小城鎮(zhèn)土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應研究

摘要：采用系統(tǒng)生態(tài)學方法，對浙江省淳安縣千島湖鎮(zhèn)土地利用變化導致的生態(tài)效應進行了初步定量分析與研究。結果表明，在景觀尺度水平上，千島湖鎮(zhèn)在合理的生態(tài)功能規(guī)劃下，各種景觀類型分布趨于聚集，形成一定的規(guī)模；單類景觀占據(jù)主導的趨勢在減弱，將導致生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)固，同時，隨著林地的不斷減少，城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，生態(tài)環(huán)境將會受到一定影響；主要體現(xiàn)在生境質量下降，景觀內(nèi)部均質化發(fā)展，降低了景觀抗干擾能力，邊緣效應降低，生態(tài)系統(tǒng)組分單一化。

關鍵詞：土地利用變化；生態(tài)效應；千島湖鎮(zhèn)

中圖分類號：Ｑ１４９；Ｆ３０１．２４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）07－1365-05

Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｌａｎｄ－ｕｓｅ Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ Small Ｔｏｗｎ

—— Take the Case Qiandao Lake Town

ＳＵＯ Ｊｕｎ－ｆｅｎｇ1，JIANG Lai-fu2

（1.College ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３０１２４， Ｃｈｉｎａ；

2.Gansu Provincial Nonferrous Metal Engineering Investigation and Surveging Research Institute， Lanzhou 730000，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｃｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ Ｑｉａｎｄａｏ Ｌａｋｅ Tｏｗｎ， Ｃｈｕｎ’ａｎ Ｃｏｕｎｔｙ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ｗａｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｈｅａｌｔｈｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｏｗｎｓ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｃｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｔｙｐｅ ｉｎ Ｑｉａｎｄａｏ Ｌａｋｅ ｔｏｗｎ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｇａｔｈｅｒ ａｎｄ ｆｏｒｍｅｄ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｃａｌｅ． Ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｔｈａｔ ｏｎｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｏｃｃｕｐing a ｐｌａｃｅ ｗａｓ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ， ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕａｌ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｌａｎｄ ａｎｄ elevating ｏｆ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ， ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ， ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅｓ； ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ； Ｑｉａｎｄａｏ Ｌａｋｅ Tｏｗｎ

目前，國內(nèi)外對土地利用／土地覆蓋變化的研究，多是從遙感監(jiān)測和時空動態(tài)數(shù)據(jù)庫、ＬＵＣＣ時空變化及驅動機制、ＬＵＣＣ模擬與預測模型、ＬＵＣＣ環(huán)境效應、土地可持續(xù)利用問題等出發(fā)，研究全球或區(qū)域土地利用／土地覆蓋變化問題［１］。對區(qū)域土地利用變化的研究多是以縣級尺度為最小單位，而對鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級的土地利用變化研究很少。近年來，我國鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化發(fā)展很快；由于原有的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)迅速被小城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)所取代，加之取代過程中常常忽略對區(qū)域的生態(tài)設計，缺乏對當?shù)丨h(huán)境保護以及土地利用的系統(tǒng)規(guī)劃［２］，導致了一些不利于鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化可持續(xù)健康發(fā)展的負效應的產(chǎn)生［３］。對這一生態(tài)問題已經(jīng)有研究報道［4］，然而，對城鎮(zhèn)土地利用變化導致的生態(tài)效應在定量水平上的研究則涉及很少［5］。為此，本研究選擇地處長江三角洲腹地、經(jīng)濟發(fā)展很快的浙江省淳安縣千島湖鎮(zhèn)為研究對象，就其１2年來土地利用變化引起的生態(tài)效應進行定量分析，以期為編制鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級土地利用規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境建設提供有效的決策依據(jù)。

１研究區(qū)概況

千島湖鎮(zhèn)位于浙江省西部，介于北緯２９°３１′－２９°４１′，東經(jīng)１１８°５８′－１１９°１７′。２００５年底，千島湖鎮(zhèn)轄３４個行政村，８個社區(qū)，是淳安縣縣城所在地，是全縣的政治、經(jīng)濟、文化、交通和旅游服務中心。截至２００４年底，總人口６２ ５６１人，非農(nóng)業(yè)人口５０ ８６１人。千島湖鎮(zhèn)地勢四周高，中間低，由西向東傾斜，形成四周中低山逐漸向中部丘陵區(qū)過渡的地貌形態(tài)。

２研究方法

２．１數(shù)據(jù)來源與處理

２００４年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于淳安縣土地利用現(xiàn)狀更新調查數(shù)據(jù)，利用ＭＡＰＧＩＳ軟件內(nèi)業(yè)轉繪成圖；１９９３年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)由數(shù)字化獲得。其他數(shù)據(jù)來源于淳安縣統(tǒng)計年鑒、全國１∶２５萬ＤＥＭ數(shù)據(jù)、實地調查等。

在ＭＡＰＧＩＳ中將三級分類通過地類提取轉化為二級分類。將一些面積比較小的地類歸并到相近地類，如：草地歸并到其他農(nóng)用地，其他土地歸并到未利用土地。土地利用類型分為耕地（代碼為１１，以下同）、園地（１２）、林地（１３）、其他農(nóng)用地（１５）、城鎮(zhèn)及工礦用地（２０）、交通運輸用地（２６）、水利設施用地（２７）、未利用地（３１）等8類。將兩期土地利用數(shù)據(jù)通過Ｅ００格式轉化為Ｃｏｖｅｒａｇｅ數(shù)據(jù)，在ＡｒｃＶｉｅｗ下將數(shù)據(jù)轉換為柵格數(shù)據(jù)和二進制文件。

２．２分析方法

定量表述景觀特征的指數(shù)很多，但它們之間的相關性往往很高，所以，同時采用多種指數(shù)（尤其是同一類型的指數(shù)）并不增加新信息［6］。本研究利用兩期土地利用分類圖和土地利用類型轉移矩陣簡要分析ＬＵＣＣ過程，然后從類型水平和景觀水平上利用ＦＲＡＧＳＴＡＴＳ軟件分析ＬＵＣＣ的景觀生態(tài)效應。

３結果與分析

３．１土地利用變化過程

由表１、圖１和圖２可知，１９９３～２００４年，千島湖鎮(zhèn)耕地、林地、未利用地的轉出面積超過轉入面積，而園地、其他農(nóng)用地、交通用地、水利設施用地和城鎮(zhèn)及工礦用地則相反；從用地轉移方向看，耕地主要向園地、林地和城鎮(zhèn)及工礦用地轉移，園地主要向城鎮(zhèn)及工礦用地、林地轉移，林地主要向城鎮(zhèn)及工礦用地、園地轉移，未利用土地主要向耕地、園地、林地和城鎮(zhèn)及工礦用地轉移。

耕地轉出面積以園地、林地和城鎮(zhèn)及工礦用地為主，轉出面積為２８２.002 ｈｍ２，轉出比例占１９９３年耕地總量的３０．６8９％；耕地轉入則以林地、未利用地為主，其中由林地轉入６３．０２５ ｈｍ２，占２００４年耕地總面積的８．００5％，由未利用地轉入５８．６７１ ｈｍ２，占７．４５２％。園地轉出以林地、城鎮(zhèn)及工礦用地為主，轉出面積１８９．１６6 ｈｍ２，占１９９３年園地面積的２１．０29％；園地的轉入面積大多來自于耕地、林地和未利用土地，分別占２００４年園地面積的７．６４3％、１３．８07％和８．４０2％。林地主要轉出為城鎮(zhèn)及工礦用地３６５．８４７

ｈｍ２，其次為園地１４３．２５1 ｈｍ２和耕地６３．０２５ ｈｍ２；轉入面積主要來自耕地、園地和未利用土地。城鎮(zhèn)及工礦用地年相對變化率為9．994％，轉出面積為９１．３８8 ｈｍ２；而轉入面積高達６２４．８７７ ｈｍ２，是轉出面積的６．８４倍，轉入類型以耕地、園地、林地、未利用地為主。

３．２斑塊類型尺度上的景觀格局動態(tài)分析

由表２可知，１９９３～２００４年，千島湖鎮(zhèn)耕地、林地、未利用地的面積均呈減少趨勢，其中耕地所占面積由１９９３年的６．７1５％減少到２００４年的５．753％，林地由７８．３53％減少到７５．320％；林地的最大斑塊指數(shù)、平均斑塊面積在景觀中均是最大的，這說明林業(yè)的主導地位沒有動搖，但是隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，林地斑塊正受到各種異類斑塊（如城鎮(zhèn)的擴展、園地的開發(fā)等）的蠶食而趨于破碎化；耕地的最大斑塊指數(shù)呈增加的趨勢，由０．２４３%增加到０．２４９%，而平均斑塊面積呈減小的趨勢，由２．８２１ ｈｍ２減小到２．５６６ ｈｍ２，說明耕地正受到蠶食；園地的最大斑塊指數(shù)由０．４９２%增加到１．１００%，平均斑塊面積由３．２３４ ｈｍ２增加到３．４５６ ｈｍ２，園地在景觀中的作用得到了明顯增強；各地類分維數(shù)介于１．４０９～１．５９０之間，耕地的分維數(shù)較大，這是由于園地、城鎮(zhèn)及工礦用地及規(guī)模比較小的斑塊鑲嵌其中，導致耕地的邊界形狀復雜化。林地、其他農(nóng)用地、城鎮(zhèn)及工礦用地和交通運輸用地的散布與并列指數(shù)較大，均在７４%以上，這說明這些斑塊與其他類別斑塊相鄰的概率比較均等，散布也較均勻；耕地、園地的散布與并列指數(shù)較小，說明耕地、園地斑塊與其他斑塊相鄰的概率是不均等的，而且斑塊面積也比較小；斑塊邊界長度變化較大，耕地、林地、其他農(nóng)用地和未利用地都有不同程度減少，而園地、城鎮(zhèn)及工礦用地、交通運輸用地、水利設施用地斑塊的邊界長度均大幅增加，按增幅大小順序排列依次是城鎮(zhèn)及工礦用地、園地、交通運輸、水利設施，其中城鎮(zhèn)及工礦用地增加５５ ２６０ ｍ；林地是千島湖鎮(zhèn)的主要景觀類型，斑塊邊界的總長度大，因而其邊界密度較大；城鎮(zhèn)及工礦用地的優(yōu)勢度變化最為突出，由０．０８2增加到０．１１9；林地的聚集度占絕對優(yōu)勢，水利設施用地的聚集度變化最為突出，增加了１２．７２３個百分點，緊隨其后的是城鎮(zhèn)及工礦用地、交通運輸用地、其他農(nóng)用地、園地，說明這些地類景觀斑塊有不斷連片的趨勢；林地的結合度指數(shù)最大，接近于１００%，說明景觀類型的連通性較好，其次是城鎮(zhèn)及工礦用地，由７３．３７3%增加到８４．６６１%，說明城鎮(zhèn)及工礦用地的連通性進一步加強。

３．３景觀尺度上的景觀格局變化分析

從表３可以看出，千島湖鎮(zhèn)整體的景觀密度減小，說明景觀格局有繼續(xù)聚集化的趨勢。景觀形狀的測度采用景觀形狀指數(shù)、最大形狀指數(shù)和面積－周長分維指數(shù)表示，１2年來，３個指數(shù)都有不同程度的減小，反映出其景觀的形狀日趨簡單和規(guī)則。景觀的聚集度增加了０．３４3個百分點，說明各個景觀類型有連成片的趨勢。蔓延度下降了２．３40個百分點，說明優(yōu)勢景觀、連接性好的景觀格局逐漸向連接性差的多種要素組成的密集格局演變。香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)分別增加了０．０８3和０．０４0，說明景觀的異質性程度在增強、各種景觀類型趨向均勻分布。優(yōu)勢度指數(shù)的減小，說明在整個研究區(qū)土地利用景觀格局越來越不存在占優(yōu)勢的景觀，景觀類型比例差別在縮小。破碎度指數(shù)呈下降的趨勢，說明地類更為簡單并有集中連片的分布趨勢。

３．４景觀生態(tài)效應分析

土地利用變化引起的生態(tài)效應變化主要表現(xiàn)在：

１）生境質量下降。景觀破碎化、斑塊破碎化以及平均斑塊面積的減少會通過降低總的生境面積導致斑塊內(nèi)部生境損失，使內(nèi)部生境更容易遭受外部的侵襲干擾，從而降低物種抵抗災害的能力，并直接影響物種的繁殖、擴散、遷移和保護［7］。隨著城鎮(zhèn)化水平不斷提高，大量的耕地、林地、其他農(nóng)用地、未利用地被占用，這些斑塊類別的破碎化指數(shù)大都呈增加的趨勢，說明耕地、林地和未利用地在自然和人類的干擾下進一步破碎化。景觀形狀指數(shù)逐步降低，尤其是林地的形狀指數(shù)顯著降低，表明森林生態(tài)系統(tǒng)在人類活動的干擾下，邊界趨于規(guī)則、平滑，這種變化可加劇水土流失。千島湖旅游業(yè)的發(fā)展和各等級公路的修建都在不同程度破壞森林植被，同時也加劇了水土流失，對千島湖水體造成一定的影響。

２）景觀內(nèi)部均質化發(fā)展，降低了景觀抗干擾能力。１2年來，香農(nóng)多樣性指數(shù)從０．８６１增加到０．９４4，說明景觀的異質性程度在增強；香農(nóng)均勻度指數(shù)從０．４１４增加到０．４５４，說明各種景觀中斑塊優(yōu)勢度在減小，斑塊類型在景觀中趨向均勻分布。異質性的增大和均質化發(fā)展必然導致景觀穩(wěn)定性的降低。

３）邊緣效應降低。邊緣效應是生態(tài)系統(tǒng)邊緣和生態(tài)過渡區(qū)所呈現(xiàn)出的生態(tài)效應［8］。耕地、林地和未利用地總周長的降低，使其對周圍斑塊類型的影響相應減小，景觀生態(tài)功能減弱。而園地、城鎮(zhèn)及工礦用地、交通運輸用地、水利設施用地的總周長在增加，破碎化使其邊緣暴露在耕地、林地、未利用地等與原來生境差異很大的生態(tài)系統(tǒng)中。邊緣效應的存在，使森林邊緣的小氣候及植物、動物、微生物等會沿林緣—林內(nèi)的梯度發(fā)生不同程度變化，使森林從內(nèi)到外產(chǎn)生環(huán)境梯度，原有生境質量下降，生物多樣性降低。

４）生態(tài)系統(tǒng)組分單一化。千島湖鎮(zhèn)的景觀格局向聚集化發(fā)展，景觀中斑塊形狀日趨簡單和規(guī)則；同類景觀類型有連成片的趨勢，聚集度明顯上升；多樣性指數(shù)也表明各種景觀有趨向均勻分布的趨勢。林地作為千島湖鎮(zhèn)的主要景觀類型，其多樣性指數(shù)在各個時期都是最低的，且逐步下降，可見森林生態(tài)系統(tǒng)組分的單調性。

４結論

從類型尺度上分析可知，千島湖鎮(zhèn)居優(yōu)勢地位的斑塊類型仍是林地；斑塊個數(shù)總體上呈增加的趨勢；林地、耕地正受到蠶食而趨于破碎化，而園地、城鎮(zhèn)及工礦用地、其他農(nóng)用地、交通運輸用地和水利設施用地的破碎度呈減少趨勢；城鎮(zhèn)及工礦用地、水利設施用地、交通運輸用地、其他農(nóng)用地和園地景觀斑塊有不斷連片的趨勢；林地的連通性較好，其次是城鎮(zhèn)及工礦用地；城鎮(zhèn)化、比較經(jīng)濟利益驅使、交通旅游的發(fā)展等合力導致城鎮(zhèn)及工礦用地、園地、交通運輸用地等地類增加，但同時導致耕地、林地、未利用地面積的迅速減少或景觀破碎化趨勢加強。

從景觀尺度上分析可知，千島湖鎮(zhèn)的景觀格局向聚集化發(fā)展，景觀中斑塊形狀日趨簡單和規(guī)則；同類景觀類型有連成片的趨勢，聚集度明顯上升；多樣性指數(shù)也表明各種景觀有趨向均勻分布的趨勢。這些都說明千島湖鎮(zhèn)在合理的生態(tài)功能規(guī)劃下，導致各種景觀類型分布聚集，形成一定的規(guī)模；單類景觀占據(jù)主導的趨勢在減弱將導致生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)固，同時也應看到，林地的不斷減少，城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，將使生態(tài)環(huán)境受一定的影響。主要表現(xiàn)在：生境質量下降；景觀內(nèi)部均質化發(fā)展，降低了景觀抗干擾能力；邊緣效應降低；生態(tài)系統(tǒng)組分單一化。

參考文獻：

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