第27卷 第3期 中 国 岩 溶 V o l.27 N o.3 2008年9月 CA R SOLO G I CA S I N I CA Sep.2008文章编号:1001-4810(2008)03-0255-06石漠化景观格局分布特征及其影响因素分析——以贵州省盘县为例Ξ严宁珍1,李阳兵2(1.西南大学资源环境学院,重庆400716;2.贵州师范大学地理与生物科学学院,贵阳550001)摘 要:以贵州省盘县2004年石漠化现状分布为基础,探讨石漠化斑块的空间组合格局类型及其影响因素。
结果表明,该区石漠化景观呈现出极强度石漠化斑块集中分布型、强度石漠化与无石漠化斑块混合分布型、潜在石漠化与无石漠化为主分布型、轻中度石漠化聚集分布型和石漠化斑块相间分布型5种空间组合分布格局。
人为干扰、自然因素是造成该区石漠化空间格局存在明显差异的主要原因。
从全县来看,石漠化主要分布在坡度10°～17.5°的地带,其次是17.5°～35°的区域。
从发生石漠化的土地类型来看,轻度石漠化主要分布于灌丛和坡耕地,中度石漠化主要分布于中覆盖草地和坡耕地,强度和极强度石漠化主要分布于中覆盖草地和来利用地。
碳酸盐岩的分布、地形地貌和亚热带山地气候差异形成了不同的景观类型,而有限的土地资源和土地利用方式是控制喀斯特石漠化的主导因子。
通过土地利用规模调整和优化,因地适宜实施退耕还林还草等,将有望实现强度、极强度石漠化景观逐渐向无石漠化景观的转变。
关键词:喀斯特石漠化;景观格局;成因;贵州省盘县中图分类号:P901;F301.24 文献标识码:A0 前 言喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一,它以脆弱的生态地质环境为基础,以强烈的不合理人类活动为驱动力,以土地生产力退化为本质,以出现类似荒漠景观为标志[1,2]。
人类不合理活动的干扰,加剧了以“石漠化”为特征的岩溶山区景观演化和景观破碎化进程[3]。
在山地自然条件的制约下,人为干扰的影响范围呈蚕食性扩展,导致景观日趋破碎,先前规模较大、连通度较高的斑块日益被分割为分离的和碎小的斑块[4]。
景观利用在“垂直”方向不适宜的匹配(如陡坡垦殖)和在“水平”方向不合理的空间布局(如景观碎裂化),构成岩溶山地景观退化的主要问题[5]。
从景观以上尺度考虑生态恢复与重建问题已逐渐引起了恢复生态学家的关注,但目前几乎没有涉及石漠化土地空间分布(景观格局)与石漠化过程的相互关系研究。
本文以贵州省盘县石漠化土地为例,阐述石漠化景观格局多样性变化及其影响因素,以期掌握石漠化过程中景观的动态变化规律,这对于认清该地区的石漠化现状和理解石漠化发生的尺度和机理很有必要,同时还可为石漠化的有效防治与管理提供理论依据。
1 研究区概况和研究方法1.1 研究区概况贵州省盘县地处珠江上游南北盘江发源地、云南高原向黔中高原过渡的斜坡部位、广西丘陵与黔西北高原之间的过渡地带,生态地位十分重要。
盘县以高原山地为主体,地势西北高、东南低。
北部与水城接壤的牛棚梁子最高海拔为2807m,中南部隆起,山峰海拔一般为2000～2300m,东部和南部地势较低,海拔一般为1400～1900m(图1)。
多年平均气温为Ξ基金项目:黔教科办(2004)07,教育部“新世纪优秀人才支持计划”(N CET-05-0819)第一作者简介:严宁珍(1971-),女,讲师,研究方向为土地资源利用。
E-m ail:yaningzhen@。
收稿日期:2008-04-0915.2℃,年平均降雨量为1411.7mm 。
碳酸盐岩岩石类型主要为石炭系、二叠系、三叠系连续型灰岩、灰岩夹碎屑岩、灰岩碎屑岩互层、连续型白云岩、白云岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩互层,碳酸盐岩与非碳酸盐岩交错分布。
盘县土地总面积4057km 2,其中岩溶面积2635.98km 2,占土地总面积的64.95%,是贵州喀斯特面积、石漠化面积较大,石漠化程度最严重的几个县份之一,属于贵州省《生态环境建设规划》42个石漠化重点治理县[6]。
2003年底全县总人口为115.99万人,人口平均密度为286人 km 2,农业人口96万人,占总人口的82.76%,是一个典型的人口、农业大县。
各乡镇的人口、土地利用差异较大。
2003年末,盘县有耕地120821.4hm 2,占土地总面积的29.78%,人均耕地0.104hm 2(1.56亩);园地980.92hm 2,占土图1 盘县地貌类型图F ig .1T he m ap of landfo r m types in Panxian county地总面积的0.24%;林业用地163692.83hm 2,占土地总面积的40.35%;牧草地38128.53hm 2,占9.40%。
建设用地11559.36hm 2,占土地总面积的2.85%;未利用地面积39503.24hm 2,占土地总面积的9.74%。
难以利用的裸岩石地36832.99hm 2,占未利用土地总面积的87.9%。
1.2 数据处理研究区喀斯特石漠化数据主要来源于2004年12月份A ST ER 影像解译。
2004年12月和2005年7月在典型地貌和石漠化分布区进行了两次野外调查,涉及全县大部分乡镇。
重点调查石漠化在不同地貌类型的空间分布规律、石漠化与坡度和土地利用类型的关系以及石漠化土地发生演变过程。
同时掌握石漠化遥感影像特征,即中度石漠化遥感影像呈星状,颜色呈绿红、浅绿色;强度石漠化遥感影像呈星状,颜色呈浅灰、灰蓝色;不同石漠化强度解译主要依据0.2km 2的单元中岩石裸露率(%)和图斑中植被+土被覆盖率(%)[7]来判定。
在解译过程中,以1∶25万水文地质图中的岩层分布特征控制喀斯特的边界,并参考1∶25万D E M 、坡度图、和土地利用图资料弥补“同物异谱”和“同谱异物”等问题,以提高分类精度[8]。
与此同时,采用FRA GSTA T S FOR A RCV IE W 软件计算景观指数。
对2004年A ST ER 影像解译数据,通过287个图斑野外抽样验证,其吻合程度达90.24%。
2 结果与讨论2.1 石漠化斑块数量特征盘县碳酸盐岩区域,无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化斑块的面积百分比、斑块数明显高于中度石漠化、强度石漠化和极强度石漠化斑块(表1),说明前3种石漠化是碳酸盐岩分布区的主导景观类型,它们表1 2004年盘县不同石漠化类型的景观生态学特征T ab .1L andscape eco logical characteristics of karst rocky desertificati on in Panxiang in 2004石漠化类型面积百分比斑块数平均斑块大小平均形状指数最大斑块指数斑块密度分形维数无石漠化17.53530124255.716901.742920.402533.067271.36248潜在石漠化18.11598153574.778581.779080.648033.791081.36631轻度石漠化13.28885138403.889511.710720.262083.416591.36397中度石漠化8.7922096163.703791.679940.221092.373841.36181强度石漠化5.8352271183.320801.643380.133911.757171.35925极强度石漠化1.3087248111.021601.936970.241850.118741.36644652 中国岩溶 2008年总体上对整个景观的影响程度要高于后3种,最大斑块指数也反映了这一点;但无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化的较高的斑块密度和斑块数也同时表明它们均处于破碎化比较高的状态之中。
极强度石漠化的斑块数最少,但平均面积最大,极强度石漠化各斑块间的面积和周长标准差大于其它类型。
斑块密度最小,表明极强度石漠化各斑块间的差异最大;最大斑块指数大于中度和强度石漠化,表明极强度石漠化斑块具有集中连片分布的特征;形状指数和分形维数也同时反映了极强度石漠化各斑块形状较中度和强度石漠化斑块复杂。
因此盘县石漠化景观中以极强度石漠化对局部景观格局的影响最大。
2.2 石漠化斑块空间组合特点盘县由于喀斯特与非喀斯特交错分布,地形地貌、人口密度、土地利用强度等差异大,所以石漠化土地斑块在空间上分布极不均匀(图2),形成了以下几种空间格局:图2 盘县石漠化土地的空间分布格局F ig .2T he spatial patterns of rocky desertificati on in Panxian(1)强度、极强度石漠化斑块集中分布型:以强度、极强度石漠化斑块占绝对优势,构成粗粒景观,分布于冷风垭口、红果、平关、石桥镇等地(图3a ,b )。
此种格局代表了喀斯特土地严重退化的后期阶段。
(2)(极)强度石漠化与无石漠化、潜在石漠化斑块混合分布型:强度石漠化斑块数量比例仍较高,但斑块较小,被潜在(无)石漠化斑块所分割,分布于刘官、保基等地(图3c ,d )。
此种格局分布的石漠化仍较严重,并有进一步继续恶化和恢复好转两种发展趋势,主要取决于人为干扰和治理、恢复状况。
(3)潜在石漠化、无石漠化为主分布型:分布于地貌类型较单一地区,如溶丘洼地(图3e ),以潜在石漠化、无石漠化斑块为主,不合理垦殖活动形成的轻中度石漠化斑块零星分布。
对于这类石漠化问题,重点要放在保护上,防止潜在石漠化、无石漠化基质的继续破坏,控制裸岩斑块的连通扩大,减少其成为景观基质的可能性。
(4)中度石漠化聚集分布型:轻中度石漠化斑块占绝对优势,分布于地势较偏远、自然条件较差、人口密度较小的山区,如保基乡等地(图3f )。
由于受上述自然和人文特点的制约,该地区的这种石漠化景观可能会长期停留在这一格局和阶段上。
(5)几种石漠化类型相间分布型:没有一个类型斑块占绝对优势,由许多大小相似的石漠化斑块组成(图3g )。
此种格局代表的石漠化程度总体较轻,盘县相当多的喀斯特地区都是属于此种石漠化格局,此种格局也是当前石漠化预防的重点。
粗粒景观与细粒景观由于在结构上的差异,其对应的景观功能也不同[9],其基本生态过程也各异。
一般来说,无石漠化和潜在石漠化斑块对应于高质量生境,轻度石漠化与中度石漠化斑块对应于一般生境,强度石漠化与极强度石漠化斑块对应于低质量生境,强度、极强度石漠化是由轻中度石漠化发展而来的,因此,其分布规律应该同某种干扰状况相应。
上述5种石漠化景观中,石漠化斑块分布构型不同,所反映的环境因子和干扰过程各异,代表着石漠化景观的不同发展阶段和演替趋势。
目前在喀斯特生态系统研究中,这方面的分析还处于初步阶段[10]。
2.3 石漠化格局成因分析2.3.1 地形地貌的影响地形地貌等自然条件可导致强度、极强度石漠化土地集中分布,主要有以下3种情况:(1)岩溶峰丛谷地和峰丛洼地。