石羊河上游生境質(zhì)量評估研究

雷 莉

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅武威733000）

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

石羊河上游位于甘肅省境內(nèi)，101°41′～103°48′E，36°29′～38°18′N 之間，總面積約為1.16 萬km2，由大靖河、古浪河、黃羊河、雜木河、金塔河、西營河、東大河、西大河八條河流及多條小河組成，地跨山丹、肅南、天祝、古浪、涼州、永昌6縣。石羊河上游祁連山區(qū)山脈大致呈西北-東南走向，其海拔約2 000～5 000 m，研究區(qū)年降水量約為300～600 mm，年蒸發(fā)量700～1 200 mm，屬祁連山高寒濕潤區(qū)和高寒半干旱半濕潤區(qū)。石羊河流域是我國內(nèi)陸河流域中人口較密集的地區(qū)之一，也是用水矛盾突出、生態(tài)環(huán)境問題最嚴(yán)重的地區(qū)之一，石羊河上游祁連山區(qū)作為石羊河流域水源涵養(yǎng)區(qū)，對于氣候和土地利用變化的響應(yīng)十分敏感，是典型的生態(tài)脆弱區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

本文所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為土地利用數(shù)據(jù)，參照全國土地利用方法，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，本文將石羊河上游祁連山區(qū)土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6個(gè)一級類型。

1.3 方法

1.3.1 土地利用動(dòng)態(tài)度

受自然及人文因素的影響，區(qū)域內(nèi)各土地利用類型的數(shù)量在不同時(shí)間段的變化幅度和速度不同。土地利用動(dòng)態(tài)度是指某段時(shí)間某種土地類型面積的變化速度，該指標(biāo)可用來定量研究某一土地類型的數(shù)量變化，并可預(yù)測未來土地變化趨勢。

1.3.2 生境退化指數(shù)和生境質(zhì)量指數(shù)

生境被譽(yù)為生態(tài)學(xué)的模板，生境指被生物所占有的可以為其提供資源和生存繁育條件的空間，其特征與生物多樣性緊密相關(guān)，土地是生境的載體。河流生境，又稱河流生物棲息地，一般是指河流生命物質(zhì)賴以生存的局地環(huán)境，如淺灘、深塘，卵石、水槽，枯落物、倒木，砂礫或淤泥底質(zhì)等，它們在河流演化的區(qū)域背景上形成，并構(gòu)成河流生命物質(zhì)的基礎(chǔ)支持系統(tǒng)，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。

生境質(zhì)量的概念實(shí)際上是指生態(tài)系統(tǒng)能夠提供物種生存繁衍條件的潛在能力。其受到兩個(gè)因素的影響：一是某種土地利用類型自身作為生境的適宜程度；二是該生境受到威脅后的退化程度。一般情況下，自然生態(tài)系統(tǒng)對外界抗干擾性強(qiáng)、受威脅程度較少的區(qū)域，其生境質(zhì)量也相對較高、物種多樣性的概率相對較大，同時(shí)該區(qū)域的生境質(zhì)量也相對穩(wěn)定。

2 結(jié)果分析

2.1 土地利用/覆被面積變化特征

石羊河上游祁連山區(qū)土地利用類型中，草地和林地所占面積最大，其次為未利用地、耕地和水域，建設(shè)用地所占面積最少（表1）。1986-2016年該區(qū)域各土地利用類型發(fā)生了不同程度的變化。整體上，耕地面積先增后減，自2000年后有緩慢減少的趨勢；林地面積先減后增，2000年后有緩慢增加的趨勢；草地和水域面積持續(xù)減少，其中草地減少速度前后變化不大，而水域面積減少趨勢變緩；建設(shè)用地和未利用地面積都持續(xù)增加，其中建設(shè)用地增加趨勢較快，而未利用地增加趨勢逐漸變緩。

表1 1986-2016年石羊河上游土地利用類型面積統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of land use type area in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2016

2.2 土地利用類型轉(zhuǎn)換及空間分布特征

利用ArcGIS中的空間統(tǒng)計(jì)和空間疊置分析方法，得到不同時(shí)期石羊河上游土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣（表2和表3）。

表2 1986-2000年石羊河上游土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣 km2Tab.2 Transfer matrix of land use in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2000

表3 2000-2016年石羊河上游土地利用類型面積轉(zhuǎn)移矩陣 km2Tab.3 Transfer matrix of land use in the upper reaches of Shiyang river from 2000 to 2016

1986-2000年，水域轉(zhuǎn)出面積最大，為70.38 km2，其中有63.8 km2轉(zhuǎn)化為了未利用地，這主要是由于全球氣候變暖，部分冰川消融、雪線退后，冰川雪地轉(zhuǎn)換為了未利用地。其次轉(zhuǎn)出面積較大的是草地，草地是石羊河上游面積最大的土地利用類型，在這一時(shí)期它的轉(zhuǎn)出面積為33.53 km2，其中有18.57 km2轉(zhuǎn)為未利用地，11.33 km2轉(zhuǎn)為耕地；同時(shí)，有17.27 km2林地變?yōu)椴莸兀?.22 km2耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。這說明這一時(shí)期對耕地與建設(shè)用地的需求增長，不合理的人類活動(dòng)使得草地遭到破壞甚至退化；雖然也有耕地和未利用地變?yōu)椴莸睾土值氐默F(xiàn)象，但數(shù)量相對微小。

2000-2016年，轉(zhuǎn)出面積最大的仍是草地，面積為41.81 km2，其中有27.26 km2轉(zhuǎn)為未利用地，有5 km2轉(zhuǎn)為耕地，說明這一時(shí)期草地退化仍較嚴(yán)重。其次轉(zhuǎn)出面積較大的是水域，面積為31.41 km2，其中有28.59 km2轉(zhuǎn)為未利用地，說明這一時(shí)期冰川仍然在消融，水域面積持續(xù)減少。耕地在這一時(shí)期轉(zhuǎn)出面積也較大，其中有7.76 km2轉(zhuǎn)為草地，有2.64 km2轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，有0.62 km2轉(zhuǎn)為林地；同時(shí)有4.41 km2草地轉(zhuǎn)為林地，這說明這一時(shí)期“退耕還林還草”工程的實(shí)施取得了一定的功效。

2.3 石羊河上游生境潛在退化指數(shù)分析

通過對生境退化類型的面積統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)石羊河上游祁連山區(qū)生境退化類型主要為輕微退化（約占45%）和無明顯退化（約占42%），中度退化和重度退化的面積占少部分。這主要是因?yàn)槭蚝由嫌沃饕恋乩妙愋蜑椴莸睾土值兀鼈冏鳛樯尺m宜度較高的生境類型，整體而言生物多樣性維持較好。從表4 可以看出，1986-2016年，無明顯退化與中度退化的面積持續(xù)減少，且從面積變化速率來看，減少的速度不斷增加；輕微退化與重度退化的面積持續(xù)增加，且增加速度也在變快。這說明石羊河上游祁連山區(qū)生境質(zhì)量狀況經(jīng)歷了一個(gè)變差的過程，自然生態(tài)系統(tǒng)受威脅因子影響的潛在范圍不斷增加，這與研究區(qū)威脅因子面積尤其是建設(shè)用地面積的增加有著密切的聯(lián)系。

表4 1986-2016年石羊河上游生境退化類型統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of Habitat degradation types in the upper reaches of Shiyang river from 1986 to 2016

3 結(jié)論

本文通過對石羊河上游祁連山區(qū)土地利用/覆被變化進(jìn)行分析，對基于土地利用變化的生境質(zhì)量變化特征進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論。

（1）石羊河上游土地利用類型以草地、林地以及未利用地為主。1986-2016年石羊河上游祁連山區(qū)各土地利用類型發(fā)生了不同程度的變化，耕地面積先增后減，且自2000年后有緩慢減少的趨勢，多轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，2000年后有7.76 km2轉(zhuǎn)為草地；林地面積先減后增，2000年后有緩慢增加的趨勢；草地和水域面積持續(xù)減少，其中草地減少速度前后變化不大，而水域面積減少趨勢變緩；建設(shè)用地和未利用地面積都持續(xù)增加，其中建設(shè)用地增加趨勢較快，而未利用地增加趨勢逐漸變緩。國家對祁連山區(qū)生態(tài)保護(hù)措施的實(shí)施，使2000年后耕地減少且林地的增加，但草地面積持續(xù)減少又說明生態(tài)治理措施實(shí)施的成效并不大；社會(huì)發(fā)展、人口變多，對于交通道路的需求增加，造成建設(shè)用地的持續(xù)增加；全球氣候變暖背景下的冰川退縮使研究區(qū)水域面積持續(xù)減少。

（2）石羊河上游生境退化類型以無明顯退化和輕微退化為主，兩者面積占到研究區(qū)總面積的85%以上；中度退化和重度退化占比較小。生境退化指數(shù)的中、高值主要集中在威脅因子（居民點(diǎn)、耕地、道路及水庫）分布的區(qū)域。1986-2000年，無明顯退化的面積在持續(xù)減少，年變化率由-0.0.1%到-0.04%，減少速度在增加；同時(shí)重度退化面積不斷增加，年變化率由0.01%到0.15%，速率明顯增加。這說明近三十年來石羊河上游生境在不斷退化，由于道路的修建、居民點(diǎn)的擴(kuò)大等，受威脅因子影響的范圍不斷增加，生境退化面積也隨之增加。

（3）石羊河上游的生境質(zhì)量較好，大部分（約60%）為中等以上生境，生境質(zhì)量熱點(diǎn)區(qū)域主要分布在西部和南部地區(qū)，時(shí)間上冷、熱點(diǎn)的集聚區(qū)域變化不大。1986-2000年，石羊河上游生境質(zhì)量經(jīng)歷了一個(gè)較快變差的過程，較差和差等生境類型面積增加較快，且較好的生境類型多變?yōu)椴畹壬愁愋停玫纳愁愋兔娣e也在減少，這與這一時(shí)期耕地、建設(shè)用地面積增加，林地、草地面積減少有著直接關(guān)系。2000-2016年較差和差等生境有部分向好的生境類型轉(zhuǎn)化，好的生境類型面積有所增加，雖然這一時(shí)期生境質(zhì)量變化仍不容樂觀，但整體上來說，2000年之后石羊河上游生境質(zhì)量有向好的方向緩慢發(fā)展的趨勢。□