1、 密云水库流域的景观格局及变化概述1.引言1.1.研究目的、意义自 20 世纪 60 年代以来，为了解决人口、粮食、环境及土地等问题，产生了以土地为主要研究对象的景观生态热潮余新晓等，2004),随着现代生态学、地理学、系统学、信息论等相关学科领域的发展，景观生态学不仅成为分析、理解和把握大尺度生态问题的新范式，而且成为真正具有实际意义和广阔发展前景的皮用生态学分支。景观生态学以系统论和控制论为理论基础，吸收了现代地理学和系统科学之所长，在较大时空尺度上研究景观组成单元的类型组成、格局、生态学过程等问题，其研究对象既是景观异质性的具体作用者，又是景观单元内各种自然、社会因素在不同时空尺度上的作
2、用结果。所以景观生态学是分析具有一定尺度的地理实体的一种有效途径部建国，2000)。景观格局指景观的空间结构特征，也括景观单元的多样性和空间配置部建国，2000)。流域是指分水岭包围形成的集水区域，具有完整的水文地理要素，在生态环境建设中，通常被作为一个独立的地理中.元而进行:T:礼先，1999)。以流域为区域研究单元，在水土流失、生态建设、土地利用、非点源污染以及植被、土壤、水等基础资源研究管理方面具有很多成架杨志让，2006)。近年来，随着景观生态学理论和方法旳发展成熟，以流域为单元的景观生态研究逐渐广泛应用并产生了相应的成果：以流域为单元的景观生态综合评价张阵，2010;隋欣，2007;
3、等）、湿地景观格局肖驾宁，2001 )、森林景观结构周源，2007 年）、土壤侵烛景观格局汪明冲，2007)和森林植被景观杨国靖，2004)等分析研究。所以，以流域为单元的景观生态研究具有可探讨性和实际意义，可了解在复杂的自然和社会因素共同作用下，不同景观类型在不同时间断面的空间分布格局，以及在某一时间段的变化规律，并进一步探讨其驱动机制，这对加强密云水库流域水源涵养功能建设和整体建设发展具有重要意义。北京市多年均降水量为 640inm,年可利用水资源总量为 43.33 亿rn3，人均水资源占有量不足 300ni3，仪为全国人均水资源占有量的1/7，为世界人均的 1/30,远远低于国际公认的人
4、均 lOOOmS 的下限，属于世界上缺水最严重、人口密集的大城市之一林道辉，2000)。密云水库地处北讳 4023，东经 11650,为北京市最重要的地表水源之一，规划的供水量占北京市城市生活用水的 80%以上吕洪宾，2004)。密云水库流域面积为 14835.17km2,是非常重要的水源涵养地区，近年来，随着经济发展、人口长和城市规模的扩大等，北京市对水的消费与水库来水量、水质及水源自净能力调节等矛盾变得愈来愈明显。密云水库流域面临着如何平衡水源涵养保护、生态环境保护和区域内经济发展的多重任务。本文以密云水库流域为研究对象，采用地理信系统技术，划分了流域，建立流域景观要素数据库，运用景观生态
5、学原理和景观分析软件，分析该流域景观格局现状以及 1988-2008 年景观格局变化，分析各景观要素类型在流域生态系统巾的地位和作用，分析不同时段景观格局变化动态，探讨其动因和机制，尤其探讨流域内水分转移趋势，进而为调整人类活动的力度和方式提供依据，为密云水库流域水源涵养林机制的长期发展提供服务。开展木研究，存助于推动学科之间的交叉应用，为密云流域的生态环境建设和可持续发展提供科学依据。1.2.景观生态学研究1.2.1.景观生态学的概念20 世纪 80 年代初，随着国际上有关景观生态学研究的推动，我国的景观生态学研究才起步，以 1989 年在沈阳成功召开第一届全国景观生态学术讨论会 为发展起点
6、标识，我国的景观生态学发展可以分为两个阶段：第一阶段为认识阶段 1988 年之前），我国著名地理学家林超、黄锡畴、董雅文等，受到北美学派的影响，主要以译文的形式开始引进、介绍、引进国外生态学的主要理论和基本概念，使人们看到一个新的研究领域 E.纳夫，1984; 部建国，2000)。第二阶段为研究实践阶段(1989 年自 1989 年发表了城郊景观格局及其变化的实例报告后肖笃宁，1999)，开启了景观生态学在不同尺度空间、针对不同研究对象的研究热潮，并产生了丰硕的研究成果。经过 20 多年的发展，我国景观生态学研究成长许多，并初步形成了符合巾国实际情况的研究特色。研究的范围涉及越来越多和领域，包
7、括城郊区域规划、农业景观生态、水土流失动态监测、农业省郊区景观规划建设、林区森林覆盖变化、湿地景观、林农复合经营、生物多样性保护、土地利用变化、水土流失荒漠化等；研究尺度从局地到全球；数据采集也从传统的野外调查上升到借助高科技手段的遥感、GIS 信息处理技术获取。研究方法从数据的简单统计分析阶段进入到模型应用阶段，如马尔可夫模型、元胞自动机模型等的应用。总之，我国景观生态学研究己经取得了不少研究成果，并呈现出良好的发展势头，正处在一个高速发展的关键阶段郭晋平，2003)。2.密云水库流域概况2.1 地理位置与行政区划密云水库始建于 1958 年 9 月?1960 年 9 月，位于密云县城北16
8、km 处，北讳 4023,东经 11650，距北京市巾心东北向约 100km。横跨海河水系的潮河、白河主河道，水库最大水面面积 188km2，常年水面面积为 9133x104m2,水深 40-60m,总库容 43.75 亿 ni3，是京津唐地区第一大水库，华北地区第二大水库。库区有主现两座、副坝五座、溢洪道、泄洪道、水电站、水渠等配套工程，形成集防洪、发电和城市供水等主要功能为一体的综合性大型水利枢纽工程。20 世纪 80 年代以后，随着北京市地下水资源的减少，密云水库的水源功能日益加强。密云水库流域总面积为14835.17km2，位于北炜 4019-131和东经11525-1733之间，流域
9、中约 2/3 部分属于河北承德市、张家口市辖区内。密水)牟流域屈暖温带落叶阔叶林地带植被，主要天然林树种为松栎林、杨枠林。主要人工树种为油松、刺槐。在覆盖度方面：农田植被覆盖度最高，占流域总面积的 34.41%;白枠林占流域面积的 13.43%;梓条酸麥灌丛占流域面积的 10.51%。流域内还广泛分布有杂类草草甸、薹草、绣线菊灌丛、虎榛了灌丛、山杏灌丛、榛子灌丛等植被。流域内植被覆盖度总体趋势为由东南部向西北部逐渐降低。密云水库的南部植被为水库蓄水林，覆盖度达 80%;流域的北边中部地带及东南角地区种植宵大量的放沙尘针叶林。3.研究内容、方法与技术路线.93.1.研究内容.93.2.研究方法.
10、93.2.1.主要数据及资料搜集.93.2.2.景观要素分类.93.2.3.基于 ArcGISlO.l 的流域地形特征提取.103.2.4.基于 FRAGSTATS4.1 的景观格局研究 .113.3.研究技术路线.164.密云水库流域的基础数据库建立.174.1.子流域划分.174.2.密云水库流域坡度数据.174.3.密云水库流域高程数据.194.4.密云水库流域土地景观要素类型.195.密云水库流域景观格局现状.215.1.景观水平的景观格局现状.215.2.景观格局现状分析.22结论本文运用遥感技术获取数据，结合 ArcGISlO.l、Fragstats4.1 软件，通过对 1988
11、年、1998 年、2008 年白河了流域、潮河了流域、黑河了流域的景观格局现状及变化进行分析，从时间、空间上对密云水库流域景观格局及其变化进行了深入分析，得出以下结论：(1)在结合实际情况及遥感影像可辩识的基础上，依据景观生态分类的综合原则、异质性与均质性相结合的原则、景观功能与生态过程一致性原则、等级性原则和实用原则等，将密云水库流域的景观斑块类型分成水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地、其他林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地、河渠、水库坑塘、滩地、城镇建设用地、农村居民点、其他建设用地、沙地、裸土地、若石碌地 18 个类型。(2)根据遥感解译数据，结合 FRAGSTATS4.1
12、 景观格局分析软件，分别从景观类型水平、景观水平两方面对 2008 年白河了流域、潮河了流域和黑河了流域的景观格局现状进行分析，结果表明：白河子流域的景观面积为 460710.92hm2，斑块数为 33286 个，景观优势度和多样性较大，均匀性较低，聚集程度高。景观各斑块在空间上的分布成非均衡化，斑块类型共有 16 种，其中主要斑块类型为有林地、旱地、高覆盖度草地、灌木林地、巾覆盖度草地和疏林地 6 种斑块类型，斑块比例合计 97.02%。其中斑块比例最大的为有林地，38.28%,对整个流域生态具有控制性作用，其景观格局特点是破碎度较低，形状较复杂，不规则形较高，斑块聚集程度高，连通性好；潮河
13、子流域的景观面积为 621050.04hm2，斑块数为 62173 个，景观优势度和多样性较大，均勻性较低，聚集程度高。景观各斑块在空间上的分布成非均衡化，斑块类型共有 18 种，其中主要斑块类型为有林地、灌木林地、旱地、巾覆盖度草地、疏林地 5 种斑块类型，斑块比例合计 93.58%，斑块比例最大的为有林地，占 48.22%,对整个流域生态具有控制性作用，其景观格局特点是破碎度较大，形状较复杂，不规则形较高，斑块聚集程度高，连通性好；黑河子流域的景观面积为 456108.08hm2，斑块数为 23744 个，景观优势度和多样性较大，均勾性较低，聚集程度高。景观各斑块在空间上的分布成非均衡化，斑块类型共有 14 种，其中主要斑块类型为为有林地、灌木林地、旱地、高覆盖度草地和疏林地 5 种斑块类型，斑块比例合计 97.06%，斑块比例最大的为有林地，占 59.82%，对整个流域生态具有绝对控制性作用，其景观格局特点是破碎度较低，形状较复杂，不规则形较高，斑块聚集程度高，连通性好。
