徐州故黃河流域景觀格局變化分析

李 朝

(江蘇省徐州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇徐州 221002)

由于河水中含有大量泥沙，黃河自古就經(jīng)常淤積、改道。歷史上有文獻記載可查的黃河的泛濫、決口、改道有1 500多次，河道明顯的改流有20余次[1]。黃河自1128年在河南滑縣李固渡人為決口以后，“數(shù)十年間，或決或塞，遷徙無定”[2]，河道在淮北平原上不斷擺動，直至 12世紀中葉以后從徐州由泗入淮，至清咸豐五年(1855年)，改流大清河由山東利津入渤海止，黃河流經(jīng)徐州市域757年，其間徐州人民飽受其害[3]。黃河曾經(jīng)在徐州的河道被稱為故黃河。徐州現(xiàn)存的故黃河，由豐縣自西北向東南方向流經(jīng)徐州市區(qū)，從睢寧流出徐州轄區(qū)進入宿遷市，長度173 km。

隨著近年來徐州市經(jīng)濟建設不斷發(fā)展，人類活動對故黃河流域內(nèi)土地利用加強，使得故黃河流域的景觀格局發(fā)生了相應的變化，遙感技術是研究景觀格局變化最有利的手段[4-6]。為了探討這些人為活動對故黃河流域景觀格局的影響，更好地保護故黃河的生態(tài)環(huán)境，筆者對2007和2016年2個時期徐州故黃河景觀變化進行了分析。

1 資料與方法

1.1研究區(qū)概況選取徐州轄區(qū)內(nèi)故黃河兩側2.5 km作為研究對象，流域面積690 km2，包括豐縣、銅山區(qū)、徐州市區(qū)和睢寧4個區(qū)域。

1.2數(shù)據(jù)來源與分析方法選擇徐州市2007年的Landsat-5影像和2016年的Landsat-8影像，幾何校正后在ArcGIS 10.2中進行目視解譯，得到2個時期的故黃河矢量圖層。利用ArcGIS 10.2中的生成緩沖區(qū)功能，生成故黃河兩側2.5 km的邊界圖層。切割2007和2016年的遙感影像，得到這2個時期徐州故黃河流域的遙感影像。再一次通過目視解譯，得到這2個時期徐州故黃河流域土地利用類型圖。將2個時期的土地利用類型矢量圖層轉換成TIF格式的柵格圖層，運用Fragstats 4.2軟件計算景觀指數(shù)。

2 結果與析

2.1徐州故黃河景觀類型變化從2007和2016年徐州故黃河土地利用類型統(tǒng)計(圖1)可看出，徐州故黃河流域范圍內(nèi)的耕地顯著減少，由2007年的425.4 km2下降至2016年的406.5 km2，所占百分比下降了3.0%；草地面積基本無變化；林地和水體面積略有增加；建設用地面積顯著增加，由162.2 km2增加至174.4 km2，所占比例增加了1.7%。

2.2徐州故黃河景觀格局分析利用Fragstats 4.2計算斑塊面積(PLAND)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、周長-面積分維數(shù)(PAFRAC)、斑塊密度(PD)、斑塊形狀指數(shù)(LSI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、斑塊結合指數(shù)(COHESION)、Shannon 多樣性(SHDI)等景觀指數(shù)，對2007和2016年徐州故黃河的景觀格局進行分析。選取景觀指數(shù)及相關描述見表1[7-8]，相關計算結果見表2和表3。

由表2可見，徐州故黃河流域內(nèi)耕地類型的LPI指數(shù)下降較為明顯，PLAND 指數(shù)和PAFRAC指數(shù)略微下降，說明徐州故黃河流域的耕地類型面積下降較多，耕地類型中的最大斑塊面積減小，斑塊穩(wěn)定性下降。林地類型和建設用地類型的PLAND上升明顯，PAFRAC和LPI略微下降。說明林地和建設用地面積增加較明顯。草地類型的3個指數(shù)數(shù)值基本無變化，草地類型在10年中無明顯變化。水體類型的PLAND和LPI基本無變化，PAFRAC指數(shù)上升較明顯，說明故黃河流域水體斑塊復雜性和穩(wěn)定性提高。

對比2007和2016年景觀水平的景觀指數(shù)(表3)發(fā)現(xiàn)，2016年徐州故黃河流域的PD、SHDI指數(shù)略微上升，LSI指數(shù)上升明顯，其他指數(shù)下降，說明最近10年由于人為活動的影響，徐州故黃河流域景觀變得更加破碎化。

3 結論

徐州故黃河流域2007—2016年耕地類型面積顯著下降，建設用地類型顯著增加，景觀穩(wěn)定性下降，這些是人類城市建設的結果，隨著城市化的進行，未來可以預見建設用地所占的比例將繼續(xù)增長。

圖1 2007年(a)和2016年(b)徐州故黃河土地利用類型Fig.1 Land use types of Xuzhou Ancient Yellow River in 2007(a) and 2016(b)

項目Item景觀指數(shù)Landscape index描述 Description斑塊類型水平Plaque type levelPLAND景觀中某類斑塊的面積占整個景觀面積的百分率LPI最大斑塊面積占總景觀面積的百分比PAFRAC度量斑塊類型的復雜性和穩(wěn)定性景觀水平Landscape levelPD反映景觀破碎程度,值越大,破碎程度越高LSI斑塊聚散程度的度量,LSI越大,斑塊越離散CONTAG景觀中不同斑塊類型的聚集程度,CONTAG越高,斑塊離散程度越低COHESION反映相應斑塊類型的物理連接度SHDI反映景觀類型多樣性大小的指標,一般來說,景觀破碎化程度越高,該指標越大

表2斑塊類型水平的景觀指數(shù)計算結果

Table2Calculationresultsofthelandscapeindexatthepatchtypelevel

景觀類型Landscape type年份YearPLANDLPIPAFRAC耕地Farmland200761.5450.671.31 201658.8138.601.29 林地Forest land200723.464.171.37 201625.234.081.24 草地Grass20077.710.921.46 20167.950.921.48 建設用地20076.470.391.20 Construction land20167.190.381.17 水體Water body20070.810.191.17 20160.820.181.45

表3景觀水平的景觀指數(shù)計算結果

Table3Calculationresultsoflandscapeindexatlandscapelevel

年份YearPDLSICONTAGCOHESIONAISHDI20071.0425.0064.2998.2299.911.0520161.2427.6062.8498.0299.851.09

林地類型和水體類型2類景觀略有增加，這2類景觀的增加有助于提高徐州故黃河流域生態(tài)系統(tǒng)的服務功能。建議今后在故黃河兩岸增建各類保護區(qū)，提高森林和水體2類景觀的面積，使故黃河成為候鳥等遷徙動物的中轉站，為各類水生生物提供生存空間，顯著提高生態(tài)系統(tǒng)的服務功能，新建的各類保護區(qū)也可作為市民休憩、游覽的場所。

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