生态乡镇建设中景观格局变化及优化研究

徐 瑞，姚 建，杨露茜，王 然，彭 艳

(1.四川大学建筑与环境学院，四川成都 610065；2.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610025)



生态乡镇建设中景观格局变化及优化研究

徐 瑞1，姚 建1，杨露茜1，王 然1，彭 艳2

(1.四川大学建筑与环境学院，四川成都 610065；2.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610025)

景观格局及其变化是自然、社会和人类因素共同作用的结果，并反映一定社会形态下人类活动和经济发展的状况，将景观结构与生态过程相结合的格局分析是生态学的重要内容[1-2]。生态乡镇建设是以生态学和生态经济学原理为指导，在保证生态环境良好的基础上，发展社会经济，提高人民群众的生活水平，以实现生态良性循环，社会和经济全面、健康、持续发展。生态乡镇建设重点为生态建设、生态恢复和生态保护。在生态乡镇建设过程中，生态建设保护工程的实施必然会对该区域的土地利用方式和生态景观格局产生一定的影响并使之发生变化，而这种变化又会反过来影响生态过程和生态环境[3-4]。

因此，通过对镇域的土地利用方式以及景观格局的变化进行评价和分析，可以用来检验乡镇在生态建设过程中所取得的成效，也同时能够为下一步生态建设提出景观格局优化的建议。

1研究区概况及生态乡镇建设内容

山泉镇地处104°16′～104°21′E，30°49′～30°35′ N，位于成都市龙泉驿区，全镇包括6个村1个社区，总面积37 km2(图1)。山泉镇位于龙泉山脉中西部，属于山地丘陵区，亚热带湿润气候，气候温和，雨水充沛，春暖秋凉，年平均气温为15.9 ℃，年均降雨量为974 mm。山泉镇于2007年启动国家级生态乡镇建设项目，2012年通过验收。

通过镇域生态环境现状调查，参照国家级生态乡镇指标要求，山泉镇从生态环境保护要求出发，分别提出不同生态功能区的社会经济发展方向和生态保护要求，并同时在镇域内开展了一系列生态工程建设：天然林保护与退耕还林工程、水土治理工程、特色果业产业带建设工程、农村旅游道路建设、桃花潭水库建设和城区绿化工程等。

2景观格局变化分析

2.1数据的准备和分析方法以2007年和2012年山泉镇土地利用现状图为基础数据，结合镇域内土地利用的独特属性，参考全国土地类型分类系统，将山泉镇的土地类型分为耕地、林地、园地、住宅用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他土地7种。通过ARCGIS技术将土地利用现状图矢量化，制成景观格局图(图2、图3)，将景观格局图栅格化(栅格大小取10 m×10 m)，再利用Fragstats软件统计景观格局指数变化[5-6]。

用景观指数描述景观格局及动态，建立景观格局与生态过程之间的联系，是景观生态学最常用的定量化研究方法[7]。研究分别从斑块类型和景观尺度水平两个层次上选取景观格局指数共16个。斑块类型层次指标有：斑块类型面积(CA)、斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、聚合度(AI)、破碎度指数(LCA)；景观尺度水平指标有：景观总面积(TA)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)、斑块平均面积(AREA_MN)、景观形状指数(LSI)、聚合度(AI)、破碎度指数(LCA)、Simpson’s多样性指数(SIDI)、Simpson’s均匀度指数(SIEI)[8-9]。

2.2景观格局变化分析

2.2.1景观总体水平变化。土地利用是一个动态的过程，土地利用的变化导致景观结构或土地利用格局发生变化[9]。对比2007年和2012年山泉镇景观总体水平指标统计表(表1，2)，景观结构发生的变化有：总体面积有所减少(管辖区域稍有变化)，由3 695.50 hm2减少至3 694.94 hm2；斑块密度由42.998变为49.581，增大了15.3%；最大斑块指数由59.784降低至45.383；斑块平均面积由2.326 hm2降低至2.017 hm2。景观多样性变化为：Simpson’s多样性指数由0.498 9增加至0.562 9，景观丰富度增加；Simpson’s均匀度指数由0.582 1增至0.656 8，景观均匀性增加，景观中优势斑块优势度下降。景观破碎度变化为：景观形状指数由27.671 5增加至33.757 4，景观形状不规则性加强，斑块离散性变大，聚合度变小，景观破碎度指数由2.325 7到2.016 9，景观破碎度变大[10-12]。

2.2.2斑块类型水平指数变化。由表3可见：2007年至2012年各斑块面积排列顺序发生了变化，2007年依次为：园地>林地>住宅用地>其他土地，2012年依次为：园地>林地>住宅用地>耕地，其他土地(工矿用地、草地、未利用土地等)面积显著减少。园地为山泉镇景观基质，占景观总面积60%以上，其次为林地斑块，园地和林地斑块面积占景观总面积由90.41%降至82.13%，景观优势斑块优势度下降；此外，斑块数量最多的是住宅用地，住宅斑块数量从985减少至927，除住宅用地和其他土地斑块数量减少之外，其他斑块数量都有增加。

山泉镇景观中，破碎度最严重的斑块是住宅用地，其次是林地。对比2007年和2012年斑块聚集度变化和破碎度变化可知(表4)，园地、林地、交通运输用地的斑块破碎度都有所加剧，其中交通运输用地破碎度指数由7.400 0变为0.667 7，林地破碎度由2.573 1变为1.468 8，破碎化程度高且加剧明显。

表1　2007年和2012年山泉镇景观水平基本统计指数比较

表2　2007年和2012年山泉镇景观多样性和破碎性变化

表3　2007年和2012年山泉镇斑块类型水平基本统计指数比较

表4　2007年和2012年山泉镇斑块破碎度变化

3山泉镇生态乡镇建设成效分析

作为深受人类活动影响的景观类型，景观格局演变除自然因素外，更多的是由人为因素引起的[13]。生态环境建设不仅仅是单纯的林草植被恢复与重建的过程，也是一个生态和社会经济环境相互促进并有机发展和提高的过程[14]。通过山泉镇生态乡镇建设前后景观格局变化对比分析可以看出，从2007年至2012年，山泉镇创建生态乡镇景观格局变化主要表现在以下几个方面。

3.1住宅用地聚集度增加，城镇化建设效果明显在快速城市化过程中，由于用地总量一定，公共服务和公共管理(主要是城镇用地)用地的迅速扩展势必带来农业用地的减少[18]。研究区域景观类型和土地覆盖并没有发生实质性变化，仍以园地和林地为主，但斑块面积和数量有着明显的变化趋势。2007～2012年，园地面积由2 447.90 hm2减少至2 297.24 hm2，但住宅用地面积由216.7 hm2增加至274.3 hm2，说明农用地在向建设用地转变，同时，住宅用地面积增加，但其斑块数量由985减少为927，说明住宅用地聚集程度变高，城镇集中居住得到加强。

2007～2012年，交通运输用地面积由29.60 hm2增加至37.39 hm2，斑块密度由0.108增加至1.516，山泉镇道路网分布更加广阔，交通条件得到了很大的改善。

3.2工矿用地面积减少，产业结构发生变化对比2007年和2012年，其他土地(主要为工矿用地)面积占总面积的比例由1.42%变为0.61%，面积显著减少，山泉镇工业主要是以开矿以及机械制造为主，生态乡镇建设中将产业结构模式调整为“三、一”，重点发展生态农业和生态旅游业，使第二产业逐渐退出，工矿用地等工业用地面积的减少，表明在生态乡镇建设中产业调整得以实现，产业结构发生变化。

3.3景观多样性增加，水源涵养功能提高景观多样性指数的大小取决于两方面的信息：一是斑块类型的多少(即丰富度)，二是各斑块类型在面积上分布的均匀程度[15]。山泉镇景观Simpson’s多样性指数由0.498 9增加至0.562 9，景观丰富度增加，最为优势的斑块为园地，所占比例由66.24%下降至62.17%，斑块优势度明显降低。此外，随着斑块密度增加，景观均匀度也相应增加。镇域内有大田水库、毛家口水库以及百工宴水库3座水库，其中大田水库为市级饮用水源保护地，近年来通过水源地生态保护工程的实施，加大了水源保护的力度，使得水域及水利设施用地面积以及聚集度增加，有利于提高水源涵养，改善其整个生态系统的功能。

3.4斑块密度变大，景观破碎化程度加强景观的碎裂化程度与斑块数量呈正相关，与平均斑块面积呈负相关，能反映人类活动对景观的干扰程度[16]。山泉镇景观中破碎度最严重的斑块是住宅用地，其次是林地。山泉镇林地破碎化趋势明显，且近几年来林地覆盖率由24.17%减少至19.96%，说明林地资源被大力度地开发利用转变成其他用地。山泉镇属于山地丘陵地带，区域内多开发林地种植果树，造成园地和林地相间的单一景观，加上城镇化建设过程中，无规划地开发建设用地以及交通运输用地，造成景观破碎化程度越来越严重。景观的单一化和破碎化，生态系统功能的稳定难以发挥，易引发水土流失，山体滑坡等生态地质灾害。

4结论与建议

山泉镇属于典型的山地乡村景观格局，生态乡镇建设前期，镇域内城镇建设缓慢，土地利用方式单一，基础设施和环保治理设施相对落后，通过国家级生态乡镇的创建，山泉镇景观格局发生的变化主要表现在：农地面积减少，工业用地面积减少，住宅用地聚集度增加，产业结构得到调整，城镇化

建设效果明显；景观Simpson’s多样性指数由0.498 9增加至0.562 9，景观丰富度增加，此外，水源涵养功能也有所提高；但同时由于城镇建设缺乏完整规划以及林地过度开发，果林面积大，品种单一，也造成了景观趋于单一性和破碎化，使得景观结构单一，抗干扰能力差，不利于生态系统功能的发挥和稳定，易加剧生态灾害的发生。因此，笔者为山泉镇生态建设提出景观格局优化的建议：提高园地土地利用的有效性，合理利用和保护林地资源，优化景观结构，减少林地破碎化程度，增加生态环境的自我修复功能；根据山泉镇各地区的地形地貌、经济发展水平，制定相应生态功能区保护实施方案，加强土地资源的集约利用，减小景观破碎化。

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摘要利用ARCGIS技术和Fragstats软件，分析了山泉镇2007～2012年创建国家级生态乡镇景观格局发生的变化，为下一步生态乡镇建设提出景观格局优化的建议。研究表明，山泉镇创建生态乡镇社会经济和生态环境得到了改善，农地面积和工业用地面积有所减少，住宅用地聚集度增加，产业结构得到了一定的调整，城镇化建设效果较为明显，景观丰富度增加。但同时斑块离散性增加较快，景观破碎化程度加剧。提出山泉镇景观格局优化的建议：提高园地土地利用的有效性，合理利用和保护林地资源，优化景观结构；制定相应生态功能区保护实施方案，加强土地资源的集约利用，减轻景观破碎化程度。

关键词景观格局；斑块；生态乡镇建设；景观破碎化

Analysis on Changes and Optimization of Landscape Pattern in Constructing Eco-towns

XU Rui, YAO Jian, YANG Lu-qian et al(College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065)

AbstractThe software of ArcGis and Fragstats was used to study the landscape pattern changes during 2007 to 2012 in the construction of eco-towns in Shanquan Town. And landscape pattern optimization were proposed for further construction of eco-towns. Studies showed that the socio-economic and ecological environment were improved, the area of agricultural land and industrial land decreased and the aggregation of residential land increased indicated that industrial structure was successfully adjusted and the results of urbanization were good. The richness of the landscape was improved. Whereas the density of patch increased showed that the degree of landscape fragmentation was exacerbated. Therefore, it suggested improving the effectiveness of corner use, rational using and protecting forest resources, optimizing the structure of the landscape and according to the topography and economic in different regions, developing appropriate programs to protect ecological function areas, strengthening the intensive use of land resources to reduce the degree of landscape fragmentation.

Key wordsLandscape pattern; Patch; Eco-towns constructing; Landscape fragmentation

收稿日期2015-05-14

作者简介徐瑞(1991- )，女，湖南益阳人，硕士研究生，研究方向：环境评价与规划。

基金项目四川大学科研项目“山泉镇创建省级生态文明示范乡镇总体规划”(14H1136)。

中图分类号S 26

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)18-200-03