1995～2015年輝騰錫勒風電場土地景觀類型指數(shù)變化研究

劉佳慧

(呼和浩特職業(yè)學院，內蒙古 呼和浩特 010017)

景觀格局變化是自然、生物和社會要素相互作用的結果,是景觀生態(tài)學研究的核心內容之一[1-2],也是土地利用和土地覆蓋變化研究的重要組成部分[3-4]。景觀格局分析可以數(shù)量化地分析景觀要素的結構特征及其相互間的空間分布關系，在看似簡單無序的斑塊鑲嵌景觀上發(fā)現(xiàn)潛在、有意義的規(guī)律性及其形成機制，從而成為進一步研究景觀功能和動態(tài)的基礎［5-6］。

輝騰錫勒風能資源豐富，輝騰錫勒風電場也是亞洲重要的風力發(fā)電設施，相關學者有過深入的研究[7-13]。然而，隨著電廠的發(fā)展和建設、旅游活動、旅游基礎施設及農牧民畜牧業(yè)生產的大量增加，輝騰錫勒風電場的生態(tài)現(xiàn)狀及可持續(xù)發(fā)展的潛力受到了嚴峻挑戰(zhàn)，相應的景觀指標發(fā)生改變，影響景觀中能量分配和物質循環(huán)。

1 研究區(qū)概況

輝騰錫勒風電場位于烏蘭察布市察哈爾右翼中旗和卓資縣交界處，112°33′～112°42′E，41°05′～41°12′N，平均海拔高度為2100 m。一年中最高氣溫為30.0℃，最低氣溫為-39.9℃，年均氣溫-1.3℃；全年無霜期100 d，年降水量約385.0 mm，雨量集中在每年7～9月份。輝騰錫勒草原風電場風能資源豐富，40 m高度年平均風速8.8 mos-1。研究區(qū)日照充足，全年無霜期僅為83 d左右[18]。

2 數(shù)據(jù)來源及處理

以1995、2005、2015年TM影像為景觀信息源，時相為6～8月，地面分辨率均為30 m。在利用ENVI4.7軟件對3幅影像進行大氣校正,并以2010年的遙感影像為參考底圖，在每個時期的影像上選取24個有標志性的地物,對3期影像進行配準。利用2012年全國土地試行標準對土地類型進行分類，并建立遙感圖像判讀標志。利用MAPGIS6.7軟件對3期遙感影像進行人機交互判別，得到輝騰錫勒風電場土地利用分類圖及導出數(shù)據(jù)（表1）[13]。

表1 輝騰錫勒風電場各時期景觀類型景觀指數(shù)

3 研究方法

3.1 斑塊密度（PD)

PD表征了斑塊密度，即斑塊個數(shù)與面積的比值，PD越大，破碎化越嚴重；采用該指數(shù)分析景觀破碎化程度，可達到識別景觀受干擾程度的目的[15]。

式中PD為斑塊密度;A為景觀總面積；m為土地利用類型總數(shù)；Nk為第k類土地利用類型斑塊數(shù)量。

3.2 景觀優(yōu)勢度指數(shù)(LDI)

景觀優(yōu)勢度的大小反映了研究區(qū)主要土地類型對研究區(qū)主導作用的大小，景觀優(yōu)勢度高則表明景觀由一種或少數(shù)幾種土地利用主導[16]。公式為：

式中，Pk是k種土地利用類型所占總面積的比；m是土地利用類型的總數(shù)。

4 結果分析

4.1 景觀尺度的斑塊密度（PD）

利用表1中景觀斑塊的數(shù)據(jù)和計算公式（1），得出1995年、2005年和2015年輝騰錫勒風電場景觀尺度的斑塊密度（圖1）。1995年斑塊數(shù)為352個，斑塊密度為0.0086個/hm2；2005年斑塊數(shù)為581個，斑塊密度為0.014個/hm2；2015年斑塊數(shù)為1537個，斑塊密度為0.040個/hm2；1995～2005年，斑塊密度和斑塊數(shù)都呈上升趨勢，2005～2015年上升趨勢更加明顯。說明：在這兩個時期斑塊破碎化程度呈現(xiàn)階段性增強的趨勢，土地的承載力下降，受干擾性增強。

圖1 輝騰錫勒風電場斑塊密度和斑塊數(shù)量

4.2 景觀尺度的優(yōu)勢度(LDI)

利用表1中景觀斑塊的數(shù)據(jù)和計算公式（2），得出1995、2005年和2015年輝騰錫勒風電場景觀優(yōu)勢度（圖2）。1995年景觀優(yōu)勢度為2.53；2005年景觀優(yōu)勢度為2.50個；2015年景觀優(yōu)勢度為2.42個；1995～2005年，景觀優(yōu)勢度呈下降的趨勢，2005～2015年下降趨勢更加明顯。說明：在這兩個時期景觀優(yōu)勢度的指數(shù)呈現(xiàn)階段性下降的趨勢，以草甸、旱地和水系主要土地類型的優(yōu)勢度下降，土地脆弱性和承載力下降。

圖2 輝騰錫勒風電場景觀優(yōu)勢度

4.3 不同時期各景觀類型的斑塊數(shù)量

利用表1中景觀斑塊的數(shù)據(jù)和計算公式（1）得出，1995年、2005年和2015年輝騰錫勒風電場各類型的斑塊密度。1995～2005年，與其他類型斑塊相比，風機基座斑塊的密度增加最為明顯，增加了3.88個/100 km2，其余類型的斑塊數(shù)量變化不大。2005～2015年，只有草甸、風機檢修路和風機基座斑塊密度變化較大，其余類型斑塊數(shù)量變化不明顯；風機基座斑塊的密度增加最為明顯，為17.01個/100 km2；風機檢修路的增加數(shù)量次之，為4.17個/100 km2；草甸的增加數(shù)量第三，為3.34個/100 km2。兩個時間段相比，2005～2015年的類型斑塊密度變化較大的更多。說明：1995～2005年，風機基座的建設力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化嚴重，草甸有退化的危險；風機和風機基座的建設力度加快，是導致草甸斑塊破碎化的直接原因（圖3）。

圖3 1995～2005年和2005～015年風電場各類型的景觀斑塊數(shù)量對比

4 結論

通過分析1995～2015年輝騰錫勒風電場景觀尺度的景觀指數(shù)變化，得出如下結論：

（1）1995～2005年，斑塊密度和斑塊數(shù)都呈上升趨勢，2005～2015年上升趨勢更加明顯。在這兩個時期斑塊破碎化程度呈現(xiàn)階段性增強的趨勢，土地的承載力下降，受干擾性增強。

（2）1995～2005年，景觀優(yōu)勢度呈下降的趨勢，2005～2015年下降趨勢更加明顯。在這兩個時期景觀優(yōu)勢度的指數(shù)呈現(xiàn)階段性下降的趨勢，以草甸、旱地和水系主要土地類型的優(yōu)勢度下降。

（3）1995～2005年，與其他類型斑塊相比，風機基座斑塊的數(shù)量密度最為明顯。2005～2015年，只有草甸、風機檢修路和風機基座斑塊密度變化較大，其余類型斑塊密度變化不明顯；風機基座斑塊的密度增加最為明顯，為17.01個/100 km2；風機檢修路的增加數(shù)量次之，為4.17個/100 km2；草甸的增加數(shù)量第三，為3.34個/100 km2。1995～2005年，風機基座的建設力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化嚴重，草甸有退化的危險；風機和風機基座的建設力度加快，是導致草甸草原斑塊破碎化的直接原因。