全 文 ：银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响
任志远１，２，３∗　 张　 晗１，２，３
（ １陕西师范大学旅游与环境学院， 西安 ７１００６２； ２陕西师范大学西北国土资源研究中心， 西安 ７１００６２； ３陕西师范大学西北历
史环境与经济社会发展研究院， 西安 ７１００６２）
摘　 要　 景观格局脆弱性能反映生态系统的不稳定性和对外界干扰的敏感性，有助于了解生
态环境的状态和变化趋势．以银川盆地为研究对象，结合景观敏感性和景观适应性 ２个维度获
取 ２００１和 ２０１３年研究区景观格局脆弱度的分布情况，并探讨土地利用程度综合指数、综合
土地利用动态度、土地利用变化重要性指数和多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响．
结果表明： 土地利用程度综合指数的增加主要由耕地、林地、建设用地引起，耕地、林地的比
例越高脆弱度越低，建设用地作用相反；随着综合土地利用类型动态度的增加，建设用地显著
提高景观格局脆弱度，其次是草地，林地显著降低景观格局脆弱度，其次是耕地；随着土地利
用变化重要性指数的增加，耕地显著降低景观格局脆弱度，其次是林地，草地有较弱趋势，规
律不明显，建设用地显著提高景观格局脆弱度；耕地、林地、草地为主要转移类型时，建设用地
的增加会提高景观格局脆弱度，建设用地为主要转移类型时，林地和草地会提高景观格局脆
弱度，耕地作用相反．土地利用类型数量的变化在一定程度上可以影响土地空间结构变化，为
合理开发利用土地资源提供参考依据．三元图能有效地反映多种土地利用变化类型对景观格
局脆弱度的影响，丰富了土地利用变化研究的内容．
关键词　 银川盆地； 景观格局； 脆弱性； 土地利用变化； 三元图
本文由教育部人文社会科学重点研究基地项目（１４ＪＪＤ８４０００４）和国家自然科学基金面上项目（４１３７１５２３）资助 Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
Ｍａｊｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｕｍａｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ Ｓｏｃｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ （１４ＪＪＤ８４０００４） ａｎｄ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （４１３７１５２３） ．
２０１５⁃０４⁃０８ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１５⁃１０⁃２６ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｒｅｎｚｈｙ＠ ｓｎｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ
Ｃｈｉｎａ． ＲＥＮ Ｚｈｉ⁃ｙｕａｎ１，２，３∗， ＺＨＡＮＧ Ｈａｎ１，２，３ （ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｏｕｒｉｓｍ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｓｈａａｎｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００６２， Ｃｈｉｎａ； ２Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｌａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ Ｎｏｒｔｈ⁃
ｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ， Ｓｈａａｎｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００６２， Ｃｈｉｎａ； ３Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ａｎｄ Ｓｏｃｉｏ⁃Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ， Ｓｈａａｎｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ ａｎ ７１００６２，
Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｆｌｅｃｔｓ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ
ｔｏ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ａｎｄ ｈｅｌｐｓ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ ｕｓｅｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ
ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ， ａｎｄ ｇｏｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌ⁃
ｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ２００１ ａｎｄ ２０１３． Ｏｕｒ ｓｔｕｄｙ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｅｇｒｅｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｎｄｅｘ，
ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｇｒｅｅ， ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｙｐｅｓ
ｏｆ ｌａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｅｇｒｅｅ ｃｏｍｐｏ⁃
ｓｉｔｅ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ， ｆｏｒｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ．
Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ ｏｒ ｆｏｒｅｓｔ， ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃ⁃
ｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｈａｄ ｔｈｅ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｅｆｆｅｃｔ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｇｒｅｅ， ｔｈｅ ｃｏｎ⁃
ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｇｒａｓｓｌａｎｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｅｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
ｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ． Ａｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ
ｃｈａｎｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ， ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
ｆｏｒｅｓｔ， ｔｈｅ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｈａｄ ａ ｗｅａｋｅｒ ｔｒｅｎｄ ｗｉｔｈ ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｐａｔｔｅｒｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
ｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ， ｆｏｒｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 １月　 第 ２７卷　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊａｎ． ２０１６， ２７（１）： ２４３－２４９　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０１．０１３
ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ， ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａ⁃
ｂｉｌｉｔｙ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｙｐｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ， ｔｈｅ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ａｎｄ ｆｏｒｅｓｔ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ ｈａｄ ｔｈｅ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｅｆｆｅｃｔ． Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ
ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｏｆｆｅｒ ａ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｕｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ． Ｔｈｅ ｔｅｒｎａｒｙ ｄｉａｇｒａｍ ｃｏｕｌｄ ｒｅｆｌｅｃｔ
ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｗｈｉｃｈ ｄｉａｇｒａｍ ｅｎ⁃
ｒｉｃｈｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ； ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ； ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ； ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ； ｔｅｒｎａｒｙ ｄｉａｇｒａｍ．
　 　 景观格局指景观的空间结构特征，是景观组成
单元的类型、数目及空间分布与配置，是景观异质性
在空间上的综合表现［１］，能够较好地反映区域生态
环境脆弱性程度［２］ ．生态脆弱性最主要的特征是其
系统的不稳定性和对外界干扰的敏感性，同等干扰
下，脆弱的生态系统更容易朝着不利于自身和人类
开发利用的方向发展［３－５］ ．景观格局脆弱性指由于景
观格局在受到外界扰动时所表现出来的敏感性以及
缺乏适应能力从而使景观系统的结构、功能和特性
容易发生改变的一种属性，采用景观格局脆弱度指
数衡量［６］ ．目前，景观格局脆弱度的研究较少，研究
较多的是通过景观格局与自然社会因子结合，评价
生态脆弱性、景观敏感性、生态安全．景观是反映过
去土地利用实践的人类历史和遗迹的证据［７］，某种
程度上土地利用变化等同于景观格局变化，当前的
研究主要集中在单一土地类型的景观指数变
化［８－９］、不同情景土地利用格局对景观格局的影
响［１０－１１］、土地经济生态位与景观指数的关系［１２］等
方面，缺乏土地利用变化对景观格局脆弱性影响的
研究．本文以银川盆地为例，探讨了综合土地利用类
型动态度、土地利用程度综合指数和土地利用变化
重要性指数对景观格局脆弱性的影响，旨在为合理
开发利用该区土地、促进景观生态安全提供支持和
服务．
１　 研究地区与研究方法
１􀆰 １　 研究区概况
银川盆地位于宁夏回族自治区北部，南起青铜
峡峡口冲积扇，北至石嘴山，西靠贺兰山，东倚鄂尔
多斯台地，南北长 １７０ ｋｍ 左右，东西宽 ５０ ～ ６０ ｋｍ
（图 １），地势西高东低．黄河自盆地西南端进入，全
长 １９３ ｋｍ，是灌溉用水的主要来源．研究区处中温带
干旱区，属典型的大陆性气候，年均气温 ８～９ ℃，无
霜期 ４～５个月，年均降水量 ２００ ｍｍ左右，年蒸发量
２０００ ｍｍ左右，接近降雨量的 １０ 倍．银川盆地辖银
川市、吴忠市和石嘴山市，是黄河流域中上游地区重
图 １　 研究区位置
Ｆｉｇ．１　 Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ．
要的工农业生产基地，也是带动宁夏回族自治区及
周边地区国民经济发展的重要核心地区［１３］ ．
１􀆰 ２　 数据来源及单元网格的划分
本研究选取 Ｌａｎｄｓａｔ ５ 和 Ｌａｎｄｓａｔ ８ ＴＭ 影像作
为数据源，空间分辨率 ３０ ｍ，时间分辨率 １６ ｄ，选取
轨道号 １２９ ／ ３３和 １２９ ／ ３４每年夏、秋季两景影像，利
用最大似然法监督分类，之后建立合并规则，获取
２００１和 ２０１３ 年银川盆地林地、耕地、草地、建设用
地、水体和未利用地 ６大类土地利用数据，Ｋａｐｐａ 系
数分别为 ０．８６８２和 ０．８７５１．考虑到尺度效应、研究区
范围和计算机效率［１４－１５］，本文以 １ ｋｍ×１ ｋｍ网格单
元为研究尺度，共得到 ７１９６ 个网格．每个网格中各
土地利用类型景观指数的计算通过 ＡｒｃＧＩＳ 中 Ｐａｔｃｈ
Ａｎａｌｙｓｉｓ插件获取［１６］ ．
１􀆰 ３　 景观格局脆弱度
景观格局脆弱性取决于人类活动对景观系统的
外在影响和系统本身的应对能力．孙才志等［６］利用
景观敏感度指数（ＬＳＩ）和景观适应度指数（ＬＡＩ）构
建景观格局脆弱度（ＬＶＩ，简称脆弱度），ＬＶＩ值越大，
４４２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
表示生态系统越脆弱．其中，ＬＳＩ 可以用景观干扰度
指数（Ｕ）和景观类型易损度（Ｖ）衡量，前者代表外
界的干扰程度，后者代表景观对干扰的抵抗程度．景
观干扰度指数通常以破碎度 （ ＦＮ）、分维数倒数
（ＦＤ）、优势度（ＤＯ）加权求和，其权重依次为 ０􀆰 ５、
０􀆰 ３、０．２［１７－１８］ ．结合银川盆地草地和未利用地容易被
改变、耕地其次易改变、而林地由于退耕还林的政策
易受到保护、水体和建设用地不易改变的特点，将景
观类型易损度［１９］划分为 ６个相对权重分值，未利用
地＝ ６、草地 ＝ ５、耕地 ＝ ４、林地 ＝ ３、水体 ＝ ２、建设用
地＝ １．ＬＡＩ与系统多样性有关，结构越复杂且分布越
均匀，系统越稳定．本文选择斑块丰度密度指数
（ＰＲＤ）、Ｓｈａｎｎｏｎ 多样性指数（ＳＨＤＩ）和 Ｓｈａｎｎｏｎ 均
匀性指数（ＳＨＥＩ）构建 ＬＡＩ［６］ ．
ＬＶＩ＝ＬＳＩ×（１－ＬＡＩ） （１）
ＬＳＩ ＝∑
ｎ
ｉ ＝ １
Ｕｉ × Ｖｉ （２）
Ｕｉ ＝ａＦＮｉ×ｂＦＤｉ×ｃＤＯｉ （３）
ＬＡＩ＝ＰＲＤ×ＳＨＤＩ×ＳＨＥＩ （４）
银川盆地各网格脆弱度分为 ４ 级：０ ～ ３．５ 为低
脆弱度，３．５～４．５ 为中等脆弱度，４．５ ～ ５．５ 为较高脆
弱度，＞５．５为高脆弱度．
１􀆰 ４　 土地利用变化
１􀆰 ４􀆰 １综合土地利用类型动态度　 综合土地利用类
型动态度（简称动态度）假设一较短时段内土地利
用年变化为线性变化，则区域综合土地利用变化的
速度可以表示为［２０］：
ＬＣ ＝
∑
ｎ
ｉ ＝ １
ΔＬＵｉ －ｊ
２∑
ｎ
ｉ ＝ １
ＬＵｉ
× １
Ｔ
× １００％ （５）
式中：ＬＵｉ为研究初期第 ｉ 类土地利用类型面积；
ΔＬＵｉ－ｊ表示研究时段内第 ｉ类土地利用类型转为非 ｉ
类土地利用类型面积的绝对值；Ｔ为监测时段长度，
当 Ｔ 设定为年时，ＬＣ 值就是研究区土地利用年变
化率．
１􀆰 ４􀆰 ２土地利用程度综合指数　 土地利用程度综合
指数（简称综合指数）反映人类对土地利用的深度
和广度．银川盆地以耕地和草地为主，大量稀疏草地
分布在贺兰山东部等地，稀疏草地的利用程度较低．
本文在刘纪远［２１］和刘金巍等［２２］研究的基础上对不
同土地利用类型赋分，分别为未利用地 １ 分、草地 ２
分、水体和林地 ３分、耕地 ４ 分、建设用地 ５ 分．研究
区土地利用程度综合指数计算公式如下：
Ｌａ ＝ １００ × ∑
ｎ
ｉ ＝ １
Ａｉ × Ｃ ｉ （６）
式中：Ｌａ是网格单元的土地利用程度综合指数；Ａｉ为
该网格第 ｉ土地利用类型分级值；Ｃ ｉ为该网格第 ｉ级
土地利用类型所占网格面积的百分比．
１􀆰 ４􀆰 ３土地利用变化重要性指数　 土地利用变化重
要性指数（简称重要性指数）反映某一区域主要土
地利用变化的方向［２３］，公式如下：
Ｃ ｉ ＝
Ａｉ
∑
ｎ
ｉ ＝ １
Ａｉ
× １００％ （７）
式中：Ａｉ为第 ｉ类土地变化的面积；Ｃ ｉ为第 ｉ 类变化
类型的土地利用变化重要性指数，Ｃ ｉ值越大表示该
类别土地变化越占主导．
１􀆰 ５　 三元图
利用三元图可构建一个等边三角形坐标系统，
描述三元系统中各变量的相对比例关系，常用于地
矿、土壤领域［２４］ ．各变量的数量要标准化为 ０ ～ １，使
得 ３个变量之和为 １，利用 Ｏｒｉｇｉｎ软件获取．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 景观格局脆弱度与土地利用的时空变化特征
２􀆰 １􀆰 １景观格局脆弱度时空分布特征　 由图 ２ 可以
看出，２００１年银川盆地脆弱度较低，大部分区域为
中等脆弱度，西部贺兰山部分脆弱度最低，贺兰山与
盆地平原过渡部分脆弱度较高．２０１３年，银川盆地脆
弱度明显升高，尤其是银川市和石嘴山市，贺兰山部
分依然保持较低的脆弱度．
２􀆰 １􀆰 ２景观格局脆弱度与土地利用动态变化特征　 根
据 ２００１—２０１３年研究区每个网格前后脆弱度等级
图 ２　 银川盆地景观格局脆弱度分布
Ｆｉｇ． ２ 　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ
Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ．
５４２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 任志远等： 银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响　 　 　 　 　 　
的变化，将景观格局脆弱度变化分为 ５级，分别为下
降快（脆弱度下降超过 １ 个等级）、下降（脆弱度下
降 １个等级）、不变（脆弱度等级不变）、上升（脆弱
度上升 １个等级）、上升快（脆弱度上升超过 １ 个等
级）．由图 ３ａ可以看出，研究区大部分区域等级未发
生变化，脆弱度上升的地区主要集中在城市周围．
以重要性指数＞５０％的土地类型为网格的土地
转移类型，获取 ２００１—２０１３ 年土地转移类型图（图
３ｂ）．银川市和石嘴山市建设用地扩张迅速，林地增
加主要分布在吴忠市和永宁县，草地增加主要分布
在惠农区北部和平罗县东部，耕地扩张集中在盆地
北部．由于水体和未利用地的面积较小且变化不明
显，本研究不予考虑．
２􀆰 ２　 土地利用变化对景观格局脆弱度的影响
２􀆰 ２􀆰 １土地利用程度综合指数的影响　 根据土地利
用程度综合指数的大小，按照 ０ ～ ２５０、２５０ ～ ３００、
３００～３５０、３５０～４００、４００～５００划分为低、较低、一般、
较高和高 ５个级别，并获取不同等级网格脆弱度的
分布情况（图 ４）．随着综合指数的增加，２００１ 年脆弱
度低等级网格所占比例先减后增，中等等级先增后
减，较高等级保持稳定，高等级小幅上升后减少；
２０１３年低等级先减少后趋于平稳，中等等级保持稳
定，较高等级先增加后减少，高等级呈增加趋势．综
合指数由低到一般变化时，研究期间具有相同的变
化趋势，随着林、耕地的增加，网格破碎度提高，导致
脆弱度增加．综合指数由一般向高变化时，研究期间
图 ３　 银川盆地景观格局脆弱度变化分布（Ⅰ）和土地转移
类型（Ⅱ）
Ｆｉｇ．３　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａ⁃
ｂｉｌｉｔｙ （Ⅰ） ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｙｐｅ （Ⅱ） ｉｎ Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ．
Ａ： 下降快 Ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆａｓｔ； Ｂ： 下降 Ｄｅｃｒｅａｓｅ； Ｃ： 不变 Ｕｎｃｈａｎｇｉｎｇ； Ｄ：
上升 Ｉｎｃｒｅａｓｅ； Ｅ： 上升快 Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｆａｓｔ． ａ） 林地 Ｆｏｒｅｓｔ； ｂ） 耕地
Ａｒｅａｂｌｅ ｌａｎｄ； ｃ） 草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ； ｄ） 建设用地 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ． 下同
Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
图 ４　 不同土地利用程度景观格局脆弱度分布
Ｆｉｇ． ４ 　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ａｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｅｇｒｅｅｓ．
Ⅰ： 低 Ｌｏｗ； Ⅱ： 中等 Ｍｅｄｉｕｍ； Ⅲ： 较高 Ｈｉｇｈ； Ⅳ： 高 Ｈｉｇｈｅｒ．
的变化趋势有所差异，２００１ 年高等级的比例逐渐下
降而 ２０１３ 年则上升，２００１ 年低等级的比例大幅上
升而 ２０１３年保持稳定，原因在于引起综合指数增加
的方式不同，２００１ 年以耕地增加为主而 ２０１３ 年则
以建设用地增加为主．当网格以耕地为主时，破碎度
低，脆弱度较低．建设用地增加容易破坏耕地的分布
格局，引起破碎度增加，提高脆弱度．
２􀆰 ２􀆰 ２综合土地利用类型动态度的影响　 根据综合
土地利用类型动态度的大小，按照 ０～１％、１％ ～２％、
２％～３％、＞３％划分为低、一般、较高和高 ４ 个级别，
并获取不同等级脆弱度变化网格的分布情况（图
５）．随着动态度的增加，土地变化速率加快，不变等
级网格的比例明显减少，上升快等级的比例明显增
加，上升等级的比例小幅增加，下降等级的比例减
少，下降快等级的比例保持稳定．
　 　 由图 ６可以看出，随着主要土地转移类型的动
态度升高，林地快速扩张，其脆弱度下降的比例增
加，上升的比例保持稳定；耕地的变化速度对脆弱度
的影响较小，各脆弱度变化等级的比例保持稳定；草
地的快速扩张容易引起脆弱度上升，随着动态度的
增加，上升快的比例略有增加，上升的比例增加显
著，下降的比例略有减少；建设用地对脆弱度的影响
极其显著，随着动态度的增加，上升快和上升的比例
６４２ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
图 ５　 不同综合土地利用类型动态度对景观格局脆弱度的
影响
Ｆｉｇ．５　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｙｎａｍｉｃ
ｄｅｇｒｅｅ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ．
图 ６　 主要土地转移类型下综合土地利用类型动态度对景
观格局脆弱度的影响
Ｆｉｇ．６　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｇｒｅｅ ｏｎ ｌａｎｄ⁃
ｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｍａｉｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ．
明显增加，不变、下降和下降快的比例明显减少．
２􀆰 ２􀆰 ３土地利用变化重要性指数对景观格局脆弱度
的影响　 由于动态度较低的网格对脆弱度的影响也
较低，因此在研究重要性指数的影响时以动态度较
高和高等级的网格（即动态度＞２％）为研究对象．由
图 ７可知，林地的重要性指数越高，脆弱度下降快的
比例增加，下降的比例减少，上升的比例增加，上升
快的比例减少，上升和下降的比例基本稳定；耕地的
重要性指数越高，上升的比例减少，下降的比例增
加；草地的重要性指数越高，下降快的比例减少，下
降的比例增加，上升的比例增加，上升快的比例减
少，整体表现为上升的比例减少，下降的比例增加；
图 ７　 主要土地转移类型下土地利用变化重要性指数对景
观格局脆弱度的影响
Ｆｉｇ．７　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｌａｎｄ⁃
ｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｍａｉｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ．
７４２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 任志远等： 银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响　 　 　 　 　 　
图 ８　 多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响
Ｆｉｇ．８　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ
ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ．
建设用地的重要性指数越高，下降的比例减少，上升
的比例增加，且上升的比例远大于下降的比例．
２􀆰 ２􀆰 ４多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响
　 土地利用变化复杂多变，脆弱度受到多种土地利
用类型变化共同影响，以各主要土地转移类型重要
性指数介于 ５０％～８０％、３种次要土地转移类型的重
要性指数之和＞２０％的网格为样本，用色彩表示脆弱
度变化，反映在以 ３ 种次要土地转移类型为坐标轴
的三元空间中（图 ８）．研究区土地转移主要朝耕地
和建设用地发展，其次是林草地．以林、耕、草为主要
土地转移类型时，林、耕、草的增加能够降低脆弱度，
建设用地的增加则提高脆弱度．建设用地的扩张主
要伴随林草地的扩张，林草地增加的目的在于提高
绿化面积，新增斑块小且分散，提高了网格的破碎
度，脆弱度逐渐升高，而耕地的比例增加主要是进行
土地整理，破碎度降低的同时提高了网格的适应性，
脆弱度逐渐降低．
３　 结　 　 论
景观格局脆弱度与土地利用变化密切相关．银
川盆地土地利用程度综合指数的增加主要由耕地、
林地、建设用地引起，耕地、林地的比例越高景观格
局脆弱度越低，建设用地作用相反；随着综合土地利
用类型动态度的增加，建设用地显著提高景观格局
脆弱度，其次是草地，林地显著降低景观格局脆弱
度，其次是耕地；随着土地利用变化重要性指数的增
加，耕地显著降低景观格局脆弱度，其次是林地，草
地有较弱趋势，规律不明显，建设用地显著提高景观
格局脆弱度；耕地、林地、草地为主要转移类型时，建
设用地的增加会提高景观格局脆弱度，建设用地为
主要转移类型时，林地和草地会提高景观格局脆弱
度，耕地作用相反．土地利用类型数量的变化一定程
度上可以影响土地空间结构变化，控制建设用地扩
张，加大植被覆盖面积可以有效地降低景观格局脆
弱度．此外，在种树种草的同时，还应注意种植范围
的空间规划，避免植被覆盖破碎化．
土地利用变化复杂多样，研究单元内多种土地
变化方式共同影响景观格局脆弱度．本文根据重要
性指数筛选主要土地转移类型，利用三元图表现 ３
种次要土地转移类型的影响，其结果可以为定量控
制土地利用变化提供参考．
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ｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ （物探与化探）， ２０１４， ３８（２）： ３７７－
３８４ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 任志远，男，１９５３ 年生，教授、博士生导师． 主要
从事土地变化与生态安全研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｒｅｎｚｈｙ＠ ｓｎｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
责任编辑　 杨　 弘
任志远， 张晗． 银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响． 应用生态学报， ２０１６， ２７（１）： ２４３－２４９
Ｒｅｎ Ｚ⁃Ｙ， Ｚｈａｎｇ Ｈ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｂａｓｉｎ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， ２０１６， ２７（１）： ２４３－２４９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
９４２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 任志远等： 银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响