畢曉葉

(北京市大興區(qū)林業(yè)工作站，北京 100026)

1 引言

北京經(jīng)歷了快速的城市發(fā)展時期，城市空間格局發(fā)生了很大變化。與此同時，國家對于生態(tài)文明建設(shè)的重視程度也到達了前所未有的高度。為了合理利用平原地區(qū)特有的種植條件，加快推進造林綠化，建設(shè)大規(guī)模、大尺度的城市森林，北京市開展了大規(guī)模的平原造林工程。截至2018年底，大興區(qū)的造林面積就達到了25萬畝。大量新增的林地、綠地提升了城市生態(tài)效益，也對原有景觀格局有一定程度影響。研究林地的增加對景觀格局帶來的影響有助于對新增的林地效益進行空間上的分析和評價，從而為后續(xù)生態(tài)文明的建設(shè)提供參考。

2 研究區(qū)概況

大興區(qū)位于北京市南部，全境屬永定河沖積平原，地勢自西向東南緩傾，境內(nèi)景觀類型較為單一，過去幾十年建設(shè)用地和耕地一直是占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢的景觀類型，隨著近些年生態(tài)環(huán)境的建設(shè)力度的加大，林地的面積增速顯著。大興區(qū)內(nèi)共有6條主要河道，分別是永定河、涼水河、天堂河、大龍河、小龍河和新鳳河(鳳堿河)，但隨著地下水位的降低和水資源的缺乏，大興區(qū)境內(nèi)的河流多處于干涸狀態(tài)。

3 研究數(shù)據(jù)與方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本研究以北京市大興區(qū)邊界為研究范圍，選取質(zhì)量較優(yōu)質(zhì)的，分辨率為30 m的美國陸地資源衛(wèi)星LandsatTM影像(2010、2018兩年)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以2010年和2018年的北京市土地利用現(xiàn)狀圖、大興區(qū)林業(yè)工作站調(diào)研生成的不同時期林地、濕地數(shù)據(jù)圖為輔助數(shù)據(jù)。

景觀類型的劃分以國家級土地一級分類標準為基礎(chǔ)，將研究區(qū)域的景觀劃分為耕地、林地、公共綠地、水域、建設(shè)用地5種景觀類型。在ArcGIS軟件的支持下采用人工目視判讀方法對遙感影像進行解譯，并結(jié)合北京市土地利用現(xiàn)狀圖和北京市大興區(qū)林業(yè)工作站調(diào)研生成的不同時期林地、濕地數(shù)據(jù)圖分別對兩個時期景觀數(shù)據(jù)進行修正，生成兩個時間段的景觀類型分布圖。景觀類型分布圖如圖1所示。

圖1 大興區(qū)不同時期景觀類型分布圖

3.2 研究方法

分析區(qū)域景觀格局對于研究區(qū)域景觀的生態(tài)功能變化情況具有重要意義。在景觀格局研究中，以國內(nèi)外目前廣泛使用的景觀指數(shù)應(yīng)用最為廣泛。本研究將2010年及2018年的景觀類型分布圖轉(zhuǎn)化為30 m×30 m的柵格圖像，利用FRAGSTATS軟件從斑塊類型和景觀水平兩個方面對大興區(qū)景觀空間格局指數(shù)進行分析。

在斑塊類型分析上，本文從斑塊規(guī)模和景觀異質(zhì)性兩個角度進行分析。其中，斑塊規(guī)模分析選取斑塊類型面積(CA)、斑塊百分比(PLAND)、最大斑塊指數(shù)(LPI)3個指標。其中斑塊類型面積反應(yīng)研究時間段內(nèi)大興區(qū)各類土地利用類型的變化和轉(zhuǎn)移情況；斑塊百分比表示了各景觀類型占整個景觀面積百分比的變化情況，反映了景觀的優(yōu)勢程度；最大斑塊指數(shù)表示最大斑塊占景觀面積比例，反映了大興區(qū)景觀的優(yōu)勢景觀類型及其變化趨勢。景觀異質(zhì)性分析選取斑塊密度(PD)、景觀邊緣密度(ED)、斑塊凝聚度(COHESION)、聚集指數(shù)(AI)4個指標。其中斑塊密度表示單位面積的景觀斑塊數(shù)量，它的數(shù)值代表整體斑塊的分化程度，反映景觀的破碎程度，指數(shù)越大，破碎程度越高。景觀邊緣密度指單位面積上某景觀要素斑塊與其相鄰異質(zhì)斑塊之間的邊緣長度。邊緣長度值越大，景觀被邊界割裂的程度越高，景觀破碎化程度越大，反之則景觀保存完好連通性較高。斑塊凝聚度反映了斑塊類型的物理連接度；聚集指數(shù)反映了斑塊、景觀的空間聚集度和連接程度，指數(shù)越大，則聚集連接程度越大。

在景觀水平分析上選取平均斑塊密度(PD)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、作為分析特征。其中景觀形狀指數(shù)可以顯示出斑塊的聚散程度，指數(shù)越大，斑塊的離散程度越高；蔓延度指數(shù)反映的是斑塊間的聚集程度，指數(shù)越高，斑塊間的離散程度越低；香農(nóng)多樣性是景觀多樣性指標，反映了景觀的豐富程度和復(fù)雜程度，SHDI值的增加表示斑塊類型越豐富，均衡度越高。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 景觀斑塊類型水平空間格局變化分析

4.1.1 基于斑塊規(guī)模的景觀格局指數(shù)分析

斑塊類型面積(CA)斑塊百分比(PLAND)和最大斑塊指數(shù)(LPI)可以很好地表現(xiàn)景觀斑塊的規(guī)模及變化動態(tài)。從表1中可以看出，2010～2018年間大興區(qū)各類土地利用類型均出現(xiàn)了較大的變化和轉(zhuǎn)移情況。其中林地和城市綠地的面積增幅較大，水域也有一定程度的增加，而耕地類型的面積則大幅減少，建設(shè)用地面積整體上變化不大。相應(yīng)地，在研究時段內(nèi)，林地、城市綠地在大興區(qū)景觀中的占比在不斷提高，耕地和建設(shè)用地的占比在不斷降低。

表1 基于斑塊規(guī)模的2010～2018年景觀格局指數(shù)

從最大斑塊占景觀面積比例可以看出，2010年耕地和建設(shè)用地在大興區(qū)整體景觀中占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，而在2018年景觀優(yōu)勢度減弱，相反，林地、城市綠地和水域的優(yōu)勢度則大幅增加。說明近些林地和城市綠地的建設(shè)成為城市發(fā)展的主要方向。

4.1.2 基于景觀異質(zhì)性的景觀格局指數(shù)分析

從斑塊密度和景觀邊緣密度可以看出，研究時段內(nèi)各景觀類型的斑塊密度和景觀邊緣度指數(shù)均有所上升。從斑塊凝聚度指數(shù)和聚集指數(shù)方面來看，耕地和建設(shè)用地的凝聚度和聚集度指數(shù)均有所下降，水域、林地和城市綠地斑塊的凝聚度有所提升，其中水域、城市綠地的聚集指數(shù)有所提升。說明近些年來隨著城市建設(shè)和發(fā)展，雖然不同景觀類型的面積和數(shù)量有不同程度的增減，但整體分化程度在進一步的增加，景觀斑塊的破碎程度較之前也有變高的趨勢，景觀連通性降低。但在空間分布上，水域、林地和城市綠地斑塊則有向集中發(fā)展的趨勢(表2)。

表2 基于景觀異質(zhì)性的2010～2018年景觀格局指數(shù)

4.2 景觀水平的空間格局變化分析

景觀水平的空間格局變化如表3所示，2010～2018年間，大興區(qū)景觀斑塊密度整體有所增加，最大斑塊指數(shù)降低，說明大興區(qū)整體景觀的破碎化程度有所上升。景觀形狀指數(shù)增加，蔓延度指數(shù)降低，香農(nóng)多樣性指數(shù)增加，說明了隨著時間變化，大興區(qū)景觀斑塊類型的多樣性更高，景觀內(nèi)組分分布更加均勻。

表3 大興區(qū)2010～2018年景觀格局指數(shù)

4.3 小結(jié)

研究結(jié)果表明，大興區(qū)林地的增加景觀格局的影響作用明顯。增長的林地和綠地面積一方面提高了綠色空間的景觀格局優(yōu)勢度，另一方面也因其斑塊數(shù)量較多、不連續(xù)的特點，導(dǎo)致域景觀破碎程度增加。在空間分布上，水域、林地和城市綠地斑塊的分布上有向集中發(fā)展的趨勢，這為后續(xù)的綠化建設(shè)中提升景觀的連續(xù)性提供了較好基礎(chǔ)條件。

5 適應(yīng)性設(shè)計策略探索

5.1 規(guī)劃選址兼顧景觀連通性

在城市生態(tài)建設(shè)中，景觀的連通性一直備受關(guān)注，因為景觀的連通性代表了各斑塊之間物種間流動的便利程度，是保護生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。大興區(qū)的景觀格局分析顯示，在近幾年的開發(fā)建設(shè)過程中，林地和城市綠地的建設(shè)成為大興區(qū)的主要建設(shè)方向，林地和城市綠地的斑塊數(shù)量增加，整體面積增加，進一步加強了城市生態(tài)功能建設(shè)。與此同時，增加的林地和城市綠地斑塊割裂了以往占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢的建設(shè)用地和耕地，出現(xiàn)了景觀破碎度較高的現(xiàn)象。因此，在未來林地和城市綠地規(guī)劃選址中，應(yīng)考慮現(xiàn)有的景觀斑塊特性，兼顧景觀的連通性。

5.2 加強綠色廊道的建設(shè)力度

綠色廊道是城市關(guān)鍵的景觀結(jié)構(gòu)要素，它的的線性特征可以將離散的景觀斑塊進行連通，實現(xiàn)生態(tài)物質(zhì)、能量和信息的交換，從而達到保護生物多樣性的作用。除此之外，綠色廊道還具有過濾污染物、防止水土流失、防風(fēng)固沙等生態(tài)功能。因此，在城市綠化建設(shè)過程中，可加強綠色廊道的建設(shè)力度，通過綠色廊道提高中小型斑塊間的連接作用，從而提升景觀的連通性，進一步保護生物多樣性和維持城市生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。

5.3 加強林地植物配置及多樣性保護

進行各類林地植物多樣性研究和林地結(jié)構(gòu)配置的細化是發(fā)揮林地生態(tài)作用與維持城市生態(tài)系統(tǒng)平衡的關(guān)鍵。因此，應(yīng)加強林地植物的多樣性研究，根據(jù)林地的立地條件和實際情況，選擇合適的植物和樹種進行種植，同時結(jié)合林地植被的生長特點對林地空間種植結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計。從而達到優(yōu)化城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、保護生物多樣性、恢復(fù)景觀格局和提升城市景觀品質(zhì)的目的。

6 結(jié)論與討論

近年來林地的變化對大興區(qū)的景觀格局影響較大，針對改善生態(tài)環(huán)境的增綠舉措，在建設(shè)過程中不僅要關(guān)注綠色空間的增長量，還要關(guān)注其保護生物多樣性、實現(xiàn)生態(tài)物質(zhì)、能量和信息的交換的重要作用。因此，在后續(xù)的綠化建設(shè)中，應(yīng)從選址和設(shè)計上進行深入研究，從而進一步加強綠色空間的生態(tài)作用，維持城市生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定。