西藏普蘭縣土地覆被景觀分析

徐霞

（四川師范大學 地理與資源科學學院，成都 610101）

景觀生態學是地理學與生態學之間的交叉學科［1］。景觀結構所體現出的空間異質性特征，使其不但成為認識和研究比物種、種群、群落或生態系統更大尺度的生態過程的框架，而且由于人類的經濟、開發活動也是主要在景觀層次上進行的，也使景觀成為研究人類活動對環境影響的合適尺度［2］。景觀生態學研究的重點主要集中在以下幾個方面:空間異質性或格局的形成及動態；空間異質性與生態學過程的相互作用；景觀的等級結構特征；格局－過程－尺度之間的相互關系；人類活動與景觀結構、功能的反饋關系及景觀異質性（或多樣性）的維持和管理［3－8］。土地是人類最基本的生產資料和最重要的勞動對象，它的利用方式和利用強度影響著經濟與社會發展的進程，同時也影響著經濟、社會和自然資源的可持續發展［9］。深入理解與分析縣域尺度上的土地覆被景觀格局，以及影響其產生與發展的地形、土壤等因素，可以為政府進行土地整理、開發利用及宏觀調控提供重要的依據。從研究方法上看，早期景觀生態學方法主要是利用航片、各種照片和地圖資料來研究景觀的結構和形態，以區域地理和植被調查方法為特點，目前，隨著遙感技術和地理信息系統的發展，現代景觀生態學在研究宏觀尺度上景觀結構、功能和動態諸方面的方法也發生了顯著變化［10］。

西藏普蘭縣由于人口數量少，經濟不發達，人類活動對生態環境的影響小，土地覆被主要是自然形成的景觀，如何根據其土地覆被特點，合理利用土地資源，提高土地生產效益，成為實現普蘭縣社會經濟與自然資源可持續發展的重要課題。本文運用景觀格局空間分析方法與生態位態勢理論，分析普蘭縣的土地覆被在空間格局上的分布特征，并從生態位角度上揭示其產業結構與土地覆被的關系。

1 研究方法

1.1 研究區概況

普蘭縣是位于西藏西南部的半農半牧縣，是西藏佛教圣地之一，地理坐標為東經80°27′－82°30′，北緯30°00′－31°13′，南鄰尼泊爾，東接西藏的仲巴，北靠札達縣與革縣。全縣面積為1.25萬km2，縣域平均海拔4500 m以上。該縣以高原山地為主，中部較高，主要山峰有納木那尼峰，為喜馬拉雅的主要高峰之一，以及岡底斯山的主要山峰——岡仁波齊峰（神山），這兩大山脈構成普蘭的地貌骨架?？h內有著名的湖泊——瑪旁雍錯（佛教中的圣湖），以及其西邊的縣內第二大湖——拉昂錯，構成了縣內重要的濕地景觀，并由此延伸出發達的水系。境內新構造運動活躍，斷裂發育，地表破碎；由于境內地層地質年齡短，成土年齡短，加之海拔高，氣候寒冷，物理風化占主導地位，土壤化學風化及成土作用弱，因此土層淺薄，土壤粗骨性強，石礫含量高，耕作土壤主要為粉砂土，有季節性凍土情況，土壤有機質、含氮屬中下水平；由于氣候屬于溫涼干旱氣候區，特點是氣溫低、多大風，年均溫度僅為3.1℃，全年最大風速達19m／s，冰凍期長，降水不均勻，年降水量為168.6mm，其中1－3月份的降水量占全年的32%，暖季降雨量（6－9月）占全年的57%，導致風力、水力、凍融侵蝕作用在藏西地區都有著不同程度的體現，同時存在著水蝕、風力、凍融三種土壤侵蝕作用。

1.2 研究方法

本研究擬采用2008年的比例尺為1∶50000 Landsat假彩色合成影像圖（分辨率為30m×30m）進行土地利用的遙感解譯，據野外勘測校正，依據遙感影像形狀、大小、色調、紋理結構、陰影、立體感、分布特征、周圍環境等因子，建立土地利用類型景觀與土壤侵蝕類型和強度景觀的判讀標志，并結合國家環保局在全國開展的生態環境遙感監測方法，應用遙感影像提取的NDVI植被指數（主要用于區分不同覆蓋度的草地），將普蘭縣土地覆被景觀劃分為旱地、灌木林地、疏林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、湖泊、灘地、永久性雪地、沙地、鹽堿地、沼澤地、裸土地、裸巖及沙礫地15種。同時運用ARCGIS軟件將普蘭縣1∶25萬等高線數據生成Tin數字高程模型，用以分析普蘭縣土地利用結構與地形因素的關系及空間分布特點。本文應用的土壤數據庫主要來源于全國1∶25萬土壤類型圖。

1.3 景觀指數

景觀的空間和時間異質性受相鄰系統間能流、物流、物種流和信息流的影響［11－12］，如荒漠化土地覆被景觀與灌木景觀相鄰，如果有利于灌木景觀發展的土壤、地質、氣候等條件發生變化，則荒漠化景觀將逐步吞噬灌木景觀，造成生態環境的惡化。景觀分析中，由面積、周長等表面信息高度濃縮形成的景觀格局信息即景觀指數，它反映了不同景觀結構的組成和空間配置。通過對表征景觀空間特征的各類景觀指數進行分析，可以更好地理解普蘭縣土地覆被之間的相互關系與能量物質交換。利用所建立的土地覆被空間信息庫，分別運用Fragstats 2.3（Arcview版）分別進行景觀指數［13－14］的計算與分析。

1.4 生態位態與勢理論

生態位是生物單元在特定生態系統中與環境相互作用過程中所形成的相對地位與作用［15］，主要包括兩個方面:一是生物單元的狀態（能量、生物量、個體數量、資源占有量、適應能力、經濟發展水平、科技發展水平等），是過去生長發育、學習、社會經濟發展以及與環境相互作用積累的結果，即生態位的態；二是生物單元對環境的現實影響力或支配力，如能量和物質變換的速率、生產力、增長率、經濟增長率、占據新生境的能力，即生態位的勢。在考慮某個生態系統n個生物單元中生物單元i的生態位時可以用下列方程式來表示:

式中:i，j＝1，2，…，n，即土地利用類型；Ni——生物單元i的生態位，根據本文研究即為土地覆被的生態位；Si——生物單元（土地覆被）j的態；Pj——生物單元j的勢；Ai，Aj——量綱轉換系數。該公式的分子部分即為各土地覆被單元的絕對生態位，它與其他土地覆被單元絕對生態位之和（即公式的分母部分）即為該種生物的相對生態位，也叫生物單元i的生態位，它表示了該生物單元在一定系統中與其它生物單元的相對地位和作用。土地覆被受自然條件與社會因素共同作用的系統，不同類型的土地覆被在整個土地覆被系統中呈現出不同的經濟以及結構生態位［16－20］。根據1995－2008年的普蘭縣統計資料，以農業、林業、牧業的經濟效益為態，產值變化率為勢，計算出經濟生態位；同時以各類土地覆被面積為態，景觀指數為勢，計算出土地覆被格局生態位。

2 結果與分析

由影像圖分析得出的普蘭縣土地覆被結構圖如圖1所示，1∶25萬等高線生成的Tin數字高程模型如圖2所示，由土地覆被結構圖所求得的各類景觀指數如表1所示。

2.1 土地覆被景觀的空間分布特點及景觀指數分析

圖1 土地利用類型景觀

由圖1所示，普蘭縣的土地覆被以裸巖為主，占全縣景觀面積的38.49%，是普蘭縣的基質景觀；其次為中覆蓋度與低覆蓋度的草地，達到17%～18%，由于氣候干旱多雨，草地以旱生禾草、雜草為主的溫性草原植被；灌木林地、水域及高覆蓋度草地僅為3%～8%，而旱地、沙地呈零星分布。對土地利用結構矢量圖與由1∶25萬地形圖生成的Tin高程模型進行對比分析，可以看出，裸巖主要分布在北部與南部地區海拔5000 ～6200 m的高山處；草地主要分布在縣境中部及西南部海拔為4500 ～5000 m及河流兩岸的平坦處；全縣有鹽堿地兩處，分布在全縣第三大湖——公珠錯旁邊；灌木林與疏林地主要分布在中部、西部地區海拔為4400 ～5100 m；湖泊主要分布在中部及東部海拔4500 ～4800 m，大小不一；冰川及永久積雪主要分布在西南部海拔在7000 m以上區域。

圖2 普蘭縣地形TIN模型（由1∶25萬地形圖生成）

表1 土地覆被類型景觀指數

從平均斑塊指數來看，裸巖、湖泊類土地為最大的斑塊，其平均斑塊指數達到5351 ～6673 hm2；中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、鹽堿地、灌木林地的平均斑塊指數為其次，達到1000 ～2000 hm2，這幾類土地利用類型為普蘭縣主要的景觀結構。從伸長形狀指數G與形狀指數SI來看，兩指數有著類似的顯示意義，但前者使各土地利用類型的指數差異性增強；其中灘地、鹽堿地、祼巖、沙地、高覆蓋度草地的形狀指數偏高，除灘地、高覆蓋度草地外均是退化的景觀類型，其曲折的景觀形狀更加強了生態退化因素，如鹽堿化、沙化、荒漠化驅動因子等向周邊生態系統的擴散與干擾，增加了對生態系統穩定性的破壞，是普蘭縣生態退化在景觀指數上的表現。從面積加權形狀指數（AWMSI）上來看，祼巖景觀具有較高的AWMSI指數（7.609），說明了普蘭縣裸巖景觀不僅是面積較大、位于高山中部的基質景觀，還廣泛影響著全縣自然生態系統的物質與能量交流；分布于平坦地的自然草地AWMSI指數位于2～3，零星分布的灌木林地也達到3.025，說明它們是促進普蘭縣生態系統穩定性的主要景觀類型，平均斑塊分維數與面積加權形狀指數具有基本類似的說明。從均勻度指數（SEI）來看，旱地、疏林地、沙地、裸土地、砂礫地有0.90以上的SEI值，主要是由于此幾類景觀斑塊數較少，而灌木林地、草地及冰川永久積雪均有0.84以上的SEI值，且斑塊數較多，此指數較好地反映了其空間分布均勻情況，作為基質景觀的裸巖僅有0.621的SEI值，說明此景觀斑塊的分布均勻性較差。從斑塊形狀破碎化指數（FS）來看，裸巖、中覆蓋度草地FS值最高，達到0.75～0.87，具有較高的破碎化程度，其次是鹽堿地、灘地、灌木林地、低覆蓋度草地、冰川永久積雪及沙礫地，FS值在0.6～0.7之間，其余景觀FS值較低。從分離度指數（ni）來看，值較高的有旱地、沙地、灘地和沼澤地，均為70以上，說明普蘭縣的旱地分散，沒有形成規模，沙地、灘地、沼澤地景觀斑塊數少是值偏高的主要原因；分離度最差的有裸巖、草地、灌木林地等，它們的景觀分布呈相對聚集狀態。

2.2 土地利用景觀與土壤類型的分析

由圖3所示，普蘭縣土壤類型中寒鈣土為主，占全縣面積的34.72%，其次是洪積泥礫質寒凍土（占17.37%）、寒鈣土（占17.3%），以及草氈土（4.46%）、洪積泥礫質冷鈣土（3.56%）、石質土（3.92%）、潛育草甸土（2.43%）。通過疊加普蘭縣的土壤類型圖與柵格化土地利用圖（如圖3所示）進行分析，可以看出，土地利用景觀與土壤類型景觀也有著極大的聯系。75%的灌木林地與疏林地景觀表層土壤為寒鈣土，海拔在4800 ～5500 m，此外還有部分為石質土（12%）、潛育草甸土（8%）、洪積泥礫質寒鈣土（5%）。草地景觀的主要土壤類型是洪積泥礫質寒鈣土（占78%），海拔也較低，分析其形成原因主要是縣內低海拔處土壤多為山坡的流失土壤沖積而成，同時由于境內湖泊分布在低海拔處，能供給周圍草地水分，有利于草地植被的生長發育，從而形成占全縣面積約40%的草地景觀，此外還有洪積泥礫質冷鈣土（9%）、石質土（4%）、洪積泥礫質寒鈣土（2%）。總的來說，普蘭縣土壤比較貧瘠，營養成分較少，并多分布在水系附近的山腳處，因此應加強這些地方土壤的保護與開發。

圖3 普蘭縣1∶25萬土壤類型圖

2.3 土地利用結構的景觀生態位分析

經濟生態位從經濟產值上反映了普蘭縣土地覆被的功能，景觀指數計算的結構生態位則反映了土地覆被空間上的結構性，兩者能體現土地覆被在結構與功能上的生態占有情況。由生態位理論計算出的普蘭縣2008年經濟生態位與結構生態位，如表2－3所示，普蘭縣農林牧的經濟生態位在結構生態位上有著顯著的體現，即經濟生態位最高的牧草地，其平均斑塊大小、形狀指數、分維數、均勻度及分離度均較高；而作為半自然景觀的農地，具有略低于牧草地的經濟生態位，卻有著最低的景觀結構生態位，說明農地半自然景觀能夠充分利用資源，比相同結構生態位下的自然景觀——林地、草地經濟收益更高?？偟膩碚f，普蘭縣產業經濟結構單一，發展水平較低，基本上處于傳統的自然經濟狀態，主要作物包括傳統的青稞、春小麥、油菜、豌豆等，牧業上以養殖牛羊為主，今后應加強對農田的合理開發與利用，同時要擴大林地面積，逐步改善生態環境，減少荒漠化（如裸地，沙地等）面積。

表2 2008年普蘭縣土地覆被景觀經濟生態位

3 小結

通過應用生態景觀學理論提取了普蘭縣2008年土地覆被景觀指數，并結合全縣的TIN數字高程模型及土壤類型分布圖，分析了該縣土地覆被的特點。由以上分析可以看出普蘭縣是一個經濟水平比較低的高山縣，自然生態環境差，全縣的基質景觀為裸巖，是影響生態環境的最大干擾景觀，同時面積較少的林地資源90%為灌木林和疏林地，導致縣內多樣性差，生態系統的抗干擾能力也較差。因此，普蘭縣的土地利用結構應從以下幾個方面進行調控。

表3 2008年普蘭縣土地覆被景觀結構生態位

（1）能極大增強普蘭縣生態環境自我恢復及調控能力的林地資源太少，應加大植樹造林的力度，特別是對海拔在4500 ～5100 m山腰處的林線一帶，種植鄉土樹種形成較穩定的林區，以固持土壤，增加生物多樣性，改善局部小氣候，防止林線以上荒漠化景觀不斷擴大的趨勢。而在土壤較為肥沃，氣候及水源條件較好的林線以下疏林地、灌木林地等區域可以種植具有一定效益的經濟樹種。

（2）盡管天然草地面積達到全縣幅圓面積的39%，但由于亂牧、過牧情況嚴重，同時缺乏科學宏觀的管理方式，使草地資源日益退化，進一步也導致生態系統的惡化。因此需要實行圍欄、輪牧，“三滅”等管護工程及必要的草地修復建設工程，同時提倡“家庭養殖場＋農戶”及“公司＋基地＋農戶”的經營模式，形成草飼料、草坪、草地、草編工藝、種子、肥料等在內的草產業鏈，實現草地資源的可持續發展。

（3）普蘭縣耕地面積僅為全縣幅圓面積的0.11%，但卻是近年來發展較快，收益較好的重要產業，但目前主要還是以傳統的種植作物及管理方式為主，應該在今后加大對普蘭縣耕地資源的開發與利用，提高農民經濟意識與積極性，引進優秀農作物品種，推廣科學種植模式，實現農業經濟的進一步穩定增長。

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