九龙江流域土地利用_景观格局_水质的初步关联分析_黄金良

NH 4+ -N ，and positively correlated with DO at the entire watershed and buffer zone scale ； PD was positively correlated with BOD 5 ，TP and NH 4+ -N ； Most of the landscape pattern metrics was not the good predictors for water quality in study watershed. ③ Water quality parameters in buffer zone area have more significant correlations with percentage of land use type areas and landscape pattern metrics ， because most water quality parameters in the buffer zone can be better explained with greater adjusted coefficient of determination （ Adjusted R 2 ） . ④ Compared to landscape pattern metrics ，percentage of land use type area can predict water quality better because most water quality parameters have more stable correlations. Key words ： land use ； landscape pattern ； water quality ； linking ； watershed scale
全球环境变化中的人文因素计划 物圈计划（ IGBP ） 、 （ IHDP ） 等 国 际 全 球 变 化 研 究 计 划 都 极 重 视 LUCC 的研究
［ 3］
. 尽管在过去的几
十年里， 流域管理在 确 定 人 类 发 展 的 影 响 方 面 变 得 越来越重要， 流域尺度的研究也逐渐开展， 但流域土
Preliminary Study on Linking Land Use ＆ Landscape Pattern and Water Quality in the Jiulong River Watershed
2 2 HUANG Jin-liang 1 ， ，LI Qing-sheng 2 ，HONG Hua-sheng 1 ， ，LIN Jie 2 ，QU Meng-chao 2
第 32 卷第 1 期 2011 年 1 月
环 境 科 学 ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol. 32 ， No. 1 2011 Jan. ，
九龙江流域土地利用 / 景观格局 水质的初步关联分析
黄金良
1， 2 2 ，李青生 2 ，洪华生 1 ， ，林杰 2 ，曲盟超 2
（ 1. 厦门大学福建省海洋环境科学联合重点实验室， 厦门
2 好地解释， 表现在调整判定系数 Adjusted R 更大；土地利用面积比 例 比 景 观 指 数 能 够 更 好 地 预 测 水 质 ， 表现在大部分水质参
数与土地利用面积比例有较好的相关关系 . 关键词：土地利用；景观格局；水质；关联；流域尺度
中图分类号： X144 文献标识码： A 3301 （ 2011 ） 01006409 文章编号：0250-
土地 利 用 / 覆 被 变 化 （ LUCC ） 是 全 球 变 化 研 究 的重要领域之 一
［ 1， 2］
这些因素包括降雨 、 土壤类型 、 地质 、 地形 、 城市化以 及工农业活动等， 但这些因素的影响可以看作更大 尺度的土地利用进程的一部分
［ 6］
. 自 1995 年 开 始， 国际地圈生
361005 ； 2. 厦门大学环境科学研究中心， 厦门
361005 ）
摘要：选取亚热带中尺度流域九龙江为研究对象， 运用 空 间 分 析 与 统 计 分 析 方 法， 从全流域和河岸缓冲区尺度分别建立了九 2002 年 和 2007 年 土 地 利 用 / 景 观 格 局 -水 质 的 景观格局与河流水质的关联 . 结果表明， 龙江流域 2002 年和 2007 年土地利用 、 NO 3－ -N 、 NH 4+ -N 和高锰酸盐指数呈负相 关， 关联基本一致， 表现为建设用地面积比例与 BOD 5 、 与 DO 呈 负 相 关；林 地 面 积 比 例
0125 ；修订日期 ：2010 0405 收稿日期 ：2010基金项目 ： 国家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 40901100 ，40810069004 ） ； 福 建 省自然科学基金项目（ 2009J01222 ） 作者简介 ： 黄金良（ 1975 ～ ） ， 男， 博 士， 副 教 授， 主要研究方向为土地 E-mail ： jlhuang @ xmu. 利用 / 覆被变 化 的 水 文 水 质 效 应， edu. cn
1期Βιβλιοθήκη 黄金良等：九龙江流域土地利用 / 景观格局 -水质的初步关联分析
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地利用 -水质的关联研究仍有很多没有解决的问题， 甚至有些研究 结 果 是 矛 盾 的 . 例 如： 有 关 农 业 用 地 关于全流域和 与水质的季节性响 应 关 系 存 在 争 议 、 河岸缓冲区两尺度哪一个对土地利用与水质的响应 影响更大尚不明晰
［ 7， 8］
24°23′53″ ～ 25°53′38″， 是 福 建 省 的 第 二 大 河， 流域
4 2 4 3 面积 1. 47 × 10 km ， 年平均径流量达 82. 2 × 10 m
（ 浦南断面） . 流域 由 北 溪 与 西 溪 两 大 支 流 构 成， 北 溪和西溪汇合 于 漳 州， 经 厦 门 港 入 海. 流 域 主 要 包 漳 平 和 漳 州 华 安、 长 泰、 南 靖、 芗 城、 龙 括龙岩 新 罗 、 文、 平和 、 龙海等 9 个 县 （ 市 、 区）. 九龙江流域下游 的漳州平原是福建 省 农 业 集 约 化 程 度 较 高 的 区 域， 流域 GDP 约占福建省的 25% . 九龙 江 流 域 地 势 自 西 北 向 东 南 倾 斜， 地貌类型 以中 、 低山为主 . 地跨南亚热带和中亚热带， 绝大部 分区域属亚热带海洋性季风气候 . 气温及降雨的时 空差异较显 著 . 多 年 平 均 气 温 19. 9 ～ 21. 1℃ 左 右， 年均气温的总体变化趋势是由东南向西北递减 . 多 年平均降水量 1 400 ～ 1 800 mm ， 年均雨量由沿海 向 九龙江流 内地递增 . 据全 国 第 二 次 土 壤 调 查 资 料， 41 个亚 类 （ 土 属 ） . 其 中：红 壤 面 域共有 12 个土类， 积最大， 约占全流域的 62% . 流域森 林 覆 盖 度 60% 以上， 植被种类繁多 . 1. 2 遥感影像数据及其处理 本 研 究 选 用 TM 遥 感 影 像 考虑到流域 的 尺 度， 数据， 数 据 为 2002 （ 2002 年 1 月 2 日 ） 、2007 年 （ 2007 年 5 月 7 日 ） 2 个 时 段， 影 像 分 辨 率 为 30 m. 研究选用 的 遥 感 影 像 已 经 过 辐 射 校 正 和 几 何 粗 校 正，所以只需进行以地面控制点为依据的几何精校 利用多项式模 正和配准 . 本研究采用 32 个控制点， 型 进 行 几 何 校 正 . 投 影 坐 标 统 一 为 横 轴 莫 卡 托 -克 拉索夫斯基投影和北京坐标系， 中央经度 117°. 本研究影像分类采用非监督分类和手动修改相 结合的 方 法 进 行， 该方法有成功应用的案例
－ NH 4+ -N 和高锰酸盐指数呈负相关；耕地与 NO 3－ -N 、 NH 4+ -N 和 高 锰 酸 盐 指 数 呈 负 相 关 性 . 景 观 多 样 性 指 数 （ SHDI ） 与 NO 3 -N 、
TP 、 NH 4+ -N 呈正相关， TP 和 NH 4+ -N 呈 负 相 与高锰酸盐指数 、 与 DO 呈 负 相 关；最 大 斑 块 指 数 （ LPI ） 与 BOD 5 、 高 锰 酸 盐 指 数、 TP 和 NH 4+ -N 呈正相关；但其它的景观指数 与 水 质 的 关 联 无 法 被 合 理 地 解 释 . 关， 而与 DO 呈正相关；斑块密度（ PD ） 与 BOD 5 、 相对于全流域， 缓冲区的土地利用面积比例和景观指数与河流水质的关联更 为 显 著， 因为大部分水质参数在缓冲区都能被更
. 在过去的 10 余年里， 国内外研究主要集
LUCC 效应研究 中在 LUCC 的监测和解释 2 个方面， LUCC 在区域尺度上的环境 仍处起步阶段 . 近年来， 效应研究逐渐 得 到 重 视
［ 4］
， 尤 其 是 LUCC 的 水 质 效
［ 5］
应方面的研究成为人们关注的焦点
.
水 质 受 到 各 种 自 然 的 和 人 为 因 素 的 综 合 作 用，
［ 4， 28 ］
等.
LUCC 是人类作用于 生 态 环 境 的 一 种 最 显 著 的 形式 . 人类活动 会 改 变 其 生 存 环 境， 使景观斑块增 景观趋于破 碎 . 因 此 景 观 格 局 可 反 映 潜 在 的 人 多， 类活动行为
（ 1. Joint Key Laboratory of Coastal Study ，Xiamen University ，Xiamen 361005 ， China ； 2. Environmental Science Research Center ， Xiamen University ，Xiamen 361005 ，China ） Abstract ： Geospatial analysis and statistical analysis were integrated to link land use ＆ landscape pattern and water quality in 2002 and 2007 at the entire watershed and buffer zone scale in the Jiulong River Watershed. Results show that the relationships between land use ＆ landscape pattern and water quality in 2002 and 2007 were basically consistent ， namely ： ① Percentage of built-up area was positively correlated with BOD 5 ，NO 3 -N ，NH 4+ -N and permanganate index ，and negatively correlated with DO ； percentage of woodland