1995～2015年辉腾锡勒风电场土地景观类型指数变化研究

刘佳慧

(呼和浩特职业学院，内蒙古 呼和浩特 010017)

景观格局变化是自然、生物和社会要素相互作用的结果,是景观生态学研究的核心内容之一[1-2],也是土地利用和土地覆盖变化研究的重要组成部分[3-4]。景观格局分析可以数量化地分析景观要素的结构特征及其相互间的空间分布关系，在看似简单无序的斑块镶嵌景观上发现潜在、有意义的规律性及其形成机制，从而成为进一步研究景观功能和动态的基础［5-6］。

辉腾锡勒风能资源丰富，辉腾锡勒风电场也是亚洲重要的风力发电设施，相关学者有过深入的研究[7-13]。然而，随着电厂的发展和建设、旅游活动、旅游基础施设及农牧民畜牧业生产的大量增加，辉腾锡勒风电场的生态现状及可持续发展的潜力受到了严峻挑战，相应的景观指标发生改变，影响景观中能量分配和物质循环。

1 研究区概况

辉腾锡勒风电场位于乌兰察布市察哈尔右翼中旗和卓资县交界处，112°33′～112°42′E，41°05′～41°12′N，平均海拔高度为2100 m。一年中最高气温为30.0℃，最低气温为-39.9℃，年均气温-1.3℃；全年无霜期100 d，年降水量约385.0 mm，雨量集中在每年7～9月份。辉腾锡勒草原风电场风能资源丰富，40 m高度年平均风速8.8 mos-1。研究区日照充足，全年无霜期仅为83 d左右[18]。

2 数据来源及处理

以1995、2005、2015年TM影像为景观信息源，时相为6～8月，地面分辨率均为30 m。在利用ENVI4.7软件对3幅影像进行大气校正,并以2010年的遥感影像为参考底图，在每个时期的影像上选取24个有标志性的地物,对3期影像进行配准。利用2012年全国土地试行标准对土地类型进行分类，并建立遥感图像判读标志。利用MAPGIS6.7软件对3期遥感影像进行人机交互判别，得到辉腾锡勒风电场土地利用分类图及导出数据（表1）[13]。

表1 辉腾锡勒风电场各时期景观类型景观指数

3 研究方法

3.1 斑块密度（PD)

PD表征了斑块密度，即斑块个数与面积的比值，PD越大，破碎化越严重；采用该指数分析景观破碎化程度，可达到识别景观受干扰程度的目的[15]。

式中PD为斑块密度;A为景观总面积；m为土地利用类型总数；Nk为第k类土地利用类型斑块数量。

3.2 景观优势度指数(LDI)

景观优势度的大小反映了研究区主要土地类型对研究区主导作用的大小，景观优势度高则表明景观由一种或少数几种土地利用主导[16]。公式为：

式中，Pk是k种土地利用类型所占总面积的比；m是土地利用类型的总数。

4 结果分析

4.1 景观尺度的斑块密度（PD）

利用表1中景观斑块的数据和计算公式（1），得出1995年、2005年和2015年辉腾锡勒风电场景观尺度的斑块密度（图1）。1995年斑块数为352个，斑块密度为0.0086个/hm2；2005年斑块数为581个，斑块密度为0.014个/hm2；2015年斑块数为1537个，斑块密度为0.040个/hm2；1995～2005年，斑块密度和斑块数都呈上升趋势，2005～2015年上升趋势更加明显。说明：在这两个时期斑块破碎化程度呈现阶段性增强的趋势，土地的承载力下降，受干扰性增强。

图1 辉腾锡勒风电场斑块密度和斑块数量

4.2 景观尺度的优势度(LDI)

利用表1中景观斑块的数据和计算公式（2），得出1995、2005年和2015年辉腾锡勒风电场景观优势度（图2）。1995年景观优势度为2.53；2005年景观优势度为2.50个；2015年景观优势度为2.42个；1995～2005年，景观优势度呈下降的趋势，2005～2015年下降趋势更加明显。说明：在这两个时期景观优势度的指数呈现阶段性下降的趋势，以草甸、旱地和水系主要土地类型的优势度下降，土地脆弱性和承载力下降。

图2 辉腾锡勒风电场景观优势度

4.3 不同时期各景观类型的斑块数量

利用表1中景观斑块的数据和计算公式（1）得出，1995年、2005年和2015年辉腾锡勒风电场各类型的斑块密度。1995～2005年，与其他类型斑块相比，风机基座斑块的密度增加最为明显，增加了3.88个/100 km2，其余类型的斑块数量变化不大。2005～2015年，只有草甸、风机检修路和风机基座斑块密度变化较大，其余类型斑块数量变化不明显；风机基座斑块的密度增加最为明显，为17.01个/100 km2；风机检修路的增加数量次之，为4.17个/100 km2；草甸的增加数量第三，为3.34个/100 km2。两个时间段相比，2005～2015年的类型斑块密度变化较大的更多。说明：1995～2005年，风机基座的建设力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化严重，草甸有退化的危险；风机和风机基座的建设力度加快，是导致草甸斑块破碎化的直接原因（图3）。

图3 1995～2005年和2005～015年风电场各类型的景观斑块数量对比

4 结论

通过分析1995～2015年辉腾锡勒风电场景观尺度的景观指数变化，得出如下结论：

（1）1995～2005年，斑块密度和斑块数都呈上升趋势，2005～2015年上升趋势更加明显。在这两个时期斑块破碎化程度呈现阶段性增强的趋势，土地的承载力下降，受干扰性增强。

（2）1995～2005年，景观优势度呈下降的趋势，2005～2015年下降趋势更加明显。在这两个时期景观优势度的指数呈现阶段性下降的趋势，以草甸、旱地和水系主要土地类型的优势度下降。

（3）1995～2005年，与其他类型斑块相比，风机基座斑块的数量密度最为明显。2005～2015年，只有草甸、风机检修路和风机基座斑块密度变化较大，其余类型斑块密度变化不明显；风机基座斑块的密度增加最为明显，为17.01个/100 km2；风机检修路的增加数量次之，为4.17个/100 km2；草甸的增加数量第三，为3.34个/100 km2。1995～2005年，风机基座的建设力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化严重，草甸有退化的危险；风机和风机基座的建设力度加快，是导致草甸草原斑块破碎化的直接原因。