小流域土地景观格局分析
论文关键词:小流域;流域;土地景观;格局分析
论文摘要:景观空间格局分析是景观生态学研究的核心问题之一。依据景观生态学理论和研究方法,运用遥感和信息技术,对江西南丰的朱源小流域土地景观进行格局分析,并对山坡地和山谷地景观的多样性、优势度和破碎化指数进行比较。结果表明,坡耕地、乔木林地、间作地、果园、未利用地和荒地的平均斑块分维数较小,而水田、梯田农地、居民用地、灌木林地和水域的平均斑块分维数较高,斑块形状较为复杂。山坡地景观多样性低、优势度高、破碎化指数低;山谷地景观多样性高、优势度低、破碎化指数高。
小流域持续发展主要取决于土地能否维持高的生产力。土地生产力的维持与景观的结构、功能是密切相关的。小流域土地景观是由自然和人类经营斑块所组成的嵌块体。土地景观研究的重点是土地利用或土地覆盖类型,涉及自然与人为控制两种。本文在小尺度上分析了土地利用和景观格局,其目的是了解景观变化与人类经营活动和经营策略之间的关系,确定产生和控制水土流失的因子和机制,为合理制定小流域综合治理规划和可持续提供科学依据。
1 区域概况
朱源小流域位于赣中南丰县东坪乡境内,地貌类型以侵蚀构造的中、低山为主,海拔多为300~500 m。土壤主要以风化花岗岩、红沙岩、沙砾岩形成的水稻土、红壤土为主。小流域属中亚热季风区,气候温和、雨量充沛、四季分明、冬季较短,无霜期长,平均为250 d;平均年气温15.6℃,极端最高温度39.8℃,极端最低温度一般为-7℃,年均降雨量1 700 mm。朱源小流域包括朱源、下堡、东坪村3个村委会,总为3 295人,其中人口3 110人,人口密度为149人/ km2,农业劳动力1 974人。
2 研究方法
2.1 斑块类型的划分
依据小流域土地利用现状和经营目的,将土地景观区域划分为二级系统。第一级,依据土地利用性质将其分为生产性用地和非生产性用地;第二级,对生产性用地,依据经营目的、外貌特征和经营种类划分为7种斑块类型: 1)有水源保证和灌溉设备的水田,主要包括种植水稻、莲藕等水生作物的地块。2)已修成梯田的`农地,包括菜地、自留地、作物地和苗圃。3)还未修成梯田的坡耕地,多数为刚开垦的农地。4)林分郁闭度大于0.3的乔木林地,以乔木为主的纯林及乔灌混交的林地。5)林分郁闭度大于0.3的天然灌木林地。6)在蜜桔林(包括幼林和成熟林)内间种、套种经济作物的间作地。7)果园,主要种植品种有南丰蜜桔、黄花梨、桃、枇杷等。对非生产性用地划分为4种类型: 1)可开垦利用,种植作物的可利用地。2)居民居住用地、牲畜养殖场。3)天然形成或人工挖掘的水域,包括河流、水库、坑塘。4)暂时和永久难以利用的地区,主要是裸露基岩的山和石漠化土地。
2.2 景观评价基础数据的获取
以研究区域比例尺为1:10 000的土地利用现状图作为基本分析图件,依据所划分的11种斑块类型,以图斑为基本单位,利用GIS系统进行图件的数字化,绘制景观斑块类型图。从所形成的矢量数据库中提取景观类型的面积信息和周长信息,在Excel 2000软件下进行分析和景观评价指标的计算。
2.3 景观格局评价指标
2.3.1斑块大小与形状
斑块大小与形状是景观空间格局评价的主要参数,直接影响单位面积的生物量、生产力、养分储量以及物种组成和多样性。斑块大小以斑块面积表示。斑块形状,通过斑块边缘的总长度和平均长度以及斑块的形状指数来反映。斑块形状指数采用以下3种不同的方式测定:1 )斑块内缘比(η),以周长(L)与面积(S)比值来表示。2)形状系数(Sc),即某一斑块周长(L)与等面积圆周长之比值;比值为1,说明该斑块为圆形,值越大说明斑块周边长、面积小、形状越复杂或越扁长。3)分维数(F):L≈SF/2,通过lg(L/4)与lgS的回归求出回归曲线的斜率,分维数为该斜率的2倍。F值范围为1.0~2.0,1.0代表正方形斑块,2.0表示等面积下周边最复杂的斑块。
2.3.2 斑块密度与优势度
斑块密度(M)为某类斑块类型的总斑块数目与景观要素类型总斑块数目的比值。面积比例(SP)为某类斑块类型的总面积与景观要素类型总面积的比值。斑块优势度(D0)反映斑块在景观中的地位,优势度值越大,说明该类斑块在景观中的地位越重要,对景观的支配作用越大。计算公式如下:D0=(M+SP)/ 2×100% (1)
2.3.3 景观多样性(H)
景观多样性是指景观在结构、功能上的多样性,用以揭示景观的复杂程度。在景观多样性的测定中,借助信息论中关于不定性的研究方法,即在一个景观系统中,景观要素类型愈丰富,破碎化程度越高,其信息含量的不定性也就越大,按Shannon-Weaver公式计算出的指数也就越高。H=-Σmi=-ΣSPilgSPi(2)式中:SPi是景观类型i在景观中出现的概率,即景观类型i所占面积的比例;m为景观类型的数目。H值越大,表示景观多样性越大。
2.3.4 景观优势度(D)
优势度指数表示景观多样性与最大多样性的偏差。度量景观结构中一种或几种景观类型支配程度。优势度大,表明景观只受一个或少数几个类型所支配;优势度小,表示各种景观类型所占比例大致相当。D=Hmax+ΣSPilgSPi(3)式中:Hmax=lgm,表示最大多样性指数。
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