大連北三市土地利用景觀格局及其生態環境效應

艾曉榮，張 華，2

(1.遼寧師范大學自然地理與空間信息科學遼寧省重點實驗室，遼寧大連116029;2.遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心，遼寧大連116029)

隨著全球變化研究的深入，土地利用/土地覆蓋變化 (LUCC)被認為是全球變化的重要組成部分和主要原因之一，已成為當今全球變化研究的熱點和前沿問題［1］。土地資源的可持續利用是區域經濟和可持續發展的重要保證，土地資源的合理利用對人類生存發展有著重要意義。目前，沿海地區由于工業化和城市化的快速發展，用地矛盾日益突出［2］，給沿海地區的生態環境帶來很大壓力?；诖?，本文以大連市北部的3個縣級市——瓦房店市、普蘭店市和莊河市為研究區，引用研究區2005年土地利用矢量數據，選用生態意義較明確的景觀特征指數，對大連北三市土地利用景觀格局及其生態環境效應進行比較分析，揭示土地利用景觀格局對生態環境的影響，為研究區土地利用結構的調整及生態環境管理決策的制定提供科學依據。

1 研究區概況

研究區位于遼東半島中部，區內地貌輪廓從北至南為中山—低山—丘陵—臺地—沿海階地平原的層狀地貌結構;氣候上屬于暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候區，兼具海洋性氣候特征，冬無嚴寒、夏無酷暑，四季分明;年平均降水量為600～790mm，由西南向東北方向遞增，降水的季節分配多集中在夏季;區內地帶性植被為夏綠闊葉林;主要河流有英那河、莊河、碧流河、復州河和浮渡河等。

2 研究方法

2.1 土地利用景觀斑塊類型劃分

本研究的基礎數據為研究區2005年的土地利用圖形數據，為土地資源的二級分類系統 (25類)?？紤]到景觀格局研究的需要和遼寧沿海區域的地理環境狀況，應用時將二級分類歸并為水田、旱地、林地、草地、水域、灘涂、城鄉工礦居民用地 (以下簡稱為城鄉用地)、沼澤地和未利用地共9種景觀斑塊類型 (表1)。

2.2 景觀格局指數計算

從斑塊類型和景觀2個水平上，選用生態意義較明確的景觀格局指數［3，4，5］:斑塊類型面積及面積比例、斑塊數 (ni)、斑塊分離度 (F)以及景觀多樣性指數 (H)、優勢度指數 (D)和景觀破碎化指數 (C)等，來分析研究區景觀格局的空間變化特征。

(1)斑塊分離度 (F)

F表示某一景觀斑塊類型個體分布的分離程度。其值越大，表明該景觀類型在地域分布上越分散。其計算公式為:

式中:ni為景觀斑塊類型i的斑塊數;Ai為景觀斑塊類型i的總面積;A為總景觀面積。

(2)景觀多樣性指數 (H)

H是一種基于信息理論的測量指數，能反映不同景觀類型分布的均勻性和復雜性的程度，特別對景觀中各斑塊類型非均衡分布狀況較為敏感。計算公式為:

式中:Pi為景觀斑塊類型i在景觀中所占的面積比例;m為景觀類型數。

表1 研究區景觀斑塊類型及含義

式中:Pi為景觀斑塊類型i在景觀中所占的面積比例;m為景觀類型數。

(3)景觀優勢度指數 (D)

D通常用多樣性指數的最大值與實際計算值之差來表示，用于測度景觀結構組成中某種景觀要素支配景觀的程度，亦反映某種景觀斑塊類型在景觀中所處的位置或重要性。計算公式為:

(4)景觀破碎化指數 (C)

景觀破碎化是指由于自然或者人文因素干擾所導致的景觀類型由簡單到復雜的過程，即景觀由單一勻質到復雜異質的過程。景觀破碎化指數能夠反映景觀空間結構的復雜性和人類活動對景觀結構的干擾程度。其計算公式為:

式中:N為研究區斑塊總數，A為總景觀面積。

2.3 區域生態環境指數 (EV)計算

式中:LUi為區域內t時期第i種景觀類型的面積;Ci為生態環境指數賦值;A為區域總景觀面積。

3 結果與分析

3.1 大連北三市土地利用結構比較分析

大連北三市土地利用景觀類型面積比例的統計結果 (圖1)表明，北三市旱地、林地、城鄉建設用地景觀面積比例明顯大于其它景觀類型。其中，瓦房店市旱地面積最大，為145692.5hm2，景觀面積比例為40.1%，林地次之，景觀面積比例為39.9%，城鄉建設用地、草地、水域、水田、灘涂和沼澤地的景觀面積比例分別為14.8%、2.2%、1.5%、0.8%、0.5%和0.2%，沒有未利用地 ;普蘭店市旱地面積最大，為127791.3hm2，景觀面積比例為45.5%，其次為林地，景觀面積比例為33.9%，城鄉建設用地、水田、水域和草地的景觀面積比例分別為11.9%、5.3%、2.7%和0.6%，沼澤地和未利用地的景觀面積比例最小，幾乎為零;莊河市林地面積最大，為162115.6hm2，景觀面積比例為42.3%，旱地次之，景觀面積比例為37.0%，城鄉建設用地、水田、草地和水域的景觀面積比例分別為8.3%、，6.9%、2.8%和2.7%，沼澤地和未利用地的景觀面積比例最小，幾乎為零。由此表明，大連北三市的基質景觀均為旱地和林地。

從空間分布來看，瓦房店市旱地景觀遍布全區，林地景觀在東北部地區相對集中，城鄉建設用地沿渤海在南部相對集中，但在其它地段也有零星分布現象;普蘭店市旱地景觀分布最廣，集中分布在中南部地區，城鄉建設用地沿渤海和黃海分布現象明顯，水田和水域景觀在普蘭店市全區分布很分散;莊河市林地景觀廣泛分布在北部山地地區，旱地和水田景觀分布的不均勻，但在東南部和東部地區相對均勻、集中，城鄉建設用地沿黃海集中分布現象明顯，水域景觀零散分布在中部地區。

3.2 大連北三市土地利用景觀格局指數比較分析

3.2.1 斑塊水平指數

表2為北三市土地利用景觀類型的斑塊數量、斑塊個數比例及斑塊分離度的統計結果。從斑塊數量上看，瓦房店市總斑塊數為3222個，平均斑塊面積為112.74hm2/個。其中，林地斑塊數最多，為1519個，斑塊個數比例為47.14%，城鄉建設用地次之，斑塊個數比例為39.32%，沼澤地斑塊數最少，斑塊個數比例為0.19%。普蘭店市總斑塊數為3249個，平均斑塊面積為86.5hm2/個。其中，城鄉建設用地斑塊數最多，為1597個，斑塊個數比例為49.15%，林地次之，斑塊個數比例為37.37%，沼澤地斑塊數最少，斑塊個數比例為0.09%。莊河市總斑塊數為2855個，平均斑塊面積為134.1hm2/個。其中，林地斑塊數最多，為1182個，斑塊個數比例為41.40%，城鄉建設用地次之，斑塊個數比例為39.71%，沼澤地斑塊數最少，斑塊個數比例為0.10%。從斑塊分離度來看，瓦房店市、普蘭店市和莊河市的旱地和林地的景觀斑塊分離度均較小，旱地的斑塊分離度分別為0.034、0.026和0.035，林地的斑塊分離度分別為0.081、0.097和0.066。沼澤地的斑塊分離度均最大，分別為0.914、4.678和12.641。表明在大連北三市，旱地、林地和城鄉建設用地分布的較集中，而沼澤地分布很零散。

3.2.2 景觀水平指數

表3為大連北三市景觀特征指數計算結果。瓦房店市、普蘭店市和莊河市的景觀多樣性指數分別為1.24、1.27和1.32;優勢度指數分別為0.84、0.68和0.63，表明莊河市各類景觀分布得較分散，瓦房店市各類景觀分布得相對均勻。瓦房店市、普蘭店市和莊河市的景觀破碎化指數分別為0.0089、0.0116和0.0075，表明莊河市的景觀空間結構較簡單，并且受人類的干擾程度小。普蘭店市景觀空間結構比莊河市和瓦房店市相對復雜，并且受人為干擾較大。

3.3 大連北三市生態環境質量比較分析

在現有土地利用景觀格局影響下，瓦房店市、普蘭店市和莊河市的生態環境指數分別為1.16、0.63和1.23?？梢钥闯?，普蘭店市旱地面積比例最大，為45.5%，林地面積比例最小，為33.9%，境內景觀破碎化指數最高，為0.0116，其生態環境質量指數最低;而莊河市林地面積比例最大，為42.3%，且集中分布在北部山地，旱地面積比例最小，為37.0%，景觀破碎化指數最低，為0.0075，其生態環境質量指數最高。由此表明，在大連北部地貌形態較為復雜的三個縣級市，凡是旱地景觀面積比例較大、林地景觀面積比例較小、且景觀破碎化程度較高、受人類干擾程度較大的區域，其生態環境狀況較差。

表2 大連北三市景觀斑塊指數

4 結語

本文引用2005年土地利用矢量數據，對大連北部三個縣級市的土地利用景觀格局及其生態環境效應進行了比較分析，結果表明:大連北三市各類景觀中，旱地、林地、城鄉建設用地所占面積比例明顯大于其它景觀類型，北三市的基質景觀均為旱地和林地。北三市中，莊河市的旱地和林地景觀面積比例分別為37.0%和42.3%，林地面積比例相對較大，旱地面積比例較小，旱地和林地的斑塊分離度分別為0.035和0.066，該區域景觀破碎化指數最低，為0.0075，生態環境質量指數最高，為1.23;而普蘭店市的旱地和林地景觀面積比例分別為45.5%和33.9%，旱地面積比例相對較大，林地面積比例相對較小，旱地和林地的斑塊分離度分別為0.026和0.097，該區域景觀破碎化指數最高，為0.0116，生態環境質量指數最低，為0.63。由此表明，大連北部三個縣級市的林地面積比例及空間分布的連續性、以及土地利用景觀破碎化程度對區域生態環境質量起著明顯的主導作用。

表3 大連北三市景觀水平指數

［1］史培軍，官鵬，李曉兵，等.土地利用/覆蓋變化研究的方法與實踐 ［M］.北京:科學出版社，2000:1－30.

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