馮 艷,郭 悅,王冬夢,許子賢,孔德政
(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院,河南 鄭州 450000)
景觀格局是景觀生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容[1-2],伴隨著城市化的快速發(fā)展和城市的不斷擴(kuò)張,城市景觀格局變化尤為明顯,景觀格局的變化對生物多樣性和城市生態(tài)等產(chǎn)生了巨大影響[3-4]。城市生態(tài)空間是為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、保障城市生態(tài)安全、提升居民生活質(zhì)量不可或缺的城市空間[5]。目前國內(nèi)對生態(tài)空間的概念尚未統(tǒng)一,不同領(lǐng)域的專家學(xué)者基于各自的立場對此作出了解釋[6-7]。本文基于人類的參與程度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,將生態(tài)空間定義為能夠維持生態(tài)安全、保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定提供生態(tài)服務(wù)的用地空間,包括林地、草地、耕地、水域等土地利用類型。
近年來,將景觀格局理論引入生態(tài)空間研究領(lǐng)域,探究土地利用演變過程的研究日益增多。目前,學(xué)者們較為關(guān)注景觀格局動(dòng)態(tài)變化[8-9]、景觀格局變化的生態(tài)環(huán)境等效益[10]、景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)因素[11-12]等,研究方法多采用景觀格局指數(shù)法[13-14]、景觀動(dòng)態(tài)變化模型法[15]和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[16]等。此外,相關(guān)學(xué)者對省域[17-18]、城市[19-20]的景觀格局時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)力分析較多,但是針對其變化產(chǎn)生影響的相關(guān)研究還相對較少。以往研究成果為景觀格局的生態(tài)影響深入研究奠定了堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)。
黃河是鄭州城市北部最重要的天然生態(tài)屏障[21],然而,在過去20年中,鄭州城市快速擴(kuò)張,建設(shè)空間直逼黃河南岸,生態(tài)安全下的城市高質(zhì)量發(fā)展問題亟待解決。目前鄭州市景觀格局方面的研究還較少,且主要集中在市域?qū)用鎇22-23],缺少對黃河生態(tài)空間的研究。為此,本文以鄭州黃河南岸6個(gè)區(qū)(縣)為研究區(qū)域,基于1997、2009、2019年3期衛(wèi)星遙感影像,對地表土地類型進(jìn)行提取、歸并,利用景觀格局指數(shù)等方法分析研究區(qū)域景觀格局動(dòng)態(tài)演變,在此基礎(chǔ)上分析了景觀格局的變化對黃河南岸生態(tài)空間擠占的影響,以期為研究區(qū)以及鄭州市與黃河高質(zhì)量發(fā)展路徑的實(shí)施提供參考。
鄭州沿黃河區(qū)域自西向東包括:鞏義市、滎陽市、上街區(qū)、惠濟(jì)區(qū)、金水區(qū)和中牟縣(圖1)。位于東經(jīng)129°08′33.7″~129°08′50.3″,北緯35°14′56.6″~35°09′13.0″之間,土地總面積約3868.47 km2。在該段范圍內(nèi)黃河河床寬淺,沙洲密布,河勢變化頻繁,是典型的游蕩性河段。河道沖淤變化劇烈,屬于地上懸河段。研究區(qū)域位于黃河中下游交界處,緊鄰黃河南岸,是鄭州市北部重要的生態(tài)空間,承擔(dān)了鄭州市對黃河流域生態(tài)治理的重任。同時(shí),研究區(qū)域開發(fā)強(qiáng)度高,人為干擾大,各區(qū)(縣)城鎮(zhèn)化發(fā)展不均衡,城市擴(kuò)張對黃河南岸生態(tài)空間影響程度差別較大。
圖1 研究區(qū)地理位置
本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為1997、2009和2019年鄭州市的土地利用/覆被類型柵格數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m,數(shù)據(jù)來源于中國地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)。該數(shù)據(jù)集是基于1997年Landsat4-5、2009年Landsat-7ETM SLC-off和2019年的Landsat-8 OLI_TIRS遙感影像解譯得到,在ENVI 5.3遙感圖像處理軟件中進(jìn)行波段提取、大氣校正、裁剪等預(yù)處理。為保證研究區(qū)土地利用類型解譯精度,采用人機(jī)交互目視解譯法,同時(shí)以高德地圖、Google Earth等影像數(shù)據(jù)為參照,重要地塊結(jié)合實(shí)地考察,將1997、2009和2019年3期鄭州市沿黃河6區(qū)(縣)土地利用分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及未利用地6大類。參考相關(guān)研究成果,選取草地、耕地、林地和水體為生態(tài)用地,未利用地、建設(shè)用地為非生態(tài)用地(圖2)。結(jié)合2020年黃河流域河南段、鄭州市等相關(guān)上位規(guī)劃指導(dǎo)思想,提取黃河南岸5000 m內(nèi)生態(tài)數(shù)據(jù),分析在城市擴(kuò)張過程中,該區(qū)域生態(tài)空間受影響程度。
圖2 不同時(shí)期研究區(qū)景觀類型
1.3.1 景觀格局指數(shù)的選取 景觀指數(shù)是高度濃縮景觀格局信息的定量指標(biāo),反映了景觀結(jié)構(gòu)特征和空間格局變化。本研究選取了景觀水平和景觀類別2個(gè)層次的指標(biāo)用來分析研究區(qū)景觀格局的變化特征(表1)[24]。景觀水平指數(shù)的選擇中,斑塊密度(PD)、邊緣密度(ED)、平均斑塊面積(AREA-MN)和面積加權(quán)形狀指數(shù)(SHAPE-AM)作為景觀水平破碎化程度的指標(biāo),聚合度指數(shù)(AI)、散步并列指數(shù)(IJI)和結(jié)合度指數(shù)(COHESION)作為景觀水平連通性的指標(biāo);景觀類別指數(shù)選用斑塊密度(PD)和斑塊結(jié)合度(COHESION),重點(diǎn)分析生態(tài)用地類型,即草地、耕地、林地和水體的景觀類別層次的景觀格局指數(shù)變化。相關(guān)計(jì)算借助Fragstats 4.2軟件完成。
表1 景觀格局指數(shù)定義及描述
1.3.2 景觀轉(zhuǎn)移矩陣 景觀轉(zhuǎn)移矩陣能夠全面反映景觀類型數(shù)量和方向等變化的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)特征[25-26],可以進(jìn)一步分析鄭州沿黃河南岸6個(gè)行政區(qū)(縣)某種景觀類型的轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出以及景觀類型時(shí)空演變過程與機(jī)制。景觀轉(zhuǎn)移矩陣通過在ArcGIS中對3期景觀類型圖兩兩間進(jìn)行疊加相交分析,得到輸出結(jié)果圖層中各景觀類型的面積。通過導(dǎo)出屬性表,在Excel中運(yùn)用數(shù)據(jù)透視表功能制作出景觀類型變化轉(zhuǎn)移矩陣。其計(jì)算公式為:
式中:P表示某種景觀類型的面積;Pii是指時(shí)段內(nèi)該景觀類型保持不變的面積;Pij指時(shí)段內(nèi)由i種景觀類型轉(zhuǎn)化為j種景觀類型的面積;n為景觀類型的種類。
2.1.1 景觀總體變化特征分析 根據(jù)研究區(qū)1997~2019年3期土地利用遙感解譯數(shù)據(jù),得到研究區(qū)景觀總體變化特征(表2),自1997年以來,研究區(qū)各景觀類型的數(shù)量和結(jié)構(gòu)都發(fā)生了不同程度的變化。從數(shù)量上來看,受城鎮(zhèn)化和自然生態(tài)環(huán)境因素的影響,景觀類型變化最大的是建設(shè)用地、耕地和未利用地。建設(shè)用地的面積逐年增大,其面積從1997年的207.81 km2到2009年的841.58 km2,增加了3.05倍,又從2009年的841.58 km2到2019年的1103.41 km2,增加了261.83 km2,建設(shè)用地的持續(xù)增加,除了人口增加的原因外,還與政府規(guī)劃、土地開發(fā)、市場調(diào)節(jié)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)有關(guān),快速擴(kuò)張?jiān)谝欢ǔ潭壬蠈?dǎo)致出現(xiàn)了城市“虛胖”的現(xiàn)象。此外,建設(shè)用地的變化體現(xiàn)了城市擴(kuò)張的2個(gè)階段,1997~2009年,建設(shè)用地呈現(xiàn)爆發(fā)式擴(kuò)張狀態(tài),2009~2019年,建設(shè)用地在原有基礎(chǔ)上有序地向外擴(kuò)展。與之相反,耕地面積逐年遞減,1997年耕地面積為1903.66 km2,在所有用地類型中面積數(shù)量最大,2009年耕地面積下降了375.16 km2,到2019年,耕地面積再次下降了700.69 km2,近20年中,耕地面積總體下降了1075.85 km2,且在2009~2019年間其面積驟減。耕地面積的不斷減少是由于工業(yè)化的快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和鄭州市2002年以來退耕還草工程實(shí)施的結(jié)果。未利用地從1997年的1155.58 km2到2009年的84.33 km2,驟減了1071.25 km2,而從2009~2019年,其面積增加了483.62 km2,未利用地的面積變化體現(xiàn)了研究區(qū)的環(huán)境特殊性。除了緊鄰黃河地區(qū)因水位變化導(dǎo)致的未利用地變化以及其他氣候因素環(huán)境因素外,主要原因是對土地資源利用不當(dāng)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境的退化??傮w來看,1997~1999年景觀變化強(qiáng)度高于2009~2019年,體現(xiàn)了城市從無序蔓延到有序擴(kuò)張的狀態(tài)。
表2 1997~2019年研究區(qū)各景觀類型面積變化
從結(jié)構(gòu)上來看,1997~2019年研究區(qū)最為突出的變化是各景觀類型結(jié)構(gòu)趨于均衡。1997年面積占比最多的是耕地和未利用地,分別達(dá)到49.2%和29.87%,景觀結(jié)構(gòu)單一,體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)研究區(qū)內(nèi)尚未進(jìn)入城鎮(zhèn)化的狀態(tài)。2009年景觀結(jié)構(gòu)突出表現(xiàn)為耕地和未利用地的減少以及建設(shè)用地和草地的大幅增加,此時(shí)耕地、草地和建設(shè)用地占比分別為39.51%、29.43%和21.75%。2019年,景觀面積比例位于前3的分別是建設(shè)用地、草地和耕地,其次,未利用地面積比例顯著上升,整體結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了城鎮(zhèn)化的典型特征??傮w來看,1997~2019年,耕地的大幅減少和建設(shè)用地、草地的大幅增加體現(xiàn)了鄭州市向北擴(kuò)張的城市發(fā)展態(tài)勢,林地結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定且稍有增加,而未利用地和水體的結(jié)構(gòu)占比從減少到增加是研究本區(qū)域黃河水域環(huán)境演變和城市擴(kuò)張的關(guān)注點(diǎn)之一。
2.1.2 景觀類型轉(zhuǎn)移特征分析 通過景觀類型轉(zhuǎn)移特征(表3)和相關(guān)資料查閱分析得出:1997~2009年間,研究區(qū)內(nèi)變化最大的是耕地,轉(zhuǎn)出面積為922.98 km2,主要轉(zhuǎn)出為草地和建設(shè)用地,分別占總轉(zhuǎn)出面積的57.95%和33.74%。變化規(guī)模居于第二位的是未利用地,在這期間,未利用土地得到了開發(fā),主要轉(zhuǎn)出為草地、耕地和建設(shè)用地,轉(zhuǎn)出面積分別為413.04、334.85和315.2 km2。草地的主要轉(zhuǎn)移方向?yàn)楦?,主要分布在少量村莊建成區(qū)周邊;而轉(zhuǎn)換為草地的耕地和未利用地的面積分別是534.85和413.04 km2,其數(shù)量是草地轉(zhuǎn)為耕地?cái)?shù)量的3~5倍。建設(shè)用地轉(zhuǎn)入的主要來源是未利用地和耕地,兩者向其總轉(zhuǎn)入面積為626.64 km2,占建設(shè)用地增加總面積的90.64%;這一時(shí)期建設(shè)用地向其他類型用地轉(zhuǎn)出甚少。此外,水體面積明顯減少,除了向建設(shè)用地和草地的少量轉(zhuǎn)出,另一方面受自然環(huán)境影響較大,2009年黃河流域遭遇了特大干旱,河南更是遭遇了50年來罕見的秋冬連旱,天氣干燥、降水稀少進(jìn)一步導(dǎo)致地表水枯竭,是水體大規(guī)模減少的自然因素。林地規(guī)模相對穩(wěn)定,主要集中在西南山地。總體來看,1997~2009年,研究區(qū)內(nèi)鄭州城市化的發(fā)展向北蔓延,占用了大量的農(nóng)田和未利用地,沿黃河生態(tài)空間受到擠占。另一方面,受退耕還林、退耕還濕等政策的影響,一部分耕地轉(zhuǎn)換為林地、草地和水體,這對生態(tài)環(huán)境起到了一定的積極作用,但會(huì)減弱生態(tài)服務(wù)對糧食供給的貢獻(xiàn)。
表3 1997、2009和2019年研究區(qū)景觀轉(zhuǎn)移矩陣 km2
2009~2019年間,研究區(qū)內(nèi)變化規(guī)模最大的仍是耕地,其次是建設(shè)用地。耕地主要流向建設(shè)用地和草地,分別為319.66和499.68 km2,占耕地總轉(zhuǎn)出量的77.59%,另外有178.56 km2的耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槲蠢玫亍^D(zhuǎn)入到耕地的景觀類型主要是草地,面積為268.74 km2,主要體現(xiàn)在村莊建成區(qū)周邊,中牟縣尤其明顯。這一時(shí)期,建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入比例仍呈現(xiàn)極高的狀態(tài),耕地和草地分別向建設(shè)用地轉(zhuǎn)入319.66和238.41 km2,表明這段時(shí)期由于研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,開展了大規(guī)模的城鎮(zhèn)建設(shè);此外,建設(shè)用地向未利用地和草地分別轉(zhuǎn)出152.6和107.02 km2,主要體現(xiàn)在政府對村莊的拆、遷、合并,以及城市內(nèi)部綠地的增加。未利用地有較大幅度增加,主要來源于草地、耕地和建設(shè)用地,變化主要在鞏義市內(nèi)村鎮(zhèn)建成區(qū)周邊和緊臨黃河一帶。草地的面積與之前相比呈減少的趨勢,主要流向建設(shè)用地和耕地,分別為238.41和268.74 km2??傮w來看,2009~2019年,研究區(qū)內(nèi)鄭州城市化的發(fā)展向北擴(kuò)張呈集中連片狀態(tài),其中惠濟(jì)區(qū)和金水區(qū)建設(shè)用地的擴(kuò)張最為突出,擠占了大面積的生態(tài)空間,但緊臨黃河南岸無序蔓延的村莊建設(shè)用地得到整合,轉(zhuǎn)為生態(tài)用地,則體現(xiàn)了城市發(fā)展中生態(tài)思維的轉(zhuǎn)變。另一方面,未利用地的增加體現(xiàn)了村莊農(nóng)耕性質(zhì)向城中村的轉(zhuǎn)變,水體的增加是人為和環(huán)境因素共同的結(jié)果,人為因素主要為城區(qū)內(nèi)河湖水系的增加及黃河灘區(qū)的治理,環(huán)境因素主要為降水、氣候等對黃河的影響。
綜合1997~2019年景觀類型的變化,研究區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)換規(guī)模位于前4位的是耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、耕地轉(zhuǎn)為草地、未利用地轉(zhuǎn)為草地和未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。建設(shè)用地是景觀類型的主要轉(zhuǎn)出對象,建設(shè)用地的擴(kuò)張使黃河南岸生態(tài)空間從大而連通變?yōu)樾《扑?;而耕地一方面受到城市擴(kuò)張對空間的侵占,另一方面由于一大部分耕地轉(zhuǎn)為草地,為生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到了一定的支撐作用。未利用地向草地和建設(shè)用地的轉(zhuǎn)出體現(xiàn)了城市發(fā)展中生產(chǎn)空間和生態(tài)空間共同發(fā)展的一面。林地主要分布于西南部山地,景觀格局相對穩(wěn)定。水體的減少,受環(huán)境影響主要體現(xiàn)為向未利用地和建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化。
2.2.1 景觀水平格局變化特征 景觀水平上的格局指數(shù)分析,有利于更好地分析研究區(qū)整體景觀格局變化特征。從表4可知,1997~2019年研究區(qū)景觀格局發(fā)生顯著變化,PD和ED在1997年時(shí)均為較低值,說明此時(shí)斑塊還具有較高的完整性,之后呈現(xiàn)出增長趨勢,加之AREA-MN不斷減少,說明22年來研究區(qū)大而完整的斑塊被分割成小斑塊,主要是耕地不斷被建設(shè)用地分割,導(dǎo)致農(nóng)田基質(zhì)不斷退化,也使得景觀格局破碎化態(tài)勢愈加嚴(yán)重。SHAPE-AM的下降,說明研究區(qū)內(nèi)的斑塊形狀受人為干擾不斷加大,趨向于人工景觀特征。此外,與1997~2009年相比,2009~2019年破碎化過程相對緩慢并且得到控制,但破碎化程度依然存在。以上情況表明當(dāng)前城市發(fā)展速度仍然過快,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)發(fā)展不協(xié)調(diào),會(huì)影響城市的可持續(xù)發(fā)展和生物多樣性的保護(hù),應(yīng)高度重視。
表4 1997、2009和2019年研究區(qū)景觀水平景觀指數(shù)
AI側(cè)重于表現(xiàn)研究區(qū)景觀層面斑塊分散程度,IJI側(cè)重從斑塊邊界出發(fā),通過斑塊邊界的相互鄰接來表現(xiàn)斑塊的集聚特征,COHESION表征在特定的距離內(nèi)某一斑塊的物理連通性。分析表4可知,1997~2009年AI、IJI和COHESION均呈減少趨勢,表明該段時(shí)間內(nèi)景觀格局變化主要表現(xiàn)為研究區(qū)景觀空間分布不集中,結(jié)合度較低,景觀斑塊與多種其他斑塊鄰接度降低,景觀格局變得雜亂破碎。在2009~2019年間AI和IJI呈上升趨勢,COHESION呈減少趨勢,表明對環(huán)境的治理和保護(hù)取得了一定成效,斑塊聚集度和臨近度提高,但斑塊之間的連通性仍需改善。
2.2.2 生態(tài)用地景觀類別變化特征及影響 由圖3可知,在類型水平上,研究區(qū)生態(tài)用地的景觀指數(shù)呈現(xiàn)不同的變化趨勢。1997~2019年,草地、林地的PD值均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,表明景觀在1997~2009年間受人為干擾程度較深,斑塊被不斷分割,破碎化程度加強(qiáng)。2009~2019年呈減小趨勢,說明這期間我國生態(tài)文明建設(shè)取得了一定成效,破碎化程度有所改善。水體的PD值呈現(xiàn)先減少后增大的趨勢,主要是由于面積減少帶來的破碎化程度減弱。2009~2019年面積增加,破碎化程度隨之提高。耕地的面積雖在逐漸減少,但PD值持續(xù)上升,表明這期間耕地不斷受到其他景觀的分割,破碎化程度最為嚴(yán)重。
圖3 生態(tài)用地景觀類別層次特征變化
從COHESION指數(shù)可以看出,草地的COHESION值呈先增多后減少的趨勢,與PD值變化一致。林地COHESION值持續(xù)增加主要是由于鄭州市沿黃河生態(tài)廊道及防護(hù)林的建設(shè)。耕地COHESION值的不斷下降,表明隨著耕地破碎化程度的加深,連通性隨之逐漸減弱。水體COHESION值的變化與PD值一致,隨著面積的減少,破碎化程度降低,連通性降低。
人口增加、政策支撐[27-28]以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展是建設(shè)用地快速增長的主要原因,根據(jù)鄭州市統(tǒng)計(jì)局年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2001年研究區(qū)范圍內(nèi)人口總數(shù)為307.3萬人,到2019年已經(jīng)達(dá)到384.5萬人。建設(shè)用地的增長從中心城區(qū)逐漸向外侵占其他用地。依據(jù)《黃河干流(河南段)國土空間概念性規(guī)劃(2020)》(圖4),本文將2019年鄭州市域黃河南岸大堤外5000 m范圍內(nèi)作為本次研究的沿黃河生態(tài)空間,該區(qū)域是維護(hù)鄭州市北部生態(tài)安全的重要屏障,也是本文研究區(qū)內(nèi)的核心生態(tài)用地(圖5)。其區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地從1997年的16.26 km2增長到2019年的118.78 km2,城市的大規(guī)模擴(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)空間被大量侵占,生境出現(xiàn)嚴(yán)重的破碎,東西向景觀連通功能被破壞,系統(tǒng)生態(tài)流無法正常發(fā)揮作用,據(jù)環(huán)境、氣象、水文等資料統(tǒng)計(jì)沙塵、霧霾、水污染和糧食安全等已經(jīng)威脅到城市的可持續(xù)發(fā)展[29-30]。
圖4 黃河南岸5000 m范圍內(nèi)建設(shè)用地變化
圖5 黃河南岸5000 m范圍內(nèi)生態(tài)用地
由表5可以看出,1997~2019年間,該區(qū)域耕地面積幾乎減少了一半,斑塊之間連通性降低,同時(shí)糧食供給也會(huì)受到影響。水體面積的變化不大,連通性較低。林地面積在2009年有了小幅度的提升,但2009~2019年間減少較多,僅剩下零星的小型林地斑塊。分階段看,該區(qū)域內(nèi)生態(tài)空間被擠占主要發(fā)生在2009~2019這10年間,從2009年的556.76 km2下降到2019年的460.01 km2。此外,黃河灘區(qū)生境條件差,植被生長環(huán)境惡劣,特殊的地質(zhì)土壤導(dǎo)致生態(tài)退化嚴(yán)重,部分草地、林地退化。
表5 黃河南岸5000 m范圍內(nèi)生態(tài)用地面積變化 km2
多年來,因缺少有序開發(fā)和有效治理,沿黃河生態(tài)區(qū)域范圍內(nèi)一直存在私改農(nóng)田、粗放養(yǎng)殖、開礦采砂等行為,自然景觀被不斷取代、分割,進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域斑塊破碎化嚴(yán)重,生境質(zhì)量和景觀連通性的破壞不僅影響了城市外圍自然生態(tài)系統(tǒng)維育,同時(shí),城市生態(tài)屏障的缺失極大地減弱了城市內(nèi)部抵御自然災(zāi)害的能力。
本文以研究區(qū)景觀格局演變?yōu)橹鳎肍ragstats 4.2、ENVI 5.1、ArcGIS 10.2軟件,對鄭州市沿黃河6個(gè)區(qū)(縣)進(jìn)行研究,得出以下結(jié)論。
(1)研究區(qū)景觀格局特征變化明顯,在地類上主要表現(xiàn)為建設(shè)用地的持續(xù)增加和耕地的持續(xù)減少。林地變化幅度不大。草地表現(xiàn)為先增加,之后又小幅度減少總體呈增加的趨勢。水體和未利用地則先減少后增多。整體景觀類型結(jié)構(gòu)趨于均衡。此外,研究區(qū)內(nèi)各類景觀用地類型都進(jìn)行了不同程度的相互轉(zhuǎn)化,主要為各類用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化。說明在城市化發(fā)展過程中,通過不斷開發(fā)耕地、未利用地等生態(tài)用地從而轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。
(2)鄭州市景觀格局的發(fā)展演變體現(xiàn)了城市擴(kuò)張期間不同階段的特點(diǎn)。1997~2009年研究區(qū)建設(shè)用地的擴(kuò)張呈現(xiàn)爆發(fā)式無序的狀態(tài)。2009~2019年政府對生態(tài)建設(shè)的關(guān)注增加,研究區(qū)建設(shè)用地在原有基礎(chǔ)上有序地向外擴(kuò)展,生態(tài)空間狀況也得到了改善。
(3)景觀格局指數(shù)分析結(jié)果顯示,1997~2019年研究區(qū)PD和ED都呈現(xiàn)了持續(xù)增加的變化趨勢,而AREA-MN和SHAPE-AM呈現(xiàn)了持續(xù)減少的趨勢。說明研究區(qū)域斑塊破碎化程度高,AI、IJI和COHESION的變化趨勢說明景觀空間分布不集中,連通性較差。在類型水平上,耕地破碎化程度不斷加深且連通性持續(xù)下降,林地的連通性得到了改善和提升。
(4)建設(shè)用地的大幅度擴(kuò)張,造成生態(tài)空間被侵占,黃河南岸5000 m范圍內(nèi)生態(tài)用地的變化,表明中心城區(qū)的蔓延擴(kuò)張正日益威脅著城市北部的生態(tài)屏障,加之該區(qū)域原有的生態(tài)脆弱性導(dǎo)致生態(tài)退化嚴(yán)重,鄭州市北部區(qū)域的生態(tài)安全已受到極大威脅。
(5)生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展背景下,鄭州市北部的發(fā)展需從景觀連通性、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)3個(gè)方面出發(fā),通過修補(bǔ)沿黃河生態(tài)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建完整的生態(tài)屏障以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。