全 文 ：长白山典型林区森林资源景观格局变化分析*
于德永1, 2
郝占庆1* *
姜
萍1
熊在平1
杨
辉3
( 1 中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110016; 2 北京师范大学资源学院 资源信息科学与工程研究中心, 北京 100875; 3 吉
林省露水河林业局,露水河 134506)
应 用 生 态 学 报
2004年 10 月
第 15 卷
第 10 期





























CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Oct. 2004, 15( 10)1809~ 1814
1810 应
用
生
态
学
报

















15卷
数等特征的指标; 景观异质性指数定量地描述景观格局,可以
对不同景观进行比较,研究它们结构、功能和过程的异同[ 4] .
3
结果与分析
3
1
斑块总体特征分析
研究区两个时期森林资源景观格局如图 1 所
示,其斑块数量特征见表 1.由表 1可以看出, 总体
上几种森林类型总面积有所增加, 但斑块数量增多,
平均斑块大小减少.从图像细部放大来看,斑块间的
毗连程度减弱, 斑块的形状逐渐趋于相对规则, 斑块
的边界趋于简单化, 所有这些表明,森林景观逐渐趋
于破碎化,其中以成熟阔叶林、中龄阔叶林破碎化最
为严重,其次是成熟针叶林.整个森林的景观多样性
和景观类型分布的均匀性逐渐降低,造成这一变化的
主要原因是人类的经济活动,也就是对林木产品的采
伐,采伐量长期超过生长量;另一原因是森林群落的
自身演替,但同人类的干扰作用相比, 其作用很微弱.
中龄针叶林恢复相对良好,人工幼林变化不大.
图 1
1985( A)和 1999年( B)研究区景观格局
Fig. 1 Landscape pattern of the study area in 1985( A) and 1999( B) .
表 1
研究区两个时期森林资源景观斑块数量特征
Table 1 Quantitative feature of forest landscape patch of study area in
1985 and 1999
地物类型
Land cover
1985年
数量
Frequency
( ind)
面积
Area
( hm
2
)
平均值
Average
( hm
2
)
1999 年
数量
Frequency
( ind)
面积
Area
( hm
2
)
平均值
Average
( hm
2
)
水
体
Water body
532 9 041
2 16
99 24 364
59 15
19
居民用地
Residential land
394 1 912
77 4
85 88 665
49 7
56
采伐迹地
Stum pland 2 076 7 372
71 3
55 354 721
08 2
04
农
地
Farming land
2 912 4 655
1 1
6 2 420 4 150
97 1
72
湿
地
Wetland
755 1061 1
41 725 663
33 0
91
成熟针叶林
Ripe conifer forest
7 812 28 873
73 3
7 7 086 21 060
09 2
97
中龄针叶林
M iddleaged conifer forest 8 330 9 017
49 1
08 6 831 20 806
57 3
05
成熟阔叶林
Ripe broadleaf forest
11 920 37 983
27 3
19 16 872 34 883
75 2
07
中龄阔叶林
Middleaged broadleaf forest 6 894 14 306
32 2
08 14 787 28 114
84 1
9
人工幼林
M anmade young forest 8 320 7 897
51 0
95 6 730 7 097
3 1
05
3
2
景观特征指数分析
3
2
1斑块面积标准偏差分析
斑块面积标准偏差
见图 2. 1985年斑块面积分布最不均匀的是成熟针叶
林,其它地物类型依次为:成熟阔叶林、中龄阔叶林、
水体、居民用地、采伐迹地、人工幼林、中龄针叶林、农
地,湿地斑块面积分布相对均匀; 1999年斑块面积分
布最不均匀的是中龄针叶林,其它地物依次为:成熟
图 2
研究区两时期各类地物标准偏差
Fig. 2 S tan dard deviat ion of dif ferent land covers of the study area in
1985 and 1999.
A:水体 Water body; B:居民用地 Rsidential land; C: 采伐迹地 Stum
pland; D:农地 Farmland; E:湿地 Wetland; F: 成熟针叶林 Ripe conifer
forest , G:中龄针叶林 Middleaged conifer forest ; H:成熟阔叶林 Ripe
broadleaf forest ; I:中龄阔叶林 Middleaged broadleaf forest ; J :人工幼
林 Manmade young forest. 1) 1985; 2) 1999.下同 The sam e below .
针叶林、成熟阔叶林、居民用地、中龄针叶林、水体、
农地、湿地、人工幼林, 分布最不均匀的为湿地.


从斑块面积标准偏差指标来看, 1985数值较高
的 3类是成熟针叶林、成熟阔叶林、中龄阔叶林, 而
1999年数值较高的 3 类是成熟针叶林、中龄针叶
林、成熟阔叶林,这些地物类型斑块面积分布均匀性
程度相对较差,这也说明在成熟林以及中龄林中,景
观类型多样性及物种组成的多样性. 1999年居民用
地斑块面积均匀程度较 1985年明显提高,可以看出
当地人类活动频率的提高.
181110 期











于德永等: 长白山典型林区森林资源景观格局变化分析











3
2
2景观相似性指数分析
景观相似性指数见图
3. 1985年成熟针叶林与整体景观的相似性程度最
大,其它地物类型顺序排列依次为: 成熟阔叶林、中
龄阔叶林、水体、居民用地、采伐迹地、人工幼林、农
地、中龄针叶林,居民用地与整体景观的相似性程度
最小; 1999年各类地物与景观整体相似程度最大的
为中龄针叶林, 其它地物类型顺序排列依次为:成熟
阔叶林、成熟针叶林、中龄阔叶林、农地、人工幼林,
居民用地、水体、湿地、采伐迹地.采伐迹地基本处于
裸露状态,性质与有林地有很大差别,在与整个景观
相似性程度上处于较低的位置, 同时也说明研究区
森林覆盖程度较高.
图 3
研究区两时期地物景观相似性指数
Fig. 3 Landscape similarity indices of dif f erent land covers of th e study
area in 1985 and 1999.


1985年成熟阔叶林、成熟针叶林、中龄阔叶林
是与整体景观相似性程度最大的 3类, 1999年为中
龄针叶林、成熟阔叶林、成熟针叶林,由此可以看出,
4类植被在 15年间保持相对稳定,是区域景观的主
要组成部分,而其它类型与整体景观的相似程度较
小,这些地物类型多与人为因素作用直接有关,说明
人类的干扰造成景观的异质性.
1985年最大斑块指数为 0
237, 整个景观斑块
密度为 0
411; 1999年最大斑块指数为 0
336, 整个
景观斑块密度(镶嵌度)为 0
510; 1999年与 1985年
相比, 最大斑块对整个景观的影响程度提高, 1985
年最大面积斑块类型为成熟针叶林, 1999年最大面
积斑块类型为中龄针叶林, 可以看出最大斑块对整
个景观的影响程度已由成熟针叶林变为中龄针叶
林,说明对成熟针叶林的采伐利用在 15年间没有停
止过, 而且由于采伐已使区域景观的性质发生了改
变;虽然对森林的采伐至 1999年时已有较大幅度的
缩减,许多类型林分得以休养生息,但从森林景观格
局乃至环境的角度来看, 并未形成优化的格局.
3
2
3斑块密度分析
斑块密度分析见图 4. 1985
年类型斑块密度(孔隙度)最大的为人工幼林, 其它
地物类型顺序排列依次为:中龄针叶林、湿地、农地、
中龄阔叶林、成熟阔叶林、采伐迹地、成熟针叶林、居
民用地、水体,说明人工造林在这一时期广泛开展;
1999年斑块密度(孔隙度)最大的地物类型为人工
幼林,人工幼林斑块整齐,林分、林龄相差都较小,多
数情况下郁闭度较低, 因而孔隙度较大,其它地物类
型顺序排列依次为:湿地、中龄针叶林、农地、采伐迹
地、成熟阔叶林、成熟针叶林、中龄针叶林、居民用
地,水体孔隙度最小.
图 4
研究区两时期地物斑块密度
Fig. 4 Patch density of diff erent land covers of the study area in 1985
and 1999.


1985年最高的 3类为人工幼林、中龄针叶林、
湿地, 1999年最高的 3类为人工幼林、湿地、中龄阔
叶林,变化不大, 两个时期湿地的孔隙度都较大, 说
明湿地的均质化程度很小, 形成了更多的镶嵌体.
3
2
4 类型边界密度分析
类型边界密度分析见图
5.边界分割程度最高的为农地, 农地是人类强度干
扰的结果,其它地物类型顺序排列依次为:中龄针叶
林、湿地、人工幼林、采伐迹地、居民用地、水体、成熟
阔叶林、中龄阔叶林,边界分割程度最低的为成熟针
叶林, 说明成熟针叶林受到的干扰相对较小; 1999
年边界分割程度最高的为湿地, 其它地物类型顺序
排列依次为: 采伐迹地、人工幼林、(农地, 二者相
似)、中龄阔叶林、成熟阔叶林、中龄针叶林(水体,二
者相同)、成熟针叶林、居民用地(二者相似) .湿地所
受到的干扰相对严重; 人工幼林及农地都是人类强
烈活动的区域,无论边界还是内部,被分割程度都很
高,其它类型是人类活动相对薄弱的区域,因而边界
分割程度较低.
1985年破碎化程度最高的3类为农地、湿地、
图 5
研究区两时期地物边界密度
Fig. 5 Perimeter density of dif ferent land covers of the study area in
1985 and 1999.
1812 应
用
生
态
学
报

















15卷
中龄针叶林, 1999 年破碎化程度最高的 3类为: 湿
地、采伐迹地、农地(人工幼林,二者相似) .农地由于
耕作方式、地块形状、朝向具有很大差别, 因而在两
个时期其破碎化程度都很高; 1985年中龄针叶林破
碎化程度较高, 从遥感图像上看分布有大量采伐迹
地,而至 1999年时中龄针叶林已从破碎化程度最高
的3 类中消失,说明中龄针叶林至 1999年时, 已得
到较好恢复或更替; 湿地破碎化程度一直较高,很重
要的原因是由于人为因素的破坏,应该引起高度重
视.
3
3
景观异质性指数分析
3
3
1两时期景观破碎度分析
两时期景观破碎度
分析见图 6. 由图 6可以看出, 1985年各类地物破碎
化程度由高至低为: 人工幼林、中龄针叶林、湿地、农
地、中龄阔叶林、成熟阔叶林、采伐迹地、居民用地、
水体; 1999年破碎化程度由高至低为:人工幼林、湿
地、中龄阔叶林、农地、采伐迹地、成熟阔叶林、中龄
针叶林、居民地、水体. 1999年人工幼林、湿地、成熟
阔叶林、成熟针叶林、采伐迹地、水体、采伐迹地较
1985年破碎化程度增强,对上述类型的人为干扰是
导致这些类型破碎化程度增强的主要原因; 采伐迹
地破碎化程度的增强是由于林地更新所致; 湿地破
碎化增强, 说明对湿地没有得到良好恢复甚至受到
的破坏加剧;居民用地、农地、中龄针叶林较 1985年
破碎化程度减弱.
图 6
两时期地物景观破碎度
Fig. 6 Landscape fragmentation indices of diff erent land covers in 1985
and 1999.
3
3
2其它景观异质性指数分析
数据见表 2. 1985
年景观类型多样性指数 H 较 1999年大, 说明 1985
年景观类型的斑块数目较 1999年多,不同景观类型
分布相对均匀, 因而多样性大.评价两时期景观要素
构成的优劣,不能仅仅依据景观类型多样性指数的
大小, 例如因采伐迹地的分布以及采伐迹地上各类
地物的变化,可能造成相应时期景观类型的多样化,
但不能说明这一时期景观要素构成优良.
1985年优势度指数D较1999年小, 说明1999
表 2
个时期地物 3种景观异质性指数
Table 2 Three landscape heterogeneity indices of di fferent land covers
in 1985 and 1999
景观异质性指数
Landscape heterogeneity index
1985 1999
景观类型多样性指数(H)
Landscape type diversity index
0
83 0
6962
优势度( D) Dominance 0
17 0
3038
均匀度( E) Evenness 72
77 62
66
年景观多样性对最大多样性的偏离程度较 1985年
大,即组成景观的各类型所占比例差异大,或者说少
数景观类型占优势, 即成熟针叶林、成熟阔叶林、中
龄针叶林、中龄阔叶林及人工幼林在两个时期均占
有优势,特别在 1999年,中龄林、人工幼林占有较大
优势, 说明长期对森林资源的超度利用至 1999年
时,已经有所缓解, 森林资源得到一定程度上的恢
复.
1985年均匀度指数 E 较 1999年大,说明 1985
年不同景观类型分配均匀度高于 1999年相应类型,
由此可以得知优势度指数 D 与均匀度指数 E 互为
检验.
4
讨

论
根据 15年间研究区森林景观格局的分析, 最大
斑块由成熟针叶林转为中龄针叶林, 虽然国家采伐
限额以及实际采伐限额 1999 年时比 1985 年时要
小,但研究区对成熟林的利用量显然比进入成熟期
林分的量要大.另外,人工幼林、中龄针叶林、湿地 3
类在 15年间破碎化程度居于各类地物之首,从实地
调查来看这种格局是人类活动影响的结果,这充分
说明人类对景观的干扰程度一直都很强, 因此对区
域生态过程必然产生深远的影响.
常禹[ 1]等利用 GIS 和 RS技术对长白山自然保
护区森林景观分布的环境范围进行了研究,强调了
森林景观与环境的关系, 本研究与之相比更注重森
林景观的细节变化以及人类活动对森林景观造成的
影响;王晓春[ 14]等对黑龙江省森林景观的格局变化
进行了研究,该研究与本研究具有一定相似性, 所不
同的是该研究时间跨度较大,同时采用景观分维分
析对研究区森林景观进行研究, 本研究采用不同景
观指数从多个角度对长白山典型林区的森林景观进
行探讨, 结果表明各个景观指数分析结论具有互补
性及互相验证的特点, 保证了研究成果的科学性与
一致性.
景观格局影响并决定着各种生态过程, 斑块的
大小、形态以及连接度会影响景观内物种的丰富度、
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于德永等: 长白山典型林区森林资源景观格局变化分析











分布以及种群的生存能力及抗干扰能力[ 22] .景观结
构和功能, 格局和过程之间的联系与反馈是景观生
态学的基本命题[ 13, 17~ 19] , 对景观组成结构及空间
格局进行分析能够阐明景观组成、结构功能之间的
关系,揭示景观结构的成因,进而提高景观动态预测
能力.景观指数的作用在于它能描述景观格局,进而
建立景观结构与过程及动态的联系,更好地解释与
理解景观功能, 促进森林恢复,这种恢复不仅是个别
地块上林分斑块的恢复, 更重要的是森林景观整体
结构和功能的恢复.森林恢复过程及其次生演替过
程也不仅受林地斑块自身立地特征的制约, 还受景
观整体结构特征、与周围景观要素斑块空间关系以
及这些斑块特征的影响[ 2, 3] .因此, 如何准确把握景
观要素空间分布的整体趋势和规律,揭示景观要素
空间分布格局对森林景观恢复过程的制约和控制作
用是天然林保护、恢复和森林生态系统维护和建设
所面临的一个重大问题.
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作者简介
于德永, 男, 1973 年生,博士生, 主要从事地图学
及地理信息系统、森林资源遥感应用研究,发表论文 8 篇. E
mail: ydy@ ires. cn
1814 应
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