贛江流域2000—2020年土地利用/景觀格局演變特征分析

陸健剛，傅艷梅

(1. 江西水利職業學院，330013，南昌；2. 豫章師范學院，330103，南昌)

0 引言

土地利用/土地覆蓋變化是全球環境變化方面研究的熱點[1]，土地利用變化對水資源、土壤資源、氣候變化等都有影響[2]。人類活動是引起全球變化的主要驅動因子之一[3]，人類活動同樣可改變土地利用類型，因此土地利用變化可間接反應人類活動的干擾強度[4]。我國是水土流失較為嚴重的國家之一，水土流失容易導致生態系統失衡、耕地面積建設、土壤質量下降，從而制約經濟發展[5-6]，因此促進人地關系協調發展研究顯得極為迫切。

近20年來，國內外有關土地利用演變特征方面的研究較多[7]，如有學者認為土地利用演變與河流水質關系密切，當土地類型中不透水面面積比例達到20%～30%時水質會明顯變差[8]； 也有學者認為當河岸兩側1 km土地類型發生變化時，對河流水質影響最為顯著[9]；潘繼亞等[10]以香格里拉為研究對象，分析了該區域1974—2017年的土地利用變化、土地利用安全指數、土地生態安全狀況；陳麗等[11]從土地利用轉移矩陣、土地利用時空演變特征等角度分析了銀川市土地利用變化情景；肖海婷等[12]分析了大興安嶺近30年土地利用變化情況，解析了土地利用變化的主要驅動力；高薇等[13]分析了江西省近30年土地覆蓋變化，人類活動時空特征以及對土地利用變化的驅動作用。

本文擬以贛江流域為研究對象，分析贛江流域2000年、2010年和2020年土地利用類型，計算3個年份景觀指數，分析贛江流域2000—2020年土地利用/景觀格局演變特征，研究結論以期為贛江流域土地結構優化調整提高理論參考。

1 研究區概況

鄱陽湖，是中國第一大淡水湖，鄱陽湖流域面積約為16.2萬km2，約占江西省國土面積的97%。贛江是鄱陽湖第一大支流，發源于江西與福建交界的武夷山區， 贛江干流從南至北依次流經贛州、泰和、吉安、峽江、樟樹、南昌等地區，經南昌八一橋后分主支、北支、中支和南支共4支注入鄱陽湖。贛州以上稱為贛江上游，贛江上游以贛州市為中心，上游流域范圍包含贛州市所轄的各縣區；贛州至新干為贛江中游，流域范圍包含吉安市所轄的各縣區以及撫州市樂安縣；新干縣至吳城為贛江下游。據統計，流域內集水面積在10 km2的大小支流多達2 000余條，集水面積在1 000 km2的支流有19條，河長大于30 km的支流有125條(贛江流域范圍及水系分布見圖1)。贛江主支全長825 km，河寬150～1 000 m，干流河道坡降介于0.09‰～0.25‰，贛江干流在萬安縣以上多為山區性河流，溪流、深澗較多，水資源豐富；中游萬安以下多為丘陵地帶，水流較緩；下游河道兩岸較為平坦，沙洲多，河網錯綜復雜，河面寬闊。

圖1 贛江流域水系圖

2 研究方法

2.1 景觀格局計算

景觀格局一般指空間格局，是自然因素和人為因素共同作用的結果，而景觀指數高度濃縮景觀格局信息,能夠定量反映空間異質性。 本文選取的景觀指數包括拼塊數量(NP)、最大拼塊占景觀面積比例(LPI)、面積加權平均斑塊形狀指數(SHAPE_AM)、蔓延度指數(CONTAG)、香濃多樣性指數(SHDI)等，這些景觀指數能反映了景觀的豐富度、優勢度、破碎度及多樣性等特性，部分景觀指數含義見表1。各景觀指數的計算均在FRAGSTATS4.2軟件上進行。

表1 選取的景觀指數及生態學意義

2.2 土地利用數據

本研究下載贛江流域2000年、2010年和2020年的30 m高精度土地利用分類數據(http://www.globallandcover.com/)，數據下載后通過Arcgis軟件對其進行字段融合、數據裁剪等后處理操作，最終贛江流域土地利用被分為草地、耕地、林地、建設用地、濕地、水體以及未利用地共7類用地類型。

3 結果與分析

3.1 贛江流域2000—2020年土地利用類型特征

分類后的贛江流域2000年、2010年、2020年的土地利用情況見圖2，3個年份各類用地占比見表2。

圖2 贛江流域2000年、2010年、2020年土地利用類型圖

表2 贛江流域2000—2020年各類用地占比/%

對表2分析可知：近20年來研究區土地結構以耕地、草地和林地為主，三者面積占比達到90%以上。2000年，贛江流域耕地、草地和林地面積之和為15.66 萬km2，2010年三者面積共15.64 萬km2，2020年三者面積共15.25 萬km2，說明2000—2020年耕地、草地和林地面積占比逐年減少，建筑用地面積占比逐年增加(由2000年的2 760 km2增至2020年的5 648 km2)，即從2000年的1.7%增至2020年的3.49%，水體和濕地面積在逐年增加，未利用地面積占比逐年減少。

3.2 贛江流域2000—2020年土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣可反應一定時期內各類用地面積/占比轉移情況，便于研究者分析各類用地去向，贛江流域2000—2020年土地利用轉移矩陣見表3。分析可知：2000年的耕地有1.343%轉為建筑用地,約570.195 km2；0.641%的耕地轉為林地，約272 km2；0.009%的耕地轉為水體，約3.888 km2。2000年的林地有9.232%轉為耕地，約3 172.866 km2；0.046%的林地轉為草地，約15.684 km2，0.013%的林地轉為建設用地，約4.593 km2。12.701%的草地轉為建筑用地，約14.491 km2；1.427%的草地轉為耕地，約1.62 km2。2000年的草地有0.749%轉為林地，約0.854 km2。2000年的未利用地有0.885%轉為2020年的耕地，轉移面積約為0.064 km2；2.301%的未利用地轉為水體，約0.168 km2。2000年的濕地有0.86%轉為2020年的建設用地，轉移面積約0.175 km2；0.822%的濕地轉為水體，轉移面積約0.168 km2。

表3 贛江流域2000—2020年土地利用轉移矩陣/%

進一步分析表明：2000年的草地、耕地、林地都有一定的面積轉為了2020年的建筑用地，同時也說明2000—2020年間贛江流域土地結構中耕地-林地-草地存在頻繁的相互轉變。

3.3 贛江流域2000—2020年景觀指數變化特征

贛江流域2000—2020年景觀指數計算結果見表4。2000—2020年，贛江流域CONTAG值逐漸降低，說明景觀破碎化程度逐漸增加，某種優勢拼塊類型連接性逐年降低。2000—2020年SHDI和SHEI值逐年增大，說明土地利用豐富度逐年上升，土地破碎化程度逐年增加，某種景觀的優勢度逐漸減少，這是2000—2020年土地利用中某類用地占比逐漸越大(如建設用地)，因此該類景觀的優勢度越低；IJI是反映景觀空間格局的重要指標之一， 2000—2020年IJI逐漸增大，說明贛江流域植被類型越來越受制于水的分布以及多寡影響；PLADJ反映了相似鄰比距離，2000—2020年PLADJ逐漸增大，說明土地斑塊越來越集中，間接反映了人類活性干擾強度逐年加大；2000—2020年LPI逐漸減小，說明優勢地類或景觀類型逐漸減弱，反映人類活動干擾強度逐漸加大；LSI是景觀形狀指數的指標之一，2000—2020年LSI逐漸減小，說明近20年贛江流域土地利用形狀變得更規則；2000—2020年SHAPE_AM、FRAC_AM逐漸減小，說明斑塊形狀變得更為單一，用地類型分布更為規則；COHESION反映了景觀的整體性，2000—2020年COHESION逐漸減小，說明景觀整體連接性有所降低。

表4 贛江流域2000年、2010年、2020年景觀指數計算結果

4 結論

1)贛江流域耕地、草地和林地三者面積占總用地面積比例超過70%，近20年來贛江流域建設用地面積增加明顯。

2)贛江流域2000年的草地、耕地、林地都有一定的面積轉為了2020年的建筑用地，贛江流域土地結構中耕地-林地-草地存在頻繁的相互轉變。

3)近20年來，贛江流域土地破碎化程度有所上升，人類活動干擾作用越來越強，景觀整體連接性有所降低。