2018贵州习水县土地利用景观格局特征分析

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　　摘要：以土地利用数据为数据源，借助Arcgis和Fragstats工具，从景观斑块数、斑块形状、聚散性、多样性、均匀度等方面对习水县土地利用的景观空间特征进行分析。结果表明，研究区林地斑块面积占总面积的61.88%，其次是耕地占30.91%，形成林地、耕地这两个优势明显的景观类型环绕交错分布的景观特征。景观整体多样性与均匀度均不高，景观优势度较高，有相对较高的聚集程度与连通性。为习水县土地整理及可持续发展提供了依据。
　　关键词：土地利用;习水;景观指数;景观生态学
　　景观格局分析主要是研究景观内各斑块类型在景观中的分布规律，是研究景观功能和动态的基础[1-2]，数量分析方法已经不断修改和完善[3]。通过对景观格局的分析有助于对宏观区域生态环境状况评价及发展趋势进行分析，同时也有助于探索自然因素与人类活动对景观格局及动态过程的影响[4];可以科学合理地规划我们所面临的环境，以实现人口、资源和环境的协调与可持续发展[5]。以土地利用数据为数据源，借助Arcgis和Fragstats工具，从景观斑块数、斑块形状、聚散性、多样性、均匀度等方面对习水县土地利用的景观空间特征进行分析，可为土地管理决策以及区域生态环境建设提供理论支持。
　　一、研究区概况与研究方法
　　1.1 研究区概况
　　习水县位于贵州高原北部，县域面积307 563 hm2，2010年人口统计为717 534人。东连桐梓，西接赤水、四川古蔺，面向重庆，背靠遵义，是贵州进川渝、通江达海的前沿窗口。习水县地处大娄山山系西北坡与四川盆地南缘的过渡地带，境内属中山峡谷地貌，地势东高西低，最高处海拔1 871.9 m，最低处275 m。习水县已发现煤矿、铁矿、锰矿、铜矿、粘土矿等30余种矿产资源，储量十分丰富，尤其以煤矿储量最为丰富，初步估算蕴藏量为54.6亿t，已查明储量16.7亿t，素有西南煤海之称。县域内有赤水河、习水河、桐梓河等长江支流，属于长江中上游生态保护的核心区域，域内西北部有贵州省面积最大的自然保护区――贵州习水中亚热带常绿阔叶林国家级自然保护区。
　　1.2 数据来源及处理
　　基础数据来源于习水县2012年土地利用变更调查数据shape数据，土地利用现状数据是在2009年全国第二次土地利用调查的基础上通过年度变更调查得到，为.shp格式文件，地类编码总数为24个，数据来源较权威、可靠[6]，可提高土地利用景观格局分析的准确度及有效性。根据习水县实际情况及研究需要将以上24个地类进行景观重分类，然后利用Arcgis中conversition tools工具将地类图斑shape数据转换成20 m20 m的栅格数据，得到习水县景观类型图(图1)。借助Fragstats软件根据景观格局分析需要对景观格局指数进行计算，得到相关的景观类型水平(class level)和景观水平(land-scape level)两种类型景观指数数据。 　　1.3 土地利用及景观分类
　　根据土地利用属性和景观生态学意义，参照国家土地利用现状分类标准(GB/T21010―2007)，结合习水县实际情况，进行景观分类，共包括耕地、林地、草地、水域城镇建设用地、农村居民点用地、未利用地7类，其中：(1)耕地：包括旱地、水田和园地(因本研究区园地面积很小且基本处于粮食生产状态)三个二级类型，为粮食生产用地;(2)林地：包括有林地、灌木林地、疏林地、未成林地等林地类型;(3)草地：包括天然牧草地以及树木郁闭度0.1、表层为土质、生长草本植物为主、不用于畜牧业的草地;(4)水域：包括河流水面、湖泊水面、水库水面、坑塘水面、内陆滩涂、沟渠以及水工建筑用地等类型;(5)城镇建设用地：主要包括城市用地、交通运输用地以及建制镇;(6)农村居民点用地：包括农村居民用地、设施农用地等村庄建设用地;(7)未利用地：主要指表层为土质、基本无植被覆盖的土地，或表层大多为岩石、石砾的未利用土地。
　　1.4 数据分析
　　本研究采用景观指数来描述研究区斑块或整个景观的空间格局。当前所能采用的各种景观格局指数累计近百个，但有些指标的生态学意义并不明确，甚至相互矛盾[7-8]。因此，本研究依据简单性、代表性和统一性的原则，在全面了解所选指标生态意义的前提下[9]，根据研究区特征，在斑块水平上选取斑块面积(CA)、斑块数(NP)、边界密度(ED)、景观百分比(PLAND)、平均斑块面积(AMN)、斑块形状指数(LSI)、景观聚集度指数(AI)、最大斑块指数(LPI)、斑块内聚集指数(COHESION)，在景观水平上选取Simpsons多样性指数(SIDI)、Simpsons均匀度指数(SIEI)、景观聚集度指数(AI)等，较全面地从景观聚散性、多样性、异质性等多方面反映习水县土地利用类型的景观特征，各指数公式、计算方法及生态学含义见参考文献[9-11]。
　　二、结果与分析
　　2.1 景观整体结构分析
　　研究区总面积为307 563 hm2，总斑块数97 742个。如表1所示，各景观类型中，林地面积最大，为190 314.48 hm2，占研究区总面积的61.88%;其次为耕地，面积达95 080.72 hm2，占30.91%;此外，草地10 120.48 hm2，占3.29%;城镇建设及农村居民点用地合计9 919.6 hm2，占3.22%;水域2 021.76 hm2，占0.66%;未利用地106.2 hm2，占0.03%。耕地、林地面积达到了全县土地总面积的92.79%，为研究区优势景观类型，其中林地面积占研究区总面积的61.88%，在整个景观生态系统中面积最大、连通性较好，是占主导地位的景观类型，为整个研究区的景观基质[11]。研究区内林地的平均斑块面积最大，为9.35 hm2个-1(剔除自然保护区最大斑块外为4.67 hm2个-1)，其次为耕地为3 hm2个-1，两个值均不是很大，这说明两个主要景观类型广泛交错分布于整个研究区域[12]，在局部仍分布着的较小面积斑块。
　　就斑块类型数量NP来说，农村居民点用地36 708耕地31 677林地20 360草地4 600水域3 250城镇建设用地981未利用地166，斑块数在一定程度上可以反映出景观的破碎性，农村居民点用地在斑块面积占比2.55%情况下，斑块数量占比却达到了37.56%，这说明了农村居民点用地的点状分散性。
　　2.2 景观面积特征
　　从斑块面积来看，林地面积最大，为190 314.48 hm2，其次为耕地95 080.72 hm2，两者面积合计占研究区总面积的92.79%。林地平均斑块面积最大，为9.35 hm2个-1，虽然超过其他景观斑块，但相差也不是很大。最大斑块为林地，最大斑块指数达到了30.942 1，这说明习水县林地斑块之间面积悬殊非常大，而且以大面积斑块占据林地景观的主体，其中以习水中亚热带常绿阔叶林国家级自然保护区及其辐射区域斑块面积最大，达95 160.07 hm2(其中保护区面积48 666 hm2)，占全部林地面积的50%，占研究区景观的30.94%。这说明，其他林地斑块面积也较小且有一定分散性，由此可见，习水中亚热带常绿阔叶林国家级自然保护区对于习水县生态系统及其景观的稳定具有积极作用。城镇建设用地和农村居民用地的平均斑块面积最小，城镇建设用地为0.62 hm2个-1，农村居民用地为0.21 hm2个-1，说明这两类景观斑块主要呈带状、点状分布。