赣江流域2000—2020年土地利用/景观格局演变特征分析

陆健刚，傅艳梅

(1. 江西水利职业学院，330013，南昌；2. 豫章师范学院，330103，南昌)

0 引言

土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化方面研究的热点[1]，土地利用变化对水资源、土壤资源、气候变化等都有影响[2]。人类活动是引起全球变化的主要驱动因子之一[3]，人类活动同样可改变土地利用类型，因此土地利用变化可间接反应人类活动的干扰强度[4]。我国是水土流失较为严重的国家之一，水土流失容易导致生态系统失衡、耕地面积建设、土壤质量下降，从而制约经济发展[5-6]，因此促进人地关系协调发展研究显得极为迫切。

近20年来，国内外有关土地利用演变特征方面的研究较多[7]，如有学者认为土地利用演变与河流水质关系密切，当土地类型中不透水面面积比例达到20%～30%时水质会明显变差[8]； 也有学者认为当河岸两侧1 km土地类型发生变化时，对河流水质影响最为显著[9]；潘继亚等[10]以香格里拉为研究对象，分析了该区域1974—2017年的土地利用变化、土地利用安全指数、土地生态安全状况；陈丽等[11]从土地利用转移矩阵、土地利用时空演变特征等角度分析了银川市土地利用变化情景；肖海婷等[12]分析了大兴安岭近30年土地利用变化情况，解析了土地利用变化的主要驱动力；高薇等[13]分析了江西省近30年土地覆盖变化，人类活动时空特征以及对土地利用变化的驱动作用。

本文拟以赣江流域为研究对象，分析赣江流域2000年、2010年和2020年土地利用类型，计算3个年份景观指数，分析赣江流域2000—2020年土地利用/景观格局演变特征，研究结论以期为赣江流域土地结构优化调整提高理论参考。

1 研究区概况

鄱阳湖，是中国第一大淡水湖，鄱阳湖流域面积约为16.2万km2，约占江西省国土面积的97%。赣江是鄱阳湖第一大支流，发源于江西与福建交界的武夷山区， 赣江干流从南至北依次流经赣州、泰和、吉安、峡江、樟树、南昌等地区，经南昌八一桥后分主支、北支、中支和南支共4支注入鄱阳湖。赣州以上称为赣江上游，赣江上游以赣州市为中心，上游流域范围包含赣州市所辖的各县区；赣州至新干为赣江中游，流域范围包含吉安市所辖的各县区以及抚州市乐安县；新干县至吴城为赣江下游。据统计，流域内集水面积在10 km2的大小支流多达2 000余条，集水面积在1 000 km2的支流有19条，河长大于30 km的支流有125条(赣江流域范围及水系分布见图1)。赣江主支全长825 km，河宽150～1 000 m，干流河道坡降介于0.09‰～0.25‰，赣江干流在万安县以上多为山区性河流，溪流、深涧较多，水资源丰富；中游万安以下多为丘陵地带，水流较缓；下游河道两岸较为平坦，沙洲多，河网错综复杂，河面宽阔。

图1 赣江流域水系图

2 研究方法

2.1 景观格局计算

景观格局一般指空间格局，是自然因素和人为因素共同作用的结果，而景观指数高度浓缩景观格局信息,能够定量反映空间异质性。 本文选取的景观指数包括拼块数量(NP)、最大拼块占景观面积比例(LPI)、面积加权平均斑块形状指数(SHAPE_AM)、蔓延度指数(CONTAG)、香浓多样性指数(SHDI)等，这些景观指数能反映了景观的丰富度、优势度、破碎度及多样性等特性，部分景观指数含义见表1。各景观指数的计算均在FRAGSTATS4.2软件上进行。

表1 选取的景观指数及生态学意义

2.2 土地利用数据

本研究下载赣江流域2000年、2010年和2020年的30 m高精度土地利用分类数据(http://www.globallandcover.com/)，数据下载后通过Arcgis软件对其进行字段融合、数据裁剪等后处理操作，最终赣江流域土地利用被分为草地、耕地、林地、建设用地、湿地、水体以及未利用地共7类用地类型。

3 结果与分析

3.1 赣江流域2000—2020年土地利用类型特征

分类后的赣江流域2000年、2010年、2020年的土地利用情况见图2，3个年份各类用地占比见表2。

图2 赣江流域2000年、2010年、2020年土地利用类型图

表2 赣江流域2000—2020年各类用地占比/%

对表2分析可知：近20年来研究区土地结构以耕地、草地和林地为主，三者面积占比达到90%以上。2000年，赣江流域耕地、草地和林地面积之和为15.66 万km2，2010年三者面积共15.64 万km2，2020年三者面积共15.25 万km2，说明2000—2020年耕地、草地和林地面积占比逐年减少，建筑用地面积占比逐年增加(由2000年的2 760 km2增至2020年的5 648 km2)，即从2000年的1.7%增至2020年的3.49%，水体和湿地面积在逐年增加，未利用地面积占比逐年减少。

3.2 赣江流域2000—2020年土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵可反应一定时期内各类用地面积/占比转移情况，便于研究者分析各类用地去向，赣江流域2000—2020年土地利用转移矩阵见表3。分析可知：2000年的耕地有1.343%转为建筑用地,约570.195 km2；0.641%的耕地转为林地，约272 km2；0.009%的耕地转为水体，约3.888 km2。2000年的林地有9.232%转为耕地，约3 172.866 km2；0.046%的林地转为草地，约15.684 km2，0.013%的林地转为建设用地，约4.593 km2。12.701%的草地转为建筑用地，约14.491 km2；1.427%的草地转为耕地，约1.62 km2。2000年的草地有0.749%转为林地，约0.854 km2。2000年的未利用地有0.885%转为2020年的耕地，转移面积约为0.064 km2；2.301%的未利用地转为水体，约0.168 km2。2000年的湿地有0.86%转为2020年的建设用地，转移面积约0.175 km2；0.822%的湿地转为水体，转移面积约0.168 km2。

表3 赣江流域2000—2020年土地利用转移矩阵/%

进一步分析表明：2000年的草地、耕地、林地都有一定的面积转为了2020年的建筑用地，同时也说明2000—2020年间赣江流域土地结构中耕地-林地-草地存在频繁的相互转变。

3.3 赣江流域2000—2020年景观指数变化特征

赣江流域2000—2020年景观指数计算结果见表4。2000—2020年，赣江流域CONTAG值逐渐降低，说明景观破碎化程度逐渐增加，某种优势拼块类型连接性逐年降低。2000—2020年SHDI和SHEI值逐年增大，说明土地利用丰富度逐年上升，土地破碎化程度逐年增加，某种景观的优势度逐渐减少，这是2000—2020年土地利用中某类用地占比逐渐越大(如建设用地)，因此该类景观的优势度越低；IJI是反映景观空间格局的重要指标之一， 2000—2020年IJI逐渐增大，说明赣江流域植被类型越来越受制于水的分布以及多寡影响；PLADJ反映了相似邻比距离，2000—2020年PLADJ逐渐增大，说明土地斑块越来越集中，间接反映了人类活性干扰强度逐年加大；2000—2020年LPI逐渐减小，说明优势地类或景观类型逐渐减弱，反映人类活动干扰强度逐渐加大；LSI是景观形状指数的指标之一，2000—2020年LSI逐渐减小，说明近20年赣江流域土地利用形状变得更规则；2000—2020年SHAPE_AM、FRAC_AM逐渐减小，说明斑块形状变得更为单一，用地类型分布更为规则；COHESION反映了景观的整体性，2000—2020年COHESION逐渐减小，说明景观整体连接性有所降低。

表4 赣江流域2000年、2010年、2020年景观指数计算结果

4 结论

1)赣江流域耕地、草地和林地三者面积占总用地面积比例超过70%，近20年来赣江流域建设用地面积增加明显。

2)赣江流域2000年的草地、耕地、林地都有一定的面积转为了2020年的建筑用地，赣江流域土地结构中耕地-林地-草地存在频繁的相互转变。

3)近20年来，赣江流域土地破碎化程度有所上升，人类活动干扰作用越来越强，景观整体连接性有所降低。