河南省黄河滩区景观变化研究

第26卷第2期河南科学Vol.26 No.22008年2月HENAN SCIENCEFeb. 2008文章编号: 1004- -3918(2008)02 -0230 05河南省黄河滩区景观变化研究梁国付1,2(1.河南大学资源与环境研究所,开封475001; 2. 河南大学环境与规划学院，开封475001)摘要:运用景观生态学的基本原理，分析黄河滩区1975- -2000年景观格局演变特征。结果表明,旱地、滩涂、建设用地和河流景观类型为占优势的景观类型.1975- -2000 年，景观格局动态变化显著:旱地景观类型面积增大,滩涂和河流景观类型面积缩减，建设用地景观类型面积持续增加,草地和沙地景观类型的面积随着河流景观类型的变化和人类活动的影响而变化,景观空间特征表现为景观多样性在前两个阶段减小，而最后一阶段略有增大。景观空间构型明显,基本上是以大斑块为主,呈聚集型分布。人类活动对黄河滩区景观的变化有重要的影响。关键词:景观格局;滩区;黄河;河南省中图分类号: S 157文献标识码: A黄河滩区的研究多集中在黄河下游滩区现状及存在问题分析、黄河滩区安全问题研究、黄河滩区综合治理和滩区防洪运用补偿等问题方面9.国内外对河流沿岸景观格局变化研究较多,且多集中在河流沿岸植被制图、河流沿岸土地利用变化以及在不同尺度上分析引起土地利用变化的驱动因素169),而对黄河滩区这样受人类活动影响深远地区的景观格局演变过程研究还比较少.作者通过利用黄河滩区1975年地形图及1986年、1995年和2000年土地利用数据,研究引起黄河滩区景观格局演变的驱动因素,分析黄河滩区景观格局变化的自然生态过程和社会经济活动之间的关系,进而为区域可持续发展等提供科学依据.1研究区域概况黄河滩区是黄河下游河道的重要组成部分,黄河下游河道形态复杂，河槽因长年泥沙淤积而抬高,形成“悬河”.黄河滩区由3部分组成:高滩、低滩和嫩滩.黄115 "、 高种河滩区年平均气温在12.0~14.8 。C，年平均降水量为. 黄河大堤550-~650 mm,6- 9月份降水量占全年降水量的60 %~.a黄河68 %.土壤类型主要有褐土、潮土、盐碱土、沙土.黄东明河滩区面积近395 600 hm?,滩区涉及河南、山东两省原阳园.15个市,43个县(区).滩区内现有村庄2052个,耕地250 300 hm?,人口约180.94 万"。本文研究区域为黄河滩区典型地区(花园口到高村),心郑州开封兰考地理坐标在北纬34950'~35921'， 东经113940'~115903'牟0102040 kmLsL(图1).研究区面积约157 130 hm2,研究区内黄河长图1研究区域18 325 hm,滩内有530个自然村,耕地114 700 hm'.Figl Location of the study area2研究方法2.1 数据源与数据处理平台本文选取的数据源为研究区1975年1:5 万数字栅格地形图，国家科学数据共享工程一地球系统科学数据共享网(www. geodata.cn)提供的1986, 1995和2000年的研究区土地利用数据(1:10万).结合研究区特点,将景观类型划分为河流、坑塘、草地、滩涂、沙地、林地、建设甲地、水田和旱地9种景观类型。此外,还包括野外调查获取的滩区景观变化资料。数据处理平台包括I中国煤化工MCNMHG收稿日期: 2007-08 -23基金项目:河南大学资源与环境研究所基金资助项目(HD -ZHS- -06)作者简介:梁国付(1973-), 男,河南林州人，博士研究生,主要从事景观生态学研究..2008年2月粱国付:河南省黄河滩区景观变化研究-231-2.2分时 段景观制图研究和GIS技术应用将研究区域投影变换后的1975年1:5万栅格地形图矢量化,提取主要的景观类型信息,对1986,1995和2000年的研究区土地利用数据进行修改、编辑,分别制成4个时期的景观类型分布图。利用Arcgis/8.3的空间分析功能,对不同时期的景观格局数据进行计算,做出3个时间段的转移矩阵,并获得属性数据,对滩区景观格局变化过程进行分析.2.3景观格局变 化过程表征模型2.3.1景观多样性指数反映景观要素的多少和各景观类型所占比例的大小。当景观由单--要素构成时，景观是均质的，其多样性指数为0;当各景观由2个以上的要素构成,各类型所占比例相等时,景观的多样性最高;各景观类型所占比例差异增大,则景观的多样性下降。计算方法为:H=- 2plnp.式中P为景观类型i占所有景观类型总面积的比例,m为景观类型的数目.2.3.2土地利用偏好指数反映某-种景观类型转化为别的景观类型的程度及在转变过程中居民的偏好程度叫，土地利用偏好指数越大,表示居民把该种景观类型转变为别的景观类型的偏好程度较大.计算方法为:LUPI=(OLC,)/(E OLC,/n).式中OLC;为土地类型i转化为土地类型X的面积;EOLC;/n为所有土地类型转化为土地类型x的面积平均值;n为土地利用总数目.表11975- -2000 年黄河滩地景观动态变化3景观格局动态变化Tab.1 Dynamics of the Yellow River beach landscape from 1975 to 20003.1景观镶嵌体动态 变化1975年1986年1995年2000年在过去的25年中，黄河滩区景观以旱地、滩景观类型面积涂、建设用地和河流景观类型为主(表1).由居民可流171 5022 0413 32510 792坑塘27301403213耕种形成斑块面积较大的旱地景观类型将在长时草地22188781642滩涂24 43026 77922 2758 643间内存在.其次是河流、草地、沙地,还有随着河流沙地472352 167水量、河道的变化而不断变化、沿河流两岸分布的林地3 2011 66941113 066滩涂景观类型,其斑块面积也较大.散布在这些斑建设用地703315 59213 33915843水田83块面积较大的景观类型中的是斑块平均面积较小早地100 33883 23211 910114 099的坑塘、林地、稻田和建设用地景观类型，1975-总计157 1302000年，旱地景观类型面积增加，滩涂和河流景观注:“-"表示在1975年没有提取出该景观类型.类型面积缩减,建设用地景观类型面积持续增加，草地和沙地景观类型的面积随着河流景观类型的变化和人类活动的影响而变化较大,林地和水田景观类型的面积基本不变.各个研究阶段的景观类型也变化显著.1975- -1986 年,河流、滩涂和建设用地面积分别增加了28.52 %，9.62 %和121.68 %,旱地、草地和林地面积分别减少了17.05 %,55.19 %和47.86 %; 1986- -1995 年，旱地、建设用地和林地景观类型面积分别增加了27.85%,18.13%和146.32%,河流、滩涂、草地和沙地景观类型面积分别减少了84.91 %, 16.82 %, 16.82 %和98.88 %; 1995年以后的5年中，旱地景观类型面积只增加了1.96 %,河流、建设用地和草地景观类型面积增加幅度较大,分别为224.57 %, 18.77 %和87.02 %,滩涂和林地面积分别减少61.20 %和25.42 %.3.2 景观镶嵌体空间结构变化1975, 1986, 1995和2000年黄河滩区景观镶嵌体景观中国煤化工i4, 1.338 5,0.979 8和1.0228，在给定丰富度的条件下，这3个时段的景观多样多样性指数相差约为0.799 6, 0.8587, 1.2174和1.174 4,说明在所确定的黄河滩医求m大王TH.C.NM HG景观类型所占比侧有一定差异,多样性比较低。1975- -2000 年，景观多样性在前两个阶段减小，而最后- -阶段略有增大, 表明各景观类型所占比例差异在前两个阶段逐渐增大,在第3阶段又略有减小，各景观类型分布先趋向集中而后期趋向于均匀.232 -河南科学第26卷第2期3.3 单-景观要素分析河流景观类型面积在第1和第3阶段面积分别增加了4857hm2和7467hm?，而在第2阶段面积减少了18716 hm?.滩涂景观类型到河流景观类型的土地利用偏好指数在3个阶段都大于1(表2),旱地景观类型到河流景观类型的土地利用偏好指数在第1和第3阶段大于1,表明滩涂和旱地景观类型(第1和第3阶段)比其他景观类型转变为河流景观类型面积的要大.从转移矩阵.上分析可知,3个阶段中,由滩涂景观类型转化为河流景观类型的面积分别占有河流景观类型面积的38.10%(8393hm2),30.22%(1005hm2)和61.41%(6627hm2);旱地景观类型在第1和第3阶段转化为河流景观类型的面积分别占河流景观类型面积的23.23 %(5 119 hm2), 18.69 %(2 017 hm2).表21975- -2000年土地利用便好指数(LUPD)动态变化Tab.2 Dynamie change of the land-use preference index (LUPD from 1975 to 2000河流景观滩涂景观建设用地旱地景观景观类型1阶段2阶段3阶段 1阶段 2阶段 3阶段 1阶段 2阶段3阶段 1阶段 2阶段3 阶段1.93 3.031.451.653.02 0.540.020.040.190.810.05坑塘景观.0.01草地景观0.370.250.660.10滩涂景观.2.291.514.912.103.16 4.93.030.04 0.010.401.16沙地景观0.030.09 0.010.34林地景观0.060.02 0.320.230.180.170.152.175.434.600.240.08水田景观.早地景观1.390.20 1.501.570.451.733.550.481.196.09，6.327.14注:“-”表示:土地利用偏好指数太小,即景观类型间没有相互转化;有下画线的数值表示由自身景观类型转化而来,在文章中不做分析.滩涂景观类型面积在第1阶段略有增加,而在第2和第3阶段却持续减少.河流景观类型到滩涂景观类型的土地利用偏好指数在第1和第3阶段大于1,旱地景观类型到滩涂景观类型的土地利用偏好指数在第1和第3阶段大于1,表明河流和旱地景观类型比其他景观类型转变为滩涂景观类型面积的要大.从转移矩阵上分析可知,在第1和第2阶段中,由河流景观类型转化为滩涂景观类型面积分别占滩涂景观类型面积的27.45 %(7 349 hm)和43.08 %(9 597 hm2);第1和第3阶段中,旱地景观类型转化为滩涂景观类型的面积分别占滩涂景观类型面积的26.14 % (6 997 hm2) ,21.62 % (1 869 hm2).旱地景观类型面积在第1阶段略有减少,在后两个阶段增加.土地利用偏好指数在3个阶段中除本类型之间的相互转化比较大,其他景观类型到旱地景观类型的土地利用偏好指数除第2阶段滩涂景观类型大于1外,其余的都比较小.从转移矩阵上分析可知,第2阶段中,由滩涂景观类型化为旱地景观类型面积占旱地景观类型面积的12.86 %(14 390 hm2).建设用地景观类型面积持续增加，土地利用偏好指数在本类型之间的相互转化比较大,其他景观类型到建设用地景观类型的土地利用偏好指数除旱地景观类型在第1和第3阶段大于1外，其余的都比较小.从转移矩阵上分析可知,这两个阶段中，由旱地景观类型转化为建设用地景观类型的面积分别占旱地景观类型面积5.73%(4768hm2)和6.86%(7826hm2).在各个阶段,建设用地景观类型转化为其他景观类型的土地利用偏好指数都比较小，表明建设用地景观类型与其他景观类型之间的相互转化比较少,景观保持相对的稳定性,这和实际是相符的，建设用地景观类型转变的可逆性较小。草地景观类型主要分布在河流景观类型附近,由河流出露的嫩滩形成，因此草地景观类型与河流景观类型和滩涂景观类型之间的相互转化关系密切.对于坑塘景观类型和水田景观类型来说，由于滩地地势高，地下水位低，因此这两种景观类型面积较小，也比较稳定.4结果分析中国煤化工MHCNMHG4.1农业 政策的影响宏观政策上主要表现为随着农业政策的改变、种植业结构的调整和经济水平的提高，各景观类型的分布面积和空间结构等也发生了变化.在研究区域尺度上，黄河滩区在20世纪70年代前,景观没有多大变化。20世纪70年代早期,河道宽阔,滩涂宽广,在中牟和开封地区有大面积的草地存在,随处可见成片的林2008年2月梁国付:河南省黄河滩区景观变化研究- 233地。20世纪70年代后期,联产承包责任制开始实行的前几年,河流景观和滩涂景观面积也没有很大变化，但这两种景观类型的空间位置发生了很大变化,这主要是由于黄河主流摆动的缘故。这一时期最主要的变化是建设用地景观类型面积有所增加，但主要是在黄河大堤附近砍伐了一-些护堤林,使得林地景观类型面积减少,但滩区主要的景观类型还是旱地景观类型，1975-1986年,由于黄河主流摆动出露的滩涂未能及时开垦而转变为沙地或是由于耕种不当而沙化、建设用地景观类型面积增加以及其他如坑塘景观类型、水田等景观类型面积的增加，使得此阶段旱地面积的减少.4.2引黄灌溉的影响解放以后,开始全面利用黄河水资源,利用便利的引黄灌溉条件,黄河沿岸地区和黄河滩区水田景观类型面积不断增加,而河流景观类型面积却不断减少购。随着工农业生产的不断发展,各地需水量迅速增加.一方面,用水量增加,另一方面,来水量减少.黄河上中游的来水量在20世纪70年代以后,距平基本上处于负值状态,90年代以后更甚，其均值仅为70年代的75 %~85 %1I，此外,水资源浪费仍很严重.在研究区域尺度上,1986-1995年，河流景观类型面积逐渐减少,这与大量引用黄河水灌溉,特别是滩区外居民引黄灌溉有紧密的相互关系，河流景观类型一部分转化为滩涂景观类型，另一部分转化为了旱地景观类型.此外,居民把大面积的沙地、草地景观类型等也开垦成为农业用地.4.3滩区建设的影响解放初期，在黄河下游实行“宽河固堤”的治黄方针,为了保护大堤安全,多沿大堤两侧种植护堤林.1988- -1990 年,水利部安排滩区水利建设,自此开始了有计划的滩区建设,滩区环境明显改善.在低凹之处和条件便利的地方,发展坑塘养渔业,且随着人民生活水平的提高,坑塘面积逐渐增加.政策上，国家和省政府每年都安排一定数量的水产发展专项资金用于渔业基础设施建设,随着滩区治理,林地景观类型面积逐渐增加。1995 年以后,靠近主河槽的滩地种植林木逐渐减少,不少林木被砍伐,滩区森林面积呈逐渐减少4.4生产堤建设的影响黄河滩区农业生产结构单一,粮食产量低而且不稳定。20 世纪中期以来,滩区普遍修筑了生产堤,使得农业生产有所保障.但从长远看,生产堤割断了滩槽间水沙交换的通道,在生产堤两侧形成了新的临背差,加大了主槽和滩地之间的横比降。生产堤的存在阻碍了黄河在滩区的自由摆动，-旦生产堤被冲垮，会导致滩区景观在短时间内突变.当地居民对生产堤的危害和拆除也能理解,很多人也希望迁出黄河滩区,拆除生产堤,但涉及生计问题，在短时间内还不能全部迁出。5结论在河南黄河滩区景观中,占主导地位的是旱地、滩涂、建设用地和河流景观类型.1975--2000年,旱地景观类型面积增大,滩涂和河流景观类型面积缩减,建设用地景观类型面积持续增加,林地和水田景观类型的面积基本不变.随着人类活动的频繁,景观多样性在前两个阶段减少,而最后--阶段略有增加，各景观类型分布先趋向集中而后趋向于均匀.黄河滩区景观格局的演变是区域自然变化过程和人类活动共同作用结果,在不同时空上，表现出不同的特点.参考文献:[1]张宝森，张厚玉，马卫东.黄河下游滩区现状及存在问题分析[J].国土资源科技管理, 2005,22(5):61-65.[2] 王英,张希玉,宋广生.黄河下游滩区存在问题分析[].中国水利, 2006, 18:3-5.[3]郑万勇,吴韵侠.黄河滩区土地利用与防洪问题研究[D].水利经济，2005,23(3):12-13.[4]张汝印， 耿明全，吴兴明.黄河下游滩区综合治理标准探讨D].人民黄河.2005 27(12)-242[s]王震宇， 杨建设，张格铖.黄河下游滩区补偿政策研究[].中国水利中国煤化工6] Jacques B, Claudine T. 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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中国煤化工MYHCNMHG