1986～2014年靈川縣景觀格局動態變化分析

潘錦濤 羅楠 胡金龍

摘要：以廣西靈川縣1986年、2000年、2014年Landsat 遙感影像為主要信息源，綜合運用3S技術，分析景觀格局動態變化特征。結果表明：28年來，靈川縣林地、建設用地、裸地持續增加，其中建設用地增幅高達159.11%，農田不斷減少，水體和草地先減少后增加，景觀變化主要受農林種植活動及城鎮化影響;1986～2014年間受林果種植規?；⒊擎偦鏍顢U張等影響，整體景觀的破碎化程度減弱，斑塊趨向于規則化，各景觀類型的均勻性、異質性降低;從景觀類型來看，林地和建設用地破碎度降低，連接度增加，農田破碎度增加，趨向分散經營，水體以集中分布為主，但連接度降低，草地破碎度降低、斑塊復雜性增強，裸地趨向于集中分布。受退耕還林、封山育林、石漠化治理、林果種植以及城鄉開發建設等因素驅動，各景觀類型主要向林地、建設用地轉移。

關鍵詞：景觀格局;動態變化;靈川縣

中圖分類號：S718.5文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2021）06-0030-06Dynamic Changes of Landscape Pattern in Lingchuan County During 19862014Pan Jintao Luo Nan Hu Jinlong

（Tourism and Landscape Architecture College，Guilin University of TechnologyGuilin541004）

Abstract：Based on 3S technology，landsat remote images of Lingchuan County in 1986，2000 and 2014 were used to study dynamic changes of landscape pattern during 1986～2014.The results showed that woodland，construction land and bare land continuously increased，and construction land increased by 159.11%，meanwhile，farmland rapidly decreased，and water body and grassland decreased first and then increased，and landscape change was mainly affected by agricultural and forestry planting activities and urbanization in the past 28 years. Due to the scale of forest and fruit planting and the horizontal expansion of urbanization，fragmentation degree of the whole landscape and patch complexity decreased，and evenness and heterogeneity of various landscape types weakened during 1986～2014. On the landscape type scale，the fragmentation degree of woodland and construction land decreased，while connectivity degree increased. Farmland tended to be separated management，and the fragmentation degree increased. Water body was concentrated distribution and connectivity decreased. Fragmentation degree of grassland decreased，and patch complexity was enhanced. The distribution of bare land tended to be concentrated. All kinds of landscape types mainly translated into the woodland and construction land because of the conversion of farmland into forestland，closing the land for reforestation，treatment of stony desertification，the planting of woods and fruit，urban land expansion and so on.

Key words：landscape pattern; dynamic change; Lingchuan County

景觀格局是景觀異質性的具體體現，其動態變化受自然和人為因素的共同作用[1]。景觀格局及動態變化分析長期以來都是景觀生態學研究的核心問題和熱點[23]，國內外眾多學者從上世紀90年代起開展了大量相關研究，主要集中于景觀格局的空間異質性和時間異質性兩個方面[47]。景觀格局定量分析是掌握景觀演變規律，探明景觀變化驅動力，進行景觀預測和格局調控優化的基礎[811]。國內外景觀格局動態變化研究多以區域、流域為研究尺度，在此尺度上開展的土地資源優化配置，不利于優化措施的具體實施，對縣域景觀可持續管理指導性不強，目前以縣域為研究尺度，開展景觀格局變化的相關研究較少，而縣或縣級市作為社會發展和經濟生產進行組織與管理的最基本行政單元，開展景觀格局變化研究更具有現實意義。

靈川縣處于漓江流域中上游，屬漓江源與桂林市區的過渡地帶，分布有青獅潭、海洋山等大量水源林保護區，生態環境敏感，近年來，在人為和自然等多重因素的干擾下，生態環境問題日益凸顯。本研究以1986～2014年靈川縣3期遙感影像為基礎信息源，綜合利用3S技術和Fragstats 3.3格局指數軟件，從整體景觀和類型兩個尺度分析景觀格局動態變化特征，為靈川縣景觀可持續管理、土地資源優化利用提供科學依據。

1研究區概況

靈川縣位于廣西東北部，地處漓江流域中上游，鄰接桂林市區，與龍勝、興安、灌陽等縣交界，地理位置介于25°04′～25°48′N，110°07′～110°47′E之間，轄靈川、潭下、大圩、海洋、潮田等12個鄉鎮，除漢族外，居住有壯、瑤、回等十幾個少數民族，總面積2 301 km2。境內地形復雜，北部、東部為中低山地貌，森林植被保存完好，中部為漓江河谷平原，分布有漓江、甘棠江、潮田河、青獅潭水庫、思安江水庫等20多條河流和水庫;靈川縣屬亞熱帶季風氣候，季相景觀明顯，雨量充沛，陽光充足，年平均氣溫19.1 ℃，年平均雨量1 992.6 mm，有利于各類林果和農作物生產。

2數據與方法

2.1數據來源

本研究采用的數據主要有：靈川縣1986年11月LandsatTM、2000年9月LandsatETM+、2014年10月LandsatOLI遙感影像（表1）;靈川縣1∶50000地形圖、2010年靈川縣土地利用現狀圖;1986～2014年靈川縣社會經濟統計年鑒以及不同時期的政府工作報告、相關區域規劃等。

2.2遙感影像處理

結合實際調研，利用ERDAS 9.2平臺，在對遙感影像進行配準、校正的基礎上，采用最大似然法監督分類，同時結合目視人工修正，對景觀類型進行解譯，參考相關研究[12]，將靈川縣景觀劃分為：林地、農田、建設用地、水體、草地和裸地，采用Accuracy Assessment模塊評估分類精度，把隨機點分別與實際調查類型進行比對，輸入各隨機點的實際類別，生成分類精度報告，1986年、2000年、2014年總體分類精度分別為：86.25%、86.54%、88.63%，遙感影像解譯結果見圖1。

2.3景觀格局指數選擇

景觀格局指數分析是目前測度區域景觀格局變化的主要方法。參考相關文獻[1315]，遵循既能全面反映格局信息，又避免冗余、重復的原則，結合靈川縣景觀斑塊的實際情況，進行格局指標的選取。景觀水平上主要選取斑塊密度（PD，個·hm-2）、邊界密度（ED，m·hm-2）、面積加權分維數（FRAC_AM）、聚合度（AI）、平均臨近距離（ENN_AM，m）、香農多樣性指數（SHDI）和香農均勻度指數（SHEI）等7個指標。類型水平上主要選取斑塊密度、最大斑塊指數（LPI，%）、邊界密度、平均臨近距離、散布與并列指數（IJI）、聚合度（AI）等6個指標，上述景觀格局指數的計算公式和生態學意義見參考文獻[16]

3結果與分析

3.1景觀總體變化分析

1986～2014年靈川縣各景觀類型面積均發生了不同程度變化（表2）。林地持續增加，面積占比由1986年的77.21%增加到2014年的85.72%，凈增196.39 km2，屬于區域景觀的基質;農田不斷減少，由1986年的411.29 km2下降到2014年的185.92 km2，降幅達54.80%;結合1986～2014年靈川縣景觀類型分布圖可以看出，受城鎮化加速擴張、新農村建設持續推進、鄉村旅游日益繁盛等因素影響，建設用地快速增加，由1986年的19.32 km2增加到2014年的41.72 km2，增幅高達159.11%，遠高于其他景觀類型，但在整體景觀的占比不大，研究期內均未超過3%;水體先減少后增加，整體上小幅減少0.95 km2，保持相對穩定，前期減少主要由填水造陸引起，2000年后圍繞各大水庫區域的水產養殖帶來水體面積增加。草地面積先減少后增加，前期減少主要由荒地造林、墾荒種田引起，后期增加主要由農民外出務工、糧食生產收益低等帶來的土地撂荒以及森林采伐形成的跡地引起;裸地持續增加，主要由開山采石、水陸變遷等引起，但面積占比很小，在整體景觀變化中反應不明顯。

3.2景觀格局動態變化分析

3.2.1景觀水平的格局變化

由表3可見，靈川縣景觀斑塊密度由1986年的3.57 個·hm-2增加到2000年的3.82 個·hm-2后又下降為2014年的3.45 個·hm-2，表明1986～2000年間分散的小規模水果種植、居民點離散增加使景觀破碎化程度加劇，2000年后林果種植趨向于“一鎮一品”的規?；洜I、城鎮化以面狀擴張為主使整體破碎度降低;邊界密度呈先增加后減少趨勢，說明前期局部種植結構調整以及離散的城鄉建設活動，使斑塊的復雜性增加，相互作用加強，后期人類的干擾活動顯著增強，斑塊趨向于集中分布，復雜性降低，相互作用減弱;斑塊結合度，雖有小幅波動，但均接近于1，表明研究區斑塊類型分布集中，具有較大的空間自然連通性;香農多樣性指數和香農均勻度指數分別由1986年的0.71和0.40下降為2014年的0.59和0.33，且數值較小，表明研究區各景觀類型的均勻性、異質性降低，主要因為封山育林、退耕還林、石漠化治理、水果規?；N植等多因素推動，林地面積占比不斷增大，作為優勢景觀的地位進一步強化，與之相反，比重居第二位的農田，受種植結構調整、城鄉擴展、工業發展等影響，占比快速下降。

3.2.2景觀類型水平的格局變化

研究期內不同景觀類型的格局指數均發生明顯變化。由表4可以看出，林地的斑塊密度、邊界密度先增后減，最大斑塊指數由39.96%增加到45.22%，平均鄰近距離減小，散布并列指數和聚合度持續增加，表明在退耕還林、封山育林、林果種植等多因素驅動下，研究期內林地的破碎化程度降低，逐漸趨向于集中連片分布，斑塊間的臨近距離減小相互作用加強，連接度增加，有利于區域內物種遷移和生物多樣性保護。

農田的斑塊密度先增加后減少，整體增加0.03個·hm-2，邊界密度和最大斑塊指數不斷下降，2000～2014年間減少最為明顯，散布并列指數和聚合度不斷降低，平均鄰近距離先減少后增加，表明研究期內受鄉村居民點向農田無序擴展，尤其是高速公路、鐵路、“村村通”等交通設施建設的影響，農田的破碎化程度增加，斑塊邊緣趨向于規則化，聚集的程度減弱，連接度降低，分散經營趨勢明顯。

建設用地的斑塊密度先較快增加后趨于平緩，最大斑塊指數雖小但增幅很大，尤其2000年后增加最為顯著，平均臨近距離和散布并列指數不斷減少，聚合度增加。上述指數變化表明，1986～2000年間城鄉建設活動雖然較為活躍，但以離散點狀為主，破碎度增加，2000～2014年間城鎮化以及交通設施建設力度明顯加強，以面狀擴張為主，最大斑塊面積增加，斑塊聚集度增加，連通性變強。

水體的斑塊密度和邊界密度先增后減，最大斑塊指數先減后增，表明前期局部區域的填水造陸導致部分水體受到侵占，破碎化程度上升，后期由于對江河、水庫進行了有效保護主要水體斑塊面積增加;平均臨近距離增加、散布并列指數降低，聚合度增加并保持較大數值，表明水體聚集程度增加以集中分布為主，但連通性變弱，不利于物種流通和多樣性保護，將來除進行水體的有效保護外，需加強水體間的連通，增加連接度。

草地的斑塊密度先增加后減少，邊界密度、最大斑塊指數、散布并列指數、聚合度均呈現先減少后增加的趨勢，整體變化不大，最大斑塊指數僅為0.02%～0.05%，散布并列指數和聚合度較低，前期由于墾荒進行農林種植，使草地鑲嵌布局，破碎度升高，后期由于外出務工以及低收益土地的撂荒，破碎度降低、斑塊復雜性增加，人為干擾變小。

裸地的斑塊密度很小但變化劇烈，這與人類的破壞活動和水文條件變化引起直接相關;邊界密度、平均鄰近距離、散布并列指數、聚合度均有增加，表明裸地邊緣復雜性和聚集程度增加，趨向于集中分布。

3.3不同景觀類型間轉移特征

研究期內靈川縣各景觀類型均發生了不同程度的轉移（表5）。草地的變化最為明顯，高達64.74%和9.39%的面積分別轉化為林地和農田，主要由經濟林和水果種植、封山育林以及低海拔地區農田開墾引起。裸地的轉化也較為明顯，大部分轉向林地和水體，主要由采石場植被恢復、石漠化治理以及濱水區域的水位變化引起;13.98%和4.09%的建設用地轉向林地和農田，歸因于高海拔、交通條件欠佳等區域村落的自然衰落以及舊村拆遷改造;水體受到較好的保護，轉化率較低，大部分水體的轉化由水位變化引起，少量為城鄉建設所占用;農田的轉移面積最大，轉移去向主要為林地，其次為建設用地和草地，轉化率分別為：55.42%、5.39%和3.45%，主要由林果種植、退耕還林、城鄉開發建設以及農民土地撂荒等因素引起。林地轉移的面積也較大，主要轉移去向為農田、草地、建設用地，主要由于農林種植結構調整、林木砍伐以及城鎮擴展等因素引起。整體來看，林地、農田、建設用地是各景觀類型轉移的主要去向，經濟因素驅動下的種植結構調整帶來林地和農田間大量的相互轉移。

4結論與討論

4.1結論

1986～2014年林地作為區域主導景觀，面積持續增加，研究期未占比高達85.72%，農田不斷減少，建設用地增加迅速，遠高于其他景觀類型，水體和草地均呈先減少后增加的趨勢，整體上均有小幅減少，裸地持續增加，但在整體景觀變化中反應不明顯;在景觀水平上，斑塊密度、邊界密度、面積加權分維數呈波動下降趨勢，聚合度和平均鄰近距離波動增加，香農多樣性指數和香農均勻度指數持續減小，景觀的破碎化程度減弱，斑塊趨向于規則化，各景觀類型的均勻性、異質性降低;類型水平上，林地的破碎化程度降低，逐漸趨向于集中連片分布，連接度增加，農田的破碎化程度增加、斑塊邊緣趨向于規則化，建設用地聚集度增加、連通性變強，水體以集中分布為主，但連通性變弱，草地破碎度先增后減、斑塊復雜性增加，裸地趨向于集中分布。研究期內各景觀類型均有不同程度轉移，草地變化最為劇烈，農田轉移面積最大，其次為林地。受林果種植、退耕還林、封山育林、石漠化治理以及城鄉開發建設等因素驅動，各景觀類型主要向為林地、農田、建設用地轉移。

4.2討論

目前開展的大量景觀格局變化相關研究中主要選取間隔5～10 a遙感影像進行數據分析，能夠獲得比較詳盡的景觀格局時間尺度上的變化，但非常短或非常長的時間段都有可能掩蓋景觀結構變化的真實情況[17]，本研究在分析靈川縣社會經濟發展階段特征的基礎上，選擇2000年作為間隔劃分的關鍵時點，更能準確掌握景觀格局的變化趨勢和驅動因素。

研究中發現，靈川縣景觀變化的主要驅動響因素為林果種植、退耕還林、封山育林、石漠化治理以及城鄉開發建設等，后期景觀可持續管理中，需要做好農林業發展規劃、森林保育規劃、土地利用規劃等不同規劃間的有效銜接。另外，過往相關研究主要以區域、流域等大尺度范圍為主，提出的景觀格局優化措施，可操作性偏弱、指導性不強，本文以社會發展和經濟生產進行組織與管理的最基本行政單元——縣為研究對象，更有利于優化措施的具體實施，對景觀可持續管理更具有參考價值。靈川屬于多山地區且山體坡度大，山體陰影對景觀分類的精度影響較大，雖然影像解譯過程配合人工目視調整，但仍存在一定的錯誤分類，可能對結果產生一定的影響。

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（責任編輯：唐嵐）