河南省黃河灘區景觀(guān)變化研究

第26卷第2期河南科學(xué)Vol.26 No.22008年2月HENAN SCIENCEFeb. 2008文章編號: 1004- -3918(2008)02 -0230 05河南省黃河灘區景觀(guān)變化研究梁國付1,2(1.河南大學(xué)資源與環(huán)境研究所,開(kāi)封475001; 2. 河南大學(xué)環(huán)境與規劃學(xué)院，開(kāi)封475001)摘要:運用景觀(guān)生態(tài)學(xué)的基本原理，分析黃河灘區1975- -2000年景觀(guān)格局演變特征。結果表明,旱地、灘涂、建設用地和河流景觀(guān)類(lèi)型為占優(yōu)勢的景觀(guān)類(lèi)型.1975- -2000 年，景觀(guān)格局動(dòng)態(tài)變化顯著(zhù):旱地景觀(guān)類(lèi)型面積增大,灘涂和河流景觀(guān)類(lèi)型面積縮減，建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積持續增加,草地和沙地景觀(guān)類(lèi)型的面積隨著(zhù)河流景觀(guān)類(lèi)型的變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響而變化,景觀(guān)空間特征表現為景觀(guān)多樣性在前兩個(gè)階段減小，而最后一階段略有增大。景觀(guān)空間構型明顯,基本上是以大斑塊為主,呈聚集型分布。人類(lèi)活動(dòng)對黃河灘區景觀(guān)的變化有重要的影響。關(guān)鍵詞:景觀(guān)格局;灘區;黃河;河南省中圖分類(lèi)號: S 157文獻標識碼: A黃河灘區的研究多集中在黃河下游灘區現狀及存在問(wèn)題分析、黃河灘區安全問(wèn)題研究、黃河灘區綜合治理和灘區防洪運用補償等問(wèn)題方面9.國內外對河流沿岸景觀(guān)格局變化研究較多,且多集中在河流沿岸植被制圖、河流沿岸土地利用變化以及在不同尺度上分析引起土地利用變化的驅動(dòng)因素169),而對黃河灘區這樣受人類(lèi)活動(dòng)影響深遠地區的景觀(guān)格局演變過(guò)程研究還比較少.作者通過(guò)利用黃河灘區1975年地形圖及1986年、1995年和2000年土地利用數據,研究引起黃河灘區景觀(guān)格局演變的驅動(dòng)因素,分析黃河灘區景觀(guān)格局變化的自然生態(tài)過(guò)程和社會(huì )經(jīng)濟活動(dòng)之間的關(guān)系,進(jìn)而為區域可持續發(fā)展等提供科學(xué)依據.1研究區域概況黃河灘區是黃河下游河道的重要組成部分,黃河下游河道形態(tài)復雜，河槽因長(cháng)年泥沙淤積而抬高,形成“懸河”.黃河灘區由3部分組成:高灘、低灘和嫩灘.黃115 "、 高種河灘區年平均氣溫在12.0~14.8 。C，年平均降水量為. 黃河大堤550-~650 mm,6- 9月份降水量占全年降水量的60 %~.a黃河68 %.土壤類(lèi)型主要有褐土、潮土、鹽堿土、沙土.黃東明河灘區面積近395 600 hm?,灘區涉及河南、山東兩省原陽(yáng)園.15個(gè)市,43個(gè)縣(區).灘區內現有村莊2052個(gè),耕地250 300 hm?,人口約180.94 萬(wàn)"。本文研究區域為黃河灘區典型地區(花園口到高村),心鄭州開(kāi)封蘭考地理坐標在北緯34950'~35921'， 東經(jīng)113940'~115903'牟0102040 kmLsL(圖1).研究區面積約157 130 hm2,研究區內黃河長(cháng)圖1研究區域18 325 hm,灘內有530個(gè)自然村,耕地114 700 hm'.Figl Location of the study area2研究方法2.1 數據源與數據處理平臺本文選取的數據源為研究區1975年1:5 萬(wàn)數字柵格地形圖，國家科學(xué)數據共享工程一地球系統科學(xué)數據共享網(wǎng)(www. geodata.cn)提供的1986, 1995和2000年的研究區土地利用數據(1:10萬(wàn)).結合研究區特點(diǎn),將景觀(guān)類(lèi)型劃分為河流、坑塘、草地、灘涂、沙地、林地、建設甲地、水田和旱地9種景觀(guān)類(lèi)型。此外,還包括野外調查獲取的灘區景觀(guān)變化資料。數據處理平臺包括I中國煤化工MCNMHG收稿日期: 2007-08 -23基金項目:河南大學(xué)資源與環(huán)境研究所基金資助項目(HD -ZHS- -06)作者簡(jiǎn)介:梁國付(1973-), 男,河南林州人，博士研究生,主要從事景觀(guān)生態(tài)學(xué)研究..2008年2月粱國付:河南省黃河灘區景觀(guān)變化研究-231-2.2分時(shí) 段景觀(guān)制圖研究和GIS技術(shù)應用將研究區域投影變換后的1975年1:5萬(wàn)柵格地形圖矢量化,提取主要的景觀(guān)類(lèi)型信息,對1986,1995和2000年的研究區土地利用數據進(jìn)行修改、編輯,分別制成4個(gè)時(shí)期的景觀(guān)類(lèi)型分布圖。利用Arcgis/8.3的空間分析功能,對不同時(shí)期的景觀(guān)格局數據進(jìn)行計算,做出3個(gè)時(shí)間段的轉移矩陣,并獲得屬性數據,對灘區景觀(guān)格局變化過(guò)程進(jìn)行分析.2.3景觀(guān)格局變 化過(guò)程表征模型2.3.1景觀(guān)多樣性指數反映景觀(guān)要素的多少和各景觀(guān)類(lèi)型所占比例的大小。當景觀(guān)由單--要素構成時(shí)，景觀(guān)是均質(zhì)的，其多樣性指數為0;當各景觀(guān)由2個(gè)以上的要素構成,各類(lèi)型所占比例相等時(shí),景觀(guān)的多樣性最高;各景觀(guān)類(lèi)型所占比例差異增大,則景觀(guān)的多樣性下降。計算方法為:H=- 2plnp.式中P為景觀(guān)類(lèi)型i占所有景觀(guān)類(lèi)型總面積的比例,m為景觀(guān)類(lèi)型的數目.2.3.2土地利用偏好指數反映某-種景觀(guān)類(lèi)型轉化為別的景觀(guān)類(lèi)型的程度及在轉變過(guò)程中居民的偏好程度叫，土地利用偏好指數越大,表示居民把該種景觀(guān)類(lèi)型轉變?yōu)閯e的景觀(guān)類(lèi)型的偏好程度較大.計算方法為:LUPI=(OLC,)/(E OLC,/n).式中OLC;為土地類(lèi)型i轉化為土地類(lèi)型X的面積;EOLC;/n為所有土地類(lèi)型轉化為土地類(lèi)型x的面積平均值;n為土地利用總數目.表11975- -2000 年黃河灘地景觀(guān)動(dòng)態(tài)變化3景觀(guān)格局動(dòng)態(tài)變化Tab.1 Dynamics of the Yellow River beach landscape from 1975 to 20003.1景觀(guān)鑲嵌體動(dòng)態(tài) 變化1975年1986年1995年2000年在過(guò)去的25年中，黃河灘區景觀(guān)以旱地、灘景觀(guān)類(lèi)型面積涂、建設用地和河流景觀(guān)類(lèi)型為主(表1).由居民可流171 5022 0413 32510 792坑塘27301403213耕種形成斑塊面積較大的旱地景觀(guān)類(lèi)型將在長(cháng)時(shí)草地22188781642灘涂24 43026 77922 2758 643間內存在.其次是河流、草地、沙地,還有隨著(zhù)河流沙地472352 167水量、河道的變化而不斷變化、沿河流兩岸分布的林地3 2011 66941113 066灘涂景觀(guān)類(lèi)型,其斑塊面積也較大.散布在這些斑建設用地703315 59213 33915843水田83塊面積較大的景觀(guān)類(lèi)型中的是斑塊平均面積較小早地100 33883 23211 910114 099的坑塘、林地、稻田和建設用地景觀(guān)類(lèi)型，1975-總計157 1302000年，旱地景觀(guān)類(lèi)型面積增加，灘涂和河流景觀(guān)注:“-"表示在1975年沒(méi)有提取出該景觀(guān)類(lèi)型.類(lèi)型面積縮減,建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積持續增加，草地和沙地景觀(guān)類(lèi)型的面積隨著(zhù)河流景觀(guān)類(lèi)型的變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響而變化較大,林地和水田景觀(guān)類(lèi)型的面積基本不變.各個(gè)研究階段的景觀(guān)類(lèi)型也變化顯著(zhù).1975- -1986 年,河流、灘涂和建設用地面積分別增加了28.52 %，9.62 %和121.68 %,旱地、草地和林地面積分別減少了17.05 %,55.19 %和47.86 %; 1986- -1995 年，旱地、建設用地和林地景觀(guān)類(lèi)型面積分別增加了27.85%,18.13%和146.32%,河流、灘涂、草地和沙地景觀(guān)類(lèi)型面積分別減少了84.91 %, 16.82 %, 16.82 %和98.88 %; 1995年以后的5年中，旱地景觀(guān)類(lèi)型面積只增加了1.96 %,河流、建設用地和草地景觀(guān)類(lèi)型面積增加幅度較大,分別為224.57 %, 18.77 %和87.02 %,灘涂和林地面積分別減少61.20 %和25.42 %.3.2 景觀(guān)鑲嵌體空間結構變化1975, 1986, 1995和2000年黃河灘區景觀(guān)鑲嵌體景觀(guān)中國煤化工i4, 1.338 5,0.979 8和1.0228，在給定豐富度的條件下，這3個(gè)時(shí)段的景觀(guān)多樣多樣性指數相差約為0.799 6, 0.8587, 1.2174和1.174 4,說(shuō)明在所確定的黃河灘醫求m大王TH.C.NM HG景觀(guān)類(lèi)型所占比側有一定差異,多樣性比較低。1975- -2000 年，景觀(guān)多樣性在前兩個(gè)階段減小，而最后- -階段略有增大, 表明各景觀(guān)類(lèi)型所占比例差異在前兩個(gè)階段逐漸增大,在第3階段又略有減小，各景觀(guān)類(lèi)型分布先趨向集中而后期趨向于均勻.232 -河南科學(xué)第26卷第2期3.3 單-景觀(guān)要素分析河流景觀(guān)類(lèi)型面積在第1和第3階段面積分別增加了4857hm2和7467hm?，而在第2階段面積減少了18716 hm?.灘涂景觀(guān)類(lèi)型到河流景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數在3個(gè)階段都大于1(表2),旱地景觀(guān)類(lèi)型到河流景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數在第1和第3階段大于1,表明灘涂和旱地景觀(guān)類(lèi)型(第1和第3階段)比其他景觀(guān)類(lèi)型轉變?yōu)楹恿骶坝^(guān)類(lèi)型面積的要大.從轉移矩陣.上分析可知,3個(gè)階段中,由灘涂景觀(guān)類(lèi)型轉化為河流景觀(guān)類(lèi)型的面積分別占有河流景觀(guān)類(lèi)型面積的38.10%(8393hm2),30.22%(1005hm2)和61.41%(6627hm2);旱地景觀(guān)類(lèi)型在第1和第3階段轉化為河流景觀(guān)類(lèi)型的面積分別占河流景觀(guān)類(lèi)型面積的23.23 %(5 119 hm2), 18.69 %(2 017 hm2).表21975- -2000年土地利用便好指數(LUPD)動(dòng)態(tài)變化Tab.2 Dynamie change of the land-use preference index (LUPD from 1975 to 2000河流景觀(guān)灘涂景觀(guān)建設用地旱地景觀(guān)景觀(guān)類(lèi)型1階段2階段3階段 1階段 2階段 3階段 1階段 2階段3階段 1階段 2階段3 階段1.93 3.031.451.653.02 0.540.020.040.190.810.05坑塘景觀(guān).0.01草地景觀(guān)0.370.250.660.10灘涂景觀(guān).2.291.514.912.103.16 4.93.030.04 0.010.401.16沙地景觀(guān)0.030.09 0.010.34林地景觀(guān)0.060.02 0.320.230.180.170.152.175.434.600.240.08水田景觀(guān).早地景觀(guān)1.390.20 1.501.570.451.733.550.481.196.09，6.327.14注:“-”表示:土地利用偏好指數太小,即景觀(guān)類(lèi)型間沒(méi)有相互轉化;有下畫(huà)線(xiàn)的數值表示由自身景觀(guān)類(lèi)型轉化而來(lái),在文章中不做分析.灘涂景觀(guān)類(lèi)型面積在第1階段略有增加,而在第2和第3階段卻持續減少.河流景觀(guān)類(lèi)型到灘涂景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數在第1和第3階段大于1,旱地景觀(guān)類(lèi)型到灘涂景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數在第1和第3階段大于1,表明河流和旱地景觀(guān)類(lèi)型比其他景觀(guān)類(lèi)型轉變?yōu)闉┩烤坝^(guān)類(lèi)型面積的要大.從轉移矩陣上分析可知,在第1和第2階段中,由河流景觀(guān)類(lèi)型轉化為灘涂景觀(guān)類(lèi)型面積分別占灘涂景觀(guān)類(lèi)型面積的27.45 %(7 349 hm)和43.08 %(9 597 hm2);第1和第3階段中,旱地景觀(guān)類(lèi)型轉化為灘涂景觀(guān)類(lèi)型的面積分別占灘涂景觀(guān)類(lèi)型面積的26.14 % (6 997 hm2) ,21.62 % (1 869 hm2).旱地景觀(guān)類(lèi)型面積在第1階段略有減少,在后兩個(gè)階段增加.土地利用偏好指數在3個(gè)階段中除本類(lèi)型之間的相互轉化比較大,其他景觀(guān)類(lèi)型到旱地景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數除第2階段灘涂景觀(guān)類(lèi)型大于1外,其余的都比較小.從轉移矩陣上分析可知,第2階段中,由灘涂景觀(guān)類(lèi)型化為旱地景觀(guān)類(lèi)型面積占旱地景觀(guān)類(lèi)型面積的12.86 %(14 390 hm2).建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積持續增加，土地利用偏好指數在本類(lèi)型之間的相互轉化比較大,其他景觀(guān)類(lèi)型到建設用地景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數除旱地景觀(guān)類(lèi)型在第1和第3階段大于1外，其余的都比較小.從轉移矩陣上分析可知,這兩個(gè)階段中，由旱地景觀(guān)類(lèi)型轉化為建設用地景觀(guān)類(lèi)型的面積分別占旱地景觀(guān)類(lèi)型面積5.73%(4768hm2)和6.86%(7826hm2).在各個(gè)階段,建設用地景觀(guān)類(lèi)型轉化為其他景觀(guān)類(lèi)型的土地利用偏好指數都比較小，表明建設用地景觀(guān)類(lèi)型與其他景觀(guān)類(lèi)型之間的相互轉化比較少,景觀(guān)保持相對的穩定性,這和實(shí)際是相符的，建設用地景觀(guān)類(lèi)型轉變的可逆性較小。草地景觀(guān)類(lèi)型主要分布在河流景觀(guān)類(lèi)型附近,由河流出露的嫩灘形成，因此草地景觀(guān)類(lèi)型與河流景觀(guān)類(lèi)型和灘涂景觀(guān)類(lèi)型之間的相互轉化關(guān)系密切.對于坑塘景觀(guān)類(lèi)型和水田景觀(guān)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，由于灘地地勢高，地下水位低，因此這兩種景觀(guān)類(lèi)型面積較小，也比較穩定.4結果分析中國煤化工MHCNMHG4.1農業(yè) 政策的影響宏觀(guān)政策上主要表現為隨著(zhù)農業(yè)政策的改變、種植業(yè)結構的調整和經(jīng)濟水平的提高，各景觀(guān)類(lèi)型的分布面積和空間結構等也發(fā)生了變化.在研究區域尺度上，黃河灘區在20世紀70年代前,景觀(guān)沒(méi)有多大變化。20世紀70年代早期,河道寬闊,灘涂寬廣,在中牟和開(kāi)封地區有大面積的草地存在,隨處可見(jiàn)成片的林2008年2月梁國付:河南省黃河灘區景觀(guān)變化研究- 233地。20世紀70年代后期,聯(lián)產(chǎn)承包責任制開(kāi)始實(shí)行的前幾年,河流景觀(guān)和灘涂景觀(guān)面積也沒(méi)有很大變化，但這兩種景觀(guān)類(lèi)型的空間位置發(fā)生了很大變化,這主要是由于黃河主流擺動(dòng)的緣故。這一時(shí)期最主要的變化是建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積有所增加，但主要是在黃河大堤附近砍伐了一-些護堤林,使得林地景觀(guān)類(lèi)型面積減少,但灘區主要的景觀(guān)類(lèi)型還是旱地景觀(guān)類(lèi)型，1975-1986年,由于黃河主流擺動(dòng)出露的灘涂未能及時(shí)開(kāi)墾而轉變?yōu)樯车鼗蚴怯捎诟N不當而沙化、建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積增加以及其他如坑塘景觀(guān)類(lèi)型、水田等景觀(guān)類(lèi)型面積的增加，使得此階段旱地面積的減少.4.2引黃灌溉的影響解放以后,開(kāi)始全面利用黃河水資源,利用便利的引黃灌溉條件,黃河沿岸地區和黃河灘區水田景觀(guān)類(lèi)型面積不斷增加,而河流景觀(guān)類(lèi)型面積卻不斷減少購。隨著(zhù)工農業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,各地需水量迅速增加.一方面,用水量增加,另一方面,來(lái)水量減少.黃河上中游的來(lái)水量在20世紀70年代以后,距平基本上處于負值狀態(tài),90年代以后更甚，其均值僅為70年代的75 %~85 %1I，此外,水資源浪費仍很?chē)乐?在研究區域尺度上,1986-1995年，河流景觀(guān)類(lèi)型面積逐漸減少,這與大量引用黃河水灌溉,特別是灘區外居民引黃灌溉有緊密的相互關(guān)系，河流景觀(guān)類(lèi)型一部分轉化為灘涂景觀(guān)類(lèi)型，另一部分轉化為了旱地景觀(guān)類(lèi)型.此外,居民把大面積的沙地、草地景觀(guān)類(lèi)型等也開(kāi)墾成為農業(yè)用地.4.3灘區建設的影響解放初期，在黃河下游實(shí)行“寬河固堤”的治黃方針,為了保護大堤安全,多沿大堤兩側種植護堤林.1988- -1990 年,水利部安排灘區水利建設,自此開(kāi)始了有計劃的灘區建設,灘區環(huán)境明顯改善.在低凹之處和條件便利的地方,發(fā)展坑塘養漁業(yè),且隨著(zhù)人民生活水平的提高,坑塘面積逐漸增加.政策上，國家和省政府每年都安排一定數量的水產(chǎn)發(fā)展專(zhuān)項資金用于漁業(yè)基礎設施建設,隨著(zhù)灘區治理,林地景觀(guān)類(lèi)型面積逐漸增加。1995 年以后,靠近主河槽的灘地種植林木逐漸減少,不少林木被砍伐,灘區森林面積呈逐漸減少4.4生產(chǎn)堤建設的影響黃河灘區農業(yè)生產(chǎn)結構單一,糧食產(chǎn)量低而且不穩定。20 世紀中期以來(lái),灘區普遍修筑了生產(chǎn)堤,使得農業(yè)生產(chǎn)有所保障.但從長(cháng)遠看,生產(chǎn)堤割斷了灘槽間水沙交換的通道,在生產(chǎn)堤兩側形成了新的臨背差,加大了主槽和灘地之間的橫比降。生產(chǎn)堤的存在阻礙了黃河在灘區的自由擺動(dòng)，-旦生產(chǎn)堤被沖垮，會(huì )導致灘區景觀(guān)在短時(shí)間內突變.當地居民對生產(chǎn)堤的危害和拆除也能理解,很多人也希望遷出黃河灘區,拆除生產(chǎn)堤,但涉及生計問(wèn)題，在短時(shí)間內還不能全部遷出。5結論在河南黃河灘區景觀(guān)中,占主導地位的是旱地、灘涂、建設用地和河流景觀(guān)類(lèi)型.1975--2000年,旱地景觀(guān)類(lèi)型面積增大,灘涂和河流景觀(guān)類(lèi)型面積縮減,建設用地景觀(guān)類(lèi)型面積持續增加,林地和水田景觀(guān)類(lèi)型的面積基本不變.隨著(zhù)人類(lèi)活動(dòng)的頻繁,景觀(guān)多樣性在前兩個(gè)階段減少,而最后--階段略有增加，各景觀(guān)類(lèi)型分布先趨向集中而后趨向于均勻.黃河灘區景觀(guān)格局的演變是區域自然變化過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)共同作用結果,在不同時(shí)空上，表現出不同的特點(diǎn).參考文獻:[1]張寶森，張厚玉，馬衛東.黃河下游灘區現狀及存在問(wèn)題分析[J].國土資源科技管理, 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At the same time, the area of grass and sand change according to riverslandscape type, and obviously , influenced by human activities. Disturbed by human activity, landscape diversityindex decreased during the first two periods and increased within the last period. The changes of beach areaslandscape pattern have a close relation with “ agricultural polices, diverting water from the Yellow River,construction of the beach areas and production levees”Key words: landscape pattern; beach areas; the Yellow River; Henan province中國煤化工MYHCNMHG