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Comparison of land cover/use changes in recent 10 years in two watersheds of Wolong Naure Reserve

近十年卧龙地区流域土地覆盖/利用变化分区对比研究


土地利用与生态系统保护之间的矛盾直接影响着卧龙保护区及周边地区的土地覆盖变化,为考察人类活动对卧龙地区土地覆盖/利用变化的影响,对近十年卧龙两流域土地覆盖/变化进行了分区对比研究,结果表明,卧龙地区两流域及其分区土地覆盖/利用变化趋势有所不同。主要差异表现在:①寿溪、渔子溪流域虽然林地面积均有所增加,但林地破碎化程度远远高于渔子溪。灌丛在寿溪流域的比重减少而在渔子溪流域增加。②分区比较的结果为,林地的增加主要发生在寿溪保护区的外部和渔子溪保护区内部,草地的减少主要发生在两流域保护区内部。③两流域总体土地利用变化率随河谷缓冲带的扩张变化趋势相反。④两流域各类型转移概率不同导致未来转移方向的不同。Markov模型预测,未来十年渔子溪流域林地、灌丛的增加和草地的减少仍较明显,寿溪流域林地面积继续增加,农田、灌丛继续减少。

The conflicts between land use and ecosystem protection influenced the landcover change of Wolong Nature Reserve and its surrounding area. In order to examine the impacts of human activities on the land use/cover change of Wolong area, the landuse changes in recent 10 years are compared within watersheds. The results showed that the trends of the landuse change were different in the two watersheds and their subareas, details were as follow. 1) The total area of woods increased slightly in Shouxi and Yuzixi, while in Shouxi, the fragment degree of woods increased significantly and much higher than Yuzixi. The area of shrubs increased inYuzixi but decreased in Shouxi. 2) Subarea comparsion research showed the area increase of woods occurred outside of the nature reserve in Shouxi and inside in Yuzixi. The area decrease of grassland occurred inside the nature reserve in the two watersheds. 3) The trends of collective land use change rate in the two watersheds are converse with the buffer expanding. 4) The different transition probabilities of landuse change resulted in different transition directions in the two watersheds. According to the Markov model, the increase of woodland and shrubs and the decrease of grassland area will maintain in Shouxi in the next 10years. So do the increase of woodland and the decrease of farmland and shrubs in Yuzixi.


全 文 : 万方数据
万方数据
2期 杨娟,等:近十年卧龙地区流域土地覆盖/利用变化分区对比研究
地面积略有增加,但林地斑块数量急剧增加。相比较
而言,渔子溪流域土地利用的主要变化是:农田面积
和斑块数量略有增加;林地、灌丛的面积略有增加,
灌丛的斑块数量减少,草地面积和平均斑块大小略有
减少。由此推测,寿溪流域虽然林地面积增加了,但
同时伴随着林地破碎化的加剧,且破碎化程度远远高
于渔子溪。渔子溪流域农田面积虽略有增加,但破碎
化程度反而加剧了,草地的破碎化也有加剧趋势,而
林地、灌丛的破碎化程度略有降低。
2.2卧龙两流域土地利用变化分区比较
根据流域边界和保护区行政边界对卧龙地区进行
分区比较,根据以下公式(1)计算保护区内外两流域
的一级土地利用变化率,结果见表1。
总体而言,卧龙全流域主要土地利用类型的变化趋势
为:耕地减少,林地、灌丛增加,草地减少。区域对
比而言,两流域土地利用变化的幅度和方向有所不同,
其中耕地、灌丛、其他类型的变化方向两流域相反。
具体表现为:寿溪流域以林地的增加和其余6种类型
土地利用的减少,林地的增加幅度以及耕地、其他类
型的减小幅度均高于全区。其中保护区内部表现为林
地的增加和灌丛、草地、其他类型的减少,外部表现
为城镇、耕地、灌丛、水域的减少及林地、草地的增
加;渔子溪流域表现为草地、水域的减少,耕地、林
地、灌丛和其他类型的增加,草地的减小幅度高于全
区,其中卧龙保护区内部表现为林地、灌丛及其他类
型的增加及耕地、草地、水域的减少,保护区外部耕
地、灌丛、草地的增加及林地、水域的减少。
为了进一步对两流域人为活动敏感的河谷区进行
分区比较,根据公式(2)计算两流域河谷缓冲带附近
的区域总体土地利用变化,结果见图3。
一般而言,河谷缓冲区往往是土地利用类型变化
E
lo
—N
器鬯
陋等
荦5呈
裂i
嚣量

最显著的区域,渔子溪和寿溪均表现出500m缓冲带
内的总体土地利用变化较大的特点。而且寿溪流域随
着缓冲区的扩张,总体土地利用变化率有下降的趋势,
反映出流域土地利用与人类活动的强度和范围直接相
关。然而卧龙地区渔子溪流域的总体土地利用趋势表
现却表现出先降后升的趋势。
2.3卧龙流域土地覆盖/利用类型未来组成的Markov
转移矩阵分析
Markov链模型在土地利用/覆盖变化的应用非常
广泛[7】,[8】。如果转移概率不变,则不同景观要素类型
尽管初期所占面积不同,但最后它们之问却能达到一
定的平衡。但是实际上,不同时期转移概率是不会不
发生变化,它要因社会一经济和自然条件的变化而变
化。这里假设近10年的转移概率不变,因此利用2000
年土地覆盖/利用类型面积构成比例构建初始矩阵,代
入Markov转移矩阵模型,按照公式(3),经过一次
转换后,预测lO年后两流域土地利用/覆盖类型的可
能组成如表2所示。
由于各类型转入和转出的概率不同以及各土地利
用类型在流域所占的比重不同,因此导致两流域总体
转移方向的不同,转移概率的具体差异表现为:寿溪
流域主要转移趋势为农田转为林地,灌丛转为农田,
林地,草地转为灌丛,林地转化为草地;渔子溪流域
主要转移趋势为农田转化为林地,灌丛转化为农田、
林地,草地转为林地,灌丛。

虽然未来10年两流域土地覆盖/利用的结果表
明,渔子溪流域林地、灌丛的增加和草地的减少仍较
明显,农田面积基本保持稳定;寿溪流域林地面积继
续增加,农田、灌丛继续减少,而草地的变化不明显。
由于城镇、水域及其他类型在景观中所占比重相
对较小,而且变化不大,因此这里不作分析。
3

g
=








图2 1990年至2000年卧龙流域主要土地利用类型斑块数量(左)和平均斑块大小(右)变化
Fig.2Theco唧areofpatchnuInber(1eft)andmeanpatchsize(nghDoft eminlyandusetypesinWolonga1.eabetween1990
and2000
万方数据
100 生态科学 24卷
图3 卧龙两流域河谷缓冲带分布(左)及总体土地利用变化率变化(右)
Fj譬.3Thedistributj蚰ofbu仃ers(Ieft)jntbe垤儿eyandtheco¨ectjvelandusechange馏似rjght)changewjthebu玎er麟panding
inWolongarea .

表l 卧龙流域土地利用类型的变化率K
!垒垒!呈!:!:塾曼!璺坠坚坚!!!塾垒望g!!翌!曼£垄21望型旦12翌g璺堡璺 ..一——土地利用类型 寿溪流域Shouxiwatershed 渔予溪流域Yuzixiwatershed卧龙地区woIongarea
L柚dusetype——T————i————了———1————r————了一
城镇T0、ⅣII ~ 0.“‰ 一3.1l‰ 一 一 一 一3.11‰
农田Fannland
林地Ⅵbodlalld
灌丛Shfllbs
草地GrasslaIld
水】或Wjtera ea
+O.56‰
-4.30‰
一0.84‰
一2.49‰
+3.13‰
一5.75‰
+3.68‰
一1.60‰
一2.49‰
+1.42‰
一5.62‰
一0.61‰
一1.60‰
一0.67‰
+1.41‰
+35.34‰
一11.44‰
一17.18‰
+52.12‰
一1.5‰
+3.00‰
+7.96‰
一O.48‰
+2.87‰
+1.0l‰
+31.80‰
一11.39‰
一7.33‰
一1.59‰
+1.17‰
+22.79‰
一10.97‰
-4.88‰
其他Others 一222.38%o 一 一222.38‰+0.2l‰ 一 +0.22‰ 一0.53‰
表2卧龙地区不同时期土地利用类型组成
流域 土地利用类型 !!垫 !!塑 型!!
WjtershedLarIduset),p 面积Area比例(%) 面积舡ea 比例(%) 面积Area 比例(%)
寿溪 城镇Town 0.159 O.03 O.159 o·03 u·l,9 u·u3
Shouxi
渔子溪
Yllzixi
农田F姗land
林地wbodlarId
灌丛Shrubs
草地GrasslaJld
水域Waterarea
其他0thers
农田FannI锄d
林地Wbodl锄d
灌丛Shmbs
草地Gr瓠sland
水域W缸erarea
56.980
430.249
82.110
32.229
0.964
0.063
11.604
667.341
255.693
774.399
1.423
9.45 56:835 9.43 56.69l 9.4l
71.38 430.867 71.48 431.478 71.58
13.62 81.669 13.55 81.232 13.48
5.35 32.2ll 5.34 32.193 5.34
0.16 0.964 O.16 O.964 0.16
0.叭 0.049 0.0l 0.038 0.0l
0.67 11.639 0.67 11.676 0.67
38.55 668.069 38.59 668.832 38.64
14.77 263.794 15.24 271.699 15.70
44.74 765.554 44.23 756.863 43.72
0.08 1.404 0。08 1.388 0.08
其他omers 20.555 1.19 20.556 1.19 20.557 1.19
万方数据
2期
杨娟,等:近十年卧龙地区流域土地覆盖/利用变化分区对比研究1013结论及讨论尽管目前卧龙自然保护区的管理受到很多批评,
但从流域尺度的分区比较还是能够反映出国家政策在卧龙地区土地覆盖/利用变化中的突出作用。历史上卧
龙地区渔子溪流域曾经历了连续的森林采伐和更新, 同时公路的建设加重了对流域核心区及流域景观整体
性的破坏【5】。相比较而言,寿溪的源头相对保存完好,
人为活动对流域景观的影响呈辐射状,表现出由流域
出口处向中心沿河向上的扩散趋势(见图1)。本研究
结果表明,卧龙地区翼薹蓁蔫№鲤蓁羹雾冀塑蓠矧萋
蓁雾墨雾冀霁霎蓁蓁霎霪鬟冀西鹫垂蠢塑蠢霎;豢坠
嚣鍪蠢冀鋈孺羹翼筇墼鬟羹酲霪酬i囊錾羹羹纛霎塑
雾谫霸i薹蓁萋惹潦鐾蓁蒿塞鬻粪毳篓蓁薰冀薹錾囊
冀程霪;羹塑羹竺囊基运篓羹鼬雾露委塑蓥耋雾蝰蓁蒌
es,i.e.NuggetefI-ect
increaSes.Itshowsthatmespatialheterogeneit、rcaused
bv舢dom协cI.easest()o.Randomf.ac觚iIlcIude
hlnuenc ceofscaleandmeasureerr.or.Duetomesa]m【e
measureen.orfbrallt11e)【tents.mefin rcharacterof
vadationiscoveredupwitllmeincreasiIlgeXtent.T}le
scaleerrorshowsoutiIlthef.omlofnuggete金.ect.From
meextentof2kmtoO.5km,meratioofImggettosillis
descending行om0.3356toO.2238.Thiss owsmatme
proportionofr飙dom.causedsp融ialheterogenei锣tole
totalspatialheterogenei西JS日(z)isdecreaS ngwhile
mecontributionofal】to卜con.elationto tllespatial
hetero鼬neiWisincreasi王19.Fi96f时吐1errevealsthat缸1e
seIIli.vari孤ceoflandscapedi、rersi田takesondi丘.erent
sensitivitiesatdi凰rentextents.Accordillgt di任.erent
par锄eters,wefindmesenli—varianceofSHDImodelat
thextentof1kmsimulatesbest.
RangerevealsmespatialdistaIlceofSHDI’sspatial
dependency.AtO.5lcrnextem,spatialau o—correlationof
SHDIapearSwi廿1intllelocalscopeandisappears
whenexceeding4.15km.WheneXtentsincrease,姗窖es
increaSe correspondently.ThusSHDIdoesavespatial
dependencVinmuchlargerscope.Wiminexte tof
O.5km。when^reaches23km。serni—v撕anceofSHDI
beginstobeonthedecline.Sinceu1.banlandscape
pattemis annularlyexpanding.Whenthedis锄ce
extendst0}theomersideofthes锄ecircle,mesi ilarit、厂
丽1lincrease,heterogene时alldseIIli—V撕allceecr ase.
Thatperf.ectlymeets11e仃endofs锄i.variance纽n96.
Andt11istrendalsoindicatesmatnlesinlilarityof
landscapepattemwimineverycircleisreaso】c12lblef}0m
interio 工to:xte矗or【l21.

5 concIusions
(1)Asf打asⅡler spectivelandscapeindicesare
concemed,diff.erentindiceshavedi珏.eremresponsesto
也eckmgir塔grains.hl吐lispaper’LSIcontinuously
decreas ss吐legrain creases,SHDI,SHEInuctuate
wimt量le:iIlcreasin2graillS.CONl’AG锄dPAn乙久Cof
di毹rempatchtypesdi蜀Feralittleasthegrai芏lenla玛es.n
isconcluded廿1atSHDIa ldSHEIaremores nsitiveo
t11echallgeofgraill,yetCONl’AGa11dPAH己ACareles5
sensit v0131.。

(2)spatialvariationof1a dscapediversityhaslle
mostcomplexi田witht11esmallestextent.Rand咖pan
(scale andme弱ureerror)rIlerelycomnbutedli tleto
tlletota1vadation(spatialheterogeneitv)whileSpatial
auto.correlationcontributedmosto it. Thefiner
characterofspatialv riationisc veredupalongwi吐l山e
enlarginextent.Thatresultsinmeincreaseofnugget
e任.ect and me(1ecI.easeof t11e sDatial
autO—con.elation—causedvariationtometotalv撕ation.
万方数据
近十年卧龙地区流域土地覆盖/利用变化分区对比研究
作者: 杨娟, 葛剑平, 屠强, YANG Juan, GE Jian-ping, TU Qiang
作者单位: 杨娟,YANG Juan(清华大学水利水电工程系,北京,100084), 葛剑平,GE Jian-ping(北京师
范大学生命科学学院,北京,100875), 屠强,TU Qiang(中国地质大学地球科学与资源学院
,北京,100083)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2005,24(2)
被引用次数: 4次

参考文献(8条)
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引证文献(4条)
1.谢芳.邱国玉.尹婧.熊育久.王佩 泾河流域40年的土地利用/覆盖变化分区对比研究[期刊论文]-自然资源学报
2009(8)
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绿洲为例[期刊论文]-干旱区地理 2006(4)


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