地理研究 2018 , 37 (4): 704-716 https://doi.org/10.11821/dlyj201804005

研究论文

赤水河流域中上游坡地景观特征对河流水质的影响

蔡宏, 林国敏, 康文华

贵州大学矿业学院,贵阳 550003

The effects of sloping landscape features on water quality in the upper and middle reaches of the Chishui River Watershed

CAI Hong, LIN Guomin, KANG Wenhua

Mining College, Guizhou University, Guiyang 550003, China

收稿日期: 2017-10-17

修回日期: 2018-01-19

网络出版日期: 2018-04-20

基金资助: 贵州省科技计划项目（黔科合基础[2016]1028）

作者简介:

作者简介：蔡宏（1980- ）,女,甘肃金昌人,博士,副教授,研究方向为资源环境遥感。E-mail: 588cai@163.com

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摘要

在喀斯特地区,较大的地表坡降和坡地开发强度导致承载在地表景观上的污染物因地势和降水加倍迁移到河水中。以赤水河流域中上游为研究区,分别在全子流域、子流域坡地、子流域陡坡地三个层面上提取景观结构、景观开发强度和景观格局指数,研究各级坡地景观特征对水质的影响。结果表明：① 与总林地相比坡林地对水质潜在的“汇”作用更加显著;占总耕地面积不足1/7的陡坡耕地、却对河水中总磷（TP）和氨氮（NH₃-N）浓度大小贡献显著（相关系数为0.608和0.614）。② 景观开发强度与各水质污染物指标呈现显著而稳定的正相关性,相关系数最高达0.960,它比单个景观对水质指标更具解释能力。③ 斑块形状复杂度、景观多样性、景观分离度均与水质污染物指标呈高度或显著正相关,且随着地形坡度的增大,水质污染物指标对景观散布与并列指数（IJI）和农香多样性指数（SHDI）越来越敏感。故减少对坡地尤其是陡坡地景观的不当人为干扰,对喀斯特地区流域水质保护有重要意义。

关键词： 喀斯特地区 ; 坡地及陡坡地 ; 景观特征 ; 河流水质 ; 赤水河流域中上游

Abstract

This study, with the sampling cases of the upper and middle reaches of the Chishui River Watershed in the karst region of southern China, attempts to examine the response mechanism of water quality variables to sloping landscape elements, which include landscape structure, landscape development intensity and landscape pattern, respectively extracted from three aspects of the whole sub-watershed, sloping land and steep land of the sub-watershed. The GIS spatial analysis and statistical analysis are employed based on Landsat8 OLI data and the water quality monitoring data during the plentiful water season and the withered water season from 2012 to 2013. There are three sub-sections in this study. One is the relationship between landscape structure and water quality. The data analysis results indicate that the landscape structure of sloping land and steep land has significant effect on the water quality of the river. Compared with the total woodland, the slope woodland has more significant positive effect on water quality. The percentage of steep slope cropland area has significant positive correlations with total phosphorus (TP) and ammonia nitrogen (NH₃-N) (the correlation coefficients reach 0.608 and 0.614), which shows that the percentage of steep slope cropland area has significant negative effect on water quality. The second is the relationship analysis between landscape development intensity and water quality. The indicators, which have a significant and stable positive correlation (the highest correlation coefficient is 0.960), show that the landscape development intensity is more explicable to the water quality variables than any other single landscape composition. The last is the relationship analysis between sloping landscape pattern and water quality. The water quality is affected by complexity of the patch, isolation and diversity of landscape in this region. It is also found that the water quality variables have become increasingly sensitive to the Interspersion and Juxtaposition Index (IJI) and the Shannon Diversity Index (SHDI) with slope degree increase. Therefore, more restrictions should be present to curtail land clearing on steep hills, and to keep away disturbance and destruction from human on the sloping land, especially on the steep land. It is significant to protect water quality in the karst area.

Keywords： karst region ; sloping land and steep land ; landscape features ; water quality ; the upper and middle reaches of the Chishui River Watershed

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蔡宏, 林国敏, 康文华. 赤水河流域中上游坡地景观特征对河流水质的影响[J]. 地理研究, 2018, 37(4): 704-716 https://doi.org/10.11821/dlyj201804005

CAI Hong, LIN Guomin, KANG Wenhua. The effects of sloping landscape features on water quality in the upper and middle reaches of the Chishui River Watershed[J]. Geographical Research, 2018, 37(4): 704-716 https://doi.org/10.11821/dlyj201804005

1 引言

地表景观特征对流域水质起着至关重要的决定性作用,当点源污染得到有效控制时,流域水质是与它有着正负相关性的多重地表景观特征的综合反映^{[1,2,3,4,5,6]},故子流域景观结构、景观格局、景观开发强度不尽相同时,其对相应的河流水质的影响程度也不相同。近年来,流域景观结构及格局对水质的影响备受关注,在农业区源头流域、城镇化流域、高原湿地流域、水源地流域等区域已经开展了相应研究^{[7,8,9,10,11,12]}。在此基础上,焦胜等开展了土地利用强度与水质的关系研究^[13,14]。研究方法和手段上主要是以子流域、各级缓冲区或城乡梯度带的景观类型百分比、景观格局指数、或反映对土地利用程度的其他指数为指标,通过统计分析、建模等手段,研究其与河流水体污染物浓度指数的关系,研究结果均反映了各景观特征在整体上与区域水质的相关系。然而,对于山地丘陵地区各级坡地层面上坡景观特征对河流水质的影响较少涉及。

在贵州省这样的典型喀斯特地区,山地和丘陵占全省总面积的92.5%,地表坡降大,地少人多、贫困人口基数大,人类对坡地的掠夺式开发很大程度上改变了地表景观格局,形成了特有的坡地景观^[15]。而较大的坡降导致了地表景观中污染物因地势加倍迁移到河水中,故在该类地区研究地表景观对流域水质的影响时,坡地景观显得尤为重要。常规的子流域、缓冲区或城乡梯度带的划分法,均无法清晰明确地阐明人类对不同坡度等级坡地的景观开发活动对河流水质产生的影响。本文针对喀斯特地区地貌特点和该区人类对地表的开发方式,在子流域坡地和子流域陡坡地层面上分别单独提取各级坡地景观特征因子,将各坡度等级上的坡景观结构、坡景观开发强度、坡景观格局共同纳入水质响应模型的计算和考量,直接研究各级坡景观特征与水质污染物指标的关系,旨在更准确的模拟和分析喀斯特地区地表景观特征对河流水质的影响,弄清该地区导致流域水质变差的主要自然和人为因素。

以赤水河流域中上游为研究对象,通过对遥感影像数据和数字高程模型（DEM）的预处理、影像分类、精度评价和分层掩膜提取不同坡度等级上的各地表景观特征因子,并在此基础上计算相应景观开发强度和景观格局指数;同时,通过两期野外采样和实验测试获取研究区各子流域枯水期和丰水期的水质数据。在GIS空间分析和SPSS统计分析工具的支持下,探索各级坡地景观特征与河流水质指标的关系,为喀斯特地区的流域水质保护和实践可持续流域管理的理念提供信息保障、积累基础数据。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

赤水河流域中上游地处云贵川三省交界处,流域面积7363.4 km²,山势陡峭、河谷深切狭窄,岩溶非常发育,属典型喀斯特地貌景观。研究区河流长约263.5 km,径流深约3~4 m,河流两岸海拔1~1.8 km。年降水量为800~1000 mm,年内分布不均匀,近80%的降水量集中在5-10月,土地利用以林、灌和农用地为主,土壤以红壤和黄壤为主。区内经济发展严重滞后且不均衡,贫困人口密度大,坡地垦殖率高,水土流失严重、使得喀斯特地表原生植被被破坏,喀斯特石漠化面积不断扩大,严重威胁流域水质。赤水河是著名的美酒河,其中上游水域为国酒茅台、习酒、郎酒等众多名优白酒提供水源,流域水质保护的重视度较高,早在10年前点源污染已经基本得到控制。这为非点源污染的研究提供了天然试验场。

2.2 数据来源

2.2.1 影像数据本文选择的影像数据为landsat8 OLI数据（30 m）,成像时间为2013年6月6日,用于提取流域景观组成和植被覆盖参数;数字高程模型用于子流域的划分和坡度地形的提取（SRTM DEM 30 m）;数据均来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站。SRTM DEM是目前能免费获取的全球范围数字高程模型数据,尽管在山地和丘陵地区的单点高程误差较大,但其对地貌形态及高程变化的描述程度较高,由其所提取的坡度精度在非平原地区总体上介于1 $∶$ 10万和1 $∶$ 5万DEM之间^[16],且与本文所使用的30 m分辨率遥感数据匹配度较高,可满足大范围中尺度研究需求。

2.2.2 水质数据水质采样点的分布综合考虑了河流沿岸城乡分布、资源现状、土地功能、地貌条件、气候水分及可到达程度等,在DEM划分子流域的基础上,在赤水河中上游选取11条主要汇入支流,并将每个子流域支流的汇入口作为水质采样点。分别于2012年12月和2013年7月进行水质采样和分析测试,测试的水质指标包括总磷（TP）、总氮（TN）、化学需氧量（COD_cr）、氨氮（NH₃-N）。所有水质指标均严格按照国家《水和废水监测分析方法（第四版）》标准方法进行分析,采样点的分布及子流域的划分如图1所示。在此基础上通过将层次分析法、熵权法、超标加权法所得的各权重求算数平均值（旨在集成多种权重计算方法的优势）得到综合水质权重,进而求得表征研究河流水质优劣的水质综合指数^[17],水质各污染物浓度汇总表如表1所示。由表1可见,目前研究区各河干流断面水质基本达到II类水功能区要求,但是各主要检测断面与20世纪中叶I类水相比水质已下降许多^[18]。随着区内社会经济、城镇发展和资源开发,水质可能将持续下降。而水质和当地独特的自然环境是“美酒河”沿岸地区白酒产业发展的基础,国家对该流域生态环境保护高度重视。弄清该地区特殊的地表景观特征对水质的影响机制,对河流水质保护、预防水质恶化具有重要意义。

表1 赤水河流域水质数据描述性统计

Tab. 1 Descriptive statistics of water quality parameters

阶段	水质指标	平均值	最大值	最小值	标准差
枯水期/丰水期	TP（mg/L）	0.067/0.029	0.603/0.266	0.003/0.001	0.158/0.075
	COD_cr（mg/L）	4.569/10.900	12.600/27.700	1.500/1.300	3.310/8.139
	TN（mg/L）	0.294/0.462	0.829/0.722	0.047/0.286	0.181/0.105
	NH₃-N（mg/L）	0.094/0.105	0.433/0.610	0.002/0.010	0.111/0.116
	水质综合指数	1.538/2.082	3.394/4.000	1.064/1.700	0.579/0.616

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图1 赤水河流域水质采样点分布及景观结构图

Fig. 1 Location of the water quality sampling sites and landscape structure

2.3 景观特征提取

2.3.1 景观结构根据前期研究和其他学者的相关研究成果^{[9,10,11,12,13,19]},选取建设用地、耕地、林地、灌草作地为该流域水质研究的景观类型;根据贵州喀斯特山地坡度分布特点^[20]、土壤侵蚀临界坡度^[21]以及坡耕地的定义,分别以6°和25°作为坡地景观和陡坡景观的划分节点。结合该流域地貌特点：在流域总面积（7363.4 km²）中,坡度大于6°的坡地占总面积的91.9%,其中6°~25°的坡地占67.7%,而大于25°的陡坡地占24.2%。将研究区地表景观类型依地形坡度的不同划分为总建设用地、坡建设用地（6°~25°建设用地）、陡坡建设用地（>25°建设用地）,总耕地、坡耕地（6°~25°耕地）、陡坡耕地（>25°耕地）,总林地、坡林地（6°~25°林地）、陡坡林地（>25°林地）,总灌草、坡灌草（6°~25°灌草）、陡坡灌草（>25°灌草）,共12类共同参与对水质的影响研究。其中各类别的总地类包含相应的坡地类（6°~25°）、陡坡地类（>25°）和平地地类（0°~6°）。

2.3.2 景观格局在众多景观格局指数中,优选能够反映景观异质性且经前人研究证实对河流水质有较大影响的、相互间不存在显著相关关系的,分别表现景观破碎度、多样性和团聚性的景观格局指数^{[9,10,11,12,13,14,22]}。斑块密度（PD）、平均斑块形状（SHAPMN）、香农多样性指数（SHDI）、蔓延度指数（CONTAG）、散布与并列指数（IJI）作为景观格局特征参与水质响应研究。

2.3.3 景观开发强度景观开发度强是人类对自然景观的干扰程度的强弱的综合表现。本文采用土地利用程度（L）来表征景观开发强度,它是人类有意识的选择行为活动,其值越高,表明人类对自然景观的干扰程度就越大,景观自然属性的可利用程度就越低,其数学模型为^[23]：

$L = 100 \times \overset{n}{\sum_{i = 1}} A_{i} \times C_{i}$ （1）

式中：L代表研究区土地利用程度;A_i为第i级土地利用程度分级指数;C_i为第i等级的土地利用程度面积百分比。土地利用程度的分级指数分别为：未利用地赋值1,林地、灌草地及水域赋值2,耕地赋值3,建设用地赋值4^[24]。

2.4 相关性分析与水质响应模型的建立

利用SPSS 19.0软件Spearman相关分析工具,对各子流域、各坡度等级上的景观结构、景观格局指数、景观开发强度与相应水质采样点的污染物浓度数据进行相关性分析,研究各地表景观特征对水质污染物指标的影响。并筛选出对河流水质参数有重要解释能力的景观特征因子,用变量显著性概率P作为评判检验标准,再以与各水质污染物指标呈显著性相关（P<0.05）或高度相关（P<0.01）的各景观特征为预测变量,待估测的水质污染物指标为因变量,建立各景观特征对水质的预测模型。

采用基于最小二乘法的多元线性回归模型,建立起水质污染物指标和各地表景观特征间的响应关系,模型的表达形式如下^[25]：

$Y = C + b_{1} X_{1} + b_{2} X_{2} + \dots + b_{n} X_{n}$ （2）

式中：Y代表各种水质指标的浓度值;X₁,X₂, $\dots$ ,X_n分别代表不同类型景观特征;b₁,b₂, $\dots$ ,b_n为影响系数;C为常数项;n为地表景观特征的种类数。

3 结果分析

3.1 各景观特征提取结果

3.1.1 坡地景观结构在ERDAS IMAGINE专业遥感图像处理软件的支持下,对影像数据进行校正、增强、裁剪等预处理的基础上,首先用分层监督分类法,经多次分层掩膜对研究区影像进行分类,经过地表实地检验及手动修改,分类精度高于87%,达到研究的精度要求;再利用DEM划分坡度等级,并在ArcGIS 10.1掩膜提取工具的帮助下,分坡度在各子流域内提取坡林地、陡坡林地、坡耕地、陡坡耕地、坡建设用地、陡坡建设用地、坡灌草和陡坡灌草等坡地景观,各景观类型面积百分比如图2所示。

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图2 赤水河流域各子流域坡地景观类型构成

Fig. 2 Composition of sloping landscape types in different watersheds

由图2统计得出,在11个子流域中,林地平均占61%,其中坡林地占林地的65%,陡坡林地占29%;灌草地平均占14%,其中坡灌草占灌草地的70%、陡坡灌草地占21%;耕地平均占21%,其中坡耕地占耕地的76%、陡坡耕地占14%;建设用地平均占2.9%,其中坡建设用地占69%,陡坡建设用地占7%。区内各子流域基本上是农林灌为主,且绝大部分分布在坡地上。

3.1.2 坡地景观开发强度在总体子流域、子流域坡地和子流域陡坡地上,分别计算景观开发强度,再求11个子流域的平均值如表2所示。

表2 赤水河流域各级坡地平均景观开发强度

Tab. 2 The average landscape development intensity in different slope ranges

	子流域（总体）	子流域坡地（6°~25°）	子流域陡坡地（>25°）
土地利用程度（L）	226.108	227.919	211.850

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从表2可见,子流域坡地上土地利用程度最高,高于整个流域的土地利用程度,说明研究区内人类活动对6°~25°的坡地景观干扰最大。

3.1.3 坡地景观格局对分类及地形掩膜提取后的地类栅格图斑进行统计,并通过Fragstats 3.3软件计算获得总体子流域及子流域各坡度等级上的各景观指数值,求平均值如表3所示。

表3 赤水河流域各等级坡度平均景观格局指数

Tab. 3 The average landscape pattern index in different slope ranges

	PD	SHAPEMN	CONTAG	IJI	SHDI
子流域（总体）	72.335	1.254	49.154	55.658	0.893
子流域坡地（6°~25°）	73.403	1.269	51.877	51.220	0.898
子流域陡坡地（>25°）	67.646	1.248	63.638	47.589	0.740

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斑块密度（PD）是指单位面积上的斑块数,反映景观破碎化程度。各子流域总体PD均值为72.335,而坡地PD均值为73.403,陡坡地PD均值为67.646,说明研究子流域坡地景观破碎化程度最大,而陡坡地景观破碎化程度最低。平均斑块形状指数（SHAPEMN）,其值是斑块边长与面积之比,反映了斑块形状的复杂性,值越大表示景观几何形状越趋于复杂^[9]。表3显示,三种研究尺度上SHAPEMN相差不大,子流域陡坡地上的该值相对稍低,说明陡坡地上地类斑块形状相对简单。香农多样性指数（SHDI）反应了景观中的斑块多样性,其值越大,表明景观越多样、受人类的干扰越大、越破碎。研究区在整体上景观多样性不高,各子流域SHDI均值为0.893,子流域坡地SHDI均值0.898,相差不大,子流域陡坡地SHDI均值为0.74,说明随着地形坡度的增大各子流域内景观多样性降低,部分斑块间存在了明显优势性。蔓延度指数（CONTAG）反映景观中不同斑块类型的团聚程度,该值越大表明景观某种优势类型具有良好的连续性^[26]。研究区各子流域CONTAG均值为49.1,子流域坡地该值为51.9,子流域陡坡地为63.6,表明随着坡度的增加研究区内不同斑块类型的聚集程度在上升,空间分布逐渐趋向聚集,景观的异质性减弱。散布与并列指数（IJI）反映景观的分离度,该值从整体子流域的55.7下降到子流域坡地景观的51.2,再下降到子流域陡坡景观的47.6,表明从坡地景观到陡坡地景观,斑块类型之间的邻接性减弱,各景观类型之间的分布关系变得不那么复杂。总之,随着地形坡度的增加,景观的破碎度降低、景观多样性降低、景观变得更团聚,这说明随着地形坡度越来越大,人类活动对景观自然属性的干扰在逐步减弱。

3.2 各景观特征与水质的关系

3.2.1 坡地景观结构与水质相关性将各水质污染物指标与各坡地景观类型面积百分比做相关性分析,结果如表4所示。

表4 赤水河流域坡地景观结构与水质指标的相关性

Tab. 4 Correlation between landscape structure and water quality variables in different slope ranges

时期	丰水期					枯水期
指标	TP	COD_cr	TN	NH₃-N	水质综合指数	TP	COD_cr	TN	NH₃-N	水质综合指数
林地（总体）	-0.623^*	-0.809^**	-0.800^**	-0.562	-0.698^*	-0.725^**	-0.489	-0.539	-0.596^*	-0.685^**
坡林（6°~25°）	-0.648^*	-0.892^**	-0.845^**	-0.569	-0.726^*	-0.710^**	-0.486	-0.574^*	-0.672^*	-0.694^**
陡坡林地（>25°）	-0.49	-0.29	-0.54	-0.49	-0.49	-0.43	-0.3	-0.26	-0.19	-0.36
耕地（总体）	-0.218	-0.087	0.373	-0.124	-0.132	-0.185	-0.337	0.104	0.058	-0.269
坡耕地（6°~25°）	-0.255	-0.26	0.227	-0.313	-0.245	-0.414	-0.445	-0.077	-0.143	-0.423
陡坡耕地（>25°）	0.608^*	0.362	0.155	0.189	0.833^**	0.014	-0.301	0.121	0.641^*	-0.044
建设用地（总体）	0.953^**	0.694^*	0.786^**	0.928^**	0.957^**	0.977^**	0.556^*	0.848^**	0.845^**	0.950^**
坡建设用地（6°~25°）	0.956^**	0.716^*	0.805^**	0.914^**	0.955^**	0.942^**	0.548	0.805^**	0.795^**	0.927^**
陡坡建设用地（>25°）	0.671^*	0.693^*	0.672^*	0.635^*	0.716^*	0.681^*	0.392	0.617^*	0.607^*	0.718^**
灌草（总体）	0.287	0.730^*	0.54	0.235	0.393	0.421	0.46	0.241	0.311	0.412
坡灌草（6°~25°）	0.229	0.690^*	0.504	0.173	0.335	0.371	0.44	0.176	0.227	0.365
陡坡灌草（>25°）	0.139	0.726^*	0.438	0.08	0.262	0.183	0.323	0.091	0.23	0.174

注：^*P<0.05,^**P<0.01,表中各类别的总体包含相应的坡地类（6°~25°）和陡坡地类（>25°）。

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由表4分析得出：

（1）在各景观类型中建设用地面积百分比与水质污染物指标的相关性最强。无论丰水期还是枯水期,总建设用地、坡建设用地、陡坡建设用地与各水质污染物指标及水质综合指数均表现出显著或高度正相关（枯水期COD_cr除外）。丰水期,坡建设用地与TP、COD_cr、TN的相关性（0.956、0.716、0.805）高于总体建设用地与之的相关性（0.953、0.694、0.786）,说明在丰水期建设用地对水质的负面影响主要由坡建设用地贡献,其比笼统的总建设用地对水质污染物指标更具解释意义。

（2）林地是最重要的“汇”景观。丰水期,总林地面积百分比与COD_cr、TN呈高度负相关（0.809、0.800）,与TP、水质综合指数呈显著负相关（0.623、0.698）;枯水期总林地与TP、水质综合指数呈高度负相关（0.725、0.685）,与NH₃-N呈显著负相关（0.596）。而在子流域坡地层面上,无论丰水期还是枯水期,坡林地与各水质指标的相关性均高于总林地（丰水期TP除外）,说明在该类研究区,作为“汇”景观的林地对水质污染物的截留、阻拦等作用主要是由坡林地贡献的。

（3）无论是丰水期还是枯水期、总耕地面积百分比与各水质指标均未表现出显著的相关系,这与胡和兵等的研究成果一致,这种不确定的关系与研究区的地形地貌及耕作方式有关^[9]。但是,占子流域面积平均0.57%、占耕地面积平均14%的坡度大于25°的陡坡耕地却在丰水期与TP和水质综合指数分别表现出显著正相关（0.608）和高度正相关（0.833）,在枯水期与NH₃-N表现出显著正相关（0.641）,这说明陡坡耕地对河流中TP和NH₃-N的贡献是显著的。

（4）灌草地主要分布于山坡上,坡灌草和陡坡灌草占总灌草面积90.5%,由于在丰水期更容易发生水土流失,将泥沙等营养物质带入水体,因此在丰水期总灌草与COD_cr呈现出显著正相关（0.730）,这与杨娅楠等人的研究结果一致^[27];且陡坡灌草对COD_cr的贡献（0.726）大于坡灌草（0.690）,在枯水期这种正相关系依然存在却并不显著,说明降水和陡坡共同加剧了灌草对河流水体中COD_cr的贡献。

3.2.2 坡地景观开发强度与水质相关性将各水质污染物指标与各坡地的土地利用程度做相关性分析,结果如表5所示。

表5 赤水河流域景观开发强度与水质指标的相关性

Tab. 5 Correlation between landscape development intensity and water quality variables in different slope ranges

指标	丰水期			枯水期
指标	L	L_坡	L_陡坡	L	L_坡	L_陡坡
TP	0.960^**	0.835^**	-0.234	0.921^**	0.799^**	-0.241
COD_cr	0.655^*	0.712^*	0.190	0.467	0.388	-0.173
TN	0.847^**	0.917^**	-0.174	0.778^**	0.658^*	-0.125
NH₃-N	0.920^**	0.757^**	-0.273	0.790^**	0.693^**	0.023
水质综合指数	0.959^**	0.858^**	-0.171	0.870^**	0.754^**	-0.183

注：^*P<0.05,^**P<0.01;L代表子流域土地利用程度;L_坡代表坡地土地利用程度;L_陡坡代表陡坡土地利用程度。

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由表5分析得出：首先,子流域总体景观开发强度及坡地景观开发强度均与各水质污染物指标呈显著或高度正相关（枯水期COD_cr除外）,其相关性规律与建设用地面积百分比同水质污染物指标的相关性一致;其次,在丰水期COD_cr和TN与坡地景观开发强度（0.712、0.917）表现出更强于与子流域总体景观开发强度的相关性（0.655、0.847）;陡坡土地开发强度并未与水质指标表现出显著的相关性,可能是因为各子流域内建设用地等对水质有较大影响的地类的优势分布,使得陡坡地上人类活动干扰造成的对水质的影响被掩盖。

3.2.3 坡地景观格局与水质的相关性本文在总体子流域、子流域坡地、子流域陡坡地三个景观层面上分别计算了各水质污染物指标与表现斑块复杂性、景观破碎度、团聚与分离度及多样性的五个景观格局指数的相关性,受篇幅限制,表6只列出呈显著以上相关性的项目。

表6 赤水河流域景观格局与水质指标的相关性

Tab. 6 Correlation between landscape pattern and water quality variables in different slope ranges

时期	丰水期					枯水期
指标	TP	COD_cr	TN	NH₃-N	水质综合指数	TP	COD_cr	TN	NH₃-N	水质综合指数
PD	0.14	0.156	0.341	0.184	0.165	0.132	0.415	0.035	-0.134	0.13
SHAPEMN	0.746^**	0.841^**	0.799^**	0.672^*	0.821^**	0.750^**	0.563^*	0.499	0.584^*	0.730^**
SHAPEMN_坡	0.537	0.805^**	0.714^*	0.387	0.617^*	0.577^*	0.578^*	0.368	0.46	0.576^*
SHAPEMN_陡坡	0.352	0.176	-0.106	0.356	0.374	0.337	0.245	0.131	0.249	0.286
IJI	0.536	0.753^**	0.667^*	0.545	0.631^*	0.571^*	0.379	0.403	0.429	0.589^*
IJI_坡	0.749^**	0.772^**	0.809^**	0.739^**	0.810^**	0.761^**	0.466	0.636^*	0.670^*	0.764^**
IJI_陡坡	0.766^**	0.873^**	0.969^**	0.674^*	0.805^**	0.876^**	0.551	0.745^**	0.811^**	0.845^**
SHDI	0.628^*	0.699^*	0.748^**	0.615^*	0.678^*	0.595^*	0.558^*	0.605^*	0.625^*	0.560^*
SHDI_坡	0.562	0.842^**	0.633^*	0.499	0.651^*	0.638^*	0.528	0.499	0.522	0.632^*
SHDI_陡坡	0.406	0.845^**	0.688^*	0.334	0.529	0.454	0.407	0.227	0.413	0.386
CONTAG	-0.467	-0.808^**	-0.718^*	-0.336	-0.562	-0.560^*	-0.416	-0.356	-0.491	-0.493

注：^*P<0.05,^**P<0.01;SHAPEMN_坡、SHAPEMN_陡坡分别代表子流域坡地及陡坡地上的平均斑块形状指数;IJI_坡、IJI_陡坡分别代表子流域坡地及陡坡地上的散布与并列指数;SHDI_坡、SHDI_陡坡分别代表子流域坡地及陡坡地上的农香多样性指数。

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由表6分析得出：

（1）平均斑块形状指数SHAPEMN体现了斑块形状的复杂性。丰水期,SHAPEMN与TP、COD_cr、TN、NH₃-N及水质综合指数均表现出高度或显著正相关（相关系数分别为0.746、0.841、0.799、0.672、0.821）,SHAPEMN_坡也与COD_cr和TN表现出高度和显著正相关（相关系数分别为0.805、0.714）;枯水期,SHAPEMN与TP和水质综合指数高度正相关（0.750、0.730）,与COD_cr和NH₃-N显著正相关（0.563、0.584）,SHAPEMN_坡与TP及COD_cr显著正相关（0.577、0.578）。说明研究区各子流域及子流域坡地上的地类斑块形状复杂性是影响水质的重要因素。

（2）无论丰水期还是枯水期,SHDI均与各类水质污染物指标呈现出显著或高度正相关。且随着地形坡度的增大,在丰水期SHDI_陡坡及SHDI_坡与COD_cr的相关性（0.845、0.842）大于SHDI与COD_cr的相关性（0.699）,SHDI_陡坡与TN的相关性（0.688）大于SHDI_坡与TN的相关性（0.633）;在枯水期SHDI_坡与TP的相关性（0.638）大于SHDI与其的相关性（0.595）,说明研究各子流域内景观类型越多样水质越差,而且随着地形坡地的增大,水质污染物浓度对景观多样性的响应越敏感。

（3）散布与并列指数IJI体现了与景观类型相邻的其他类型的多少,反映景观分离度。丰水期,IJI与COD_cr、TN和水质综合指数呈高度或显著正相关（0.753、0.667和0.631）;枯水期,IJI与TP和水质综合指数呈显著正相关（0.571、0.589）,说明越复杂的斑块空间邻接分布越会导致水质恶化,与胡和兵等^[9]的研究结果一致。且无论在丰水期还是枯水期,随着地形坡度的增加,从IJI到IJI_坡再到IJI_陡坡与各水质污染物指标的相关性越来越强,说明景观空间邻接分布的复杂性对水质的负面影响会随着坡度的增加变得越来越显著。

（4）丰水期,CONTAG与COD_cr呈高度负相关（0.808）,与TN呈显著负相关（0.718）;枯水期,其值与TP呈显著负相关（0.56）。该研究区各子流域均以林地为优势景观类型,CONTAG与主要水质污染物指标呈显著负相关,说明景观中林地斑块的连接性越好,其对水质的正影响越显著,这与焦胜等^[13]的研究结果一致。而PD并未与水质污染物浓度表现出显著相关性,在研究区PD对水质的预测能力较弱,这与夏品华等^[10]的研究结果一致。

3.3 景观特征与水质指标的多元逐步回归分析

在各景观特征要素与各水质污染物指标相关性分析的基础上,筛选出与各水质污染物指标表现出显著以上相关的景观特征要素,以其为自变量;再以各水质污染物指标为应变量进行多元逐步回归分析,建立各景观特征要素的水质指标响应模型,所建模型都达到极显著性水平（P<0.01）如表7所示。

表7 各景观特征与水质指标之间的逐步回归分析

Tab. 7 Regression analysis between indices of landscape elements and water quality variables

阶段	水质指标	回归分析方程	R²	P
丰水期	TP	y=0.005 L -1.184	0.922	0.000
	TN	y=0.02 +0.12IJI_陡坡-0.664	0.946	0.000
	NH₃-N	y=2.275总建设用地+0.013	0.862	0.000
	水质综合指数	y=12.677陡坡耕地+ 0.042 L -7.938	0.932	0.000
枯水期	TP	y=2.502总建设用地-0.02	0.955	0.000
	TN	y=2.482总建设用地+0.208	0.720	0.001
	NH₃-N	y=1.17总建设用地+ 0.003IJI_陡坡-0.085	0.721	0.002
	水质综合指数	y=8.9总建设用地+1.230	0.902	0.000

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由表7可见,无论枯水期还是丰水期,各景观特征要素对COD_cr的影响分析中,均无显著因子进入模型。丰水期,L、IJI_陡坡、坡耕地及总建设用地面积百分比共同解释了水质污染物指标;而枯水期,各水质污染物指标主要由总建设用地面积百分比来决定。

4 讨论

在山地丘陵广泛分布的喀斯特地区,地表坡降大、地表景观中污染物会因地势加倍迁移到河水中,故在进行该类区域河流水质非点源污染研究时,需将坡地景观特征和陡坡地景观特征从笼统的地表景观中分离出来,分别研究承载在各等级坡度上的人类生产生活对河流水质的影响力。

4.1 坡地景观结构对水质的影响

研究区景观结构对河流水质有重要影响,林地是重要的“汇”景观,建设用地是最主要的水质污染源,而耕地与水质的关系不明显,这与黄金良等^[28]、Slive等^[29]、张大伟等^[30]的研究结果相一致。但该研究区,坡林地与各水质污染物指标的相关性均高于总林地,这说明在该类流域坡林地对水质潜在的“汇”作用更加显著,在坡地上加大造林力度对改善流域水质有积极作用。丰水期,坡建设用地对水质污染物指标的贡献率高于总建设用地,研究区69%的建设用地分布在坡地上,随着雨水冲刷力的增大,坡地上承载的城镇及农村居民点污染物随雨水径流、顺地势更“有效”地流进河流,导致水质污染物浓度增高。虽然总耕地与各水质污染物指标均未表现出显著的相关系,但在丰水期占耕地面积平均14%的坡度大于25°的陡坡耕地却与TP表现出显著正相关性,说明丰水期的雨水冲刷使得陡坡耕地中的磷肥随径流流入河中,对水质中TP浓度贡献较大。故在喀斯特流域,控制开垦陡坡耕地、限制修建坡地建筑以及加大坡地造林力度,对保护流域水质均有重要意义。

4.2 景观开发强度对水质的影响

土地利用程度作为一个更集中体现人类活动对景观开发强度的综合指标,其与水质污染物指标呈现显著而稳定的正相关关系,说明流域内人类对景观的开发强度越大,河流水质越差。在雨量充沛的丰水期,其与主要水质污染物指标的相关性高于绝大多数单个景观与相应水质污染物指标的相关性,既景观开发强度比单个景观结构对水质的影响更加显著;且在丰水期,部分水质污染物指标（COD_cr、TN）受坡地景观开发强度的影响比子流域总体景观开发强度的影响更大。

4.3 坡地景观格局对水质的影响

SHAPEMN、SHAPEMN_坡、IJI、IJI_坡、IJI_陡坡和SHDI、SHDI_坡、SHDI_陡坡均与各水质污染物指标表现出正相关性、CONTAG与各水质污染物指标表现出负相关性,而斑块密度PD未与水质污染物指标表现出显著相关性。

SHAPEMN体现了斑块形状的复杂性,与平原地区相比因为受到喀斯特地区峰丛洼地地貌的限制,研究区各类人造斑块的修建须顺应地势因地制宜,这使得建设用地、耕地等斑块形状更为复杂,这与梁小英等^[31]的结论相一致;通过相关性分析,SHAPEMN与子流域土地利用程度（L）、建设用地、耕地面积百分比均呈高度正相关,可推断研究区的SHAPEMN主要由受地形限制的人造景观边缘的复杂性贡献,故SHAPEMN与各水质污染物指标的显著正相关,是由边缘复杂的建设用地及耕地造成的,这与耿润哲等^[32]的研究结论一致。

另外值得注意的是,由子流域各等级坡度平均景观格局指数（表3）的分析结果显示,随着地形坡度的增加,散布与并列指数降低（从IJI到IJI_坡再到IJI_陡坡,其指数值从55.7下降到51.2再到47.6）,景观多样性降低（从SHDI_坡到SHDI_陡坡其指数值从0.898下降到0.74）;但由坡地景观格局与水质的相关性（表6）显示,IJI对各水质污染物指标的负影响却变得越来越显著（例如丰水期其与TN的相关系数从0.667到0.809再到0.969,枯水期其与TP的相关系数从0.571到0.761再到0.876）,而SHDI对COD_cr和TP的负影响也变得越来越显著（相关系数从0.842到0.845,从0.633到0.688）。这说明在研究区地形坡度越大,水质污染物指标对景观多样性及景观分离度的响应越敏感,故减少区内人为活动对坡地尤其是陡坡地景观的干扰,对保护研究区流域水质有重要意义。

4.4 丰水期、枯水期水质影响对比

丰水期,在各景观特征中,坡地景观结构、坡景观强度及陡坡地景观格局共决定了河流水质;而枯水期,总体景观结构对水质污染物指标的影响更显著。分析其原因,在河流水质的非点源污染研究中,流域景观特征是影响河流水质的内部主导原因,而降水和地形等要素是促进这种影响力的外部原因。在研究区,地表坡降大、土层薄、水土流失严重,降雨量年内分配不均,正是这些外部原因决定了喀斯特山地丘陵区河流水质对景观特征响应程度的不同。丰水期降水形成的雨水径流裹挟着地表景观中的水质污染物质,在陡坡地形的帮助下,加速汇入河流^[33,34],故坡景观特征对水质污染物指标更具解释意义;枯水期,虽地形未变,但由于降水少雨量低,坡地形的有力推动作用降低,总体景观结构对河流水质污染物指标起决定作用。

5 结论

（1）在该研究区,与总林地相比坡林地对水质潜在的“汇”作用更加显著;总耕地并未与水质污染物指标表现出明显的相关性,而占总耕地面积不足1/7的陡坡耕地、却对河流中TP和NH₃-N浓度大小贡献显著（相关系数分别为0.608和0.614）;坡建设用地和陡坡建设用地与各主要水质污染物指标均呈现显著或高度正相关,相关系数最高达0.956;故加大控制陡坡耕地的开垦及加大坡地造林力度对改善流域水质有积极作用。

（2）景观开发强度与各水质污染物指标呈现显著而稳定的相关性,它能够体现多种景观结构对河流水质的整体影响,比单个景观对水质更具解释能力;且坡地景观开发强度与COD_cr和TN相关性（0.712、0.917）更强于与总体景观开发强度的相关性（0.655、0.847）。

（3）研究区斑块形状复杂度、景观多样性、景观分离度均与水质污染物指标呈高度或显著正相关,对河流水质有显著的负影响。而且随着地形坡度的增大,水质污染物指标对景观分离度和景观多样性越来越敏感,故在该类区域减少对坡地尤其是陡坡地景观的不当人为干扰,对保护流域水质有重要意义。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[7]	徐建锋, 尹炜, 闫峰陵, 等. 农业源头流域景观异质性与溪流水质耦合关系 . 中国环境科学, 2016, 36(10): 3193-3200. [本文引用: 1] [Xu Jianfeng, Yin Wei, Yan Fengling, et al. The coupling relationship between landscape heterogeneity and stream water quality in an agricultural catchment, China . Environmental Sciences, 2016, 36(10): 3193-3200.] [本文引用: 1]
[8]	张亚娟, 李崇巍, 胡蓓蓓, 等. 城镇化流域“源—汇”景观格局对河流氮磷空间分异的影响: 以天津于桥水库流域为例 . 生态学报, 2017, 37(7): 1-10. https://doi.org/10.5846/stxb201512242566 URL [本文引用: 1] 摘要随着流域城镇化的加速,流域城镇化景观格局对流域水质的影响逐渐加剧。以城镇化趋势明显的于桥水库流域为例,基于流域"源-汇"景观特征指数,并结合于桥水库流域2013、2014和2015年33个子流域的水质数据,采用空间分析、相关分析和冗余分析等方法,探讨了在城镇化影响下,于桥水库流域景观特征指数和水质指标的定量关系。结果表明:整个流域从上游到下游呈现"汇"景观面积减小,"源"景观面积增大的趋势,居民建设用地面积比在中下游子流域达34.6%,"汇"型景观中林地面积为33.5%;景观空间负荷对比指数(LWLI)全局Moran′s I的值为0.637,P0.01,在空间上存在趋于集群的现象,LWLI高-高聚集区与城镇化集中区域具有一致性。LWLI与流域氮、磷空间分布存在极显著的相关性,平水期TN与LWLI的复相关系数R_2为0.811,丰水期LWLI与TP的复相关系数R_2为0.741;子流域所有水质参数NH_4~+-N、TN、NO_3~--N、TP及LWLI均集中在同一象限,与其它景观特征指数相比,LWLI对河流中氮、磷的影响最大。城镇居民用地与水质指标存在极显著的相关性,是流域水质污染重要的贡献源。流域城镇化发展中,建议提高村镇的景观连通性,便于污染物集中处理,同时增加林地、草地面积,改善流域的生态水文功能。 [Zhang Yajuan, Li Chongwei, Hu Beibei, et al. Impact of a "source-sink" landscape pattern in an urbanized watershed on nitrogen and phosphorus spatial variations in rivers: A case study of Yuqiao Reservoir watershed, Tianjin, China . Acta Ecological Sinica, 2017, 37(7): 1-10.] https://doi.org/10.5846/stxb201512242566 URL [本文引用: 1] 摘要随着流域城镇化的加速,流域城镇化景观格局对流域水质的影响逐渐加剧。以城镇化趋势明显的于桥水库流域为例,基于流域"源-汇"景观特征指数,并结合于桥水库流域2013、2014和2015年33个子流域的水质数据,采用空间分析、相关分析和冗余分析等方法,探讨了在城镇化影响下,于桥水库流域景观特征指数和水质指标的定量关系。结果表明:整个流域从上游到下游呈现"汇"景观面积减小,"源"景观面积增大的趋势,居民建设用地面积比在中下游子流域达34.6%,"汇"型景观中林地面积为33.5%;景观空间负荷对比指数(LWLI)全局Moran′s I的值为0.637,P0.01,在空间上存在趋于集群的现象,LWLI高-高聚集区与城镇化集中区域具有一致性。LWLI与流域氮、磷空间分布存在极显著的相关性,平水期TN与LWLI的复相关系数R_2为0.811,丰水期LWLI与TP的复相关系数R_2为0.741;子流域所有水质参数NH_4~+-N、TN、NO_3~--N、TP及LWLI均集中在同一象限,与其它景观特征指数相比,LWLI对河流中氮、磷的影响最大。城镇居民用地与水质指标存在极显著的相关性,是流域水质污染重要的贡献源。流域城镇化发展中,建议提高村镇的景观连通性,便于污染物集中处理,同时增加林地、草地面积,改善流域的生态水文功能。
[9]	胡和兵, 刘红玉, 郝敬锋, 等. 南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响 . 环境科学, 2012, 33(3): 794-801. URL [本文引用: 6] 摘要定量探讨不同景观格局与水质关系对于指导城市景观规划、保护周边水环境具有重要意义.以南京市九乡河流域为研究区域,基于2009年的Quick Bird影像和2009年10月～2010年9月的水质实时监测数据,利用GIS空间分析技术以及统计分析的方法,从景观水平和类型水平2个方面分析了流域景观格局空间分异对河流总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)的影响.结果表明,流域的大部分景观类型与河流TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度存在显著的相关关系:建设用地和未利用地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度显著正相关,林地的面积比例与这些指标呈显著负相关,而耕地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度相关性不显著;从景观水平上看,流域景观以少数类型大斑块为主或同一类型的斑块高度连接时,河流中TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度较低,水质较好;但针对具体的景观类型有所不同,建设用地、未利用地以及耕地的集中连片分布会引起TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度的上升,而林地的大面积分布则对这些指标具有相反的效应. [Hu Hebing, Liu Hongyu, Hao Jingfeng, et al. Influence of spatial difference on water quality in Jiuxiang river wateran, Nanjing . Environmental Science, 2012, 33(3): 794-801.] URL [本文引用: 6] 摘要定量探讨不同景观格局与水质关系对于指导城市景观规划、保护周边水环境具有重要意义.以南京市九乡河流域为研究区域,基于2009年的Quick Bird影像和2009年10月～2010年9月的水质实时监测数据,利用GIS空间分析技术以及统计分析的方法,从景观水平和类型水平2个方面分析了流域景观格局空间分异对河流总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)的影响.结果表明,流域的大部分景观类型与河流TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度存在显著的相关关系:建设用地和未利用地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度显著正相关,林地的面积比例与这些指标呈显著负相关,而耕地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度相关性不显著;从景观水平上看,流域景观以少数类型大斑块为主或同一类型的斑块高度连接时,河流中TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度较低,水质较好;但针对具体的景观类型有所不同,建设用地、未利用地以及耕地的集中连片分布会引起TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度的上升,而林地的大面积分布则对这些指标具有相反的效应.
[10]	夏品华, 孔祥量, 喻理飞. 草海湿地小流域土地利用与景观格局对氮、磷输出的影响 . 环境科学学报, 2016, 36(8): 2983-2989. https://doi.org/10.13671/j.hjkxxb.2015.0681 URL [本文引用: 4] 摘要识别主要污染物和污染源对草海湿地生态系统的保护与管理具有重要的现实意义.基于2012年5—10月6个小流域的水质观测数据、土地利用结构与景观格局指数,研究了草海湿地入湖小流域氮、磷输出的时空变化规律及其与景观格局的关系,以期为草海湿地综合治理提供参考.结果表明,草海湿地北面建设用地面积比例呈西北、东南方向逐渐降低和景观破碎度逐渐减小的趋势,具有明显的城市-城郊-农村的景观格局梯度,景观格局影响流域水质.多元统计分析表明,小流域氮磷输出受景观组成属性和空间属性综合影响,城镇建设用地百分比与TN、TP和COD呈显著正相关关系（r分别为0.995、0.978和0.996,p〈0.01）,景观破碎度（CONTAG、ED、MPS）和多样性（SHDI）与水质（TN、TP、COD）具有显著的相关关系,CCA的第一排序轴解释了建设用地面积比例、景观指数与水质指标相关性的96.0%.可见,威宁城镇化快速发展威胁了草海湿地生态安全,需进行草海周边城镇化进程的调整和控制. [Xia Pinhua, Kong Xiangliang, Yu Lifei. Effects of land-use and landscape pattern on nitrogen and phosphorus exports in Caohai wetland watershed . Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(8): 2983-2989.] https://doi.org/10.13671/j.hjkxxb.2015.0681 URL [本文引用: 4] 摘要识别主要污染物和污染源对草海湿地生态系统的保护与管理具有重要的现实意义.基于2012年5—10月6个小流域的水质观测数据、土地利用结构与景观格局指数,研究了草海湿地入湖小流域氮、磷输出的时空变化规律及其与景观格局的关系,以期为草海湿地综合治理提供参考.结果表明,草海湿地北面建设用地面积比例呈西北、东南方向逐渐降低和景观破碎度逐渐减小的趋势,具有明显的城市-城郊-农村的景观格局梯度,景观格局影响流域水质.多元统计分析表明,小流域氮磷输出受景观组成属性和空间属性综合影响,城镇建设用地百分比与TN、TP和COD呈显著正相关关系（r分别为0.995、0.978和0.996,p〈0.01）,景观破碎度（CONTAG、ED、MPS）和多样性（SHDI）与水质（TN、TP、COD）具有显著的相关关系,CCA的第一排序轴解释了建设用地面积比例、景观指数与水质指标相关性的96.0%.可见,威宁城镇化快速发展威胁了草海湿地生态安全,需进行草海周边城镇化进程的调整和控制.
[11]	杨莎莎, 汤萃文, 刘丽娟, 等. 流域尺度上河流水质与土地利用的关系 . 应用生态学报, 2013, 24(7): 1953-1961. URL Magsci [本文引用: 3] 摘要 <p>以苏子河流域内54个水质采样点为基点,生成6种尺度的河岸带缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算景观水平和类型水平上的8种景观指数.分别从景观空间格局与景观类型组成两方面,对景观指数与水质进行相关分析.结果表明:区域景观格局在不同缓冲区内对流域水质具有不同的效应.当缓冲区距离≤300 m时,旱地、建筑用地、水田为主要的景观类型组成,其面积比例、斑块数量、斑块密度、最大斑块指数、最大形状指数、景观斑块聚集度指数均较高,农田的连通性较高,对水质的影响较大.在距离河流较远的区域(缓冲区距离＞300 m),林地面积比例较高,林地聚集连通程度较好,对水质改善具有一定作用,但不明显.该流域耕地、建设用地等对水质有着关键的影响作用.</p> [Yang Shasha, Tang Cuiwen, Liu Lijuan, et al. Relationships between river water quality and land use type at watershed scale . Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(7): 1953-1961.] URL Magsci [本文引用: 3] 摘要 <p>以苏子河流域内54个水质采样点为基点,生成6种尺度的河岸带缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算景观水平和类型水平上的8种景观指数.分别从景观空间格局与景观类型组成两方面,对景观指数与水质进行相关分析.结果表明:区域景观格局在不同缓冲区内对流域水质具有不同的效应.当缓冲区距离≤300 m时,旱地、建筑用地、水田为主要的景观类型组成,其面积比例、斑块数量、斑块密度、最大斑块指数、最大形状指数、景观斑块聚集度指数均较高,农田的连通性较高,对水质的影响较大.在距离河流较远的区域(缓冲区距离＞300 m),林地面积比例较高,林地聚集连通程度较好,对水质改善具有一定作用,但不明显.该流域耕地、建设用地等对水质有着关键的影响作用.</p>
[12]	Huang Jinliang, Lin Jie, Tu Zhenshun. Detecting spatiotemporal change of land use and landscape pattern in a coastal gulf region, southeast of China . Environment Development and Sustainability, 2010, 12(1): 232-236. https://doi.org/10.1007/s10668-008-9178-8 URL [本文引用: 3] 摘要 Geographic information system (GIS), remote sensing (RS), gradient analysis, and landscape pattern metrics were coupled to quantitatively characterize the spatiotemporal change of land use and landscape pattern over the period 1988–2007 in a coastal gulf region, southeast China. The results obtained show an increase in cropland, buildup land, and aquiculture area and decrease in orchard, woodland, and beach area during 1988–2007. Landscape fragmented processes were strengthened and landscape pattern structure became more complicated in the last two decades in Luoyuan gulf region. The dynamics intensity of landscape pattern is stronger during 2002–2007 than that during 1988–2002. Spatial difference of urban–rural landscape pattern can be detected distinctively in two transects in terms of landscape metrics. Urbanization processes and the policy developed to transfer seawater into buildup land are two driving forces leading to the spatiotemporal change of landscape pattern in Luoyuan gulf region in the last two decades.
[13]	焦胜, 杨娜, 彭楷, 等. 沩水流域土地景观格局对河流水质的影响 . 地理研究, 2014, 33(12): 2263-2274. https://doi.org/10.11821/dlyj201412005 URL [本文引用: 4] 摘要以红壤丘陵区沩水流域为研究区域,运用GIS空间分析及统计分析的方法,探讨了流域土地景观格局对河流水质的影响。结果表明:1林地面积百分比与电导率(COND)、综合污染指数(Pr)相关性指数分别达-1.000、-0.997,呈显著负相关;耕地面积百分比与COND、总磷(TP)及土地利用程度综合指数(La)与COND、Pr呈显著正相关。2斑块数量(NP)、香农多样性指数(SHDI)与COND、Pr相关性指数均在0.997以上,呈显著正相关;平均斑块面积(AREA_MN)、蔓延度指数(CONTAG)与COND、Pr及最大斑块指数(LPI)与TP呈显著负相关。3从时间上看,所选用的大部分土地景观格局指标与p H值、溶解氧(DO)在丰水期与枯水期的相关性状态相反,且枯水期土地景观格局对河流水质的影响较丰水期更为显著。 [Jiao Sheng, Yang Na, Peng Kai, et al. The effects of land-use and landscape pattern on water quality in Weihe river watershed . Geographical Research, 2014, 33(12): 2263-2274.] https://doi.org/10.11821/dlyj201412005 URL [本文引用: 4] 摘要以红壤丘陵区沩水流域为研究区域,运用GIS空间分析及统计分析的方法,探讨了流域土地景观格局对河流水质的影响。结果表明:1林地面积百分比与电导率(COND)、综合污染指数(Pr)相关性指数分别达-1.000、-0.997,呈显著负相关;耕地面积百分比与COND、总磷(TP)及土地利用程度综合指数(La)与COND、Pr呈显著正相关。2斑块数量(NP)、香农多样性指数(SHDI)与COND、Pr相关性指数均在0.997以上,呈显著正相关;平均斑块面积(AREA_MN)、蔓延度指数(CONTAG)与COND、Pr及最大斑块指数(LPI)与TP呈显著负相关。3从时间上看,所选用的大部分土地景观格局指标与p H值、溶解氧(DO)在丰水期与枯水期的相关性状态相反,且枯水期土地景观格局对河流水质的影响较丰水期更为显著。
[14]	杨朝辉, 苏群, 陈志辉, 等. 基于LDI的土地利用类型与湿地水质的相关性: 以苏州太湖三山岛国家湿地公园为例 . 环境科学, 2017, 38(1): 104-112. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.201606122 URL [本文引用: 2] 摘要以苏州太湖三山岛国家湿地公园为例,探索不同时空条件下土地利用类型整体与水质之间的相关关系.使用主成分分析计算出每个采样点的水质综合指数,基于GIS空间分析技术计算表征土地利用类型综合效应的景观开发强度指数（landscape development intensity,LDI）,运用Pearson相关分析探讨水质与土地利用类型之间的整体相关性.结果表明,水质随着湿地公园空间分布不同而有较大的差异,研究区西部水质较好,东部水质较差;建设用地与水质综合指数存在明显的正相关,自然水体则与水质综合指数呈显著的负相关;缓冲区半径为100、150、200、250、300、350、400、450和500 m的LDI综合指数与水质综合指数的Pearson相关系数分别为0.641、0.678、0.691、0.685、0.691、0.695、0.680、0.653和0.649（P〈0.01）,它们之间存在显著而稳定的相关性,可以体现出多种土地利用类型对湿地水质的整体影响,部分克服了单项土地利用类型表达不完整、难以解释水质变化的不足. [Yang Zhaohui, Su Qun, Chen Zhi hui, et al. Correlation between LDI-based land use types and water quality in Sanshan Island of Taihu Lake National Wetland Park, Suzhou . Environmental Science, 2017, 38(1): 104-112.] https://doi.org/10.13227/j.hjkx.201606122 URL [本文引用: 2] 摘要以苏州太湖三山岛国家湿地公园为例,探索不同时空条件下土地利用类型整体与水质之间的相关关系.使用主成分分析计算出每个采样点的水质综合指数,基于GIS空间分析技术计算表征土地利用类型综合效应的景观开发强度指数（landscape development intensity,LDI）,运用Pearson相关分析探讨水质与土地利用类型之间的整体相关性.结果表明,水质随着湿地公园空间分布不同而有较大的差异,研究区西部水质较好,东部水质较差;建设用地与水质综合指数存在明显的正相关,自然水体则与水质综合指数呈显著的负相关;缓冲区半径为100、150、200、250、300、350、400、450和500 m的LDI综合指数与水质综合指数的Pearson相关系数分别为0.641、0.678、0.691、0.685、0.691、0.695、0.680、0.653和0.649（P〈0.01）,它们之间存在显著而稳定的相关性,可以体现出多种土地利用类型对湿地水质的整体影响,部分克服了单项土地利用类型表达不完整、难以解释水质变化的不足.
[15]	Cai Hong, He Zhengwei, Yang Dong, et al. Distribution and formation of the abnormal heat island in Guiyang, southwestern China . Journal of Applied Remote Sensing, 2014, 8(8): 1-11. https://doi.org/10.1117/1.JRS.8.083637 URL [本文引用: 1] 摘要 An abnormal heat island, in which genesis is totally different from that of a normal heat island, exists in typical karst city Guiyang in southwestern China and dominates its regional thermal environment. Based on Landsat enhanced thematic mapper plus images and moderate-resolution imaging spectroradiometer land surface temperature products, the abnormal heat island in this area is accordingly extracted. Through overlaying and statistic analysis in geographic information system, this paper studied the relationship among the abnormal heat island and karst distribution, vegetation coverage, and temperature difference at day and night with the following results: nearly 70% of the abnormal heat island distributes in karst and semi-karst areas, 95.7% of abnormal heat islands mainly distribute in region of low-vegetation coverage (percentage of vegetation lower than 45%) 82.28% of abnormal heat islands are in regions where the temperature difference between day and night is over 14 C. The results show that the formation of an abnormal heat island largely depends on rock types and the area of bare rock.
[16]	詹蕾. SRTMDEM的精度评价及其适用性研究 . 南京: 南京师范大学硕士学位论文, 2008. https://doi.org/10.7666/d.y1329702 URL [本文引用: 1] 摘要航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型(SRTM DEM)是目前能够免费获取的全球范围DEM数据,已经得到广泛的应用。但是,对SRTM DEM的数据质量特征以及应用适宜性的研究还存在一些盲区。本研究首先以我国标准化生产的1:50 000及1:250 000比例尺DEM为参考对比数据,以具有多种不同地貌类型的陕西省为实验样区,进行了SRTM DEM的高程精度分析。实验结果显示,SRTM DEM高程中误差在陕西地区呈现较为显著的空间分异特征,高程中误差与实验样区平均坡度之间存在一定的指数相关关系,分析得到陕西省不同地貌类型区SRTM DEM的高程中误差范围。论文以坡面因子、水文因子提取和可视性分析三个具有一定代表性的DEM数字地形分析为例,探讨了SRTM DEM在数字地形分析中的的应用适宜性。结果显示,SRTM DEM所提取的坡面因子(坡度、坡向)精度在总体上高于1:250 000 DEM,低于1:50 000 DEM,其中坡度损失量在山地区和丘陵区均较大,在平地区较小;坡向损失量在丘陵区和平地区较大,而在山地区较小。为提高SRTM DEM提取坡面因子的精度,还建立了SRTM DEM与1:50 000 DEM所提取地面坡谱的转换模型;在提取水文参数时,SRTM DEM的使用受地形的限制,不同的地形区有着不同的使用效果。当上游汇水面积大于等于12.5 km~2时,在山地区,SRTM DEM完全可以代替1:50 000DEM用以提取水系及小流域。在陕北黄土丘陵沟壑区、塬区,SRTM DEM仍可作为1:50 000 DEM的替代品,但是精度稍有降低。在平地区,则不建议使用SRTMDEM提取水文因子;在可视性分析中,SRTM DEM的分析结果精度较低,且与地貌类型无显著的关联性。该研究从地形分析的角度,较为系统的对SRTM DEM的应用适宜性进行了分析与评价,为SRTM DEM的合理利用提供了借鉴作用。 [Zhan Lei. Evaluation of SRTM DEMs' accuracy and investigation on it's applicability . Nanjing: Master Dissertation of Nanjing normal University, 2008] https://doi.org/10.7666/d.y1329702 URL [本文引用: 1] 摘要航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型(SRTM DEM)是目前能够免费获取的全球范围DEM数据,已经得到广泛的应用。但是,对SRTM DEM的数据质量特征以及应用适宜性的研究还存在一些盲区。本研究首先以我国标准化生产的1:50 000及1:250 000比例尺DEM为参考对比数据,以具有多种不同地貌类型的陕西省为实验样区,进行了SRTM DEM的高程精度分析。实验结果显示,SRTM DEM高程中误差在陕西地区呈现较为显著的空间分异特征,高程中误差与实验样区平均坡度之间存在一定的指数相关关系,分析得到陕西省不同地貌类型区SRTM DEM的高程中误差范围。论文以坡面因子、水文因子提取和可视性分析三个具有一定代表性的DEM数字地形分析为例,探讨了SRTM DEM在数字地形分析中的的应用适宜性。结果显示,SRTM DEM所提取的坡面因子(坡度、坡向)精度在总体上高于1:250 000 DEM,低于1:50 000 DEM,其中坡度损失量在山地区和丘陵区均较大,在平地区较小;坡向损失量在丘陵区和平地区较大,而在山地区较小。为提高SRTM DEM提取坡面因子的精度,还建立了SRTM DEM与1:50 000 DEM所提取地面坡谱的转换模型;在提取水文参数时,SRTM DEM的使用受地形的限制,不同的地形区有着不同的使用效果。当上游汇水面积大于等于12.5 km~2时,在山地区,SRTM DEM完全可以代替1:50 000DEM用以提取水系及小流域。在陕北黄土丘陵沟壑区、塬区,SRTM DEM仍可作为1:50 000 DEM的替代品,但是精度稍有降低。在平地区,则不建议使用SRTMDEM提取水文因子;在可视性分析中,SRTM DEM的分析结果精度较低,且与地貌类型无显著的关联性。该研究从地形分析的角度,较为系统的对SRTM DEM的应用适宜性进行了分析与评价,为SRTM DEM的合理利用提供了借鉴作用。
[17]	蒋浩. 我国赤水河水质时空分布及其对人类活动的响应分析 . 贵阳: 贵州大学硕士学位论文, 2014. [本文引用: 1] [Jiang Hao. Spatiotemporal distribution of water quality in Chishui River and its response analysis to human activities . Guiyang: Master Dissertation of Guizhou University, 2014.] [本文引用: 1]
[18]	陈蕾, 邱凉, 翟红娟. 赤水河流域水资源保护研究 . 人民长江, 2011, 42(2): 67-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4179.2011.02.019 URL [本文引用: 1] 摘要赤水河流域跨川、滇、黔3省,是长江上游南岸一级支流。为保护长江上游珍稀特有鱼类及其生境和国酒茅台的水源地,加强赤水河流域水资源保护十分必要和迫切。在调查分析赤水河流域水资源保护现状及存在问题的基础上,研究提出了赤水河流域水资源保护的原则与目标,以及加强水资源配置与管理,妥善处理好保护与开发的关系,优化产业布局,加强污染源控制,加强水生态保护与修复,进行生态补偿机制研究与试点;以及建立流域水资源保护协作机制等措施。 [Chen Lei, Qiu Liang, Zhai Hongjuan. Research on water resources protection of Chishui river basin . Yangtze River, 2011, 42(2): 67-70.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4179.2011.02.019 URL [本文引用: 1] 摘要赤水河流域跨川、滇、黔3省,是长江上游南岸一级支流。为保护长江上游珍稀特有鱼类及其生境和国酒茅台的水源地,加强赤水河流域水资源保护十分必要和迫切。在调查分析赤水河流域水资源保护现状及存在问题的基础上,研究提出了赤水河流域水资源保护的原则与目标,以及加强水资源配置与管理,妥善处理好保护与开发的关系,优化产业布局,加强污染源控制,加强水生态保护与修复,进行生态补偿机制研究与试点;以及建立流域水资源保护协作机制等措施。
[19]	蔡宏, 何政伟, 安艳玲, 等. 基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究 . 长江流域资源与环境, 2015, 24(2): 286-291. https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201502015 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据，同时在缓冲区和子流域尺度上，分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系，并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度，建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关，相关系数达到0836；与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关，相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关，相关系数达到0913；与氨氮的相关系数也增加到0782；而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关，相关系数达0609。在缓冲区尺度上，林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关，相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大；而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时，林地与氨氮呈现出显著负相关，相关系数达到0673；与高锰酸盐指数呈现出高度负相关，相关系数达到0822；且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来，相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响，承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上，各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律，但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴</p> [Cai Hong, He Zhengwei, An Yanling, et al. Response relationship between land use and water quality in Chishui river basin on RS and GIS . Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2015, 24(2): 286-291.] https://doi.org/10.11870/cjlyzyyhj201502015 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据，同时在缓冲区和子流域尺度上，分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系，并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度，建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关，相关系数达到0836；与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关，相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关，相关系数达到0913；与氨氮的相关系数也增加到0782；而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关，相关系数达0609。在缓冲区尺度上，林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关，相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大；而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时，林地与氨氮呈现出显著负相关，相关系数达到0673；与高锰酸盐指数呈现出高度负相关，相关系数达到0822；且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来，相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响，承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上，各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律，但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴</p>
[20]	张跃红, 安裕伦, 马良瑞, 等. 1960-2010年贵州省喀斯特山区陡坡土地利用变化 . 地理科学进展, 2012, 31(7): 878-884. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.07.006 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要基于GIS 与RS技术, 以贵州省喀斯特山区坡度大于25°的区域为研究对象, 利用1960 年1:50000 地形图、1990 年Landsat TM遥感影像以及2010 年的环境减灾卫星(HJ-1A/1B)影像, 解译获取1960、1990、2010 年3 个时间点的土地利用数据, 并结合贵州省水文地质图、坡度图进行陡坡土地利用变化分析。结果表明:①1960-1990 年的30 年间, 有林地、灌木林、水体呈减少趋势, 其中灌木林减少的最多, 其次是有林地;而草地、建设用地、裸岩和耕地呈持续增长趋势, 其中草地增加的最多, 其次是耕地。②1990-2010 年的20 年间, 灌木林、裸岩、耕地呈减少趋势, 其中耕地减少的最多;而有林地、疏林地、草地、水体呈增长趋势, 其中疏林地增加的最多。③随坡度增加覆盖比例呈降低趋势的土地利用类型为有林地、疏林地、水体、建设用地和耕地;随坡度增加覆盖比例呈增加趋势的土地利用为灌木林、草地和裸岩。 [Zhang Yuehong, An Yulun, Ma Ruiliang, et al. Land use change of slope land in Karst mountainous regions, Guizhou province during 1960-2010 . Advances in Earth Science, 2012, 31(7): 878-884.] https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.07.006 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要基于GIS 与RS技术, 以贵州省喀斯特山区坡度大于25°的区域为研究对象, 利用1960 年1:50000 地形图、1990 年Landsat TM遥感影像以及2010 年的环境减灾卫星(HJ-1A/1B)影像, 解译获取1960、1990、2010 年3 个时间点的土地利用数据, 并结合贵州省水文地质图、坡度图进行陡坡土地利用变化分析。结果表明:①1960-1990 年的30 年间, 有林地、灌木林、水体呈减少趋势, 其中灌木林减少的最多, 其次是有林地;而草地、建设用地、裸岩和耕地呈持续增长趋势, 其中草地增加的最多, 其次是耕地。②1990-2010 年的20 年间, 灌木林、裸岩、耕地呈减少趋势, 其中耕地减少的最多;而有林地、疏林地、草地、水体呈增长趋势, 其中疏林地增加的最多。③随坡度增加覆盖比例呈降低趋势的土地利用类型为有林地、疏林地、水体、建设用地和耕地;随坡度增加覆盖比例呈增加趋势的土地利用为灌木林、草地和裸岩。
[21]	胡世雄, 靳长兴. 坡面土壤侵蚀临界坡度问题的理论与实验研究 . 地理学报, 1999, 54(4): 347-356. [本文引用: 1] [Hu Shixiong, Jin Changxing. Theoretical analysis and experimental study on the critical slope of erosion . Acta Geographica Sinica, 1999, 54(4): 347-356.] [本文引用: 1]
[22]	哈凯, 丁庆龙, 门明新, 等. 山地丘陵区土地利用分布及其与地形因子关系: 以河北省怀来县为例 . 地理研究, 2015, 34(5): 909-921. https://doi.org/10.11821/dlyj201505010 URL [本文引用: 1] 摘要为探究山地丘陵地区不同地形因子对土地利用空间格局的影响,以河北省怀来县为例,研究了各土地利用类型在不同地形上的分布特征。同时,定性和定量分析了土地利用景观格局与地形环境的相关性。研究表明:土地利用景观格局分布存在明显的地形梯度特征,较高地形级别主要分布着林地和草地,其分布指数在较高地形级别占据优势位;而受人类活动干扰影响较大的城乡建设用地、采矿用地、耕地、园地和水域的优势位分布在较低地形级别上。移动窗口法得到的景观格局指数的分布定性显示出土地利用景观格局随地形变化的梯度特征,典范对应分析结果定量显示出典范对应分析排序的前4个轴的累计土地利用景观指数—地形解释变量为96.98%,地形因子第1排序轴与土地利用变化景观格局指数特征第一排序轴的相关系数达到0.671,其土地利用景观格局指数与地形因子存在显著的相关性。由此可见,高程、坡度和地形起伏度这三类地形因子对山地丘陵区的土地利用类型的结构和空间分布起着重要的影响作用。 [Ha Kai, Ding Qinglong, Men Mingxin, et al. Spatial distribution of land use and its relationship with terrain factors in hilly area . Geographical Research, 2015, 34(5): 909-921.] https://doi.org/10.11821/dlyj201505010 URL [本文引用: 1] 摘要为探究山地丘陵地区不同地形因子对土地利用空间格局的影响,以河北省怀来县为例,研究了各土地利用类型在不同地形上的分布特征。同时,定性和定量分析了土地利用景观格局与地形环境的相关性。研究表明:土地利用景观格局分布存在明显的地形梯度特征,较高地形级别主要分布着林地和草地,其分布指数在较高地形级别占据优势位;而受人类活动干扰影响较大的城乡建设用地、采矿用地、耕地、园地和水域的优势位分布在较低地形级别上。移动窗口法得到的景观格局指数的分布定性显示出土地利用景观格局随地形变化的梯度特征,典范对应分析结果定量显示出典范对应分析排序的前4个轴的累计土地利用景观指数—地形解释变量为96.98%,地形因子第1排序轴与土地利用变化景观格局指数特征第一排序轴的相关系数达到0.671,其土地利用景观格局指数与地形因子存在显著的相关性。由此可见,高程、坡度和地形起伏度这三类地形因子对山地丘陵区的土地利用类型的结构和空间分布起着重要的影响作用。
[23]	吴琳娜, 杨胜天, 刘晓燕, 等. 1976年以来北洛河流域土地利用变化对人类活动程度的响应 . 地理学报, 2014, 69(1): 54-63. https://doi.org/10.11821/dlxb201401005 URL [本文引用: 1] 摘要土地利用变化是反映人类活动程度的重要因子，分析土地利用时空变化规律，是揭示人类活动程度的有效方式。在遥感和地理信息系统技术的支持下，采用人机交互图像处理方法获取北洛河流域1976年、1998年和2010年土地利用数据；从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度方面，全面分析1976年以来北洛河流域人类活动作用下的土地利用时空变化规律。结果表明：①1976．1998年和1998-2010年间北洛河流域综合土地利用动态度从0．61增加到6．66；耕地和草地面积减少，减小速度分别从2．00％和2．69％增加到26．20％和23．33％，林地和城乡工矿居民用地面积增加，前者增加速度从5．93％增到59．68％，后者增加速度从6．59％减小到3．52％。②两个时段土地利用类型转移方向都呈现出耕地和草地主要转化为林地，少部分耕地转化为城乡工矿居民用地的特点；③流域各县土地利用程度综合变化指数从-2-1之间，扩大为．27～4之间。证明流域内人类活动对自然环境的影响逐渐增大；主要表现为耕地、草地、林地和城乡工矿居民用地的相互转化；影响区域主要分布在流域上游吴旗县、富县、甘泉、黄陵县和洛川县；而人类活动作用导致的林地面积增大程度远远大于耕地和草地面积减小和城乡工矿居民用地面积增加程度。 [Wu Linna, Yang Shengtian, Liu Xiaoyan, et al. Response analysis of land use change to the degree of human activities in Beiluo River basin since 1976 . Acta Geographica Sinica, 2014, 69(1): 54-63.] https://doi.org/10.11821/dlxb201401005 URL [本文引用: 1] 摘要土地利用变化是反映人类活动程度的重要因子，分析土地利用时空变化规律，是揭示人类活动程度的有效方式。在遥感和地理信息系统技术的支持下，采用人机交互图像处理方法获取北洛河流域1976年、1998年和2010年土地利用数据；从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度方面，全面分析1976年以来北洛河流域人类活动作用下的土地利用时空变化规律。结果表明：①1976．1998年和1998-2010年间北洛河流域综合土地利用动态度从0．61增加到6．66；耕地和草地面积减少，减小速度分别从2．00％和2．69％增加到26．20％和23．33％，林地和城乡工矿居民用地面积增加，前者增加速度从5．93％增到59．68％，后者增加速度从6．59％减小到3．52％。②两个时段土地利用类型转移方向都呈现出耕地和草地主要转化为林地，少部分耕地转化为城乡工矿居民用地的特点；③流域各县土地利用程度综合变化指数从-2-1之间，扩大为．27～4之间。证明流域内人类活动对自然环境的影响逐渐增大；主要表现为耕地、草地、林地和城乡工矿居民用地的相互转化；影响区域主要分布在流域上游吴旗县、富县、甘泉、黄陵县和洛川县；而人类活动作用导致的林地面积增大程度远远大于耕地和草地面积减小和城乡工矿居民用地面积增加程度。
[24]	刘纪远, 布和敖斯尔. 中国土地利用变化现代过程时空特征的研究: 基于卫星遥感数据 . 第四纪研究, 2000, 20(3): 229-240. https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2000.03.003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>为实现土地利用变化现代过程的卫星遥感研究，须建立时间序列完整的空间型遥感数据平台。在此基础上，通过建模分析，可以有效地研究土地利用变化的现代过程，其中包括土地利用变化的时间动态特征和空间动态特征。为探讨基于卫星遥感数据的中国土地利用变化现代过程研究的方法论，采用陆地卫星TM分层抽样方法，对全国土地利用类型区域组合、土地利用程度变化和土地利用动态度进行了分析。</p> [Liu Jiyuan, Buheaosier. Study on spatial-temporal feature of modern land use change in China: Using remote sensing techniques . Quaternary Sciences, 2000, 20(3): 229-240.] https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2000.03.003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>为实现土地利用变化现代过程的卫星遥感研究，须建立时间序列完整的空间型遥感数据平台。在此基础上，通过建模分析，可以有效地研究土地利用变化的现代过程，其中包括土地利用变化的时间动态特征和空间动态特征。为探讨基于卫星遥感数据的中国土地利用变化现代过程研究的方法论，采用陆地卫星TM分层抽样方法，对全国土地利用类型区域组合、土地利用程度变化和土地利用动态度进行了分析。</p>
[25]	薛薇. 统计分析与SPSS的应用. 北京: 中国人民大学出版社, 2001. [本文引用: 1] [Xue Wei.Application of Statistical Analysis and SPSS. Beijing: China Renmin University Press, 2001.] [本文引用: 1]
[26]	王成, 魏朝富, 袁敏, 等. 不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应 . 农业工程学报, 2007, 23(9): 64-71. URL Magsci [本文引用: 1] 摘要地貌条件是影响局地人类土地利用意识形成最直接、最关键的因素，由此形成的土地利用空间格局不仅在景观尺度上反映了人类对自然生态系统的影响程度，还是对自然、社会经济条件及政策的响应。该文选取重庆市沙坪坝区青木关镇、凤凰镇为研究区，调用其土地利用现状数据库，重新划分土地利用类型，提取景观格局指数，分析与探讨不同地貌条件下景观格局对土地利用方式的响应。结果表明，不同景观类型在同一地貌区内的格局特征不同，同一景观要素在不同地貌区的空间格局也有差异；中丘地貌区内土地利用类型多样，景观类型的本底不明显，受外界影响与干扰大；浅丘地貌区以耕地(水田和旱地)为本底，其他景观要素镶嵌于这一本底，受外来干扰强烈，斑块间差异较小，景观破碎化程度高，自身生态系统的稳定性和抗胁迫能力降低，是未来土地利用类型间的转换与生态环境变化的敏感区；低山地貌区由于受人类土地利用活动干扰逐渐减弱，正逐步向自然状态过渡。 [Wang Cheng, Wei Chaofu, Yuan Min, et al. Response to the landscape pattern on the land use pattern under the different types of geomorphology . Transactions of the CSAE, 2007, 23(9): 64-71.] URL Magsci [本文引用: 1] 摘要地貌条件是影响局地人类土地利用意识形成最直接、最关键的因素，由此形成的土地利用空间格局不仅在景观尺度上反映了人类对自然生态系统的影响程度，还是对自然、社会经济条件及政策的响应。该文选取重庆市沙坪坝区青木关镇、凤凰镇为研究区，调用其土地利用现状数据库，重新划分土地利用类型，提取景观格局指数，分析与探讨不同地貌条件下景观格局对土地利用方式的响应。结果表明，不同景观类型在同一地貌区内的格局特征不同，同一景观要素在不同地貌区的空间格局也有差异；中丘地貌区内土地利用类型多样，景观类型的本底不明显，受外界影响与干扰大；浅丘地貌区以耕地(水田和旱地)为本底，其他景观要素镶嵌于这一本底，受外来干扰强烈，斑块间差异较小，景观破碎化程度高，自身生态系统的稳定性和抗胁迫能力降低，是未来土地利用类型间的转换与生态环境变化的敏感区；低山地貌区由于受人类土地利用活动干扰逐渐减弱，正逐步向自然状态过渡。
[27]	杨娅楠, 王金亮, 陈光杰, 等. 抚仙湖流域土地利用格局与水质变化关系 . 国土资源遥感, 2016, 28(1): 159-165. https://doi.org/10.6046/gtzyyg.2016.01.23 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>抚仙湖是我国水质较好的大型淡水湖泊之一,其总体水质为Ⅰ类。近年来由于流域内开发强度增加,水体水质呈现下降的趋势。为探究流域土地利用变化可能对湖泊水质产生的影响,利用1992-2010年的Landsat TM和ETM<sup>+</sup>数据,结合GIS技术和统计学方法,分析了流域内土地利用及景观格局变化与湖泊水质的响应关系。研究结果显示:抚仙湖水体面积缩小,流域内林地和耕地面积总体呈减小趋势,与水质污染指数变化呈显著负相关;交通运输用地和建设用地增长迅速,与水质污染指数响应呈显著正相关;景观斑块数目、形状指数等景观格局指数增加,流域景观格局破碎化加重,与水质污染指数变化呈显著正相关;土地利用及景观格局指数可以作为研究抚仙湖水质变化的重要指标。</p> [Yang Yanan, Wang Jinliang, Cheng Guangjie, et al. Relationship between land use pattern and water quality change in Fuxian Lake basin . Remote Sensing for Land and Resources, 2016, 28(1): 159-165.] https://doi.org/10.6046/gtzyyg.2016.01.23 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <p>抚仙湖是我国水质较好的大型淡水湖泊之一,其总体水质为Ⅰ类。近年来由于流域内开发强度增加,水体水质呈现下降的趋势。为探究流域土地利用变化可能对湖泊水质产生的影响,利用1992-2010年的Landsat TM和ETM<sup>+</sup>数据,结合GIS技术和统计学方法,分析了流域内土地利用及景观格局变化与湖泊水质的响应关系。研究结果显示:抚仙湖水体面积缩小,流域内林地和耕地面积总体呈减小趋势,与水质污染指数变化呈显著负相关;交通运输用地和建设用地增长迅速,与水质污染指数响应呈显著正相关;景观斑块数目、形状指数等景观格局指数增加,流域景观格局破碎化加重,与水质污染指数变化呈显著正相关;土地利用及景观格局指数可以作为研究抚仙湖水质变化的重要指标。</p>
[28]	黄金良, 李青生, 洪华生, 等. 九龙江流域土地利用/景观格局-水质的初步关联分析 . 环境科学, 2011, 32(1): 64-72. [本文引用: 1] [Huang Jinliang, Li Qingsheng, Hong Huasheng, et al. Preliminary study on linking land use & landscape pattern and water quality in the Jiulong river watershed . Environmental Science, 2011, 32(1): 64-72.] [本文引用: 1]
[29]	Slive L, Williams D D. Buffer zone versus whole catchment approaches to studying land use impact on river water quality . Water Research, 2001, 35(14): 3462-3472. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00062-8 URL PMID: 11547869 [本文引用: 1] 摘要 Secondary databases, GIS and multivariate analysis tools were used to determine whether there was a correlation between water quality and landscape characteristics within three local southern Ontario watersheds. Whole catchment and 100 m buffer zone influences on water quality over three seasons were compared. Chemical fluxes were also calculated and used to compare the loading of pollutants to downstream environments. Urban land use had the greatest influence on water quality. The influence of agricultural land use was variable and did not agree with the results of other studies. The only natural landscape variables that appeared to have an influence on water quality were slope and silt lay surficial geology deposit. There was a clear trend of increased chemical fluxes with increasing urban land use intensity within a watershed. Forested land use appeared important in mitigating water quality degradation. The catchment landscape characteristics appeared to have slightly greater influence on water quality than the 100 m buffer. The results of this study may have been influenced by the scale and accuracy of databases used. The secondary data were useful in determining major trends in water quality and possible non-point origins of surface water pollution, and in identifying areas that are in need of further investigation.
[30]	张大伟, 李杨帆, 孙翔, 等. 入太湖河流武进港的区域景观格局与河流水质相关性分析 . 环境科学, 2010, 31(8): 1775-1783. URL [本文引用: 1] 摘要以武进港区域为例,通过遥感解译得到土地利用分类数据,以区域7个水质监测断面为中心生成缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算各用地类型面积比例以及斑块数量（NP）、面积加权斑块分型指数（FRAC_AM）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数（CONTAG）等5个景观格局指数,从组成属性和空间属性两方面表征景观格局,进而分析景观格局与河流水质的相关关系.结果表明,区域景观格局与河流水质有显著相关关系：建设用地的面积比例与污染指标呈显著正相关,表明建设用地为区域污染物产生和输出的主要用地类型,也是影响河流水质的关键因素;而耕地的面积比例与污染指标呈显著负相关;各景观指数与水质均存在关联,特别是SHDI和SHEI与污染指标体现了明显的负相关,CONTAG与污染指标体现出明显的正相关. [Zhang Dawei, Li Yangfan, Sun Xiang, et al. Relationship between landscape pattern and river water quality in Wujingang region, Taihu lake watershed . Environmental Science, 2010, 31(8): 1775-1783.] URL [本文引用: 1] 摘要以武进港区域为例,通过遥感解译得到土地利用分类数据,以区域7个水质监测断面为中心生成缓冲区,并借助FRAGSTATS软件计算各用地类型面积比例以及斑块数量（NP）、面积加权斑块分型指数（FRAC_AM）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数（CONTAG）等5个景观格局指数,从组成属性和空间属性两方面表征景观格局,进而分析景观格局与河流水质的相关关系.结果表明,区域景观格局与河流水质有显著相关关系：建设用地的面积比例与污染指标呈显著正相关,表明建设用地为区域污染物产生和输出的主要用地类型,也是影响河流水质的关键因素;而耕地的面积比例与污染指标呈显著负相关;各景观指数与水质均存在关联,特别是SHDI和SHEI与污染指标体现了明显的负相关,CONTAG与污染指标体现出明显的正相关.
[31]	梁小英, 顾铮鸣, 雷敏, 等. 土地功能与土地利用表征土地系统和景观格局的差异研究: 以陕西省蓝田县为例 . 自然资源学报, 2014, 29(7): 1127-1135. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2014.07.004 URL [本文引用: 1] 摘要论文依据土地提供主要服务的差异将土地利用功能划分为3个大类和6个亚类;通过对比研究区2010年与2020年土地利用类型变化和土地功能的变化,分析两者表征土地系统变化的差异;再利用5个景观格局指数对比分析土地利用类型变化和土地功能类型变化对景观的影响,探索两者表征景观的差异。通过上述分析得出如下结论:①土地利用类型与土地功能类型均能表征不同类型间的转化,但前者可更为细致地表达出土地功能所包含土地类型间的转化;②在土地利用类型不发生变化的情况下,土地功能依然可以表征土地系统的变化;③土地功能变化分析能得到更为宏观的景观空间特征。 [Liang Xiaoying, Gu Zhengming, Lei Min, et al. The differences between land use function and land use to reflecting the change of land use system and their impacts on landscape pattern: A case study of Lantian county in Shaanxi province, China . Journal of Natural Resources, 2014, 29(7): 1127-1135.] https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2014.07.004 URL [本文引用: 1] 摘要论文依据土地提供主要服务的差异将土地利用功能划分为3个大类和6个亚类;通过对比研究区2010年与2020年土地利用类型变化和土地功能的变化,分析两者表征土地系统变化的差异;再利用5个景观格局指数对比分析土地利用类型变化和土地功能类型变化对景观的影响,探索两者表征景观的差异。通过上述分析得出如下结论:①土地利用类型与土地功能类型均能表征不同类型间的转化,但前者可更为细致地表达出土地功能所包含土地类型间的转化;②在土地利用类型不发生变化的情况下,土地功能依然可以表征土地系统的变化;③土地功能变化分析能得到更为宏观的景观空间特征。
[32]	耿润哲, 李明涛, 王晓燕, 等. 基于SWAT 模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响 . 农业工程学报, 2015, 31(16): 241-250. URL Magsci [本文引用: 1] 摘要近年来随着流域经济社会的快速发展，密云水库流域的土地利用格局也发生了明显的改变，作为影响流域非点源污染输出的主要因素，探讨土地利用格局的演变对非点源污染的影响对有效控制非点源污染具有重要的意义。该文以密云水库上游流域为研究区，从土地利用变化与污染过程相互作用的角度出发，开展流域非点源污染过程对土地利用变化的响应研究。基于流域1995年、2000年、2005年3期的土地利用数据，基于SWAT（soil and water assessment tool）模型，模拟评价流域非点源污染负荷分布特征，并应用景观格局指数、典范对应分析（canonical correspondence analysis, CCA）和通径分析等方法，从全流域和三级保护区等多空间尺度，量化分析流域土地利用及其格局时空变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明流域的非点源负荷与土地利用格局间存在着密切的联系。格局指数能累积解释流域非点源污染负荷变化的56.3%。污染负荷受土地利用格局的破碎度和形状的影响较大。通径分析的结果表明，耕地、林地面积比例、形状指数和斑块密度是影响研究区非点源污染负荷输出的主要因子，其中形状指数和耕地面积比例对TN、TP负荷的解释能力要明显高于其他指标。从空间尺度上看，各格局因子与非点源污染负荷的关系具有尺度效应，随着空间尺度的递增，格局对负荷的解释程度降低，在较小的尺度范围内，尤其是一级保护区的解释能力最高，达到62.9%，表明离水库越近的区域应是非点源防治高度重视的区域。 [Geng Runzhe, Li Mingtao, Wang Xiaoyan, et al. Effect of land use/landscape changes on diffuse pollution load from watershed based on SWAT model . Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015, 31(16): 241-250.] URL Magsci [本文引用: 1] 摘要近年来随着流域经济社会的快速发展，密云水库流域的土地利用格局也发生了明显的改变，作为影响流域非点源污染输出的主要因素，探讨土地利用格局的演变对非点源污染的影响对有效控制非点源污染具有重要的意义。该文以密云水库上游流域为研究区，从土地利用变化与污染过程相互作用的角度出发，开展流域非点源污染过程对土地利用变化的响应研究。基于流域1995年、2000年、2005年3期的土地利用数据，基于SWAT（soil and water assessment tool）模型，模拟评价流域非点源污染负荷分布特征，并应用景观格局指数、典范对应分析（canonical correspondence analysis, CCA）和通径分析等方法，从全流域和三级保护区等多空间尺度，量化分析流域土地利用及其格局时空变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明流域的非点源负荷与土地利用格局间存在着密切的联系。格局指数能累积解释流域非点源污染负荷变化的56.3%。污染负荷受土地利用格局的破碎度和形状的影响较大。通径分析的结果表明，耕地、林地面积比例、形状指数和斑块密度是影响研究区非点源污染负荷输出的主要因子，其中形状指数和耕地面积比例对TN、TP负荷的解释能力要明显高于其他指标。从空间尺度上看，各格局因子与非点源污染负荷的关系具有尺度效应，随着空间尺度的递增，格局对负荷的解释程度降低，在较小的尺度范围内，尤其是一级保护区的解释能力最高，达到62.9%，表明离水库越近的区域应是非点源防治高度重视的区域。
[33]	王鹏, 齐述华, 陈波. 赣江流域土地利用方式对河流水质的影响 . 生态学报, 2015, 35(13): 4326-4337. https://doi.org/10.5846/stxb201409221870 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N、TP、COD<sub>Mn</sub>和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对COD<sub>Mn</sub>的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源;平原水田是枯水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N和丰水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源,农村用地是COD<sub>Mn</sub>的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N、COD<sub>Mn</sub>的主要来源。 [Wang Peng, Qi Shuhua, Chen Bo. Influence of land use on river water quality in the Ganjiang Basin . Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(13): 4326-4337.] https://doi.org/10.5846/stxb201409221870 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N、TP、COD<sub>Mn</sub>和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对COD<sub>Mn</sub>的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源;平原水田是枯水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N和丰水期COD<sub>Mn</sub>的主要来源,农村用地是COD<sub>Mn</sub>的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N、COD<sub>Mn</sub>的主要来源。
[34]	Bu Hongmei, Meng Wei, Zhang Yuan, et al. Relationships between land use patterns and water quality in the Taizi River basin, China . Ecological Indicators, 2014, 41: 187-197. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2014.02.003 URL [本文引用: 1] 摘要 Using land use types and landscape metrics, as well as statistical and spatial analysis, we determined the relationships between land use patterns and river water quality in the Taizi River basin, China, during dry and rainy seasons in 2009. Correlation and multiple linear regressions indicated that vegetated areas had a positive contribution to river water quality and predicted total nitrogen during the rainy season. Built-up land use strongly influenced nitrogen and phosphorus parameters in river water. Agricultural land use was associated with most physicochemical variables and nitrogen during the rainy season. Landscape metrics during both seasons were significantly associated with river water quality. Shannon's diversity index was the primary predictor for chloride and ammoniacal nitrogen. Mean Euclidean nearest neighbor index defined ammoniacal nitrogen, orthophosphate, and total phosphorus during the dry season. Biological oxygen demand and permanganate index were expressed by Contagion during the rainy season. Factor analysis indicated that the river suffered organic, phosphorus, and nitrogen pollution and a zone dominated by agricultural and built-up land uses in the river basin tended to have worse water quality than other areas. The results provide a useful approach that uses landscape patterns to estimate water quality in rivers for water pollution control and land use management.

Multi-scale landscape factors influencing stream water quality in the state of Oregon

2009

... 地表景观特征对流域水质起着至关重要的决定性作用,当点源污染得到有效控制时,流域水质是与它有着正负相关性的多重地表景观特征的综合反映^{[1,2,3,4,5,6]},故子流域景观结构、景观格局、景观开发强度不尽相同时,其对相应的河流水质的影响程度也不相同.近年来,流域景观结构及格局对水质的影响备受关注,在农业区源头流域、城镇化流域、高原湿地流域、水源地流域等区域已经开展了相应研究^{[7,8,9,10,11,12]}.在此基础上,焦胜等开展了土地利用强度与水质的关系研究^[13,14].研究方法和手段上主要是以子流域、各级缓冲区或城乡梯度带的景观类型百分比、景观格局指数、或反映对土地利用程度的其他指数为指标,通过统计分析、建模等手段,研究其与河流水体污染物浓度指数的关系,研究结果均反映了各景观特征在整体上与区域水质的相关系.然而,对于山地丘陵地区各级坡地层面上坡景观特征对河流水质的影响较少涉及. ...

流域水质时空分布特征及其影响因素初析

2012

流域水质时空分布特征及其影响因素初析

2012

Effects of land cover, topography, and built structure on seasonal water quality at multiple spatial scales

2012

Effects of urbanization on the aquatic fauna of the line creek watershed, Atlantaa satellite perspective

2003

流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展

2011

流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展

2011

A multi-criteria based review of models that predict environmental impacts of land use-change for perennial energy crops on water, carbon and nitrogen cycling

2013

农业源头流域景观异质性与溪流水质耦合关系

2016

农业源头流域景观异质性与溪流水质耦合关系

2016

城镇化流域“源—汇”景观格局对河流氮磷空间分异的影响: 以天津于桥水库流域为例

2017

城镇化流域“源—汇”景观格局对河流氮磷空间分异的影响: 以天津于桥水库流域为例

2017

南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响

2012

... 2.3.1 景观结构根据前期研究和其他学者的相关研究成果^{[9,10,11,12,13,19]},选取建设用地、耕地、林地、灌草作地为该流域水质研究的景观类型;根据贵州喀斯特山地坡度分布特点^[20]、土壤侵蚀临界坡度^[21]以及坡耕地的定义,分别以6°和25°作为坡地景观和陡坡景观的划分节点.结合该流域地貌特点：在流域总面积（7363.4 km²）中,坡度大于6°的坡地占总面积的91.9%,其中6°~25°的坡地占67.7%,而大于25°的陡坡地占24.2%.将研究区地表景观类型依地形坡度的不同划分为总建设用地、坡建设用地（6°~25°建设用地）、陡坡建设用地（>25°建设用地）,总耕地、坡耕地（6°~25°耕地）、陡坡耕地（>25°耕地）,总林地、坡林地（6°~25°林地）、陡坡林地（>25°林地）,总灌草、坡灌草（6°~25°灌草）、陡坡灌草（>25°灌草）,共12类共同参与对水质的影响研究.其中各类别的总地类包含相应的坡地类（6°~25°）、陡坡地类（>25°）和平地地类（0°~6°）. ...

... 2.3.2 景观格局在众多景观格局指数中,优选能够反映景观异质性且经前人研究证实对河流水质有较大影响的、相互间不存在显著相关关系的,分别表现景观破碎度、多样性和团聚性的景观格局指数^{[9,10,11,12,13,14,22]}.斑块密度（PD）、平均斑块形状（SHAPMN）、香农多样性指数（SHDI）、蔓延度指数（CONTAG）、散布与并列指数（IJI）作为景观格局特征参与水质响应研究. ...

... 斑块密度（PD）是指单位面积上的斑块数,反映景观破碎化程度.各子流域总体PD均值为72.335,而坡地PD均值为73.403,陡坡地PD均值为67.646,说明研究子流域坡地景观破碎化程度最大,而陡坡地景观破碎化程度最低.平均斑块形状指数（SHAPEMN）,其值是斑块边长与面积之比,反映了斑块形状的复杂性,值越大表示景观几何形状越趋于复杂^[9].表3显示,三种研究尺度上SHAPEMN相差不大,子流域陡坡地上的该值相对稍低,说明陡坡地上地类斑块形状相对简单.香农多样性指数（SHDI）反应了景观中的斑块多样性,其值越大,表明景观越多样、受人类的干扰越大、越破碎.研究区在整体上景观多样性不高,各子流域SHDI均值为0.893,子流域坡地SHDI均值0.898,相差不大,子流域陡坡地SHDI均值为0.74,说明随着地形坡度的增大各子流域内景观多样性降低,部分斑块间存在了明显优势性.蔓延度指数（CONTAG）反映景观中不同斑块类型的团聚程度,该值越大表明景观某种优势类型具有良好的连续性^[26].研究区各子流域CONTAG均值为49.1,子流域坡地该值为51.9,子流域陡坡地为63.6,表明随着坡度的增加研究区内不同斑块类型的聚集程度在上升,空间分布逐渐趋向聚集,景观的异质性减弱.散布与并列指数（IJI）反映景观的分离度,该值从整体子流域的55.7下降到子流域坡地景观的51.2,再下降到子流域陡坡景观的47.6,表明从坡地景观到陡坡地景观,斑块类型之间的邻接性减弱,各景观类型之间的分布关系变得不那么复杂.总之,随着地形坡度的增加,景观的破碎度降低、景观多样性降低、景观变得更团聚,这说明随着地形坡度越来越大,人类活动对景观自然属性的干扰在逐步减弱. ...

... （3）无论是丰水期还是枯水期、总耕地面积百分比与各水质指标均未表现出显著的相关系,这与胡和兵等的研究成果一致,这种不确定的关系与研究区的地形地貌及耕作方式有关^[9].但是,占子流域面积平均0.57%、占耕地面积平均14%的坡度大于25°的陡坡耕地却在丰水期与TP和水质综合指数分别表现出显著正相关（0.608）和高度正相关（0.833）,在枯水期与NH₃-N表现出显著正相关（0.641）,这说明陡坡耕地对河流中TP和NH₃-N的贡献是显著的. ...

... （3）散布与并列指数IJI体现了与景观类型相邻的其他类型的多少,反映景观分离度.丰水期,IJI与COD_cr、TN和水质综合指数呈高度或显著正相关（0.753、0.667和0.631）;枯水期,IJI与TP和水质综合指数呈显著正相关（0.571、0.589）,说明越复杂的斑块空间邻接分布越会导致水质恶化,与胡和兵等^[9]的研究结果一致.且无论在丰水期还是枯水期,随着地形坡度的增加,从IJI到IJI_坡再到IJI_陡坡与各水质污染物指标的相关性越来越强,说明景观空间邻接分布的复杂性对水质的负面影响会随着坡度的增加变得越来越显著. ...

南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响

2012

草海湿地小流域土地利用与景观格局对氮、磷输出的影响

2016

... （4）丰水期,CONTAG与COD_cr呈高度负相关（0.808）,与TN呈显著负相关（0.718）;枯水期,其值与TP呈显著负相关（0.56）.该研究区各子流域均以林地为优势景观类型,CONTAG与主要水质污染物指标呈显著负相关,说明景观中林地斑块的连接性越好,其对水质的正影响越显著,这与焦胜等^[13]的研究结果一致.而PD并未与水质污染物浓度表现出显著相关性,在研究区PD对水质的预测能力较弱,这与夏品华等^[10]的研究结果一致. ...

草海湿地小流域土地利用与景观格局对氮、磷输出的影响

2016

流域尺度上河流水质与土地利用的关系

2013

流域尺度上河流水质与土地利用的关系

2013

Detecting spatiotemporal change of land use and landscape pattern in a coastal gulf region, southeast of China

2010

沩水流域土地景观格局对河流水质的影响

2014

沩水流域土地景观格局对河流水质的影响

2014

基于LDI的土地利用类型与湿地水质的相关性: 以苏州太湖三山岛国家湿地公园为例

2017

基于LDI的土地利用类型与湿地水质的相关性: 以苏州太湖三山岛国家湿地公园为例

2017

Distribution and formation of the abnormal heat island in Guiyang, southwestern China

2014

... 在贵州省这样的典型喀斯特地区,山地和丘陵占全省总面积的92.5%,地表坡降大,地少人多、贫困人口基数大,人类对坡地的掠夺式开发很大程度上改变了地表景观格局,形成了特有的坡地景观^[15].而较大的坡降导致了地表景观中污染物因地势加倍迁移到河水中,故在该类地区研究地表景观对流域水质的影响时,坡地景观显得尤为重要.常规的子流域、缓冲区或城乡梯度带的划分法,均无法清晰明确地阐明人类对不同坡度等级坡地的景观开发活动对河流水质产生的影响.本文针对喀斯特地区地貌特点和该区人类对地表的开发方式,在子流域坡地和子流域陡坡地层面上分别单独提取各级坡地景观特征因子,将各坡度等级上的坡景观结构、坡景观开发强度、坡景观格局共同纳入水质响应模型的计算和考量,直接研究各级坡景观特征与水质污染物指标的关系,旨在更准确的模拟和分析喀斯特地区地表景观特征对河流水质的影响,弄清该地区导致流域水质变差的主要自然和人为因素. ...

SRTMDEM的精度评价及其适用性研究

2008

... 2.2.1 影像数据本文选择的影像数据为landsat8 OLI数据（30 m）,成像时间为2013年6月6日,用于提取流域景观组成和植被覆盖参数;数字高程模型用于子流域的划分和坡度地形的提取（SRTM DEM 30 m）;数据均来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站.SRTM DEM是目前能免费获取的全球范围数字高程模型数据,尽管在山地和丘陵地区的单点高程误差较大,但其对地貌形态及高程变化的描述程度较高,由其所提取的坡度精度在非平原地区总体上介于1

∶

10万和1

∶

5万DEM之间^[16],且与本文所使用的30 m分辨率遥感数据匹配度较高,可满足大范围中尺度研究需求. ...

SRTMDEM的精度评价及其适用性研究

2008

∶

10万和1

∶

5万DEM之间^[16],且与本文所使用的30 m分辨率遥感数据匹配度较高,可满足大范围中尺度研究需求. ...

我国赤水河水质时空分布及其对人类活动的响应分析

2014

... 2.2.2 水质数据水质采样点的分布综合考虑了河流沿岸城乡分布、资源现状、土地功能、地貌条件、气候水分及可到达程度等,在DEM划分子流域的基础上,在赤水河中上游选取11条主要汇入支流,并将每个子流域支流的汇入口作为水质采样点.分别于2012年12月和2013年7月进行水质采样和分析测试,测试的水质指标包括总磷（TP）、总氮（TN）、化学需氧量（COD_cr）、氨氮（NH₃-N）.所有水质指标均严格按照国家《水和废水监测分析方法（第四版）》标准方法进行分析,采样点的分布及子流域的划分如图1所示.在此基础上通过将层次分析法、熵权法、超标加权法所得的各权重求算数平均值（旨在集成多种权重计算方法的优势）得到综合水质权重,进而求得表征研究河流水质优劣的水质综合指数^[17],水质各污染物浓度汇总表如表1所示.由表1可见,目前研究区各河干流断面水质基本达到II类水功能区要求,但是各主要检测断面与20世纪中叶I类水相比水质已下降许多^[18].随着区内社会经济、城镇发展和资源开发,水质可能将持续下降.而水质和当地独特的自然环境是“美酒河”沿岸地区白酒产业发展的基础,国家对该流域生态环境保护高度重视.弄清该地区特殊的地表景观特征对水质的影响机制,对河流水质保护、预防水质恶化具有重要意义. ...

我国赤水河水质时空分布及其对人类活动的响应分析

2014

赤水河流域水资源保护研究

2011

赤水河流域水资源保护研究

2011

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

2015

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

2015

1960-2010年贵州省喀斯特山区陡坡土地利用变化

2012

1960-2010年贵州省喀斯特山区陡坡土地利用变化

2012

坡面土壤侵蚀临界坡度问题的理论与实验研究

1999

坡面土壤侵蚀临界坡度问题的理论与实验研究

1999

山地丘陵区土地利用分布及其与地形因子关系: 以河北省怀来县为例

2015

山地丘陵区土地利用分布及其与地形因子关系: 以河北省怀来县为例

2015

1976年以来北洛河流域土地利用变化对人类活动程度的响应

2014

... 2.3.3 景观开发强度景观开发度强是人类对自然景观的干扰程度的强弱的综合表现.本文采用土地利用程度（L）来表征景观开发强度,它是人类有意识的选择行为活动,其值越高,表明人类对自然景观的干扰程度就越大,景观自然属性的可利用程度就越低,其数学模型为^[23]： ...

1976年以来北洛河流域土地利用变化对人类活动程度的响应

2014

布和敖斯尔. 中国土地利用变化现代过程时空特征的研究: 基于卫星遥感数据

2000

... 式中：L代表研究区土地利用程度;A_i为第i级土地利用程度分级指数;C_i为第i等级的土地利用程度面积百分比.土地利用程度的分级指数分别为：未利用地赋值1,林地、灌草地及水域赋值2,耕地赋值3,建设用地赋值4^[24]. ...

布和敖斯尔. 中国土地利用变化现代过程时空特征的研究: 基于卫星遥感数据

2000

2001

... 采用基于最小二乘法的多元线性回归模型,建立起水质污染物指标和各地表景观特征间的响应关系,模型的表达形式如下^[25]： ...

2001

... 采用基于最小二乘法的多元线性回归模型,建立起水质污染物指标和各地表景观特征间的响应关系,模型的表达形式如下^[25]： ...

不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应

2007

不同地貌类型下景观格局对土地利用方式的响应

2007

抚仙湖流域土地利用格局与水质变化关系

2016

... （4）灌草地主要分布于山坡上,坡灌草和陡坡灌草占总灌草面积90.5%,由于在丰水期更容易发生水土流失,将泥沙等营养物质带入水体,因此在丰水期总灌草与COD_cr呈现出显著正相关（0.730）,这与杨娅楠等人的研究结果一致^[27];且陡坡灌草对COD_cr的贡献（0.726）大于坡灌草（0.690）,在枯水期这种正相关系依然存在却并不显著,说明降水和陡坡共同加剧了灌草对河流水体中COD_cr的贡献. ...

抚仙湖流域土地利用格局与水质变化关系

2016

九龙江流域土地利用/景观格局-水质的初步关联分析

2011

... 研究区景观结构对河流水质有重要影响,林地是重要的“汇”景观,建设用地是最主要的水质污染源,而耕地与水质的关系不明显,这与黄金良等^[28]、Slive等^[29]、张大伟等^[30]的研究结果相一致.但该研究区,坡林地与各水质污染物指标的相关性均高于总林地,这说明在该类流域坡林地对水质潜在的“汇”作用更加显著,在坡地上加大造林力度对改善流域水质有积极作用.丰水期,坡建设用地对水质污染物指标的贡献率高于总建设用地,研究区69%的建设用地分布在坡地上,随着雨水冲刷力的增大,坡地上承载的城镇及农村居民点污染物随雨水径流、顺地势更“有效”地流进河流,导致水质污染物浓度增高.虽然总耕地与各水质污染物指标均未表现出显著的相关系,但在丰水期占耕地面积平均14%的坡度大于25°的陡坡耕地却与TP表现出显著正相关性,说明丰水期的雨水冲刷使得陡坡耕地中的磷肥随径流流入河中,对水质中TP浓度贡献较大.故在喀斯特流域,控制开垦陡坡耕地、限制修建坡地建筑以及加大坡地造林力度,对保护流域水质均有重要意义. ...

九龙江流域土地利用/景观格局-水质的初步关联分析

2011

Buffer zone versus whole catchment approaches to studying land use impact on river water quality

2001

入太湖河流武进港的区域景观格局与河流水质相关性分析

2010

入太湖河流武进港的区域景观格局与河流水质相关性分析

2010

土地功能与土地利用表征土地系统和景观格局的差异研究: 以陕西省蓝田县为例

2014

... SHAPEMN体现了斑块形状的复杂性,与平原地区相比因为受到喀斯特地区峰丛洼地地貌的限制,研究区各类人造斑块的修建须顺应地势因地制宜,这使得建设用地、耕地等斑块形状更为复杂,这与梁小英等^[31]的结论相一致;通过相关性分析,SHAPEMN与子流域土地利用程度（L）、建设用地、耕地面积百分比均呈高度正相关,可推断研究区的SHAPEMN主要由受地形限制的人造景观边缘的复杂性贡献,故SHAPEMN与各水质污染物指标的显著正相关,是由边缘复杂的建设用地及耕地造成的,这与耿润哲等^[32]的研究结论一致. ...

土地功能与土地利用表征土地系统和景观格局的差异研究: 以陕西省蓝田县为例

2014

基于SWAT 模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响

2015

基于SWAT 模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响

2015

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

2015

... 丰水期,在各景观特征中,坡地景观结构、坡景观强度及陡坡地景观格局共决定了河流水质;而枯水期,总体景观结构对水质污染物指标的影响更显著.分析其原因,在河流水质的非点源污染研究中,流域景观特征是影响河流水质的内部主导原因,而降水和地形等要素是促进这种影响力的外部原因.在研究区,地表坡降大、土层薄、水土流失严重,降雨量年内分配不均,正是这些外部原因决定了喀斯特山地丘陵区河流水质对景观特征响应程度的不同.丰水期降水形成的雨水径流裹挟着地表景观中的水质污染物质,在陡坡地形的帮助下,加速汇入河流^[33,34],故坡景观特征对水质污染物指标更具解释意义;枯水期,虽地形未变,但由于降水少雨量低,坡地形的有力推动作用降低,总体景观结构对河流水质污染物指标起决定作用. ...

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

2015

Relationships between land use patterns and water quality in the Taizi River basin, China

2014

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赤水河流域中上游坡地景观特征对河流水质的影响

The effects of sloping landscape features on water quality in the upper and middle reaches of the Chishui River Watershed

1 引言

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

2.2 数据来源

2.3 景观特征提取

2.4 相关性分析与水质响应模型的建立

3 结果分析

3.1 各景观特征提取结果

3.2 各景观特征与水质的关系

3.3 景观特征与水质指标的多元逐步回归分析

4 讨论

4.1 坡地景观结构对水质的影响

4.2 景观开发强度对水质的影响

4.3 坡地景观格局对水质的影响

4.4 丰水期、枯水期水质影响对比

5 结论

参考文献 文献选项 原文顺序 文献年度倒序 文中引用次数倒序 被引期刊影响因子

参考文献

原文顺序

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