土地利用結(jié)構(gòu)與景觀格局對(duì)黎河水質(zhì)的影響

摘要：黎河是引灤入津工程的唯一連接通道，探究土地利用結(jié)構(gòu)與景觀格局對(duì)黎河水質(zhì)的影響，可為合理優(yōu)化流域土地資源、保護(hù)流域水質(zhì)安全提供參考。2022 年3 月至6 月選取了12 個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集水樣，并檢測(cè)了化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、總磷（TP）、溶解氧（DO）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）等5 個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。基于遙感數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，利用GIS 軟件生成4 種空間尺度的圓形緩沖區(qū)域，提取了不同空間尺度的景觀格局指數(shù)，采用相關(guān)分析和冗余分析（RDA），探討了土地利用結(jié)構(gòu)與景觀格局對(duì)水質(zhì)的影響。結(jié)果表明：（1）黎河水質(zhì)整體較好，總體達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，但仍存在超標(biāo)水質(zhì)，其中輸水期水質(zhì)明顯好于非輸水期；多數(shù)點(diǎn)位COD、TP 值超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，其余水質(zhì)指標(biāo)年均濃度均達(dá)到Ⅱ類以內(nèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；（2）不同尺度緩沖半徑內(nèi)占地類型均以林地、耕地、建設(shè)用地為主，建設(shè)用地、水域面積比例的增加可導(dǎo)致水質(zhì)的惡化，林地、草地增加可對(duì)水質(zhì)起到提升作用；（3）不同空間尺度緩沖區(qū)景觀格局指數(shù)對(duì)水質(zhì)具有較好的解釋度，500 m半徑緩沖區(qū)景觀格局對(duì)水質(zhì)的解釋能力最強(qiáng)，解釋度達(dá)59.8%，其次為1 000 m尺度（56.0%）。因此，要加強(qiáng)500 m半徑緩沖區(qū)尺度土地利用的優(yōu)化，嚴(yán)格控制流域建設(shè)用地、水域面積的增加。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)；土地利用；景觀格局；引灤入津工程；黎河

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-3075（2024）03-0078-08

水質(zhì)是河湖生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標(biāo)，水質(zhì)的好壞在保障生態(tài)安全和維持經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用（楊勝天等，2017；Peng amp; Li，2020；Zhang et al，2022）。水質(zhì)對(duì)土地利用、景觀格局變化尤為敏感（劉超等，2021）。土地利用結(jié)構(gòu)在很大程度上反映著流域內(nèi)“源”“匯”景觀類型的組成，空間格局特征決定著物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程，兩者深刻影響著流域內(nèi)的環(huán)境變化（Marina et al，2007）。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，人類生產(chǎn)生活改變了土地利用方式與自然景觀格局，流域水質(zhì)也隨之變化（Gaoet al，2018；Ullah et al，2018；徐啟渝等，2020a）。因此，探究土地利用結(jié)構(gòu)、景觀格局與水質(zhì)的關(guān)系，對(duì)維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康及水資源的可持續(xù)利用具有重要意義，同時(shí)也利于優(yōu)化流域土地利用結(jié)構(gòu)和水文環(huán)境治理。

近年來，土地利用結(jié)構(gòu)、景觀格局與水質(zhì)之間的關(guān)系已成為眾多學(xué)者研究的焦點(diǎn)。裴宇等（2022）的研究表明，貴陽市“兩湖一庫”流域林地面積比例和景觀指數(shù)與流域水質(zhì)指標(biāo)整體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而建設(shè)用地面積比例和景觀指數(shù)與水質(zhì)指標(biāo)整體呈正相關(guān)關(guān)系；林地、水田與居民建設(shè)用地是影響鄱陽湖流域贛江水質(zhì)最顯著的土地利用類型組合（徐啟渝等，2020b）；在100 m流溪河河岸帶緩沖區(qū)內(nèi)，水域是影響水質(zhì)的主要土地利用類型（朱愛萍等，2023）；胡琳和李思悅（2020）探究了龍川江流域不同尺度土地利用結(jié)構(gòu)和景觀格局對(duì)水質(zhì)的影響，結(jié)果表明林地對(duì)流域水質(zhì)有正面影響，耕地、建設(shè)用地對(duì)水質(zhì)有負(fù)面影響。針對(duì)不同流域相關(guān)研究已經(jīng)頗多，綜合更多學(xué)者（段少瓊等，2017；王杰等，2018；Janardan amp; Chang，2018；馮娜娜等，2020）研究結(jié)果，土地利用類型和景觀格局對(duì)水質(zhì)具有顯著影響，但由于流域地域差異性、自然屬性差異以及選取的景觀指標(biāo)和水質(zhì)指標(biāo)不同，導(dǎo)致土地利用和景觀格局對(duì)水質(zhì)的影響也有差異。

黎河是引灤入津工程唯一輸水大動(dòng)脈，其水質(zhì)的好壞直接影響于橋水庫水質(zhì)，關(guān)系到天津人民生產(chǎn)生活安全。黎河流域總面積562 km2，河道總長(zhǎng)度74 km，其中遵化市境內(nèi)流域面積546 km2，長(zhǎng)64 km，其中57.6 km 天然河道作為引灤入津輸水線敞開式輸水段，沿線涉及8 個(gè)行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)、79 個(gè)自然村，靠近輸水工程河道的村莊35 個(gè)，沿線居民生產(chǎn)生活活動(dòng)劇烈，土地利用方式和景觀格局發(fā)生改變，對(duì)引灤入津工程的水質(zhì)產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，黎河承擔(dān)著遵化市防洪任務(wù)，是遵化市源匯、灌溉、通道和棲息地生態(tài)功能的重要生態(tài)廊道，具有重要的資源與生態(tài)戰(zhàn)略價(jià)值。目前關(guān)于黎河水質(zhì)與土地利用和景觀格局之間的關(guān)系還未見報(bào)道，鑒于此本研究選取黎河遵化段12個(gè)具有代表性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)重要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，采用相關(guān)分析和冗余分析（RDA）探討土地利用結(jié)構(gòu)、景觀格局與黎河水質(zhì)的關(guān)系，為引灤工程水質(zhì)保護(hù)、沿線景觀格局優(yōu)化提供科學(xué)參考。