永登县景观格局现状及其驱动力分析

摘 要：以三大高原的交汇地永登县为研究对象，在RS、GIS技术支持下，对永登县2009年Landsat TM影像进行解译得到景观类型现状数据，利用FRAGSTATS软件获得景观格局指数，进而分析永登县景观格局现状，并对景观格局的形成演化进行了驱动力分析。结果表明：永登县景观优势度较高，多样性低，草地和耕地占主导优势，草地是永登县的基质景观。各景观的分维值均较低，斑块形状简单。建设及工矿用地破碎化最为明显，分布分散；草地和平原旱地各自斑块间分布紧密，破碎度和分离度均较低。永登县景观格局的形成演化主要受到气候、地貌、土壤等自然因素及人口增长、政策变动、经济发展等社会经济因素的影响。

关键词：永登县；景观格局；景观指数；驱动力

中图分类号 P901 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）19-97-04

Analysis on the Current Condition of Landscape Pattern and its Driving Forces of Yongdeng County

Lin Changwei et al.

（Dingxi Teachers College，Dingxi 743000，China）

Abstract：Based on RS，GIS and FRAGSTATS，the current condition of landscape pattern and its driving forces of Yongdeng County have been analyzed in this paper by using the Landsat TM images in year 2009. The results show that landscape dominance of Yongdeng County is high，and the landscape diversity is low. Grassland and Farmland are the dominant landscape types. The fractal dimension of each landscape type is low，which indicates the patch shape of each type is simple and regular. Landscape fragmentation index of constructed land is high than others，its patches distribute dispersedly. Patches of grassland and plain dry land distribute closely，fragmentized degree of landscape of them are inconspicuous. The evolvement of landscape pattern of Yongdeng County falls under the effect of physical factors such as climate，landform and soil，synchronously both social and economical factors such as population number and fluctuation of policy influence the landscape pattern a lot.

Key words：Yongdeng County；Landscape pattern；Landscape indices；Driving forces

景观格局是景观生态学研究的核心内容之一，它的形成与变化是一定地域内人类与自然环境长期相互作用的结果，一切的自然营力及人类活动都将引起其变化[1]。景观空间格局的分析和研究，不仅有助于探讨景观格局与生态过程的关系，而且对于建立区域生态廊道，提高生物多样性，控制水土流失，增强景观的连续性具有特别重要的意义[2]。我国西北部绝大多数黄土丘陵区土地利用开发过度，脆弱的生态环境给人们的生产生活带来了极大的影响，目前许多学者针对黄土丘陵区的土地利用、景观格局及生物多样性进行了研究[3-7]。永登县位于我国三大高原的交汇地，近年来由于景观格局的演变导致一系列生态环境问题的出现，而关于该县域景观格局的研究还未见报道。为此，本文采用相对成熟的景观格局指数分析法对永登县景观格局特征及驱动力进行分析，以期对永登县土地利用的可持续发展及生态环境的改善提供依据。

1 研究区概况

永登县位于甘肃省中部（102°36′～103°45′E，36°12′～37°07′N），是青藏高原、蒙古高原与黄土高原的交汇地，辖区总面积约6 090km2，山地和丘陵面积占总面积的88.5%。地貌上表现为石质山地与黄土丘陵交错分布，根据地形特征可将县境内分为4个区：西部和北部石质山地、中南部黄土丘陵地、大通河和庄浪河谷地以及东部秦王川盆地（图1）。县内地势由西北向东南倾斜，海拔在1 600～3 000m。永登县地处陇中北部温带半干旱区，属大陆性季风气候，年平均气温5.9℃，年日照约2 700h，平均无霜期121d，年降水量在300mm以下，年蒸发量达1 700mm以上。县域内由东南向西北，随着海拔高度的升高，气温随之降低，降水随之增多，土壤由南部的灰钙土向西北逐渐变为栗钙土、灰褐土和亚高山草甸土，植被由南部和东南部的荒漠化草原、干草原，向西北逐渐变为森林草原，呈现明显的地带性规律。

图1 研究区域示意

近年来，由于人们对生态环境的脆弱性、复杂性认识不足，陡坡开垦、毁林毁草开荒现象严重，导致永登县出现许多诸如山体、滑坡、水土流失、牧草退化等生态环境问题，严重阻碍了当地农业生产和社会经济发展。

2 研究方法

2.1 数据处理 本文以2009年永登县TM影像为数据源，以植被、土壤、地貌等自然地理要素为指标，在ARCGIS10.0和ARCVIEW3.3软件的支持下，通过目视解译与野外调查，得到了永登县土地利用矢量数据，并绘制了研究区的景观类型图。在ARCGIS10.0软件中将矢量数据转为栅格数据，利用Fragstats3.3软件对栅格数据进行计算和分析，获得相应的属性数据及景观格局指数。

2.2 景观格局指数 由于永登县位于三大高原的交汇地带，综合考虑到其地形、地貌和社会经济发展状况，以及本文研究的需要，选取以下景观格局指数来分析永登县整体景观结构特征。

2.2.1 多样性指数

2.2.1.1 多样性指数（H） 反映景观元素的多少及各景观元素所占的比例。其计算是基于Shannon-Weaner指数，计算公式如下：

[H=-（pi）log2（pi）]

2.2.1.2 均匀度指数（E） 描述景观中不同景观类型分配的均匀程度，其值越大，表明景观各组成成分分配越均匀。计算公式如下：

[H（max）=log2（m）]；

[E=H/H（max）]

2.2.1.3 优势度指数（D） 景观优势度指数用来测定景观结构中一种或几种景观类型支配景观的程度，其值越大，表明某一种或少数几种景观类型占优势。计算公式如下：

[D=H（max）+（pi）log2（pi）]

2.2.2 形状指数 分维数用来度量景观斑块形状的复杂程度，通常F值的理论范围为1.0～2.0。F值越接近于1，表明斑块体形状越有规律，人为干扰的程度越大；F值越接近于2，表明斑块形状越复杂。计算公式如下：

[F=2log2（Pi4）log2（A）]

2.2.3 破碎度指数

2.2.3.1 破碎度（C） 破碎度指景观被分割的破碎化程度，间接反映了人为活动对景观的干扰程度，其值越大，景观破碎化程度越大。计算公式如下：

[C=NiAi]

2.2.3.2 分离度（S） 分离度是指某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度。计算公式如下：

[Si=PiBi]其中：[Pi=12nA]，[Bi=AiA]

3 结果与分析

3.1 景观斑块特征分析 由表1得出，永登县景观斑块总数为6 242，斑块总周长为114 254.135km，总面积为5 885.651km2，整个景观中，建设及工矿用地和荒漠的斑块数最多，分别为2 302、1 761；草地和平原旱地的面积最大，分别占总面积的72.99%、12.22%。永登县平均斑块面积和平均斑块周长分别为0.943km2、18.304km，大于全县平均斑块面积和平均斑块周长的景观类型有1个，为水域（1.349 km2，29.264km）；小于全县平均斑块面积与平均斑块周长的景观类型有4个，其中以建设及工矿用地（0.038km2，1.042km）为最小，平均斑块面积与平均斑块周长的大小表现基本一致。平均斑块面积反映了各类型景观的分布特点以及研究区的大地貌特征，永登县是一个以牧业和农业景观为主的地区，居住地以农村居民地为主，反映为建设及工矿用地平均斑块面积最小且分布分散；平均斑块面积较小的类型还有林地和荒漠，这2种类型主要分布于耕作条件较差、坡度较大的地区，分布面积小而零碎。草地作为永登县的基质景观，平均斑块面积最大；平原旱地多集中分布于地势平坦的河谷及盆地内，人工化程度高，平均斑块面积也较大。

表1 永登县景观格局指数

[景观

类型＼&斑块数＼&面积

（km2）＼&面积比例（%）＼&平均斑块

面积（km2）＼&周长

（km）＼&平均斑块

周长（km）＼&分维数＼&分离度＼&破碎度＼&多样性＼&最大

多样性＼&均匀度＼&优势度＼&平原旱地＼&446＼&719.108＼&12.22＼&1.612＼&8114.822＼&18.195＼&1.1476＼&1.1075＼&0.5995＼&0.9619＼&1.9460＼&0.4943＼&0.9841＼&丘陵旱地＼&903＼&387.034＼&6.58＼&0.429＼&9062.489＼&9.713＼&1.1739＼&2.9278＼&2.2546＼&林地＼&220＼&64.033＼&1.09＼&0.291＼&845.927＼&3.694＼&1.1125＼&8.763＼&3.32＼&草地＼&574＼&4296.231＼&72.99＼&7.485＼&87125.852＼&15.126＼&1.1445＼&0.2103＼&0.1291＼&水域＼&36＼&46.917＼&0.80＼&1.303＼&1229.068＼&29.264＼&1.2283＼&4.8224＼&0.7414＼&建设及

工矿用地＼&2302＼&84.427＼&1.44＼&0.037＼&2554.994＼&1.042＼&1.0623＼&21.4025＼&26.3178＼&荒漠＼&1761＼&287.901＼&4.89＼&0.164＼&5320.984＼&2.993＼&1.1308＼&5.4954＼&5.9106＼&]

3.2 景观多样性分析 表1显示，永登县景观多样性指数为0.961 9，与最大多样性指数1.946 0偏差较大，景观多样性程度相对不高，景观类型所占比例相差较大，如草地和水域2种景观所占比例分别为72.99%、0.80%，相差极大。研究区景观优势度指数和均匀度指数分别为0.984 1、0.494 3，优势度较高，均匀度较低，景观类型以草地和平原旱地为主，分别占全县景观总面积的72.99%、12.22%。