全 文 ：植物生态学报 2008, 32 (5) 1091~1103
Journal of Plant Ecology (Chinese Version)

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收稿日期: 2007-11-08 接受日期: 2008-05-21
基金项目: 国家自然科学基金(30570321 和 30770385)
野外考察中得到了研究生赵金丽、张黎与张强的帮助, 美国奥本大学的张耀启博士为英文摘要做了修改, 在此表示感谢
* 通讯作者 Author for correspondence E-mail: may@xtbg.ac.cn
西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系
李增加1,2 马友鑫1* 李红梅1 彭明春3 刘文俊1
(1 中国科学院西双版纳热带植物园,昆明 650223) (2 中国科学院研究生院,北京 100049)
(3 云南大学生态学与地植物学研究所,昆明 650091)
摘 要 土地利用/覆盖变化是全球变化研究的重要领域。该文利用6个时期的MSS/TM/ETM影像和1:50 000DEM
数据分析了1976~2007年西双版纳地区不同地形下的土地利用/覆盖变化动态, 结果表明: 1)31年间, 该区土地利用
/覆盖变化剧烈, 有林地面积由1976年的69.0%下降到2007年的43.6%, 橡胶园面积由1976年的1.3%增加到2007年
的11.8%; 2)有林地在海拔1 600 m以下不断减少, 而橡胶园的海拔分布上限则持续增加, 由1976年的1 000 m上升
至2007年的1 400 m, 面积在400~1 000 m处占优。农业用地主要分布在海拔400～600 m, 在600 m之上迅速减少; 3)
各坡度带上的有林地面积逐年减少, 橡胶园则逐年增加, 而灌木林与旱地则先升后降; 橡胶园、农业用地等主要分
布在坡度较缓的区域, 坡度越大, 有林地越多; 1988年后, 橡胶园面积在坡度5°以下基本保持不变, 但在坡度大于
5°的区域持续扩张; 4)坡向对橡胶园与农业用地等分布的影响较大, 南坡的橡胶发展最为迅速, 且有向北坡发展的
趋势。有林地在北坡分布比例较大, 旱地在北坡分布比例较小。人口增加与橡胶园和茶园等经济种植园的不断扩
展是导致西双版纳土地利用/覆盖变化的直接因素。要实现西双版纳的可持续发展, 必须控制经济种植园的盲目扩
张, 科学合理垦殖, 保护热带森林。
关键词 土地利用/覆盖 DEM 海拔 坡度 坡向 空间格局 橡胶园 森林砍伐
RELATION OF LAND USE AND COVER CHANGE TO TOPOGRAPHY IN
XISHUANGBANNA, SOUTHWEST CHINA
LI Zeng-Jia1,2, MA You-Xin1*, LI Hong-Mei1, PENG Ming-Chun3, and LIU Wun-Jun1
1Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China, 2Graduate University of Chinese Academy
of Sciences, Beijing 100049, China, and 3Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming 650091, China
Abstract Aims Land-use and land-cover changes are important in the study of global change. Our
objective is to understand the impact of topography on land use and cover change in Xishuangbanna,
Southwest China, from 1976 to 2007.
Methods Based on GIS techniques, we used six periods of Landsat MSS/TM/ETM images and 1:50 000
digital elevation model (DEM) to analyze patterns of land use and cover change and transfer rates as af-
fected by topography.
Important findings The magnitude, pace and spatial reach of land use and cover changes in
Xishuangbanna were unprecedented. The most significant changes were a decrease of forest area from
13 193 to 8 336 km2 and an expansion of area of rubber plantations from 249 to 2 256 km2 at low eleva-
tion. Topographic features, especially elevation and slope, exerted significant influence on the distribu-
tion pattern, intensity and velocity of land use and cover changes. Changes varied along elevation gra-
dients, slope gradients and aspects. Forest cover continuously decreased below 1 600 m, while the upper
limit of rubber plantations increased continuously from 1 000 to 1 400 m and was dominant between
400 and 1 000 m. Farmland was dominant below 600 m and decreased rapidly with increasing eleva-
tion. Along all slope gradients, forest cover decreased gradually, while rubber plantation increased, but
shrubland and dry land first increased and then decreased. Rubber plantations and farmland were mainly
on gentle slopes, while forest occupied the majority of steep slopes. After 1988, rubber plantation cover

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was unchanged below slopes of 5˚, but continuously expanded above slopes of 5˚. Aspect had large in-
fluence on the distribution pattern of cash crops and agricultural land. Rubber plantations on south as-
pects rapid expanded in comparison to a trend of general increase on north aspects, where forests
reached a maximum and dry lands a minimum. Economic interests and population growth lead to ex-
cessive deforestation and reclamation in this region. Especially in recent years, the continuous conver-
sion of forests to both rubber plantations and tea gardens has yielded negative effects which have led to
further fragmentation affecting the biodiversity and security of natural ecosystems. For local sustainable
development, the government must control the expansion of rubber plantations into forest and higher
elevations, safeguard relatively intact of tropical ecosystems and manage land sustainably over the long
term.
Key words land use/cover, DEM, elevation, slope, aspect, spatial pattern, rubber plantation, deforestation
DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014
工业革命以来, 随着人类改造环境能力的增
强 , 全球土地利用 / 覆盖变化 (Land use/cover
change, 简称LUCC)剧烈 , 并对环境产生巨大影
响(Foley et al., 2005), 已成为全球变化研究的重
要领域。人们对LUCC研究的焦点主要在于土地
覆盖类型变化的时空格局和引起变化的驱动因子
(吴晓莆等, 2006)。目前国内外虽然已经进行了大
量的土地利用变化研究, 但多侧重面积变化、转
化和驱动力分析(Lambin et al., 2001; 江晓波等,
2004; Fox & Vogler, 2005; 刘殿伟等, 2006; 汪小
钦等, 2007; 宋开山等, 2008), 对热带地区的地形
和LUCC的关系及其驱动力的研究较少。而地形
因子特别是海拔影响植被类型的分布(Pinder et
al., 1997), 地形地貌是形成山地结构和功能以及
各种生态现象和过程的最根本因素 (方精云等 ,
2004), 地形和土地利用决定山体植物多样性(马
克明等, 2002), 地形特征(坡度与高程)对土地利
用/覆盖和景观结构有显著影响(冯朝阳等, 2007),
同时在异质景观中也是土地利用强度的限制因子
(Wear & Flamm, 1993; Turner et al. 1996; Wear &
Bolstad, 1998)。因此分析土地利用/覆盖格局随地
形地貌梯度的变化, 有助于理解区域生态现象和
过程、土地利用/覆盖格局的规律性及其驱动因素
(沈泽昊等, 2006)。
西双版纳地处我国西部地区最南端, 被公认
为国际上重要的生物多样性保护的热点地区之一
(兰国玉等, 2008)。但其作为我国最主要的橡胶和
茶叶生产基地之一, 经济种植园发展迅速, 并且
西双版纳将在以后相当长的一段时间内继续全力
发展橡胶产业 , 打造生物产业的重要基地(王吉
涛和郭敏, 2008), 因此其未来的土地利用/覆盖可
能发生更为剧烈的变化, 由此造成的影响也可能
日趋显著。近年来, 关于这一地区或其部分地区
的土地利用/覆盖变化的研究报道较多(刘文俊等,
2005; Xu et al., 2005; 李红梅等, 2007; Li et al.,
2007)。但未发现不同地形条件下的LUCC研究 ,
为此, 本文利用6个时期的遥感影像和DEM数据,
分析了西双版纳地区31年来LUCC与地形的关系,
以期再现研究区景观格局的时空动态变化过程 ,
剖析研究区土地利用 /覆盖变化的驱动因子 , 为
生态环境评估、未来土地利用规划与区域可持续
发展提供科学依据。
1 研究区概况
西双版纳州地处云南省南部(99°58′~101°50′
E, 21°09′~22°36′ N), 与缅甸和老挝接壤, 位于滇
西横断山系纵向岭谷区的南端, 属无量山脉和怒
山山脉的余脉, 整个地势以东北西3面较高, 由北
向南逐渐倾斜, 中部较低, 在南部边缘处又相对
隆起。境内高差起伏较大, 最高海拔2 429 m, 最
低海拔475 m(图1)。西双版纳地处热带北缘, 是我
国热带森林植被面积最大、类型最多样、保存最
完整、生物多样性最丰富的地区。全区总土地面
积约19 150 km2, 总人口近100万, 分布有13个少
数民族, 约占总人口的70％。由于人口压力及粗
放的耕作方式(“刀耕火种”), 其土地利用特点表
现为轮歇地面积大, 森林破坏严重, 次生林增加,
特别是由于社会经济政策, 毁林植胶与垦荒植胶
活跃。
2 研究方法
2.1 数据源

5 期 李增加等: 西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014 1093
本研究采用1976、1988、1992、1999、2003
和2007年6个时段的美国Landsat MSS、TM、ETM
遥感影像, 并结合DEM(1:50 000, 分辨率25 m)数
据, 在Erdas Imagine 9.0、ArcView3.3和Arcgis9.0
等GIS软件的支持下 , 分析了西双版纳地区的
LUCC。采用的遥感影像数据主要为(1976-2-24,
MSS139-45; 1976-3-14, MSS140-44; 1975-4-25,
MSS140-45; 1988-2-2, TM130-45; 1989-1-11,
TM130-44; 1992-11-11, TM130-45; 1993-3-28,
129-45; 1999-12-25, ETM130-45; 2000-11-2,
ETM129-45; 2003-3-7, ETM130-45; 2007-3-26,
TM130-45, TM130-44; 2007-3-3, TM129-45), 辅
助数据为西双版纳土地利用现状图(1982、1994
和1996年 )与植被图 (1993和1994年 )和1965年版
1:50 000地形图。




图1 研究区地理位置和地形
Fig. 1 Location and topography of study area


2.2 数据处理
首先利用1:50 000地形图对1988年影像进行
精校正, 再利用Erdas Imagine9.0的影像自动匹配
配准模块AutoSync将其余影像校正到1988年TM
影像上, 投影由UTM投影转换成计算面积比较精
确的Albers等面积割圆锥投影。影像校正误差均
控制在一个像元之内。
参考我国土地利用分类标准(吴传钧和郭焕
成, 1994), 并结合当地实际情况, 本研究将研究
区划分为11种土地利用/覆盖类型: 有林地、灌木
林、茶园、橡胶园、荒草地、水田、水浇地、旱
地、建设用地、水体和滩涂。参照实地调查资料
(GPS样点)与参考资料(地形图、植被图和土地利
用现状图), 利用Erdas Imagine9.0对影像进行监
督分类、修改, 并最终转成栅格格式图像(分辨率
为25 m), 与DEM数据生成的海拔、坡度、坡向栅
格数据进行空间叠加运算。
2.3 精度评价
本研究收集和测定了3个时期的共1 201个
GPS样点 (2003年3月124个 , 2004年12月132个 ,
2007年3月945个)。用没参与分类的GPS样点、土
地利用图、植被图等对各时段影像分类结果进行
精度检验, 做出误差矩阵表。由于篇幅限制, 此处
仅列出2007年分类的误差矩阵 , 其整体精度为
86.5%(表1), 由于橡胶中龄林与茶树易分成灌木,
因此部分灌木林则可能是橡胶中龄林或茶树。其
它5年的整体精度按时间先后顺序分别为77.3%、
86.4%、80.3%、84.7%和87.9%。

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表1 2007年各土地利用/覆盖类型之间的误差矩阵
Table 1 Error matrix of all land use/cover types in study area
类型 Type A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 Xi+ UA (%)
A1 69 5 1 2 1 78 88.5
A2 1 27 1 29 93.1
A3 11 43 1 1 2 58 74.1
A4 1 75 7 83 90.4
A5 1 6 1 8 75.0
A6 1 40 1 42 95.2
A7 1 9 1 11 95.2
A8 1 2 2 31 3 1 40 81.8
A9 1 1 25 27 77.5
A10 1 13 14 92.9
A11 2 8 10 80.0
X+i 70 49 47 78 9 41 9 42 29 16 10
PA (%) 98.6 55.1 91.5 96.2 66.7 97.6 100 73.8 86.2 81.3 80.0
OA=86.5
A1: 有林地 Forest A2: 灌木林 Shrubland A3: 茶园 Tea garden A4: 橡胶园 Rubber plantation A5: 荒草地 Grassland
A6: 水田 Paddy field A7: 水浇地 Irrigated land A8: 旱地 Dry land A9: 建设用地 Construction land A10: 水体 Water body
A11: 滩涂 Mudflat Xi+为第i类分类类型抽样数累计值; UA为用户精度; X+i为第i类参考类型抽样数累计值; PA为过程精度; OA为整
体精度 Xi+ is total of samples on type i, UA is user’s accuracy, X+i is total samples on reference type i, PA is producer’s accuracy, OA is
overall accuracy



2.3 分析方法
将遥感影像分类结果转成栅格格式图像(分
辨率为25 m), 与DEM数据生成的地形因子栅格
数据进行空间叠加运算。海拔、坡度、坡向等地
形因子分级见表2。

表2 地形因子分级
Table 2 Classification of different topographic factors
级别 Grade 海拔 Elevation (m)
坡度
Slope (°)
坡向
Aspect
1 400~600 <5 平地 Flat
2 600~800 5~8 北 North
3 800~1 000 8~15 东 East
4 1 000~1 200 15~25 南 South
5 1 200~1 400 25~35 西 West
6 1 400~1 600 >35
7 1 600~1 800
8 1 800~2 000
9 >2 000


3 结果与分析
3.1 土地利用/覆盖变化趋势
西双版纳地区主要的土地利用/覆盖类型为
有林地、灌木林、橡胶园、旱地与茶园等, 约占
总面积的93%。1976~2007年间, 研究区LUCC剧
烈 , 主要表现为有林地大面积减少 , 覆盖率从
69.0%减少到43.6%; 橡胶园呈聚集分布, 覆盖率
从1.3%增加到11.8%; 茶园面积由1988年的0.23%
增加到2007年的2.14%; 灌木林的面积由1976年
的11.7%增加到2007年的23.6%。
3.2 LUCC与地形的关系
3.2.1 LUCC与海拔的关系
图3显示了各土地利用/覆盖类型在各高程带
上的面积百分比随时间变化的规律。从图中可以
看出 : 1)不同时段各地类的分布规律较为一致 ,
海拔800 m以下农业用地与橡胶园占据优势, 并
随海拔的升高而减少。橡胶园主要集中在400~
1 000 m海拔范围, 尤其在600~800 m内占优, 同
时有向高海拔发展的趋势, 最高分布由1976年的
1 000 m上升到2007年的1 400 m。2)总体上, 有林
地在海拔1 600 m以下不断减少; 而海拔2 000 m
以上 , 覆盖率在1988年达到最低(33.48%), 之后
逐年升高。3)灌木林随海拔升高而增加, 尤其海
拔800~1 400 m处在1999年后明显升高, 而大于
1 600 m则放缓, 但在>2 000 m处有所减少。4)各
时段旱地变化不稳定, 这主要因旱地绝大部分为
不稳定的轮歇地所致。

5 期 李增加等: 西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014 1095



图2 1976~2007年西双版纳地区土地利用/覆盖变化
Fig. 2 Land use/cover changes in Xishuangbanna from1976 to 2007



图3 各高程带上的不同土地利用/覆盖类型的面积百分比
Fig. 3 Area percentage of land use/cover types in different elevation gradients
其它农业用地包括水田与水浇地 Other farmland includes paddy field and irrigated land


表3列出了各时段主要土地利用/覆盖类型的
年变化面积占该海拔段总面积的百分比。由表看
出: 1)海拔在600~1 400 m之间的土地面积为总面
积的81.3%, 是土地利用/覆盖变化最多的地区。
建设用地在<600 m范围内变化剧烈, 反映了显著
的城市化进程。2)海拔<600 m区域内, 农业用地

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在1988~1992年减少速率最快(3.77%), 而此期间
速率增加最快的是橡胶园, 说明了大量的农业用
地被开垦成橡胶园 ; 值得注意的是1976~1988和
1999~2007年有林地的快速减少 , 而相应增加速
率较快的则是橡胶园、农业用地与灌木林, 表现
了强烈的人类干扰特性。另外, 此海拔灌木林的
变化速率不稳定, 可能与橡胶中龄林或部分茶树
误分为灌木林有关。3)海拔在600~1 000 m之间,
有林地在1992年后减少迅速, 特别是2003年以后,
平均每年递减率为3.04%, 而相应灌木林与橡胶
园的增速依然很高, 说明在2003年后该海拔经历
了新一轮的橡胶种植高峰期。4)海拔1 000~1 400
m 之 间 , 有 林 地 在 2003 年 后 减 少 速 率 最 快
(2.24%), 远高于其它年份, 而灌木林则相反。另
外 , 农业用地在1992年后持续增加 , 橡胶园在
2003年后增速较快(0.11%), 而在2003年以前增速
不明显, 说明低海拔橡胶园的可开发地少, 橡胶
园近年来向高海拔发展。5)海拔>1 400 m, 近年来
有林地有增加的趋势, 灌木林与农业用地有减少
的趋势, 说明此海拔段森林的保育与退耕还林活
动开展的较好, 天然林保护工程初见成效。



表3 1976~2007年西双版纳地区不同海拔土地利用/覆盖类型的年变化率
Table 3 Annual changes in percentage of land use/cover at various altitude gradients from 1976 to 2007
年变化率 Annual change in percentage (%) 海拔段
Altitude (m)
总面积
Total area (hm2)
土地利用/覆盖类型
Land use/cover types
1976~1988 1988~1992 1992~1999 1999~2003 2003~2007
<600 56 162 有林地 Forest –0.85 0.49 –0.39 –1.38 –0.95
灌木林地 Shrubland 0.05 0.95 –0.43 0.85 –0.28
橡胶园 Rubber plantation 0.61 2.76 0.34 0.27 0.39
农业用地 Farmland 0.02 –3.77 0.22 0.09 0.56
建设用地 Construction land – 0.04 0.26 0.24 0.14
600~1 000 735 674 有林地 Forest –0.94 0.37 –1.76 –1.48 –3.04
灌木林地 Shrubland 0.06 0.22 0.50 0.63 1.86
橡胶园 Rubber plantation 0.47 0.81 0.80 1.55 1.10
农业用地 Farmland 0.38 –1.50 0.55 –0.74 0.19
建设用地 Construction land – 0.05 0.00 0.02 0.00
1 000~1 400 820 524 有林地 Forest –0.47 –0.04 –0.21 –0.40 –2.24
灌木林地 Shrubland 0.04 0.69 0.27 0.16 1.92
橡胶园 Rubber plantation 0.00 0.00 0.01 0.01 0.11
农业用地 Farmland 0.34 –0.76 0.19 0.16 0.27
建设用地 Construction land – 0.01 0.00 0.01 0.00
>1 400 302 905 有林地 Forest –0.84 –0.41 0.18 –0.59 0.56
灌木林地 Shrubland 0.18 0.92 –0.49 0.63 –0.68
橡胶园 Rubber plantation 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
农业用地 Farmland 0.14 –0.58 0.44 –0.29 –0.45
建设用地 Construction land – 0.01 0.00 0.00 0.00
农业用地包括茶园、旱地、水田和水浇地 Farmland includes tea garden, dry land, paddy field and irrigated land


3.2.2 LUCC与坡度的关系
图4显示了各土地利用/覆盖类型在各坡度分
带上的面积百分比随时间变化的规律。总体上有
林地面积在各坡度带上逐年降低, 橡胶园则逐年
升高, 而灌木林地与旱地则先升后降。具体变化
趋势如下: 1)随着坡度的增大, 有林地的面积比
例不断增大, 并在大于25°时占据明显优势, 表明
坡度大的地方人为干扰小。2)小于5°时, 农业用地
占绝对优势 , 橡胶园在1988年之前呈增加趋势 ,
而到了1988年以后, 橡胶园的面积变化不大。因
为小于5°时农业用地占据优势, 由于国家的基本
农田保护制度, 橡胶园不可能占用最适宜水稻等
作物的种植区。3)灌木林在小于5°范围内所占比
例较小, 随着坡度的增大而增大, 到了15~25°达

5 期 李增加等: 西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014 1097
到最大, 之后随坡度的增大而显著减少。4)旱地
在各坡度的分布, 1988年达到最大, 随后逐渐降
低 , 这主要由于此时正值改革时期 , 百业待兴 ,
砍伐森林, 耕种, 撂荒的土地较多。



图4 各坡度带上的不同土地利用/覆盖类型的面积百分比
Fig. 4 Area percentage of land use/cover types in different slope gradients
其它农业用地包括水田与水浇地 Other farmland includes paddy field and irrigated land


表4 1976~2007年西双版纳地区不同坡度土地利用/覆盖类型的年变化率
Table 4 Annual changes in percentage of land use/cover along different slope gradients from 1976 to 2007
年变化率 Annual changes in percentage (%) 坡度
Slope (°)
总面积
Total area (hm2)
土地利用/覆盖类型
Land use/cover types 1976~1988 1988~1992 1992~1999 1999~2003 2003~2007
<5 136 664 有林地 Forest –0.92 0.48 –0.72 –0.43 –0.85
灌木林地 Shrubland –0.09 0.49 0.10 0.33 0.72
橡胶园 Rubber plantation 0.27 1.11 0.10 0.03 0.19
农业用地 Farmland 0.57 –2.14 0.47 –0.04 –0.22
建设用地 Construction land – 0.12 0.13 0.14 0.06
5~15 347 156 有林地 Forest –1.14 0.11 –0.91 –0.85 –1.76
灌木林地 Shrubland 0.08 0.49 0.15 0.41 1.39
橡胶园 Rubber plantation 0.36 0.64 0.38 0.68 0.45
农业用地 Farmland 0.54 –1.35 0.54 –0.32 0.00
建设用地 Construction land 0.01 0.04 0.01 0.01 0.00
15~25 793 236 有林地 Forest –0.78 –0.03 –0.74 –0.98 –2.04
灌木林地 Shrubland 0.15 0.56 0.15 0.47 1.36
橡胶园 Rubber plantation 0.20 0.32 0.37 0.70 0.52
农业用地 Farmland 0.28 –0.94 0.41 –0.32 0.15
建设用地 Construction land – 0.01 0.00 0.01 0.00
25~35 505 351 有林地 Forest –0.43 –0.01 –0.72 –0.90 –2.50
灌木林地 Shrubland 0.04 0.60 0.34 0.42 1.62
橡胶园 Rubber plantation 0.11 0.21 0.32 0.62 0.53
农业用地 Farmland 0.17 –0.87 0.25 –0.21 0.27
建设用地 Construction land – 0.01 0.00 0.01 0.00
>35 132 858 有林地 Forest –0.15 0.54 –0.52 –0.65 –2.68
灌木林地 Shrubland –0.16 0.53 0.45 0.43 1.79
橡胶园 Rubber plantation 0.05 0.10 0.21 0.34 0.46
农业用地 Farmland 0.22 –1.22 0.05 –0.15 0.27
建设用地 Construction land – 0.00 0.00 0.00 0.00
农业用地包括茶园、旱地、水田和水浇地 Farmland includes tea garden, dry land, paddy field and irrigated land


1098 植 物 生 态 学 报 www. plant-ecology.com 32 卷

表4显示了各时段主要土地利用/覆盖类型的
年变化面积占该坡度带总面积的百分比。从表中
可以看出 : 1)5~35°坡度段的面积占总面积的
85.9%, 其中15~35°坡度段占67.8%, 说明该地区
主要为较陡坡与陡坡。各坡度带上变化速率较快
的是2003年后的有林地, 其在各坡度带上的减少
速率随着坡度的增加而增加, 说明此时间后该地
区土地开发达到了一个高峰期。2)<5°坡度段变化
最快的是1988~1992年农业用地的减少 , 与橡胶
园的增加相对应, 也说明了大量的农业用地转为
橡胶园。另外 , 建设用地的年变化率也在
1988~2003年逐渐升高。3)坡度5~15°的区域, 有
林地迅速减少的两个时段分别是1976~1988和
2003~2007年。通过与同时期的其它地类的变化
对比, 说明前一时段主要转为橡胶园与农业用地,
后一时段则主要转为灌木林与橡胶园, 而其中大
部分的灌木林则可能是橡胶中龄林或茶树, 所以
橡胶园是尽可能向其适宜生长的地区扩展。4)坡
度15~35°内, 1988年以后橡胶园保持了较高的增
长速率, 1988~1992年农业用地减少明显, 而这一
时期的有林地等其它地类减少速率很小, 因此这
一时期橡胶园的增加主要来自农业用地。5)坡度
>35°, 1988~1992年有林地增加, 说明此时段对天
然林的保护较好。2003年后有林地减少速率最快
(2.68%), 而灌木林的增速最快 (1.79%), 另外橡
胶园与农业用地增加也较快。
3.2.3 LUCC与坡向的关系
图5显示了各土地利用/覆盖类型在各坡向上
的面积百分比随时间的变化规律。从图中可以看
出, 农业用主要分布于平地上, 其它各坡向上有
林地占据明显优势并逐年减少, 并在北坡所占比
例较高。橡胶园逐年增加, 并在平地、东坡和南
坡的分布比例较高。旱地各年变化不稳定, 但在
平地、南坡与西坡分布较多。灌木林基本呈逐年
上升趋势; 其它农业用地在除平地以外的坡向上
变化不大。




图5 各坡向上的不同土地利用/覆盖类型的面积百分比
Fig. 5 Area percentage of land use/cover types in different aspects
其它农业用地包括水田与水浇地 Other farmland includes paddy field and irrigated land


表5显示了各时段各坡向主要的土地利用/覆
盖类型的年变化面积占该坡向总面积的百分比。
从表中可以看出: 1)平地仅占总面积的0.36%, 南
坡与北坡的面积相对较大。各坡向上变化较快的
是1988~1992年农业用地、2003年以后有林地的
减少速率, 和非平地上的灌木林与橡胶园的增加
速率。2)北坡最显著的变化是1999年后有林地的
减少 , 以及2003年后灌木林的增加 , 橡胶园在
1988年后均保持较高的增长速率。3)东坡、南坡
与 西 坡 橡 胶 园 的 增 长 速 率 在 1976~1988 和
1992~1999年较为平缓, 但1992~1999年其在北坡
的增长速率明显高于东、南、西坡。这是因为1992

5 期 李增加等: 西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014 1099
年之前, 由于东、南、西坡热量较北坡充足, 不易
发生寒害而被大量用于发展橡胶种植, 1992年以
后, 东、南、西坡的可植胶区变少, 受经济利益驱
动, 水热条件较差的北坡也被大量开发以种植橡
胶。1999年以后, 其增长速率虽然略低于东坡与
南坡, 但还是保持了较高的增长速率。另外, 各个
坡向植胶区的发展还是以南、东为主, 其中以南
坡的发展最为迅猛。4)灌木林与农业用地的变化
在各坡向均不稳定, 它们主要的转化去向为橡胶
园。


表5 1976~2007年西双版纳地区不同坡向土地利用/覆盖类型的年变化率
Table 5 Annual changes in percentage of land use/cover at different aspects from 1976 to 2007
年变化率 Annual changes in percentage (%) 坡向
Aspect
总面积
Total area (hm2)
土地利用/覆盖类型
Land use/cover types 1976~1988 1988~1992 1992~1999 1999~2003 2003~2007
6 904 有林地 Forest –0.78 0.48 –0.59 –0.45 –0.54
灌木林 Shrubland –0.16 0.84 –0.11 0.22 0.42
橡胶园 Rubber plantation 0.16 0.45 0.13 0.11 0.16
平地 Flat
农业用地 Farmland 0.51 –1.64 0.47 0.03 –0.44
493 468 有林地 Forest –0.67 0.06 –0.45 –1.26 –1.90
灌木林 Shrubland –0.09 0.70 0.00 0.59 1.82
橡胶园 Rubber plantation 0.19 0.40 0.46 0.35 0.44
北坡 North
农业用地 Farmland 0.45 –1.22 0.16 0.13 –0.32
447 575 有林地 Forest –0.70 –0.10 –0.80 –0.60 –2.29
灌木林 Shrubland 0.25 0.43 0.32 0.19 0.79
橡胶园 Rubber plantation 0.23 0.38 0.26 0.67 0.56
东坡 East
农业用地 Farmland 0.11 –0.87 0.42 –0.30 0.86
508 489 有林地 Forest –0.79 0.07 –1.09 –0.53 –2.23
灌木林 Shrubland 0.25 0.45 0.45 0.28 1.13
橡胶园 Rubber plantation 0.21 0.40 0.24 0.82 0.53
南坡 South
农业用地 Farmland 0.18 –1.00 0.54 –0.58 0.48
458 829 有林地 Forest –0.72 0.26 –0.64 –1.11 –1.89
灌木林 Shrubland –0.14 0.62 0.10 0.67 1.94
橡胶园 Rubber plantation 0.17 0.41 0.35 0.52 0.40
西坡 West
农业用地 Farmland 0.51 –1.34 0.34 –0.24 –0.44
农业用地包括茶园、旱地、水田和水浇地 Farmland includes tea garden, dry land, paddy field and irrigated land


4 LUCC的驱动力分析
LUCC由环境和社会经济因素之间复杂的相
互作用关系决定(Hietel et al., 2004), 西双版纳31
年LUCC的驱动力因子主要分为自然、人口压力、
经济全球化与政策等因素。
西双版纳地处热带北缘, 充沛的水热条件使
其成为我国热带森林植被面积最大、类型最多样、
保存最完整、生物多样性最丰富的地区 (朱华 ,
1990)。丰富的水热资源和多雾天气使其适宜种植
多种经济作物(如橡胶、茶叶、甘蔗等)。正是这
种富饶的土地资源, 使得大量外地人口迁移至此,
再加上计划生育观念薄弱, 导致西双版纳人口不
断膨胀 : 由 1949 年 199 300 人猛 增至 1982 年
646 400人、1990年796 300人和2000年993 300人
(马友鑫等, 2002; 赵晓彪, 2003), 人口的不断增
加导致了该区人地矛盾日趋突出。由于该区低海
拔地区适宜种植橡胶, 同时市场全球化对橡胶需
求的增加导致国际市场橡胶期货价格持续走高及
近年天然橡胶价格的快速增长, 如纽约市场天然
橡胶TRS20的价格由2003年的1 120＄·103 kg-1上
升到2007年的2 321＄·103 kg-1 (International Rub-
ber Study Group, 2007), 橡胶价格的增长激起了
人们开发植胶的高潮: 20世纪50年代后期、80年
代中期和90年代初是前3次高潮期 , 而由于近年
橡胶价格的快速增长, 当地的橡胶开发种植正处
于第四次热潮。另外, 近年来由于普洱茶叶价格
猛增也使茶树种植发展迅速。土地资源的紧张 ,
导致目前橡胶种植不断向高海拔、陡坡与北坡发
展, 同时茶园也在迅速扩张。

1100 植 物 生 态 学 报 www. plant-ecology.com 32 卷
5 讨 论
由于高海拔处和北坡热量条件差, 橡胶种植
不断向高海拔、陡坡与北坡发展可能导致橡胶树
低温寒害风险增大(江爱良和钱平, 1985), 同时橡
胶林叶面积指数、生物量、净初级生产力等随着
海拔的升高而降低, 从而影响干胶产量1)。因此,
橡胶种植园向高海拔发展可能会给农民带来巨大
损失。
经济作物种植的快速发展, 显著改变了西双
版纳地区的土地利用 /覆盖格局 , 以自然组分为
主的景观格局正不断向由人工组分组成为主的景
观格局演变, 并且热带森林砍伐, 导致森林破碎
化日趋严重。刘文俊等(2006)对西双版纳勐仑地
区的土地利用/覆盖的景观格局定量分析也表明,
勐仑地区的自然组分在景观中的优势已为人工组
分取代, 橡胶园等人工种植园地的扩张使得有林
地严重破碎化。Li等(2007)对西双版纳27年来的
土地利用 /覆盖变化的研究结果显示 : 橡胶园的
扩张主要来源于对热带季节雨林的砍伐, 并导致
了山地雨林成为面积减少最快的类型, 且有林地
面积不断减少与破碎化。此外, 西双版纳自1980
年建立保护区以来, 其保护区内的山地雨林、热
带季节雨林的覆盖率下降, 而灌木林与橡胶园的
覆盖率则升高, 这对当地的生物多样性保护产生
了深远影响。
土地利用/覆盖空间格局在很大程度上记录
了人与自然相互作用的过程, 并逐渐形成了具有
典型特征的区域土地利用/覆盖格局的空间模式
(史培军等, 2002)。本研究结果表明, 地形因子特
别是海拔与坡度显著地影响了该区土地利用/覆
盖的分布格局、变化强度与速率, 坡向在一定程
度上限制着经济作物与农业用地的分布格局, 并
且随地形因子的变化 , 土地利用 /覆盖类型呈现
有规律的变化。地形、气候等自然因素与社会经
济因素决定了西双版纳地区的LUCC, 并形成了
随海拔升高“水田—橡胶(茶叶)—旱地—有林地”
依次占据优势的空间分布格局。而随着橡胶园向
高海拔扩张 , 导致了该区森林的进一步破碎化 ,

1) Jia KX (贾开心) (2006). Study on growth change of the rubber
plantation along an altitudinal gradient in Xishuangbanna, Southwest
China (西双版纳三叶橡胶林生长随海拔高度变化研究 ). Master
dissertation, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese
Academy of Sciences, Beijing, 28−30. (in Chinese with English
abstract)
再加上西双版纳处在热带生物区系向亚热带生物
区系过度的生物地理群落交错带上, 其生态系统
更为脆弱(朱华, 1990)。Zhu等(2004)研究比较了云
南南部3块破碎化雨林与1块原始雨林的生物多样
性, 结果表明破碎化雨林的物种多样性明显低于
原始雨林。另外 , 西双版纳地区的印支虎
(Panthera tigris corbetti)几近绝迹, 而作为濒危种
亚洲象(Elephas maximus)因土地覆盖变化导致生
境剧减 , 近些年频繁走出保护区觅食 (许再富 ,
2004), 并发生人象矛盾。因此这种热带地区土地
利用的快速变化严重地破坏了当地天然生态系统
的完整性与安全性, 可能会加速物种灭绝与生物
多样性丧失。
由于热带季节雨林的水分循环利用和涵养水
源功效远高于人工橡胶林(刘文杰等, 2003), 橡胶
园与旱地逐渐代替有林地并向高海拔与陡坡发
展, 可能会导致区域涵养水源能力的下降与水分
的损耗, 引起局地气候的变化。杨景成等(2004)
对西双版纳不同生态系统土壤有机质的研究发
现, 热带地区的原始林和次生林转化为农田和橡
胶园后, 极大地影响了土壤有机物的含量和组成,
降低了土壤肥力 , 危及到生态系统的可持续发
展。因此该区有林地和次生林被开垦为橡胶园等
经济作物种植园, 并且不断向高海拔与陡坡发展
后, 可能加重该区的水土流失, 造成土壤肥力下
降, 导致土壤退化。加之橡胶园与茶园每年大量
施肥, 且橡胶生胶加工排出大量工业废水, 加剧
了污染。
此外, 西双版纳近40年来雾日、雾时与雾量
正在迅速减少(宫世贤和凌升海, 1996), 温度增加
显著, 降水与相对湿度则明显减少, 区域气候向
干热型转变(马友鑫等 , 2002; 何云玲等 , 2007),
这可能与西双版纳剧烈的LUCC有关。同时张克
映和张一平(1984)、宫世贤和凌升海(1996)与马友
鑫等(2002)在分析西双版纳气候变化时指出, 该
区森林面积的减少与破碎化是地方气候变化的主
要原因。因此需要进一步研究西双版纳气候变化
与土地利用/覆盖变化之间的关系。
综上, 人口增加与橡胶园和茶园等经济种植
园的不断扩展是导致西双版纳土地利用/覆盖变
化的直接因素。要实现西双版纳的可持续发展 ,
必须严格控制橡胶园与茶园的盲目扩张, 禁止陡
坡和高海拔毁林植胶, 科学合理垦殖, 保护热带

5 期 李增加等: 西双版纳土地利用/覆盖变化与地形的关系 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2008.05.014 1101
森林。
6 结 论
本研究主要结论如下:
1)有林地、灌木林、橡胶园、旱地及茶园为
西双版纳地区的主要土地利用 /覆盖类型。
1976~2007年的31年间 , 有林地面积不断减少 ,
橡胶园与灌木林面积持续增加, 旱地面积则呈现
波动状态。土地利用/覆盖变化最剧烈的时期是
1976~1988和2003~2007年, 最明显的变化是有林
地的急剧减少与橡胶园和茶园的迅速增加。
2)有林地在1 600 m以下不断减少, 而在此之
上则呈现增加趋势 ; 橡胶园面积逐年持续增加 ,
在400~1 000 m处占优势, 种植上限由1976年的
1 000 m上升至2007年的1 400 m; 灌木林随海拔
的升高增加, 并在>2 000 m有所减少; 农业用地
在海拔400~600 m处占据优势, 并且随海拔的升
高迅速减少, 逐渐被有林地与灌木林地占据主导
地位。
3)人工干扰强度大的土地利用/覆盖类型, 如
经济植物种植园、水田等主要分布在坡度较缓的
区域。坡度越大, 有林地保留面积越多。1988年
后, 橡胶园面积在坡度5°以下基本保持不变, 但
在坡度大于5°的区域持续扩张。在研究的6个时间
段内, 有林地面积在各坡度带上均逐年降低, 橡
胶园则逐年升高, 而灌木林与旱地则先升后降。
4)南坡的橡胶发展最为迅速, 且有向北坡发
展的趋势。旱地在北坡分布比例较少, 有林地在
北坡分布比例较多。
5)除低海拔、小坡度与平地上建设用地的变
化剧烈外, 其它各海拔段、各坡度与各坡向中变
化速率最快的是有林地的减少与橡胶园和灌木林
的增加。
参 考 文 献
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责任编委: 傅伯杰 责任编辑: 刘丽娟