尺度變化對(duì)水質(zhì)影響的尺度效應(yīng)分析

尺度變化對(duì)水質(zhì)影響的尺度效應(yīng)分析

自景觀生態(tài)學(xué)研究以來(lái)，重點(diǎn)從模型和功能分析開(kāi)始，逐步轉(zhuǎn)向流程和互動(dòng)程度的深入分析。景觀格局及其變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)作為分析相互作用機(jī)制的切合命題逐漸成為景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,其中景觀格局變化對(duì)水體質(zhì)量影響的研究已經(jīng)成為水土資源協(xié)調(diào)利用所必須關(guān)注的對(duì)象。在當(dāng)前的景觀格局變化對(duì)水質(zhì)影響的研究中,一方面通過(guò)應(yīng)用不同的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)研究景觀格局變化與水質(zhì)變化之間的一致性和耦合度;另一方面利用一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)分析。目前,用到的統(tǒng)計(jì)分析方法主要包括相關(guān)分析、變率分析、方差分析、多元逐步回歸分析等等,主要側(cè)重對(duì)流域尺度上斑塊面積、斑塊優(yōu)勢(shì)度、景觀分離度以及景觀多樣性等指標(biāo)與水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析研究。而應(yīng)用于這項(xiàng)研究的模型多是在模擬一定流域不同景觀格局多年降水徑流關(guān)系并定量評(píng)估景觀格局變化對(duì)流域水量平衡影響的基礎(chǔ)上,結(jié)合一定的水質(zhì)模擬模型分析水體質(zhì)量的變化特征。這些模型如HSPF、SWIM、SWMM、SWAT和L-THIA等近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。無(wú)論利用什么方法來(lái)研究景觀格局變化與水質(zhì)變化之間的關(guān)系,都必須關(guān)注到景觀格局對(duì)水體質(zhì)量的影響是依賴于研究尺度并且隨著時(shí)間尺度和空間尺度的變化而變化的。正是由于流域內(nèi)不同尺度上存在的復(fù)雜補(bǔ)償效應(yīng),使得景觀格局變化在某些程度上對(duì)水環(huán)境影響的效應(yīng)非常微弱,所以尺度問(wèn)題逐漸成為景觀格局變化對(duì)水質(zhì)影響研究的重要方面。從時(shí)間尺度來(lái)看,目前主要根據(jù)降雨條件,區(qū)分不同水期開(kāi)展研究。從空間尺度來(lái)看,一方面注重不同水平尺度上、具有不同特征的景觀格局變化對(duì)水質(zhì)影響的研究,如區(qū)分城市地域和農(nóng)業(yè)地域以及區(qū)分流域和河岸帶等研究;另一方面,結(jié)合景觀生態(tài)調(diào)控對(duì)景觀單元垂直方向上匹配特征的研究需求[18,19,20,18,19,20],重點(diǎn)分析垂直尺度上景觀空間分異特征對(duì)水土流失及水質(zhì)變化的影響,如傅伯杰等研究了黃土坡地從高到低不同景觀結(jié)構(gòu)對(duì)土壤中養(yǎng)分和水分的影響作用。這些研究為合理調(diào)控景觀格局以降低非點(diǎn)源污染提供了重要的支持。目前,深圳的發(fā)展受到“四個(gè)難以為繼”即土地(空間)、能源(重點(diǎn)是水資源)、勞動(dòng)力投入和環(huán)境容量的制約,而水庫(kù)流域更是體現(xiàn)這“四個(gè)難以為繼”的典型地區(qū)。隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,流域內(nèi)城市開(kāi)發(fā)建設(shè)等引發(fā)的非點(diǎn)源污染問(wèn)題對(duì)水庫(kù)水質(zhì)的威脅較大。特別地,由于深圳屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū),雨量充沛、降雨歷時(shí)短、降雨強(qiáng)度大、侵蝕力強(qiáng),這些降雨條件使得地表污染物極易經(jīng)徑流沖刷進(jìn)入水體,引發(fā)非點(diǎn)源污染。因此結(jié)合深圳市水庫(kù)流域的地形特征,探討景觀空間分異特征對(duì)水體質(zhì)量的影響程度,這對(duì)流域內(nèi)水土資源的協(xié)調(diào)利用和協(xié)同保護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。1研究區(qū)域和數(shù)據(jù)的獲取1.1“源”景觀特征本次研究選擇深圳市西麗水庫(kù)流域作為研究對(duì)象。西麗水庫(kù)壩址以上集雨面積為29km2,其主要匯水子流域有白芒子流域(BM)、麻磡子流域(MK)、王京坑子流域(WJK)和大磡子流域(DK)(圖1)。研究中為了突出表現(xiàn)不同景觀在污染物輸出和削減方面的“源”“匯”特征,將研究區(qū)域的基本景觀進(jìn)行了分類合并。在“源”景觀中,主要包括農(nóng)業(yè)“源”景觀和城市“源”景觀,它們?cè)诜屈c(diǎn)源污染的形成過(guò)程中具有污染物輸出的特征。由于農(nóng)田和園地這類農(nóng)用地因施肥等原因,造成土壤中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高,經(jīng)降雨徑流沖刷后容易導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化,因此農(nóng)田和園地在非點(diǎn)源污染輸出過(guò)程中具有“源”的特征;而城鎮(zhèn)地區(qū)往往由于人類活動(dòng)的聚集會(huì)產(chǎn)生大量的污染物,這樣城鎮(zhèn)建設(shè)用地也是一種典型的“源”景觀。而由于城鎮(zhèn)地區(qū)的未利用地大多受到人類的干擾,往往也逐漸成為具有非點(diǎn)源污染輸出特征的斑塊類型。與“源”景觀相比,“匯”景觀具有污染物削減的功能。在“匯”景觀中主要指林地這類植被覆蓋較好、同時(shí)污染物輸出較低的斑塊類型。很多試驗(yàn)研究都表明在森林地以及草甸植被和土壤系統(tǒng)的作用下,可以減少降雨徑流對(duì)土壤的侵蝕程度以及降低徑流中固體污染物的輸出,從而凈化水質(zhì)。2.2數(shù)據(jù)來(lái)源和處理方式研究尺度在不同學(xué)科領(lǐng)域中都是一個(gè)首先需要界定的問(wèn)題,但是把尺度提升到研究的重要地位卻是景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。因?yàn)槌叨鹊牟町愐约坝纱硕a(chǎn)生的影響,使得不同尺度上景觀組合方式產(chǎn)生差別,因而使景觀格局與生態(tài)過(guò)程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系存在差異。本次研究分別針對(duì)時(shí)空尺度上景觀空間分異特征變化對(duì)水質(zhì)的影響進(jìn)行對(duì)比分析。在時(shí)間尺度選擇方面,主要考慮的是水體遭受非點(diǎn)源污染影響的程度如何。這是因?yàn)?在城市地區(qū)地表水體不僅參與自然循環(huán)、而且參與人工循環(huán),這樣進(jìn)入地表水體的污染物隨時(shí)間和空間發(fā)生著復(fù)雜的變化,水體遭受污染的程度明顯提高。由于影響地表水體質(zhì)量因素的多樣性和復(fù)雜性,使得對(duì)水質(zhì)變化原因的探究很難全盡,也很難將景觀空間分異特征的變化以及由此而產(chǎn)生的水質(zhì)變化對(duì)應(yīng)起來(lái)。為了避免陷入水質(zhì)變化影響因素分析的復(fù)雜過(guò)程,本次研究中選擇水體遭受非點(diǎn)源污染影響程度比較顯著的數(shù)據(jù)系列進(jìn)行分析。在空間尺度選擇方面,主要考慮的是水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與相應(yīng)流域的匹配關(guān)系。目前非點(diǎn)源污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的主要方式是對(duì)選定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的河流水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降雨日和非雨日的同步監(jiān)測(cè),從而分析非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。通常為了獲取較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)范圍通常相對(duì)較小,對(duì)于一個(gè)較大的流域而言,很難獲取這樣的數(shù)據(jù)。基于以上的考慮,研究中區(qū)分西麗水庫(kù)流域及其子流域兩個(gè)空間尺度進(jìn)行研究,并分別選擇西麗水庫(kù)流域2000年和2001年水庫(kù)出水口的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)值及其子流域2004年7月到2005年6月的降雨徑流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2.3基于空間分異的策略研究中選擇相對(duì)高度、坡度和相對(duì)距離3個(gè)指標(biāo)來(lái)分析研究區(qū)域的景觀空間分異特征?；谘芯繀^(qū)域2003年數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)對(duì)高程、坡度和距離要素均進(jìn)行了分級(jí)處理,以考慮不同分區(qū)范圍內(nèi)景觀格局的空間分異特征。將高度以40m為間隔分成了4個(gè)區(qū)間,將坡度以5°為間隔分成了5個(gè)區(qū)間,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的緩沖區(qū)分析方法以200m和500m為間隔分別提取了與水庫(kù)水面和河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同距離的景觀斑塊面積。由此,分別確定了研究區(qū)域在相對(duì)高度、坡度和相對(duì)距離3個(gè)空間要素方面的景觀空間分異特征。3學(xué)習(xí)方法3.1景觀對(duì)非點(diǎn)源污染的影響陳利頂、傅伯杰、張淑榮等對(duì)異質(zhì)景觀中非點(diǎn)源污染的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了深入研究,通過(guò)河北省遵化地區(qū)于橋水庫(kù)典型流域的案例分析,總結(jié)出基于“源”“匯”景觀的空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)計(jì)算方法。該方法可以很好地用于分析景觀空間要素對(duì)水環(huán)境的相對(duì)影響程度,從而確定景觀空間調(diào)控的合理方向。景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的核心思想就是利用不同景觀要素在非點(diǎn)源污染產(chǎn)生和遷移過(guò)程中所起的不同作用來(lái)判斷不同景觀對(duì)非點(diǎn)源污染影響的對(duì)比程度。該指數(shù)的具體計(jì)算過(guò)程是:首先,區(qū)分研究區(qū)域的“源”“匯”景觀,根據(jù)不同景觀在污染物輸出方面的相對(duì)大小來(lái)確定景觀類型;其次,確定影響地表水環(huán)境質(zhì)量的景觀空間要素;最后,對(duì)比分析“源”“匯”景觀對(duì)非點(diǎn)源污染輸出和削減的相對(duì)貢獻(xiàn)程度,也就是通過(guò)計(jì)算“源”“匯”景觀累積面積的比值來(lái)分析這些空間要素對(duì)水體質(zhì)量的影響程度。由于景觀要素的相對(duì)高度、坡度以及與地表水體的相對(duì)距離這三類空間分布特征對(duì)非點(diǎn)源污染的形成和發(fā)展具有重要的影響作用,因此需要區(qū)分相對(duì)高度、相對(duì)距離和坡度這三類景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)來(lái)分析不同空間特征對(duì)非點(diǎn)源污染的影響程度。一般認(rèn)為,“源”景觀相對(duì)于水體的距離越近,那么它可能對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)越大,反之它的貢獻(xiàn)越小;“源”景觀相對(duì)于水體的高度越小,它對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)越大,相反對(duì)水體的貢獻(xiàn)越小。然而對(duì)于坡度這個(gè)要素來(lái)說(shuō),“源”景觀分布地區(qū)的坡度越小,非點(diǎn)源污染物發(fā)生流失和遷移的危險(xiǎn)性越小,那么它對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)相對(duì)較小;反之,如果“源”景觀分布地區(qū)的坡度較大,那么在降雨徑流沖刷作用下產(chǎn)生非點(diǎn)源污染的程度增加,對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)則越大。和“源”景觀相對(duì)比而言,如果“匯”景觀分布的范圍距離水體較近、相對(duì)高度較小而坡度較大,反而會(huì)對(duì)水體質(zhì)量的保護(hù)起到較好的作用。3.2景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的計(jì)算為了更好地利用景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)來(lái)分析研究區(qū)域不同尺度上景觀空間分異特征對(duì)水質(zhì)的影響程度,本次研究中在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了調(diào)整。(1)“源”“匯”景觀累積面積百分比曲線(也就是洛倫茲曲線)與坐標(biāo)軸所組成的不規(guī)則三邊形面積的求解比較麻煩,在應(yīng)用中存在一定的困難。本次研究中將高度、坡度和距離要素進(jìn)行了分級(jí)處理,利用等間距范圍內(nèi)不同斑塊類型的面積占景觀總面積的累積百分比之和來(lái)代替不規(guī)則三邊形的面積,從而求出一定范圍內(nèi)累積條件下的景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。此外,為了更好地對(duì)不同空間要素分區(qū)范圍內(nèi)“源”“匯”景觀的相對(duì)作用進(jìn)行分析,則通過(guò)計(jì)算不同分區(qū)內(nèi)“源”“匯”景觀面積百分比的比例關(guān)系來(lái)衡量該區(qū)域內(nèi)“源”“匯”景觀的相對(duì)貢獻(xiàn)程度。(2)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)在計(jì)算不同景觀類型與水體的距離時(shí)是以地表水體采樣監(jiān)控點(diǎn)為中心的,這對(duì)于一條河流或是渠道來(lái)講是比較合乎實(shí)際情況的。但是對(duì)于水庫(kù)而言,水面面積較大、分布范圍較廣,雖然監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在水庫(kù)出水口處,但是只要與水庫(kù)水面線距離較近,其造成的威脅就越大,當(dāng)然對(duì)于水庫(kù)出水口水質(zhì)狀況的影響就越大。因此,在計(jì)算西麗水庫(kù)流域相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)時(shí),以水庫(kù)水面線向外進(jìn)行緩沖區(qū)分析;而在西麗水庫(kù)子流域相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的計(jì)算中,仍以與地表水體監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離進(jìn)行分析。(3)陳利頂?shù)冗x擇了以農(nóng)業(yè)活動(dòng)為主的流域進(jìn)行景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的研究,因此對(duì)于“源”景觀的權(quán)重可以根據(jù)以農(nóng)田為參照景觀的單位面積化肥使用量的比例關(guān)系來(lái)確定。本次研究的區(qū)域?yàn)槌鞘谢貐^(qū)的水庫(kù)流域,既存在耕地和園地這樣的農(nóng)業(yè)“源”景觀,同時(shí)也存在城鎮(zhèn)居住、工業(yè)和交通用地這樣的城市“源”景觀。而這兩種“源”景觀在污染物輸出方面具有顯著的差異。由于化學(xué)需氧量是一個(gè)衡量水質(zhì)污染的綜合性指標(biāo),它可以表征水體中有機(jī)污染物的相對(duì)含量。因此,本次研究中基于西麗水庫(kù)流域降雨徑流水質(zhì)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),將不同類型“源”景觀的化學(xué)需氧量輸出濃度進(jìn)行對(duì)比分析,確定了研究區(qū)域“源”景觀在污染物輸出方面的權(quán)重關(guān)系。根據(jù)以上分析,確定了本次研究中應(yīng)用的景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)具體的計(jì)算公式如下:LCI_R=log(∑i=1mWi×Pci/∑j=1n×Pcj)(1)式中,LCI_R為分區(qū)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),包括相對(duì)高度(LCI_RE)、坡度(LCI_RS)和相對(duì)距離(LCI_RD)三類指數(shù);m和n分別表示不同類型的“源”“匯”景觀的數(shù)量;Wi和Wj分別為不同“源”“匯”景觀類型在非點(diǎn)源污染物形成和削減方面所起作用的相對(duì)權(quán)重;Pci和Pcj分別為“源”“匯”景觀占空間要素分析區(qū)間的百分比。在相同的高程帶、坡度帶以及緩沖區(qū)范圍內(nèi),相對(duì)高度、坡度和相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)越大,則說(shuō)明在該范圍內(nèi)“源”景觀的貢獻(xiàn)越大,從而導(dǎo)致非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的威脅更大。LCI_C=log(∑i=1mSi×Wi×Ptci/∑j=1nSj×Wj×Ptcj)(2)式中,LCI_C為流域尺度上一定區(qū)間范圍內(nèi)累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),包括相對(duì)高度(LCI_CE)、坡度(LCI_CS)和相對(duì)距離(LCI_CD)3類指數(shù);Si和Sj分別為“源”“匯”景觀在區(qū)間范圍內(nèi)的面積累積百分比之和;Ptci和Ptcj分別表示第i種“源”景觀和第j種“匯”景觀在整個(gè)區(qū)間內(nèi)所占的面積百分比,其他指標(biāo)含義同式1。當(dāng)LCI等于0時(shí),表示“源”“匯”景觀均勻分布;LCI大于0時(shí),表示“源”景觀的貢獻(xiàn)大于“匯”景觀;LCI小于0時(shí),表示“匯”景觀的貢獻(xiàn)大于“源”景觀。需要強(qiáng)調(diào)的是,“源”“匯”景觀在距離要素和高度要素增加方向上對(duì)污染物輸出的影響程度與坡度要素增加方向上的影響程度正好相反。具體來(lái)講,就是在相對(duì)高度較低或相對(duì)距離較近的地方,如果相對(duì)高度和相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)越大,表明流域內(nèi)非點(diǎn)源污染輸出對(duì)水體的影響越大;而由于相對(duì)高度或相對(duì)距離較小的地方其坡度一般也相對(duì)較小,所以盡管坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)較大,其產(chǎn)生污染物的程度相對(duì)還是比較輕的。4研究結(jié)果4.1景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的相對(duì)重要性圖2為西麗水庫(kù)子流域范圍內(nèi)分區(qū)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)以及累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的變化趨勢(shì)圖。圖2(1)為西麗水庫(kù)匯水子流域內(nèi)相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。由于這些子流域均位于西麗水庫(kù)流域的上游,在較低的高程帶內(nèi),大多子流域內(nèi)無(wú)林地這樣的“匯”景觀存在,因而未計(jì)算“源”“匯”景觀貢獻(xiàn)程度的對(duì)比值。隨著高程的不斷增加,各個(gè)子流域的相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)都在不斷降低,這說(shuō)明在高度逐漸增加的方向上“源”景觀的貢獻(xiàn)逐漸小于“匯”景觀的貢獻(xiàn)。區(qū)分不同高程帶來(lái)看,在40～80m高程帶內(nèi)大磡子流域具有較大的相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),其次是麻磡子流域;在80～120m高程帶內(nèi),王京坑子流域具有較大的相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。不同子流域在不同高程帶內(nèi)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的大小序位變化,表明“匯”景觀在不同高程空間范圍內(nèi)的數(shù)量差異會(huì)顯著影響到“源”“匯”景觀的對(duì)比關(guān)系。圖2(2)為坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。從圖中可以看出,不同子流域范圍內(nèi),隨著坡度的增加,坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)均出現(xiàn)降低的趨勢(shì),也就是說(shuō)在不同坡度帶內(nèi)“匯”景觀的貢獻(xiàn)逐漸大于“源”景觀的貢獻(xiàn)。在不同坡度帶內(nèi),王京坑子流域的坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)相對(duì)最大,說(shuō)明在不同坡度帶內(nèi)王京坑子流域的“源”景觀相對(duì)于“匯”景觀的貢獻(xiàn)均較大。雖然不同子流域內(nèi)在坡度15°以下幾乎均為“源”景觀的貢獻(xiàn)大于“匯”景觀的貢獻(xiàn),但是由于這些區(qū)域的坡度相對(duì)較低,因而對(duì)非點(diǎn)源污染輸出的貢獻(xiàn)相對(duì)比較小。圖2(3)為相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。與不同高程帶景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)一樣,由于某些緩沖區(qū)范圍內(nèi)缺少林地這樣的“匯”景觀,因而未計(jì)算相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),在圖中則以空缺表示。從不同距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)來(lái)看,隨著緩沖區(qū)距離的增加,距離地表水體越遠(yuǎn)的地方,“匯”景觀的貢獻(xiàn)逐漸大于“源”景觀的貢獻(xiàn);但是在距離水體較近的地方,“源”景觀的貢獻(xiàn)大于“匯”景觀的貢獻(xiàn),使水體遭受污染的威脅程度依然較大。區(qū)分不同距離來(lái)看,在500～1000m的緩沖區(qū)范圍內(nèi),白芒子流域具有較大的相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù);而在1000～1500m緩沖區(qū)范圍內(nèi),麻磡具有較大的相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。這同樣表明,由于不同緩沖區(qū)范圍內(nèi)林地這樣的“匯”景觀存在與否以及數(shù)量的差異,使得不同子流域的不同緩沖區(qū)范圍內(nèi)相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)表現(xiàn)出明顯差異?？傮w上來(lái)看,西麗水庫(kù)子流域景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的大小特征與流域出口水體質(zhì)量的污染特征具有較好的一致性。但是,由于不同子流域內(nèi)“源”“匯”景觀在高程、坡度以及距離分布方面的數(shù)量差異特征,特別是由于“源”景觀的類型差異,使得景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)受到一定的影響。將以上不同子流域的景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)結(jié)合相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)來(lái)看,發(fā)現(xiàn)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)明顯受到了流域范圍內(nèi)“源”“匯”景觀數(shù)量對(duì)比特征的影響。以王京坑子流域?yàn)槔?從圖2(4)的累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)可以看出,該子流域的相對(duì)高度、相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)都處于較高的水平。結(jié)合圖3所示的西麗水庫(kù)子流域主要用地斑塊面積百分比變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn),王京坑子流域內(nèi)園地這一“源”景觀所占的面積百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他子流域內(nèi)“源”景觀所占的面積百分比數(shù)值;而同時(shí)流域內(nèi)林地這一“匯”景觀所占的面積百分比卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于園地斑塊的面積百分比。由于園地和林地在面積所占比例方面的懸殊差異,從而使得王京坑子流域的相對(duì)高度和相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)幾乎均大于其他子流域。從理論上來(lái)講,相對(duì)高度和相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)越大,則表明流域內(nèi)污染物的輸出量越大,那么水體受污染的情況應(yīng)該比較嚴(yán)重。但是實(shí)際上,從圖4所示的各子流域出口的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化趨勢(shì)來(lái)看,王京坑子流域的水質(zhì)狀況在4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中處于相對(duì)較好的水平。這表明,雖然王京坑子流域內(nèi)園地這類“源”景觀占據(jù)的數(shù)量較大,但是由于園地在非點(diǎn)源污染輸出方面的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于城鎮(zhèn)建設(shè)用地的貢獻(xiàn)程度,和其他子流域內(nèi)城鎮(zhèn)用地、工業(yè)用地和交通用地等建設(shè)用地“源”景觀面積比例較大的情況相比,王京坑流域內(nèi)產(chǎn)生污染物的程度應(yīng)該相對(duì)比較小。這一結(jié)果表明,景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)明顯受到了“源”“匯”景觀的類型以及數(shù)量對(duì)比特征的影響。4.2不同坡度、坡度景觀空間負(fù)荷變化特征對(duì)比分析圖5為西麗水庫(kù)流域范圍內(nèi)2000年和2001年的分區(qū)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)以及累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的變化趨勢(shì)圖。圖5(1)為西麗水庫(kù)流域相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。從圖中可以看出,在<80m的高程帶內(nèi),“源”景觀的貢獻(xiàn)均大于“匯”景觀的貢獻(xiàn)。在>120m的高度范圍內(nèi),“匯”景觀的貢獻(xiàn)均大于“源”景觀的貢獻(xiàn),這表明隨著高度的增加由于林地這一“匯”景觀數(shù)量的不斷增加,因而高度越高的區(qū)域內(nèi)“匯”景觀的貢獻(xiàn)越來(lái)越大。從時(shí)間變化特征來(lái)看,從2000年到2001年,相對(duì)高度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)呈增加趨勢(shì),而且在高程相對(duì)較低的區(qū)域內(nèi)“源”景觀的貢獻(xiàn)越來(lái)越大于“匯”景觀的貢獻(xiàn),因而增加了水體遭受污染的威脅程度。這說(shuō)明在高度這個(gè)空間要素方面,西麗水庫(kù)流域在高度上的景觀空間分異變化特征使得污染物輸出向增加的方向發(fā)展。圖5(2)為坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。在坡度15°以下,“源”景觀的貢獻(xiàn)大于“匯”景觀的貢獻(xiàn),但是從2000年到2001年,坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)不斷增加,這表明隨著時(shí)間的推移,和“匯”景觀相比,“源”景觀的貢獻(xiàn)越來(lái)越大。在坡度15°以上,坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的數(shù)值均小于0,因而“源”景觀的貢獻(xiàn)小于“匯”景觀的貢獻(xiàn),但是從2000年到2001年,“匯”景觀的貢獻(xiàn)逐漸降低。從西麗水庫(kù)坡度景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的時(shí)間變化來(lái)看,在該流域尺度上“源”景觀的貢獻(xiàn)逐漸在增加。雖然“源”景觀逐漸增加的區(qū)域多分布在坡度較小的區(qū)域,在坡度較大的范圍內(nèi)“匯”景觀的貢獻(xiàn)依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“源”景觀的貢獻(xiàn),這樣使得在坡度這一空間要素方面流域范圍內(nèi)的“源”“匯”景觀的變化特征不會(huì)影響到“源”“匯”景觀在非點(diǎn)源污染輸出過(guò)程中的對(duì)比關(guān)系,但是從年際變化來(lái)看,西麗水庫(kù)流域在坡度上的景觀空間分異特征的變化不利于降低非點(diǎn)源污染負(fù)荷。圖5(3)為相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)。從2000年到2001年,流域內(nèi)除400～600m緩沖區(qū)范圍內(nèi)相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)有所降低以外,其他范圍內(nèi)景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),也就是說(shuō)“源”景觀相對(duì)于“匯”景觀而言其貢獻(xiàn)程度不斷增加。這說(shuō)明在距離這個(gè)空間要素方面,2001年“源”景觀的貢獻(xiàn)程度要大于2000年,這樣水體遭受污染的程度不斷加劇。結(jié)合圖5(4)西麗水庫(kù)流域相對(duì)高度、坡度和相對(duì)距離的累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)來(lái)看,雖然由于流域內(nèi)坡度較大的區(qū)域“匯”景觀占據(jù)較大的優(yōu)勢(shì)而使得在坡度這個(gè)要素方面非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的威脅較小,但是從2000年到2001年,不同坡度帶內(nèi)“匯”景觀的貢獻(xiàn)程度都在降低,而“源”景觀的貢獻(xiàn)程度逐漸提高。而且從相對(duì)高度和相對(duì)距離累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)來(lái)看,西麗水庫(kù)流域從2000年到2001年都表現(xiàn)出非點(diǎn)源污染輸出程度逐漸加劇的態(tài)勢(shì)。以上景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)所表現(xiàn)出的非點(diǎn)源污染輸出加劇與西麗水庫(kù)水質(zhì)從2000年到2001年表現(xiàn)出的惡化趨勢(shì)具有相一致的特征。5景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)是在思研究中根據(jù)陳利頂?shù)忍岢龅木坝^空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,從而計(jì)算并分析了西麗水庫(kù)流域及其子流域內(nèi)相對(duì)高度、坡度和相對(duì)距離景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)以及一定區(qū)間范圍內(nèi)的累積景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的變化特征。由于景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)可以反映“源”“匯”景觀在非點(diǎn)源污染輸出和削減方面貢獻(xiàn)程度的對(duì)比關(guān)系,所以可以很好地體現(xiàn)景觀空間分異特征變化對(duì)水體質(zhì)量的影響程度。對(duì)西麗水庫(kù)子流域景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)的研究主要是分析不同空間尺度上景觀空間分異特