城市化流域景觀異質(zhì)性及其對(duì)濕地水環(huán)境影響研究——以南京九鄉(xiāng)河流域?yàn)槔?pdf

1、城市濕地是城市生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，在維持城市生態(tài)環(huán)境健康與生物多樣性等方面具有重要功能。隨著城市化快速發(fā)展，城市土地不斷被開(kāi)發(fā)利用，原有景觀結(jié)構(gòu)和格局被改變，景觀異質(zhì)性發(fā)生明顯變化，城市濕地的水環(huán)境也面臨污染威脅。本研究以快速城市化的南京市九鄉(xiāng)河流域?yàn)檠芯堪咐?，從景觀生態(tài)學(xué)角度，運(yùn)用GIS技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)九鄉(xiāng)河流域景觀結(jié)構(gòu)和格局的時(shí)空變化、空間景觀異質(zhì)性分異特征、流域景觀結(jié)構(gòu)和景觀格局對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探析。研

2、究結(jié)果如下:
　　(1)研究區(qū)景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化
　　受城市化發(fā)展影響，九鄉(xiāng)河流域土地利用景觀結(jié)構(gòu)變化明顯。區(qū)域開(kāi)發(fā)之初（2003年），九鄉(xiāng)河流域自然林地和耕地面積分別占流域總面積38.22％和34.69％。至2013年，耕地面積變化最為顯著，由3684.06hm2減少為1931.74hm2，所占比例減少至18.19％。自然林地面積減少164.21hm2，但人工林地增加272.31hm2;濕地面積減少14.68hm2;而草

3、地增加674.91hm2;除住宅用地減少183.09hm2，工業(yè)建筑用地、科教用地、道路及其他建設(shè)用地增加606.34hm2，建設(shè)用地面積比例由16.86％增加為26.39％。
　　(2)研究區(qū)景觀格局變化明顯
　　受城市化發(fā)展影響，九鄉(xiāng)河流域景觀格局也發(fā)生明顯變化。湖泡濕地?cái)?shù)量眾多，分布廣泛，但在2003-2013年十年期間，流域北區(qū)數(shù)量呈明顯減小趨勢(shì)，共減少了146塊，自然濕地喪失的同時(shí)開(kāi)挖人工濕地，增加平均斑塊面積，斑

4、塊形狀趨于規(guī)則。自然林地破碎化程度加強(qiáng)，形狀不規(guī)則且復(fù)雜化，而人工林地與之相反，具有分布不均勻、形狀規(guī)則等特點(diǎn)。耕地?cái)?shù)量變化不明顯，但面積大量減少，且破碎化程度增強(qiáng)，形狀規(guī)則化。草地零散分布于城市中，數(shù)量和面積不斷增加，形狀不規(guī)則。建設(shè)用地類型多樣，數(shù)量和面積不斷增加，科教用地及道路形狀復(fù)雜且不規(guī)則，住宅用地、工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)用地和其他建設(shè)用地破碎化程度高，且形狀簡(jiǎn)單規(guī)則。
　　從區(qū)域整體景觀水平來(lái)看，多樣性與均勻度均有所增加，多樣性指數(shù)

5、從2003年1.58增加到2013年1.99，2003年流域均勻度指數(shù)為0.64，2013年增加為0.8。流域景觀優(yōu)勢(shì)度減小，2003年和2013年優(yōu)勢(shì)度指數(shù)分別為0.90和0.50。
　　(3)研究區(qū)景觀異質(zhì)性變化明顯
　　景觀異質(zhì)性存在尺度特征，研究利用空間自相關(guān)分析、半變異函數(shù)分析等方法，確定區(qū)域景觀異質(zhì)性最佳尺度為1500m。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)分析流域景觀異質(zhì)性空間分異特征，結(jié)果顯示:城市化影響下，九鄉(xiāng)河流域景觀異質(zhì)性

6、空間分異明顯。至2013年，流域低異質(zhì)性和較低異質(zhì)性區(qū)域主要分布于研究區(qū)南部，面積分別占7.08％和18.79％，主要原因是該區(qū)域受城市化影響較小，景觀結(jié)構(gòu)與格局變化小，以自然林地和耕地為主要景觀類型;中異質(zhì)性區(qū)域面積占36.69％，主要分布于研究區(qū)中部及東南部，以耕地和農(nóng)村住宅用地為優(yōu)勢(shì)景觀;較高異質(zhì)性區(qū)域占28.59％，分布在研究區(qū)北部，受城市化影響較為顯著。高異質(zhì)性面積隨時(shí)間變化呈逐漸增加趨勢(shì)，2003年研究區(qū)沒(méi)有高異質(zhì)性區(qū)域，2

7、013年面積增加為9.39km2，比例為9.39％，高異質(zhì)性主要分布于研究區(qū)北部，并隨時(shí)間變化不斷由北向南延伸。
　　(4)城市濕地水環(huán)境特征
　　研究選取受城市化影響不同代表濕地17塊，經(jīng)過(guò)為期一年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)調(diào)查，對(duì)城市濕地水環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示:各濕地水質(zhì)總體較差，除NH3-N和DO指標(biāo)較優(yōu)，其他化學(xué)指標(biāo)均較差，基本處于Ⅲ-Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重。另外，城市濕地水質(zhì)變化差異明顯，水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)波動(dòng)起伏大，

8、水質(zhì)變化大，不穩(wěn)定。從干濕季節(jié)變化來(lái)看，大部分水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)濃度均表現(xiàn)為濕季大于干季特征（DO和TDS則與之相反）。各城市濕地水質(zhì)差異顯著，但并無(wú)明顯規(guī)律。
　　(5)濕地水環(huán)境對(duì)景觀異質(zhì)性具有明顯的響應(yīng)關(guān)系
　　研究從景觀異質(zhì)性最佳尺度（1500m柵格尺度）和濕地集水區(qū)尺度兩個(gè)方面，對(duì)濕地周邊景觀異質(zhì)性與水環(huán)境各指標(biāo)進(jìn)行影響統(tǒng)計(jì)與回歸分析，結(jié)果表明:從景觀類型影響角度來(lái)看，集水區(qū)尺度景觀類型與濕地水質(zhì)的關(guān)系較1500m緩沖區(qū)