新疆瑪納斯河流域景觀格局變化的生態(tài)安全分析

梁二敏, 張軍民

(石河子大學(xué) 理學(xué)院, 新疆 石河子832003)

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新疆瑪納斯河流域景觀格局變化的生態(tài)安全分析

梁二敏, 張軍民

(石河子大學(xué) 理學(xué)院, 新疆 石河子832003)

景觀是資源要素、環(huán)境因子和生態(tài)過(guò)程的空間異質(zhì)形態(tài)，其格局變化綜合反映了各種生態(tài)關(guān)系及其穩(wěn)定狀態(tài)。在Erdas 9.0和ArcGIS 10.0技術(shù)平臺(tái)上，采用3期同時(shí)期Landsat TM影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用景觀格局指數(shù)和空間分析方法構(gòu)建生態(tài)安全指數(shù)，借助破碎度、干擾度、分離度景觀格局指數(shù)以及景觀類型的脆弱度等生態(tài)安全指標(biāo)定量評(píng)價(jià)近10年新疆瑪納斯河流域景觀格局生態(tài)安全的變化。結(jié)果表明：(1) 近10年流域景觀格局生態(tài)安全度由0.362下降到0.354后又略微上升到0.359，呈現(xiàn)先惡化再好轉(zhuǎn)的“V”字型變化，說(shuō)明2000年以來(lái)的西部大開(kāi)發(fā)造成了新的生態(tài)安全問(wèn)題，而2005年實(shí)施的節(jié)水灌溉及退耕還草等工程產(chǎn)生了明顯的生態(tài)治理成效；(2) 草地受干擾的程度由0.234降為0.239，未利用地由0.344降為0.300，建設(shè)用地由1.316降為0.877，其生態(tài)安全度有所上升；林地受干擾的程度由0.483升為0.682，水域由0.413升為0.450，耕地由0.242升為0.258，其生態(tài)安全度明顯下降；(3) 研究區(qū)50%以上的面積處于重警區(qū)，并且重警區(qū)的面積在不斷增加；較安全區(qū)的面積占研究區(qū)面積的20%左右，雖然面積較小但卻不斷增加；預(yù)警區(qū)占研究區(qū)的面積由24.96%降到10.10%，減少趨勢(shì)明顯，說(shuō)明近10年瑪納斯河流域的生態(tài)環(huán)境呈緩慢惡化狀態(tài)。

景觀格局; 生態(tài)安全; 瑪納斯河流域

景觀是由不同生態(tài)系統(tǒng)組成的地表綜合體，表現(xiàn)為不同的土地利用或土地覆蓋類型，形成不同時(shí)空尺度及生態(tài)功能的景觀格局。因此，景觀格局異質(zhì)性及其生態(tài)過(guò)程關(guān)聯(lián)是景觀生態(tài)學(xué)研究的基本前提[1]，景觀格局變化過(guò)程為研究生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)(生態(tài)安全)提供了全景信息(綜合途徑)。

景觀格局模擬、景觀生態(tài)評(píng)價(jià)及景觀功能規(guī)劃始終是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心命題，人類活動(dòng)影響的主導(dǎo)作用受到普遍重視[1-2]。景觀模擬主要關(guān)注格局變化與生態(tài)過(guò)程的綜合分析，重點(diǎn)是通過(guò)定量識(shí)別驅(qū)動(dòng)機(jī)制以解析格局變化的生態(tài)效益；作為主要分析手段的景觀指數(shù)的選擇和構(gòu)建也更加強(qiáng)調(diào)生態(tài)意義及區(qū)域內(nèi)涵[3-4]。景觀生態(tài)評(píng)價(jià)主要基于脅迫受體界定風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)作用、風(fēng)險(xiǎn)危害的分析評(píng)估，關(guān)注景觀類型及形態(tài)的多樣性、破碎化及連通性、穩(wěn)定性等特征，用景觀指數(shù)模型測(cè)度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子及生態(tài)安全狀態(tài)，評(píng)價(jià)生物多樣性及生態(tài)服務(wù)價(jià)值損益水平及重構(gòu)機(jī)理[5-6]。總體上，景觀格局與生態(tài)過(guò)程相互作用關(guān)系的研究已從單一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)展到多風(fēng)險(xiǎn)源、多受體復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估，建立了基于不同時(shí)空尺度的景觀格局—生態(tài)過(guò)程—生態(tài)服務(wù)關(guān)聯(lián)模型及概念框架[7-8]。

綠洲景觀演變的生態(tài)環(huán)境效益一直是干旱區(qū)景觀生態(tài)安全研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，綠洲景觀廊道的連通作用、水土資源配置與景觀格局耦合、格局變化與綠洲穩(wěn)定性等領(lǐng)域的研究取得了明顯進(jìn)展[9-10]，基于流域尺度的景觀格局生態(tài)評(píng)價(jià)成為深化綠洲化、荒漠化研究的重要方向。比較而言，綠洲景觀生態(tài)安全的研究在理論和實(shí)證方面都有待深入，一方面因?yàn)榫坝^格局與生態(tài)過(guò)程的相互關(guān)系及調(diào)控原理極其復(fù)雜，針對(duì)綠洲這種特定的格局—過(guò)程關(guān)系更是難以準(zhǔn)確界定和量化[11]；同時(shí)，廣泛使用的景觀格局度量指標(biāo)及以Fragstats為代表的相關(guān)計(jì)算軟件，大多因其生態(tài)意義不明確和作用關(guān)系不確切而失之偏頗，使格局與過(guò)程不具有一致性，或景觀指數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)源及景觀功能的敏感性、解釋度不精確等，最關(guān)鍵的是綠洲景觀在干旱區(qū)的發(fā)生和分布具有局域性、分散性特征，其生態(tài)過(guò)程及功能又具有擅變性、脆弱性特質(zhì)，很難用通識(shí)性景觀格局指數(shù)及生態(tài)過(guò)程模型開(kāi)展定量研究。本研究根據(jù)干旱區(qū)景觀變化及格局分異的特殊規(guī)律，從外部脅迫和內(nèi)生適應(yīng)兩個(gè)維度選擇了互相補(bǔ)充的景觀分析指標(biāo)，對(duì)景觀格局變化指數(shù)及計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了修正，以期更好地透視干旱區(qū)內(nèi)陸河流域景觀格局變化的生態(tài)效益，為流域生態(tài)資源有效開(kāi)發(fā)和合理配置提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

瑪納斯河流域位于新疆天山南坡中部、準(zhǔn)噶爾盆地南部，地理位置為85°01′—86°32′E，43°27′—45°21′N，由發(fā)源于北天山中部依連哈比爾尕山(5 242.5 m)的塔西河、瑪納斯河、寧家河、金溝河及八音溝河沿SSE-NNW方向沖積而成。上游為海拔600 m以上的低山丘陵和900 m以上的高山帶，面積約11 107 km2；河流出山口進(jìn)入盆地后(1 000 m)依次形成沖積—洪積扇平原、沖積平原及干三角洲平原(綠洲)，面積約6 543 km2，海拔約300～600 m，下游河道游移于沙漠邊緣，最終消失于瑪納斯湖(257 m)。自然狀態(tài)下，綠洲平原區(qū)以河流為中心向兩岸及下游依次發(fā)育綠洲、過(guò)渡帶、荒漠；植被從有林地、灌木林、疏林地過(guò)渡到高、中、低蓋度草地直至沙漠、戈壁。植被由寬漸窄、蓋度由密到稀，呈三角形狀逐漸尖滅于荒漠之中[12]。因此，水土資源利用及土地資源利用決定和影響著流域水文生態(tài)過(guò)程及生態(tài)系統(tǒng)安全。

2　研究方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源及處理方法

采用瑪納斯河流域2000年、2005年和2010年的Landsat TM影像，行列號(hào)為144/28，144/29，144/30，空間分辨率為30 m，采集時(shí)間為6—8月，并且以2010年土地利用現(xiàn)狀圖(1∶10萬(wàn))、地形圖(1∶5萬(wàn))等為輔助數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源為http:∥www.usgs.gov/和地理空間數(shù)據(jù)云。景觀分類根據(jù)國(guó)家級(jí)土地利用一級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)的景觀劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6種景觀類型，運(yùn)用ENVI 4.8軟件，選擇5、4、3波段進(jìn)行假彩色合成，對(duì)研究區(qū)域的各期的遙感影像進(jìn)行幾何校正，圖像增強(qiáng)等處理，根據(jù)野外考察及相關(guān)資料，利用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，最后根據(jù)研究區(qū)的土地利用現(xiàn)狀圖對(duì)分類后影像進(jìn)行修正，得到3期瑪納斯河流域的景觀類型分布圖，為了驗(yàn)證解譯的精度，分別對(duì)解譯的3期結(jié)果進(jìn)行隨機(jī)抽樣，并與野外的采樣結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)果表明影像解譯精度分別為0.812，0.825，0.815，基本可以達(dá)到研究所需要求。借助Fragstats 3.3軟件計(jì)算景觀指數(shù)，從景觀層次分析總體景觀格局狀況。

2.2景觀生態(tài)安全指數(shù)的構(gòu)建

本文在對(duì)瑪納斯河流域景觀格局分析的基礎(chǔ)上，全面考慮景觀格局指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義，采用破碎度、分離度、優(yōu)勢(shì)度等景觀格局指數(shù)和景觀類型脆弱度為評(píng)價(jià)指標(biāo)研究瑪納斯河流域景觀格局生態(tài)安全，并通過(guò)景觀格局與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立景觀格局指數(shù)與景觀格局生態(tài)安全度之間的定量化表達(dá)。

2.2.1景觀干擾度指數(shù)景觀格局指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡(jiǎn)單定量指標(biāo)，是研究景觀格局廣泛使用的一種定量研究方法。

景觀破碎度指數(shù)能夠表征景觀在一定時(shí)間內(nèi)由單一、連通的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)的斑塊鑲嵌體過(guò)程，此值越大，表明景觀單元內(nèi)部穩(wěn)定性越低，對(duì)應(yīng)的景觀生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性也越低；景觀分離度指數(shù)表征某一景觀類型中不同元素或斑塊個(gè)體分布分離的程度，分離程度越大，表明景觀在地域分布上越分散，景觀分布越復(fù)雜，破碎化程度也越高；景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)衡量斑塊在景觀中的重要地位,反映斑塊對(duì)景觀格局變化影響的大小[13]。

對(duì)以上3種指數(shù)進(jìn)行權(quán)重疊加，構(gòu)建反映景觀受不同干擾程度(尤其是人為干擾)的景觀干擾度指數(shù)。其公式為：

Ui=aCi+bFi+cDi

(1)

Ci=Ni/Ai

(2)

(3)

Si=Ni/A

(4)

Pi=Ai/A

(5)

Di=dLi+ePi

(6)

Li=Ni/N

(7)

式中：Ui——景觀類型干擾度；Ci——景觀類型破碎度；Fi——景觀類型分離度；Di——景觀類型優(yōu)勢(shì)度；a，b，c——破碎度、分離度和優(yōu)勢(shì)度的權(quán)重；Li——景觀類型相對(duì)密度；Pi——景觀類型相對(duì)蓋度；d，e——景觀類型相對(duì)密度與景觀類型相對(duì)蓋度的權(quán)重；Si——景觀類型距離指數(shù)；Ni——景觀類型斑塊數(shù)量；N——景觀斑塊總數(shù)量；Ai——景觀類型斑塊面積；A——景觀總面積。

權(quán)重反映了各指數(shù)對(duì)景觀所表征的生態(tài)環(huán)境不同的影響程度。干旱區(qū)景觀格局獨(dú)具特色，綠洲外圍及周邊以荒草地和小半灌木為基質(zhì)，它構(gòu)成了未利用土地的功能特征和生態(tài)稟賦，綠洲內(nèi)部以耕地為基質(zhì)，糧棉等農(nóng)業(yè)用地景觀決定著已利用土地的生態(tài)屬性；河流渠系作為廊道連接著綠洲內(nèi)外不同的生態(tài)功能單元，水域及建設(shè)用地作為節(jié)點(diǎn)控制著要素流動(dòng)及分配。據(jù)此，在借鑒相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，認(rèn)為在綠洲干擾度計(jì)算中，景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)最為重要，其次為景觀破碎度和景觀分離度，其權(quán)重分別為0.3，0.2，0.5[14]；在優(yōu)勢(shì)度計(jì)算中，相對(duì)蓋度最為重要，其次為相對(duì)密度，其權(quán)重分別為0.6，0.4[15]。

2.2.2景觀脆弱度指數(shù)景觀脆弱度表示景觀類型所代表的生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾時(shí)的易損性，此值大小與其在景觀自然演替過(guò)程中所處的階段有關(guān)，一般情況下，處于初級(jí)演替階段、食物鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生物多樣性指數(shù)小的生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱[11]。但是人類活動(dòng)是該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的主要干擾因素之一，而土地利用程度不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，而且反映了人為因素與自然因素的綜合效應(yīng)。研究中把土地利用類型與景觀脆弱性聯(lián)系，耕地=6，未利用地=5，草地=4，水域=3，林地=2，建設(shè)用地=1。其中，耕地最為脆弱，建設(shè)用地最穩(wěn)定，并對(duì)各數(shù)值進(jìn)行專家賦值法，得到各自的脆弱度指數(shù)[16]。

本文采用各景觀類型干擾度和脆弱度來(lái)表征景觀類型生態(tài)安全程度。干擾度越大景觀脆弱性越強(qiáng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全程度就越低，根據(jù)生態(tài)安全與景觀格局之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可確定生態(tài)安全與景觀格局之間的關(guān)系，以下公式見(jiàn)參考文獻(xiàn)[15,17]。

ESi=1-10Ui·Qi

(8)

(9)

式中：ESi——景觀類型生態(tài)安全度；Ui——景觀干擾度；Qi——景觀類型脆弱度；ES——景觀安全度；n——景觀類型數(shù)。

3　結(jié)果與分析

3.1景觀格局變化特征

結(jié)合研究區(qū)2000年、2005年和2010年景觀類型圖，根據(jù)上述計(jì)算公式，利用Fragstats 3.3景觀指數(shù)統(tǒng)計(jì)軟件和Excel 2010的統(tǒng)計(jì)分析功能計(jì)算各類景觀的格局指數(shù)。

近10年，瑪納斯河流域各景觀類型的利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化。由表1可知，未利用地是研究區(qū)域的主要景觀，分布于全區(qū)，其次是耕地，主要分布于瑪納斯河流域的中游以及中下游，二者之和約為70%。總體上是草地、耕地和建設(shè)用地的面積逐漸增加，未利用地、林地和水域面積逐漸減少。其中面積變化速率最快的是建設(shè)用地為7.22%，面積增加到1 436.78 km2，表明了生態(tài)環(huán)境受人類活動(dòng)頻繁、較強(qiáng)的擾動(dòng)，也說(shuō)明近幾年研究區(qū)的城市人口增加，城鎮(zhèn)化發(fā)展較快；其次是林地，林地的變化速率也較快，林地的面積在不斷地減少，由于人口的增加，對(duì)耕地面積的需求也越來(lái)越大，大部分的林地轉(zhuǎn)化為耕地；再次，耕地的變化速率相對(duì)來(lái)說(shuō)也較快，面積增加最多，增加1 751.9 km2，所占面積的比例也增加到23%。

表1　瑪納斯河流域2000-2010年各土地利用類型面積

3.2景觀格局指數(shù)變化分析

由表2可知，從景觀的完整程度看，整個(gè)研究區(qū)域景觀破碎化程度在不斷加劇。對(duì)于每個(gè)地類來(lái)講，林地、水域和耕地的破碎化程度在不斷加劇，建設(shè)用地的破碎化程度在不斷降低，草地和未利用地的破碎化程度先增加后降低。

表2　景觀格局生態(tài)安全指數(shù)

從景觀的優(yōu)勢(shì)度看，2000—2010年優(yōu)勢(shì)度最大的是未利用地，分別為：0.470，0.409，0.385，其次是耕地分別為：0.148，0.188，0.203。草地的優(yōu)勢(shì)度也在不斷增加。說(shuō)明近10年，研究區(qū)域的未利用地和耕地的面積發(fā)生了較大的變化，但始終是研究區(qū)域的優(yōu)勢(shì)景觀，對(duì)景觀結(jié)構(gòu)和類型的變化產(chǎn)生很大影響。

從景觀的分離度看，近10年來(lái)，分離度最大的為建設(shè)用地，其次是林地和水域。分離度越大，表明景觀在地域分布上越分散，景觀分布越復(fù)雜，破碎化程度也越高。

綜上，近10年建設(shè)用地面積增加最快，其干擾度指數(shù)最大，其次是林地和耕地。林地面積不斷減少，耕地面積不斷增加，主要是大量的毀林開(kāi)荒，過(guò)度伐木，導(dǎo)致林地面積減少，分離度增大，森林生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。由于本區(qū)降水量較少，干燥程度很高，地面以疏松的沙性物質(zhì)為主，長(zhǎng)期強(qiáng)烈的開(kāi)發(fā)活動(dòng)導(dǎo)致大面積沙漠化、鹽堿地出現(xiàn)(未利用地包括沙地和鹽堿地)，結(jié)果會(huì)使脆弱性景觀所占比重增大，景觀平均質(zhì)量下降。

3.3景觀格局生態(tài)安全評(píng)價(jià)

由表2和圖1可以看出，10年間林地、水域和耕地景觀的生態(tài)安全度均有所下降，主要原因是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)下，棉花的種植面積迅速增加，導(dǎo)致土地利用程度不斷上升，使大量的林地和未利用地被開(kāi)墾為耕地，導(dǎo)致了林地面積的減少，同時(shí)由于棉花種植需要大量的灌溉用水，使水域面積減小。而草地、未利用地和建設(shè)用地的安全度均是增加的，是因?yàn)榱饔騼?nèi)的大量自然景觀被人工景觀所替代，而這種干擾對(duì)人工景觀是有利的。

圖1　瑪納斯河流域土地利用類型生態(tài)安全度

根據(jù)參考文獻(xiàn)并結(jié)合自己的研究結(jié)果將研究區(qū)景觀格局生態(tài)安全劃為3個(gè)等級(jí)[18]：重警區(qū)[0～0.3]、預(yù)警區(qū)[0.3～0.5]、較安全區(qū)[0.5～0.8]。

從2000年各景觀類型的生態(tài)安全等級(jí)看，未利用地處于重警區(qū)，占流域面積的52.13%；建設(shè)用地、耕地和水域處于預(yù)警區(qū)，占流域面積的24.96%；林地、草地處于較安全區(qū)，占流域面積的20.92%。從2005年各景觀類型的生態(tài)安全等級(jí)看，其中未利用地和耕地處于重警區(qū)，占流域面積的68.99%；建設(shè)用地、水域和草地處于中警區(qū)，占流域面積的24.03%；林地處于較安全區(qū)，占流域面積的7.21%。從2010年各景觀類型的生態(tài)安全等級(jí)看，未利用地和耕地處于重警區(qū)，占流域面積的67.83%；林地和水域處于中警區(qū)，占流域面積的10.10%；草地和建設(shè)用地處于較安全區(qū)，占流域面積的22.08%。

表3　瑪納斯河流域景觀格局生態(tài)安全預(yù)警

10年間，瑪納斯河流域的景觀類型安全等級(jí)發(fā)生了很大的改變，重警區(qū)和較安全區(qū)的面積增加，預(yù)警區(qū)的面積減少。其中重警區(qū)的面積增加了4 026.79 km2，較安全區(qū)面積增加了234.08 km2，預(yù)警區(qū)的面積減少了4 913.71 km2。耕地景觀的安全等級(jí)由預(yù)警區(qū)變?yōu)橹鼐瘏^(qū)，建設(shè)用地由預(yù)警區(qū)變?yōu)檩^安全區(qū)，林地由較安全區(qū)變?yōu)轭A(yù)警區(qū)。可能是近幾年人類干擾活動(dòng)加強(qiáng)，使耕地、建設(shè)用地和林地的生態(tài)安全發(fā)生了很大變化。

由圖2可以看出，處于重警區(qū)的景觀類型分布在研究區(qū)的上游和下游，主要是未利用地，原因是人口數(shù)量的增加導(dǎo)致了大量未利用地的開(kāi)發(fā)利用，人類活動(dòng)對(duì)其干擾強(qiáng)度比較大，2005年和2010年處于中游的耕地由預(yù)警區(qū)變?yōu)橹鼐瘏^(qū)，說(shuō)明近幾年在綠洲地區(qū)人類活動(dòng)對(duì)耕地的干擾度比較明顯；處于預(yù)警區(qū)的景觀類型大部分分布在研究區(qū)的中游和中下游，但是由于耕地景觀安全度的改變使預(yù)警區(qū)越來(lái)越集中于中下游地區(qū)；處于較安全區(qū)的景觀類型分布于研究區(qū)的中上游，主要是林地和草地的分布區(qū)，較安全區(qū)面積增加說(shuō)明近幾年退耕還林還草的工程取得了一定成效。

采用各景觀類型生態(tài)安全度與該景觀類型面積比重的乘積合計(jì)，可數(shù)量化表征瑪納斯河流域景觀格局生態(tài)安全的整體水平，結(jié)果見(jiàn)圖3，瑪納斯河流域的景觀格局生態(tài)安全度呈“V”字型變化。其中2000年瑪納斯河流域景觀格局整體生態(tài)安全水平為0.362，2005年的為0.354，2010年為0.359，景觀格局整體生態(tài)安全水平略有下降。

圖2　瑪納斯河流域景觀格局生態(tài)安全等級(jí)

圖3　整體景觀格局生態(tài)安全度

4　結(jié)論與討論

(1) 近10年瑪納斯河流域景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化，草地、耕地和建設(shè)用地面積呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，林地、未利用地和水域的面積則表現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，其中建設(shè)用地面積增加的最快，由于城市人口不斷增加，研究區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展較快。

(2) 草地受干擾的程度由0.234降為0.239，未利用地由0.344降為0.300，建設(shè)用地由1.316降為0.877，其生態(tài)安全度有所上升；林地受干擾的程度由0.483升為0.682，水域由0.413升為0.450，耕地由0.242升為0.258，其生態(tài)安全度明顯下降。說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)流域景觀的干擾度較大。

(3) 2000—2010年，研究區(qū)內(nèi)處于重警區(qū)的景觀類型的面積在不斷的增加，耕地的生態(tài)安全度由預(yù)警區(qū)變?yōu)橹鼐瘏^(qū)；處于預(yù)警區(qū)景觀類型的面積在逐漸減少，建設(shè)用地由預(yù)警區(qū)變?yōu)檩^安全區(qū)，說(shuō)明雖然建設(shè)用地變化受人類干擾的程度較大，但是這種干擾是有利的；處于較安全區(qū)景觀類型面積呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，但是增加的幅度較小，其中，林地由較安全區(qū)變?yōu)轭A(yù)警區(qū)，由于人口的增加導(dǎo)致對(duì)耕地面積需求的增加，大部分的林地被開(kāi)墾為耕地，使林地的生態(tài)安全度降低。

(4) 總之，2000年景觀格局生態(tài)安全度為0.362，2010年的為0.359，2005年生態(tài)安全度最低為0.354，整體生態(tài)安全度呈“V”字型變化，說(shuō)明2000年以來(lái)的西部大開(kāi)發(fā)造成了新的生態(tài)安全問(wèn)題，而2005年實(shí)施的節(jié)水灌溉及退耕還草等工程產(chǎn)生了明顯的生態(tài)治理成效，生態(tài)環(huán)境逐漸向好的方向發(fā)展。但是2010年景觀格局生態(tài)安全程度較2000年整體有所下降，主要是由于近10年來(lái)人類活動(dòng)對(duì)流域景觀干擾程度加重，使景觀格局的差異變大，瑪納斯河流域整體生態(tài)環(huán)境有所惡化。

本文是基于景觀格局對(duì)瑪納斯河流域的生態(tài)安全進(jìn)行分析，不同于區(qū)域生態(tài)安全，區(qū)域生態(tài)安全是由自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生態(tài)安全共同組成的生態(tài)體系，景觀格局只是區(qū)域生態(tài)安全的重要影響因素之一，并且本文構(gòu)建的景觀生態(tài)安全度不具有絕對(duì)性，只是相對(duì)安全程度。但是人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)景觀格局的變化會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此，本文選用景觀空間結(jié)構(gòu)來(lái)研究瑪納斯河流域的生態(tài)安全也有重要的意義。由于決定景觀生態(tài)安全的干擾度和脆弱度等指標(biāo)難以量化，景觀格局指數(shù)的選擇也有一定的局限，其表征方法的本身有待完善和改善。

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Analysis of Ecological Security of Landscape Pattern in Manas River Watershed of Xinjiang Uygur Autonomous Region

LIANG Ermin, ZHANG Junmin

(CollegeofSciences,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832003,China)

Landscape is a form of the spatial heterogeneity based on resource factors, environmental factors and ecological process, the change of its pattern comprehensively reflects the various ecological relationship and its steady state. Based on the Erdas 9.0 and the ArcGIS 10.0, using three periods of Landsat TM data at the same time, the principle of the landscape pattern index and spatial analysis methods, we set up ecological security index, and quantitatively evaluated the changes of ecological security status according to the isolation, fragmentation as ecological security index in Xinjiang Manas River Basin in recent 10 years. The results show that: (1) nearly a decade the overall ecological security index of landscape pattern dropped from 0.362 to 0.354 and then rose slightly to 0.359, it first changed to deterioration then became better with the V-shape, illustrating the development of the western region caused a new ecological security problems since 2000, the 2005 implementation of water-saving irrigation and returning farmland to grassland and other projects led to a obvious ecological management result; (2) the interference degree of grass dropped from 0.234 to 0.239, the unused land fell from 0.344 to 0.300, construction land fell from 1.316 to 0.877, the ecological security degree had increased; interference degree of woodland rose from 0.483 to 0.682, the water body rose from 0.413 to 0.450, cultivated land rose from 0.242 to 0.258, ecological security degree had fallen markedly; (3) more than 50% of the study area was in the serious area, and the area of serious area was increasing, the safety area accounted for about 20% of study area, the area was small, but increasingly growing; the warning areas in the study area had dropped from 24.96% to 10.10%, the trend of reducing was obvious, illustrating that the ecological environment of Manas River Basin trended to the slight deterioration.

landscape pattern; ecological security; the Manas River Basin

2015-05-21

2015-06-16

國(guó)家自然科學(xué)基金“瑪納斯河流域綠洲經(jīng)濟(jì)—生態(tài)景觀空間分異機(jī)理研究”(41361025)

梁二敏(1990—),女,河南鄭州人,碩士研究生,研究方向?yàn)榫G洲景觀生態(tài)安全。E-mail:lem_jgst@163.com

張軍民(1964—),男,新疆吐魯番人,教授,博士生導(dǎo)師、主要從事綠洲景觀變化及生態(tài)安全研究。E-mail:zjm_tea@shzu.com

X32

A

1005-3409(2016)03-0170-06