西藏普蘭縣土地覆被景觀分析

徐霞

（四川師范大學(xué) 地理與資源科學(xué)學(xué)院，成都 610101）

景觀生態(tài)學(xué)是地理學(xué)與生態(tài)學(xué)之間的交叉學(xué)科［1］。景觀結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)出的空間異質(zhì)性特征，使其不但成為認(rèn)識(shí)和研究比物種、種群、群落或生態(tài)系統(tǒng)更大尺度的生態(tài)過程的框架，而且由于人類的經(jīng)濟(jì)、開發(fā)活動(dòng)也是主要在景觀層次上進(jìn)行的，也使景觀成為研究人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的合適尺度［2］。景觀生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面:空間異質(zhì)性或格局的形成及動(dòng)態(tài)；空間異質(zhì)性與生態(tài)學(xué)過程的相互作用；景觀的等級(jí)結(jié)構(gòu)特征；格局－過程－尺度之間的相互關(guān)系；人類活動(dòng)與景觀結(jié)構(gòu)、功能的反饋關(guān)系及景觀異質(zhì)性（或多樣性）的維持和管理［3－8］。土地是人類最基本的生產(chǎn)資料和最重要的勞動(dòng)對(duì)象，它的利用方式和利用強(qiáng)度影響著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程，同時(shí)也影響著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和自然資源的可持續(xù)發(fā)展［9］。深入理解與分析縣域尺度上的土地覆被景觀格局，以及影響其產(chǎn)生與發(fā)展的地形、土壤等因素，可以為政府進(jìn)行土地整理、開發(fā)利用及宏觀調(diào)控提供重要的依據(jù)。從研究方法上看，早期景觀生態(tài)學(xué)方法主要是利用航片、各種照片和地圖資料來(lái)研究景觀的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，以區(qū)域地理和植被調(diào)查方法為特點(diǎn)，目前，隨著遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)代景觀生態(tài)學(xué)在研究宏觀尺度上景觀結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)諸方面的方法也發(fā)生了顯著變化［10］。

西藏普蘭縣由于人口數(shù)量少，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響小，土地覆被主要是自然形成的景觀，如何根據(jù)其土地覆被特點(diǎn)，合理利用土地資源，提高土地生產(chǎn)效益，成為實(shí)現(xiàn)普蘭縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然資源可持續(xù)發(fā)展的重要課題。本文運(yùn)用景觀格局空間分析方法與生態(tài)位態(tài)勢(shì)理論，分析普蘭縣的土地覆被在空間格局上的分布特征，并從生態(tài)位角度上揭示其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地覆被的關(guān)系。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

普蘭縣是位于西藏西南部的半農(nóng)半牧縣，是西藏佛教圣地之一，地理坐標(biāo)為東經(jīng)80°27′－82°30′，北緯30°00′－31°13′，南鄰尼泊爾，東接西藏的仲巴，北靠札達(dá)縣與革縣。全縣面積為1.25萬(wàn)km2，縣域平均海拔4500 m以上。該縣以高原山地為主，中部較高，主要山峰有納木那尼峰，為喜馬拉雅的主要高峰之一，以及岡底斯山的主要山峰——岡仁波齊峰（神山），這兩大山脈構(gòu)成普蘭的地貌骨架。縣內(nèi)有著名的湖泊——瑪旁雍錯(cuò)（佛教中的圣湖），以及其西邊的縣內(nèi)第二大湖——拉昂錯(cuò)，構(gòu)成了縣內(nèi)重要的濕地景觀，并由此延伸出發(fā)達(dá)的水系。境內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，斷裂發(fā)育，地表破碎；由于境內(nèi)地層地質(zhì)年齡短，成土年齡短，加之海拔高，氣候寒冷，物理風(fēng)化占主導(dǎo)地位，土壤化學(xué)風(fēng)化及成土作用弱，因此土層淺薄，土壤粗骨性強(qiáng)，石礫含量高，耕作土壤主要為粉砂土，有季節(jié)性凍土情況，土壤有機(jī)質(zhì)、含氮屬中下水平；由于氣候?qū)儆跍貨龈珊禋夂騾^(qū)，特點(diǎn)是氣溫低、多大風(fēng)，年均溫度僅為3.1℃，全年最大風(fēng)速達(dá)19m／s，冰凍期長(zhǎng)，降水不均勻，年降水量為168.6mm，其中1－3月份的降水量占全年的32%，暖季降雨量（6－9月）占全年的57%，導(dǎo)致風(fēng)力、水力、凍融侵蝕作用在藏西地區(qū)都有著不同程度的體現(xiàn)，同時(shí)存在著水蝕、風(fēng)力、凍融三種土壤侵蝕作用。

1.2 研究方法

本研究擬采用2008年的比例尺為1∶50000 Landsat假彩色合成影像圖（分辨率為30m×30m）進(jìn)行土地利用的遙感解譯，據(jù)野外勘測(cè)校正，依據(jù)遙感影像形狀、大小、色調(diào)、紋理結(jié)構(gòu)、陰影、立體感、分布特征、周圍環(huán)境等因子，建立土地利用類型景觀與土壤侵蝕類型和強(qiáng)度景觀的判讀標(biāo)志，并結(jié)合國(guó)家環(huán)保局在全國(guó)開展的生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用遙感影像提取的NDVI植被指數(shù)（主要用于區(qū)分不同覆蓋度的草地），將普蘭縣土地覆被景觀劃分為旱地、灌木林地、疏林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、湖泊、灘地、永久性雪地、沙地、鹽堿地、沼澤地、裸土地、裸巖及沙礫地15種。同時(shí)運(yùn)用ARCGIS軟件將普蘭縣1∶25萬(wàn)等高線數(shù)據(jù)生成Tin數(shù)字高程模型，用以分析普蘭縣土地利用結(jié)構(gòu)與地形因素的關(guān)系及空間分布特點(diǎn)。本文應(yīng)用的土壤數(shù)據(jù)庫(kù)主要來(lái)源于全國(guó)1∶25萬(wàn)土壤類型圖。

1.3 景觀指數(shù)

景觀的空間和時(shí)間異質(zhì)性受相鄰系統(tǒng)間能流、物流、物種流和信息流的影響［11－12］，如荒漠化土地覆被景觀與灌木景觀相鄰，如果有利于灌木景觀發(fā)展的土壤、地質(zhì)、氣候等條件發(fā)生變化，則荒漠化景觀將逐步吞噬灌木景觀，造成生態(tài)環(huán)境的惡化。景觀分析中，由面積、周長(zhǎng)等表面信息高度濃縮形成的景觀格局信息即景觀指數(shù)，它反映了不同景觀結(jié)構(gòu)的組成和空間配置。通過對(duì)表征景觀空間特征的各類景觀指數(shù)進(jìn)行分析，可以更好地理解普蘭縣土地覆被之間的相互關(guān)系與能量物質(zhì)交換。利用所建立的土地覆被空間信息庫(kù)，分別運(yùn)用Fragstats 2.3（Arcview版）分別進(jìn)行景觀指數(shù)［13－14］的計(jì)算與分析。

1.4 生態(tài)位態(tài)與勢(shì)理論

生態(tài)位是生物單元在特定生態(tài)系統(tǒng)中與環(huán)境相互作用過程中所形成的相對(duì)地位與作用［15］，主要包括兩個(gè)方面:一是生物單元的狀態(tài)（能量、生物量、個(gè)體數(shù)量、資源占有量、適應(yīng)能力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技發(fā)展水平等），是過去生長(zhǎng)發(fā)育、學(xué)習(xí)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及與環(huán)境相互作用積累的結(jié)果，即生態(tài)位的態(tài)；二是生物單元對(duì)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)影響力或支配力，如能量和物質(zhì)變換的速率、生產(chǎn)力、增長(zhǎng)率、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、占據(jù)新生境的能力，即生態(tài)位的勢(shì)。在考慮某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)n個(gè)生物單元中生物單元i的生態(tài)位時(shí)可以用下列方程式來(lái)表示:

式中:i，j＝1，2，…，n，即土地利用類型；Ni——生物單元i的生態(tài)位，根據(jù)本文研究即為土地覆被的生態(tài)位；Si——生物單元（土地覆被）j的態(tài)；Pj——生物單元j的勢(shì)；Ai，Aj——量綱轉(zhuǎn)換系數(shù)。該公式的分子部分即為各土地覆被單元的絕對(duì)生態(tài)位，它與其他土地覆被單元絕對(duì)生態(tài)位之和（即公式的分母部分）即為該種生物的相對(duì)生態(tài)位，也叫生物單元i的生態(tài)位，它表示了該生物單元在一定系統(tǒng)中與其它生物單元的相對(duì)地位和作用。土地覆被受自然條件與社會(huì)因素共同作用的系統(tǒng)，不同類型的土地覆被在整個(gè)土地覆被系統(tǒng)中呈現(xiàn)出不同的經(jīng)濟(jì)以及結(jié)構(gòu)生態(tài)位［16－20］。根據(jù)1995－2008年的普蘭縣統(tǒng)計(jì)資料，以農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益為態(tài)，產(chǎn)值變化率為勢(shì)，計(jì)算出經(jīng)濟(jì)生態(tài)位；同時(shí)以各類土地覆被面積為態(tài)，景觀指數(shù)為勢(shì)，計(jì)算出土地覆被格局生態(tài)位。

2 結(jié)果與分析

由影像圖分析得出的普蘭縣土地覆被結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，1∶25萬(wàn)等高線生成的Tin數(shù)字高程模型如圖2所示，由土地覆被結(jié)構(gòu)圖所求得的各類景觀指數(shù)如表1所示。

2.1 土地覆被景觀的空間分布特點(diǎn)及景觀指數(shù)分析

圖1 土地利用類型景觀

由圖1所示，普蘭縣的土地覆被以裸巖為主，占全縣景觀面積的38.49%，是普蘭縣的基質(zhì)景觀；其次為中覆蓋度與低覆蓋度的草地，達(dá)到17%～18%，由于氣候干旱多雨，草地以旱生禾草、雜草為主的溫性草原植被；灌木林地、水域及高覆蓋度草地僅為3%～8%，而旱地、沙地呈零星分布。對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)矢量圖與由1∶25萬(wàn)地形圖生成的Tin高程模型進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出，裸巖主要分布在北部與南部地區(qū)海拔5000 ～6200 m的高山處；草地主要分布在縣境中部及西南部海拔為4500 ～5000 m及河流兩岸的平坦處；全縣有鹽堿地兩處，分布在全縣第三大湖——公珠錯(cuò)旁邊；灌木林與疏林地主要分布在中部、西部地區(qū)海拔為4400 ～5100 m；湖泊主要分布在中部及東部海拔4500 ～4800 m，大小不一；冰川及永久積雪主要分布在西南部海拔在7000 m以上區(qū)域。

圖2 普蘭縣地形TIN模型（由1∶25萬(wàn)地形圖生成）

表1 土地覆被類型景觀指數(shù)

從平均斑塊指數(shù)來(lái)看，裸巖、湖泊類土地為最大的斑塊，其平均斑塊指數(shù)達(dá)到5351 ～6673 hm2；中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、鹽堿地、灌木林地的平均斑塊指數(shù)為其次，達(dá)到1000 ～2000 hm2，這幾類土地利用類型為普蘭縣主要的景觀結(jié)構(gòu)。從伸長(zhǎng)形狀指數(shù)G與形狀指數(shù)SI來(lái)看，兩指數(shù)有著類似的顯示意義，但前者使各土地利用類型的指數(shù)差異性增強(qiáng)；其中灘地、鹽堿地、祼巖、沙地、高覆蓋度草地的形狀指數(shù)偏高，除灘地、高覆蓋度草地外均是退化的景觀類型，其曲折的景觀形狀更加強(qiáng)了生態(tài)退化因素，如鹽堿化、沙化、荒漠化驅(qū)動(dòng)因子等向周邊生態(tài)系統(tǒng)的擴(kuò)散與干擾，增加了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，是普蘭縣生態(tài)退化在景觀指數(shù)上的表現(xiàn)。從面積加權(quán)形狀指數(shù)（AWMSI）上來(lái)看，祼巖景觀具有較高的AWMSI指數(shù)（7.609），說明了普蘭縣裸巖景觀不僅是面積較大、位于高山中部的基質(zhì)景觀，還廣泛影響著全縣自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量交流；分布于平坦地的自然草地AWMSI指數(shù)位于2～3，零星分布的灌木林地也達(dá)到3.025，說明它們是促進(jìn)普蘭縣生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要景觀類型，平均斑塊分維數(shù)與面積加權(quán)形狀指數(shù)具有基本類似的說明。從均勻度指數(shù)（SEI）來(lái)看，旱地、疏林地、沙地、裸土地、砂礫地有0.90以上的SEI值，主要是由于此幾類景觀斑塊數(shù)較少，而灌木林地、草地及冰川永久積雪均有0.84以上的SEI值，且斑塊數(shù)較多，此指數(shù)較好地反映了其空間分布均勻情況，作為基質(zhì)景觀的裸巖僅有0.621的SEI值，說明此景觀斑塊的分布均勻性較差。從斑塊形狀破碎化指數(shù)（FS）來(lái)看，裸巖、中覆蓋度草地FS值最高，達(dá)到0.75～0.87，具有較高的破碎化程度，其次是鹽堿地、灘地、灌木林地、低覆蓋度草地、冰川永久積雪及沙礫地，F(xiàn)S值在0.6～0.7之間，其余景觀FS值較低。從分離度指數(shù)（ni）來(lái)看，值較高的有旱地、沙地、灘地和沼澤地，均為70以上，說明普蘭縣的旱地分散，沒有形成規(guī)模，沙地、灘地、沼澤地景觀斑塊數(shù)少是值偏高的主要原因；分離度最差的有裸巖、草地、灌木林地等，它們的景觀分布呈相對(duì)聚集狀態(tài)。

2.2 土地利用景觀與土壤類型的分析

由圖3所示，普蘭縣土壤類型中寒鈣土為主，占全縣面積的34.72%，其次是洪積泥礫質(zhì)寒凍土（占17.37%）、寒鈣土（占17.3%），以及草氈土（4.46%）、洪積泥礫質(zhì)冷鈣土（3.56%）、石質(zhì)土（3.92%）、潛育草甸土（2.43%）。通過疊加普蘭縣的土壤類型圖與柵格化土地利用圖（如圖3所示）進(jìn)行分析，可以看出，土地利用景觀與土壤類型景觀也有著極大的聯(lián)系。75%的灌木林地與疏林地景觀表層土壤為寒鈣土，海拔在4800 ～5500 m，此外還有部分為石質(zhì)土（12%）、潛育草甸土（8%）、洪積泥礫質(zhì)寒鈣土（5%）。草地景觀的主要土壤類型是洪積泥礫質(zhì)寒鈣土（占78%），海拔也較低，分析其形成原因主要是縣內(nèi)低海拔處土壤多為山坡的流失土壤沖積而成，同時(shí)由于境內(nèi)湖泊分布在低海拔處，能供給周圍草地水分，有利于草地植被的生長(zhǎng)發(fā)育，從而形成占全縣面積約40%的草地景觀，此外還有洪積泥礫質(zhì)冷鈣土（9%）、石質(zhì)土（4%）、洪積泥礫質(zhì)寒鈣土（2%）。總的來(lái)說，普蘭縣土壤比較貧瘠，營(yíng)養(yǎng)成分較少，并多分布在水系附近的山腳處，因此應(yīng)加強(qiáng)這些地方土壤的保護(hù)與開發(fā)。

圖3 普蘭縣1∶25萬(wàn)土壤類型圖

2.3 土地利用結(jié)構(gòu)的景觀生態(tài)位分析

經(jīng)濟(jì)生態(tài)位從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值上反映了普蘭縣土地覆被的功能，景觀指數(shù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)生態(tài)位則反映了土地覆被空間上的結(jié)構(gòu)性，兩者能體現(xiàn)土地覆被在結(jié)構(gòu)與功能上的生態(tài)占有情況。由生態(tài)位理論計(jì)算出的普蘭縣2008年經(jīng)濟(jì)生態(tài)位與結(jié)構(gòu)生態(tài)位，如表2－3所示，普蘭縣農(nóng)林牧的經(jīng)濟(jì)生態(tài)位在結(jié)構(gòu)生態(tài)位上有著顯著的體現(xiàn)，即經(jīng)濟(jì)生態(tài)位最高的牧草地，其平均斑塊大小、形狀指數(shù)、分維數(shù)、均勻度及分離度均較高；而作為半自然景觀的農(nóng)地，具有略低于牧草地的經(jīng)濟(jì)生態(tài)位，卻有著最低的景觀結(jié)構(gòu)生態(tài)位，說明農(nóng)地半自然景觀能夠充分利用資源，比相同結(jié)構(gòu)生態(tài)位下的自然景觀——林地、草地經(jīng)濟(jì)收益更高?？偟膩?lái)說，普蘭縣產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一，發(fā)展水平較低，基本上處于傳統(tǒng)的自然經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，主要作物包括傳統(tǒng)的青稞、春小麥、油菜、豌豆等，牧業(yè)上以養(yǎng)殖牛羊?yàn)橹?，今后?yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田的合理開發(fā)與利用，同時(shí)要擴(kuò)大林地面積，逐步改善生態(tài)環(huán)境，減少荒漠化（如裸地，沙地等）面積。

表2 2008年普蘭縣土地覆被景觀經(jīng)濟(jì)生態(tài)位

3 小結(jié)

通過應(yīng)用生態(tài)景觀學(xué)理論提取了普蘭縣2008年土地覆被景觀指數(shù)，并結(jié)合全縣的TIN數(shù)字高程模型及土壤類型分布圖，分析了該縣土地覆被的特點(diǎn)。由以上分析可以看出普蘭縣是一個(gè)經(jīng)濟(jì)水平比較低的高山縣，自然生態(tài)環(huán)境差，全縣的基質(zhì)景觀為裸巖，是影響生態(tài)環(huán)境的最大干擾景觀，同時(shí)面積較少的林地資源90%為灌木林和疏林地，導(dǎo)致縣內(nèi)多樣性差，生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力也較差。因此，普蘭縣的土地利用結(jié)構(gòu)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)控。

表3 2008年普蘭縣土地覆被景觀結(jié)構(gòu)生態(tài)位

（1）能極大增強(qiáng)普蘭縣生態(tài)環(huán)境自我恢復(fù)及調(diào)控能力的林地資源太少，應(yīng)加大植樹造林的力度，特別是對(duì)海拔在4500 ～5100 m山腰處的林線一帶，種植鄉(xiāng)土樹種形成較穩(wěn)定的林區(qū)，以固持土壤，增加生物多樣性，改善局部小氣候，防止林線以上荒漠化景觀不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。而在土壤較為肥沃，氣候及水源條件較好的林線以下疏林地、灌木林地等區(qū)域可以種植具有一定效益的經(jīng)濟(jì)樹種。

（2）盡管天然草地面積達(dá)到全縣幅圓面積的39%，但由于亂牧、過牧情況嚴(yán)重，同時(shí)缺乏科學(xué)宏觀的管理方式，使草地資源日益退化，進(jìn)一步也導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的惡化。因此需要實(shí)行圍欄、輪牧，“三滅”等管護(hù)工程及必要的草地修復(fù)建設(shè)工程，同時(shí)提倡“家庭養(yǎng)殖場(chǎng)＋農(nóng)戶”及“公司＋基地＋農(nóng)戶”的經(jīng)營(yíng)模式，形成草飼料、草坪、草地、草編工藝、種子、肥料等在內(nèi)的草產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)草地資源的可持續(xù)發(fā)展。

（3）普蘭縣耕地面積僅為全縣幅圓面積的0.11%，但卻是近年來(lái)發(fā)展較快，收益較好的重要產(chǎn)業(yè)，但目前主要還是以傳統(tǒng)的種植作物及管理方式為主，應(yīng)該在今后加大對(duì)普蘭縣耕地資源的開發(fā)與利用，提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)意識(shí)與積極性，引進(jìn)優(yōu)秀農(nóng)作物品種，推廣科學(xué)種植模式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步穩(wěn)定增長(zhǎng)。

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