王明浩，王文杰* ，馮宇，吳棣，吳坤

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

2.長(zhǎng)春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000

3.茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣東 茂名 525000

景觀格局是指異質(zhì)景觀要素的類型、數(shù)目以及空間分布與配置，是景觀空間異質(zhì)性的重要表現(xiàn)。景觀格局及其變化和發(fā)展是各種生態(tài)過程在不同尺度上相互作用的結(jié)果，又制約和影響著區(qū)域的生態(tài)過程［1］，因此深入研究區(qū)域景觀格局有助于更好地理解生態(tài)過程。

河流水質(zhì)受匯水單元內(nèi)自然和人為因素的綜合作用［2］，不合理的土地利用［3-6］、城市化［7］、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［8］等人類干擾都會(huì)影響流域內(nèi)景觀格局的變化，這些變化反過來又會(huì)影響到由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物隨水文過程的遷移、轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響到河流水質(zhì)。已有研究表明，景觀空間結(jié)構(gòu)、土地利用與流域內(nèi)水質(zhì)緊密相關(guān)。如Lee S. W.等［9-10］研究表明，河流水質(zhì)與流域內(nèi)耕地、建設(shè)用地以及林地面積所占比例有很大關(guān)聯(lián);針對(duì)潮河流域非點(diǎn)源污染過程的研究［11］顯 示，邊界 密度(ED)、香 農(nóng) 多 樣 性 指 數(shù)(SHDI)、聚集度指數(shù)(AI)和蔓延度指數(shù)(CONTAG)是影響該流域非點(diǎn)源污染過程的主要變量;Shen Z. Y.等［12］認(rèn)為，北運(yùn)河流域內(nèi)水質(zhì)與景觀組成和景觀格局間均存在密切關(guān)系，其中景觀格局的影響更為明顯;韓黎陽等［13］發(fā)現(xiàn)，三峽庫區(qū)內(nèi)不同土地利用斑塊類型導(dǎo)致的景觀破碎化能較好地解釋河流水質(zhì)的變異;K. A. Beckert 等［14］認(rèn)為，不同土地利用類型對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的相關(guān)性不同，尤其是耕地對(duì)TN 的影響最為顯著。景觀格局對(duì)流域水文過程和水質(zhì)的重要性已被充分證實(shí)，景觀格局對(duì)河流水質(zhì)的影響過程非常復(fù)雜并且?guī)в械赜蛐蕴卣鳌?/p>

基于土地利用、景觀格局以及地表下墊面性質(zhì)會(huì)改變水庫水質(zhì)的觀點(diǎn)，筆者以湖南水府廟水庫流域?yàn)檠芯繀^(qū)，選用景觀和斑塊類型2 個(gè)水平上的景觀指數(shù)，重點(diǎn)關(guān)注流域內(nèi)主要土地利用類型(林地、耕地以及建設(shè)用地)，采用Pearson 相關(guān)分析法、典范式對(duì)應(yīng)分析(canonical correspondence analysis，CCA)法探討景觀格局因子與水質(zhì)特征之間的相關(guān)關(guān)系，定量描述各景觀指數(shù)在流域不同地理空間內(nèi)對(duì)水質(zhì)的影響和貢獻(xiàn)，以期明確水府廟水庫流域土地利用類型、景觀要素空間分布及其配置與水質(zhì)特征的關(guān)系，并闡述其影響機(jī)理。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

水府廟水庫流域(112°05'04″E ～112°14'52″E，27°38'57″N ～27°47'23″N)地處湖南省腹地，湘江一級(jí)支流漣水中游，總面積3 040.5 km2。流域內(nèi)地形起伏，坡度差異較大，河谷平原、丘陵、崗地和低山交錯(cuò)排列，海拔63 ～1 511 m，地勢(shì)南北高、中間低。流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年總降水量充沛，年均降水量1 503.8 mm。流域內(nèi)及其周邊的14 個(gè)氣象監(jiān)測(cè)站1981—2010年的降水?dāng)?shù)據(jù)顯示，1—2月以及9—12月為該流域的少雨季，3—8月為多雨季。

1.2 匯水單元?jiǎng)澐峙c土地利用類型

圖1 流域內(nèi)7 個(gè)匯水單元(U1 ～U7)與土地利用類型ig.1 The selected 7 catchment units(U1 ～U7)and land use types in Shuifumiao reservoir watershed

以該研究區(qū)的DEM 為基礎(chǔ)，借助ArcGIS 10.1的水文分析模塊對(duì)研究區(qū)內(nèi)的匯水單元進(jìn)行劃分，結(jié)果如圖1 所示。利用2013年10月美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat8 獲取的遙感影像得到研究區(qū)土地利用分布格局，在ENVI 5.1 支持下對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣輻射校正、幾何校正等預(yù)處理，融合DEM、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多源數(shù)據(jù)，采用決策樹分類方法將土地利用類型劃分為林地、建設(shè)用地、草地、耕地、園地、濕地、水體等7 種。在研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查獲取172 個(gè)采樣點(diǎn)，并與遙感解譯的土地利用類型結(jié)果相比較，解譯精度為97.7%。

1.3 流域水質(zhì)指標(biāo)

綜合考慮流域水環(huán)境主要污染因子和已有相關(guān)研究，監(jiān)測(cè)NH+4 -N、TN、TP、COD 以及pH、DO 等理化參數(shù)。在入庫河流匯水點(diǎn)設(shè)置一系列采樣點(diǎn)，于2013年進(jìn)行采樣，監(jiān)測(cè)頻率每月1 次，每個(gè)樣點(diǎn)重復(fù)測(cè)定3 次，采集的水樣按照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定與分析。

1.4 景觀格局分析方法

景觀指數(shù)能夠高度濃縮景觀格局信息，反映景觀格局的空間異質(zhì)性特征。雖然其本身存在諸多缺陷和局限性［15-16］，但為景觀格局分析提供了行之有效的方法。使用景觀指數(shù)方法分析景觀格局與流域水質(zhì)的關(guān)系，在參考相關(guān)研究［11，17-19］的基礎(chǔ)上，充分考慮景觀指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義，從景觀的破碎度、形狀、蔓延度、多樣性、連接度5 個(gè)方面全面地描述流域內(nèi)景觀結(jié)構(gòu)的空間特征，選取的景觀指數(shù)如表1所示。

表1 所選景觀指數(shù)及其含義Table 1 List of the selected landscape metrics at the landscape and class levels

2 結(jié)果和分析

2.1 土地利用類型組成特征

土地利用類型在7 個(gè)匯水單元(U1 ～U7)內(nèi)所占比例有明顯差異(圖2)，流域內(nèi)主要土地利用類型為林地、耕地以及城鎮(zhèn)建設(shè)用地，其中林地在U1、U2、U6、U7 內(nèi)所占比例較大，為56.2% ～60.1%;耕地在U3 內(nèi)所占比例最大，為50.9%;城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積在U5 內(nèi)所占比例為10.9%，而在其他區(qū)域內(nèi)所占比例均在10.0%以下。

2.2 景觀格局

景觀格局分析結(jié)果(表2)表明，7 個(gè)匯水單元的景觀格局差異較大。U4 的景觀破碎度最高，U6最低;U1 的形狀最為復(fù)雜，可能是因?yàn)樵搮^(qū)域的主要土地利用類型為林地，受人為干擾較小，U6 中2個(gè)形狀指數(shù)均為最小值，說明該匯水單元斑塊形狀較為簡(jiǎn)單;AI、CONTAG 和散布與并列指數(shù)(IJI)在U3 中相對(duì)較小，在U6 中相對(duì)較大，說明在U3 中散布分布的斑塊較多，U6 中有較大面積的斑塊聚集分布;SHDI 最高值出現(xiàn)在U5，最低值出現(xiàn)在U2;U5的景觀連接度最低，U2 最高。

圖2 7 個(gè)匯水單元內(nèi)土地利用類型面積比例ig.2 Composition of land use types in the 7 catchment units

表2 7 個(gè)匯水單元景觀指數(shù)Table 2 Landscape pattern metrics in the 7 catchment units

2.3 土地利用與水質(zhì)的關(guān)系

采用Pearson 相關(guān)分析法考察了流域內(nèi)主要土地利用類型面積所占比例與水環(huán)境質(zhì)量的相關(guān)性，結(jié)果見表3。

表3 主要土地利用類型面積所占比例與水質(zhì)特征的Pearson 相關(guān)分析Table 3 Results of Pearson correlation analysis between the area of different land use types and water quality indicators

由表3 可見，流域內(nèi)主要土地利用類型(林地、耕地以及建設(shè)用地)面積所占比例與NH+4 -N、TP、TN 濃度和COD 在少雨季和多雨季表現(xiàn)出一致的相關(guān)性。林地面積比例與NH+4-N、TP、TN 濃度和COD呈負(fù)相關(guān)，其中與TN 和TP 濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，這與森林對(duì)水質(zhì)有積極貢獻(xiàn)的結(jié)論［3，9］相一致。耕地面積比例與NH+4-N、TP、TN 濃度和COD 呈正相關(guān)，其中與TP 濃度呈極顯著正相關(guān)，同樣與耕地是水質(zhì)退化的主要貢獻(xiàn)者之一的結(jié)論［3，6］相吻合。建設(shè)用地面積比例與NH+4 -N、TP 和TN 濃度呈正相關(guān)，表明城鎮(zhèn)建設(shè)用地是流域內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽的重要輸出源，然而與COD 呈負(fù)相關(guān)，說明在建設(shè)用地面積比例較大的情況下，水體中COD 較小，但這并不意味著建設(shè)用地的增加有利于河流水質(zhì)的改善。耕地、建設(shè)用地可引起水質(zhì)的退化;林地較能有效控制污染，對(duì)于河流水質(zhì)有積極的貢獻(xiàn)。

2.4 水質(zhì)與景觀格局的關(guān)系

將研究區(qū)水質(zhì)指標(biāo)(NH+4-N、TP、TN 濃度和COD)以及理化參數(shù)(pH、DO 濃度)作為研究對(duì)象，將流域的景觀格局指數(shù)作為環(huán)境變量，借助Canoco for Windows 4.5 軟件，采用CCA 法對(duì)上述2 組因子之間的關(guān)系進(jìn)行分析［23］。CCA 法二維排序結(jié)果能夠同時(shí)顯示研究對(duì)象排序和環(huán)境因子排序，可以直觀地表示各環(huán)境變量之間以及研究對(duì)象與環(huán)境變量之間的關(guān)系［23-24］。

2.4.1 流域景觀水平

由圖3 可見，TN 和TP 濃度與景觀指數(shù)之間表現(xiàn)出較為一致的相關(guān)性。TN 濃度受破碎度影響較大，與ED、斑塊密度(PD)、SHDI 均呈正相關(guān)，與IJI、AI、周長(zhǎng)-面積分維數(shù)(PAFRRAC)、CONTAG、斑塊黏合度(CONHESION)均呈負(fù)相關(guān)。值得注意的是，TN 濃度與平均形狀指數(shù)(SHMN)的相關(guān)性，在少雨季呈負(fù)相關(guān)，而在多雨季則呈正相關(guān)，但上述相關(guān)性均較弱。TP 濃度受ED、AI 的影響較大，在景觀水平上，與ED、PD、CONHESION 均呈正相關(guān)，與IJI、AI、PAFRAC、CONTAG、SHMN、SHDI 均呈負(fù)相關(guān)，并且在少雨季和多雨季表現(xiàn)出一致性。在少雨季，景觀格局對(duì)TN 濃度的影響要高于多雨季，而TP 濃度卻表現(xiàn)為在多雨季對(duì)流域內(nèi)景觀指數(shù)的敏感程度要高于少雨季?？梢?，在受人類干擾較大并且景觀中包含破碎度較高、分布零散的斑塊情景下，水體中TN、TP 濃度更有可能升高。

圖3 景觀水平上的CCA 二維排序Fig.3 Two-dimensional ordination diagram of canonical correspondence analysis in landscape level

COD 與SHDI、IJI、PD、SHMN 均呈正相關(guān)，與ED、CONHESION、CONTAG、PAFRRAC、AI 均呈負(fù)相關(guān)，其中，與SHDI 顯著正相關(guān)，與CONHESION 顯著負(fù)相關(guān)。由COD 與景觀指數(shù)在少雨季和多雨季的關(guān)系可以看出，異質(zhì)性斑塊間的連通性增加會(huì)提高水體中的COD，而當(dāng)流域中僅包含較少的土地利用類型且呈大塊聚集分布時(shí)更有可能降低水體中的COD。

NH4+-N 濃度受IJI 的影響較為明顯，二者呈負(fù)相關(guān)。與NH4+-N 濃度呈正相關(guān)的指數(shù)有ED、PD、PAFRAC、CONTAG、CONHESION，呈負(fù)相關(guān)的指數(shù)有SHDI、SHMN、IJI、AI，上述相關(guān)性在少雨季和多雨季表現(xiàn)一致。分析對(duì)NH4+-N 濃度影響較大的指數(shù)可以得出:景觀破碎度的增加會(huì)引起水體中NH4+-N 濃度的升高;NH4+-N 濃度受生態(tài)系統(tǒng)類型的分布特征影響顯著，斑塊聚集程度的增大有利于抑制NH4+-N 對(duì)水體的污染;NH4+-N 濃度與SHMN呈負(fù)相關(guān)，而與TN、TP 濃度和COD 呈負(fù)相關(guān)，因此可以認(rèn)為，SHMN 與流域內(nèi)的水質(zhì)指標(biāo)并未表現(xiàn)出一致的相關(guān)性。

2.4.2 景觀類型水平

利用空間分析與CCA 二維排序法，分別在林地、耕地、建設(shè)用地3 種景觀類型水平上分析景觀格局與水質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系，結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可見，6 個(gè)指標(biāo)對(duì)景觀格局表現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征。

對(duì)于林地(圖4(a)(b))，TN 濃度受林地斑塊密度影響較大，TP 濃度受林地邊界密度影響較大，NH4+-N 濃度則受林地斑塊復(fù)雜程度影響較大。TP、TN 和NH4+-N 濃度與PD、ED、SHMN、PAFRAC 均呈正相關(guān)，表明林地景觀的破碎度以及斑塊復(fù)雜化都會(huì)增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)鹽的輸出，增加水質(zhì)惡化的可能性。AI反映了斑塊的聚合程度，CONHESION 反映了斑塊的連接性［22］，AI、CONHESION 與TP、TN 和NH4+-N濃度呈負(fù)相關(guān)，表明流域內(nèi)林地斑塊離散程度高更容易促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)鹽的流失。林地AI、CONHESION 的箭頭連線較長(zhǎng)，說明二者對(duì)水質(zhì)的影響作用至關(guān)重要，即大面積森林的團(tuán)聚分布可以更加有效地控制污染物的輸出。

對(duì)于耕地(圖4(c)(d))，景觀類型的邊界密度對(duì)NH4+-N 和TP 濃度影響較大，說明耕地破碎度的增加會(huì)導(dǎo)致NH4+-N、TP 輸出的增加;TN 濃度受耕地斑塊聚集度的影響較大，表明耕地的聚集分布可增加氮的輸出或者不利于對(duì)耕地中TN 的固定和截留;COD 與CONHESION 箭頭連線的延長(zhǎng)線靠近，說明耕地連接度的增加會(huì)抑制COD 在景觀結(jié)構(gòu)單元間運(yùn)動(dòng)的程度;ED 的箭頭連線較長(zhǎng)，說明耕地斑塊的形狀復(fù)雜程度對(duì)耕地污染物的輸出有重要作用，耕地的空間位置、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式都會(huì)影響到耕地與水質(zhì)之間的關(guān)系。可見，充分考慮耕地斑塊的邊界面積、形狀復(fù)雜程度等對(duì)于研究流域水質(zhì)特征更具有意義。

對(duì)于建設(shè)用地(圖4(e)(f))，TN、TP 和NH4+-N濃度與ED、PD 均表現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)性，說明TN、TP 和NH4+-N 濃度對(duì)建設(shè)用地的斑塊大小、邊界面積的變化較為敏感，而且在多雨季和少雨季表現(xiàn)出一致的相關(guān)性，TN 和TP 濃度與CONHESION 也呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，建設(shè)用地破碎度分布及斑塊間連通性的增加均在很大程度上影響著TN、TP的輸出。通過TP、TP、NH4+-N 和COD 與AI、SHMN、PAFRAC 的負(fù)相關(guān)性可認(rèn)為，集中型城鎮(zhèn)化、斑塊形狀趨于簡(jiǎn)單化有利于對(duì)污染物及其擴(kuò)散的控制。

圖4 斑塊類型水平上的CCA 二維排序Fig.4 Two-dimensional ordination diagram of canonical correspondence analysis in class level

3 討論

3.1 土地利用對(duì)水質(zhì)的影響

耕地和建設(shè)用地是水質(zhì)退化最主要的貢獻(xiàn)源，森林能夠有效控制水體中污染物濃度，與其他研究結(jié)果相吻合［9-10，13］。耕地和建設(shè)用地受人類干擾影響較大，尤其是建設(shè)用地，人類活動(dòng)能夠改變地表下墊面性質(zhì)，其中不透水地面會(huì)導(dǎo)致地面徑流量增加，與此同時(shí)失去對(duì)污染物的截留、吸收作用［25-26］，進(jìn)而導(dǎo)致水體中有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度增加，水質(zhì)下降［2］。另外，建設(shè)用地污染源類型多樣，包括工業(yè)點(diǎn)源污染、農(nóng)村生活面源污染以及城鎮(zhèn)面源污染等［27］，這些污染過程產(chǎn)生的污染物排放也是造成區(qū)域水質(zhì)下降的主要原因之一。

水府廟水庫流域耕地對(duì)水質(zhì)的影響比建設(shè)用地對(duì)水質(zhì)的影響要更加顯著，耕地的非點(diǎn)源輸出高于建設(shè)用地，這與部分研究結(jié)論［7，28］有所不同，主要原因是流域內(nèi)耕地面積所占比例高于建設(shè)用地，城市化水平不高，即使下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，其對(duì)非點(diǎn)源污染輸出的影響也不是很大，這也可以說明生態(tài)系統(tǒng)類型對(duì)河流水質(zhì)的影響與不同類型的數(shù)量有關(guān)，因此該流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染問題也顯得尤為突出。耕地主要通過施用農(nóng)藥化肥以及調(diào)整灌溉方式等影響水質(zhì)，未被作物吸收利用的養(yǎng)分和化學(xué)物質(zhì)會(huì)隨徑流流失。但也有研究［2，9，29］表明，耕地與水質(zhì)并未表現(xiàn)出明確一致或者顯著相關(guān)性。這可能是因?yàn)樵摿饔虻霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式較為單一且耕地分布比較集中。

河流污染是伴隨著生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)、能量交換以及遷移，水文過程，土壤的侵蝕［17］而發(fā)生的生態(tài)過程，在森林植被的作用下可以有效地防治水土流失及減少降雨徑流對(duì)土壤的侵蝕程度［30-31］，從而對(duì)污染物表現(xiàn)出明顯的攔截過濾及吸收轉(zhuǎn)化的作用。

3.2 景觀格局對(duì)水質(zhì)的影響

河流水質(zhì)的好壞不僅取決于流域內(nèi)土地利用類型及其重要性，更依賴于各種景觀類型的空間分布格局及其配置。借助GIS 和遙感技術(shù)，利用景觀指數(shù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)的景觀格局進(jìn)行量化分析［21］。

3.2.1 景觀水平

PD、ED 反映的是景觀破碎度［32］，流域內(nèi)景觀破碎度能直接影響景觀中能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)等生態(tài)過程［33］，反映景觀中異質(zhì)斑塊之間物質(zhì)、能量流動(dòng)的潛力及相互影響的強(qiáng)度，對(duì)污染物在流域內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化有重要影響。本研究中，少雨季和多雨季內(nèi)TN、TP、NH+4 -N 濃度和COD 與PD、ED 均呈正相關(guān)，表明流域內(nèi)斑塊破碎度的增加有利于污染物遷移。

TN、TP、NH4+-N 濃度和COD 與SHMN、PAFRAC之間的相關(guān)性分析顯示，流域內(nèi)斑塊的形狀復(fù)雜程度與流域內(nèi)的水質(zhì)指標(biāo)并未表現(xiàn)出一致的相關(guān)性，這與Lee S. W.等［9］的觀點(diǎn)相同。流域內(nèi)河流污染伴隨土壤侵蝕、徑流等與空間相關(guān)的生態(tài)過程產(chǎn)生，而SHMN、PAFRAC 均與空間位置無關(guān)［17］，斑塊復(fù)雜程度不能很好地表征其對(duì)河流水質(zhì)好壞的影響。因此在分析斑塊形狀對(duì)水質(zhì)的影響時(shí)，需要明確斑塊在匯流方向上的形狀特征，否則難以得出二者之間的明確關(guān)系。

研究結(jié)果表明，景觀蔓延度指數(shù)(AI、CONTAG、IJI)與多數(shù)污染物指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)。其中SHDI 反映了斑塊類型的豐富度和景觀的異質(zhì)性，不同斑塊類型數(shù)量增加或(和)景觀中各斑塊類型呈均衡化趨勢(shì)分布時(shí)，多樣性指數(shù)呈增大趨勢(shì)［32］。由于選取的匯水單元斑塊類型相同，因此SHDI 對(duì)污染物濃度變化的影響差異主要是由流域內(nèi)斑塊類型分布不均勻引起，流域內(nèi)SHDI 的增加會(huì)導(dǎo)致河流中TN 濃度和COD 的升高，這與部分研究結(jié)果［9，34］相一致，但TP 和NH4+-N 濃度隨流域內(nèi)SHDI 的增加而減小，說明研究區(qū)內(nèi)不同的污染指標(biāo)濃度對(duì)景觀異質(zhì)性的響應(yīng)存在差異。

3.2.2 斑塊類型水平

林地、耕地的PD 以及林地、耕地、建設(shè)用地的ED 均與多數(shù)水質(zhì)指標(biāo)呈正相關(guān)，表明林地的破碎度容易導(dǎo)致景觀內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物的流失，耕地的破碎度也會(huì)使氮、磷的輸出量增加。其中PD 與斑塊數(shù)量相關(guān)，并未包含斑塊大小及其空間分布等信息，這可能是建設(shè)用地的PD 與流域內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)的原因，而且PD 在建設(shè)用地對(duì)水質(zhì)影響上并無很大貢獻(xiàn)。因此，在城市化進(jìn)程中，合理的城市規(guī)劃(如城鎮(zhèn)的規(guī)模、空間分布等)對(duì)流域內(nèi)水質(zhì)保護(hù)至關(guān)重要。

SHMN、PAFRAC 在斑塊類型水平上與水質(zhì)指標(biāo)也未表現(xiàn)出一致的相關(guān)性，但是對(duì)土地利用類型有很強(qiáng)的依賴性，尤其是林地斑塊形狀的復(fù)雜程度有可能增加水質(zhì)惡化趨勢(shì)。

AI 對(duì)流域內(nèi)水質(zhì)的影響表現(xiàn)為林地、建設(shè)用地的聚集程度越高，流域內(nèi)河流污染物濃度越低，而耕地與之相反。說明大面積林地的聚集對(duì)污染物的削減效果明顯;高度集約化的城鎮(zhèn)更有利于對(duì)污染物流失和擴(kuò)散的控制;耕地分布越聚集，越容易造成污染物的流失。

用CONHESION 度量景觀連接度時(shí)，沒有考慮到生境斑塊的形狀和內(nèi)部異質(zhì)性［35］，因此在斑塊類型上考慮該指數(shù)對(duì)河流水質(zhì)的影響比景觀水平上更有意義。植被斑塊連接度增大有利于抑制土壤侵蝕、徑流等過程，因此林地斑塊連接度的增加可以降低河流中污染物濃度。

4 結(jié)論

(1)林地面積所占比例與水體中NH+4-N、TP、TN 濃度和COD 呈顯著負(fù)相關(guān)，大面積的森林有利于保護(hù)流域內(nèi)的水質(zhì);而耕地、建設(shè)用地面積所占比例與污染指標(biāo)呈顯著正相關(guān)，耕地、建設(shè)用地為研究區(qū)內(nèi)污染物產(chǎn)生和輸出的主要土地利用類型。引起區(qū)域內(nèi)水質(zhì)退化的生態(tài)系統(tǒng)類型受人類活動(dòng)影響較大，人類活動(dòng)是引起河流水質(zhì)變壞的關(guān)鍵因素。

(2)在景觀水平上，流域內(nèi)斑塊破碎度的增加會(huì)增加水質(zhì)退化的可能性;景觀形狀的復(fù)雜程度與河流水質(zhì)關(guān)系不明確，無法確切地表征河流水質(zhì);景觀斑塊類型分布不均勻程度以及斑塊呈現(xiàn)離散化分布程度增加，很可能會(huì)加劇水質(zhì)退化。

(3)在斑塊類型水平上，不同類型斑塊的破碎度增加均會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響;異質(zhì)性斑塊的形狀復(fù)雜程度與河流水質(zhì)未表現(xiàn)出一致性的相關(guān)性;聚集程度較高的林地、建設(shè)用地有利于改善水質(zhì)，而耕地與之相反;林地斑塊連接度的增加能夠顯著降低河流中污染物濃度。

(4)景觀格局對(duì)流域內(nèi)水質(zhì)影響具有明顯的地帶性和異質(zhì)性特征，不僅表現(xiàn)在土地利用類型的空間配置和數(shù)量比例對(duì)水質(zhì)特征產(chǎn)生空間上的差異，還表現(xiàn)在各種景觀類型的空間分布格局對(duì)水質(zhì)的影響。

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