程舒鵬 孫煜航 姜晗琳 趙志杰, 李振山 薛安,?

黃河下游寬河段沿岸地區(qū)土地利用景觀格局特征

程舒鵬1孫煜航2姜晗琳1趙志杰1,2李振山1薛安1,?

1.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100871; 2.北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院, 深圳 518055; ?通信作者, E-mail: xuean@iee.pku.edu.cn

以 2015 年 11 類(lèi) 15m×15m 土地利用空間分布柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 基于景觀格局指數(shù), 對(duì)比和分析黃河下游寬河段沿岸縣域、灘區(qū)和滯洪區(qū)內(nèi)土地利用景觀格局特征以及寬河段灘區(qū)兩側(cè) 18 個(gè)2km緩沖區(qū)內(nèi)土地利用景觀格局梯度特征。結(jié)果表明: 旱地是沿岸縣域范圍內(nèi)的優(yōu)勢(shì)景觀, 其次是農(nóng)村居民地, 兩者占沿岸縣域總面積的 80%以上, 水田與其他水域具有一定的規(guī)模, 而草地規(guī)模較小; 受人類(lèi)活動(dòng)、功能定位和自然條件等因素影響, 黃河下游寬河段沿岸縣域、灘區(qū)和滯洪區(qū)內(nèi)土地利用景觀格局存在明顯的空間差異; 縣域?yàn)┩鈪^(qū)域分布有斑塊規(guī)模大且較密集的建設(shè)用地, 景觀破碎度高, 斑塊形狀復(fù)雜, 東平湖滯洪區(qū)景觀多樣性高, 呈現(xiàn)以水域?yàn)橹黧w的復(fù)合生態(tài)景觀, 其余滯洪區(qū)林地和草地規(guī)模小, 斑塊密度低, 景觀異質(zhì)性較低, 寬灘區(qū)內(nèi)整體景觀破碎程度低于灘外區(qū)域, 游蕩段灘區(qū)景觀多樣性較高, 建設(shè)用地規(guī)模相對(duì)較大; 寬河段灘區(qū)兩側(cè)6km 范圍內(nèi), 水田和其他水域規(guī)模大, 分布密集, 城鎮(zhèn)用地規(guī)模較小, 整體景觀多樣性高且較破碎, 6~18km是過(guò)渡區(qū)域, 距離 20 km 以上景觀格局基本上趨于穩(wěn)定。

黃河下游; 土地利用; 景觀格局; 區(qū)域差異; 梯度分析

景觀格局指景觀組成單元的類(lèi)型、數(shù)目以及空間分布與配置, 是景觀異質(zhì)性在空間上的綜合表現(xiàn)[1]。景觀格局及其變化是自然和人類(lèi)因素共同作用的結(jié)果, 并反映一定社會(huì)形態(tài)下人類(lèi)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況[2]。以土地利用數(shù)據(jù)、景觀指數(shù)和景觀格局為切入點(diǎn), 揭示研究區(qū)范圍內(nèi)不同區(qū)域土地利用特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀的方法, 已被廣泛應(yīng)用于各地區(qū)的研究中[3–5]。除對(duì)不同區(qū)域的對(duì)比分析外, 梯度分析[5–10]是另一類(lèi)常見(jiàn)研究方法, 能夠體現(xiàn)景觀格局在特定方向上的梯度變化特征。

針對(duì)黃河下游, 不少學(xué)者圍繞景觀格局動(dòng)態(tài)變化開(kāi)展研究[11–15], 著重于景觀格局整體特征與變化驅(qū)動(dòng)因素, 缺少對(duì)研究區(qū)內(nèi)區(qū)域空間差異的分析與研究。此外, 從研究區(qū)范圍來(lái)看, 多數(shù)研究以中小范圍為主, 主要包括黃河三角洲[15–16]、自然保護(hù)區(qū)[13–14]和以行政區(qū)劃為切入點(diǎn)的河段或縣區(qū)[11–12]等, 從更大范圍的黃河下游沿岸地區(qū)出發(fā), 分析黃河下游沿岸不同地區(qū)土地利用景觀格局特征的研究還存在一定的空缺, 而這是黃河下游灘區(qū)治理以及沿岸地區(qū)區(qū)域規(guī)劃的重要背景與基礎(chǔ)。

本研究基于土地利用數(shù)據(jù)和景觀格局指數(shù), 分析黃河下游寬河段沿岸地區(qū)土地利用景觀格局區(qū)域差異與特征, 以期為黃河下游灘區(qū)治理、生態(tài)建設(shè)及沿岸地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展提供背景和參考。

1 研究區(qū)概況

黃河下游以桃花峪為起始位置, 河道長(zhǎng) 786 km, 其中陶城鋪以上河段的堤距達(dá) 5~20km, 習(xí)慣上稱(chēng)為寬河段[17], 相應(yīng)的灘區(qū)稱(chēng)為寬灘區(qū)(圖 1)。以高村斷面為分界線, 寬河段可進(jìn)一步分為游蕩性河段和過(guò)渡性河段, 對(duì)應(yīng)的灘區(qū)分別為游蕩段灘區(qū)和過(guò)渡段灘區(qū)。寬河段及沿岸地區(qū)處于暖溫帶南部, 接近北亞熱帶北部, 屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候, 年平均氣溫為 12.0~14.8°C, 年平均降水量為 550~650 mm。沿岸地區(qū)中, 在空間范圍上與寬河段灘區(qū)直接相交的主要有惠濟(jì)區(qū)、金水區(qū)和中牟縣等 20 個(gè)區(qū)縣, 鄭州市、新鄉(xiāng)市和開(kāi)封市等 8 個(gè)地級(jí)市, 河南和山東兩省。近年來(lái), 已有學(xué)者以下游沿岸縣域?yàn)橥膺吔? 開(kāi)展土地利用及景觀格局相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析[18–19]。

黃河下游寬灘區(qū)總面積約為 2579.21km2, 約占黃河下游灘區(qū)總面積的 70%, 其中居民地面積約占黃河下游灘區(qū)居民地總面積的 78.9%[19]。寬灘區(qū)既是黃河行洪、滯洪和沉沙的場(chǎng)所, 也是灘區(qū)內(nèi)群眾生產(chǎn)生活的基本空間[20]。因“二級(jí)懸河”和防洪安全建設(shè)滯后等原因, 寬灘區(qū)內(nèi)仍存在一定的洪水風(fēng)險(xiǎn)。另一方面, 受漫灘洪水影響和生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)條件制約, 寬灘區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與治河矛盾突出[21]。

除灘區(qū)外, 作為防洪安全保障體系的重要組成部分, 滯洪區(qū)是解決黃河下游堤防防洪能力不足的重要工程措施[22]。黃河下游寬河段現(xiàn)有東平湖滯洪區(qū)、北金堤滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū) 3 處滯洪區(qū), 面積分別約為 627, 2316 和 430km2。自小浪底水庫(kù)運(yùn)用后, 滯洪區(qū)在防御黃河下游超標(biāo)準(zhǔn)洪水的運(yùn)用中仍然具有不可替代的作用。與灘區(qū)類(lèi)似, 因功能定位和政策限制等因素, 滯洪區(qū)的運(yùn)用對(duì)滯洪區(qū)內(nèi)的生態(tài)保護(hù)與建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定程度的影響。因此, 本文將沿岸縣域、灘區(qū)、滯洪區(qū)和倒灌區(qū)作為寬河段沿岸的重要區(qū)域, 分析其土地利用景觀格局特征。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究使用的土地利用數(shù)據(jù)是在基于遙感影像的土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)和黃河下游堤防數(shù)據(jù)[23]的基礎(chǔ)上整合得到?；谶b感影像的土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)為柵格數(shù)據(jù)(空間分辨率為 30m), 包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地 6個(gè)一級(jí)類(lèi)型及 25 個(gè)二級(jí)類(lèi)型。道路數(shù)據(jù)為矢量線狀數(shù)據(jù), 包括高速公路、鐵路、國(guó)道和省道, 精度約為 1:10000。基于遙感影像的土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)和道路數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn), 縣級(jí)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心(http://www.ngcc.cn), 灘區(qū)、滯洪區(qū)和倒灌區(qū)的空間范圍參照黃河下游堤防數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)資料[22]標(biāo)定。以上數(shù)據(jù)均統(tǒng)一至2015 年。

基于遙感影像的土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)中的林地、草地、水域和未利用地類(lèi)型下的二級(jí)類(lèi)型較為細(xì)致, 例如林地類(lèi)型下的有林地和灌木林等, 未利用地類(lèi)型下的沙地和鹽堿地等, 不是本研究重點(diǎn)。因此, 除將水域類(lèi)型分為河渠與其他水域外, 對(duì)上述其余二級(jí)類(lèi)型均進(jìn)行合并。耕地和建設(shè)用地類(lèi)型下的二級(jí)類(lèi)型均具有較大規(guī)模, 且能夠作為切入點(diǎn)體現(xiàn)區(qū)域差異, 因此保留這些二級(jí)類(lèi)型。在 ArcMap中對(duì)基于遙感影像的土地利用分類(lèi)數(shù)據(jù)中上述部分二級(jí)類(lèi)型合并, 結(jié)合道路數(shù)據(jù), 將各類(lèi)數(shù)據(jù)整合成11 類(lèi): 水田、旱地、林地、草地、河渠、其他水域、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民地、其他建設(shè)用地、道路交通用地和未利用地。其中, 其他水域包括湖泊、水庫(kù)和坑塘水面, 其他建設(shè)用地包括倉(cāng)儲(chǔ)用地、工業(yè)用地、采石場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)及其他特殊用地。對(duì)線狀道路交通用地矢量數(shù)據(jù), 按照道路寬度與道路兩側(cè)建筑控制距離之和生成面狀緩沖區(qū), 并以此劃分水田與旱地, 進(jìn)而與其余土地利用類(lèi)型合并。使用ArcToolbox 中的“面轉(zhuǎn)柵格”工具, 將以上經(jīng)整合的11 類(lèi)土地利用空間分布矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)。為更準(zhǔn)確地體現(xiàn)道路交通用地的空間分布, 將柵格像元大小設(shè)置為 15 m×15 m。

2.2 研究方法

為揭示黃河下游寬河段沿岸地區(qū)土地利用景觀格局特征與區(qū)域差異, 本研究采用分區(qū)域景觀格局對(duì)比分析和梯度分析方法。

在分區(qū)域景觀格局對(duì)比方面, 提取 20 個(gè)主要區(qū)縣的外邊界, 得到縣域整體空間范圍, 并結(jié)合寬河段灘區(qū)范圍, 得到縣域范圍中灘區(qū)以外的范圍(簡(jiǎn)稱(chēng)“縣域?yàn)┩狻?, 分別計(jì)算和對(duì)比沿岸縣域整體、縣域?yàn)┩?、寬灘區(qū)(包括游蕩段灘區(qū)與過(guò)渡段灘區(qū))、滯洪區(qū)和倒灌區(qū)的景觀格局指數(shù)。

在梯度分析方面, 為揭示黃河下游寬河段兩岸景觀格局梯度特征, 基于兩岸大堤位置和灘區(qū)邊界, 使用 ArcMap 軟件建立多環(huán)緩沖區(qū)。考慮到林地、草地、其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地的平均斑塊面積為 30~50hm2, 為降低因緩沖區(qū)寬度較小而切分上述土地利用類(lèi)型帶來(lái)的影響, 將緩沖區(qū)寬度設(shè)置為 2km, 以便較好地體現(xiàn)梯度特征?？紤]到寬河段沿岸滯洪區(qū)的分布范圍, 將緩沖區(qū)數(shù)量設(shè)置為 18 個(gè), 即向大堤兩側(cè) 36km, 以便充分覆蓋寬河段大堤兩側(cè)區(qū)域(圖 2)。緩沖區(qū)東西兩側(cè)分別以灘區(qū)內(nèi)桃花峪黃河公路大橋和陶城鋪斷面的延長(zhǎng)線為邊界。結(jié)合各緩沖區(qū)內(nèi)景觀格局指數(shù), 進(jìn)而分析寬河段兩岸景觀格局梯度變化特征。

景觀格局指數(shù)能夠量化景觀格局, 從研究尺度上可分為斑塊水平、類(lèi)型水平和景觀水平[2]。我們選取 8 個(gè)類(lèi)型水平的指數(shù)和 6 個(gè)景觀水平的指數(shù)來(lái)分析景觀格局特征。

圖2 多環(huán)緩沖區(qū)示意圖

選擇類(lèi)型水平的斑塊總面積(CA)、斑塊面積占比(PLAND)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、平均斑塊面積(AREA_MN)、斑塊數(shù)量(NP)和斑塊密度(PD)來(lái)描述沿岸地區(qū)縣域景觀格局總體特征。

分別選擇 3 類(lèi)類(lèi)型水平和 3 類(lèi)景觀水平的指數(shù), 表征沿岸地區(qū)區(qū)域差異和梯度特征。

對(duì)類(lèi)型水平的分析包括規(guī)模特征指數(shù)(斑塊面積占比(PLAND)、平均斑塊面積(AREA_MN)和最大斑塊指數(shù)(LPI))、分布特征指數(shù)(斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)和平均最鄰近距離(ENN_MN))以及形狀特征指數(shù)(平均斑塊形狀指數(shù)(SHAPE_MN))。

對(duì)景觀水平的分析包括規(guī)模特征指數(shù)(平均斑塊面積(AREA_MN)和邊緣密度(ED))、分布特征指數(shù)(斑塊密度(PD)和蔓延度指數(shù)(CONTAG))以及多樣性指數(shù)(香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)和香濃均勻度指數(shù)(SHEI))。

以上各指數(shù)的計(jì)算公式和實(shí)際意義參見(jiàn)文獻(xiàn)[2,24], 通過(guò)FRAGSTATS[25]軟件完成計(jì)算。

3 結(jié)果與討論

3.1 沿岸地區(qū)縣域土地利用景觀格局總體特征

在縣域土地利用景觀格局整體特征方面, 基于ArcMap 和 FRAGSTATS 軟件, 計(jì)算得到相關(guān)景觀格局指數(shù), 如表 1 所示。

從斑塊總面積和斑塊面積占比來(lái)看, 旱地占比達(dá) 70.33%, 其次為農(nóng)村居民地, 占 13.64%, 兩者占沿岸縣域總面積的80%以上。水田的面積占比排第三, 且略高于城鎮(zhèn)用地。隨后, 面積占比的排序依次為河渠、其他水域、其他建設(shè)用地和林地。草地、道路交通用地和未利用地的面積占比均不足1%。從平均斑塊面積來(lái)看, 城鎮(zhèn)用地最大, 河渠、旱地和水田均較大, 林地、農(nóng)村居民地與其他建設(shè)用地相近。最大斑塊指數(shù)是最大斑塊面積占整個(gè)景觀面積的比例, 是對(duì)斑塊規(guī)模和優(yōu)勢(shì)度的另一種度量。旱地的最大斑塊指數(shù)明顯高于其他土地利用類(lèi)型, 水田和城鎮(zhèn)用地相近, 草地最低。在斑塊數(shù)量與斑塊密度方面, 農(nóng)村居民地斑塊數(shù)量最多, 密度最大, 且明顯高于其他土地利用類(lèi)型, 其次為旱地, 林地和其他建設(shè)用地具有較高的斑塊數(shù)量和密度, 城鎮(zhèn)用地斑塊數(shù)量最低, 密度最小。

可以看出, 旱地具有最大面積占比、最大斑塊指數(shù)及較高的平均斑塊面積和斑塊數(shù)量, 是黃河下游寬河段沿岸地區(qū)的基質(zhì)。農(nóng)村居民地具有第二高面積占比, 同時(shí)斑塊數(shù)量最多, 但平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)較低, 表明其較為破碎且零散。水田是沿岸地區(qū)較為重要的景觀, 在新鄉(xiāng)和開(kāi)封等地局部地區(qū)體現(xiàn)為基質(zhì), 并在整體上與城鎮(zhèn)用地具有較為接近的面積規(guī)模。城鎮(zhèn)用地的斑塊數(shù)量少, 平均斑塊面積大, 相比之下, 水田相對(duì)較破碎; 林地和其他建設(shè)用地在各個(gè)方面均具有較大的相似性, 但林地斑塊數(shù)目多, 較為破碎。此外, 草地斑塊數(shù)目少, 最大斑塊指數(shù)低, 可能與縣域范圍內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較大相關(guān)。其他水域平均斑塊面積與草地相近, 但面積占比及斑塊密度遠(yuǎn)大于草地。河渠和道路交通用地是沿岸地區(qū)景觀格局中的廊道, 道路交通用地受人為干預(yù), 斑塊數(shù)量多, 平均斑塊面積低, 相比之下在更大程度上承擔(dān)了劃分基質(zhì)和連接不同斑塊的作用。

表1 縣域景觀格局總體特征

3.2 沿岸地區(qū)土地利用景觀格局區(qū)域差異

3.2.1 類(lèi)型水平區(qū)域差異

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果, 除北金堤滯洪區(qū)包含范縣和臺(tái)前縣兩大縣城外, 寬灘區(qū)和各滯洪區(qū)內(nèi)不包含城鎮(zhèn)用地; 道路交通用地在各區(qū)域內(nèi)面積占比較低, 大都在 0.5%左右; 未利用地是沿岸地區(qū)總面積占比最小的土地利用類(lèi)型, 且近 80%的未利用地分布在灘區(qū)內(nèi)并以嫩灘的形式存在。因此, 不對(duì)城鎮(zhèn)用地、道路交通用地和未利用地進(jìn)行定量比較。

河渠、水田和旱地在沿岸各區(qū)域內(nèi)主要體現(xiàn)為面積規(guī)模差異(表 2)。在寬灘區(qū)內(nèi), 因?yàn)橛悬S河主河槽, 所以河渠面積占比(10.35%)遠(yuǎn)高于縣域?yàn)┩? 滯洪區(qū)和倒灌區(qū)內(nèi)河渠面積占比高于縣域?yàn)┩? 體現(xiàn)出河渠是黃河下游寬河段各滯洪區(qū)的重要組成部分。水田主要分布在縣域?yàn)┩夂蜏閰^(qū)內(nèi), 在封丘倒灌區(qū)內(nèi)面積占比最高; 東平湖滯洪區(qū)內(nèi)水田斑塊密度高, 平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)低, 比其他區(qū)域內(nèi)的水田更為破碎, 規(guī)模更小, 而封丘倒灌區(qū)內(nèi)水田平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)最大, 且分布相對(duì)集中。旱地在各區(qū)域均具有較高的面積占比, 在數(shù)值上體現(xiàn)為北金堤滯洪區(qū)、封丘倒灌區(qū)和寬灘區(qū)略高于縣域?yàn)┩夂蜄|平湖滯洪區(qū)。

表2 沿岸各區(qū)域土地利用類(lèi)型水平景觀格局特征

續(xù)表

林地、草地、其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地在沿岸各區(qū)域存在明顯差異, 并體現(xiàn)在斑塊規(guī)模、分布和形狀 3 個(gè)方面。在斑塊規(guī)模方面(表2), 首先從斑塊面積占比來(lái)看, 農(nóng)村居民地在沿岸各區(qū)域中明顯相對(duì)較高, 其中尤以北金堤滯洪區(qū)內(nèi)面積占比(16.13%)最高。其他建設(shè)用地在縣域?yàn)┩鈪^(qū)域中的面積占比明顯高于寬灘區(qū)內(nèi), 在東平湖滯洪區(qū)內(nèi)最低。其他水域在東平湖滯洪區(qū)內(nèi)面積占比達(dá) 21.54%, 在北金堤滯洪區(qū)和過(guò)渡段灘區(qū)內(nèi)極低, 不足 0.25%。各區(qū)域內(nèi)的林地, 在東平湖滯洪區(qū)內(nèi)面積占比最高, 在北金堤滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū)較低。草地在研究區(qū)域中占比整體較少, 僅寬灘區(qū)內(nèi)的過(guò)渡段灘區(qū)以及東平湖滯洪區(qū)較高。其次, 從平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)來(lái)看, 其他水域在縣域?yàn)┩鈪^(qū)域、東平湖滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū)內(nèi)規(guī)模較大, 且具有明顯的優(yōu)勢(shì)度, 在北金堤滯洪區(qū)和寬灘區(qū)內(nèi)規(guī)模相對(duì)較小。除北金堤滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū)外, 其余各區(qū)域內(nèi)林地和草地均具有較大的斑塊面積, 尤以東平湖滯洪區(qū)和寬灘區(qū)最為明顯。寬灘區(qū)內(nèi)林地和草地平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)均大于其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地。游蕩段灘區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民地具有較大的平均斑塊面積。其他建設(shè)用地在縣域?yàn)┩鈪^(qū)域兩項(xiàng)指標(biāo)均高于農(nóng)村居民地, 但在其他區(qū)域均低于農(nóng)村居民地。

在斑塊分布與聚集程度方面, 結(jié)合斑塊密度與平均最鄰近距離兩項(xiàng)指標(biāo)可以看出, 農(nóng)村居民地在沿岸各區(qū)域內(nèi)斑塊密度大, 平均最鄰近距離小, 相對(duì)于其他4類(lèi)土地利用類(lèi)型聚集程度更高。與農(nóng)村居民地類(lèi)似, 其他建設(shè)用地在縣域?yàn)┩夂捅苯鸬虦閰^(qū)內(nèi)聚集程度高于其他區(qū)域。其他建設(shè)用地在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)聚集程度高于其他水域, 而在其他區(qū)域內(nèi)均低于其他水域, 從總體上看, 兩者在沿岸各區(qū)域內(nèi)聚集程度較為接近。林地和草地的分布和聚集情況各區(qū)域差異較大, 北金堤滯洪區(qū)的林地和游蕩段灘區(qū)的草地斑塊密度低, 平均最鄰近距離很大, 呈離散分布, 東平湖滯洪區(qū)內(nèi)林地和草地的聚集程度高于其他區(qū)域。

在形狀特征方面, 草地在多數(shù)區(qū)域的平均形狀指數(shù)大于其他 4 類(lèi)土地利用類(lèi)型, 寬灘區(qū)草地平均的形狀指數(shù)最大(均高于 2.1), 北金堤滯洪區(qū)和寬灘區(qū)的林地同樣具有較大的平均形狀指數(shù)。對(duì)比林地和草地, 其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地在各區(qū)域內(nèi)平均形狀指數(shù)的差異相對(duì)較小?？傮w來(lái)看, 三者在各區(qū)域中平均形狀指數(shù)排序?yàn)槠渌?其他建設(shè)用地>農(nóng)村居民地。在不同的區(qū)域之間, 寬灘區(qū)和滯洪區(qū)農(nóng)村居民地的平均形狀指數(shù)高于縣域?yàn)┩? 而其他建設(shè)用地的平均形狀指數(shù)低于縣域?yàn)┩?。過(guò)渡段灘區(qū)內(nèi)的其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地的平均形狀指數(shù)均分別為各區(qū)域中最低。

3.2.2景觀水平區(qū)域差異

在景觀水平上, 從表 3 可以看出, 平均斑塊面積排序?yàn)閷挒﹨^(qū)>滯洪區(qū)>縣域?yàn)┩? 其中北金堤滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū)略大于縣域?yàn)┩鈪^(qū)域。東平湖滯洪區(qū)和游蕩段灘區(qū)邊緣密度較低, 北金堤滯洪區(qū)和過(guò)渡段灘區(qū)邊緣密度較高。

在斑塊分布與聚集程度方面, 斑塊密度的排序?yàn)榭h域?yàn)┩?滯洪區(qū)>寬灘區(qū)。過(guò)渡段灘區(qū)斑塊密度較低, 但邊緣密度相對(duì)較高。蔓延度指數(shù)能夠綜合地體現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)不同斑塊類(lèi)型的聚集程度, 北金堤滯洪區(qū)蔓延度指數(shù)最高, 達(dá) 82.133%, 東平湖滯洪區(qū)蔓延度指數(shù)最低(表 3)。

香農(nóng)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)能反映景觀的多樣性、異質(zhì)性和均勻度。從表 3 看出, 兩者在各區(qū)域內(nèi)的相對(duì)大小一致, 并與蔓延度指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果相匹配。東平湖滯洪區(qū)的多樣性指數(shù)(1.182)和均勻度指數(shù)(0.513)均分別高于其他區(qū)域, 縣域?yàn)┩馀c之較為接近。寬灘區(qū)內(nèi)的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均高于封丘倒灌區(qū)和北金堤滯洪區(qū)。

表3 沿岸各區(qū)域土地利用景觀水平景觀格局特征

從以上各區(qū)域類(lèi)型水平和景觀水平的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出, 黃河下游寬河段沿岸地區(qū)不同區(qū)域內(nèi)的土地利用景觀格局具有較明顯的差異?？h域?yàn)┩鈪^(qū)域人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度大, 分布大規(guī)模的城鎮(zhèn)用地, 農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地面積規(guī)模大, 斑塊密度高且聚集程度高, 具有景觀多樣性高、更加破碎和斑塊形狀更為復(fù)雜等特點(diǎn)。

東平湖滯洪區(qū)擔(dān)負(fù)著分滯黃河洪水、接納調(diào)蓄汶河洪水的重要任務(wù), 是黃河下游利用幾率最高的滯洪區(qū)[26]。滯洪區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地斑塊規(guī)模小, 分布較為離散, 而林地、草地和其他水域面積占比高, 景觀優(yōu)勢(shì)度較大, 聚集度高。相對(duì)于其他區(qū)域, 東平湖滯洪區(qū)內(nèi)景觀類(lèi)型更加豐富, 分布更加均勻, 從整體上看, 呈現(xiàn)以水域?yàn)橹黧w的“山水林田湖草”復(fù)合生態(tài)景觀, 自然生態(tài)環(huán)境良好, 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較低, 是黃河下游未來(lái)生態(tài)建設(shè)中可以重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。

北金堤滯洪區(qū)和封丘倒灌區(qū)的利用幾率相對(duì)較低[22], 兩者土地利用景觀格局呈現(xiàn)一定的相似性, 且其發(fā)展建設(shè)均受到政策限制[19]。在景觀水平上, 兩者斑塊密度大, 蔓延度指數(shù)高, 多樣性和均勻度指數(shù)低, 體現(xiàn)出兩者斑塊密集、各類(lèi)型斑塊聚集度高和類(lèi)型相對(duì)單一的特點(diǎn)。結(jié)合類(lèi)型水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知, 北金堤滯洪區(qū)的林地、草地和其他水域規(guī)模很小且呈離散分布, 聚集度低, 而封丘倒灌區(qū)林地占比低, 且無(wú)具一定規(guī)模的草地。北金堤滯洪區(qū)內(nèi)有范縣和臺(tái)前縣兩大縣城, 旱地占比高, 農(nóng)村居民地在面積占比、分布及聚集程度上均高于其他區(qū)域, 其他建設(shè)用地斑塊密度高但平均斑塊面積較低, 此外, 兩大縣城也屬于沿岸地區(qū)面積規(guī)模相對(duì)較低的城鎮(zhèn)用地斑塊。類(lèi)似地, 封丘倒灌區(qū)內(nèi)其他建設(shè)用地規(guī)模較小, 且斑塊密度和聚集度均為各區(qū)域內(nèi)最低, 水田和旱地規(guī)模大。此外, 封丘倒灌區(qū)緊鄰游蕩段灘區(qū), 受到寬灘區(qū)更為直接的影響, 林地、其他水域和農(nóng)村居民地在斑塊規(guī)模與斑塊密度方面基本上介于游蕩段灘區(qū)與縣域?yàn)┩鈪^(qū)域之間, 具有一定程度的過(guò)渡性特征。從整體上看, 兩大滯洪區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較大, 但受到一定程度的限制, 且自然生態(tài)環(huán)境相對(duì)較差。

受洪水漫灘、政策限制等因素影響, 寬灘區(qū)內(nèi)景觀格局不同于沿岸其他區(qū)域, 且在游蕩段和過(guò)渡段灘區(qū)各具特點(diǎn)。從整體上看, 寬灘區(qū)整體景觀破碎程度低于灘外區(qū)域。游蕩段灘區(qū)中各片面積較大, 在原陽(yáng)縣、中牟縣和長(zhǎng)垣縣等地的灘區(qū)存在較多洪水風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低的高灘和老灘[19]。在游蕩段灘區(qū)內(nèi), 草地占比極低, 林地多為人工林地[19], 且較多分布在居民地周邊并具有一定的規(guī)模, 其他水域多為人為影響下的坑塘養(yǎng)殖水面, 且面積規(guī)模明顯大于過(guò)渡段灘區(qū), 其他建設(shè)用地具有一定的規(guī)模。與其他區(qū)域相比, 游蕩段灘區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民地平均斑塊面積最大, 斑塊密度最低, 且形狀指數(shù)最大?？梢?jiàn), 游蕩段灘區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大, 并相對(duì)缺乏規(guī)劃。過(guò)渡段灘區(qū)中各片面積相對(duì)較小, 且洪水漫灘風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大[20,27]。相較于游蕩段灘區(qū), 過(guò)渡段灘區(qū)景觀多樣性相對(duì)較低, 其他水域、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地具有規(guī)模小且形狀規(guī)則的特點(diǎn), 草地規(guī)模大, 斑塊密度高, 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度整體低于游蕩段灘區(qū), 具備相對(duì)更高的生態(tài)建設(shè)潛力。

3.3 沿岸地區(qū)土地利用景觀格局梯度特征

3.3.1類(lèi)型水平梯度特征

在類(lèi)型水平的斑塊面積和規(guī)模上, 各土地利用類(lèi)型沿寬河段灘區(qū)兩側(cè)緩沖區(qū)內(nèi)景觀梯度的變化情況如圖 3(a)~(c)所示。旱地是各緩沖區(qū)內(nèi)面積占比最大的景觀, 水田、農(nóng)村居民地和城鎮(zhèn)用地在部分緩沖區(qū)內(nèi)具有較大的面積占比, 其余類(lèi)型景觀面積占比較小。在梯度變化特征方面, 旱地自 1 號(hào)緩沖區(qū)起呈遞增趨勢(shì), 并從 9 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始逐漸穩(wěn)定, 水田、草地和其他水域則從 1 號(hào)緩沖區(qū)起呈遞減趨勢(shì), 并于 9~10 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始逐漸穩(wěn)定, 其中其他水域在 1~3 號(hào)緩沖區(qū)下降較快, 在 4~9 號(hào)緩沖區(qū)下降相對(duì)較慢。林地、河渠和其他建設(shè)用地分別在一定范圍內(nèi)波動(dòng)變化。城鎮(zhèn)用地面積占比從 3 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始顯著上升, 之后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。道路交通用地在 1 號(hào)緩沖區(qū)的面積占比(1.08%)相對(duì)較大, 自2 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始在較低值(0.4%~0.6%)范圍內(nèi)波動(dòng)。

平均斑塊面積與最大斑塊指數(shù)的變化趨勢(shì)較為類(lèi)似(圖 3(b)和(c))。水田、旱地和城鎮(zhèn)用地分別在不同緩沖區(qū)內(nèi)具有較大規(guī)模。其中, 水田在靠近寬灘區(qū)的 1 號(hào)緩沖區(qū)具有最大的平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù), 隨后逐漸下降, 并于 9 號(hào)緩沖區(qū)降至相對(duì)較低且逐漸穩(wěn)定的水平。旱地的平均斑塊面積自1 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始逐漸增大, 于 10 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始穩(wěn)定在 310hm2左右。除 1, 7, 8 和 9 號(hào)緩沖區(qū)外, 旱地在各緩沖區(qū)內(nèi)最大斑塊指數(shù)均為最大。城鎮(zhèn)用地在多數(shù)緩沖區(qū)內(nèi)平均斑塊面積最大, 且具有較大的最大斑塊指數(shù), 自 3 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始, 最大斑塊指數(shù)先上升后下降, 在 9 號(hào)緩沖區(qū)到達(dá)峰值。因東平湖具有較大的面積, 其他水域在 4~10 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)規(guī)模較大, 在其余緩沖區(qū)的平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)均呈下降趨勢(shì)。林地、草地、河渠、農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地的平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)較低, 均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)且數(shù)值相近。從總體上來(lái)看, 農(nóng)村居民地波動(dòng)幅度最小, 其他建設(shè)用地次之。草地與河渠的平均斑塊面積相對(duì)較大, 但最大斑塊指數(shù)相對(duì)較小。道路交通用地的平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)在各緩沖區(qū)均極低, 但 1 號(hào)緩沖區(qū)明顯高于其他緩沖區(qū), 自 2 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始趨于穩(wěn)定。

在斑塊分布與聚集特征方面(圖 3(d)~(f)), 農(nóng)村居民地在各緩沖區(qū)內(nèi)的斑塊密度在 0.65~0.8 個(gè)/hm2之間波動(dòng), 且明顯高于其他土地利用類(lèi)型。旱地在1 號(hào)緩沖區(qū)斑塊密度較高, 隨后大致穩(wěn)定在 0.2~ 0.35 個(gè)/hm2之間。其他建設(shè)用地和道路交通用地在1~3 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)呈上升趨勢(shì), 隨后穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi), 兩者梯度變化趨勢(shì)基本上一致, 但后者的斑塊密度整體上高于前者。林地自 7 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始, 與其他建設(shè)用地斑塊密度相近, 但在 2~6 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)斑塊密度相對(duì)較小。水田與其他水域在 1~5號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)均呈快速下降的趨勢(shì), 前者自 7 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始下降速度變慢, 至 13 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始穩(wěn)定在極低水平, 后者則自 9 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。草地和城鎮(zhèn)用地的斑塊密度極低, 但兩者在 1~3 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)存在相反的變化趨勢(shì), 草地下降而城鎮(zhèn)用地上升。

從平均最鄰近距離(圖 3(e)和(f))來(lái)看, 結(jié)合各緩沖區(qū)內(nèi)斑塊數(shù)目與斑塊密度統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知, 自 4號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始, 草地斑塊數(shù)目較少, 故除 1~3 號(hào)緩沖區(qū)外, 草地斑塊間平均最鄰近距離極大, 且梯度變化不穩(wěn)定。其他建設(shè)用地的平均最鄰近距離在1500~4320m 之間, 其中 1~9 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)平均最鄰近距離相對(duì)較小, 且自 2 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始有緩慢遞增的趨勢(shì), 10~18 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)平均最鄰近距離相對(duì)較大, 且波動(dòng)較大。林地與其他建設(shè)用地在多數(shù)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)值相近。城鎮(zhèn)用地在 1 號(hào)和 2 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)值較大, 遞減至 3 號(hào)緩沖區(qū)后開(kāi)始在一定范圍內(nèi)波動(dòng), 其他水域在數(shù)值上與之相近, 但在 1~8 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)遞增趨勢(shì), 隨后出現(xiàn)波動(dòng)。農(nóng)村居民地的平均最鄰近距離較小, 且基本上穩(wěn)定在 330 m左右。

在斑塊形狀特征方面(圖 3(g)), 河渠與道路交通用地平均形狀指數(shù)明顯高于其他土地利用類(lèi)型。林地與其他水域的平均形狀指數(shù)在 1~3 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 此后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。草地在各緩沖區(qū)內(nèi)面積占比低, 斑塊數(shù)目少, 平均形狀指數(shù)無(wú)明顯的梯度變化。城鎮(zhèn)用地自 2 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始一直具有較大的平均形狀指數(shù), 其他建設(shè)用地和農(nóng)村居民地則始終保持在較低的數(shù)值, 且農(nóng)村居民地平均形狀指數(shù)更低。

3.3.2景觀水平梯度特征

景觀格局特征變化情況如圖 4 所示。平均斑塊面積隨著與寬灘區(qū)的距離增大而增大, 最終逐漸穩(wěn)定(圖 4(a))?？傮w上可分為 3 段: 第一段為 1~3 號(hào)緩沖區(qū), 即距離灘區(qū)邊界 6km 以?xún)?nèi)的區(qū)域, 平均斑塊面積約為 55hm2; 第二段為 4~8 號(hào)緩沖區(qū), 平均斑塊面積約為 70hm2; 第三段為 9 號(hào)及之后的緩沖區(qū), 平均斑塊面積約為 78hm2; 且基本上保持穩(wěn)定。邊緣密度整體上在 1~4 號(hào)緩沖區(qū)呈較快速的下降趨勢(shì), 之后大都在 21~24m/hm2之間波動(dòng)。

與蔓延度指數(shù)呈相反趨勢(shì), 斑塊密度隨著距灘區(qū)邊界距離的增大逐漸減小(圖 4(b))。總體上同樣可以分為 3 段(1~3 號(hào)緩沖區(qū)、4~8 號(hào)緩沖區(qū)、9 號(hào)及之后的緩沖區(qū)), 自 9 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始逐漸穩(wěn)定, 保持在 1.3 個(gè)/hm2左右。蔓延度指數(shù)隨距離的增大而逐漸上升, 在 1~4 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)值相對(duì)較低, 約為 70%, 自 4 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始逐漸上升, 至 10 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始趨于穩(wěn)定, 保持在 80%左右。

在斑塊景觀多樣性方面, 香農(nóng)多樣性指數(shù)與香農(nóng)均勻度指數(shù)呈現(xiàn)相同的趨勢(shì), 即隨著距灘區(qū)邊界距離的增加而逐漸下降(圖 4(c))。香農(nóng)多樣性指數(shù)從 4 號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始快速下降, 至 10 號(hào)緩沖區(qū)快速下降的趨勢(shì)消失。香農(nóng)均勻度指數(shù)具有類(lèi)似的規(guī)律, 從 1 號(hào)緩沖區(qū)的 0.555 下降到 10 號(hào)緩沖區(qū)的 0.375。

從以上各緩沖區(qū)內(nèi)景觀指數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出, 黃河下游寬河段兩岸土地利用景觀格局在類(lèi)型水平和景觀水平上均呈現(xiàn)一定程度的梯度特征。在靠近下游寬灘區(qū)的 1 號(hào)緩沖區(qū)內(nèi), 農(nóng)村居民地與道路交通用地具有較大的斑塊規(guī)模, 作為基質(zhì)的水田與旱地則相對(duì)較破碎。從 1 號(hào)緩沖區(qū)到 3 號(hào)緩沖區(qū), 草地的面積規(guī)模和斑塊密度下降, 其他水域的規(guī)模、斑塊密度和聚集程度均呈下降趨勢(shì), 形狀趨于規(guī)整, 城鎮(zhèn)用地規(guī)模逐漸增大, 斑塊密度上升; 在此范圍(即靠近灘區(qū)邊界的 6km 左右范圍)內(nèi), 景觀比距離灘區(qū)邊界更遠(yuǎn)的區(qū)域更為破碎, 聚集程度相對(duì)較低, 多樣性較高, 且不同斑塊類(lèi)型的占比更為均勻。4 號(hào)緩沖區(qū)至 9 號(hào)緩沖區(qū)(6~18km)為過(guò)渡區(qū)域, 部分土地利用類(lèi)型的景觀梯度特征開(kāi)始穩(wěn)定, 水田、旱地、其他水域及其他建設(shè)用地仍處于變化之中; 此范圍內(nèi)整體景觀破碎度下降, 聚集程度上升, 多樣性和均勻度變低。自 10 號(hào)緩沖區(qū)(20km 左右)開(kāi)始, 各緩沖區(qū)內(nèi)差異較小, 景觀格局特征基本上趨于穩(wěn)定。

結(jié)合近年來(lái)其他學(xué)者開(kāi)展的 1990—2010 年下游河道沿岸景觀格局變化研究[18], 與過(guò)去 20 年相比, 2015 年各緩沖區(qū)內(nèi)林地、草地和水域面積占比整體上呈下降趨勢(shì), 居民地和其他建設(shè)用地整體上呈上升趨勢(shì), 但各斑塊類(lèi)型的面積占比和香農(nóng)多樣性指數(shù)等景觀格局指數(shù)梯度變化趨勢(shì)與過(guò)去 20 年大體上一致。從整體上看, 灘區(qū)邊界兩側(cè) 6km范圍內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小, 生態(tài)環(huán)境條件較好。隨著黃河灘區(qū)遷建規(guī)劃的不斷落實(shí), 未來(lái)黃河下游生態(tài)保護(hù)與建設(shè)應(yīng)將成為重要的工作內(nèi)容之一。在河流生態(tài)保護(hù)與建設(shè)方面, 長(zhǎng)江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶正在發(fā)揮積極的示范效益?！堕L(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》[28]中明確指出沿岸生態(tài)保護(hù)紅線的重要性, 未來(lái)黃河下游沿岸區(qū)域發(fā)展與生態(tài)建設(shè)應(yīng)充分考慮沿岸地區(qū)景觀格局的梯度特征, 進(jìn)而合理的劃定生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)保護(hù)紅線, 保護(hù)與改善黃河下游的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論

本文基于黃河下游寬河段沿岸地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)和景觀格局指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果, 對(duì)比分析沿岸縣域、寬灘區(qū)和滯洪區(qū)土地利用景觀格局特征以及寬河段灘區(qū)兩側(cè)緩沖內(nèi)景觀格局梯度特征, 得出以下結(jié)論。

1)旱地是黃河下游沿岸縣域范圍內(nèi)的最具優(yōu)勢(shì)景觀, 面積占比達(dá) 70.33%, 其次為農(nóng)村居民地, 兩者占沿岸縣域總面積的 80%以上; 草地面積占比低, 規(guī)模小; 水田與其他水域具有一定的規(guī)模。

2)縣域?yàn)┩鈪^(qū)域人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度大, 具有較多斑塊規(guī)模大、密度高的建設(shè)用地, 并呈現(xiàn)破碎度高和斑塊形狀復(fù)雜等特點(diǎn)。受功能定位和自然條件等因素影響, 東平湖滯洪區(qū)景觀類(lèi)型豐富, 整體上呈現(xiàn)以水域?yàn)橹黧w的“山水林田湖草”復(fù)合生態(tài)景觀, 北金堤滯洪區(qū)與封丘倒灌區(qū)的景觀格局呈現(xiàn)一定的相似性, 均體現(xiàn)出斑塊密集、各類(lèi)型斑塊聚集度高、以農(nóng)村居民地和其他建設(shè)用地為主以及斑塊類(lèi)型相對(duì)單一的特征; 寬灘區(qū)內(nèi)景觀格局不同于沿岸其他區(qū)域, 整體景觀破碎程度低于灘外區(qū)域。與過(guò)渡段灘區(qū)相比, 游蕩段灘區(qū)景觀多樣性較高, 建設(shè)用地規(guī)模相對(duì)較大。

3)寬河段兩岸土地利用景觀格局呈現(xiàn)一定的梯度特征, 距寬灘區(qū) 6km 的范圍內(nèi), 水田與其他水域規(guī)模大, 分布密集, 城鎮(zhèn)用地規(guī)模較小, 景觀整體較破碎且多樣性高。6~18km 的范圍為景觀格局變化的過(guò)渡區(qū)域, 此范圍內(nèi)水田與其他水域仍具有一定的規(guī)模, 景觀多樣性和破碎度下降, 在距離 20km以上的范圍內(nèi), 景觀格局趨于穩(wěn)定。

本研究從較大的空間范圍分析黃河下游寬河段沿岸地區(qū)土地利用景觀格局特征, 能夠體現(xiàn)沿岸不同區(qū)域土地利用景觀格局的差異。沿岸縣域、寬灘區(qū)和滯洪區(qū)土地利用景觀格局的空間分異特征以及寬河段兩岸呈現(xiàn)的梯度特征可能受到黃河下游懸河、人類(lèi)活動(dòng)和區(qū)域規(guī)劃政策等多重因素影響。為進(jìn)一步明確影響因素類(lèi)型及控制機(jī)制, 應(yīng)開(kāi)展較長(zhǎng)時(shí)間尺度的土地利用景觀格局演變規(guī)律研究及對(duì)其影響因素和驅(qū)動(dòng)機(jī)制等的分析。

寬灘區(qū)內(nèi)旱地和居民地規(guī)模較大, 而河流生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)有的自然生態(tài)要素較為缺乏。從整體上看, 寬河段沿岸地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境相對(duì)較差。因此, 應(yīng)圍繞河道與灘區(qū), 基于現(xiàn)狀土地利用景觀格局特征, 加大補(bǔ)償和搬遷等政策的落實(shí), 并充分利用沿岸地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件較好及生態(tài)建設(shè)潛力較大的區(qū)域(如東平湖滯洪區(qū)、寬河段灘區(qū)兩側(cè) 6km 范圍內(nèi)等), 加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)與建設(shè), 構(gòu)建社會(huì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)相協(xié)調(diào)的良性體系。

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Landscape Pattern Characteristics of Land Use along the Wide Reaches of the Lower Yellow River

CHENG Shupeng1, SUN Yuhang2, JIANG Hanlin1, ZHAO Zhijie1,2, LI Zhenshan1, XUE An1,?

1. College of Environmental Science and Engineering, Peking University, Beijing 100871; 2. School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055; ?Corresponding author, E-mail: xuean@iee.pku.edu.cn

Based on the 15 m×15 m spatial distribution raster data of 11 types of land use in 2015 and the landscape pattern index, the landscape pattern characteristics of land use in the counties, floodplains and flood detention areas along the wide reaches of the Lower Yellow River, and gradient characteristics of the landscape patterns of land use in the 18 2km-buffer zones on both sides, are compared and analyzed. The results show that the dry farmland is the dominant landscape within the counties along the wide reaches, followed by the rural residential land, and they account for more than 80% of the total area of the counties.The paddy fields and the other categories of waters have a certain scale and the scale of the grassland is small. Influenced by factors such as functional orientation and natural conditions, there are obvious spatial differences in land use landscape patterns in the counties, floodplains and flood detention areas along the wide reaches of the Lower Yellow River.There are large-scale and densely-distributed construction land in the extra-floodplains area of the counties, the landscape fragmentation of which is high and the patch shape is complex. The landscape diversity of the Dongping Lake flood detention area is high, showing a complex ecological landscape with waters as the main body, and in the other two flood detention areas, the scale of woodland and grassland is small, the patch density and the landscape heterogeneity is low. The overall landscape fragmentation in the wide reaches’ floodplains is lower than that in the extra-floodplains area, the landscape diversity of the wandering reaches’ floodplains is relatively high, and the construction land is relatively large. Within 6 km of the two sides of the wide reaches, the paddy fields and the other categories of waters are large in scale and densely distributed, the scale of the urban land is small, and the overall landscape diversity in this region is high and relatively fragmented; the transition region is from about 6 km to 18 km; the landscape patterns tends to be stable over 20 km away.

Lower Yellow River; land use; landscape pattern; regional differences; gradient analysis

10.13209/j.0479-8023.2020.022

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0402505)資助

2019–03–26;

2019–05–13