变化对农业生态系统及全球变化的影响；( 4 ) 土地利 用与土地覆盖变化驱动力研究及土地利用与土地覆盖变化建模等方面【1 3 。5 1 。同时， 研究主要侧重于一些代表性的地区，通过遥感、外观测与调查统计数据的模型计 算与分析，探讨l u c c 过程、驱动机制以及环境效应【1 6 】。 1 2 2 1l u c c 驱动力与驱动机制研究 土地利用变化的驱动力及其驱动机制是l u c c 变化研究的关键，目的是揭示 土地利用和土地覆盖变化的原因、内部机制和基本过程，预测其未来变化发展的 趋势与结果，以便于制定相应的对策。导致土地利用方式和目的发生变化的驱动 力主要存在自然和社会两个系统。在自然系统中，气候、土壤、水分等被认为是 主要的驱动力类型；在社会系统中，通常将驱动力分为6 类，即人口变化、贫富 状况、技术进步、经济增长、政治经济结构以及价值观念等【1 7 】。由于土地利用变 化是一个相当复杂的过程，同时它又受到自然、社会、经济等众多因素的影响； 由于这些因素对土地利用变化的作用方式与作用强度各有不同。因此，应用系统 论的观点和方法，选择典型区域进行空间差异的对比分析，是l u c c 驱动力机制 研究的有效途径。总的来说，目前我国l u c c 驱动力研究主要有以下几个特点： ( 1 ) l u c c 的驱动力与驱动机制研究有明显走向综合的趋势。人们从经济学、社 会学、生态学等多学科的角度，全方位地开展l u c c 的驱动力与驱动机制研究( 倪 绍祥等，2 0 0 2 ) 。如：李平等【1 8 】( 2 0 0 1 ) 利用自然和社会经济指标，从土地利用的 基本竞争模型出发，把握不同地区土地利用个体目标与社会目标关系的区域差 异，从宏观上将全国分为生存性经济福利驱动、环境安全驱动、比较经济福利驱 动和食物安全驱动等四种类型。 。 ( 2 ) 在l u c c 驱动力分析中，定性与定量分析得到结合，数理统计以及“3 s 技 硕士学位论文 术得到广泛应用。龙花楼掣1 9 】运用典型相关分析法定量诊断出驱动力对长江沿线 样带地区土地利用结构分布的贡献大小。王良健【2 0 】等利用主成分分析法对梧州市 土地利用的驱动力进行了定量分析，结果表明人类活动( 人口、经济等) 是梧州 市耕地面积变化的主导因素。 ( 3 ) 在l u c c 的众多机制研究中，还应该注意以下几个方面 2 1 1 ：首先是城乡作用机 制。城市化是我国l u c c 最主要作用力机制之一，城市建设用地的扩张以及城市 群的发展对城市影响区以及腹地的土地利用与社会结构带来了多方面的影响。 如：刘盛和等( 2 0 0 0 ) 采用g i s 空间分析技术，对1 9 8 2 1 9 9 7 年期间北京城市土 地利用扩展的时空过程进行空间聚类和历史形态分析，证实了工业用地高速外向 扩展是北京城市土地利用规模“超常膨胀 的主要原因，并揭示城市土地利用扩 展中心和扩展轴的时空迁移模式；其次是区域土地利用与土地覆被变化过程中的 水资源约束机制。特别是半干旱与干旱地区，管理不善则会造成水资源紧缺的形 势更为严峻。最后是全球粮食生产与食物安全因素的作用。在未来的4 0 一5 0 年内， 由于人口的增长与经济的发展，世界粮食的需求量至少会翻剖2 2 】，这在很大程度 上会影响到l u c c 的变化格局。如：宋戈等【2 3 】对城乡交错地带耕地的流失进行了 机理分析并且提出了对策研究。 1 2 2 2 土地利用土地覆盖变化的模型研究 从土地利用土地覆盖变化的涵义及研究内容出发，构建土地利用变化模型 是深入了解土地利用变化成因、过程，预测未来发展变化趋势及环境影响的重要 途径，也是土地利用变化研究的主要方法。土地利用变化研究中的模型可概括为 以下三种类型( 王秀兰等，1 9 9 9 ) ( 1 ) 系统诊断模型 该种模型是深入了解土地利用变化机制的主要手段，可分为两种类型的模 型： 基于经验的概念化逻辑诊断模型，如土地利用变化驱动力概念诊断模型。概 念化诊断模型是一种基于经验的定性分析模型，它是建立定量分析模型的基础。 基于经验的统计诊断模型，如土地利用变化机制统计诊断模型。由于土地资源 是一个自然和人文综合体，土地利用土地覆盖变化不仅受自然因素的影响，而 且受社会、人文因素的综合影响，仅仅通过直接测量无法充分分析土地利用变化 的驱动力，因此需要将在一系列时空尺度下的观测结果同经验模型相联系，用 一组观察变量( 如地貌、气候、土壤、地表质地、地势等自然因素) ，结合一组 辅助性变量( 如统计数据) 进行统计分析，这样既能提供一个综合的方法来认识 土地利用变化，同时也为政策的制定提供了依据。统计诊断模型的建立为地理相 关性预测及土地利用环境影响评价提供了依据。 ( 2 ) 土地利用动态变化模型 4 郗圈 湖区土地利用景观格局变化与驱动力研究 土地利用动态变化包括土地资源的数量、质量随时问的变化，也包括土地利 用的空间变化及土地利用类型组合方式的变化，同时也包括未来土地资源需求 量的变化。因此，土地利用动态变化模型包括土地资源数量变化模型、土地资源 生态背景质量变化模型、土地利用空间变化模型、土地利用变化区域差异模型、 土地利用程度变化模型、土地需求量预测模型，此外还包括土地利用变化驱动力 模型。建立土地利用动态变化模型是研究土地利用变化过程、土地利用变化程度 及未来发展变化趋势的主要手段。 ( 3 ) 土地利用变化综合评价模型 气候和生物地球化学变化会影响土地利用土地覆盖变化，而土地覆盖土 地利用变化反过来又会影响到生物地球化学作用，从而影响地区农业持续发展。 因此，建立土地利用变化综合评价模型有极其重要的意义。这类模型包括：土地 利用变化对环境影响评价模型。如：温室效应综合评估模型、对区域持续发展影 响评价模型、对区域水循环影响模型等。建立土地利用变化综合评价模型是综合 评价土地利用变化环境效应的主要手段。近年来，为了发展土地覆盖变化的综合 模型，许多学者试图深入理解景观变化的空间格局，从景观格局的动态时空变化 来研究土地利用及土地覆盖变化的情况，它的出现促进了空间关系模型、空间格 局与动态的数据模型以及空间尺度监测等方面的发展，为综合解决资源与环境问 题提供了新的理论和方法，因而在国土整治、土地利用、自然保护、区域规划等 领域得到广泛的应用【2 5 】。如：赵淑清【2 6 1 依据三期遥感影像对洪湖湖区进行了土地 利用土地覆盖变化的时空格局研究，指出不同时期土地覆盖类型之间的相互转 化，并利用平均斑块面积、斑块数量、平均斑块大小三个指标从景观生态学角度 分析了土地利用土地覆盖变化对景观的影响。杨国清等【2 7 】以广州地区为研究区， 在遥感与g i s 技术的支持下，从斑块和景观两个层次的景观格局指数变化，研究 了2 0 世纪9 0 年代该区土地利用格局的变化特征。 1 2 3 鄱阳湖区l u g c 研究概况 鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊，鄱阳湖区是我国重要的商品粮生产基地，因 而许多学者对鄱阳湖区土地利用土地覆盖变化进行了大量的研究。早期对鄱阳 湖区的研究主要偏重于土地资源的调查、分类、分区、评价、规划与开发等问题 的研究上，但是各个部门对鄱阳湖区的研究都是基于各自的角度而缺乏一个综合 的、整体的全局的规划与考虑。8 0 年代以来对鄱阳湖区土地利用变化的研究开 始转向综合、系统的鄱阳湖综合考察。 1 9 9 8 年特大洪水以后，与退田还湖以及其规模与效应相关的研究成果大幅 度增加，主要集中在退田还湖以后农业生产结构调整、退田还湖后移民的安置以 及农业替代产业、退田还湖的生态补偿机制、退田还湖的防洪调蓄能力以及湿地 生态系统服务功能等方面的研究。如：钟瑜等( 2 0 0 2 ) 讨论了退田还湖生态补偿 5 硕士学位论文 机制的合理性和必要性，并且以鄱阳湖区为例，分析探讨了“谁补偿谁、“补偿 多少 和“如何补偿”等一系列的问题；崔丽娟( 2 0 0 4 ) 、朱琳等( 2 0 0 4 ) 分别 对鄱阳湖湿地的主导服务功能，洪水调蓄功能、保护土壤功能，调节气候、污染 物降解功能以及作为生物栖息地等服务功能进行了探讨研究。 近些年来，众多学者对鄱阳湖区的研究主要集中在土地持续利用研究、土地 利用结构定量分析、土地利用变化与驱动力等问题的研究上，如：赵小敏等( 1 9 9 8 ) 通过对鄱阳湖地区土地资源的自然条件和社会经济条件的地域分布规律分析，提 出了土地利用的主要方向和土地持续利用的对策措施；刘桃菊等( 2 0 0 3 ) 对鄱阳 湖区1 1 个县的土地利用的数量结构和空间格局进行了定量分析，表明土地利用 结构的差异主要是由地理位置、地形地貌、经济水平等因素引起的；陈美球等 ( 2 0 0 5 ) 对鄱阳湖地区的耕地变化以及驱动力进行了研究，刘序等( 2 0 0 6 ) 借助 景观格局指数、土地利用动态度和土地利用转移矩阵对鄱阳湖地区的土地利用空 间格局的变化与驱动力进行了分析；陈文波等( 2 0 0 7 ) 对鄱阳湖区1 9 9 0 2 0 0 2 年 间的土地利用景观变化进行了分析；陈文波等( 2 0 0 7 ) 在遥感和地理信息系统等 手段的支持下，运用景观生态学与生态经济学原理对鄱阳湖区各县市1 9 8 8 2 0 0 0 年的土地利用景观格局变化进行了分析，并从定量地角度评价了鄱阳湖区土地的 生态适宜性，在此基础上构建土地利用安全格局并提出安全格局保障措施。由此 可见，将土地利用、景观格局变化、驱动力和生态联系结合起来是今后研究的_ 个方向。 此外，在对鄱阳湖区土地利用进行研究的过程中，由于数据来源不一，研究 结论的争议也很大。饶胜等( 2 0 0 2 ) 利用1 9 8 8 年和1 9 9 8 年两期t m 影象，通过 机助分类研究了鄱阳湖区土地利用变化。研究表明鄱阳湖区耕地由1 9 8 8 年的 7 9 4 9 3 4 k i n 2 ，减少为1 9 9 8 年的7 0 5 3 8 5k m 2 ，其耕地面积比当年的统计数据高出 5 8 ，他认为运用遥感技术的土地调查所获得的数据更具有客观性。刘序等( 2 0 0 6 ) 利用1 9 8 5 年和2 0 0 0 年的两期遥感解译数据对鄱阳湖地区2 1 个县市的土地利用 空间格局变化进行了研究。然而在统计数据序列较长的研究中，也有学者继续使 用统计数据对鄱阳湖区土地利用变化进行研究。陈美球等( 2 0 0 5 ) 利用1 9 4 9 年 一2 0 0 2 年统计数据研究了鄱阳湖区耕地面积变化的趋势。由此可见，借助遥感 解译数据对鄱阳湖区土地利用变化进行研究是一种发展趋势，其更具有客观性。 1 3 主要研究内容与研究思路 1 3 1 主要研究内容 本文通过对鄱阳湖区土地利用的变化分析，弄清了鄱阳湖区土地利用变化的 趋势和土地利用变化的过程以及驱动因子，从而为积极主动地引导土地利用变化 6 鄱1 5 1 1 湖区土地利用景观格局变化与驱动力研究 打下基础，使土地利用变化朝着有利于社会经济的方向发展，同时将土地利用变 化研究与区域经济、生态环境、社会效应联系起来，走可持续发展的道路。考虑 到这些因素，本文的主要研究内容包括以下几个方面： ( 1 ) 鄱阳湖区土地利用结构与空间格局分析：包括研究区自然、社会经济状况 以及土地利用结构特征； ( 2 ) 利用土地利用动态度和土地利用程度模型以及转移矩阵对鄱阳湖区各种土 地利用类型的变化过程，土地资源的数量、利用方式、利用程度的变化以及不同 土地利用类型之间的空间格局变化特征进行分析； ( 3 ) 从景观格局变化的角度出发，利用g i s 的空间分析、数理统计功能以及景 观分析软件f r a g s t a t s ，对鄱阳湖区近年来的景观结构演变和异质性变化进行分 析，以揭示该区景观格局与自然生态过程和社会经济活动之间的关系，以便制定 出合理的景观调控政策； ， ( 4 ) 对鄱阳湖区土地利用变化的各种驱动力进行分析，且研究分析了由于土地 利用方式的变化对生态环境所造成的影响。 1 3 2 数据来源 本文考虑到数据的可得性、准确性与实用性，采用1 9 8 5 年、1 9 9 5 年、2 0 0 0 年、2 0 0 5 年四期土地利用数据来反映退田还湖政策实施之前，实施中期和实施 后期三个时期的土地利用格局变化。 1 9 8 5 年、1 9 9 5 年、2 0 0 0 年鄱阳湖区土地利用数据来源于中国科学院资源环 境科学数据中心。数据系列由该中心依据相应年份的美国陆地卫星l a n d s a t - 5t m 影像解译获得，在判读的过程中，充分利用了1 ：1 0 万地形地貌图等辅助数据， 并进行了实地勘察，同时经过较为严格的数据质量控制，因此这套数据是目前可 以获得的权威土地利用数据之一。2 0 0 5 年的数据参考了姜鲁光在博士论文中所 采用的土地利用数据，并参照2 0 0 0 年的数据对其进行了修正。为了确保数据分 类体系的一致性，本文采用中国资源环境数据库所采用的土地分类系统，将土地 利用类型分为6 类：耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地。 1 3 3 研究方法与技术路线 本文运用土地利用变化动态度和土地利用程度变化模型分析了鄱阳湖区 1 9 8 5 - 一2 0 0 5 年间土地利用变化的特点，再利用地理信息系统的空间分析以及数 理统计功能得出近2 0 年来鄱阳湖区土地利用变化的区域差异和转移矩阵，从而 对该区土地利用的时空格局变化和各种土地利用类型之间的转移情况做了分析， 最后以景观生态学的理论和方法为依据，借助景观分析软件f r a g s t a t s ，选用多 样性指数、优势度指数、破碎度指数和均匀度指数等指标，对鄱阳湖区的土地利 用空间格局进行分析。 7 硕十学位论文 ( 1 ) 土地利用双向动态度 土地利用双向动态度反映了各种土地利用类型在研究期内转入和转出的幅 度。其计算公式是： s = e ( a s i l + a s i 2 ) s i ) ( t 2 t 1 ) 木1 0 0 【3 9 】 ( 1 一1 ) 式中：s 表示由第i 类土地利用类型转移到非i 类土地利用类型的面积，即转 移面积；a s 。：表示非i 类土地利用类型转换为第i 类土地利用类型的面积，即新 增面积；s ；为监测初期第i 类土地利用类型的面积；s 为第i 类土地利用类型的 变化速率。土地利用双向动态度模型同时识别并考虑了转移与新增这一对方向相 向的变化过程，其变化率是将转移速率和新增速率的绝对值相加。 ( 2 ) 土地利用程度变化模型 土地利用程度变化模型反映的是土地利用的广度和深度，它不仅反映了土地 利用本身的自然属性，也反映了人类活动对自然环境的影响程度。 l j = 1 0 0 x a j x c i 【4 0 】 ( 卜2 ) 式中：l j 为土地利用程度综合指数，a 。为第i 级土地利用程度分级指数，c 。为第i 级土地利用程度分级面积百分比，n 为土地利用分级数。由这些分级原则和公式 可发现，土地利用程度综合指数变动范围为1 0 0 4 0 0 。 ( 3 ) 景观破碎度 指景观被分割的破碎程度，主要反映人为活动对景观的干扰程度，计算公式 为： c = e n , e a i 【4 1 ，4 2 】 ( 1 3 ) n 。表示斑块总个数；a 。表示景观总面积。c 值越大，表示景观破碎程度越大。 ( 4 ) 多样性指数 反映景观类型的多少和各景观类型所占比例变化的指数。选取 s h a n n o n w e a v e r 公式计算： h = 一( p 。* l np ；) 【4 3 】( 1 4 ) 其中i = l ，2 ，3 m ，h 为景观多样性指数，h 值越大，表示生态景观的多样性越大： m 为景观元素数目，p i 为第i 类景观元素所占的面积比例。多样性指数综合描述了 土地利用类型的丰富程度和均匀程度。 ( 5 ) 均匀度指数 描述景观中各组分分配均匀程度的指标，值越大，表明景观各组分分配越均 匀。计算公式： e = h h m a x h m a x = l n m 4 3 1 ( 1 5 ) 式中1 1 1 为景观类型个数：h m a x 为给定丰富度条件下景观的最大可能均匀度。 ( 6 ) 优势度指数 表示景观多样性与最大多样性之间的偏差，表明景观组成中某种或某些景观 鄱阳湖区士地利j j 景观格局变化与驱动力研究 类型支配景观的程度。计算公式： d = l l m a x + ( p i 木l np i ) 1 4 4 1 ( 1 6 ) 式中i = l ，2 ，3 - m ，p i 为景观类型i 所占面积比例，m 为景观类型总数。优势度 大，表明各景观类型所占比例差别大，其中某一种或某几种景观类型占优势；优势 度小，表明各类型所占比例相当。优势度为0 ，即h = h m a x 时，表明各景观类型所 占比例相等，没有一种景观占据优势。 图1 - 1 技术路线 9 硕士学位论文 2 鄱阳湖区研究概况 2 1 鄱阳湖区自然地理概况 - 鄱阳湖位于江西省北部，长江中、下游分界处的南岸，为我国面积最大的淡 水湖泊。地理坐标东经1 1 5 。4 9 7 e 1 1 6 。4 6 7 e 、2 8 。2 4 n 2 9 。4 6 n ，与 赣江、抚河、信江、饶河和修水五大河流尾闾相接，形成一个完整的鄱阳湖水系。 经调蓄后，由湖口注入我国第一大河一长江，每年流入长江的水量超过黄、淮、 海三河水量的总量，是一个季节性、吞吐型的湖泊，具有“高水是湖，低水似河”、 “枯水一线，洪水一片“的自然地理景观。鄱阳湖水系流域面积达1 5 7 4 万k m 2 ， 约占江西省流域面积的9 4 1 。 鄱阳湖区的景观格局呈现出山、丘、岗、平原相间的环形层状地貌。在自然 景观上，大体以鄱阳湖为中心，由中心向外缘依次为鄱阳湖水面平地一岗地一 丘陵低山地一中山地，地貌结构由里向外呈环状地带，中间低，四周高，构成 向心形态【4 5 1 。根据地貌形态分类标准全区可划分为山地、丘陵、岗地、平原4 个类型，其中平原及岗地分布面积较大，占全区面积的6 1 9 ，为区内主要的地 貌形态类型【4 酬。 鄱阳湖区地处东亚季风区，属于亚热带温暖湿润气候，气温温和，雨量丰沛， 光照充足，水热基本同期，无霜期近3 0 0 天。多年平均气温在1 6 c 1 9 。c 之间， 多年平均降水量为1 4 7 2 2 m m ，多年平均蒸发量为1 0 0 3 7 m m ，宜于农耕、放牧和 水产养殖，是江西省经济最发达的地区，也是我国和江西省主要商品粮、油、棉、 鱼的生产基地。 鄱阳湖是当今中国最大的淡水湖泊，蕴藏着丰富的生物资源，境内有1 5 5 种 鸟类，国家一级保护鸟类有1 0 余种，二级保护鸟类达4 0 余种，白鹤总数稳定在 2 0 0 0 只以上，占世界鹤类总数的9 5 。候鸟栖息地多分布于三角洲前缘分汊河道 两侧由天然堤封堵所形成的碟形洼地区。鄱阳湖美丽的自然景观，丰富的自然资 源，独特的自然生态环境，被誉为“鱼米之乡”，与人类的生存、发展息息相关， 有着巨大的生态、经济和社会价值。 本文所研究的鄱阳湖区包括1 2 个行政区，即南昌市和九江市的市区、南昌 县、新建县、进贤县、余干县、鄱阳县、都昌县、湖口县、星子县、德安县和永 修县。 l o 鄱阳湖区土地利用景观格局变化与驱动力研究 2 2 鄱阳湖区社会经济条件 2 0 0 5 年，鄱阳湖区有人口9 2 0 9 9 万人，其中农村人口6 1 1 2 2 万人，占总人 口的6 6 3 7 。如果除去南昌、九江的市区人口，其余1 0 个县共有人口6 4 6 3 万 人，其中农村人口5 4 9 6 万人，占总人口的8 5 0 4 。由于南昌和九江市区与郊县 的统计指标明显不同，因此没有与农业相关的产值与耕地面积等相关指标( 表 2 - 1 ) 。 表2 - 1 鄱阳湖区人口与丰十会经济状况( 2 0 0 5 年) 鄱阳湖区1 0 个县地方财政收入普遍不足，农民人均纯收入偏低。其中，鄱 阳县、余干县为国家扶贫开发工作重点县，两县的农民人均纯收入分别仅为1 5 6 2 元和1 6 2 3 元。鄱阳湖区是我国传统的粮食生产基地( 封志明，1 9 9 4 ) ，湖区1 0 县的粮食总产量为3 6 2 2 5 1 0 4 t ，其中稻谷产量为3 4 9 0 7 1 0 4 t ，占粮食总产量的 9 6 3 6 。人均占有粮食5 6 0 9 k g 。( 江西省统计局，2 0 0 5 ) 。 3 鄱阳湖区土地利用格局与动态变化分析 31 鄱阳湖区土地利用结构与空间格局 根据2 0 0 0 年鄱阳湖区的遥感解译数据可知，鄱阳湖区土地利用类型较为齐 全，利用结构以耕地为主，林地、水域次之，未利用地、草地、建设用地比例相 差不大，且土地利用结构地区差异显著。 图3 - 12 0 0 0 年都阳湖区土地利用结构圉 鄱阳湖区土地总面积为2 0 2 2 0 2 0 h m ，包括土地利用的6 个一级类型，1 9 个 二级类型。从表31 ，表32 ，表33 及图3 一l 、图3 - 2 中可见，鄱阳湖区的土 地利用结构中，耕地面积占4 41 8 ，主要分布于南昌县、湖口县、进贤县等县 市，其中南昌县的耕地面积在各地市土地总面积中比重达7 1 6 ；全省林地比重 次之，达2 53 8 7 ，主要分向于德安县、南昌市、永修县、波阳县，其中德安县 的林地面积占土地的比重超过6 0 ，都昌县、星子县、余干县的林地占上地比重 也大于2 0 7 ，而南昌县不足2 ：鄱阳湖区的第三大土地利用类型是水域，占全区 面积比重的1 95 8 其中以湖泊和滩地为主，其比例分别为87 8 和58 1 7 ，主 要分布于都昌县、新建县、余f 县、星子县、湖口县等县打，其占各地市土地总 面积的比重均超过2 2 7 ；未利用地集中分布于星子县和新建县，分别占各地市土 地面积的1 07 4 7 和1 06 7 ，而德安县、南昌市