城环学院-罗璇-普兰店市土地利用景观格局及其生态环境效应.doc

Liaoning Normal University教师指导本科生科研训练项目研究论文题 目： 普兰店市土地利用景观格局及其生态环境效应学 院： 城市与环境学院专 业： 地理科学班级序号： 2班16号学 号： 20081135020042学生姓名： 罗璇指导教师： 张华 2010年12月普兰店市土地利用景观格局及其生态环境效应学生：罗璇 指导老师：张华城市与环境学院地理科学专业2008级摘要：基于研究区2005年的土地利用图形数据，选用生态意义较明确的景观特征指数，从斑块类型和景观2个水平上定量分析了普兰店市景观空间格局，并揭示了土地利用景观格局对区域生态环境的影响。结果表明：旱地景观是普兰店市面积最大、分布最广、连续性最强的基质景观，其面积比例为45.5%，斑块个数比例为5.0%，平均斑块面积0.86km2/个，斑块分离度仅为0.03；林地景观的面积比例也较大，为33.9%，草地和沼泽地的面积比例较小，分别为0.64%和0.03%。大部分旱地景观分布在普兰店市南部，林地景观大多分布在北方。城乡用地、水田则相对集中分布在南部沿海地区。普兰店市的生态环境指数为0.40，其生态环境质量总体一般。关键词：土地利用；景观空间格局；景观特征指数；生态环境效应；普兰店市Abstract: Basing on the sketch date of land use in the year of 2005, using the more explicit landscape metrics we quantify and analyze the landscape spatial pattern in Pulandian and in term of regions and banners to reflect the affect of landscape pattern on regional eco-environmental. The result shows: (1) Dry land is the biggest in area, the most extensive in distribution, and the strongest in consecution substrate landscape in Pulandian. Its area proportion is 45.5%, patch number proportion 5.0%, average patch area higher than 0.86km2/per, patch dispersion index only 0.03. The area proportion of woodland is also great by 33.9% . The area proportion of grassland which is 0.64% and wetland which is 0.03% is small. (2).Most dry land is in the south of Pulandian, and woodland is mostly in the north. Paddy field，town and country land are in the south parts in concentrative distribution .(3) Eco-environment index in Pulandian is 0.40, the condition of eco-environment is in secondary.Key words: landscape spatial pattern；landscape metrics；eco-environmental effect；Pulandian引言土地利用/土地覆盖（LUCC）是IGBP与IHDP（全球变化人文计划）两大国际项目合作进行的纲领性交叉科学研究课题，其目的在于提示人类赖以生存的地球环境系统与人类日益发展的生产系统（农业化、工业化、城市化等）之间相互作用的基本过程1。20世纪70年代，全球气候变化研究是国际社会学术研究的热点领域之一，随着研究的深入，人们认识到由人类活动所导致的土地利用/土地覆被变化（LUCC ）是引起生态环境和气候变化的主要驱动力，同时又可对人类社会的可持续发展产生重大的影响2。因此，土地资源的可持续利用是区域经济和可持续发展的重要保证，特别是在沿海地区工业化和城市化发展所带来的土地利用压力更为显著。以往的学者曾对普兰店市的土地利用进行分析，大连市也曾受招标单位委托，为普兰店市土地利用总体规划修编项目进行公开招标3。本文基于普兰店市的土地利用图形数据，计算出相关的景观多样性、优势度指数等景观特征指数，对普兰店市土地利用景观格局进行分析，并深入研究其生态环境效应，预测土地利用/土地覆盖变化，进而评估生态环境问题，使得普兰店市土地利用有更广阔的发展前景4。1研究区概况普兰店市位于辽东半岛中南部东侧，沿中脊向东南、西南方向倾斜，与韩国、日本隔海相望，南接大连，北通沈阳，东西连渤、黄二海。地理坐标为东经12152301221845，北纬392000395900之间（图1）本区山脉为千山山脉余脉，由西北向东南延伸变缓，最高山峰华尖子海拔808.6m，平均海拔200300m，大部分地区属于剥蚀地貌，整个地形北高南低、西高东低。境内有大小河流223条，其中碧流河流程达150km300km，发源于盖州市小石棚乡。流程在30km以上的河流友大沙河、复州河、鞍子河、清水河、吊桥河、甲河、占子河等。有大型水库一座：刘大水库。中型水库三座：红旗水库、大梁屯水库、五四水库。图1普兰店市地理位置图Fig.1 Geographic location of Pulandian本区气候属于南温带湿润半湿润季风气候。平均气温8.410.6。一月份最低，平均气温-7.2-9.5，极端最低气温-19.6；七、八月份最高，平均气温22.823.8，极端最高气温37.4。平均年日照2547.7小时，平均年湿度为67%，平均年降雨量为596.9723.3mm，平均地温13左右。无霜期为174188天。土壤为残疾母质和坡积母质上发育形成的棕色森林土，土壤质地为棕壤，土层较薄，石砾量较高，腐殖质含量较低，剖面过渡不明显，PH值在6.7左右，呈酸性。森林覆盖率为94.1%。2研究方法2.1土地利用景观斑块类型划分本研究的基础数据为研究区2005年的土地利用图形数据，为土地资源的二级分类系统（25类）。考虑到景观格局研究的需要和辽宁沿海区域的地理环境状况，应用时将二级分类归并为水田、旱地、林地、草地、水域、滩涂、城乡工矿居民用地（以下简称为城乡用地）、沼泽地和未利用地共9种景观斑块类型（表1）。表1 研究区景观斑块类型及含义Table 1 Landscape patch-type and meanings in Pulandian土地利用景观斑块类型含 义水田指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，用以种植水稻，莲藕等水生农作物的耕地，包括实行水稻和旱地作物轮种的耕地旱地指无灌溉水源及设施，靠天然降水生长作物的耕地；有水源和浇灌设施，在一般年景下能正常灌溉的旱作物耕地；以种菜为主的耕地，正常轮作的休闲地和轮歇地林地指郁闭度30%的天然木和人工林。包括用材林、经济林、防护林等成片林地；郁闭度40%、高度在2米以下的矮林地和灌丛林地；疏林地（郁闭度为10%30%）；未成林造林地、迹地、苗圃及各类园地（果园、桑园、茶园、热作林园地等）草地指覆盖度在50%的天然草地、改良草地和割草地。此类草地一般水分条件较好，草被生长茂密；覆盖度在20%50%的天然草地和改良草地，此类草地一般水分不足，草被较稀疏；覆盖度在5%20%的天然草地。此类草地水分缺乏，草被稀疏，牧业利用条件差水域指天然形成或人工开挖的河流及主干渠常年水位以下的土地，人工渠包括堤岸；天然形成的积水区常年水位以下的土地；人工修建的蓄水区常年水位以下的土地；河、湖水域平水期水位与洪水期水位之间的土地；滩涂指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮侵地带城乡、工矿、居民用地指大、中、小城市及县镇以上建成区用地；农村居民点；独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、油田、盐场、采石场等用地、交通道路、机场及特殊用地沼泽地指地势平坦低洼，排水不畅，长期潮湿，季节性积水或常积水，表层生长湿生植物的土地未利用土地指地表为沙覆盖，植被覆盖度在5%以下的土地，包括沙漠，不包括水系中的沙滩；地表盐碱聚集，植被稀少，只能生长耐盐碱植物的土地；地表土质覆盖，植被覆盖度在5%以下的土地；地表为岩石或石砾，其覆盖面积5%以下的土地；其他未利用土地，包括高寒荒漠，苔原等2.2景观格局指数计算从斑块类型和景观2个水平上，选用生态意义较明确的景观格局指数5-9：斑块类型面积及面积比例、斑块数（n i）、斑块分离度（F）以及景观多样性指数（H）、优势度指数（D）、均匀度指数（E）和景观破碎化指数（C）等，来分析研究区景观格局的空间变化特征。 斑块分离度（F）F表示某一景观斑块类型个体分布的分离程度。其值越大,表明该景观类型在地域分布上越分散。其计算公式为：式中n i为景观斑块类型i的斑块数，A i为景观斑块类型i的总面积，A为总景观面积。 景观多样性指数（H）H是一种基于信息理论的测量指数，能反映不同景观类型分布的均匀性和复杂性的程度，特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感。计算公式为：式中Pi为景观斑块类型i在景观中所占的面积比例；m为景观类型数。 景观优势度指数（D）D通常用多样性指数的最大值与实际计算值之差来表示，用于测度景观结构组成中某种景观要素支配景观的程度，亦即反映某种景观斑块类型在景观中所处的位置或重要性。计算公式为：DHmax-HHmax+Hmaxln（m） 景观均匀度指数（E）E通常以多样性指数和其最大值的比值来表示，可反映景观中各斑块类型在面积上分布的不均匀程度。其公式为：EHHmax 景观破碎化指数（C）景观破碎化是指由于自然或者人文因素干扰所导致的景观类型由简单到复杂的过程，亦即景观由单一匀质到复杂异质的过程。景观破碎化指数能够反映景观空间结构的复杂性和人类活动对景观结构的干扰程度。其计算公式为：CN/A式中N为研究区斑块总数，A为总景观面积。2.3区域生态环境指数（EV）计算引用杨述河等人1依据专家征询和层次分析法得出的土地利用分类系统及其生态环境指数赋值表（表2），基于研究区土地利用二级分类系统中各类景观面积的大小，以EV定量表征某一区域内生态环境质量的总体状况，EV值越大，表示生态环境质量越高。其计算公式为：式中LUi为区域内t时期第i种景观类型的面积，Ci为生态环境指数赋值，A为区域总景观面积。表2 研究区景观斑块类型及其生态环境指数赋值Table 2 Landscape patch-type and its eco-environment value in Pulandian景观斑块类型土地利用二级类型生态质量指数赋值景观斑块类型土地利用二级类型生态质量指数赋值耕地水田0.30水域河渠、水库坑塘、滩地0.55旱地0.25湖泊0.75林地有林地0.95城乡用地城镇用地、农村居民点0.20灌木林地0.65其他建设用地0.15疏林地0.45沙地沙地0.01其他林地0.40盐碱地盐碱地0.05草地高覆盖度草地0.75湿地沼泽地0.65中覆盖度草地0.45石砾地裸土地0.05低覆盖度草地0.20裸岩石砾地、未利用地0.013结果与分析3.1普兰店市土地利用结构分析图2为研究区不同景观类型面积比例的统计结果。从各景观类型的分布面积看，研究区优势景观类型为旱地，面积为1277.91km2，占研究区总景观面积的45.5%，其次为林地，面积分别为952.54km2，面积比例为33.9%；城乡用地面积亦较大，为334.83km2，占11.9%；水田，水域面积较小，分别占5.3%和2.7%；草地，沼泽地的面积比例均不足1%；沼泽地面积最小，仅占0.03%。图2 普兰店市景观类型的面积比例Fig. 2 Area inverse proportion of landscape type in Pulandian3.2 普兰店市景观格局指数分析图3为普兰店市不同景观类型的斑块数量、平均斑块面积及斑块分离度的统计结果。在斑块类型水平上，从斑块数量看，研究区城乡用地景观的斑块数最多，为1597个，占研究区总景观斑块数的49.2%，。其次为林地景观，为37.4%，；水田，旱地景观比例相差不大，其斑块个数比例分别为4.9%.，5.0%，草地，水域分别占研究区斑块数的1.4%.，2.2%。而沼泽地景观的斑块数只有3个，仅占研究区总景观斑块数的0.09%；从平均斑块面积看，还是旱地景观平均斑块面积最大，为7.94 km2/个，其次是水田，水域，分别为0.94 km2/个，1.07 km2/个，林地景观的平均斑块面积是0.78 km2/个,草地景观的平均斑块面积是0.41 km2/个，沼泽地景观的平均斑块面积是0.33km2/个，城乡用地景观的平均斑块面积最小，为0.21 km2/个；从斑块分离度看，研究区旱地景观的斑块分离度最小，其次为林地，水田、城乡用地景观的斑块分离度也较小，分别为0.002和0.003；草地景观的斑块分离度相对较大，为0.01，沼泽地景观的斑块分离度最大，为0.054。从景观水平上统计发现（表3），普兰店市的总斑块数为3249个，平均斑块面积为0.86km2/个，景观多样性指数为1.27，优势度指数为0.68，均匀度指数为0.65，景观破碎化指数为1.16。上述研究结果表明，在普兰店市，旱地景观面积最大，分布最广，斑块分离度最小，连续性最强，属基质景观。林地面积也较大。同辽宁省其他一些沿海城市相比较，普兰店市与瓦房店市斑块个数近乎相同，但是平均斑块面积中普兰店市则最小。景观多样性指数为1.27。其中，景观优势度指数0.68，与庄河市相差不大。均匀度指数与其他几个城市相比较最大，为0.65，在景观破碎化程度上，普兰店市景观破碎程度最大，为1.16。 由此可见 ，普兰店市在景观水平上优势不大。图3 普兰店市各景观类型的斑块数、斑块平均面积、斑块分离度 Fig. 3 Patch number, mean patch area and isolation index of landscape patch-type in Pulandian表3 普兰店市景观特征指数Table 3 Landscape metrics in coastal cities of Pulandian研究区斑块个数平均斑块面积最大斑块指数景观多样性指数优势度指数均匀度指数景观破碎化指数NPMPS(km2)LPI(%)景观类型HDEC普兰店市32490.8645.5旱地1.270.680.651.163.3普兰店市土地利用景观分析图4为普兰店市土地利用景观类型空间分布格局，从图中可以看出，大部分旱地分部在普兰店市南部，占地面积最大，林地主要分布在北部地区，水田和城乡用地相对集中地分布在南部临海地带，草地，水域，沼泽地等景观面积很小，大面积的旱地景观也表明：普兰店市因受自然或人为干扰，导致土地资源保持不够完好，还应合理使用土地资源，保持生态系统。图4 普兰店市土地利用景观斑块类型空间分布Fig. 4 Distribution of landscape patch-type area in Pulandian3.4普兰店市生态环境质量分析普兰店市生态环境指数计算结果如图5所示。可以看出，普兰店市的生态环境指数为0.40，与瓦房店市相差不大。表明普兰店市的生态环境质量好于锦州市，盘锦市，低于庄河市，营口市。再综合观察比较图3和图5，可以看出景观类型为旱地的研究区（普兰店市，瓦房店市）的生态环境指数大于景观类型为城乡用地的研究区（锦州市，盘锦市），小于景观类型为林地的研究区（庄河市，营口市）。普兰店市的旱地景观面积较大，而草地，水域，沼泽地的面积较小，景观破碎化程度较高，而庄河市林地景观面积较大，平均斑块面积大于普兰店市，景观破碎化指数很低，仅为0.01，景观类型是林地，可以看出普兰店市生态环境质量要低于庄河市。图5辽宁沿海城市生态环境指数Fig. 5 Eco-environment index in coastal cities of Liaoning Province4结语通过对普兰店市土地利用景观格局的分析，可以发现普兰店市平均板块面积最大，旱地景观