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(hào): 1004- -3918(2008)02 -0230 05河南省黃河灘區(qū)景觀變化研究梁國(guó)付1,2(1.河南大學(xué)資源與環(huán)境研究所,開封475001; 2. 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，開封475001)摘要:運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的基本原理，分析黃河灘區(qū)1975- -2000年景觀格局演變特征。結(jié)果表明,旱地、灘涂、建設(shè)用地和河流景觀類型為占優(yōu)勢(shì)的景觀類型.1975- -2000 年，景觀格局動(dòng)態(tài)變化顯著:旱地景觀類型面積增大,灘涂和河流景觀類型面積縮減，建設(shè)用地景觀類型面積持續(xù)增加,草地和沙地景觀類型的面積隨著河流景觀類型的變化和人類活動(dòng)的影響而變化,景觀空間特征表現(xiàn)為景觀多樣性在前兩個(gè)階段減小，而最后一階段略有增大。景觀空間構(gòu)型明顯,基本上是以大斑塊為主,呈聚集型分布。人類活動(dòng)對(duì)黃河灘區(qū)景觀的變化有重要的影響。關(guān)鍵詞:景觀格局;灘區(qū);黃河;河南省中圖分類號(hào): S 157文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A黃河灘區(qū)的研究多集中在黃河下游灘區(qū)現(xiàn)狀及存在問題分析、黃河灘區(qū)安全問題研究、黃河灘區(qū)綜合治理和灘區(qū)防洪運(yùn)用補(bǔ)償?shù)葐栴}方面9.國(guó)內(nèi)外對(duì)河流沿岸景觀格局變化研究較多,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(qū)動(dòng)因素169),而對(duì)黃河灘區(qū)這樣受人類活動(dòng)影響深遠(yuǎn)地區(qū)的景觀格局演變過程研究還比較少.作者通過利用黃河灘區(qū)1975年地形圖及1986年、1995年和2000年土地利用數(shù)據(jù),研究引起黃河灘區(qū)景觀格局演變的驅(qū)動(dòng)因素,分析黃河灘區(qū)景觀格局變化的自然生態(tài)過程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之間的關(guān)系,進(jìn)而為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等提供科學(xué)依據(jù).1研究區(qū)域概況黃河灘區(qū)是黃河下游河道的重要組成部分,黃河下游河道形態(tài)復(fù)雜，河槽因長(zhǎng)年泥沙淤積而抬高,形成“懸河”.黃河灘區(qū)由3部分組成:高灘、低灘和嫩灘.黃115 "、 高種河灘區(qū)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 %.土壤類型主要有褐土、潮土、鹽堿土、沙土.黃東明河灘區(qū)面積近395 600 hm?,灘區(qū)涉及河南、山東兩省原陽園.15個(gè)市,43個(gè)縣(區(qū)).灘區(qū)內(nèi)現(xiàn)有村莊2052個(gè),耕地250 300 hm?,人口約180.94 萬"。本文研究區(qū)域?yàn)辄S河灘區(qū)典型地區(qū)(花園口到高村),心鄭州開封蘭考地理坐標(biāo)在北緯34950'~35921'， 東經(jīng)113940'~115903'牟0102040 kmLsL(圖1).研究區(qū)面積約157 130 hm2,研究區(qū)內(nèi)黃河長(zhǎng)圖1研究區(qū)域18 325 hm,灘內(nèi)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(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)處理平臺(tái)本文選取的數(shù)據(jù)源為研究區(qū)1975年1:5 萬數(shù)字柵格地形圖，國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程一地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(www. geodata.cn)提供的1986, 1995和2000年的研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)(1:10萬).結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn),將景觀類型劃分為河流、坑塘、草地、灘涂、沙地、林地、建設(shè)甲地、水田和旱地9種景觀類型。此外,還包括野外調(diào)查獲取的灘區(qū)景觀變化資料。數(shù)據(jù)處理平臺(tái)包括I中國(guó)煤化工MCNMHG收稿日期: 2007-08 -23基金項(xiàng)目:河南大學(xué)資源與環(huán)境研究所基金資助項(xiàng)目(HD -ZHS- -06)作者簡(jiǎn)介:梁國(guó)付(1973-), 男,河南林州人，博士研究生,主要從事景觀生態(tài)學(xué)研究..2008年2月粱國(guó)付:河南省黃河灘區(qū)景觀變化研究-231-2.2分時(shí) 段景觀制圖研究和GIS技術(shù)應(yīng)用將研究區(qū)域投影變換后的1975年1:5萬柵格地形圖矢量化,提取主要的景觀類型信息,對(duì)1986,1995和2000年的研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、編輯,分別制成4個(gè)時(shí)期的景觀類型分布圖。利用Arcgis/8.3的空間分析功能,對(duì)不同時(shí)期的景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,做出3個(gè)時(shí)間段的轉(zhuǎn)移矩陣,并獲得屬性數(shù)據(jù),對(duì)灘區(qū)景觀格局變化過程進(jìn)行分析.2.3景觀格局變 化過程表征模型2.3.1景觀多樣性指數(shù)反映景觀要素的多少和各景觀類型所占比例的大小。當(dāng)景觀由單--要素構(gòu)成時(shí)，景觀是均質(zhì)的，其多樣性指數(shù)為0;當(dāng)各景觀由2個(gè)以上的要素構(gòu)成,各類型所占比例相等時(shí),景觀的多樣性最高;各景觀類型所占比例差異增大,則景觀的多樣性下降。計(jì)算方法為:H=- 2plnp.式中P為景觀類型i占所有景觀類型總面積的比例,m為景觀類型的數(shù)目.2.3.2土地利用偏好指數(shù)反映某-種景觀類型轉(zhuǎn)化為別的景觀類型的程度及在轉(zhuǎn)變過程中居民的偏好程度叫，土地利用偏好指數(shù)越大,表示居民把該種景觀類型轉(zhuǎn)變?yōu)閯e的景觀類型的偏好程度較大.計(jì)算方法為:LUPI=(OLC,)/(E OLC,/n).式中OLC;為土地類型i轉(zhuǎn)化為土地類型X的面積;EOLC;/n為所有土地類型轉(zhuǎn)化為土地類型x的面積平均值;n為土地利用總數(shù)目.表11975- -2000 年黃河灘地景觀動(dòng)態(tài)變化3景觀格局動(dòng)態(tài)變化Tab.1 Dynamics of the Yellow River beach landscape from 1975 to 20003.1景觀鑲嵌體動(dòng)態(tài) 變化1975年1986年1995年2000年在過去的25年中，黃河灘區(qū)景觀以旱地、灘景觀類型面積涂、建設(shè)用地和河流景觀類型為主(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類型將在長(zhǎng)時(shí)草地22188781642灘涂24 43026 77922 2758 643間內(nèi)存在.其次是河流、草地、沙地,還有隨著河流沙地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灘涂景觀類型,其斑塊面積也較大.散布在這些斑建設(shè)用地703315 59213 33915843水田83塊面積較大的景觀類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(shè)用地景觀類型，1975-總計(jì)157 1302000年，旱地景觀類型面積增加，灘涂和河流景觀注:“-"表示在1975年沒有提取出該景觀類型.類型面積縮減,建設(shè)用地景觀類型面積持續(xù)增加，草地和沙地景觀類型的面積隨著河流景觀類型的變化和人類活動(dòng)的影響而變化較大,林地和水田景觀類型的面積基本不變.各個(gè)研究階段的景觀類型也變化顯著.1975- -1986 年,河流、灘涂和建設(shè)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(shè)用地和林地景觀類型面積分別增加了27.85%,18.13%和146.32%,河流、灘涂、草地和沙地景觀類型面積分別減少了84.91 %, 16.82 %, 16.82 %和98.88 %; 1995年以后的5年中，旱地景觀類型面積只增加了1.96 %,河流、建設(shè)用地和草地景觀類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 景觀鑲嵌體空間結(jié)構(gòu)變化1975, 1986, 1995和2000年黃河灘區(qū)景觀鑲嵌體景觀中國(guó)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)段的景觀多樣多樣性指數(shù)相差約為0.799 6, 0.8587, 1.2174和1.174 4,說明在所確定的黃河灘醫(yī)求m大王TH.C.NM HG景觀類型所占比側(cè)有一定差異,多樣性比較低。1975- -2000 年，景觀多樣性在前兩個(gè)階段減小，而最后- -階段略有增大, 表明各景觀類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，各景觀類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-景觀要素分析河流景觀類型面積在第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?.灘涂景觀類型到河流景觀類型的土地利用偏好指數(shù)在3個(gè)階段都大于1(表2),旱地景觀類型到河流景觀類型的土地利用偏好指數(shù)在第1和第3階段大于1,表明灘涂和旱地景觀類型(第1和第3階段)比其他景觀類型轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿骶坝^類型面積的要大.從轉(zhuǎn)移矩陣.上分析可知,3個(gè)階段中,由灘涂景觀類型轉(zhuǎn)化為河流景觀類型的面積分別占有河流景觀類型面積的38.10%(8393hm2),30.22%(1005hm2)和61.41%(6627hm2);旱地景觀類型在第1和第3階段轉(zhuǎn)化為河流景觀類型的面積分別占河流景觀類型面積的23.23 %(5 119 hm2), 18.69 %(2 017 hm2).表21975- -2000年土地利用便好指數(shù)(LUPD)動(dòng)態(tài)變化Tab.2 Dynamie change of the land-use preference index (LUPD from 1975 to 2000河流景觀灘涂景觀建設(shè)用地旱地景觀景觀類型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.0.01草地景觀0.370.250.660.10灘涂景觀.2.291.514.912.103.16 4.93.030.04 0.010.401.16沙地景觀0.030.09 0.010.34林地景觀0.060.02 0.320.230.180.170.152.175.434.600.240.08水田景觀.早地景觀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(shù)太小,即景觀類型間沒有相互轉(zhuǎn)化;有下畫線的數(shù)值表示由自身景觀類型轉(zhuǎn)化而來,在文章中不做分析.灘涂景觀類型面積在第1階段略有增加,而在第2和第3階段卻持續(xù)減少.河流景觀類型到灘涂景觀類型的土地利用偏好指數(shù)在第1和第3階段大于1,旱地景觀類型到灘涂景觀類型的土地利用偏好指數(shù)在第1和第3階段大于1,表明河流和旱地景觀類型比其他景觀類型轉(zhuǎn)變?yōu)闉┩烤坝^類型面積的要大.從轉(zhuǎn)移矩陣上分析可知,在第1和第2階段中,由河流景觀類型轉(zhuǎn)化為灘涂景觀類型面積分別占灘涂景觀類型面積的27.45 %(7 349 hm)和43.08 %(9 597 hm2);第1和第3階段中,旱地景觀類型轉(zhuǎn)化為灘涂景觀類型的面積分別占灘涂景觀類型面積的26.14 % (6 997 hm2) ,21.62 % (1 869 hm2).旱地景觀類型面積在第1階段略有減少,在后兩個(gè)階段增加.土地利用偏好指數(shù)在3個(gè)階段中除本類型之間的相互轉(zhuǎn)化比較大,其他景觀類型到旱地景觀類型的土地利用偏好指數(shù)除第2階段灘涂景觀類型大于1外,其余的都比較小.從轉(zhuǎn)移矩陣上分析可知,第2階段中,由灘涂景觀類型化為旱地景觀類型面積占旱地景觀類型面積的12.86 %(14 390 hm2).建設(shè)用地景觀類型面積持續(xù)增加，土地利用偏好指數(shù)在本類型之間的相互轉(zhuǎn)化比較大,其他景觀類型到建設(shè)用地景觀類型的土地利用偏好指數(shù)除旱地景觀類型在第1和第3階段大于1外，其余的都比較小.從轉(zhuǎn)移矩陣上分析可知,這兩個(gè)階段中，由旱地景觀類型轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地景觀類型的面積分別占旱地景觀類型面積5.73%(4768hm2)和6.86%(7826hm2).在各個(gè)階段,建設(shè)用地景觀類型轉(zhuǎn)化為其他景觀類型的土地利用偏好指數(shù)都比較小，表明建設(shè)用地景觀類型與其他景觀類型之間的相互轉(zhuǎn)化比較少,景觀保持相對(duì)的穩(wěn)定性,這和實(shí)際是相符的，建設(shè)用地景觀類型轉(zhuǎn)變的可逆性較小。草地景觀類型主要分布在河流景觀類型附近,由河流出露的嫩灘形成，因此草地景觀類型與河流景觀類型和灘涂景觀類型之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系密切.對(duì)于坑塘景觀類型和水田景觀類型來說，由于灘地地勢(shì)高，地下水位低，因此這兩種景觀類型面積較小，也比較穩(wěn)定.4結(jié)果分析中國(guó)煤化工MHCNMHG4.1農(nóng)業(yè) 政策的影響宏觀政策上主要表現(xiàn)為隨著農(nóng)業(yè)政策的改變、種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和經(jīng)濟(jì)水平的提高，各景觀類型的分布面積和空間結(jié)構(gòu)等也發(fā)生了變化.在研究區(qū)域尺度上，黃河灘區(qū)在20世紀(jì)70年代前,景觀沒有多大變化。20世紀(jì)70年代早期,河道寬闊,灘涂寬廣,在中牟和開封地區(qū)有大面積的草地存在,隨處可見成片的林2008年2月梁國(guó)付:河南省黃河灘區(qū)景觀變化研究- 233地。20世紀(jì)70年代后期,聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制開始實(shí)行的前幾年,河流景觀和灘涂景觀面積也沒有很大變化，但這兩種景觀類型的空間位置發(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(shè)用地景觀類型面積有所增加，但主要是在黃河大堤附近砍伐了一-些護(hù)堤林,使得林地景觀類型面積減少,但灘區(qū)主要的景觀類型還是旱地景觀類型，1975-1986年,由于黃河主流擺動(dòng)出露的灘涂未能及時(shí)開墾而轉(zhuǎn)變?yōu)樯车鼗蚴怯捎诟N不當(dāng)而沙化、建設(shè)用地景觀類型面積增加以及其他如坑塘景觀類型、水田等景觀類型面積的增加，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(qū)和黃河灘區(qū)水田景觀類型面積不斷增加,而河流景觀類型面積卻不斷減少購(gòu)。隨著工農(nóng)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,來水量減少.黃河上中游的來水量在20世紀(jì)70年代以后,距平基本上處于負(fù)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(fèi)仍很嚴(yán)重.在研究區(qū)域尺度上,1986-1995年，河流景觀類型面積逐漸減少,這與大量引用黃河水灌溉,特別是灘區(qū)外居民引黃灌溉有緊密的相互關(guān)系，河流景觀類型一部分轉(zhuǎn)化為灘涂景觀類型，另一部分轉(zhuǎn)化為了旱地景觀類型.此外,居民把大面積的沙地、草地景觀類型等也開墾成為農(nóng)業(yè)用地.4.3灘區(qū)建設(shè)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(hù)大堤安全,多沿大堤兩側(cè)種植護(hù)堤林.1988- -1990 年,水利部安排灘區(qū)水利建設(shè),自此開始了有計(jì)劃的灘區(qū)建設(shè),灘區(qū)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(yǎng)漁業(yè),且隨著人民生活水平的提高,坑塘面積逐漸增加.政策上，國(guó)家和省政府每年都安排一定數(shù)量的水產(chǎn)發(fā)展專項(xiàng)資金用于漁業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),隨著灘區(qū)治理,林地景觀類型面積逐漸增加。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(qū)森林面積呈逐漸減少4.4生產(chǎn)堤建設(shè)的影響黃河灘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)單一,糧食產(chǎn)量低而且不穩(wěn)定。20 世紀(jì)中期以來,灘區(qū)普遍修筑了生產(chǎn)堤,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有所保障.但從長(zhǎng)遠(yuǎn)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(cè)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(qū)的自由擺動(dòng)，-旦生產(chǎn)堤被沖垮，會(huì)導(dǎo)致灘區(qū)景觀在短時(shí)間內(nèi)突變.當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)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(qū),拆除生產(chǎn)堤,但涉及生計(jì)問題，在短時(shí)間內(nèi)還不能全部遷出。5結(jié)論在河南黃河灘區(qū)景觀中,占主導(dǎo)地位的是旱地、灘涂、建設(shè)用地和河流景觀類型.1975--2000年,旱地景觀類型面積增大,灘涂和河流景觀類型面積縮減,建設(shè)用地景觀類型面積持續(xù)增加,林地和水田景觀類型的面積基本不變.隨著人類活動(dòng)的頻繁,景觀多樣性在前兩個(gè)階段減少,而最后--階段略有增加，各景觀類型分布先趨向集中而后趨向于均勻.黃河灘區(qū)景觀格局的演變是區(qū)域自然變化過程和人類活動(dòng)共同作用結(jié)果,在不同時(shí)空上，表現(xiàn)出不同的特點(diǎn).參考文獻(xiàn):[1]張寶森，張厚玉，馬衛(wèi)東.黃河下游灘區(qū)現(xiàn)狀及存在問題分析[J].國(guó)土資源科技管理, 2005,22(5):61-65.[2] 王英,張希玉,宋廣生.黃河下游灘區(qū)存在問題分析[].中國(guó)水利, 2006, 18:3-5.[3]鄭萬勇,吳韻俠.黃河灘區(qū)土地利用與防洪問題研究[D].水利經(jīng)濟(jì)，2005,23(3):12-13.[4]張汝印， 耿明全，吳興明.黃河下游灘區(qū)綜合治理標(biāo)準(zhǔn)探討D].人民黃河.2005 27(12)-242[s]王震宇， 楊建設(shè)，張格鋮.黃河下游灘區(qū)補(bǔ)償政策研究[].中國(guó)水利中國(guó)煤化工6] Jacques B, Claudine T. Interaction between farming systems, riparia!YCN M H G: a case study in westemFrance[]. Landscape and Urban Planning, 2004,67: 121-129.7] Michiro F, Takao K B. Changes in the landscape structure of the Nagara River Basin, central Japan[J]. Landscape and UrbanPlanning, 2005, 70:271-281.[8] William J, McConnell, Sean P,et al. Physical and social access to land: spatial-temporal pattemns of agricultural expansion in一234-河南科學(xué)第26卷第2期Madagascar[J]. Agriculture Ecosystems and Environment, 2004, 101: 171-184.[9]梁國(guó)付，丁圣彥.河南黃河沿岸地區(qū)景觀格局演變[].地理學(xué)報(bào), 2005, 60(4) :665- -672.[10]張金屯,邱揚(yáng), 鄭鳳英.景觀格局的數(shù)量研究方法[D].山地學(xué)報(bào)，2000,0 18(4):346- -352.[1] Robin S,Reid R L, Kruska N M,et al. land-use and land-cover dynamics in response to changes in climatic, biological andsocio-political forces: the case of southwesterm ethiopia[]. Landscape Ecology, 2000, 15: 339 -355.[12] 吳凱,謝賢群,劉恩民.黃河斷流概況、變化規(guī)律及其預(yù)測(cè)C].地理研究, 1998, 17(2):125- 130.[13]朱燕君,李海萍.黃河斷流的氣候因子分析[].資源科學(xué), 2003,25 (2):26-31.Study on the Beach Area Landscape Change along the Yellow River inHenan Province from 1975 to 2000Liang Guofu1.2(1. Institute of Natural Resources and Environmental Science Research, Henan Universityty, Kaifeng 475001, China;2. College of Envionment & Planning, Henan University, Kaifeng 475001, China)Abstract: By using GIS and a series of preliminary group interviews, the paper discussed how nature and humanactivities have influenced the beach areas landscape pattern change from 1975 to 2000. The results showed that:within the study area, the dry land, beach, built areas, and rivers were the dominant landscape types. From 1975to 2000, there were increases in the area of the dry land and built areas classes, while the area of landscape typesclassified as beach and rivers decreased. 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(guó)煤化工MYHCNMHG