華南濕熱山地小流域景觀(guān)格局演變與徑流關(guān)系
——以寧江為例

朱汝雄， 張正棟， 楊傳訓(xùn)， 萬(wàn)露文

(1. 中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院， 廣州 510275; 2. 廣東省防汛搶險(xiǎn)技術(shù)保障中心, 廣州 510635;3. 華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院， 廣州 510631)

華南濕熱山地小流域景觀(guān)格局演變與徑流關(guān)系
——以寧江為例

朱汝雄1,2， 張正棟3*， 楊傳訓(xùn)3， 萬(wàn)露文3

(1. 中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院， 廣州 510275; 2. 廣東省防汛搶險(xiǎn)技術(shù)保障中心, 廣州 510635;3. 華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院， 廣州 510631)

基于1986—2013年寧江流域5個(gè)氣象站降水量和河口水文站徑流量數(shù)據(jù)，以及1986、1995、2005、2013年流域土地覆被分類(lèi)數(shù)據(jù)，運(yùn)用景觀(guān)格局指數(shù)分析和統(tǒng)計(jì)分析方法，分析寧江流域徑流與景觀(guān)格局變化的關(guān)系. 結(jié)果表明：1986—2013年寧江流域降水量波動(dòng)較小，徑流量在2002年之后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，且2002年以前降水量與徑流量曲線(xiàn)吻合一致，2000年以后吻合性較低，運(yùn)用Mann-Kendall檢驗(yàn)法發(fā)現(xiàn)寧江流域年徑流量突變點(diǎn)出現(xiàn)在2002年；1986年以來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展與退耕還林政策的實(shí)施，寧江流域建筑用地、林地、未利用土地面積增加，耕地、草地面積減少，水體面積變化不大；受人類(lèi)活動(dòng)加劇的影響，流域內(nèi)斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)激增，流域整體景觀(guān)破碎度加大；寧江流域徑流量與景觀(guān)斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)及散布與并列指數(shù)相關(guān)性較大，與香農(nóng)多樣性指數(shù)、景觀(guān)蔓延度、斑塊形狀指數(shù)及景觀(guān)形狀指數(shù)相關(guān)性較小. 當(dāng)斑塊數(shù)量大于2 500個(gè)、斑塊密度大于18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)大于66%以及最大斑塊指數(shù)大于50時(shí)，徑流量隨此4個(gè)指數(shù)的增大而增大.

寧江流域； 景觀(guān)格局； 徑流

Keywords： Ning Jiang watershed; landscape pattern; runoff

水資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，也是保障地區(qū)和國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源[1]. 河川徑流是水資源循環(huán)的重要組成部分，對(duì)溝通海陸能源交換起著重要的紐帶作用[2]. 近幾十年，隨著全球氣候的變化及人類(lèi)活動(dòng)的加劇，土地利用發(fā)展的變化導(dǎo)致景觀(guān)格局的演變，而景觀(guān)作為地球表面空間布局的復(fù)合體，其變化反映了景觀(guān)的結(jié)構(gòu)和功能隨時(shí)間的變化過(guò)程與規(guī)律[3]. 不同的景觀(guān)格局改變地表植被的截留量、土壤水分的下滲能力及地表蒸發(fā)量，從而影響河流流域的水文變化過(guò)程，對(duì)河川徑流的時(shí)空變化及水資源的開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生重大影響. 學(xué)者們探討了森林植被景觀(guān)與生態(tài)水文過(guò)程之間的關(guān)系，如發(fā)現(xiàn)流域產(chǎn)水量的變化是森林植被恢復(fù)速度或葉面積指數(shù)的函數(shù)[4]；英國(guó)Plynlimon等流域的試驗(yàn)結(jié)果證明，森林覆蓋的集水區(qū)每年的蒸發(fā)量總高于草地覆蓋區(qū)，原因是由于森林樹(shù)冠截留雨水的蒸發(fā)使整個(gè)集水區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)量增加了1倍[5]; 在太子河景觀(guān)格局變化與徑流研究結(jié)果中表明景觀(guān)格局對(duì)徑流過(guò)程有顯著影響[6]；分析潮河流域時(shí)發(fā)現(xiàn)，徑流量隨著景觀(guān)形狀指數(shù)的增大而減小，斑塊的截留能力最強(qiáng)[7]；采用SWAT模型模擬流域景觀(guān)格局和水文過(guò)程影響，同樣發(fā)現(xiàn)洪水徑流與景觀(guān)格局相關(guān)性最大，林地面積減少降低了流域?qū)?qiáng)降水的截留能力[8]. 寧江作為梅江上游一個(gè)重要支流，是興寧市工農(nóng)業(yè)、生活用水的重要補(bǔ)給來(lái)源，但當(dāng)前對(duì)寧江景觀(guān)格局與徑流的研究為空白. 前人研究景觀(guān)格局與徑流關(guān)系時(shí)所采用的分類(lèi)系統(tǒng)側(cè)重于土地分類(lèi)[9-10]，但寧江自然植被分布面積較大，無(wú)法深入反映植被的自然屬性. 本文以土地覆被標(biāo)準(zhǔn)和景觀(guān)格局指數(shù)為依據(jù)，運(yùn)用Mann-Kendall檢驗(yàn)法及景觀(guān)分析方法分析探討其近幾十年流域范圍內(nèi)景觀(guān)格局與徑流變化，尋找寧江流域景觀(guān)格局與徑流間關(guān)系，為其日后保護(hù)寧江流域的生態(tài)環(huán)境提供參考性意見(jiàn).

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域

寧江流域位于粵東北地區(qū)(圖1)，發(fā)源于江西省尋烏縣荷峰畬?zhuān)灤V東省興寧市南北，至水口站匯合進(jìn)入梅江，主要流經(jīng)興寧盆地，全長(zhǎng)107 km，流域面積1 364.75 km2，占興寧市總面積的65%，是梅江流域面積最大的支流，被稱(chēng)為興寧市的母親河. 寧江流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，全年氣候溫暖濕潤(rùn)，年均降水量為1 426 mm，降水主要集中在4—9月，年均氣溫為21.68 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2 066 h. 流域地形狹長(zhǎng)，北部、東部、西部均為山地，中部為寧江盆地，河流流速湍急，徑流集流快，易出現(xiàn)洪峰. 土壤類(lèi)型以水稻土、赤紅壤為主. 流域植被為亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林、灌木林、人工林及果園，流域內(nèi)林地約占總面積的73%.

圖1 寧江流域區(qū)位及站點(diǎn)分布

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

(1)水文氣象數(shù)據(jù). 選用寧江流域羅崗、黃陂、合水、黃坭陂和水口等5個(gè)氣象站點(diǎn)(圖1)1986—2013年日降水量、氣溫?cái)?shù)據(jù)，寧江控制站河口水文站1986—2013年月徑流量資料，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)與河口水文站.

(2)空間數(shù)據(jù). DEM數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，空間分辨率為30 m；使用了1986、1995、2005、2013年的Landsat TM影像.

2 研究方法

2.1 Mann-Kendall檢驗(yàn)法

Mann-Kendall檢驗(yàn)法(簡(jiǎn)稱(chēng)M-K檢驗(yàn)法)是氣象學(xué)及氣候?qū)W中經(jīng)常用來(lái)進(jìn)行突變檢驗(yàn)的一種方法，適用于水文變量的趨勢(shì)檢驗(yàn)及突變點(diǎn)確定. 該方法已經(jīng)被成熟運(yùn)用于河流徑流泥沙演變分析[11-12]，詳細(xì)原理及計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[13].

2.2 景觀(guān)信息提取

以寧江流域1986、1995、2005、2013年4期Landsat遙感影像為數(shù)據(jù)源，在ENVI 5.1中進(jìn)行校正、裁剪和拼接等預(yù)處理后，為提高解譯精度，開(kāi)展流域野外實(shí)地調(diào)查采樣，建立目視解譯標(biāo)志和標(biāo)準(zhǔn),采取監(jiān)督分類(lèi)方法對(duì)其進(jìn)行目視解譯. 根據(jù)全國(guó)土地分類(lèi)方法和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，將寧江流域土地利用類(lèi)型分為林地、草地、耕地、水體、建筑用地和未利用土地.

利用景觀(guān)格局指數(shù)分析軟件Fragstats4.2，從景觀(guān)格局水平和斑塊類(lèi)型上分析近幾十年寧江流域景觀(guān)變化特征[14]. 結(jié)合前人研究基礎(chǔ)[15-17]和寧江當(dāng)?shù)鼐坝^(guān)格局特征，選擇意義較大且較為常用的8個(gè)指標(biāo)：斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、斑塊形狀指數(shù)(SHAPE)、景觀(guān)形狀指數(shù)(LSI)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、散布與并列指數(shù)(IJI)，這些指標(biāo)分別反映各景觀(guān)類(lèi)型面積、景觀(guān)破碎化程度、景觀(guān)形狀復(fù)雜度以及景觀(guān)均衡性. 并利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，計(jì)算1985—2015年寧江流域在4種景觀(guān)格局下的景觀(guān)格局變化與徑流變化之間的響應(yīng)關(guān)系.

3 結(jié)果與分析

3.1 寧江流域徑流量變化規(guī)律分析

降水量和蒸發(fā)量是影響河流徑流變化的重要因素. 1986年以來(lái)，寧江流域年均氣溫為21.69 ℃，最高氣溫為1998年的22.52 ℃，最低氣溫為1992年的20.97 ℃，氣溫年際變化波動(dòng)較小. 由圖2A可以看出1986—2013年間寧江流域降水量呈上升趨勢(shì)，但上升趨勢(shì)較??；而徑流量呈現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)，且以2006—2012年下降幅度較大. 其中1986—2003年間寧江流域徑流量、降水量變化波動(dòng)較小，徑流量變化趨勢(shì)與降水量變化趨勢(shì)吻合一致；而2003—2013年間寧江流域徑流量、降水量變化波動(dòng)較大，且徑流量與降水量變化吻合度較低. 從圖2B可以看出，寧江流域降水量與徑流量之間有很好的相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)是0.808).

由圖3可知,河口水文站的年徑流量在1986—2002年呈上升趨勢(shì)，在2003—2013年呈下降趨勢(shì)，M-K曲線(xiàn)未能達(dá)到5%顯著水平，其中M-K檢驗(yàn)值U=-1.67,|U|

圖2 寧江流域1986—2013年降水量、徑流量變化趨勢(shì)及關(guān)系

Figure 2 The changing trend and relationship between precipitation and runoff of the Ning Jiang river from 1986 to 2013

圖3 寧江流域1986—2013年徑流量的M-K檢驗(yàn)結(jié)果

Figure 3 Result of M-K test for annual average runoff for Ning Jiang river basin from 1986 to 2013

1986—2013年寧江流域徑流量沒(méi)有發(fā)生顯著變化，但徑流量的變化呈現(xiàn)出明顯的階段性. 由圖4可以看出徑流量在2002年以前呈增加趨勢(shì)，2002年以來(lái)徑流量急劇下降，且在2011年距平值達(dá)到負(fù)值，累積距平值最大值發(fā)生在2002年.

圖4 寧江流域1986—2013年徑流量累積距平值

Figure 4 Cumulative departure curve of runoff in Ning Jiang river basin from 1986 to 2013

3.2 寧江流域土地利用變化分析

采用ENVI 5.1軟件對(duì)4期Landsat影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)、輻射校正，最后采用監(jiān)督分類(lèi)、目視解譯以及GPS野外調(diào)查和采樣驗(yàn)證，依據(jù)本研究特征及寧江流域自然地理環(huán)境特點(diǎn)，參考GB/T 2000—2007《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》，將流域景觀(guān)類(lèi)型分為耕地、草地、林地、水體、建筑用地及未利用土地. 基于混淆矩陣法與野外采集樣點(diǎn)進(jìn)行解譯精度評(píng)價(jià)，遙感影像解譯總體精度達(dá)到85%以上. 圖5為寧江流域4個(gè)不同時(shí)期景觀(guān)格局分布圖.

圖5 寧江流域1986—2013年寧江流域景觀(guān)格局圖

從寧江流域不同時(shí)期景觀(guān)類(lèi)型面積情況看(表1)，流域內(nèi)林地面積最大，從1986年占整個(gè)流域面積的58.4%上升到2013年73.8%，其次是耕地面積，第三是草地面積，三者共占整個(gè)流域面積95%，其余依次為建筑用地、水體、未利用土地. 1986—2013年流域內(nèi)由于開(kāi)展退耕還林、實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展以及人工林的大量增加，林地面積增加28.8%；受當(dāng)?shù)赝烁€林還草政策以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)需要，耕地面積減少61.2%，耕地面積減少主要發(fā)生在寧江市北部；草地因生態(tài)恢復(fù)和人工林栽培逐漸轉(zhuǎn)為林地，導(dǎo)致其面積減少41.6%. 1986年以來(lái)，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)活動(dòng)的加劇，部分耕地轉(zhuǎn)為建筑用地，1986—2013年建筑用地面積增加562%；水域面積主要受人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化影響，因?qū)幗饔蛭挥谌A南亞熱帶季風(fēng)性氣候，年降水量、徑流量較大，上下波動(dòng)較小. 人類(lèi)活動(dòng)的不合理性導(dǎo)致林地、草地的破壞，尤其1986以來(lái)未利用土地呈現(xiàn)為急劇上升.

表1 1986—2013年寧江流域土地利用類(lèi)型面積變化比例

Table 1 Change ratio of area of land-use types in Ning Jiang river basin from 1986 to 2013 %

3.3 寧江流域景觀(guān)格局變化分析

景觀(guān)格局變化是景觀(guān)生態(tài)學(xué)中的核心，通過(guò)對(duì)景觀(guān)格局的分析能更深入理解人類(lèi)活動(dòng)和景觀(guān)構(gòu)成的聯(lián)系[18]. 關(guān)于景觀(guān)格局變化的水文效應(yīng)的研究，近年來(lái)多集中于流域景觀(guān)格局變化對(duì)土壤侵蝕[19]、水土流失[20]和水質(zhì)效應(yīng)[21]的研究. 當(dāng)前景觀(guān)格局的生態(tài)水文效應(yīng)研究越來(lái)越多，但仍然存在一些問(wèn)題亟待解決，景觀(guān)格局指數(shù)的篩選是關(guān)鍵. 如何保證所選的景觀(guān)格局指數(shù)科學(xué)全面還需要進(jìn)一步的研究. 針對(duì)不同土地利用類(lèi)型景觀(guān)格局變化的水文效應(yīng)研究還尚不多見(jiàn)，而有關(guān)不同的土地利用類(lèi)型對(duì)水文過(guò)程影響也不盡相同. 本研究結(jié)合寧江流域當(dāng)?shù)刈匀?、人文?jīng)濟(jì)因素并參考前人研究成果，在斑塊尺度與景觀(guān)尺度上選擇以下8個(gè)指標(biāo)：斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、斑塊形狀指數(shù)(SHAPE)、景觀(guān)形狀指數(shù)(LSI)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、最大斑塊指數(shù)(LPI)和散布與并列指數(shù)(IJI)，各景觀(guān)指標(biāo)計(jì)算公式詳見(jiàn)文獻(xiàn)[16]. 使用Fragstats4.2景觀(guān)分析軟件對(duì)寧江流域1986、1995、2005、2013年4期柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，統(tǒng)計(jì)得到1986—2013年寧江流域景觀(guān)水平上景觀(guān)格局指數(shù)變化(表2).

表2 寧江流域1986—2013年景觀(guān)格局指數(shù)變化Table 2 Change of landscape pattern indices in Ning Jiang river basin from 1986 to 2013

從表2可以看出，1986—2013年間寧江流域景觀(guān)的斑塊數(shù)量從860個(gè)上升到4 702個(gè)，斑塊密度從0.59 個(gè)/km2增加到3.24 個(gè)/km2，二者在1986—1995年發(fā)生突變；景觀(guān)形狀指數(shù)(LSI)在1986—1995年呈下降趨勢(shì)，在1995—2005年呈遞增趨勢(shì)，在2005—2013年再呈下降趨勢(shì)；景觀(guān)聚集度在1986—1995年與2005—2013年呈上升趨勢(shì)，在1995—2005年出現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明在1995—2005年受經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類(lèi)活動(dòng)影響加劇，造成景觀(guān)破碎化程度較高，在2005年以來(lái)受人工育林、封山育林和退耕還林等措施影響，優(yōu)勢(shì)種類(lèi)型形成良好的銜接，降低景觀(guān)的破碎化程度；而整個(gè)流域的Shannon多樣性指數(shù)整體呈下降趨勢(shì).

3.4 景觀(guān)格局與徑流關(guān)系

從圖6可以看出，徑流模數(shù)與斑塊數(shù)量、斑塊密度、散步并列指數(shù)的相關(guān)性比較顯著，R2均大于0.98；當(dāng)斑塊數(shù)量小于2 500個(gè)、斑塊密度小于18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)小于66%時(shí)，徑流量隨此3個(gè)指數(shù)的增大而減??；當(dāng)斑塊數(shù)量大于2 500個(gè)、斑塊密度大于18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)大于66%時(shí)，徑流量隨此3個(gè)指數(shù)的增大而增大；當(dāng)斑塊數(shù)量為2 500個(gè)、斑塊密度為18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)等于66%時(shí)，流域內(nèi)斑塊對(duì)產(chǎn)流、匯流起到較大阻礙作用，寧江流域產(chǎn)流、匯流能力達(dá)到最?。划?dāng)斑塊數(shù)量大于2 500個(gè)、斑塊密度大于18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)大于66%時(shí)，寧江流域內(nèi)產(chǎn)流能力增強(qiáng)，徑流模數(shù)增大.

圖6 景觀(guān)斑塊指標(biāo)與徑流模數(shù)曲線(xiàn)

1986—2013年，寧江流域徑流模數(shù)與香農(nóng)多樣性指數(shù)相關(guān)性不顯著，但物種多樣性小于0.92時(shí)，徑流量隨物種多樣性的增大而減少，當(dāng)香農(nóng)多樣性指數(shù)大于0.92時(shí)，土地利用越多樣，景觀(guān)破碎化程度越高，流域內(nèi)徑流量及徑流模數(shù)隨之上升；當(dāng)蔓延度指數(shù)小于67%，流域景觀(guān)破碎化程度較高，寧江流域徑流模數(shù)出現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)蔓延度指數(shù)大于67%、流域內(nèi)景觀(guān)出現(xiàn)某種類(lèi)型集聚時(shí)，寧江流域徑流模數(shù)呈上升趨勢(shì)，表明流域內(nèi)有助于產(chǎn)生匯流的某種類(lèi)型面積比上升. 分析結(jié)果表明，香農(nóng)多樣性指數(shù)、景觀(guān)蔓延度、斑塊形狀指數(shù)以及景觀(guān)形狀指數(shù)與徑流模數(shù)相關(guān)性不高(圖7).

圖7 景觀(guān)格局特征與徑流模數(shù)曲線(xiàn)

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)寧江江流域1986—2013年河流水沙變化特征以及影響因素的研究，得出以下主要結(jié)論：

(1)1986—2013年，寧江流域降水量變化較小，徑流量卻呈現(xiàn)小幅下降. 2002年以前降水量與徑流量實(shí)測(cè)吻合曲線(xiàn)較為一致，2002年以后實(shí)測(cè)吻合曲線(xiàn)變化較大，利用M-K突變性檢驗(yàn)寧江流域年徑流量變化，結(jié)果證實(shí)，2002年為流域徑流量變化突變年，徑流量在2002年之后出現(xiàn)先明顯下降. 流域內(nèi)徑流變化主要受氣候變化的降水影響.

(2)寧江流域內(nèi)土地利用類(lèi)型以林地為主，1986年以來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市規(guī)模擴(kuò)大，流域內(nèi)建筑用地面積增加562%，林地面積增加28.8%，耕地面積減少61.2%，草地面積減少41.6%，未利用土地面積增加172%，水體面積變化波動(dòng)較小. 土地利用類(lèi)型面積在1986—1995年發(fā)生了突變. 1986年以來(lái)流域內(nèi)林地、建筑用地增加，而耕地、草地面積出現(xiàn)銳減，這主要由于國(guó)家進(jìn)一步實(shí)行對(duì)外開(kāi)放及城鎮(zhèn)化發(fā)展，建設(shè)用地需求的擴(kuò)張，同時(shí)由于國(guó)家出臺(tái)《水土保持法》實(shí)行退耕退草還林政策，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)，水土流失也隨之得到防治，從而使流域內(nèi)的林地面積得到增加.

(3)1986年以來(lái)隨著人類(lèi)活動(dòng)的加大，流域內(nèi)的斑塊數(shù)量、斑塊密度和最大斑塊指數(shù)激增，流域整體景觀(guān)破碎化程度加大；流域徑流量變化與景觀(guān)斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)及散布與并列指數(shù)相關(guān)性較大，當(dāng)斑塊數(shù)量大于2 500個(gè)、斑塊密度大于18 個(gè)/km2、散步與并列指數(shù)大于66%以及最大斑塊指數(shù)大于50時(shí)，徑流量隨此4個(gè)指數(shù)的增大而增大；但流域徑流量與香農(nóng)多樣性指數(shù)、景觀(guān)蔓延度、斑塊形狀指數(shù)、景觀(guān)形狀指數(shù)相關(guān)性較小.

[1] 李九一,李麗娟. 中國(guó)水資源對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐能力[J]. 地理學(xué)報(bào),2012,67(3):410-419.

LI J Y,LI L J. Water resources supporting capacity to socio-economic development of China[J]. Acta Geographica Sinica,2012,67(3):410-419

[2] 吳創(chuàng)收,楊世倫,黃世昌,等. 1954—2011年間珠江入海水沙通量變化的多尺度分析[J]. 地理學(xué)報(bào),2014,69(3):422-432.

WU C S,YANG S L,HUANG S C,et al. Multi-scale va-riability of water discharge and sediment load in the Pearl River during 1954-2011[J]. Acta Geographica Sinica,2014,69(3):422-432.

[3] 李晶,周自翔. 延河流域景觀(guān)格局與生態(tài)水文過(guò)程分析[J]. 地理學(xué)報(bào),2014,69(7):933-944.

LI J,ZHOU Z X. Landscape pattern and hydrological processes in Yanhe River basin of China[J]. Acta Geographica Sinica,2014,69(7):933-944.

[4] SWANK W T,LWJR S,DOUGLASS J E. Streamflow changes associated with forest cutting,species conversions,and natural disturbances [M]∥SWANK W T,CROSSLEY D A. Forest Hydrology and Ecology at Coweeta. New York:Springer,1988:297-312.

[5] CALDER I R. Evaporation in the uplands[M]. Chichester:Wilcy,1990:148.

[6] 張婷,張楠,張遠(yuǎn),等. 太子河流域景觀(guān)格局對(duì)流域徑流的影響[J]. 水土保持通報(bào),2013,33(5):165-171.

ZHANG T,ZHANG N,ZHANG Y,et al. Effects of landscape patterns on runoff in Taizi River Basin[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2013,33(5):165-171.

[7] 婁俊鵬,張志強(qiáng),郭軍庭,等. 潮河流域景觀(guān)格局變化對(duì)徑流的影響[J]. 水土保持通報(bào),2015,35(4):34-39.

LOU J P,ZHANG Z Q,GUO J T,et al. Impact of landscape pattern change on runoff in Chaohe River Watershed[J]. 2015,35(4):34-39.

[8] 林炳青,陳興偉,陳瑩,等. 流域景觀(guān)格局變化對(duì)洪枯徑流影響的SWAT模型模擬分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(7):1772-1780.

LIN B Q,CHEN X W,CHEN Y,et al. Simulations and analysis on the effects of landscape pattern change on flood and flow on SWAT model[J]. Acta Ecologica Sinica,2014,34(7):1772-1780.

[9] 李崇巍,劉世榮,孫鵬森,等. 岷江上游景觀(guān)格局及生態(tài)水文特征分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(4):691-698.

LI C W,LIU S R,SUN P S,et al. Analysis on landscape pattern and eco-hydrological characteristics at the upstream of Minjiang River[J]. Acta Ecologica Sinica,2005,25(4):691-698.

[10] 黃青. 塔里木河中游景觀(guān)格局與生態(tài)水文過(guò)程的耦合分析[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境,2008,22(9):83-87.

HUANG Q. Coupling relations between landscape pattern and eco-hydrology process in the middle reaches of Tarim River[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment,2008,22(9):83-87.

[11] WANG Y,DING Y,YE B,et al. Contributions of climate and human activities to changes in runoff of the Yellow and Yangtze rivers from 1950 to 2008[J]. Earth Sciences,2013,56(8):1398-1412.

[12] 向亮,郝立生,安月改,等. 51a河北省降水時(shí)空分布及變化特征[J]. 干旱區(qū)地理,2014,37(1):56-65.

XIANG L,HAO L S,AN Y G,et al. Time-spatial distribution and variational characteristics of rainfall in Hebei Province in 51 years[J]. Arid Land Geography,2014,37(1):56-65.

[13] 魏鳳英. 現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù) [M]. 2版. 北京:氣象出版社,2007.

[14] 陳利頂,李秀珍,傅伯杰,等. 中國(guó)景觀(guān)生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程與未來(lái)研究重點(diǎn)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(12):3129-3141.

CHEN L D,LI X Z,FU B J,et al. Development history and future research priorities of landscape ecology in China[J]. Acta Ecologica Sinica,2014,34(12):3129-3141.

[15] 李秀珍,布仁倉(cāng),常禹,等. 景觀(guān)格局指標(biāo)對(duì)不同景觀(guān)格局的反應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2004,24(1):123-134.

LI X Z,BU R C,CHANG Y,et al. The response of landscape metrics against pattern scenarios[J]. Acta Ecologica Sinica,2004,24(1):123-134.

[16] 陳利頂,呂一河,傅伯杰,等. 基于模式識(shí)別的景觀(guān)格局分析與尺度轉(zhuǎn)換研究框架[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(3):663-670.

CHEN L D,Lü Y H,FU B J,et al. A framework on landscape pattern analysis and scale change by using pattern recognition approach [J]. Acta Ecologica Sinica,2006,26(3):663-670.

[17] 布仁倉(cāng),胡遠(yuǎn)滿(mǎn),常禹,等. 景觀(guān)指數(shù)之間的相關(guān)分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(10):2764-2775.

BU R C,HU Y M,CHANG Y,et al. A correlation analysis on landscape metrics[J]. Acta Ecologica Sinica,2005,25(10):2764-2775.

[18] 鄔建國(guó). 景觀(guān)生態(tài)學(xué)：格局、過(guò)程、尺度與等級(jí) [M]. 2版. 北京:高等教育出版社,2007.

[19] 劉宇,呂一河,傅伯杰. 景觀(guān)格局-土壤侵蝕研究中景觀(guān)指數(shù)的意義解釋及局限性[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(1):267-275.

LIU Y,Lü Y H,FU B J. Implication and limitation of landscape metrics in delineating relationship between landscape pattern and soil erosion [J]. Acta Ecologica Sinica,2011,31(1):267-275.

[20] 傅伯杰,邱揚(yáng),王軍,等. 黃土丘陵小流域土地利用變化對(duì)水土流失的影響[J]. 地理學(xué)報(bào),2002,57(6):717-722.

FU B J,QIU Y,WANG J,et al. Effect simulations of land use change on the runoff and erosion for a gully catchment of the loess plateau,China[J]. Acta Ggeographica Sinica,2002,57(6):717-722.

[21] 劉麗娟,李小玉,何興元. 流域尺度上的景觀(guān)格局與河流水質(zhì)關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(19):5460-5465.

LIU L J,LI X Y,HE X Y. Advances in the studying of the relationship between landscape pattern and river water quality at the watershed scale[J]. Acta Ecologica Sinica,2011,31(19):5460-5465.

Relationship between Landscape Pattern Change and Runoff in the Southern China Humid Area River Basin：A Case Study of Ning Jiang

ZHU Ruxiong1, 2, ZHANG Zhengdong3*, YANG Chuanxun3, WAN Luwen3

(1. School of Geography Science and Planning, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China; 2. Technological Support Center of Flood Control of Guangdong Province, Guangzhou 510635, China;3. School of Geography, South China Normal University, Guangzhou 510631, China)

Based on the precipitation of five meteorological stations of Ning Jiang river and hydrological date gathered from Hekou station from 1986 to 2013, landscape pattern metrics with land use and land cover date derived from the Landsat TM imagery acquired in 1986, 1995, 2005 and 2013,the changes in landscape pattern are performed statistically with SPSS program to analyze the relationship between landscape index and runoff. The results indicate that the amount of precipitation has no obvious varieties while the runoff has appeared significant descendent trend since 2002. With the development of urbanization and returning the dry upland to forest or grass land from 1980s, the area of construction land, forestland and virgin land have increased dramatically. However, grassland, cultivated land and water area have been decreased. Influenced by human activities, the number of patch (NP), patch density(PD), largest patch index(LPI) were decreased sharply in 1986-2013, and the river basin landscape fragmentation degree was increased in recent years. The effect of NP, PD, LPI, IJJ on runoff is significant, while the Shannon’s diversity index(SHDI), Landscape shape index(LSI), Contagion index(CONTAG), patch shape index(PSI) show that there is no effect on the runoff change. When the number of patch is more than 2 500, the patch density is greater than 18 per squre kilometer, the largest patch index is bigger than 66% or the largest patch index is more than 50, the runoff is increased accordingly.

2016-01-25 《華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》網(wǎng)址：http://journal.scnu.edu.cn/n

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41471147);華南師范大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2015lkxm39)

*通訊作者:張正棟，教授，Email:zhangzdedu@163.com.

S715.3

A

1000-5463(2017)05-0079-07

【中文責(zé)編：莊曉瓊 英文審校：肖菁】