（环境科学专业论文）乐山市沙湾区安谷电站建设景观格局及动态预测研究.pdf

四川师范大学硕士学位论文 景观格局分析表明，耕地的破碎化指数最大，为1 1 1 7 ，其次是未利用土 地景观，为9 2 9 ，其他景观类型的破碎化指数均较小。 ( 3 ) 景观多样性程度不高，景观异质性不明显。景观多样性表现出，居民 点工矿用地占绝对优势。 ( 4 ) 优势度指数最高的是水域景观，达到0 8 4 7 ，即在该景观中存在某一斑 块类型占优势的现象。 ( 5 ) 斑块演变预测研究是利用马尔可夫链模型来完成的，研究表明：研究 区各种斑块类型在5 年间发生了十分复杂的相互转换，各类景观要素均呈现不 尽相同的变化趋势。其中，面积变化最明显的是耕地和水域，其中水域面积变 化最大。 关键词：景观生态学景观格局斑块马尔可夫模型预测 i i 四川师范大学硕士学位论文 s t u d y o nl a n d s c a p ep a t t e r na n dd y n a m i cf o r e c a s to f s h a w a nd i s t r i c ti nl e s h a nc i t yw i t ht h ec o n s t r u c t i o n o f a n g uh y d r o e l e c t r i cp o w e r s t a t i o n m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e m a s t e ro fs c i e n c ec a n d i d a t e ：y a n g t i n g f i n g s u p e r v i s o r ：z o n gh a o a b s t r a c t ：t h eo r i g i n a ll a n d s c a p ep a t t e r no fs t u d yw i l lb ea f f e c t e d ，d u r i n gt h e b u i l d i n go fh y d r o e l e c t r i cp o w e rs t a t i o n o ra f t e rt h eh y d r o p o w e rp r o je c th a v eb e e n s u c c e s s f u l l yb u i l ta n dr u nf o rs o m et i m e f o rt h ec a s eo fa n g uh y d r o p o w e r , t o s t u d yt h es t u d ya r e aw i l lb eb e n e f i c i a lt ok n o wt h ec h a n g eo fl a n d s c a p ep a t t e r ni n t h es t u d ya r e a i th a si m p o r t a n ts c i e n t i f i cs i g n i f i c a n c e b a s e do nr e l a t e dr e s e a r c hi n f o r m a t i o na n da c h i e v e m e n t sc o l l e c t e da n d s u m m a r i z e da th o m eo ra b r o a d ，t h i sp a p e rc h o s et h es h a w a nd i s t r i c tw h i c hi si n l e s h a nc i t ya st h er e s e a r c ha r e a , t o o kl a n d s c a p ee c o l o g ya st h e o r e t i c a li n s t r u c t i o n a n dm e t h o d ，c o l l a b o r a t i n gw i t ht h ef i g u r e sa n dp i c t u r e so fa n g uh y d r o p o w e r w h i c ha r eb e f o r et h eh y d r o p o w e rp r o je c th a v eb e e nb u i l ta n da f t e rt h eh y d r o p o w e r p r o j e c th a v eb e e nb u i l ti nt h ei n v e s t i g a t i o na r e a , a c c o r d i n gt ot h ei n v e s t i g a t i o ni n o p e nc o u n t r y , w i t ht h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) t e c h n o l o g i e s ，t h e r a t i o na n dq u a l i t a t i v ec o m p r e h e n s i v ea p p r a i s a lo nt h el a n d s c a p ep a t t e r nc h a n g e w e r ed e e p l ya n a l y z e d s t u d y i n gt h el a n d s c a p ep a t t e r no fs h a w a nd i s t r i c tw i l lh e l p t or e f l e c tt h ed i s t u r b a n c ew h i c hh u m a na c t i v i t yt ot h ee n v i r o n m e n t t h i sp a p e rs u p p o r t e db yg i ss o f t w a r ea r c v i e w 3 2 ，t h el a n d s c a p ee l e m e n t s p a t t e r nc h a r t si nt h ea r e aw a sp r o t r a c t e d w i t ht h et e c h n o l o g yo f g l o b a lp o s i t i o n i n g s y s t e m ( g p s ) ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) ，a n da c c o r d i n g t ot h e i i i 四川师范大学硕士学位论文 _ - - - _ 一 p r i n c i p l eo fl a n d s c a p ec l a s s i f i c a t i o n ，t h ew h o l es t u d ya r e aw a sd i v i d e di n t os i x t y p e s o nt h e s eb a s e s ，d i g i t a l i z e da n g uh y d r o p o w e r sl a n d u s et y p e sm a pt os e tu p t h ed a t a b a s e ，a n dc h o s es o m el a n d s c a p ei n d e x e st oa n a l y z et h el a n d s c a p ep a t t e r n s o fs t u d ya r e ab e f o r et h e h y d r o p o w e rp r o j e c th a v eb e e n b u i l t f i n a l l y , t h e c h a r a c t e r i s t i c so fl a n d s c a p ep a t t e r na r ea n a l y z e dw i t he x c e ls o f t w a r e t h er e s e a r c h r e s u l t sa r ea sf o l l o w i n g ： 1 t h ep e r c e n t a g eo fv a r i o u sl a n d s c a p et y p e s o b v i o u sn o n ，u n i f o r m i t y , t h e d e n i z e no ri n d u s t r i a ld i s t r i c t sh a v ec o m p a r a t i v ea d v a n t a g e ，r a n k e df i r s t ，w h i c hi s a b o u t31 01 o ft h ew h o l ea r e a , f o l l o w e db yt h ec u l t i v a t e dl a n d ，w o o d l a n dg o tt o t h et h i r dp l a c e b yc o n t r a s t ，t h ea r e a so fu n u s e d l a n d 、g a r d e na n dw a t e rl a n dw e r e s m a l l 2 t h er e s u l t ss h o w e dt h a t p a t c hd e n s i t ya n dp a t c hm e a na r e ar e g u l a r l y r e s p o n d e dt ot h ec h a n g eo fl a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o n t h el a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o n v a l u ei st h el a r g e s tw h i l et h ep a t c hd e n s i t yi st h el a r g e s t b u tt h ep a t c hm e a na r e ai s t h el o w e s t ； a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so fl a n d s c a p ep a t t e r n ，t h ef r a g m e n t a t i o nd e g r e eo f c u l t i v a t e dl a n di st h el a r g e s t ，w h i c hi s11 17 ，u n u s e dl a n di sl a r g e r ，w h i c hi s9 2 9 t h eo t h e ri sl o w e r 3 d i v e r s i t yi n d e xi sl o w , l a n d s c a p eh e t e r o g e n e i t yi su n o b v i o u s i td i s c o v e r e d t h ed e n i z e no ri n d u s t r i a ld i s t r i c ti sm a i n t y p e 4 t h em a x i m u mv a l u eo fd o m i n a n c ei n d e xi sw a t e ra r e al a n d s c a p ew h i c h r e a c h e s0 8 4 7 t h ep h e n o m e n o nw h i c ho n eo ft h ep a t c ht y p eo c c u p i e dad o m i n a n t p o s i t i o nh a sb e e nf o u n di nt h i sl a n d s c a p e 5 ip r e d i c t e dt h ec h a n g e so fl a n d s c a p ep a t t e r nu s i n gm a r k o vc h a i nm o d e l t h ep r e d i c t i o nr e s u ks h o w st h a t ：a l lt y p e so f l a n d s c a p e si nt h es t u d ya r e a sc h a n g e c o m p l i c a t e d l yf r o m5 a , a n dd i f f e r e n tt y p e sh a v ed i f f e r e n tt r e n d s a m o n gt h e c h a n g e s ，t h ec h a n g eo fp l o wl a n da n dw a t e rl a n dw e r et h em o s to b v i o u s ， e s p e c i a l l yt h ec h a n g eo fw a t e rl a n d k e yw o r d s ：l a n d s c a p ee c o l o g y , l a n d s c a p ep a t t e r n ，p a t c h ，m a r k o vm o d e l ，p r e d i c t i o n i v 四川师范大学学位论文独创性及 使用授权声明 本人声明：所呈交学位论文，是本人在导师塞造指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负。 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定： 学校作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生必须按学校规定提交印 刷版和电子版学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库供 检索：2 ) 为教学、科研和学术交流目的，学校可以将公开的学位论文或解密 后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在有关网络上供阅读、浏览。 本人授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文 全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 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：局带静 签字日期：伊f 1 1 年占月7 日 导师签名： 、 场缆 签字日期：劢年f 月 日 四川师范大学硕士学位论文 1 前言 1 1 研究背景与研究意义 1 1 1 研究背景 景观格局与过程( p a t t e r n p r o c e s s ) 的研究是当前景观生态学( l a n d s c a p e e c o l o g y ) 的研究热点和难点之一【lj 。斑块动态( p a t c hd y n a m i c ) 是将景观格局 ( l a n d s c a p ep a t t e r n ) 与生态过程( e c o l o g yp r o c e s s ) 紧密结合的一个重要概念。 到目前为止，景观研究中涉及到景观格局分析方面的内容较多【2 】。景观格局与生 态过程之间是互相依存的，只有将这两者有效的结合起来进行研究，才能更全 面、更科学、更准确地理解生态学中的相关规律。 对景观格局的研究是进行景观动态( l a n d s c a p ed y n a m i c ) 研究的基础，景观格 局动态变化指的是景观在外界干扰和其自身演替的作用下，结构( s t r u c t u r e ) 和功 能( f u n c t i o n ) 方面随时间改变而发生的变化。具体来说，景观格局动态变化包括 了景观结构单元的组成成分( 其中包括：构成景观的斑块的类型、数目、面积等) 、 景观多样性、景观形状和景观空间格局等方面的动态变化，以及由此导致的景 观内能量、物质和生物在分布与运动上的差异，景观格局的这一系列动态过程 主要由内外两个方面来决定，内部由景观自身的组成结构决定，外部由作用于 该景观之上的各种外界的干扰( 如人类活动影响等) 决定。 总得来说，研究景观格局的变化情况就是要研究景观格局在时空上的结构 变化及其各景观类型间相互转变的趋势。因此，通过对不同时间段的景观格局 进行分析，就可以较为深入、直观地反映出该景观生态环境变化的状况，并且 进一步探究这些变化产生的原因和运行的机制，从而达到合理利用各类景观资 源，协调人类活动与外界环境的目标。 四川师范大学硕士学位论文 1 1 2 研究意义 从辩证法来看：“任何事物的发展都是运动和变化的”，即世界上不存在一成 不变的事物，但是我们不能一概把任何运动和变化的事物都看成是发展着的事 物。因为事物的运动和变化是多种多样的，有前进的、后退的；有向上的、向 下的；有由旧物质到新物质的、由新物质到旧物质的；还有简单的循环、重复 等等，这些都是事物运动和变化的表现。而我们所说的发展，它并不是同一事 物的简单意义上的重复和反复循环，更不是倒退下降的变化，而是事物所具有 的前进性和上升性质的特有的一种运动和变化，是特指事物由小到大、由简单 到复杂、由低级到高级、新事物代替旧事物的进步的变化，这是一种积极 的变化，而不是消极的变化。 基于以上这种哲学理论，本文利用景观生态学中的相关原理，对乐山市沙 湾区在安谷水电站建成前的景观格局及其建成前后景观斑块面积动态变化状况 进行了分析，从而可以揭示出，安谷水电站运行前后研究区景观生态状况及景 观格局的变化特征，以达到改变研究区生态环境、维护研究区生态平衡、进而 实现研究区与自然和谐共存的目标，为研究区总体规划提供一定的参考，同时 也为进一步对研究区景观格局的动态变化、生态过程和生态后果等相应的研究 打下坚实的基础。 1 2 景观生态学概述 1 2 1 景观生态学的理论基础 人们按照自身活动对景观造成的影响程度，将景观区分为了3 类即：自然 景观、管理景观和人工景观【3 】。那么，什么是景观呢? 有关景观的定义，有多种 表述方式，不同的专业背景、不同的地区以及出于不同研究目的等主观或客观 因素，都会使得学者们对于景观的定义具有不同的看法。有的学者认为景观是 诸如草原、森林、河流等人们视野可见的自然景色；也有的认为景观是反映地 形、地貌景色的图像。但无论何种定义，一般来说，关于景观的定义，可以有 2 四川师范大学硕士学位论文 两种使用方式：一种认为景观是在人类尺度( 即时空范围) 上的一个具体的区 域，它是具有数公里的生态系统的一个综合体( 原意是乐曲结构形式之一) ， 具体来说，该综合体是指包括如前所说的可直接用眼睛观察到的实实在在的事 物，这是一种直观意义上对景观一词所下的定义；而它的另一种定义则是抽象 的定义，它不是指特定尺度的景观空间异质性( s p a t i a lh e t e r o g e n e i t y ) ，而是代表 任意尺度上的，也就是说景观是一个对任何生态系统、在任意时空范围内进行 空间研究的尺度单元1 4 , 5 】。 景观生态学( l a n d s c a p ee c o l o g y ) 来源于地理学中的景观( l a n d s c a p e ) 概念以 及生物学中的生态学( e c o l o g y ) 概念，将景观概念与生态学概念相结合，就是我 们现在所说的景观生态学，这种结合方式使得地理学家们采用的表示空间的“水 平”分析方法和生态学家们使用的表示功能的“垂直”分析方法综合了起来，也就 使得在地理学中，对地理现象的空间相互作用的横向研究和在生态学中，对生 态系统机能相互作用的纵向研究结合为了一体，在此基础上，对景观空间结构 与形态特征、对生物活动与人类活动对景观格局和动态变化的影响进行相应的 研究【6 。 景观生态学是正在深入开拓和迅速发展进步中的一门新兴的学科体系，与 传统意义上的生态学学科研究相比，景观生态学它明确强调了空间异质性、等 级( g r a d e ) 结构和尺度在生态学格局和过程中研究的重要性，以及人类活动产生 的干扰现象对生态学系统的深刻影响，其中尤其突出了空间结构和生态过程在 多个尺度上的相互作用1 8 j 。 目前，景观生态学研究的核心内容就在于强调景观空间格局、生态过程与 尺度( s c a l e ) 三者之间的相互作用关系【纠。景观生态学的理论发展突出体现其 对异质性景观格局和过程的关系，以及它们在不同时空范围上相互作用的系列 研究【1 0 1 。 景观生态学的应用十分广泛，定量研究景观的空间结构特征，并在此基础 上探讨景观结构变化与人类活动之间的相互关系，不仅有助于加深对景观结构 与自然生态过程以及社会经济活动之间相互关系的了解，还能引起人们对资源 和生态环境等方面问题的高度重视，对于达到帮助研究区合理利用土地资源、 保护自然、保护生物多样性和控制水土流失乃至最终达到可持续发展 四川师范大学硕士学位论文 ( s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ) 目的等都具有重要意义。 1 2 2 国外景观生态学研究进展 在景观生态学研究方面，欧洲和北美诸国的景观生态学研究基本引领了国 际景观生态学研究发展的方向1 1 1 】。 景观生态学最早起源于欧洲，关注的重点从土地利用规划管理和设计逐渐 扩展到土地资源开发与利用、生物多样性( b i o l o g i c a ld i v e r s i t y ) 保护和生态恢复 ( e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ) 等领域，在理论上强调了景观的多功能性、综合整体性、 生物控制性以及景观与文化的协同性，并且提出了整体性景观生态学的概念 【1 2 1 4 】 o 在欧洲景观生态学的影响下，从2 0 世纪8 0 年代初，北美的景观生态学开 始兴起并很快步入了发展阶段，之后在景观生态学研究中逐渐形成了三大特色： 即注重数量化研究和模型建设研究，以及对自然景观的研列1 5 j 。 尽管各自在发展过程中，由于在所关注的对象、研究的侧重点、解决问题 所采取的技术、方式、方法等方面，欧洲和北美两大学派不可避免的存在着差 异，并且二者之间表现出鲜明的个性，但是他们之间仍不断地相互影响着、渗 透着，同心协力推动着景观生态学的不断发展和不断完割1 6 】。 1 2 3 国内景观生态学研究进展 相对于国际上的景观生态学发展而言，我国在景观生态学方面的研究起 步还比较晚，发展的历史还很短暂，并且是在近几十年开始才受到学术界的 关注。2 0 世纪8 0 年代初，我国才开始介绍景观生态学的相关概念、理论与 研究方法等。1 9 8 1 年我国著名自然地理学家黄锡畴先生创办了全国性学术 期刊一地理科学，并在该期刊上发表了文章德意志联邦共和国生态环 境现状和保护，就在同一年、同一篇刊物上，华中农业大学副教授刘安国 先生也发表了一篇文章名为：捷克斯洛伐克的景观生态学研究，这两篇 文献是我国学者在国内正式刊物上首次对景观生态学作介绍的文献；而在 4 四川师范大学硕士学位论文 三年后也即1 9 8 4 年，黄锡畴先生等在地理学报上发表的报告：长白 山高山苔原的景观生态学分析，则是我国国内关于景观生态学方面的第一 篇研究性的报告【l 。景观生态学传入我国后，在国内立即激起了该领域学 者们研究的激情，1 9 8 9 年l o 月，中国第一届“景观生态学术讨论会”在辽宁 省省会一沈阳召开，这是我国景观生态学发展中一个重要的里程碑；至此， 即2 0 世纪9 0 年代以后，我国景观生态学的研究更加朝气蓬勃，一系列关 于景观生态学的会议如雨后春笋般相继在国内多个城市召开：19 9 6 年，在 北京召开了第一届“全国景观生态学会议”，1 9 9 9 年，在昆明召开了第二届 “全国景观生态学会议”，1 9 9 8 年，在沈阳成功召开了“亚洲及太平洋地区景 观生态学国际会议”【l 引。2 0 年来，我国的景观生态学研究始终蓬勃发展， 引人注目，并逐步走向符合我国国情的、具有中国特色的景观生态学【l 引。 总而言之，我国景观生态学研究正处在一个高速发展的关键阶段。但不可 否认的是，我国的景观生态学领域还存在一些不足之处：比如缺乏系统的 理论和实际的研究，然而任何一项科学研究，如果不与社会的生产实践、 人类的生活实际密切结合，那对它的进一步发展将是相当不利的；另外， 该领域还需对相应的人才加大培养的力度。 1 3 景观格局研究的相关理论 1 3 1 景观格局的概念 景观格局( l a n d s c a p ep a t t e r n ) 是景观生态学中的核心研究内容之一，它是 指在自然或者人为因素的影响下形成的，一系列大小不一、形状各异，排列不 同的景观镶嵌体，它既是景观异质性( l a n d s c a p eh e t e r o g e n e i t y ) 的具体表现形 式，同时它又是包括外界干扰在内的各种生态过程，在不同尺度上作用的结果【7 j 。 在景观生态学中，我们所研究的景观格局通常就是指的空间格局( s p m i a l p a t t e r n ) ，也就是斑块( p a t c h ) 及其组成斑块的内部各单元的类型、数量、排列方 式等内容。 景观格局分析的目的就是从看起来似乎没有规律的景观要素镶嵌体中，发 5 四川师范大学硕士学位论文 现其隐含的、有意义的规律性，并由此确定产生和控制空间格局的因子以及机 制【1 9 。2 。 1 3 2 景观格局分析现状 目前关于景观格局的分析主要有两种方式：普遍的景观格局分析方式以及 针对特有生态过程的景观格局分析方式。这里所说的普遍的景观格局分析指的 是以一定的区域为研究目标，利用传统的景观格局指数，对该研究区域的景观 类型和景观结构组成特征等内容进行描述【2 2 1 。这种景观格局分析方式在早期的 景观格局研究中占据着优势，在这种景观格局分析过程中，大多数景观格局指 数都被提了出来。针对特定生态过程的景观格局分析方式的提出，是在景观生 态学家们深刻认识到景观格局过程关系的重要性以后，该分析方式是景观格局 分析的更高层次，它是当前及未来的景观格局分析中起主导作用的一种分析方 式【2 2 1 。 1 3 3 景观格局研究的未来 未来景观生态学家们的一个重要任务，就是在一定范围的时空尺度上，选 取一系列具有典型生态学意义的景观格局指数，对景观格局的时空变异性进行 描述，并使景观格局的时空变化规律与一定的景观生态过程相互联系起来，除 此以外，还要对景观格局与景观过程在该范围时空尺度上的相互作用关系作出 解释【2 2 1 。 景观生态学是- 1 7 集地理学( g e o g r a p h y ) 、数学( m a t h e m a t i c s ) 、统计学 ( s t a t i s t i c s ) 等学科为一体的新兴的综合性学科1 2 3 】，其它相关学科的理论基础和研 究方法都可以为景观生态学的研究提供参考和服务。同样，对于景观格局分析 来说，它作为景观生态学中的核心内容，适当引入其它相关学科的研究技术与 方法，有助于景观格局分析领域的快速发展i 2 2 j 。 6 四川师范大学硕士学位论文 1 4 论文研究思路 本次研究是以乐山市沙湾区为研究对象，在景观生态学相关原理的基础上， 结合马尔可夫数学模型，借助地理信息系统( g i s ) 的空间分析能力，对预处理 过的图像进行解译和景观类型划分，得出构成景观的斑块数目、面积以及边界 长度等基础数据。在计算机相应软件( e x c e l 、f r a g s t a t s 3 3 、b i o d a p 等) 和一系 列研究区景观专题图形资料的帮助下，对安谷水电站建成、运行前研究区的景 观格局进行计算分析，并预测景观斑块面积在水电站建成后的动态变化情况。 1 5 论文研究目标 本研究的目标主要有以下五个： 一是在阅读大量相关文献、书籍的基础上，仔细分析景观生态学原理对景 观格局研究的理论指导意义，明确景观格局的概念，并对其一系列研究方法进 行归纳、总结： 二是在目前先进的采样技术支持下，尽可能快而准地完成对研究区景观数 据情况的实地采集和搜集工作； 三是将采集和搜集到的相关资料( 包括数据、图件资料等) 进行图形拼接、 解译及矢量化，将所得数据进行处理，为景观格局指数的计算和景观格局动态 预测做好准备； 四是利用两个时段( 安谷电站建成前和建成后) 土地利用数据，以及对相关文 献结论的总结，利用马尔可夫数学模型对各景观类型斑块面积间的转化情况进 行预测； 五是通过认真的科学研究态度和科学、合理的设计，寻找适当的技术途径， 加强新技术在景观生态学研究领域中的应用，以此推动景观生态学的研究进展。 7 四川师范大学硕士学位论文 1 6 论文研究方法及主要技术 本文采用的研究方法主要有文献法、分类法、比较法、预测法和相应的数 学统计方法等等。 文献法( 又称历史文献法) ，指的是对现存的与研究有关的文献资料进 行搜集，并从资料中选取可用信息，以达到调查研究目的的方法。该过程 的重点以及难点主要在于两个方面：一方面是在众多文献资料中，如何快 速而准确的选取适用于本研究的资料；另一方面是对搜集到的文献资料， 如何进行恰如其分的分析与使用。在本文中，采用文献法主要在于对景观生 态学的理论基础，国际、国内的景观生态学研究进展以及景观格局分析现状进 行了梳理、展望了景观格局研究的未来，并对研究区概况( 包括地理位置、地 质地貌、气候特征等) 进行了搜集与分析。 分类法是指在认识、使用某种事物的时候，以事物的性质、特点、用途 等作为分类的标准，将符合同一标准的事物聚集在一起，将不属于同一标 准的事物分开的一种方法。在本文中，分类法主要应用在对景观生态类型进行 分类，在此基础上分析各景观类型的景观格局和斑块面积转移情况。 比较法是认识某种事物的一种基本的说明方法，它指的是运用观察或者是 分析的方法，找出所研究对象之间的相同之处与不同之处，该方法具体而细致 地突出了事物或事理的相关特征。在本文中，采用比较法主要是对研究区景观 斑块面积在安谷水电站建成前与建成后的变化以及转移情况作了一个详细的比 较。 预测法是指根据客观对象的已知信息，运用各种定性和定量的分析理论与 方法，对该对象未来发展的趋势和水平进行判断和推测的一种活动。在本文中， 预测法主要体现在利用马尔可夫模型预测研究区在安谷水电站建成后各景观类 型在土地利用面积方面相互之间的转移情况。 数学方法主要用在对研究区景观格局指数的计算方面，为分析阶段提供数 学依据。 本文主要以景观生态学原理、生态系统生态学原理为基础，综合运用了地 理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 、遥感( r e m o t es e n s i n g ，r s ) 等 8 四1 1 i 师范大学硕士学位论文 现代先进技术手段。在g i s 软件a r c g i s8 0 和m a p i n f o7 0 支持下对研究区的景 观格局进行研究分析，以r s 信息为数据源，使用图象处理系统对景观类型进行 解译、分类，并获取景观类型图。用f r a g s t a t s 3 - 3 软件计算部分具有代表意义的 景观格局指数，在此基础上进行景观生态格局研究。采用了马尔可夫转移矩阵 的研究方法，用以解释研究区景观斑块面积在安谷水电站建成前与建成后的变 化情况，并对几年后该研究区的斑块面积变化进行预测。 1 7 论文研究原因 本文选取乐山市沙湾区作为研究对象， 第一，该研究区的景观类型比较丰富， 型性和实用性，具有研究价值。 主要有如下三点原因： 对景观相关内容的研究有一定的典 第二，早在本研究开始之前，在导师的指导下，本人曾对该研究区进行了 为期一周的实地考察、学习与相关数据的采集工作，所以对该研究区域的情况 比较熟悉，这有利于增强该研究的可靠性与可行性。 第三，本研究区的数据资料连贯性比较好，有较高的可比性，有利于增强 本研究区的预测研究的可靠性。 9 四川师范大学硕士学位论文 2 研究区概况 2 1 研究区地理位置 乐山市沙湾区，是我国现代著名的无产阶级文学家、诗人郭沫若先生的故 乡，地处四川i 盆地珏南边缘，属于盆周山地的结合地带畔j ，位于乐山市西南部 太渡河( d a d ur i v e r ，古称“沫水”) 的下游，幅员面积约6 1 0 平方公里1 2 ”。 地理坐标介于东经1 0 3 0 2 5 1 3 ”1 0 3 0 4 4 1 0 ”，北纬2 9 。1 1 1 8 “2 9 。3 1 3 0 ”之间“。 周边相邻6 个区市县：东临五通挢区和健为县，南界沐川、峨边两县，西靠峨 眉山市，北连乐山市市中区【2 6 】。 图21 沙湾行政区域图 f i g21a d m i n i s t r a t i v er e g i o n a lm a p o f s h a w a n 2 2 研究区气候特征 沙湾区深居内陆，属于亚热带季风区，气候呈湿润性季风气候，一年有四 季，其特点是一年四季分明，雨量充沛，夏季降水较多而且多暴雨，尤其多为 四川师范大学硕士学位论文 夜间降雨，这是该区一个主要特征【2 5 , 2 6 。 全年平均气温为1 7 3 c ，最热的月份在7 月，该月平均月气温为2 6 。c ；最 冷的月份为1 月，该月平均月气温为7 3 。年平均日照数为1 0 9 1 。6 小时，日极 端最高气温为3 8 1 ，日极端最低气温为一4 3 c 2 5 , 2 6 1 。 当地自然灾害有干旱、洪涝、暴雨、泥石流、低温、大风、冰雹等等 2 5 , 2 6 】。 以下分别为降雨和日照的具体情况： 降雨方面，由于海拔高度的变化以及迎风坡和背风坡的影响，区内坝丘区 和山区降雨的差异通常达到5 0 0m m 以上，坝丘区多年平均年降雨量为1 2 0 0 - - - 1 4 0 0m m ，主要特征是北少南多，东少西多，二峨山、三峨山等中山顶部的降雨 量甚至达到1 9 0 0m m 以上 2 5 , 2 6 。 四季降雨量分配不均是该沙湾区季风气候的显著表现，春季降雨量为2 3 0 7 m m ，占全年降雨量的1 7 ，夏季降雨量为7 8 2 7m m ，占全年降雨量的5 9 ， 秋季降雨量为2 6 7 6m m ，占全年降雨量的2 0 ，而冬季降雨量仅为5 4 4m m ， 仅占全年降雨量的4 - - 5 2 5 , 2 6 。 降雨最集中的月份是7 月和8 月两个月，平均降雨量分别为3 1 4 4m m 和 3 2 1 7m m ，降雨量最少为1 月和1 2 月两个月，平均降雨量分别是1 5 4m m 和1 4 6 m m 。随着海拔高度升高，该区冬季的雨量比例稍微有所增大，对于山地区域， 降雨强度随高度的上升而增加。全年平均降雨量为1 4 3 0m m ，降雨日数平均为 1 8 5 天左右，最多年份里降雨日数能够达到2 1 0 天，最少年份降雨日数也有1 5 0 天【2 5 筇1 。 简而言之，沙湾区水资源总量丰富。其降水的情况可总结为如下三个特点 【2 5 ，2 6 1 ： 各地降雨的差异比较大； 雨量充沛； 干湿变化大，冬旱夏涝，季节分配不均【2 5 , 2 6 】。 日照方面，沙湾区主要是受地形和降水、云雾等的影响，分布较为悬殊。 开阔地日照小时数随着海拔高度每上升1 0 0m 而下降5 1 0 个小时，光照资源 的季节分配合理，夏季是黄金时期，每年的7 月和8 月是高光照时期，其次是4 月，由于有较好的光热条件，坝区和低山区几乎没有高温干旱、严寒冰冻的现 四) l lo 币范大学硕士学位论文 象发生，农作物四季都能正常生长，光照资源的有效性好，利用率高 2 5 , 2 6 1 。 2 3 研究区河流 沙湾区境内的主要河流是大渡河和沫溪河。 大渡河古称沫水( 亦称铜河) ，它发源于青海省的巴颜喀拉山( 昆仑山脉 东延部分) 南麓，由大金川( 即大渡河上游，在川西北) 、小金川( 源出邛 崃山，四川省西部) 在丹巴县城东汇合，经石棉、汉源、峨边自治县，由沙湾 区范店乡李子坪村入境，经龚嘴、铜街子、福禄、沙湾，从嘉农镇燎原材出境， 最后在乐山注入峡江，在沙湾区境内的流长为11 8k m ，流域面积为3 6 9 3 5 k m 2 【2 5 , 2 6 1 。 沫溪河是氓江的次要支流，它的发源地是峰顶山北坡，流至五通桥区西榕 镇，最后入氓江，流长为4 4k m ，流域面积为3 1 3k m 2 【2 5 , 2 6 】。 2 4 研究区土壤 沙湾区因地质结构复杂以及受到多种因素的综合影响，形成了多种多样的 土壤类型，大致可分为六大土类，十一个亚类和三十五个土属【2 6 1 。 六大土类分别包括水稻土、潮土、紫色土、黄壤土、黄棕壤土以及石灰岩 4 - 1 2 6 1 j _ o 各类土占耕地面积的比重分别是：水稻土面积为7 3 0 4 7 亩，占耕地总面积 的4 2 5 8 ；潮土面积为7 8 3 8 亩，占耕地总面积的4 0 5 7 ；紫色土面积为2 0 2 8 1 亩，占耕地总面积的1 1 8 2 ；黄壤土面积为4 2 4 1 3 亩，占耕地总面积的2 4 7 2 ；黄棕壤土面积为1 5 6 8 2 亩，占耕地总面积的9 1 4 ；石灰岩土面积为1 2 3 0 2 亩，占耕地总面积的7 1 7 t 2 5 , 2 6 1 。 沙湾区土壤基本特点如下： 幼年性较强 2 5 , 2 6 】； 幼年土壤与冲积土壤碳酸钙含量及碱度普遍较耐2 5 ，2 6 】； 1 2 四川师范大学硕士学位论文 土壤内有机质积累普遍较高1 2 5 , 2 6 ； 部分紫色土母质黄化、酸化明显，发育进程向黄壤土过渡 2 5 , 2 6 1 ； 土壤质地明显偏重1 2 5 , 2 6 。 2 5 研究区动植物资源 2 5 1 研究区植物种类与生态分布 2 5 1 1 植物种类的多样性 经过调查和查阅有关资料初步统计，本研究区共有维管植物1 1 2 科3 0 4 属 4 0 2 种。其中蕨类植物1 5 科1 9 属2 5 种；裸子植物6 科9 属1 0 种；被子植物9 1 科2 7 6 属3 6 7 种。以禾本科、菊科、蔷薇科、豆科、大戟科、唇形科、伞形科 的种类较多，都在1 0 中以上，其中禾本科和菊科合计占总种数的2 0 ，这些科 从区系分析来看，都是全世界分布的科。菊科是植物界最大的一个科，其果实 具有特殊的扩散能力，个体的适应能力很强，它的分布和人类活动有直接关系， 很多种类是农田杂草，禾本科植物种类也相当多，也多以农田的杂草分布方式 出现。 2 5 1 2 资源植物 研究区主要的中药材有黄连。 泽泻、薄荷、荆芥、木瓜、积壳、 白术、天麻、党参、该仁、麦冬、白益、 栀子、厚朴、杜仲、何首乌等1 2 5 , 2 6 。 2 5 1 3 保护植物 据国家林业局、农业部颁布的国家重点保护野生植物名录( 第一批) 四川师范大学硕士学位论文 ( 1 9 9 9 ) ，本调查区内共发现国家重点保护野生植物3 种，其中i 级保护植物1 种，i i 级保护植物2 种。银杏、桫椤、喜树这3 种保护植物在本区无野生分布， 均分布在路旁宅边，系人工栽培。电站库区淹没范围内及施工占用区域没有发 现保护植物。 2 5 1 4 种子植物区系组成 根据植物区系地理，研究区在中国植物区系划分中属于泛北极植物区中 国一喜马拉雅森林植物亚区中的横断山脉区。根据吴征镒教授( 1 9 9 1 ) 关于中国 种子植物属的分布区划分，本区种子植物2 8 5 属可划归为中国所有分布区的1 5 个类型1 8 个变型。本区植物区系特点如下： 1 本区植物区系分布以世界分布、泛热带分布为主； 2 物种较丰富，占四川省维管植物科( 2 3 2 科) 的4 8 2 8 ；属( 1 6 2 1 属) 的1 7 5 8 ；种( 9 2 5 4 种) 的4 3 3 ： 3 中国特有分布占一定比例。如喜树、杉木等； 4 调查区域内无地方特有属和特有种。 2 5 2 研究区动物种类与生态分布 调查后，经初步统计研究区内共有脊椎动物2 0 目4 4 科1 0 8 种，其中两栖 纲动物有1 个目4 个科7 种，以蛙科种类最多；爬行纲动物有2 个目7 个科1 0 种，以游蛇科种类最多；鸟纲动物有1 2 目2 6 个科7 4 种，其中雀形目鸟类4 8 种，非雀形目鸟类2 6 种，以雀形目鸟类占优势；哺乳纲动物有5 目7 科1 7 种， 以啮齿目种类居多共6 种，其次是食肉目5 种。在以上动物物种中共有国家i i 级重点保护动物6 种，即鸢m i l v u sm i g r a n t 、雀鹰a c c i p p i t e rn i s u s 、游隼f a l c o p e r e g r i n u s 、短耳鹗a s i o f l a m m e u s 、斑头鸺鹃g l a u c i d i u mc u c u l o i d e s i 、水獭l u l r a l u t r a 另外有四川省重点保护动物豹猫p r i o n a i l u r u sb e n g a l e n s i s1 种。 1 4 四川师范大学硕士学位论文 2 5 2 1 两栖类的种类和区系组成 共调查到两栖动物共1 个目