基于RS和GIS下扎尕那农...系统土地利用研究及保护策略_王德锐.pdf

文章编号：1003-7853（2023）03-0008-06基金项目：研究生重点课程建设项目“风景园林规划设计”（GSAU-ZDKC-2014）基于 RS 和 GIS 下扎尕那农林牧复合系统土地利用研究及保护策略王德锐，唐 红*（甘肃农业大学 林学院，甘肃 兰州 730070）摘要：利用 RS 和 GIS 技术手段分析扎尕那景区 2012 年、2015年、2018 年、2019 年的土地利用变化情况，并结合 Fragstats 软件对扎尕那景区景观格局分析。结果表明，20122019 年，建筑用地及水域用地呈波动增长趋势；草地、耕地及裸地呈减少趋势；林地面积呈先减少后增加状态。水域用地面积增长速率最快为67.19%，耕地面积减少速率最快为-2.81%。2018 年开始景区土地利用程度由单一变多样，土地种类增加。裸地是景区转出最多的地类，转出量为 1.642 9 平方千米，多转化为林地及草地；林地转入量最多，转入量为 3.17 平方千米，为耕地及裸地转化而来。20122015 年整体景观破碎度下降，整体结构稳定，景观割裂现象降低。20122019 年，景观聚合程度下降，连接性提升，景区景观类型结构稳定且多样，景观类型分布更加均匀。研究扎尕那景区土地利用及景观格局变化，对全国各个农业文化遗产保护与发展具有重要意义。关键词：土地利用；景观格局；景观指数；扎尕那中图分类号：TP79；F301.24文献标识码：Adoi:10.16202/ki.tnrs.2023.03.002Research on Land Use and ProtectionStrategy of Zhagana Agroforestryand Animal Husbandry Complex SystemBased on RS and GISWang Derui,Tang Hong*(Gansu Agricultural University,Lin College,Lanzhou Gansu 730070,China)Abstract:The land use changes of Zhagana scenic spot in 2012,2015,2018 and 2019 are analyzed by using RS and GIS technology,and the landscape pattern of Zhagana scenic spot is analyzed bycombining with Fragstats software.The results show that from 2012to 2019,the construction land and water area land showed afluctuating growth trend;grassland,cultivated land and bare landshowed a decreasing trend;the area of forest land decreased first andthen increased.The fastest growth rate of water area is 67.19%,andthe fastest reduction rate of cultivated land area is-2.81%.Since2018,the land use degree of the scenic spot has changed from singleto diverse,and the land types have increased.Bare land is the mosttransferred land in the scenic spot,with a transfer amount of 1.642 9km2,which is mostly transformed into forest land and grassland;thelargest amount of forest land is transferred,with a transfer amount of3.17 km2,which is transformed from cultivated land and bare land.From 2012 to 2015,the overall landscape fragmentation decreased,the overall structure was stable,and the landscape fragmentationdecreased.From 2012 to 2019,the degree of landscape aggregationdecreased,the connectivity improved,the landscape type structure ofthe scenic spot was stable and diverse,and the landscape typedistribution was more uniform.The study on the land use andlandscape pattern change of Zhagana scenic spot is of greatsignificance to the protection and development of agricultural andcultural heritage in China.Key words:land use;landscape pattern;landscape index;Zhagana0引言农林牧复合系统的含义，指的是于同一土地经营单元上，把灌木或乔木等多年生木本植物和农作物、药用植物及真菌等其它栽培植物和畜牧类动物，在空间和时间的布局上进行有机排列，因而形成人工生态系统，其具有多种群、多产品、多层次以及多效益等方面的特点1，扎尕那农林牧复合系统是当地农户为适应高寒自然环境所采取的适宜策略。首先，农林牧复合系统可满足农户正常生活的需要，种植业提供了面粉、蔬菜等食品；牧业提供了奶、肉类等食品以及皮毛；森林提供了房与屋建筑、林下副食以及药材，从而保证了高原寒冷地区的最低生活需要。其次，农林牧复合在生产方面可相互补益。家畜可为农事提供蓄力、肥料；种植业为家畜提供饲料；森林为提供放牧场地。扎尕那农林牧复合系统是一套完整、紧密且自给自足的农业生产系统，更是人与自然和谐相处、人类社会可持续发展的典型范例2。随着扎尕那农林牧复合系统知名度的提高，且由于其地理位置特殊，环境优美，风景秀丽，越来越多的国内外的游客慕名而来，逐渐发展为风景区并取得了一定的经济和社会效益，同时旅游业发展对景区所带来的环境影响及土地变化也是不可忽视的。利用 GIS强大的空间数据分析能力，采用多因子综合叠加分析的方法，判定区域土地利用的适宜性，有利于对区域的土地资源和规划要素进行综合研究和合理配置，更好地为风景区的规划决策服务3。利用 RS 和 GIS 技术对扎尕那景区进行土地研究，分析景区土地变化及利用，对农业文化遗产保护具有重要意义。1研究区概况及研究方法1.1研究区概况扎尕那景区位于青藏高原、黄土高原与成都盆地三大地形及华中华南亚热带湿润区、华北暖温带湿润半湿润区和高原边缘湿润带三大气候带的交汇区，平均海拔 3 970 米。研究区全境坡度 030，占比约34%；3044占比约 27%；4452占比约 39%。研究区北部为迭山主峰光盖山，山体总体呈东西走向，地表起伏大、山势陡峻、相对高差大、坡度大，地势自南向北由低变高（图 1，图 2）。1.2研究方法1.2.1数据来源。数据来源于甘肃省甘南藏族自治州国土与自然资源研究8TERRITORY&NATURAL RESOURCES STUDY2023 No.3迭部县国土资源局，主要收集了遥感图像数据、统计数据等资料。本次研究采用的陆地卫星影像 LandsatTM 其空间分辨率 30 米影像图，获取 2012 年、2015年、2018 年和 2019 年的数据为主要数据源进行解译。1.2.2数据处理。本研究区域土地种类多样，根据土地资源和利用属性，对研究区内地物的影像分为：耕地、草地、林地、水域用地、建筑用地及其他用地。通过对 2012 年、2015 年、2018 年和 2019 年遥感影像的监督分类，分别得到各时期土地利用数据。1.3公式选择1.3.1土地面积变化速率公式。土地利用变化动态度可以定量描述为区域土地利用变化速率，土地利用变化速率分析可以利用研究区一定时间范围内某种土地利用类型面积的变化情况计算4-5，具体计算公式为：K=Ub-UaUa1T100%式中，K 为土地利用类型动态度；Ub和 Ua为研究区末期和初期扎尕那第 i 种土地利用类型面积；T 为研究时段长6。1.3.2土地类型利用程度变化公式。针对土地利用开发程度，结合土地利用的可持续发展提出了土地利用程度的综合分析方法，对不同土地利用类型设定分级指数7，用土地利用程度综合指数来表示区域土地利用程度，计算公式为8：图 1扎尕那景区海拔图N52804757423437113187266421411618图 2扎尕那景区坡度分析图N012.2477359812.2477359919.8611934919.861193525.4885316425.4885316530.1228101230.1228101334.4260687134.4260687238.729327338.7293273144.3566654644.3566654752.9631826452.9631826584.41007233L=100ni=1AiCi式中，L 为土地利用程度综合指数；Ai为第 i 种土地利用类型的分级指数；Ci为第 i 种土地利用类型面积的百分比；n 表示分级指数。土地利用综合指数的范围是 100400，数值越高说明土地利用类型单一，集约化程度越高；数值越低说明土地利用类型越多，集约化程度越低9。经过论文查阅及实地考察，将扎尕那景区土地利用程度分级指数设置为四个土地利用类型，并设定分级指数为表 110。1.3.3土地利用转移矩阵公式。利用 ENVI 5.3 将三期的土地利用数据进行叠加计算，求得研究期内各地类相互转化的数据，从而构建土地利用转移矩阵11，能够反映出研究时段内各类型土地的变化趋势以及不同土地利用类型的构成12，计算公式为：Sij=S11S12S1nS21S22S2n Sn1Sn2SnnS 表示面积；n 表示转移前后的土地利用类型数；i表示转移前土地利用类型；j 表示转移后的土地利用类型，是 i 地类转换为 j 地类的面积，矩阵中的每一行元素代表 j 地类的转移前各地类源信息12。1.3.4 景观格局指数选取。景观水平的景观指数是对研究区的整体景观格局的变化进行分析，种类繁多且具有不同的意义13。本研究选取：斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）、散布于并列指数（IJI）、蔓延度指数（CONTAG）、聚合度指数（AI）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）共 9 个景观格局指数（表 2），分析扎尕那景区景观格局。2结果与讨论2.1扎尕那土地面积变化速率分析根据土地面积变化速率公式得出 20122019 年扎尕那地区各类土地面积变化速率（表 3）。由表 3 可知，在 20122019 年，各类土地利用变化速率呈增长趋势的有：林地、水域用地及建筑用地，其中林地呈 0.65%增长速率变化；水域用地面积增长速率最快，为 58.54%；建筑用地的变化速率为 1.12%，位居增长变化第二。呈减少趋势的地类有：耕地、草地及其他用地，其中耕地变化速率减少最快，为-2.45%；草地及裸地变化速率分别为-0.28%和-0.54%。2.2扎尕