黄河流域林地景观格局变化_吴明阳.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 1作者简介:吴明阳(1 9 8 6-),男,工程师,研究方向为生态保护及资源管理。通讯作者:罗 松(1 9 8 9-),男,硕士,工程师,研究方向为生态保护与林业发展研究。黄黄河河流流域域林林地地景景观观格格局局变变化化吴明阳1,吴福荣2,陈 慧2,韩 斌2,罗 松2,刘 冰2(1.菏泽市财政局,山东 菏泽2 7 4 0 0 0;2.菏泽市林业局,山东 菏泽2 7 4 0 0 0)摘要:林地作为一种重要生态资源,在区域高质量发展中起到重要的基础性作用,本文基于黄河流域1 9 8 0、2 0 0 0和2 0 2 0年土地利用数据,借助转移矩阵、重心转移和景观格局指数分析等方法,探究了1 9 8 0年以来黄河流域各林地类型的变化特征。结果表明:黄河流域林地类型主要为有林地和灌木林地两者占比达8 0%以上,研究期林地总面积增加,灌木林地、疏林地和其他林地面积增加,有林地面积减少;有林地、灌木林地、疏林地和其他林地主要与草地相互转化;各类型林地重心均发生不同程度变化,其他林地重心偏移最大,灌木林地重心偏移最小;黄河流域林地斑块数、斑块密度、景观形状指数和香农多样性指数均呈上升趋势,林地在总体上破碎度加大、斑块聚集趋向分散,各类型林地景观格局在变化趋势上与林地总体保持一致。研究结果可为黄河流域生态保护与高质量发展提供数据支持。关键词:黄河流域;林地;景观格局;变化分析中图分类号:S 7 5 7 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 0 2 5-0 4C h a n g e so fW o o d l a n dL a n d s c a p eP a t t e r n s i nt h eY e l l o wR i v e rB a s i nWuM i n g y a n g1,WuF u r o n g2,C h e nH u i2,H a nB i n2,L u oS o n g2,L i uB i n g2(1.H e z eF i n a n c eB u r e a u,H e z e,S h a n d o n g2 7 4 0 0 0,C h i n a;2.H e z eM u n i c i p a lF o r e s t r yB u r e a u,H e z e,S h a n d o n g2 7 4 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:W o o d l a n da s a n i m p o r t a n t e c o l o g i c a l r e s o u r c e,p l a y s a n i m p o r t a n t f u n d a m e n t a l r o l e i nr e g i o n a l h i g h-q u a l i t yd e v e l o p m e n t.B a s e do n1 9 8 0,2 0 0 0a n d2 0 2 0 l a n du s ed a t ao f t h eY e l l o wR i v e rB a s i n,t h i s s t u d ye x-p l o r e dt h e c h a n g e c h a r a c t e r i s t i c s o f f o r e s t l a n d t y p e s i n t h eY e l l o wR i v e rB a s i ns i n c e 1 9 8 0b ym e a n s o f t r a n s f e rm a t r i x,s h i f t o f c e n t e r o f g r a v i t ya n d l a n d s c a p ep a t t e r n i n d e xa n a l y s i s.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h em a i n t y p e so f f o r e s t l a n d i n t h eY e l l o wR i v e rB a s i nw e r e f o r e s t l a n da n ds h r u b l a n d,w h i c ha c c o u n t e d f o rm o r e t h a n8 0%.D u r i n g t h e s t u d yp e r i o d,t h e t o t a l a r e ao f f o r e s t l a n d i n c r e a s e d;t h e a r e ao f s h r u b l a n d,d r e d g e d l a n da n do t h e rw o o d l a n d i n c r e a s e d,a n d t h e a r e ao f f o r e s t l a n dd e c r e a s e d.F o r e s t l a n d,s h r u b l a n d,d r e d g e l a n da n do t h e r f o r-e s t l a n dm a i n l y i n t e r c o n v e r tw i t hg r a s s l a n d;T h e c e n t e ro f g r a v i t yo f a l l t y p e so f f o r e s t l a n dc h a n g e d t od i f f e r-e n td e g r e e s.T h e c e n t e ro f g r a v i t yo f o t h e r f o r e s t l a n dw a s t h e l a r g e s t,a n d t h e c e n t e ro f g r a v i t yo f s h r u b l a n dw a s t h es m a l l e s t.T h en u m b e ro f f o r e s tp a t c h e s,p a t c hd e n s i t y,l a n d s c a p es h a p e i n d e xa n dS h a n n o nd i v e r s i t yi n d e xa l l s h o w e da n i n c r e a s i n gt r e n di nt h eY e l l o wR i v e rB a s i n.T h ef r a g m e n t a t i o nd e g r e eo f f o r e s t l a n di n-c r e a s e da n dt h ep a t c ha g g r e g a t i o nt e n d e dt od i s p e r s e.T h ec h a n g et r e n do f l a n d s c a p ep a t t e r n so fa l l t y p e so ff o r e s t l a n dw a sc o n s i s t e n tw i t ht h a to f f o r e s t l a n d.T h i s s t u d yc a np r o v i d ed a t as u p p o r t f o r e c o l o g i c a l p r o t e c-t i o na n dh i g h-q u a l i t yd e v e l o p m e n t i nt h eY e l l o wR i v e rB a s i n.K e yw o r d s:Y e l l o wR i v e rB a s i n;f o r e s t l a n d;l a n d s c a p ep a t t e r n s;c h a n g ea n a l y s i s1 引言林地是我国重要的战略资源,在增强固碳能力、防治水土流失、保持生多样性等方面起到重要作用,是实现高质量发展的重要保证1,2。林地变化关乎到区域的生态安全,进而影响区域高质量发展战略,因此对林地空间动态变化进行分析具有重要的意义3。针对林地动态变化,众多学者展开大量研究。李秀芬52DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.022 吴明阳,等:黄河流域林地景观格局变化生态文明建设:自然与生态等解译1 9 8 02 0 0 7年4期遥感影像,分析了晋西北地区防护林近3 0年间的动态变化4。何彦然等基于不同尺度样方对三峡库区林地面积进行动态分析,确定最优分析尺度5。郭少壮等以1 9 8 02 0 1 5年土地利用数据为基础,探究了秦岭地区林地和草地的动态变化及驱动因素6。杨伯钢等基于1 9 9 92 0 0 5年3期遥感影像,对北京市林地覆盖率进行了研究7。江腾宇等对湖北省2 0 1 02 0 1 2年林地数据进行分析,探究了林地变化规律及驱动力因素8。张清雨等运用A r c g i s空间分析功能,研究商洛地区近3 0年间林地时空变化特征9。李廷等采用监督分 类法解译2 0 0 52 0 1 7年林地数据,对林芝县林地动态变化进行分析1 0。现有研究多以小范围和短时间序列为主1 11 5,研究对象主要集中在县、市域和丘陵山地区1 61 8,而对重要的生态区域的黄河流域大尺度、长序列的研究较为缺乏。基于以上分析,以1 9 8 0年、2 0 0 0年和2 0 2 0年黄河流域林地数据为基础,采用空间分析、重心迁移和景观格局指数等分析方法,对黄河流域1 9 8 02 0 2 0年4 0年间林地时空变化特征进行分析,以期为黄河流域高质量发展提供数据支持。2 研究地域与数据来源2.1 研究区域黄河流域(9 5 5 3 1 1 9 0 5 E,3 2 1 0 4 1 5 0 N)位于我国北部,面积约8 1万k m2,自西向东跨越9省(自治区)3 3市。流域内地势西高东低横跨青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和淮海平原4个地貌单元,形成自西而东、由高及低三级阶梯。2.2 数据来源与处理研究区域所使用的1 9 8 0年、2 0 0 0年、和2 0 2 0年3期栅格数据分辨率为1k m1k m,均来源于中国科学院资源环境科学数据中心。在E NV I中计算混淆矩阵,3期数据精度均在9 0%以上。根据研究需要在A r c g i s中将地类重分类为林地、草地、耕地、水域、建设用地和未利用地6大类,其中林地分为有林地、灌木林、疏林地和其他林地4小类。3 研究方法3.1 土地利用时空变化分析借助A r c g i s空间分析功能对1 9 8 0年和2 0 2 0年黄河流域土地利用数据进行分析,以此得到研究区域各地类的时空变化特征。土地变化转移矩阵是研究各地类之间时空变化的主要方法1 9,土地利用转移矩阵如下:Ai j=A1 1A1nAn1An n(1)式(1)中:A为面积;n为土地利用类型种类数;i、j为变化前后土地利用类型。3.2 重心模型分析重心转移分析可以诠释土地利用类型时空演变过程,重心坐标一般以经纬度表示2 0。其计算公式如下:Yt=ni=1(Ct iYt)/ni=1Ct i(2)Xt=ni=1(Ct iXt)/ni=1Ct i(3)式(2)、(3)中:Xt、Yt分别表示第t年某景观类型分布重心的经纬度坐标;Xi、Yi分别