全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．3
July， 2003
伊洛河流域森林景观要素斑块特征分析
— — 以河南省洛宁县 为例
钱 乐祥 李 爽 李红伟 丁圣彦
(河 南 大学 环境 与 规划 学 院 开封 475001)
摘 要 运 用 景观 生 态学 原理 和 GIS方 法 ，研 究 1984～1999年 间伊 洛河 流 域 森 林 各 景 观 要 素 的斑 块 平 均 规 模 和
粒级结构动态变化及其斑块特征变化趋势结果表明，该 区自1984年 以来森林景观要素斑块规模发 生较大变化，但
其 粒 级结 构仍 以小斑块 为 主 ，基 本保 持 稳定 ，该 区整体 属 于细 粒 结构 景观 。
关 键词 伊洛 河 流域 斑 块规 模 森 林 景观 GIS 粒 级结 构
Characteristic analysis on the patch sizes of forest landscape in the Yiluo river catchm ent—A case study from Luoning
County．QIAN Le—Xiang，LI Shuang，LI Hong—Wei，DING Sheng—Yan (Colege of Environment and Planning，Henan
University，Kaifeng 475001)，CJEA ，2003，11(3)：22～24
Abstract Supported by the principle of landscape ecology and the method of geographic information system ，the dynamic
changes of average patch sizes and grain grade structures of forest landscapes in Luoning County，Yiluo Basin are discussed
from 1984 tO 1999 and the dynamic characteristics and the trends of patch sizes are opened out．Great changes have taken
place in patch sizes of landscape in the research region since 1984，but the grain grade structures are mainly the smal
patches，and this region is tO be the landscape of fine grain structure．
Key words Yiluo river basin，Patch dimension，Forest landscape，GIS，Grain grade structure
森林景观特 征除表现景观组 成结 构和年龄结 构外 ，直观表现为景 观要素 的拓 扑特征和空 间拓 扑关系 ，这
些特 征和关系对森林 斑块动态 、斑块稳定 性和生境质 量有 重要 影 响 ，对 维持 景观 整体稳 定性 、生 产 力和景 观
再 生产力能力 ，维持景 观生 态过程 的完 整性和森林生 态 系统的健 康均具 有十分 重要 的意义 。斑 块 大小是研
究 景观要素特 征的主要参数之 一⋯ ，如 物种动态 、潜在生境 、潜 在林 产 品(木 材 )、能量 、养分 和 水流 以及其 他
参 数受到景观 中斑块大小 的影响 ’ ，而斑块规模 (大小 )直 接影 响 、甚 至控制 系统 单元 的抗 干 扰过程 及 产出
功能 。本研究探讨 分析 了 1984～1999年伊洛河流域 森林景 观要素 的斑 块平均 规模 和粒 级结 构动 态变 化趋
势，为森林资源保护和可持续利用提供科学依据。
1 研究 区域概况与研究方法
伊 洛河流域位 于黄河中游南部 ，流域 总面积 约 1．8881万 km ，其 中1，5722万 km 位 于豫西 ，为 黄河小浪
底大坝 以下最大 的一 级支流 ，对黄河下游洪 淤有 重要影 响。该 流域具有 山地平原 过渡带 、温带和北亚热带交
界带 、南北两 区分 界带 、黄土过渡带等性 质 ，其生态 环境具 有脆 弱性 。研 究地 河南 省洛 宁县 位于 洛河 中游豫
西伏牛 山区 ，地 处北 纬 30。36 ～34。48 ，东经 118。08 ～l11。50 ，辖 区总 面积 2305，6km ，地形 复杂 多样 ，熊耳
山绵亘 其南 ，崤山雄踞其西北 ，洛河 东西横贯 ，山地 占总面积的 72％，属 山地 景观 ，海拔 高度 276～2094m，水
资源丰富但分布不均，大陆性季风气候 ，每年 7～9月份为多雨季节 ，10～1月份的冷季或 2～7月份雨季前
的热季期间降雨稀少，年均降雨量为 613．6mm，历年平均温度 13．7℃ ，土壤以褐土、棕壤和黄垆土为主。自
然植 被群落 以暖温带落 叶阔叶林 为主 ，主要 由华北 区系壳 斗科 、桦木科 、杨柳科 、胡桃科 、槭树科 等科 一些 树
种组成，间有亚热带区系植物如黄连木 、山胡椒 、牛鼻栓(Fortunearia sinensis)和美丽胡枝子(Lespedeza fo，．一
mosa)等 分布 。
本研究的空间数据主要为地形图、森林资源图、TM 卫星影像和野外考察资料 ，其中地形图采用国家基
*河南省高等学校创新人才培养对象基金项 目、河南省杰出青年科学基金项 目(9920、0003)和河南省自然科学基金项 目(004070700)资助
收稿 日期：2002-06—30 改回日期 ：2002-07—31
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 钱乐祥等 ：伊洛河流域森林景观要素斑块特征分析
础地理信息中心提供的 1：5万数字栅格地图(DRG)，森林资源图采用洛宁 1984年森林资源图和 1999年 5
月4日美国陆地资源卫星 TM影像解译的森林资源图(轨道号为 125／036)，由这些数据的复合处理产生各种
森林覆被 2个时段的分类和图解描述。野外制图工作 中虽提供了训练地以帮助分类 ，但未进行地面校核以
确 定分类精度 。
利用 Erdas Imagine和 Arc／Info软件对遥感数据进行处理 ，即利用 Arc／Info软件提取 DRG的高程 ，将高
程矢量化作成数据高程模型(DEM)，并用 Erdas Imagine软件以地形 图为地理参考对 TM 影像进行几何精
校正 ，由于该区域地形起伏较大，故选取 51个控制点 ，重采样精确度确保亚像元水平，洛宁 1984年森林资源
图扫描输入计算机后以地形图为地理参考进行投影和重采样。几何校正后的 1999年 TM 影像数据先进行
非监督分 类 (150类 )，再 对数据进行 知识挖掘 ，引入地 形 、光谱特 征 和地学知 识进 行监 督分 类。其 结果 为 10
大类 ，即油松、马尾松和国外松林 ，栎类 、白榆 和阔叶杂木林，刺槐林 ，荒地 ，桦树 、杨树和泡桐林 ，灌木林 ，铁
杉 、柏木林 ，经济林 ，难利 用地 和非森林 用地 。
2 结果与分析
2．1 景观要素斑块平均规模动态变化
可将斑块平均直径作为镶嵌体的景观量度，按其所含斑块粒度分为粗粒和细粒景观，如森林景观的粒级
结构主要决定于更新单元(林冠空隙)的大小与采伐方式的差异 。本研究用斑块平均规模指标评价森林景
观的斑块粒度。斑块平均规模是某类景观斑块面积的算数平均数，分别对各时期各类景观要素斑块面积进
行 统计并计算求其平均值 ，结果见表1 由表1可知研究地1984～1999年森林景观整体斑块平均规模表现
表 1 景观 要素 斑 块规 模 动态 变化
Tab．1 Dynamic of patch size of landscape elements
类 型 1984年 Years 1984 1999年 Years 1999 类 型 1984年 YearS 1984 1999年 YearS 1999
Types 规 模／km 数 量／块 规 模／km 数 量／块 Types 规 模／km 数 量／块 规 模／km 数 量／块
Size Numher Size Number Size Number Size Number
剌 槐 林 0．4594 266 0．3761 547 铁杉 、柏木林 0．0 0 0．3538 91
油松 、马 尾松 、国外 松林 1 7123 12 0 2355 20 荒 地 2．5204 155 1 1320 283
桦 树 、杨树 、泡桐 树 0．0 0 0 2274 50 难 利 用 地 0．0 0 10．7947 1
灌 木 林 2 0653 12 1 7854 78 非森林用地 274．0137 5 54．2301 211
栎类 、白榆 、阔杂林 6．6458 39 5 0418 77 疏 林 地 6．2335 19 0．0 0
经 济 林 0．0 0 0 1898 283 总 体 4 5392 508 1．5859 1454
为 由大 到小的变化过程 ，整体 属细粒结构 景观 。1984年大斑 块 以具有地 带性特 征 的栎 类 、白榆 、阔 叶杂木林
为主 ，经 15年森林景观变化 ，各种要素斑块规模均已缩小，且增加一些新 的森林景观要素斑块 ，如经济林斑
块 、铁杉 、柏木林斑 块及难利用地 斑块 ，其 中除难 利用地斑 块外 ，其 他斑块 规模 均很 小 ，但 斑块 数量 较多 。至
1999年时大斑块 以难 利用地 和栎类 、白榆 、阔叶杂木林 为主 ，15年 间刺槐林 ，灌木林 ，栎类 、白榆 和 阔叶 杂木
林斑块平均 规模变化相对较 小 ，而斑块数量大 量增加 。油松 、马尾松 、国外松林 和荒地斑块规模 大幅下 降 ，其
中荒地斑块数量增加较多。期间景观要素斑块数量大量增加和斑块平均规模缩小的原因主要是由森林采伐
所造成 ，说明景观受人为干扰的程度较大 ，森林资源砍伐的无序性导致森林景观结构的破碎化。
2．2 景观要素粒级结构动态变化 表2 非林地与林地斑块粒级结构动态变化
景观要素的粒级结构是指该景观要素斑块中不 同
大小级别斑 块 的数量组成 状 况 ，可用各 级斑 块数 、面积
或它们的比例关系描述。本研究采用 6级标准 ，即小
斑块 (≤ 10km )，中斑 块 (10～30km )，中大 斑块 (30～
50km )，大 斑 块 (50～ 100km )，超 大 斑 块 (100～
200km )和 巨斑 块 (≥200km )。为 对 比 15年 间非 林
地和林地斑块规模的动态变化 ，将非林地和林地斑块
按 6个斑块规模 粒级分别统 计各 级斑 块面 积并计 算其
百分率 ，结果见表 2。由表 2可知景观 中非林 地景观要
素的小斑块比例增加最多，中大斑块比例增加次之，而
Tab．2 Grain grade structure of patch in
non—forestry land and forestry land
斑块 粒 级 非林 地面 积／％ 林地 面积 ／％
Grain grade Area of non—forestry land Area of forestry land
of patch 年 份 Years
1984 l999 l984 l999
维普资讯 http://www.cqvip.com
24 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
大斑块变化较小 ，中斑块 、超大斑块和巨斑块 比例则分别下降 1．28％、6．92％和 1．32％。林地中小斑块和巨
斑块 比例增幅较大 ，分别增加 11．54％和 39．05％，除中大斑块外其他规模斑块均呈下降趋势，其中超大斑块
由占面积 比例的 34．35％降至 0，但整体 >50km 的大规模斑块变化较小。景观整体平均斑块大小仍较低，
>300km2的超大规模斑块极少，因而景观整体仍属细粒结构景观。将 15年间各时期森林各斑块按 6个斑
块规模等级分别统计其斑块数量，计算各级斑块 占该类斑块总数的百分率 ，并对不同森林类型的粒级结构进
表3 林地不同类型斑块粒级结构动态变化 行分析 ，其结果 见表 3。 由表 3可知林 地
Tab．3 Grain structure of diferent grade patch in forestry land 整体小 型斑块有所增 加 ，中型斑块 和大 型
斑块相 应 有所 减少 。各 森林 类 型粒 级结
构 中小 型斑 块 占 比例 最 大 ，中型斑 块 、大
型斑块 和 超 大规模 斑 块 的 比例 极 小 。林
地 中刺槐 林 ，油松 、马 尾松 和 国外松 林 均
为中小 型斑 块 ，且 15年 间其 斑 块粒 级 结
构保 持稳 定 。刺槐 林 中小 型 斑 块 数量 大
量增加，而油松斑块数量增幅较小。灌木
林 ，栎 类 、白榆 和 阔 叶 杂 木 林 斑 块 中 ≤
10km 的斑块 比例 均 呈 明显上 升趋 势 ，而
中型斑块 、大型斑块 比例则呈下 降趋势，
其 中灌木 林，栎 类、白榆和 阔 叶杂 木林
1984年小斑块 数 增 幅较 大 ，而 中型斑 块 、
大型斑块数量保持稳定 ，15年问 2种森
林类 型斑块动态表 现为 以新生小斑 块的形成 为主 。疏林地 ，桦树 、杨树 和泡桐林 ，铁杉 、柏木林 的粒级结 构变
化与其 他表现不 同 ，疏林地 1984年小 型斑 块 比例 为 94．74％，至 1999年则 全部 消失 。而 1984年原 本不存
在的桦树、杨树和泡桐林 ，经济林 ，铁杉 、柏木林等斑块却大量出现，且这几种森林类型增加的斑块规模均为
粒径≤10km 的小 型斑 块 ，并 斑块数量 均很 多 。
3 小 结
研究区森林景观要素的斑块平均规模均较小 ，且从 1984～1999年斑块规模明显表现为由大到小的变化
趋势 。1984年森林 景观要 素斑 块 的粒 级结 构主 要 以小斑块 为 主 ，中型斑 块 和大 型斑块 寥寥 无几 。经 15年
变化森林 景观要素斑块数 量大量增加 ，且 以小斑 块为 主 ，斑 块 的粒级结 构仍 以小斑块 为 主且保 持稳 定 ，整体
森林景 观仍属细粒结 构 。
参 考 文 献
肖笃宁．景观生态：理论、方法和应用 北京：中国林业出版社 ，I99I
Forman R．T．T ，Gordon M Patches and structural components for a landscape ecology．Bio．Science，1981，31：733～740
Forman R．T．T．，Go dron M ．Landscape Ecology．New York：John W iley and Sons，1986
Forman R．T．T Landscape mosaics The Ecology of Landscape and Region Cambridge University Press，1995
维普资讯 http://www.cqvip.com