-葫芦岛市土地利用景观格局及生态环境效益分

葫芦岛市土地利用景观格局及其生态环境效应分析摘要：基于2005年的土地利用图形数据，选用生态意义较明确的景观特征指数，从整市出发定量分析了葫芦岛市的景观空间格局，并揭示了景观格局对区域生态环境的影响。结果表明：⑴林地景观是葫芦岛市面积最大、分布最广、连续性最强的基质景观，其面积比例为45.21%，斑块个数比例为27.05%，平均斑块面积2.85km2个，斑块分离度仅为0.045；旱地的面积仅次于林地，所占面积比例为40.005%，沼泽和未利用土地的面积比例非常小，分别为0.022%和0.049%。⑵从整个市域上看，各景观分布较集中，林地被旱地包围，城乡、工矿、居民点大多镶嵌在带状的旱地之中。⑶相关分析发现，研究区景观斑块类型的平均斑块面积大小与生态环境指数间呈显著正相关，而景观破碎化指数与生态环境指数间呈显著负相关，最大斑块指数与均匀度指数之间呈负相关。关键词:景观空间格局；景观特征指数；生态环境效应；葫芦岛市AnalysisofLandscapePatternofland-useandIts

Eco-EnvironmentalEffectinHuludaolandscapemetricswequantifyandanalyzethelandscapespatialpatterninHuludaoandintermofregionstoreflecttheaffectoflandscapepatternonregionaleco-environmental.Theresultshows:(1)woodlandlandscapeisthebiggestinarea,themostextensiveindistribution,andthestrongestinconsecutionsubstratelandscapeinHuludaomunicipality.Itsareaproportionis45.21%,patchnumberproportion27.05%,averagepatchareahigherthan2.85km2/per,patchdispersionindexonly0.045.Theareaproportionofanunirrigatedfarmlandisonlynexttothewoodlandby40.005%.Theareaproportionofwetlandwhichis0.022%andunusedlandwhichis0.049%issmall.(2)Thelandscapepatternonthehuludaoregionalreflectsthefeatureofpatchesdistrubutetobehighlyconcentrated.woodlandarecontendedbythedrylandandreflectthefeatureofmosaicofsubstratelandscapesofdrylandandtheUrbanandRuralResidentialUseLand,(3)Thecorrelationanalysisshows,thereisaremarkablepositivecorrelationbetweentheeco-environmentalindexandtheaveragepatchareaofthelandscape(p=0.01,r=0.57,n=20),andthatthereisanegativecorrelationbetweenthefragmentationindexoflandscapeandthehatthereisanegativecorrelationbetweenthefragmentationindexoflandscapeandtheeco-environmentalindex(p=0.002,r=-0.66,n=20).Keywords:landscapespatialpattern；landscapemetrics；eco-environmentaleffect；huludaomunicipality引言:当前，越来越多的自然景观受到人类活动尤其是土地利用改变的影响。葫芦岛市建立地级市二十年来，也发生了不小的改变。由于地理位置等原因，葫芦岛市经常受自然条件如高温、干旱、多风等气候因素和盐碱、硬化、贫瘠等土壤因素的影响，更由于受人类的滥垦、过牧和樵采等不合理经济活动的干扰，原有的生态系统因结构、功能及稳定性严重受损而出现明显的退化趋势，土壤退化、水土流失、土地荒漠化、土地盐渍化、森林的破坏、湿地的破坏、物种的减少等众多生态环境问题呈现出来。以往有许多学者关注葫芦岛市的景观格局变化状况，如李水玉、尹怀宁系统分析了葫芦岛市土地利用/土地覆被变化对环境的影响，并提出了生态调控对策[1]，张旭对葫芦岛市的土地流转进行理探索与研究[2]，杨新华通过对葫芦岛市水资源现状和水资源开发利用分析,提出了节约用水、中水回用、修建跨流域调水工程和海水淡化是解决葫芦岛市城市水危机、改善水环境和水资源紧缺状况的重要途径[3]。但对该市各景观进行定量研究的还较少，本文拟从整个葫芦岛市，选用生态意义较明确的景观特征指数，定量描述研究区景观格局及空间分异特征；并通过与辽宁沿海其他各市的对比研究，对景观格局指数与生态环境指数间相关关系的分析，定量揭示葫芦岛市景观空间格局对生态环境的影响程度，旨在为研究区退化生态系统的恢复与重建、区域土地利用规划和生态环境管理决策的制定提供科学依据。1研究区概况葫芦岛是辽宁省下辖的一个地级市，原名锦西。位于渤海之滨，地处辽宁省西南端，扼“辽西走廊”的咽喉，为著名的关外第一市。地理坐标119°12'47〃〜121°02'E,39°59’〜41°12'N。东与锦州市为邻，西与山海关毗连，南临渤海湾，北与朝阳市接壤，与大连、营口、秦皇岛、青岛等市构成环渤海经济圈，是中国东北的西大门（图一）。城市东西长150公里，南北宽133公里，拥有海岸线258公里。葫芦岛市辖一市（兴城市）、两县（绥中县、建昌县）、三区（连山区、龙港区、南票区），共计37个建制镇、76个乡。市域总面积10415平方公里，海岸线长258公里，截至2005年底，全市人口约280万，其中城镇人口87.2万，人口密度为每平方公里268人。葫芦岛依山傍海，气候温和，光照充足，属北温带大陆性季风气候。年无霜期175天，日照时数为2600-2800小时，年均降水量550-650毫米，年平均气温8.5-9.5。山区、丘陵、平原、沿海滩涂兼具，具备良好的农业生产条件。葫芦岛市工业基础雄厚.主要工业门类有石油化工、有色金属、机械造船、建材、食品、纺织、煤炭等。其中、石油化工、有色金属、机械造船是支撑全市经济的三大支柱产业。主要矿种有煤、钼、铅、锌、硫、锰、金、石灰石、耐活土及各种建筑用石料和砖瓦粘土等。葫芦岛有237公里海岸线，能开发为海滨娱乐场的有20余处。这里有优质海滩，水清沙细、滩缓无礁、无污染。与大连、丹东、锦州、营口、盘锦构成辽宁沿海经济带，形成了“五点一线”的发展格局。从丹东到葫芦岛绥中1443公里的滨海公路，即为“一线”，并拟定了通过“以点连线、以线促带、以带兴面”的空间发展格局，带动沿海经济带的发展。

图一葫芦岛市地理位置Fig.1GeographiclocationofHuludao研究方法2.1土地利用景观斑块类型划分本研究的基础数据为研究区2005年的土地利用图形数据，为土地资源的二级分类系统（25类）。考虑到景观格局研究的需要和辽宁沿海区域的地理环境状况，应用时将二级分类归并为水田、旱地、林地、草地、水域、滩涂、城乡工矿居民用地（以下简称为城乡用地）、沼泽地和未利用地共9种景观斑块类型（表1）。表1研究区景观斑块类型及含义Table1Landscapepatch-typeandmeaningsinHuludaoSandyLand土地利用景观斑块类型含义水田指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，用以种植水稻，莲藕等水生农作物的耕地，包括实行水稻和旱地作物轮种的耕地旱地指无灌溉水源及设施，靠天然降水生长作物的耕地；有水源和浇灌设施，在一般年景下能正常灌溉的旱作物耕地；以种菜为主的耕地，正常轮作的休闲地和轮歇地林地指郁闭度＞30%的天然木和人工林。包括用材林、经济林、防护林等成片林地；郁闭度＞40%、高度在2米以下的矮林地和灌丛林地；疏林地（郁闭度为10%〜30%）；未成林造林地、迹地、苗圃及各类园地（果园、桑园、茶园、热作林园地等）草地指覆盖度在＞50%的天然草地、改良草地和割草地。此类草地一般水分条件较好，草被生长茂密；覆盖度在20%~50%的天然草地和改良草地，此类草地一般水分不足，草被较稀疏；覆盖度在5%~20%的天然草地。此类草地水分缺乏，草被稀疏，牧业利用条件差水域指天然形成或人工开挖的河流及主干渠常年水位以下的土地，人工渠包括堤岸；天然形成的积水区常年水位以下的土地；人工修建的蓄水区常年水位以下的土地；河、湖水域平水期水位与洪水期水位之间的土地；滩涂指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮侵地带城乡、工矿、居民用地指大、中、小城市及县镇以上建成区用地；农村居民点；独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、油田、盐场、采石场等用地、交通道路、机场及特殊用地沼泽地指地势平坦低洼，排水不畅，长期潮湿，季节性积水或常积水，表层生长湿生植物的土地未利用土地指地表为沙覆盖，植被覆盖度在5%以下的土地，包括沙漠，不包括水系中的沙滩；地表盐碱聚集，植被稀少，只能生长耐盐碱植物的土地；地表土质覆盖，植被覆盖度在5%以下的土地；地表为岩石或石砾，其覆盖面积＞5%以下的土地；其他未利用土地，包括高寒荒漠，苔原等2.2景观格局指数计算从斑块类型和景观2个水平上，选用生态意义较明确的景观格局指数：斑块数（n.）、i斑块分离度（F）以及景观多样性指数（H）、优势度指数（D）、均匀度指数（E）和景观破碎化指数（C）等，来分析研究区景观格局的空间变化特征。斑块分离度（F）F表示某一景观斑块类型个体分布的分离程度。其值越大,表明该景观类型在地域分布上越分散。其计算公式为：i式中n.为景观斑块类型i的斑块数，A.为景观斑块类型i的总面积，A为总景观面积。ii景观多样性指数（H）H是一种基于信息理论的测量指数，能反映不同景观类型分布的均匀性和复杂性的程度，特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感。计算公式为：H=-芒（PInP）iii=1式中Pi为景观斑块类型i在景观中所占的面积比例；m为景观类型数。i景观优势度指数（D）D通常用多样性指数的最大值与实际计算值之差来表示，用于测度景观结构组成中某种景观要素支配景观的程度，亦即反映某种景观斑块类型在景观中所处的位置或重要性。计算公式为：D=H-H=H+（PlnP）maxmaxiii=1H=ln（m）max景观均匀度指数（E）E通常以多样性指数和其最大值的比值来表示，可反映景观中各斑块类型在面积上分布的不均匀程度。其公式为：E=H/Hmax景观破碎化指数（C）景观破碎化是指由于自然或者人文因素干扰所导致的景观类型由简单到复杂的过程，亦即景观由单一匀质到复杂异质的过程。景观破碎化指数能够反映景观空间结构的复杂性和人类活动对景观结构的干扰程度。其计算公式为：C=N/A式中N为研究区斑块总数，A为总景观面积。2.3区域生态环境指数（EV）计算引用杨述河等人依据专家征询和层次分析法得出的土地利用分类系统及其生态环境指数赋值表（表2）,基于研究区土地利用二级分类系统中各类景观面积的大小，以EV定量表征某一区域内生态环境质量的总体状况，EV值越大，表示生态环境质量越高。其计算公式为：EV=£（LUC/A）tiii=1式中LU.为区域内t时期第i种景观类型的面积，C.为生态环境指数赋值，A为区域总ii景观面积。表2研究区景观斑块类型及其生态环境指数赋值Table2Landscapepatch-typeanditseco-environmentvalueinHuludaoSandyLand景观斑块类型土地利用二级类型生态质量指数赋值景观斑块类型土地利用二级类型生态质量指数赋值耕地水田0.30水域河渠、水库坑塘、滩地0.55旱地0.25湖泊0.75有林地0.95城乡用地城镇用地、农村居民点八'、0.20林地灌木林地0.65其他建设用地0.15疏林地0.45沙地沙地0.01其他林地0.40盐碱地盐碱地0.05高覆盖度草地0.75湿地沼泽地0.65草地中覆盖度草地0.45裸土地0.05低覆盖度草地0.20石砾地裸岩石砾地、未利用地0.01结果与分析葫芦岛市土地利用结构分析图2为研究区不同景观类型的面积比例、斑块数量、平均斑块面积及斑块分离度的统计结果。从各景观类型的分布面积看，研究区优势景观类型为林地，面积为4632.72km2，占研究区总景观面积的45.21%，旱地尽次于林地，面积为40990.49km2，面积比例为40.01%；草地面积亦较大，为685.91km2,占6.70%；城乡、工矿、居民用地面积与草地面积接近，为489.58km2，占4.78%；水域面积比例较小不足3%；水田、滩涂、未利用土地面积均很小,分别占0.73%、0.37%和0.05%。沼泽地面积最小，仅为221km2,面积比例为0.02%。从斑块数量看，研究区城乡、工矿、居民用景观的斑块数最多，为2867个，占研究区总景观斑块数的47.70%，其次为林地景观，为27.06%；旱地和草地景观城乡用地景观的斑块数也较多，且个数接近，其斑块个数比例分别为10.0%和10.28%，水域景观的斑块个数比例例为3.59%；水田、滩涂和未利用地景观的斑块个数很少，比例分别为0.78%、0.38%和0.15%，而沼泽地景观的斑块数只有4个，仅占研究区总景观斑块数的0.07%。从平均斑块面积看，研究区旱地景观的平均斑块面积最大，为6.83km2/个，其次为林地和滩涂景观，其平均斑块面积分别为2.85和1.65km2/个；水田景观的平均斑块面积也较大，为1.59km2/个；草地和水域景观的平均斑块面积相当，分别为1.10和1.01km2/个；未利用地景观和沼泽景观的平均斑块面积也较相近，分别为0.56和0.55km2/个；而城乡用地景观的平均斑块面积最小，仅为0.17km2/个。从斑块分离度看，研究区旱地景观的斑块分离度最小，仅为0.30，其次为林地，其斑块分离度为0.44，草地和水域景观的斑块分离度也较小，分别为1.83和3.38；水田为4.66，滩涂、城乡用地景观的斑块分离度较相近，分别为6.40、5.53，未利用土地的斑块分离度较大为30.11，沼泽地景观的斑块分离度最大，为45.69。从景观水平上统计发现，葫芦岛市的总斑块数为6010个，平均斑块面积为1.71km2/个,景观多样性指数为1.20，优势度指数为1.00，均匀度指数为0.55，景观破碎化指数为0.59。上述研究结果表明，在科尔沁沙地中，林地景观面积最大，分布最广，连续性最强，属基质景观，集中分布在全市中心地带，但由于长期的人类经济活动的干，自然植被破坏严重，森林资源少、质量低、结构不合理、分布不均衡，森林对生态环境的主导作用不明显。全市中幼林面积占91%，近、成、过熟林仅占9%。现有林分亩蓄积仅为1.5亿立方米，人工纯林比重过大，造林树种单一。森林病虫害每年发生面积50万亩。森林资源分布不平衡，主要集中在西北部的山区。此外，旱地景观主要分布在研究区与其他各市接壤的边缘地带，而且呈现出大多数居民点尤其是农村居民与旱地镶嵌分布的格局。

5045初比积面观景0505050504332211林地草地水域滩涂城乡、工矿、沼泽未利用土地60%例比数个块斑、居民用地、居民用地、居民用地5045初比积面观景0505050504332211林地草地水域滩涂城乡、工矿、沼泽未利用土地60%例比数个块斑、居民用地、居民用地、居民用地图2葫芦岛市各景观类型的面积、斑块数、斑块平均面积、斑块分离度Fig.2Patchareaandnumber,meanpatchareaandisolationindexoflandscapepatch-typeinHuludao葫芦岛市土地利用景观格局分析表3为葫芦岛市景观类型面积比例和景观格局特征指数计算结果。表3葫芦岛市景观斑块类型面积比例（%）及景观特征指数Table3Ratiooflandscapepatch-typeareainHuludao（%）andLandscapemetricsin

huludao未利城乡地类水田旱田林地草地水域滩涂沼泽用土用地地面积比例（％）0.7340.0045.216.702.150.374.780.020.05面积比例（％）0.7340.0045.216.702.150.374.780.020.05景观景观平均优势均匀斑块个多样破碎葫芦岛斑块最大斑块指数度度数性指化指市景观面积指数指数特征指-数数MPS(景观类数NPLPI(%)HDECkm2)型60101.712.85林地1.201.000.550.59从全市总体上看，景观的主要组成要素及空间分布格局分布较集中，主要表现为：旱地、林地、草地将全市分成东北西南走向的三条景观格局带。靠近渤海地带主要为林地和旱田两大景观，林地沿东北西南走向集中分布，且越近海分布越密集；市东南侧以大面积旱地为主几乎无林地出现，而大多数城乡居民点工矿用地则散落镶嵌在旱地之中；全市水域面积较少主要分布在林地及市中心地带，旱地中河流稀少（图3）。林地2040沼泽水田旱地苴地水域滩涂城乡、矿工、居民用地未利用地千米林地2040沼泽水田旱地苴地水域滩涂城乡、矿工、居民用地未利用地千米图3葫芦岛市空间景观格局分布图

Fig.2LandscapespatialpatterninHuludao葫芦岛市与辽宁沿海其他各市生态环境质量对比分析表4表5分别为辽宁省沿海大部分市景观斑块类型面积比例及景观特征指数。表4辽宁省沿海大部分市景观斑块类型面积比例（%）Table4Ratiooflandscapepatch-typeareainothercoastalcitiesinLiaoning城乡用未利用研究区水田旱地林地草地水域滩涂沼泽地地土地丹东市4.75022.3465.082.002.630.032.850.290.03大连市3.54040.2139.281.821.960.2212.890.070.00营口市14.2821.7649.800.771.030.0711.660.120.52盘锦市45.826.170.850.239.444.2810.6622.530.01葫芦岛0.7340.0045.216.692.150.374.780.020.05表4明显可以看出葫芦岛市与其他各市的土地面积比例情况，从整体上看，葫芦岛市各景观面积比例与大连市相近，与盘锦市差别最大。其中水田面积比例较其他各市所占的面积比例均小，尤其是与盘锦相差甚大。相反，林地所占的面积比例居辽宁沿海各城市之中间位置，为盘锦市的50倍之多。城乡、工矿、居民用地、沼泽地的面积比例也相对较小，而旱地草地的面积比例却较辽宁沿海其他各市大，尤其是旱地，这也在一定程度上反映了地处辽西的葫芦岛市，虽为沿海城市，却由于其他诸因素如自然条件：高温、干旱、多风等气候因素和盐碱、硬化、贫瘠等土壤因素的影响，使得水资源缺乏的现象日益严重［4］。表5辽宁省沿海其他市景观特征指数Table4LandscapemetricsintheothercostalcitiesinLiaoningprovince研究区斑块个数平均斑块面积最大斑块指数景观多样性指数优势度指数均匀度指数景观破碎化指数NPMPS(km2)LPI(%)景观类型HDEC丹东市64122.3132.9林地1.061.140.930.43大连市122381.0540.21旱地1.280.910.580.95营口市32191.6438.9林地1.330.860.610.61盘锦市14982.4466.9城乡用地1.523.710.690.41葫芦岛市60102.8545.21林地1.201.000.540.59辽宁省沿海各市的生态环境指数计算结果如表6所示。综合表4、表5、表6数据可以看出，在辽宁省各沿海市内，境内城乡居民用地景观占主导地位的市，如盘锦市其生态环境指数较低，而景观优势度指数却很高，测度景观结构组成中该景观要素支配景观的程度较大亦即反映出了该种景观斑块类型在景观中的重要性。林地和旱地景观面积比例均较小，而水域景观面积比例较大，景观斑块类型的平均面积较大，景观多样性指数较大，而景观破碎化程度较小，其生态环境质量的总体状况较差。凡是境内林地景观占主导地位，且林地景观面积比例较大市，如葫芦岛市其生态环境指数较高，表现为景观斑块类型的平均面积较其他几市大，最大斑块类型为旱地或林地，其生态环境质量的总体状况较好。而大连市与葫芦岛市不同，旱地景观占主导地位，板块个数非常多，景观优势度指数和景观破碎化指数均相当高，而生态环境质量总体较差。表6辽宁省沿海大部分市生态环境指数

Table45Eco-environmentindexinLiaoning研究区域丹东市大连市营口市盘锦市葫芦岛市生态环境指数0.650.430.510.390.51相关分析结果进一步显示，研究区景观斑块类型的平均斑块面积大小与生态环境指数间呈显著正相关，而