基于景观破碎度分析的温州三垟湿地乡土景观保护研究
浅谈乡村生态湿地景观打造技术策略——以柳州市融安县大良镇官村生态湿地旅游景区景观规划设计为例
广西城镇建设16 -浅谈乡村生态湿地景观打造技术策略——以柳州市融安县大良镇官村生态湿地旅游景区景观规划设计为例□ 盘延明 陈科东 李 佳[摘 要] 在“生态乡村”建设中，结合现有资源，打造“一村一景”特色，建设自身特色的生态旅游点。
通过对柳州市融安县大良镇官村现状的调查与研究，提出项目景观布局框架和功能分区，探讨乡村生态湿地景观技术及建议，以期为乡村旅游提供一定的借鉴和参考。
[关键词] 乡村资源；生态湿地；景观规划设计；融安县1 引言近年来，国家对乡村生态建设非常重视，文化和旅游部出台了通过生态旅游开发加快乡村经济发展、提高民众收入的具体指导意见。
该政策意见明确了生态旅游开发在乡村致富中的现实意义，要求有一定旅游资源基础的村屯，要摸清资源情况，在政府的扶持下，通过多方面引资，建设自身特色的生态旅游点，因地制宜确定各类乡村旅游建设发展类型，选择精准到户到人的脱贫模式，创新投融资方式和途径，为贫困地区发展乡村旅游提供更有力的资金支持。
本文以柳州市融安县大良镇官村生态湿地旅游景区景观规划设计为例，探讨乡村生态湿地景观打造的技术策略，以期为乡村旅游景观建设提出切实的建设策略[1]。
2 项目概况景区所在的大良镇处于融安县南部，209国道从镇中心经过，2018年初步建成的桂林至柳城高速公路在大良镇有互通出入口，是融安县的南大门。
大良镇东与沙子乡相邻，西与潭头乡接壤，北与浮石镇毗邻，南与柳城县太平镇交界。
大良镇官村生态湿地旅游景区规划用地面积148hm 2。
大良镇官村生态湿地旅游景区用地范围，地形为低山丘陵型喀斯特谷地，北面与东面地势较高，北面鹰眼岭海拔302m，为景区内最高的山峰。
东北、东南面为蜿蜒低山丘陵，其中鹰眼岭奇峰苍耸，两山峡一水有锁关之态，即“鹰峰锁隘”。
整个景区从地形概貌看，以半围合成“U”形的官村村寨及官印山为空间的乡村风貌景观为主调。
良友生态农庄用地空间开阔，极具田园风光。
由蓄水堤坝至官村桥有良友溪折岸而下，在生态湿地区有湿地溪蜿蜒环抱，通过水系成“U”字形山水空间。
城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析——以南昌市为例
第29卷第4期2022年8月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .4A u g.,2022收稿日期:2021-08-02 修回日期:2021-08-22资助项目:东华理工大学江西生态文明建设制度研究中心项目(J X S T 2103);江西省社科基金 十四五 (2021年)地区项目(21D Q 44);江西省教育厅科学技术研究项目(G J J 210723) 第一作者:林晋大(1998 ),男,江西赣州人,硕士,研究方向为土地利用规划㊂E -m a i l :l i s t e n i n g 0125@163.c o m 通信作者:多玲花(1987 ),女,河南濮阳人,讲师,主要从事土地整治与生态修复研究㊂E -m a i l :d u o l i n gh u a 555@126.c o m 城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析以南昌市为例林晋大1,2,3,多玲花1,2,3,邹自力2(1.东华理工大学江西生态文明建设制度研究中心,南昌330013;2.东华理工大学测绘工程学院,南昌330013;3.自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室,南昌330013)摘 要:为探究城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制,以江西省南昌市为例,基于2000 2015年的土地利用数据,运用城市破碎指数(U F I )刻画建设用地的景观破碎化水平;然后结合形态学空间格局分析(M S P A )和景观连接度分析量化了自然景观和耕地的景观动态演变过程;最后采用格网分析探究了三者之间的空间自相关动态特征㊂结果表明:2000 2015年间南昌市共有273.26k m 2的耕地及45.61k m 2的自然景观转为建设用地,整体城市破碎度指数在研究期内由2.27上升至4.94;耕地核心区数量在15a 时间内持续衰减,自然生境在前期变化平稳,随着城市化进程的加快,核心及桥接区不断减少,岛状斑块开始增加;空间自相关分析显示,景观破碎度与自然生境㊁耕地平均连通概率三者呈负相关,景观破碎度与耕地㊁自然生境平均连通概率之间的高低聚集区域集中分布在城市扩张的主要区域㊂2000 2015年城市快速扩张导致的破碎化致使耕地及自然生境景观结构发生改变,景观连通性逐渐丧失㊂关键词:城市破碎指数;景观连接度;M S P A ;空间自相关;南昌市中图分类号:X 826;P 901 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)04-0362-08D y n a m i cE v o l u t i o na n dS p a t i a lA u t o c o r r e l a t i o nA n a l y s i s o fL a n d s c a pe F r a g m e n t a t i o nU n d e r t h eB a c k g r o u n do fU r b a nE x pa n s i o n -AC a s e S t u d y o fN a n c h a n g C i t yL I NJ i n d a 1,2,3,D U O L i n gh u a 1,2,3,Z O UZ i l i 2(1.J i a n g x iE c o l o g i c a lC i v i l i z a t i o nC o n s t r u c t i o nI n s t i t u t i o nR e s e a r c hC e n t e r ,E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;2.F a c u l t y o f G e o m a t i c s ,E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;3.K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t a lM o n i t o r i n g an d G o v e r n a n c e o f M i n e sA r o u n dP o y a n g L a k e ,M i n i s t r y o f N a t u r a lR e s o u r c e s ,N a n c h a n g 330013,C h i n a )A b s t r a c t :T o e x p l o r e t h e e v o l u t i o n p r o c e s s o f u r b a n e x p a n s i o n a n d l a n d s c a p e f r a gm e n t a t i o n a n d i t s c o r r e l a t i o n m e c h a n i s m ,t a k i n g N a n c h a n g C i t y ,J i a n g x i P r o v i n c e a s a n e x a m pl e ,b a s e d o n t h e l a n du s e d a t a f r o m2000t o 2015,t h e u r b a n f r a g m e n t a t i o n i n d e x (U F I )w a s u s e d t od e s c r i b e t h e l a n d s c a p e f r a gm e n t a t i o n l e v e l o f c o n s t r u c t i o n l a n d ;t h e n c o m b i n e dw i t hm o r p h o l o g i c a l s p a t i a l p a t t e r n a n a l y s i s (M S P A )a n d l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y a n a l ys i s ,t h e d y n a m i c e v o l u t i o n p r o c e s s o f n a t u r a l l a n d s c a p e a n d c u l t i v a t e d l a n dw a s q u a n t i f i e d .F i n a l l y ,g r i d a n a l ys i sw a s u s e d t o e x p l o r e t h e d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s o f s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n a m o n g th e t h r e e .T h e r e s u l t s s h o wt h a t f r o m2000t o 2015,a t o t a l o f 273.26k m 2o f c u l t i v a t e d l a n d a n d 45.61k m 2o f n a t u r a l l a n d s c a p e i nN a n c h a n g w e r e c o n v e r t e d t o c o n s t r u c t i o n l a n d ,a n d t h eo v e r a l l u r b a n f r a gm e n t a t i o n i n d e x i n c r e a s e d f r o m2.27t o4.94d u r i n g t h e s t u d yp e r i o d ;t h en u m b e ro f c u l t i v a t e d l a n dc o r ea r e a s c o n t i n u e d t od e c l i n e i n15y e a r s ,a n d t h e n a t u r a l h a b i t a t c h a n g e d s t e a d i l y i n t h e e a r l y s t a g e ;w i t h t h e a c c e l e r a t i o no f u r b a n i z a t i o n ,t h e c o r e a n db r i d ge a r e a s c o n t i n u e d t o d e c r e a s e ,a n d t h e i s l a n d p a t c h e s b e g a n t o i n c r e a s e ;s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n a n a l ys i s s h o w e dt h a t l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n w a sn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t ht h ea v e r a g ec o n n e c t i v i t yp r o b a b i l i t y o fn a t u r a l h a b i t a t a n dc u l t i v a t e dl a n d;t h eh i g ha n dl o w a g g r e g a t i o na r e a sb e t w e e nl a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o na n dt h e a v e r a g e c o n n e c t i v i t y p r o b a b i l i t y o f c u l t i v a t e d l a n d a n dn a t u r a l h a b i t a t c o n c e n t r a t e d i n t h em a i n a r e a s o f u r b a n e x p a n s i o n.F r a g m e n t a t i o n c a u s e db y t h e r a p i du r b a n e x p a n s i o n f r o m2000t o2015l e d t o c h a n g e s i n t h e l a n d-s c a p e s t r u c t u r e o f c u l t i v a t e d l a n d a n dn a t u r a l h a b i t a t s,a n d t h e g r a d u a l l o s s o f l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y.K e y w o r d s:u r b a n f r a g m e n t a t i o n i n d e x;l a n d s c a p e c o n n e c t i v i t y;M S P A;s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n;N a n c h a n g C i t y城市的高速扩张与人类密集的经济活动不断蚕食着区域内的自然生态景观,对区域内不同景观之间的有效连接产生了影响[1],景观破碎化程度不断加剧㊂景观连接度能有效度量城市的生态调控能力[2],判断区域间各景观对于生态流的促进或阻碍程度[3]㊂自然景观的有效连接对于维持区域内生态系统的稳定㊁生物多样性的保护具有重要意义[4],而耕地连通性与规模生产㊁粮食安全有着密切的关系[5]㊂因此,研究建设用地的景观破碎度与自然生境㊁耕地的景观连接度三者之间的动态演变过程及空间自相关变化特征能为城市生态保护㊁合理规划土地利用㊁实现城市可持续发展提供重要依据㊂当前,景观破碎化与孤岛化现象日益严重[6-7],城市和城市周边的景观呈现出 高度破碎化 和 空间异质性显著 的特征[8],致使原来相对均衡的各景观要素变为彼此隔离的不连续斑块镶嵌体[9-10],重构景观的有效连接能够维持景观的连续性和完整性㊂近年来,国内外学者致力于景观破碎化的研究,其中有学者运用景观格局指数[11-12]定量表征景观破碎化信息,也有学者从形态学[13],有效格网评估[14-15],移动窗口法[16-17],地理探测器等[18]方法进行景观破碎化空间格局研究㊂然而过去的研究侧重于景观破碎化演变过程的分析,鲜有对景观破碎化与城市扩张空间相关性的研究,本文从景观破碎度与连接度出发探究城市扩张对于自然生境及耕地斑块连接度变化的影响及三者之间的空间自相关动态特征,识别景观破碎度与连接度变化呈现空间相关性的区域,为南昌市优化城市发展方针㊁缓解经济发展和城市生态环境二者冲突提供参考㊂本文以南昌市为例,分析城市扩张造成的景观破碎化及自然生境㊁耕地连接度的动态演变过程,并探究三者之间的空间相关性㊂旨在探讨以下几个方面:(1)城市扩张对于景观破碎度及景观连接性的影响㊂(2)景观连接度的变化如何响应景观破碎化㊂(3)城市化过程中,建设用地与自然生境㊁耕地之间的变化是否存在空间相关性㊂1研究区概况与数据来源1.1研究区概况南昌市位于江西省中部偏北,与鄱阳湖西南岸相接,在东经115ʎ27' 116ʎ35',北纬28ʎ10' 29ʎ11'㊂境内以平原为主要地形,平均海拔为25m,东南部地形较为平缓,西北部为丘陵地带,全境山㊁丘㊁岗㊁平原相间,具有 西山东水 的地势㊂全市总面积为7384 k m2,土地利用以耕地和林地为主,其中耕地3862 k m2,林地1168k m2,因其雨水充沛,光照时间充足,南昌市植被覆盖率达到42.96%,为国家森林城市㊂1.2研究数据来源本文所使用的土地利用数据来源于美国地质调查局平台(h t t p s:ʊw w w.u s g s.g o v/)获取的L a n d s a t TM/S T M+影像,分辨率为30m,时段分别为2000年㊁2005年㊁2010年㊁2015年㊂通过E N V I软件对4期遥感影像进行辐射校正㊁几何校正等预处理,获得土地利用数据,解译精度大于90%㊂依据研究目的,参照土地利用分类方法,将区内用地类别划分为建设用地㊁草地㊁耕地㊁林地㊁水域及其他㊂2研究思路与方法2.1城市破碎指数城市破碎指数(U F I)可以从速度和形态两方面反映城市扩张对于景观格局的改变,根据G a r c i a 等[19]的研究,U F I遵循以下等式:U F I=ðn i=1S iA+ðn i=1P i2πðn i=1S i(1)式中:S i为第i个区域建设用地面积(m2);P i为第i 个区域建设用地的周长(m);A为区域总面积(m2)㊂式中的第一项表征了城市土地利用率;第二项表示城市边界地区与等效圆的周长之比㊂将此公式用于定量评价建设用地所造成的景观破碎程度,值越大表明破碎程度越高㊂为更直观地体现景观的动态变化,计算第n年到第m年的U F I的变化率,公式为:363第4期林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析U F I m-n=U F I m-U F I nU F I nˑ100%(2)本文参考已有研究[20-21],利用A r c G I S软件创建4k mˑ4k m的渔网网格,计算包括景观整体以及每个网格中的U F I值,评价不同时期建设用地的景观破碎度差异及变化规律㊂2.2形态学空间格局分析形态学空间格局分析(M S P A)可以识别目标像元集和结构要素之间的空间拓扑关系,将目标像元集分为7类不同的景观要素[22]㊂利用重分类得到的土地利用数据,将林地和草地合并为自然生境,分别将耕地和自然生境作为前景,其他景观类型做为背景值,采用8邻域算法进行分析㊂在M S P A分析中,不同边缘宽度的设置对于斑块的面积和形态将产生较大的影响[23-25],为比较不同边缘宽度对于斑块内部及斑块连接度的影响,选择适宜的边缘宽度进行分析,本文选取1,4,8三种不同的边缘宽度进行比较,分别对应了30,120,240m的实际距离,经分析后最终选取4为边缘宽度㊂根据M S P A分析得到的7类景观要素,提取其中对景观连通具有重要意义的核心区,并研究其在景观连接度中的作用㊂2.3景观连接度分析景观连接度反映了不同景观类型的斑块在生态流之间能量㊁信息的促进或阻碍作用[26]㊂P C指数能反映景观的连通性,d P C指数能反映斑块对于景观保持连通性的重要性,计算公式如下:P C=ðn i=0ðn j=0a i a j P i jA2L(3)d P C=P C-P C re m o v eP Cˑ100%(4)式中:n为景观中斑块总数;a i,a j为i斑块和j斑块的面积;A L为景观基质面积;P C r e m o v e为去除单个斑块后剩余斑块的整体指数值㊂本文采用d P C来评价斑块结构的重要性,距离阈值设置为1500m,连接概率为0.5[20,24]㊂在得到各斑块重要值后,按照自然断点法进行分级,将核心区斑块重要值分为5级:极高㊁高㊁中等㊁低㊁极低㊂依据核心区斑块重要值的比值赋权重,同样计算每个渔网网格的平均斑块重要值来表征连接度㊂2.4空间自相关分析空间自相关分析可分为全局空间自相关(G l o b a l M o r a n's I)和局部空间自相关(L o c a l I n d i c a t o r so f S p a t i a lA s s o c i a t i o n,L I S A),L I S A将G l o b a l M o r a n's I 分解到各空间单元[27],本文主要通过局部空间自相关分析景观破碎度㊁自然生境平均连接度㊁耕地平均连接度三者之间的空间关系,局部空间自相关公式为:I i=(x i-x)ðn j=1W i j(x j-x)1nðn i=1(x i-x)2(5)式中:I i为局部M o r a n指数;x i,x j是变量x在相邻配对空间单元的取值或属性;w i j是空间权重矩阵㊂3结果与分析3.1城市扩张对于景观破碎度的影响分析南昌市2000 2015年土地利用状况如图1和表1所示,2015年和2000年相比,南昌市建设用地面积显著增加,其中占用最多的地类为耕地其次为林地,共有273.26k m2的耕地,42.10k m2的林地转为建设用地㊂与2000年相比建设用地占南昌市总面积的比例由4.17%上升至8.43%,耕地面积由54.93%下降至52.31%,林地面积由16.45%下降至15.81%㊂草地㊁其他㊁水域面积变化情况较小㊂图1南昌市2000-2015年土地利用类型城市的高速扩张造成了建设用地破碎化程度不断加深,由表2可知,南昌市城市破碎指数由2000年的2.27上升至2015年的4.94,建设用地的破碎化程度造成了土地利用类型的剧烈变化,影响和改变着周围的自然景观㊂通过图2格网分析可知,南昌市景观破碎化逐年由赣江向两岸延伸,城市化初期破碎化较高的斑块主要463水土保持研究第29卷分布在赣江东侧的东湖区一带,随着城市化进程的加快,建设用地以赣江为轴心,向南北方向扩散㊂总体来看,景观破碎化程度主要集中在城市中心区域,且整体向北偏移,主要原因是红谷滩新区的开发,该区域的建设用地迅速向外扩张,区域内人口密度和经济活动高度集中,加深了区域内的景观破碎度㊂表1 南昌市2000-2015年土地利用转移矩阵k m 2年份土地利用类型2015年耕地林地草地建设用地水域其他2000年耕地3681.3132.991.70273.2662.624.43林地56.651110.523.0642.102.470.02草地7.2314.6169.693.511.650.00建设用地21.340.640.03272.2812.910.80水域93.828.390.8029.931176.4042.84其他2.450.010.241.2431.25321.20图2 南昌市2000-2015年U F I 空间分布表2 南昌市2000-2015年整体U F I 指数年份城市破碎指数平均城市破碎指数/%20002.2720053.3547.8320103.401.3620154.9445.303.2 基于M S P A 的自然生境和耕地景观格局分析由图3可知,自然生境主要分布在南昌市的西北及东南方向,西北部的景观连通性较好,自然生境斑块面积较大且分布集中连片;东南部核心区分布零散且斑块面积较小㊂在15a 间,南昌市西北部自然生境核心区保护情况优于东南部,梅岭及安义县北部地区始终保持着较为完整的大面积斑块,东南部地区斑块则显现逐年破碎化的趋势㊂自然生境的变化趋势与南昌市地形密切相关,南昌市西北部地区为南昌市全境海拔的最高峰,不利于土地开发利用,而东南部地区地势较为平坦,且水文条件良好,较易于受到人类活动影响㊂由图4可知,耕地是南昌市景观的主要组成部分,同时也是建设用地扩张侵占的主要用地类型,15a 间耕地主要沿赣江两岸迅速减少,20002005年减少的耕地核心区主要分布在赣江东侧一带,2005 2015年随着城市发展方向的改变,赣江西侧新建区一带成为耕地核心区减少的主要区域㊂图3 南昌市2000-2015年自然生境M S P A 类型分布从土地利用转移情况来看,自然生境受到的影响较小,但建设用地的扩张必然对自然生境的景观格局产生影响㊂根据图5可知,自然生境中面积占比最大的是核心区,其次是边缘区和岛状斑块,2000 2015年间各类景观类型总体上变化趋势较为平缓,2000 2005年核心区面积有小幅的上升,但其频次并未发生变化,说明此时核心区面积增加且分布更为集中,2005 2015年间核心区占前景的比例及面积都在降563第4期 林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析低,且频次变化更为剧烈,更多面积较小核心区消失,表明建设用地与自然景观之间的相互作用在不断加强㊂从图6中可以看出,耕地核心区在15a间占前景的比例较为平稳,但其频次逐年下降且变化幅度明显,说明在研究期内,越来越多面积较小的斑块消失,在景观中起连接作用的桥接区一并减少,表明耕地之间的连通性逐渐降低㊂同时随着建设用地与耕地景观的相互作用愈加激烈,岛状斑块的频率在不断增加,耕地面积减少,集中连片度降低,耕地质量不断恶化㊂图4南昌市2000—2015年耕地M S P A 类型分布图5南昌市2000-2015年自然生境M S P A 数据图6南昌市2000-2015年耕地M S P A数据3.3景观连接度分析由图7可知,分布在南昌市西北部的大型林地斑块始终是区域内维持景观连通性中最重要的一环,其不仅是区域内重要森林生态系统,也是贯穿南昌市西部的一条重要廊道和生态屏障㊂分布在东南部的自然生境斑块则由于小型斑块的灭失,区域内部的景观结构产生了改变,面积更小的斑块在维持区域连通性中承担更为重要的作用,对于东南部的自然生境保护及改造应是南昌市未来生态修复中亟需关注的一部分㊂耕地作为南昌市景观类型的基质,其对于维持区域内景观的连接度同样具有重要意义,分析图8可知,核心区中对于维持景观连通具有极高和高重要性的斑块主要分布在南部及北部的鄱阳湖一带,而靠近城市区域的耕地斑块重要值以低和极低为主,耕地连通性受城市扩张的影响更为显著,快速的城市扩张造成了耕地集中连片度降低,可长期利用的稳定耕地数量减少,对区域内的粮食安全产生了负面影响㊂663水土保持研究第29卷图7 南昌市2000-2015年自然生境重要斑块分布图8 南昌市2000-2015年耕地重要斑块分布3.4 空间自相关分析景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率全局莫兰指数见表3,2000 2015年三者的全局莫兰指数总体小于0,说明三者之间主要呈负相关趋势,且随着时间变化三者之间的空间差异性愈加明显㊂图9为景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率三者之间的局部自相关聚类图㊂分析图9可知,景观破碎度与耕地平均连通概率出现高低聚集的区域主要分布在城市中心,且随着时间推移高低聚集区的范围逐渐扩大,表明建设用地对于耕地连通性的影响逐渐增大,研究区南部则出现了大范围的低高聚集区域,该区域耕地景观受城市扩张的影响程度较小,是保持区域内耕地连通性中最重要的一环㊂景观破碎度与自然生境之间的高低聚集区域则在早期分布较为分散,随着城市化进程的加快逐渐集中到城市中心区域,低高聚集区域则始终分布在南昌市西北部梅岭森林公园,高高聚集区域则主要分布在梅岭森林公园外围㊂自然生境与耕地连通性聚集图分析可知,研究区南部是维护区域耕地连通的主要区域,而西北的梅岭是维持区域自然生境连通的主要区域,城市中心则随着建设用地的扩张出现了耕地与自然生境连接度的低低聚集区㊂表3 景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率全局莫兰指数年份单变量景观破碎度自然生境耕地双变量景观破碎度-自然生境景观破碎度-耕地自然生境-耕地20000.0760.0730.065-0.011-0.0210.0052005-0.043-0.024-0.024-0.030-0.0170.0272010-0.043-0.0240.003-0.032-0.0240.0422015-0.046-0.023-0.028-0.033-0.0000.0324 讨论与结论4.1 讨论城市的快速扩张造成了土地利用类型的变化愈加剧烈,势必对区域内的整体景观格局和生态过程产生影响㊂城市化过程中土地资源与其周边环境不断进行着物质能量交换,并不断重构景观要素之间的空间关系,通常与城市经济活关系较为密切的区域更易遭到破坏㊂本文通过分析建设用地景观破碎度与耕地㊁自然生境连接度的动态演变过程及三者之间的空间关系,发现景观破碎度与景观连接度之间呈负相关关系,且空间上存在负相关的区域随着城市化进程不断扩大㊂在城市化初期景观结构由于整体结构性能维持其稳定的状态,当城市化进行到一定阶段,景观破碎化在改变景观形态的同时,内部的结构和功能也在变化,景观整体的稳定性减弱,生态过程受影响程度加深㊂763第4期 林晋大等:城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析注:A自变量为景观破碎度,因变量为耕地平均连通概率;B自变量为景观破碎度,因变量为自然生境平均连通概率;C自变量为自然生境平均连通概率,因变量为耕地平均连通概率㊂*代表p<0.05㊂图9景观破碎度㊁耕地平均连通概率㊁自然生境平均连通概率的L I S A聚集图由于景观动态演变是一个复杂的过程,受区域自然禀赋和政策法规的双重影响,未来景观破碎化的研究中需考虑政策的干预作用㊂此外不同的研究尺度对试验结果同样会产生影响,本文重点探讨了市域尺度下的景观破碎化演变过程,深入宏观和微观的尺度的探讨能更加完善对于景观破碎化的研究㊂尽管如此,本研究可为新时期国土综合整治与生态修复㊁基本农田保护规划㊁保障粮食安全提供有益参考㊂4.2结论(1)研究区近15a来城市高速扩张,建设用地需求量跃升,建设用地面积由2000年的308k m2上升至2015年的622k m2,而耕地及自然生境则呈现逐年减少的态势,耕地及生态用地保护与建设用地扩张之间的冲突日益显著㊂U F I指数表明,在城镇规模不断扩大,人口剧增的现实环境下,建设用地结构与形态迅速改变,破碎化程度加深㊂(2)M S P A分析显示,2000 2005年自然生境核心区出现了小幅的上升,但以2010年为转折点,核心区的数量及频次开始逐年减少,岛状斑块数量呈上升趋势,自然生境受周围区域影响程度加深;耕地在2000 2015年,核心区频次不断减少,但核心区占前景比例相对稳定,表明研究期内主要为小面积的核心区减少㊂(3)景观连接度分析显示,耕地和自然景观中小型斑块的灭失将导致大型斑块呈现孤岛化,最终影响整体景观连接度㊂西北部的大型林地斑块连通性始终维持在较高水平,保护这一区域原有生态系统的完整性及结构功能的稳定性应作为南昌市未来生态保护的首要目标,而重构赣江东侧耕地景观的结构连接度则能促进南北部大型耕地斑块的物质能量流通㊂(4)空间自相关分析显示,城市的中心区域成为景观整合与重构的主场地,自然景观与建设用地的高低聚集区域呈现 分散 集中 的演变过程,而耕地与建设用地的聚集演变过程则呈现相反的趋势㊂西北部为自然景观的高值聚集区,而南部为耕地的高值聚集区㊂参考文献:[1]吴昌广,周志翔,王鹏程,等.景观连接度的概念㊁度量及863水土保持研究第29卷其应用[J].生态学报,2010,30(7):1903-1910. 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基于微地形的南方沟-塘湿地系统景观异质性研究——以风岭流域为例
基于微地形的南方沟-塘湿地系统景观异质性研究——以风岭流域为例皋鹏飞;李玉凤;刘红玉;季香;孙一鸣;李玉玲【摘要】本文以Quickbird遥感影像和DEM为基础,利用GIS技术和实地调查相结合,并通过SPSS数据分析软件,对仪征市风岭流域的地形、沟-塘湿地系统网络结构及其空间异质性进行研究.结果表明:①流域以微地形为主要特征,但在平均坡度、平均坡面曲率、平均高程变异系数上依然存在明显的差异性.据此划分的3个地形特征区域A、B、C的地形复杂度依次降低.②不同地形特征区域内水塘与沟渠的景观结构特征存在着差异.3个地形特征区域的水塘在单位面积水塘面积指标上差异不显著,在单位面积水塘库容、密度、聚合度、聚集度指标上差异显著,总体地形特征越简单的区域,其水塘结构特征越复杂;3个地形特征区域的沟渠在环度、连通度指标上差异不显著,在单位面积沟渠数、单位面积沟渠节点数、密度和线点率指标上差异显著,总体地形特征越复杂的区域,其沟渠结构特征越复杂.③不同地形特征区域内沟-塘湿地系统景观结构特征存在着差异.3个地形特征区域沟-塘湿地系统在连接率指标上差异不显著,在线面率、可达性总成本指标上差异显著,总体地形特征越复杂的区域,其结构特征越复杂.通过分析研究区域的地形、沟-塘湿地系统景观结构及其异质性,能够更好地优化设计不同地形特征区域的沟-塘湿地系统,合理分配水资源.【期刊名称】《南京师大学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)002【总页数】8页(P112-119)【关键词】微地形特征;沟-塘湿地系统;网络结构;风岭流域【作者】皋鹏飞;李玉凤;刘红玉;季香;孙一鸣;李玉玲【作者单位】江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023;江苏省环境演变与生态建设重点实验室,南京师范大学地理科学学院,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】P951南方沟-塘湿地系统是指多而小的水塘通过水沟相连形成的湿地系统，它作为一种特殊的人工湿地，是我国存在3 000多年的典型农业小水利工程，广泛分布于我国东部和南部地区［1-2］.沟-塘湿地系统作为农村景观组分，能够显著地降低径流速度、贮存降水及暴雨径流，其所蓄积的水资源在灌溉期回归农田，得以循环利用.因此，沟-塘湿地系统能够有效地拦截、去除农业景观输出的营养物质，改善流域水环境，在农业发展过程中具有不可替代的作用和价值［3-5］.这些研究成果为我们认识沟-塘湿地系统提供了坚实的基础.目前对于沟-塘湿地系统的研究多集中在生态系统尺度上，将水塘或者沟渠作为离散的个体去研究内部的结构与功能，且主要集中在对非点源污染物的去除效应［6］、对水文格局的影响［7］、对景观造成的破碎化上［8］，而缺少在景观尺度上，将水塘和沟渠的连通作为一个整体的系统，开展微地形特征与沟-塘湿地系统景观结构的研究.风岭流域由于农业灌溉的需要，区域内沟-塘湿地系统很发达，沟渠和水塘形成了整个流域内的沟-塘景观网络系统.而研究区内的沟-塘湿地系统子流域之间由于不同的微地形特征，使得沟-塘湿地系统的空间结构存在着很大的差异，这为本文提供了理想的研究区域.本文通过分析微地形特征来刻画沟-塘湿地系统的空间结构特征，将有利于更好地认识沟-塘湿地系统水资源利用过程及其生态效应，对于湿地的研究、农业的开发等具有重要的意义.高宝邵伯湖位于江苏省中部，总面积876.76 km2，是江苏省第三大湖，淮水入江的主要通道，年平均水深1.46 m.研究区风岭流域位于江苏省仪征市（见图1），在高宝邵伯湖的西南部，是一个相对封闭的小流域，流域高程变化范围为20 m～50 m，流域面积为17.31 km2.研究区土地利用类型主要包括林地、建设用地、水域湿地以及耕地.气候属于亚热带季风气候，年平均气温15℃，降雨丰沛，年降水量1 042.50 mm，降雨主要集中在6月-9月，占全年降雨量的59.20%.土壤类型以黄褐土和水稻土为主［9-10］.该区为典型的一年两季的耕作模式，6月-10月为水稻种植期，11月到次年5月为冬小麦种植期.上世纪60年代-70年代，为了区域内抗旱、防洪排涝，改良低洼易涝的盐碱地，开始了大规模的水利设施建设.因此在风岭流域区域内分布了大规模的沟-塘湿地系统.2.1 区域地形特征信息提取沟-塘湿地系统是典型的半人工湿地系统，区域水循环的作用使得该系统具有可持续性.作为半人工的可持续系统，其在建设和变迁过程中与该区的微地形特征密不可分.因此，揭示研究区的微地形特征，并对其进行分类是揭示沟-塘湿地系统的基础.由于沟-塘湿地系统在降雨汇流的过程中是以小流域为基本单元，因此在地形特征分析的过程中也以小流域为基本单元.小流域的划分主要是根据风岭流域水文运移路径（出水口位置、水流方向）确定子流域的边界［11-13］.具体过程是在确保流域沟-塘湿地系统的完整和连续的情况下，以DEM为基础，利用ArcGIS10.2的水文分析模块，得到水流方向、汇流累积量、河网的分布等水文因子，根据实际的地形，经过大量的实验对比，当阈值为1 500时，河网的分布与实际的河网最为接近，因此确定以最佳阈值1 500划分出35个子流域.地形指标（terrain parameters）是指用以描述地表形态，并能在DEM表面的各点直接或间接计算的参数或指标.地形指标将复杂的地表形态特征和水文特征量化地描述，为地表分析和模拟提供了依据［14-17］.在地形指标中，平均坡度、平均坡面曲率以及平均高程变异系数均能够较好地反映出风岭流域地形起伏程度等微地形的特征，对景观结构具有重要影响.因此本文选取平均坡度、平均坡面曲率以及平均高程变异系数3个指标.坡度指标可以对流域的地形梯度特征进行量化.坡度表示了地表面在该点的倾斜程度，是决定降雨空间再分配和地表水流流向的重要地形因子［18-19］，其单位为：度.坡面曲率指地面上的某点的地表坡度变化率，它是影响垂直方向坡形变化的主要因子，对区域地形有很好的指示意义［20-21］，其单位为：度.平均高程变异系数是反映分析区域内地表单元格网各顶点高程变化的指标，反映地面的地形起伏程度［22-23］.35个子流域的平均坡度和平均坡面曲率的计算均通过Spatial Analyst工具下的表面分析，输入DEM，高程系数取0.001而得.平均高程变异系数的计算可以通过DEM提取出格网单元顶点的标准差与平均高程，它们的比值就是高程变异系数.为了便于研究，更加清晰地看出流域的微地形特征差异，在提取出的地形指标的基础上，利用SPSS17.0系统聚类的方法对35个子流域进行聚类分析，得到3个地形特征差异显著的特征区域.2.2 沟-塘湿地系统信息提取本文数据源来自Quickbird遥感影像，其分辨率为0.61 m.利用ArcGIS10.2软件对遥感影像进行人工解译，其空间地理坐标系统采用WGS-1984.由于田间沟渠较为复杂，因此在人工解译过程中，配合反复野外校验得到研究区沟-塘湿地系统数据库，其沟-塘数据解译精度达到90%以上.用于刻画研究区地形的数据主要是购自江苏省测绘局的DEM数据，其精度为5 m×5 m.2.3 沟-塘湿地系统结构指标选择与计算2.3.1 水塘结构特征指标选取水塘斑块在流域内具有重要的作用，它是连接沟渠网络结构的纽带.为了反映其结构组成和空间配置，本文选取了合适的景观指数来进行描述：单位面积水塘面积（AE）、单位面积水塘库容（V）、密度（PD）、聚合度（AI）、聚集度（COS）.单位面积水塘面积（AE）是区域内单位面积上水塘斑块的面积之和，不同特征区域单位面积上具有不同的水塘面积，其所服务的沟渠结构具有差异性，其单位为：km2，其值的变化范围为AE＞0.单位面积水塘库容（V）是衡量区域内单位面积上水塘的存水量的指标，单位为：108m3，通过3D Analyst分析模块下的表面体积功能提取水塘的库容［24-25］.密度（PD）是景观结构分析的基本指数，水塘的密度用单位面积上的水塘总面积来表示，其计算公式为：PD=TN/TA，其中，TN为水塘的总个数，TA为区域总面积，单位：个/km2.聚合度（AI）描述的是景观中水塘之间的自然衔接程度，其值越大，表明斑块之间的相邻衔接程度越高，范围：0＜AI≤100.聚集度（COS）是用来衡量水塘斑块类型的结合程度，代表相应的斑块类型的自然连通性，该值随斑块类型结合程度的增加而增大，取值范围：0≤COS＜100.水塘聚合度和聚集度的结果均通过Fragstats 3.3软件计算而得.2.3.2 沟渠结构特征指标选取沟渠结构特征用单位面积沟渠数（L）、单位面积沟渠节点数（V）、密度（QD）、环度（A）、连通度（C）和线点率（B）来表示.单位面积沟渠数（L）是区域内单位面积上所有沟渠条数的总和，不同特征区域单位面积上具有不同的沟渠条数，其单位为：条/km2.单位面积沟渠节点数（V）是沟渠与沟渠之间的交点，单位：个/km2.密度指数是用单位面积上的沟渠总长度来表示，单位：km/km2，计算公式为：QD=S/A，其中，S为沟渠总长度，A为流域面积.环度（A）是用来反映沟渠网络结构的复杂程度的指标［26］，其指数的计算公式为：A=（L-V+1）/（2V-5），其中，L为连接沟渠数，V为节点数，A值的变化范围为0～1.当A=0时，表示沟渠网络无环路；当A= 1时，表示沟渠网络具有最大可能的环路数.连通度（C）是用来描述网络中所有节点被连接的程度，即一个网络中连接沟渠数与最大可能连接沟渠数之比，常用C指数测度：C=L/3（V-2），C指数的变化范围为0～1.C为0时，表示没有节点相连，网络连通性最低；C为1时，表示每个节点都彼此相连，网络连接度最高.线点率（B）是指网络中每个节点的平均连接数，计算公式为：B=L/V，B指数的数值范围为0～3.B=0，表示无网络存在；B值增大，表示网络内每一节点的平均沟渠连接数增加，网络复杂性增强［27］.2.3.3 沟-塘湿地系统结构特征指标选取水塘与水塘之间通过沟渠连接成为一个网络，为了反映沟-塘湿地系统的空间结构特征，选取连接率（CT）、线面率（F）、可达性总成本（AC）作为沟-塘湿地系统的结构指标.连接率（CT）是沟-塘湿地系统中能够连接沟渠的水塘数目和所有水塘数目的比值，能够反映系统中沟渠和水塘之间的连接程度，其计算公式为：CT=N/TN，其中，N为连接沟渠的水塘数目，TN为总的水塘数目.线面率（F）是指沟-塘湿地系统中的水塘平均连接的沟渠数目，能够反映系统中沟-塘湿地系统结构的复杂性以及水塘的有效使用程度，其计算公式为：B=M/N，其中，M为连接水塘的沟渠数目，N为连接沟渠的水塘数目.可达性总成本（AC）是指沟-塘湿地系统中水资源从一个水塘到达另一个水塘的通畅程度，通过水塘之间的沟渠网络节点作为路径的成本来表示，它能够反映系统中沟-塘湿地系统的连贯程度［28］，该指标数据通过ArcGIS10.2几何网络分析功能统计出其结果.3.1 流域微地形特征分析利用ArcGIS10.2水文分析模块以及实际的地形，经过大量的实验对比，划分出35个子流域，如图2所示.为了反映其微地形的特征，对35个子流域的平均坡度、平均坡面曲率、平均高程变异系数进行提取，如表1，其坡度图如图3所示.据此利用SPSS17.0系统聚类方法对其进行聚类分析得到3种类型的地形特征区域，如图4.从图4可以看出，区域A主要分布于风岭水库的周围，区域B围绕于A，区域C位于区域的最外围.从表1可以看出，区域A的平均坡度为(1.67±0.32)°，区域B平均坡度为(1.43±0.13)°，区域C的平均坡度为(1.26±0.29)°，3个区域的平均坡度相差较大，且呈现递减的趋势；3个区域的平均坡面曲率均为(0.01± 0.00)°，这说明每个区域的坡度变化率相差不大；平均高程变异系数层面上，区域A的系数值为0.09± 0.01，区域B的系数值为0.07±0.01，区域C的系数值为0.05±0.03，区域C是3个区域中平均高程系数最低的区域，这说明区域C的地形起伏程度相对于A和B更小，地形更加平缓，地形特征最简单；区域A的地形起伏程度最大，地形特征最复杂；区域B次之，地形特征较复杂.同时利用SPSS17.0中的ANOVN方差分析进行不同的区域微地形特征差异的显著性检验，如表1.验证表明风岭流域的不同区域在平均坡度、平均坡面曲率、平均高程变异系数等地形因子的统计上均存在明显的差异.具体表现为：地形特征区域A、B、C的地形复杂度依次降低，差异显著.在地形复杂度上为其定义3种地形特征：地形特征最复杂的特征区域A、地形特征较复杂的特征区域B和地形特征最简单的特征区域C.3.2 不同地形特征区域沟-塘湿地系统景观结构特征分析3.2.1 不同地形特征区域内水塘景观结构特征整个流域内具有水塘626个，平均面积0.002 8 km2/个，总面积约1.75 km2，占流域总面积10.11%，水塘库容总量约为146.60×108m3.3个不同的地形特征区域中，风岭流域水塘的景观结构特征如图5.水塘是连接沟渠网络的纽带，同时也具有为周围的农田汇水和排水的功能.从图5可以看出，对于水塘的景观结构指标：单位面积水塘面积、单位面积水塘库容、密度、聚合度、聚集度而言，地形特征区域A、B、C的单位面积水塘面积均为0.10 km2，差异不显著；单位面积水塘库容分别为5.05×108m3/km2、8.86×108m3/km2、12.77×108m3/km2，呈现递增的趋势；地形特征区域A、B、C的水塘密度分别为34.73个/km2、36.67个/km2、37.18个/km2，同样呈现递增的趋势，表明地形特征区域C内的水塘斑块最为密集，破碎度高，其次为地形特征区域B与地形特征区域A；水塘的聚合度分别为72.80、76.86和79.37，聚集度分别为85.23、86.69和86.81（图5），数据表明地形特征区域C的水塘分布较为聚集，水塘之间自然衔接程度高，其次为地形特征区域B和地形特征区域A.同时利用SPSS17.0中的ANOVN方差分析对水塘景观结构指标之间的数值进行差异显著性检验，验证表明不同的地形特征区域其水塘景观结构特征存在明显差异.具体表现为：在单位面积水塘面积指标上，3个地形特征区域差异不显著；在单位面积水塘库容、密度、聚合度、聚集度4个指标上，3个地形特征区域差异性显著.总体看来，在地形特征区域内水塘景观结构的复杂性上，地形特征最简单的特征区域C最高，地形特征较复杂的特征区域B次之，地形特征最复杂的特征区域A最低.即随着地形特征的复杂化，水塘景观结构特征越简单.3.2.2 不同地形特征区域内沟渠景观结构特征整个流域内具有沟渠3 277条，平均长度0.094 1 km/条，总长约308.21 km，平均沟渠密度为17.81 km/km2.3个不同的特征区域中，风岭流域沟渠的景观结构特征如图6.从图6可以看出，对于沟渠的景观结构指标：单位面积沟渠条数、单位面积沟渠节点数、密度、环度、连通度、线点率而言，地形特征区域A、B、C的单位面积沟渠条数分别为201条/km2、186条/km2、179条/km2；单位面积沟渠节点数分别为153个/km2、147个/km2、144个/km2，呈现递减的趋势；地形特征区域A的沟渠密度、环度、连通度和线点率分别为18.86 km/km2、0.16、0.44和1.31；地形特征区域B的沟渠密度、环度、连通度和线点率分别为18.02km/km2、0.13、0.42和1.26；地形特征区域C的沟渠密度、环度、连通度和线点率分别为15.66 km/km2、0.10、0.40和1.18.数据表明地形特征区域A的沟渠分布最为密集，沟渠的环路和网络节点被连接的程度均为最高，网络复杂性最强，其次为地形特征区域B和地形特征区域C.同时利用SPSS17.0中的ANOVN方差分析对沟渠景观结构指标之间的数值进行差异显著性检验，验证表明不同的地形特征区域其沟渠景观结构特征存在明显差异.具体表现为：在沟渠环度、连通度指标上，3个地形特征区域差异不显著；在单位面积沟渠数、单位面积沟渠节点数、密度、线点率4个指标上，3个地形特征区域差异性显著.总体来看，在地形特征区域内沟渠景观结构的复杂性上，地形特征最复杂的特征区域A最高，地形特征较复杂的特征区域B次之，地形特征最简单的特征区域C最低，即随着地形特征的复杂化，沟渠景观结构特征越复杂.3.2.3 不同地形特征区域内沟-塘湿地系统景观结构特征区域中的沟渠和水塘是密不可分的，沟渠和水塘连接成为沟-塘湿地系统.沟-塘湿地系统在不同的微地形特征下存在特征差异.构建连接率、线面率、可达性总成本作为沟-塘湿地系统的结构指标，其结构特征如图7.从图7可以看出，地形特征区域A中，连接沟渠的水塘数目为133个，占区域总水塘斑块数目的70.00%，连接水塘的沟渠数目为 498条，占区域总沟渠数的45.31%；地形特征区域B中，连接沟渠的水塘数目为208个，占区域总水塘斑块数目的68.42%，连接水塘的沟渠数目为774条，占区域总沟渠数的50.23%；地形特征区域C中，连接沟渠的水塘数目为88个，占区域总水塘斑块数目的66.67%，连接水塘的沟渠数目为321条，占区域总沟渠数的50.39%.对于表征沟-塘湿地系统复杂性的连接率和线面率、可达性总成本3个指标，特征区域A、B、C的连接率分别为0.70、0.68、0.67，线面率分别为3.74、3.72、3.65，可达性总成本分别为405、392和134.数据表明地形特征区域A中沟渠和水塘之间的连接程度最好，并且区域内每个水塘能够最大程度地得到利用，沟-塘湿地系统的复杂性最高，其次为地形特征区域B和地形特征区域C.同时利用SPSS17.0中的ANOVN方差分析对沟-塘湿地系统景观结构指标之间的数值进行差异显著性检验，验证表明不同的地形特征区域的沟-塘湿地系统的景观结构特征存在明显差异.具体表现为：在沟-塘湿地系统连接率指标上，3个地形特征区域差异不显著；在沟-塘湿地系统线面率和可达性总成本指标上，3个地形特征区域差异性显著.总体来看，在沟-塘湿地系统景观结构的复杂性上，地形特征最复杂的特征区域A最高，地形特征较复杂的特征区域B次之，地形特征最简单的特征区域C最低，即随着地形特征的复杂化，水塘与沟渠之间的连接程度越来越高，沟-塘湿地系统的景观结构特征越复杂.4.1 结论为了定量评价微地形特征和沟-塘湿地系统结构上的联系，本文将反映流域微地形特征的地形因子以及反映水塘、沟渠、沟-塘湿地系统的结构指标进行了分析.通过分析可以得出如下结论：①风岭水库流域相对高程范围在20 m～50 m，具有大规模的沟-塘湿地系统，不同的地形特征区域在平均坡度、平均坡面曲率、平均高程变异系数等地形因子的统计上均存在明显的差异.其中地形特征区域A的地形起伏程度最大，地形特征最复杂，地形特征区域B次之，地形特征较复杂，地形特征区域C的地形起伏程度最小，地形特征最简单.②不同地形特征区域内水塘、沟渠的景观结构特征均具有差异性.水塘在单位面积水塘面积、单位面积水塘库容、密度、聚集度和聚合度指标反映的结构特征中，地形特征最简单的特征区域C的复杂性最高，地形特征最复杂的特征区域A的复杂性最低，即随着地形特征的复杂化，水塘景观结构特征越简单；沟渠在单位面积沟渠数、单位面积沟渠节点数、密度、环度、连通度和线点率指标反映的结构特征中，地形特征最复杂的特征区域A的复杂性最高，地形特征最简单的特征区域C的复杂性最低，即随着地形特征的复杂化，沟渠景观结构特征越复杂.③不同地形特征区域内沟-塘湿地系统景观结构特征具有差异性.沟-塘湿地系统在连接率、线面率和可达性总成本3个结构指标反映的特征中，地形特征最复杂的特征区域A的结构特征最复杂，地形特征较复杂的特征区域B次之，地形特征最简单的特征区域C最低，即随着地形特征的复杂化，沟-塘湿地系统的景观结构越复杂.4.2 讨论①研究区风岭流域分布大量的沟渠和水塘，形成了整个流域内的沟-塘景观网络系统.本文在景观尺度上，将水塘和沟渠的连通作为一个整体的系统，开展微地形特征与沟-塘湿地系统的景观结构及其空间异质性的研究.与过去对于沟-塘系统研究的文献比较，本研究补充了其在景观尺度上，将水塘和沟渠作为整体去进行研究的缺失.②微地形特征影响沟-塘湿地系统的空间分布及其景观结构.对于水塘来说，在地形复杂的区域，地形起伏程度较大的地方不利于水塘的建设.相反，在地形起伏程度较小的区域利于水塘的建设，单位面积内水塘的分布较多，表现出的景观结构特征也要复杂.对于沟渠来说，在地形起伏程度较大的区域，沟渠表现出的网络连接路径的成本较高，在单位面积沟渠数、单位面积沟渠节点数、环度等指标表现出的景观结构比地形起伏程度较小的区域复杂.对于水塘与沟渠连接形成的沟-塘湿地系统来说，在地形起伏程度较大的区域，水塘数目较少，其利用程度较高，因此表现出的连接率、线面率和可达性总成本均较高，在地形起伏程度较小的区域表现出相反的趋势.③通过分析研究区的地形特征、沟-塘湿地系统结构的差异性，能够更好地优化设计分布于不同地形特征区域的沟-塘湿地系统，为水资源的合理分配提供了理论基础.④本文选取平均坡度、平均坡面曲率、平均高程变异系数等地形因子来描述研究区的微地形特征，具有一定的局限性，要对区域沟-塘湿地系统景观结构的分异特征进行更深层次的研究，还需要进一步选取较为全面的地形因子. ［1］刘洋，付强，陆海明，等.农业流域中不同类型水塘沉积物磷素状态及其环境意义［J］.环境化学，2013，32（12）：2 307-2 314.［2］宋歌，孙波.县域尺度稻麦轮作农田土壤无机氮的时空变化——以江苏省仪征市为例［J］.农业环境科学学报，2008，28（2）：636-642.［3］涂安国，尹炜，陈德强，等.多水塘系统调控农业非点源污染研究综述［J］.人民长江，2009，40（21）：71-73.［4］姜凯.水塘湿地截留和净化农业面源污染物特性研究［D］.南京：河海大学，2006.［5］毛战坡，彭文启，尹澄清，等.非点源污染物在多水塘系统中的流失特征研究［J］.农业环境科学学报，2004，23（3）：530-535.［6］ BOULDIN J L，FARRIS J L，MOOREM T，et al.Vegetative and structural characteristics of agricultural drainages in the Mississippi Delta ［J］.Landscapes environmental pollution，2004，132（3）：403-411. ［7］ ARMSTRONG A C.Ditch：a model to simulate field conditions in response to ditch levels managed for environmental aims［J］.Agriculture，ecosystems and environment 2000，77（3）：179-192.［8］刘红玉，张世奎，吕宪国.20世纪80年代以来挠力河流域湿地景观变化过程研究［J］.自然资源学报，2002，17（6）：698-705.［9］李玉凤，刘红玉，朱丽娟，等.农村多水塘系统中污染物来源评价：以陈集镇为例［J］.南京师大学报（自然科学版），2009，32（1）：136-140.［10］李玉凤，刘红玉，郝敬锋，等.农村小流域景观结构与水质耦合关系分析：。
基于景观尺度下的鄱阳湖湿地浅层土有机碳的空间特征
第39卷第1期生态科学39(1): 101–109 2020年1月Ecological Science Jan. 2020 谢冬明, 温丽, 易青, 等. 基于景观尺度下的鄱阳湖湿地浅层土有机碳的空间特征[J]. 生态科学, 2020, 39(1): 101–109.XIE Dongming, WEN Li, YI Qing, et al. Spatial characteristic of SOC in surface soil in different landscape of Poyang Lake wetlands[J]. Ecological Science, 2020, 39(1): 101–109.基于景观尺度下的鄱阳湖湿地浅层土有机碳的空间特征谢冬明1, 温丽1, 易青1, 周国宏1, 黄庆华1, 陈家欣1, 周杨明2, *, 钱海燕3, *1. 江西科技师范大学, 江西, 南昌 3300002. 江西师范大学地理与环境学院, 江西, 南昌 3300223. 东华理工大学地球科学学院, 江西, 南昌 330013【摘要】湿地土壤有机碳研究是全球碳循环研究的基础性工作, 对于准确评估湿地固碳增汇和全球温室气体减排都具有重要意义。
以鄱阳湖国家自然保护区为研究区域, 选择六种景观类型(湿地洲滩景观包括受人工控制的碟形湖泊常湖池、半人工控制的碟形湖泊蚌湖、不受人工控制的洲滩前缘泗洲头以及岗地景观包括林地、田地和菜地), 湿地洲滩景观在各1 m高程(泗洲头和蚌湖采样高程10—17 m, 常湖池采样高程12—17 m)内的浅土壤采取3个土壤样品, 岗地景观浅层土壤各采取3个土壤样品, 分析浅层土壤有机碳含量。
结果表明, 鄱阳湖不同景观类型的浅层土壤有机碳含量差异性显著。
湿地洲滩浅层土壤(特别是0—10 cm土层)的有机碳随高程梯度变化呈现倒U型变化, 即低海拔与高海拔土壤有机碳的含量较中海拔土壤有机碳的含量低, 泗洲头洲滩土层0—10 cm的有机碳含量最高值出现在13—14 m高程, 其中0—10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为1.56—12.29 g·kg-1, 10—20 cm土层的土壤有机碳含量变化值为0.96—8.19 g·kg-1; 蚌湖洲滩土层0—10 cm 的有机碳含量最高值出现在14—15 m高程, 其中0—10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为6.36—23.32 g·kg-1, 10—20 cm 土层的土壤有机碳含量变化值为4.14—8.88 g·kg-1; 常湖池洲滩土层0—10 cm的有机碳含量最高值出现在16—17 m高程, 其中0—10 cm土层的土壤有机碳含量变化值为6.51—18.91 g·kg-1, 10—20 cm土层的土壤有机碳含量变化值为3.83—10.05 g·kg-1。
辽河三角洲湿地环境破碎化与恢复对策研究
人类过度开垦等影响 ， 导致 芦苇 沼泽地 面积 大幅度 减少 、 口 河 大量淤积 ， 退海滩涂 面积迅 速扩大 ， 使湿地 环境 变得 愈发脆 致
弱， 破碎化 问题严重 …。
间接解译标 志推断出湿 地类 型及 分布范围。
（） ３ 分层分析法 。根 据湿地 分类 的系统结 构 ， 大类 型到 从
（） ４ 综合分析法 。就是综合遥感 、 以往 的调查 、 地图及一些 图片 、 野外调查等 资料 ， 运用地理学 、 湿地生态学 等有关专业知
识 进行综合研究 ， 信息 与非遥 感信 息相结 合 ， 遥感 通过对 比分
析， 来确定各类 型湿地 属性及范 围界线 。 本次研究采 用直 接判 读 与综 合分 析相 结 合 的解译 方 法 。 直接判读法简单省时 、 便于操作 ， 结合综合分析法 ， Ｇ Ｓ技术 在 Ｐ 与相关 图片资料和调查资料的辅助下会提高解译的准确度。
单位 ， 以需要进行 投影转 换 ， 所 将采 样点 数据展 到影像 图上 建
１ ２ 解译 方 法 ．
遥感影像 所反映的是某一区域特定地 理环境 的统一体 ， 是 地表各种地物光谱 的综 合信 息。地理 空 间和影像 空 间通 过遥 感成像相互连 接与实现 。遥 感技术 的成像过程 ， 是将 地物 的电 磁辐射特 性或地物 的波谱特性 ， 用不 同的成像方式 生成各种影 像， 而遥感影像的解译过程则是 成像过程 的逆过程 Ｊ 。在解
像上 功能区的划分都要用 到其他 图形 数据 、 文字资料作 为辅助 信息 。根据研究 内容 和数 据的 可获得 性 ， 取 了 ２０ 保护 选 ００年 区土地利用现状 图 、 植被图 、 ０ 功能 区图、 ２ ０ ０ 野外调查数据等文
字、 图表资料。此外 ， 还收集 了地 质 、 植被 、 土壤 、 气象 、 水文 、 区
基于SD法的芜湖市滨江公园景观质量评价研究
3 色彩度
色彩丰富的—色彩单调的
布亦较广。
4 幽静度 5 变化度 6 愉悦度 7 层次感 8 熟悉度 9 趣味性
环境幽静的—环境喧闹的 变化丰富的—缺乏丰富的
愉悦的—不愉悦的 有层次感的—无层次感的
熟悉的—新奇的 有趣的—无趣的
3 调查结果分析
本次SD法问卷采用5级制评价尺度，即分值定为-2， -1，0，1，2，以0为中心轴对称设置。采用标准化的结构问 卷，加上性别、年龄、职业共计16个问题项。将以上6个样 本各自的13个评价项目进行数据统计分析求平均值，得 到如表2的结果。
7
&BE
KL 4=
> ,
图 8 样本 2 评价结果
2 4
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2 /
7
&BE
KL 4=
>
,
3 4
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
样本1：空间较开敞植被覆盖较少，新奇感不足以至 趣味性一般，整体感较强层次感亦不错令人比较愉悦，变 化一般吸引力较好，整体相对比较雄伟。结合对芜湖滨 江公园整体现场情况调研来看，类似这种下沉式的广场 在晚间均能吸引各个年龄层的人们在此逗留，是公园中 人气较高的场所。
样本2：空间相对较封闭，植被较多整体较俊秀，但熟 悉度较高趣味性较低，整体度连续性都较好，吸引力亦不 错，变化度层次感都一般，幽静度很好并且令人较愉快。 一边是矮墙一边临江的石子步道亲切感十足，再加上幽 静的环境，柳树成荫，这样的环境十分惬意。
通过 SD 问卷调查的方式对其进行研究，并将收集的数据进行量化分析，对比样本分析结果，进而对芜湖滨江
高考地理知识点复习《生态脆弱区的综合治理》十年真题练习
高考地理知识点复习《生态脆弱区的综合治理》十年真题练习（2023·浙江卷）在“双碳”目标背景下，湖泊湿地的生态修复是个重要的固碳举措。
下图为湖泊湿地碳循环示意图。
完成下面小题。
1．植物多样性增加对湖泊湿地固碳作用的影响是（）A．土壤碳含量降低B．根系吸碳量减少C．碳净排放量降低D．微生物活性减弱2．下列对湖泊湿地生态修复的措施，合理的是（）A．减少湖滨植物，清除入湖污染物B．放生外来物种，增加生物多样性C．降低湖面水位，重建微生物群落D．改变湿地地形，建设生态缓冲岛（2023·浙江卷）辽河口湿地生长着一种耐盐碱的一年生草本植物——翅碱蓬。
翅碱蓬在维护湿地生态系统方面具有重要作用，其生长与潮滩湿地水体盐度显著相关。
下图为辽河口潮滩植被分布示意图。
完成下面小题。
3．辽河口潮难植被演替的总体趋势是（）A．翅碱蓬—芦苇—光滩B．翅碱蓬—光滩—芦苇C．光滩—芦苇—翅碱蓬D．光滩—翅碱蓬—芦苇4．针对辽河口翅碱蓬退化，较可行的生态修复措施是（）A．潮滩上建水库蓄淡水B．修建防潮大坝围垦潮滩C．调控辽河入海径流量D．人工大面积种植翅碱蓬（2023·浙江卷）生态系统生产总值（GEP）是指生态系统能够为人类生活和社会发展提供的最终产品与服务价值的总和，由物质产品、调节服务和文化服务构成，2019年海南热带雨林国家公园GEP高达2045亿元，其各项价值量占比如图所示。
完成下面小题。
5．属于图中“其它”项目的是（）A．农林产品B．科普教育C．休闲旅游D．净化空气6．该公园GEP高的主要原因是（）A．土壤肥力高B．科研价值高C．森林面积大D．纬度跨度大（2022·河北卷）华北某国家级新区坚持生态优先、绿色发展理念，于2017年启动“千年秀林”工程，营造异龄、复层、混交林2.9万公顷，并为每棵苗木发放专属二维码（图），进行全生命周期管理，打造数字森林。
据此完成下面小题7．“千年秀林”工程营造异龄、复层、混交林，主要是为了（）A．提升森林生态功能B．提高林地利用率C．提升苗木成活比例D．提高植被覆盖度8．打造数字森林对“千年秀林”的意义重在（）A．记录林木生长信息B．评估森林经济效益C．降低风沙灾害程度D．研究森林演替规律（2022·天津卷）黄河流域生态环境脆弱，深受人类活动影响。
滨海湿地景观格局变化及其驱动力分析
滨海湿地景观格局变化及其驱动力分析摘要：我国有着较长的海岸线、丰富的海洋资源，其中，滨海湿地就是一种非常重要又特殊的的自然景观资源。
若是滨海湿地景观格局发生变化，会对土地利用、生态格局、海洋资源及海洋安全等方面产生重大的影响。
因此，本文基于滨海湿地景观格局变化进行简述，继而对其驱动力进行了分析，仅供参考。
关键词：滨海；湿地景观；格局变化；驱动力引言：滨海湿地景观的格局若是出现了变化，泰达园林规划设计院有限公司首先就是要从湿地的数据处理、信息提取、数量与面积、景观多样性等方面进行全面的分析，并探索湿地景观格局变化的主要原因，采取相应的方式进行解决，加强其发展的驱动力。
一、滨海湿地景观格局变化（一）数据处理与信息提取工作人员在对数据进行处理和信息提取的时候，可以运用AreGIS9. 2软件和ERDAS9 1软件对地面进行分析，并对所产生的地形图进行栅格以及遥感图像进行处理，再通过这两个图像来完成相关的工作。
在这之后，工作人员也要按照数据和信息建立统一的坐标系，用坐标系对地形图进行校正和遥感影响前期处理工作，在对天津滨海新区湿地类型及景观格局变化分析的过程当中，工作人员还可以通过监督分析、与人机交互的方法进行结合,或者通过进行解译来对湿地类型进行抽查验证,对影响条件不明确的情况下进行了严格的验证,这样也能保障数据处理与信息提取的质量。
（二）数量和面积随着城市不断发展与土地开发利用节奏加快，滨海新区湿地也在不断变化，景观的斑块数量随之增多，斑块的面积也在逐渐减少，导致景观呈现破碎化的发展趋势。
开发区域内所具有的湿地景观种类中,主要也是以人造湿地的斑块规模与面积居多,而且通常都是以盐田的形式存在的。
湖湿地、沼湿地面积在变动的同时并没有什么明显的变化规律。
但因为北大港古潟湖湿地区域早已被改建为了水库,所以湖湿地区域的面积变化也和北大港的蓄水量发生了联系。
因此，在最近的30年当中，湿地总面积的变化并没有太大，但是斑块的数量与面积却在一直变化，保障了研究报告数据的准确性与可信度。
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基于景观破碎度分析的温州三垟湿地乡土景观保护研究 任维; 张雪葳; 李房英; 董建文 【期刊名称】《《浙江农业学报》》 【年(卷),期】2019(031)011 【总页数】14页(P1841-1854) 【关键词】乡土景观; 景观破碎度; 景观保护; 乡村振兴; 三垟湿地 【作 者】任维; 张雪葳; 李房英; 董建文 【作者单位】福建农林大学 园林学院 福建 福州 350002; 福州大学 建筑与城乡规划学院 福建 福州 350108
【正文语种】中 文 【中图分类】TU986
生态宜居是乡村振兴战略五大总要求的关键，旨在城乡一体化思路的基础上保护乡村风貌，改善农村人居环境。乡土景观保护研究聚焦于保留与传承长期人地互动下的地域景观格局及其社会人文积淀，为生态宜居奠定基础，是新时代乡村振兴战略实施过程中亟待解决的重要课题。近年来，国内外学者在各尺度上对乡土景观保护研究进行了新探索。宏观尺度上，针对大洲与国家的相关研究向新景观类型学与国土景观发展。新景观类型学研究基于大洲的土地覆盖、景观结构、土地管理、价值意义等数据集，形成空间类型明确的乡土景观类型学综合地图，以开展景观类型评估、管理、保护与发展[1-2]。国土景观研究立足于国家不同地区山、水、田、城一体的传统景观系统的定性解析，以探寻新型山水人居建设方式[3-4]。中观尺度上，流域、城市群与市域的相关研究多为景观格局时空动态演变研究与层状叠加思想下的景观体系研究；前者基于3S技术，结合景观度量分析、社会经济数据、空间回归等进行景观格局时空动态演变及其驱动力分析研究[5-8]；后者从风景园林学综合视角出发，开展基于“自然—水利—农业—聚落”层状叠加思想的景观体系研究[9-12]。微观尺度上，围绕区县、村镇的相关研究呈现出定量的景观时空变化分析与景观空间评价研究、定性的传统土地利用方法下的景观分层体系研究2大趋势；前者建立多元指标构成的景观空间评价体系，评价景观格局的空间特征和形成过程，探索整体保护的空间模式[13-15]；后者在问卷调查、田野调查的基础上，利用文献综合法梳理传统土地利用方法，以解析景观分层体系[16-18]。综上所述，多尺度乡土景观保护研究已由定性研究主导逐步向定量、定性研究协同并进的方向发展，基于景观空间的数据分析与评价已成为当前学界研究的热点之一。其中，微观尺度上的乡土景观保护定量研究聚焦于区县级以下的中小尺度景观空间时空动态过程，相较于研究时空跨度长但对景观动态变迁难以精确量化的定性研究，能更好地与村镇级人居环境保护与发展形成精细对接，是基层落实乡村振兴战略的重要途径。 三垟湿地是温州近郊区域温瑞塘河沿线微观尺度上圩田型乡土景观的典型代表，在快速城镇化进程中正面临着空间格局破碎、地域特征丧失的剧烈冲击，是浙东南滨海平原地区乡土景观保护研究的重要样本。近年来，关于三垟湿地保护发展的相关研究多集中于生态修复[19-20]、生态评价[21-22]、植物资源调查与配置[23]、生态旅游保护与开发[24]、古村落保护发展[25]等方面，尚无乡土景观保护的定量研究。景观破碎度分析是景观空间C-3P(component-pattern， process， perception)分析体系下研究景观在时空尺度上格局与过程的主要方法，能很好地量化表征现代化、城市化发展对乡土景观的干扰与影响，有助于解析其景观破碎化过程、探寻破碎化演变驱动因子并提出科学合理的景观保护建议[26-29]。 本文选取温州三垟湿地乡土景观作为研究对象，以其不同时期Google Earth高精度遥感影像的图像研判与数据分析为基础，借鉴与运用相关景观破碎度分析方法[26，30-31]，重点分析空间构成特征、空间动态变化、景观破碎度时空演变及其驱动因素，据此提出三垟湿地乡土景观保护与可持续发展建议，以期为新时代乡村振兴战略实施过程中基层生态宜居的落实进行一些有益探究。 1 材料与方法 1.1 研究区概况 三垟湿地位于浙江省温州市区东南郊，是温瑞塘河沿线最为典型的河网圩田湿地，是全国少有的紧邻城区且保存较为良好的圩田湿地资源。其圩田型乡土景观源于唐宋以来长期对古海涂的垦殖，具有悠久的传统人居环境营建历史，与整个温州滨海水网平原存在着一定的分形嵌套关系。本研究区域地跨27 °56 ′01.52 ″～27 °58 ′37.08 ″N、120 °40 ′21.16 ″～120 °44 ′22.16 ″ E，包括三垟湿地及其周边区域，涵盖三垟街道大部与梧田街道、南白象街道、茶山街道、状元镇、温州高新技术产业园区等局部，下辖18个社区33个行政村，面积为31.788 km2(图1)。 区域地势平坦，除东南部为大罗山北麓之外，其余均为平缓的河网平原。陆域面积约占85.3%，水域面积约占14.7%。传统村庄聚落呈团块状或条带状，与其所处的圩田肌理基底高度契合。主要作物为瓯柑、菱角、水稻、莲藕与各类蔬菜等。在快速城市化与现代化的影响下，区域外边缘已逐步由村庄、圩田向各类城市建设用地转化；区域内部的三垟湿地仍较好地保留了河网圩田景观格局，但面临着日益收缩与破碎的问题。量化解析近年来景观时空变化过程，对其乡土景观保护至关重要。 1.2 数据来源与类型划分 1.2.1 数据来源 数据源于研究区域的Google Earth遥感影像，影像等级为第19级，像素分辨率为0.26 m。通过历史影像初筛，研究区域有完整高精度遥感图像始于2010年9月18日，其后历次为2011年2月5日、2012年9月17日、2014年1月22日、2014年12月30日、2015年1月18日、2015年6月16日、2017年8月16日。综合考虑云量、亮度、季节与时间跨度等因素，最终选择2012年9月17日与2017年8月16日2个时期的遥感影像作为数据来源的研究样本。其时间跨度约5年，且均在夏末，既能充分反映近年来研究区域乡土景观的时空变化，又避免季节差异的误差，保证了研究数据的科学性与合理性。 图1 研究区域区位图Fig.1 Location of the study area 1.2.2 类型划分 在借鉴传统地域文化景观用地类型[26]的基础上，根据日常功能、空间形式与景观特征等内容，通过对2012年、2017年2个遥感影像的解读与研判，结合6次实地踏勘与田野调查，将该区域乡土景观用地类型划分为居住空间、生产空间、生活空间、交通空间、生态空间、空地6大类11小类24子类(表1)。 研究区域乡土景观有3个特点：(1)异质性较强的镶嵌景观，不存在相对面积占绝对优势的景观要素；(2)河网水体连接度完好，环绕着其他所有景观要素类型，将整个景观紧密联系在一起；(3)土地类型以农业生产用地为主，且以柑橘为主的果林约占一半以上。因此，林地、果林与水系为基质类型，铁路、高速公路、快速路、干路、支路、小路与村道为廊道类型，其余15类为斑块类型。 1.3 研究方法 基于研究区域乡土景观异质性较强的空间镶嵌特征，参考与借鉴了王云才[26]、郭玉静等[30]、徐晓然等[31]的景观破碎度研究方法，选择斑块类型面积(CAp)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、斑块平均面积(MPS)、廊道长度(CL)、廊道面积(CA)、廊道密度(CD)、景观破碎度指数(LFI)、香农多样性指数(SHDI)等景观指数来反映与分析景观破碎化的时空动态过程。相应的计算公式如下： (1) 式(1)中：aij为第i类斑块中第j个斑块的面积。该指数为某类斑块总面积。
(2) 表1 研究区域乡土景观用地类型 Table 1 Classification of vernacular landscape land use type in the study area 大类Major class小类Small class子类Subclass居住空间Living space居住空间Living space现代建筑空间(1978年改革开放后的各类现代居住建筑及其附属空间)Modern building space (various modern residential buildings and their ancillary spaces after countrys reform and opening-up in 1978)传统建筑空间(1978年改革开放前的各类传统民居建筑及其附属空间)Traditional building space (various traditional residential buildings and their ancillary spaces before countrys reform and opening-up in 1978)生产空间Production space工业生产空间Industrial productionspace现代工业用地(Ⅰ类工业用地、Ⅱ类工业用地、Ⅲ类工业用地)Modern industrial land (industrial & manufacturing of Class Ⅰ, Class Ⅱ and Class Ⅲ)传统工业用地(传统轻工业、传统手工业、家庭作坊等)Traditional industrial land (traditional light industry, traditional handicraft industry, family workshops, etc.)农业生产空间Agricultural productionspace现代农业用地Modern agricultural land果林(瓯柑林、杨梅林)Orchard (tangerine, bayberry)田地Farmland水植区域(菱角、荷藕)Water planting area (water chestnut, lotus)水塘Pond生活空间Living space绿地生活空间Green living space城乡绿地(公园绿地、防护绿地、区域绿