辽东湾北部土地利用景观格局及其生态环境效应

[摘要]以位于辽东湾北部的锦州市、盘锦市和营口市为研究区，引用研究区2007年的土地利用图形数据，对辽东湾北部三市的九种景观斑块类型进行比较分析。结果表明：（1）锦州市的基质景观为旱地和林地，其面积比例分别为54.9%、18.9%，旱地遍布全区，林地主要分布在中部和西部。盘锦市的基质景观为水田和沼泽地，其面积比例分别为45.8%、22.5%，水田覆盖了中东部大部分地区，沼泽地则分布在西部以及南部小部分地区。营口市的基质景观为林地和旱地，其面积比例分别为49.8%、21.8%，林地分布在东南地区，旱地集中在中部以及南部小部分地区。（2）锦州市、盘锦市和营口市的景观多样性指数分别为1.40、1.52、1.33；景观优势度指数分别为0.79、0.68、0.86；景观均匀度指数分别为0.64、0.69、0.61；景观破碎化指数分别为0.0087、0.0041、0.0061。（3）锦州市、盘锦市和营口市的区域生态环境指数分别为0.36、0.42、0.51。

[关键词]辽东湾北部 景观格局 景观优势度 生态环境效应

[中图分类号] P901 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-149-3

土地利用（LUCC）是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一， 也一直是地理学研究的前沿与热点[1]。土地利用情况通过影响生态环境间接影响人类生产活动，从而作用于社会进步以及可持续发展。沿海地区城市化、工业化的迅速发展，吸引了大量投资商及外来人口，带动经济发展的同时，生态环境也面临更大的压力[2]。研究区位于辽东湾北部，占据经济发展的优势地带，同时是东北地区的主要港口集中区。土地使用量大，对生态环境的影响也相对较大。因此，对辽东湾北部三市的土地景观利用格局和生态环境进行比较分析，可以在了解研究区目前生态环境状况的同时，就影响生态环境的因素进行分析，为城市决策者对于城市的合理规划和环境保护政策提供理论依据。

1研究区概况

研究区（图1）位于渤海北部辽东湾地区，辽宁省的西南部。区内地貌以平原为主，间有山地和丘陵分布；气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同期，干冷同期，季风气候显著，大陆性较强，气温适宜，在8℃一9℃之间；年平均降水量为530一640mm，无霜期在180-240天之间；植被类型为暖温带落叶阔叶林；土壤类型以棕壤为主。

2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2007年的土地利用图形数据，为土地资源的二级分类系统（26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）。

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[2-5]：斑块类型面积及面积比例、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。

2.2.1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：

式中n i为景观斑块类型i的斑块数，A i为景观斑块类型i的总面积，A为总景观面积。

2.2.2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：

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。

2.2.3景观优势度指数（D）

2.2.5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[8]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：

式中LUi为区域内t时期第i种景观类型的面积，Ci为生态环境指数赋值，A为区域总景观面积。

3结果与分析

3.1辽东湾北部土地利用结构比较分析

辽东湾北部景观面积比例统计图（图2）显示，水田、旱地和林地的面积比例最大，其余景观类型都相对较少。其中，锦州市旱地景观面积比例最大，占54.9%，其次是林地，景观面积比例为18.9%，城乡建设用地、草地、水田、水域、沼泽地、滩涂和未利用土地的景观面积比例分别为8.1%、7.8%、5.0%、3.2%、1.3%、0.6%和0.1%；盘锦市水田景观面积比例最大，占45.8%，其次是沼泽地，景观面积比例为22.5%，城乡用地、水域、旱地、滩涂、林地和草地的景观面积比例分别为10.7%、9.4%、6.2%、4.3%、0.9%和0.2%，而未利用土地的面积比例最小，几乎为零；营口市林地景观面积比例最大，占49.8%，其次是旱地，景观面积比例为21.8%，水田、城乡用地、水域、草地、沼泽地和未利用土地的景观面积比例分别为14.3%、11.7%、1.0%、0.8%、0.5%和0.1%，滩涂的面积比例最小，几乎为零。由此可以看出，研究区的基质景观为水田、旱地和林地。

辽东湾北部土地利用景观图（图3）显示，锦州市旱地遍布全区，主要分布于东北部及中部地区，西部地区零星分布，林地主要分布在中部地区，西部也有小部分林地和草地；盘锦市中东部地区广泛分布着水田，面积广大，西部主要分布着沼泽地和水域，而旱地则仅有小部分分布于区域的东北和西北地区，同时，只有中部零星土地未被利用；营口市南部地区有大面积林地分布，旱地主要分布在区域中部，呈东北-西南走向的带状，北部大部分地区被水田覆盖，只有西北小部分未被利用。

3.2辽东湾北部土地利用景观格局分析

3.2.1斑块尺度

表3为辽东湾北部的相关斑块数据，可以看出：（1）锦州市斑块总数为8611个，其中林地斑块数最多，为3663个，占斑块总数的42.54%，城乡用地次之，为2964个，占斑块总数的34.42%，滩涂斑块数最少，仅有5个，占斑块总数的0.06%；盘锦市斑块总数为1498个，其中城乡用地斑块数最多，为1002个，占斑块总数的66.89%，水域次之，为131个，占斑块总数的5.74%，未利用土地斑块数最少，仅有4个，占斑块总数的0.27%；营口市斑块总数为3219个，其中林地斑块数最多，为1252个，占斑块总数的38.89%，城乡用地次之，为1198个，占斑块总数的37.22%，滩涂斑块数最少，仅有2个，占斑块总数的0.06%；（2）盘锦市与营口市水田的斑块分离度较小，分别为0.018、0.042，锦州市和营口市旱地的斑块分离度较小，分别为0.020、0.066，营口市林地的斑块分离度较小，为0.049，盘锦市沼泽地的斑块分离度较小，为0.032；而未利用土地的斑块分离度均较大，分别为2.159、11.151和1.794。因此，在辽东湾北部地区水田、旱地相对比较集中，且范围较大，林地与沼泽地也比较集中但范围较小，而未利用土地分布最为分散。

3.2.2景观尺度

由辽东湾景观水平指数表（表4）可以看出：锦州市、盘锦市和营口市的景观多样性指数分别为1.40、1.52、1.33，表明盘锦市的景观分布相对均匀也较为复杂，营口市的景观分布相对不均匀，同时复杂性也较小；景观优势度指数分别为0.79、0.68、0.86，表明营口市的景观受较少的因素支配，而支配盘锦市景观的因素相对较多；景观均匀度指数分别为0.64、0.69、0.61；景观破碎化指数分别为0.0087、0.0041、0.0061，表明锦州市景观类型相对简单，受人类活动干扰小，而盘锦市景观类型较为复杂，同时受人类活动的干扰较大。

3.3辽东湾北部生态环境质量分析

通过计算，锦州市、盘锦市和营口市的区域生态环境指数分别为0.36、0.42和0.51。综合上述统计上和空间上的结果，可以知道，锦州市旱地景观面积比例最大，占54.9%，其次是林地，景观面积比例为18.9%，景观多样性指数、优势度指数及均匀度指数适中，破碎化指数最高，其生态环境质量指数最低，为0.36；盘锦市水田景观面积比例最大，占45.8%，其次是沼泽地，景观面积比例为22.5%，景观多样性指数、均匀度指数最高，优势度指数最低，破碎化指数最低，其生态环境质量指数相对适中，为0.42；营口市林地景观面积比例最大，占49.8%，其次是旱地，景观面积比例为21.8%，景观多样性指数、均匀度指数最低，优势度指数适中，破碎化指数适中，其生态环境质量指数最高，为0.51。因此，生态环境的质量是受多种因素影响的，在规划决策时应考虑多种因素的协调，使生态环境质量达到最优状态。

4结语

辽东湾北部旱地、林地和水田的面积明显高于其他景观类型，因此，研究区的基质景观为水田、旱地和林地；空间分布上，旱地主要分布在研究区的北部，林地主要分布在研究区的南部，中部则广泛分布着水田及小面积集中的沼泽地；锦州市的旱地的面积比例较大且斑块分离度最高，林地面积比例较小，景观类型的复杂性、分布的均匀性适中，破碎化指数最大，其生态环境质量最差；营口市旱地面积比例较小，林地的面积比例较大且斑块分离度最高，景观类型的复杂性、分布的均匀性不是很理想，破碎化指数适中，其生态环境质量最好。因此可以得出结论，一个地区的生态环境质量主要与三个因素有关：（1）当地旱地林地的面积比例；（2）景观类型的复杂性、分布的均匀性；（3）景观破碎化程度。三者相互作用，相互影响，共同决定生态环境质量。因此，在今后的开发利用中，减少对林地的破坏，加大城市绿化力度，注重各景观的协调利用，防止景观破碎化程度的进一步加剧。

参考文献

[1]陈百明，刘新卫，杨红.LUCC研究的最新进展评述[J].地理科学进展，2003，22（1）：22-29.

[2]陆大道.中国沿海地区21世纪持续发展[M].武汉：湖北科学技术出版社.1988，649-678.

[3]张华，丁亮，苗苗.科尔沁沙地景观空间格局及其生态环境效应分析[J].水土保持学报，2007，21（2）：192-196.

[3]邬建国.环境生态学--格局、过程、尺度与等级[M].北京：高等教育出版社，2000.2-35.

[4]陈文波，肖笃宁，李秀珍.景观空间分析的特征和主要内容[J].生态学报，2002，22（7）：1135-1142.

[5]肖笃宁，李秀珍.当代景观生态学的进展和展望[J].地理科学，1997，17（4）：356-363.

[6]卢玲，李新，程国栋等.黑河流域景观结构分析[J].生态学报，2001，21（8）：1217-1223.

[7]杨述河，闫海利，郭丽英.北方农牧交错带土地利用变化及其生态环境效应--以陕北榆林市为例[J].地理科学进展，2004，23（6）：49-55.

[8]艾晓荣，张华.大连北三市土地利用景观格局及其生态环境效应[J].环境科学导刊，2013，32（1）：101-104.

[9]杨洋，张华，周成.营口市景观空间格局及生态环境质量分析[J].云南地理环境研究，2013，25（3）：24-28.