全 文 ：三江平原流域湿地景观破碎化过程研究*
刘红玉* * 吕宪国 张世奎 杨 青
(中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春 130012)
=摘要> 以流域为研究单元, 利用历史图件和遥感数据资料及 GIS技术, 系统分析了该区典型流域 50 年
来湿地景观的破碎化过程. 结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大. 景观
斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大, 斑块形状破碎化指数不
断增大, 景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐
变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大, 隔离湿地斑体数量不断上升, 隔离度不断增大;景观空间
分布模式由/ 大陆2岛屿模式0向/ 卫星型模式0转变, 最后变化为/ 完全隔离型模式0 . 导致该区湿地景观破
碎化的主导因素是大规模的农业开发, 反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.
关键词 流域 湿地景观 破碎化过程
文章编号 1001- 9332(2005) 02- 0289- 07 中图分类号 Q149 文献标识码 A
Fragmentation process of wetland landscape in water sheds of Sanjiang P lain, China. LIU Hongyu, LB Xianguo,
ZHANG Shikui, YANGQing ( Nor thea st Institute of Geography and Agr icultur al Ecology, Chinese Academy of
Sciences, Changchun 10012, China ) . 2Chin. J . Appl . Ecol. , 2005, 16( 2) : 289~ 295.
The Sanjiang Plain is the largest fresh water wetland distribution ar ea in China and the center of waterfowls
br eeding and habitat area in Asia, but over the past 50 years, more than 73% of its wetland had lost because of a2
gricultural development, and as a result , the wetland biodiversity declines dramatically, and the remnant wetlands
are in a very fr agment state. Based on histor ical maps, remote sensing data and GIS techniques, this paper selected
two watersheds to analyze their wetland landscape fragmentation process dur ing 1950~ 2000. It was indicated
that land reclamat ion resulted in a decrease of 98% wetland corridors in Qixing River, 90% in Naoli River , 87%
in the middle reach of Bielahong R iver, and 94% in the lower reach of Bielahong River ; The amount of isolated
wetlands in watershed increased dramatically; The maximum patch areas of wetland decreased by 921 6% in
Naoli River watershed and 7416% in Bielahong River watershed, and the mean wetland patch ar ea in the two
watersheds decreased by 99% . Before 1983, the wetland landscape was in an extensive area distr ibution state
( the index of patch density was < 0. 1) , but after 1983, it fragmented dramatically, with the index of patch den2
sity larger than 1. 5. The shape fragmentation indices of wetland decreased from 1950 to 2000, indicating a very
big change in wetland patch shapes in the watersheds. T he area fragmentation indices of wetland also increased
from 1950 to 2000, especially after 1983, showing that the wetlands were in a serious fragmentation state. The
wetland landscape fragmentation changed from a landmass and island model to a satellite model, and finally to a
completely isolated model, which indicated the great changes in spatial structur e of wetland in the Sanjiang Plain.
Key words Watershed, Wetland landscape, Fragmentat ion process.
* 中国科学院知识创新工程重要方向项目( KZCX22SW2320)和中国
科学院东北地理与农业生态研究所( NEIGAE)学科前沿领域资助项
目( KZCX32SW2NA) .
* * 通讯联系人.
2003- 11- 27收稿, 2004- 03- 12接受.
1 引 言
景观破碎化过程研究是景观生态和景观保护的
核心研究内容[ 1, 5, 8, 11, 14, 16] ,它直接影响着景观中生
物多样性、能量流动、物质循环等生态特征与过
程[2, 4, 7, 10, 13~ 15, 17] .
简单讲, 景观破碎化是指景观由连续完整的整
体趋向于不连续、地理位置上相互分离的斑块体的
过程.景观破碎化是一个连续的过程, 因此, 基质和
斑块经常作为该方面研究的基本要素[12, 13] .在景观
破碎化过程中, 人类活动和自然干扰是主要驱动因
素,而近期人类活动对景观的影响远大于自然干扰,
成为景观破碎化的主导影响因素[ 5, 10] .
过去,许多有关景观破碎化研究主要关注某段
时期内景观斑块面积大小变化、形状变化、斑块密度
变化、斑块之间的连接度变化以及人类活动的影响,
而忽视了景观空间结构的变化过程[ 11, 15] . 而对景
观的破碎化过程研究则更为少见.实际上,景观破碎
化过程是一个连续的变化过程, 对这一过程的深入
认识需要探讨景观斑块个体和空间结构两方面的破
碎化过程以及人类活动的影响. 景观斑块个体的破
碎化反映了斑块面积丧失和面积、形状等的变化程
度[ 3, 15] ,而结构上的破碎化反映了斑块个体的空间
组合关系和斑块类型的异质性变化[ 6] , 这两方面的
应 用 生 态 学 报 2005 年 2 月 第 16 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Feb. 2005, 16( 2)B289~ 295
变化相互影响, 都与人类活动息息相关.
本文以三江平原典型流域为研究单元, 利用历
史时期相关图件、遥感数字资料和 GIS技术恢复重
现一定历史时期不同阶段的湿地景观, 研究湿地景
观的破碎化过程,从较大的时空尺度认识湿地景观
斑块个体和空间结构的破碎化过程;分析导致流域
湿地景观破碎化的主导影响因素,为进一步研究湿
地景观破碎化效应和湿地保护提供科学依据.
2 研究区域与研究方法
211 研究区域概况
选择三江平原挠力河流域和别拉洪河流域为研究区域.
两流域位于完达山脉以北, 131b31c ~ 134b10cE, 45b43c ~ 47b
35cN. 挠力河流域属山区2平原型流域, 面积为 22 630 km2 ,
其中平原占 65% ,山区占 35% . 该流域山区河流众多, 汇集
在平原后主要是挠力河和七星河, 其中挠力河是主流, 全长
596 km,最后汇入乌苏里江. 别拉洪河流域位于挠力河流域
以北,并与挠力河流域紧邻, 面积为 4 334 km2 .别拉洪河流
域属于平原型流域,河流主要由上游积水汇集而成, 因而河
流较少,并具有沼泽性河流特征, 即丰水期有河道,枯水期河
道不明显(图 1) .
图 1 研究区域区位示意图
Fig. 1 Locat ion of the study areas.
两流域处于温带、湿润半湿润大陆性季风气候, 降水丰
富,利于沼泽湿地的形成和发育.加上流域内平原区地势低
平,地表径流不畅, 且广泛分布的粘性土层阻碍地表水下渗,
因而形成大面积湿地.
建国以来,各流域农业开发活动非常活跃.挠力河流域
由于地势高、易于开发, 历史上经历了四次大规模农业开发
活动;别拉洪河流域则由于地势低平难于开发,历史上仅经
历两次大规模开发活动.农业开发的结果使大面积湿地转化
为农田,目前两流域已成为三江平原主要产粮区和国家重要
商品粮基地.
212 研究方法
21 21 1 历史时期湿地景观重现编制 利用制图和 GIS技术
对流域 1950年( 1935 航测, 1945 年编制的 1B10 万地形图)、
1965 年( 60 年代测量的 1B20 万地形图)、1976 年(中国科学
院长春地理研究所编制的 1B20 万荒地调查图)、1983 年(中
国科学院长春地理研究所编制的 1B20 万湿地植被图)等图
件进行景观制图;利用 2000 年 TM/ ETM 遥感影像数据进
行人工解译并结合野外景观调查编制 2000 年湿地景观现状
图.为使上述数据精度可靠 ,真实反映不同时期湿地景观和
土地利用状况, 制图中采用相同的景观分类系统、相同的地
图投影和最小制图单元. 将上述 5 个时段数据进行 GIS 整
合,并进行叠加分析和数据统计分析, 研究流域湿地景观破
碎化过程.
21 21 2 湿地景观的破碎化指数选取 景观破碎化分析一般
采用景观破碎化指数进行定量分析. 通常采用斑块密度指
数, 最大斑块面积、平均斑块面积等反映破碎化状况;也可用
斑块形状破碎化指数、生境面积破碎化指数反映破碎化状
况[ 15] .本文还引用隔离度和破碎化空间模式反映景观空间
结构变化特征.
( 1)斑块密度指数
即斑块个数与面积的比值, 本文采用各类景观斑块个数
与其面积之比表示. 比值愈大,破碎化程度愈高. 以此可比较
不同类型景观的破碎化程度及整个景观的破碎化状况.但由
于这一算法只能做横向比较, 因而还需要其它指标配合.
( 2)景观斑块形状破碎化指数
景观斑块形状破碎化指数有两种, FS 1 和 FS 2, 其计算
公式为:
FS 1 = 1 - 1/ MSI ; MSI = E
N
i= 1
SI ( i) / N
SI ( I ) = P ( i ) / 4 A( i )
FS 2 = 1 - 1/ ASI ; ASI = E
N
i= 1
A( i) SI ( i) / A
A = E
N
i= 1
A( i )
式中, FS 1和 FS2 是两个某一景观类型斑块形状破碎化指
数, MSI 是景观斑块的平均形状指数, ASI 是用面积加权的
景观斑块平均形状指数, SI ( i) 是景观斑块 i 的形状指数,
P ( i ) 是景观斑块 i的周长, A( i) 是景观斑块 i的面积, A 是
该景观类型的总面积, N 是该景观类型的斑块数. 应注意的
是, ASI ( i) 的计算是以正方形为标准的形状指数 ,即正方形
的形状指数为 1, 其它均大于 1. 当两种指数均较高时, 则形
状破碎化程度较深.
( 3) 景观内部生境面积破碎化指数
计算公式为: F I 1 = 1 - A i/ A ; FI 2 = 1 - A1 / A
式中, F I 1和 FI 2是两个景观类型内部生境面积破碎化指数,
Ai 是某一景观类型内部总面积, A1 是该景观类型最大斑块
面积, A 是景观总面积. 一般景观类型的单独斑块面积大,
指数则低.
( 4)斑块隔离度
斑块隔离度是指斑块被隔离的程度, 用被隔离的斑块数
290 应 用 生 态 学 报 16卷
量占总斑块数量的百分比表示.百分比越大表示被隔离的斑
块数量越多,景观越不连续.
3 结果与分析
311 湿地景观斑块体的破碎化过程
31111斑块面积的破碎化景观斑块面积破碎化主要
表现为景观斑块由大面积连续分布的斑块体逐渐破
碎、萎缩变小的过程,用斑块最大面积和平均面积的
变化来反映.由于构成流域湿地景观的主体类型主
要是沼泽和湿草甸,因此斑块面积变化也主要反映
在这两种类型中.
从斑块最大面积变化趋势分析, 各流域湿地景
观最大斑块面积均呈减少趋势. 其中挠力河流域湿
地景观最大斑块面积减少了 9216%, 别拉洪河流域
减少了 7416% . 各流域湿草甸最先发生变化, 挠力
河流域湿草甸从 50 年代开始减少, 到 1965年已经
减少了 84% ,以后持续减少, 到 2000年由于剩余的
大部分沼泽演替为湿草甸的缘故,湿草甸面积有所
增加;沼泽湿地受影响的年代相对晚于湿草甸,各流
域沼泽从 1976年后开始变化,最大变化幅度发生在
1983年之后, 变化速度大于湿草甸. 其中挠力河流
域沼泽最大斑块面积减少了 98% ,别拉洪河流域沼
泽斑块最大面积减少了 100%. 从斑块平均面积变
化看, 各类型湿地景观斑块平均面积均呈迅速减少
趋势,两流域均减少了 99%. 减少的规模和速度与
最大斑块面积变化相似, 反映了不同年代人类活动
对不同湿地景观类型干扰的差异(图 2) .
31112斑块密度变化 斑块密度反映斑块数量与其
面积的关系.从表 1中看出,挠力河流域和别拉洪河
流域湿地在 1983年以前以大面积斑块占主体,景观
空间上连续, 斑块密度小于1;尤其在1950年各类
图 2 三江平原流域湿地景观斑块最大面积和平均面积变化(左图
为挠力河流域,右图为别拉洪河流域)
Fig. 2 Changes in maximum patch size and mean patch size of wetland
landscape in watersheds of Sanjiang Plain.
( Left: Naoli River watershed; Right : Bielahong River watersh ed) .
型湿地景观在空间上互相镶嵌,形成一个连续完整的
巨型斑块,景观处于基质状态;自1965年湿地景观开始
破碎, 但破碎化程度不高,斑块密度指数略微上升;
1983年以后斑块密度指数上升幅度增大,到 2000年达
到最高水平,景观破碎化处于极其严重状态.
31113 景观破碎化指数分析 比较 1950, 1983 和
2000年湿地景观破碎化指数发现, 挠力河流域湿地
景观形状破碎化指数( FS 1, FS 2)逐渐增大, 表明湿
地景观在形状上变化很大并向不规则方向变化. 但
各类型景观又不平衡, 其中灌丛湿地和岛状林湿地
景观形状越来越规则化,湿草甸在 1983年之前趋于
规则,而目前又表现出不规则状态,说明湿草甸景观
形状受地形和人为活动控制.沼泽湿地景观形状破
碎化指数先上升后下降, 说明景观形状从不规则趋
于规则. 别拉洪河流域湿地景观形状也越来越不规
则且变化幅度较大,目前主要呈狭长形沿河道分布.
灌丛和岛状林湿地形状越来越规则.
表 1 流域湿地景观斑块密度及其变化
Table 1 Changes in patch density of wet land landscape in watersheds( ind.#km- 2)
景观类型
Landscape type
斑块数/斑块密度 Number of patches / Density of patch es
1950 1965 1976 1983 2000
挠力河流域 Naoli River watershed
沼泽 Marsh 22/ 010044 25/ 01005 34/ 010077 38/ 010105 3/ 010322
湿草甸 Wet meadow 107/ 010125 122/ 010337 160/ 010462 166/011483 2747/ 11632
灌丛湿地 Sh rub wetland 103/ 011312 109/ 011386 99/ 011265 39/01113 98/ 31379
岛状林湿地 Swamp forest 162/ 017864 162/ 017864 105/ 017241 56/ 016086 18/ 017278
开阔水域 Open water 1012/ 131143 921/ 161745 885/ 1717 245/ 6128 45/ 11875
湿地 Wetlan d 20/ 010014 24/ 010025 62/ 01007 185/010355 2856/ 11541
别拉洪河流域 Bielahong River watershed
沼泽 Marsh 27/ 010127 27/ 010127 29/ 010178 45/ 010373 0
湿草甸 Wet meadow 17/ 010118 17/ 010135 29/ 010169 263/012017 2098/ 21128
灌丛湿地 Sh rub wetland 43/ 01108 43/ 01108 39/ 01114 36/01105 184/ 81762
岛状林湿地 Swamp forest 65/ 01392 65/ 01392 48/ 01403 19/01452 5/ 01002
开阔水域 Open water 281/ 171563 281/ 171563 281/ 171563 121/ 81643 6/ 01606
湿地 Wetland 8/ 010019 19/ 010048 41/ 010107 218/010749 2289/ 2123
2912 期 刘红玉等:三江平原流域湿地景观破碎化过程研究
湿地景观内部生境面积破碎化指数( FI 1, FI 2)
在两流域均呈上升趋势, 说明面积破碎化越来越严
重.尤其 1983 年以后,各流域沼泽和湿草甸在面积
上受影响最大, 目前处于极端破碎化状态(表 2) .
312 湿地景观空间结构的破碎化过程
31211不同历史阶段湿地景观空间结构特征 历史
上三江平原开发较晚,大规模的农业开发始于 1956
年,所以 50年代初期,该区基本处于原始状态. 图 3
重现了研究区域原始湿地景观空间结构特征. 其中
挠力河流域湿地面积占流域面积的 64165% ;别拉
洪河流域湿地面积占流域面积的 95193% . 各流域
湿地景观空间分布上具有一致的规律性, 沿河岸高
低河漫滩常年积水沼泽湿地景观;离河岸较远的阶
地为小叶章湿草甸景观;这些湿地景观类型在流域
内呈大面积连续分布. 另外,流域中还存在小斑块湿
地景观类型,主要是泡沼、岛状林湿地和灌丛湿地,
它们分布在沼泽和湿草甸景观中,星罗棋布,数量繁
多.如挠力河流域泡沼数量达 1 011个,岛状林湿地
162个;别拉洪河流域的泡沼数量为 279 个, 岛状林
为 65个;这是流域内微地貌极其发育的结果.所以,
在原始状态, 各流域湿地景观在空间分布上表现为
大面积沼泽和湿草甸景观中镶嵌小面积泡沼、岛状
林和灌丛湿地景观,它们连接成片,镶嵌形成一个具
有丰富类型的基质湿地景观.
虽然 1998 年政府禁止开垦任何湿地, 但到
2 000年, 各流域湿地景观已经发生了巨大变化. 从
表 2 流域湿地景观破碎化指数变化
Table 2 Changes in wetland landscape fr agmentat ion indies in water sheds
景观类型
T ype
1950
FS 1/ FS2 FI 1/ FI 2
1983
FS1/ FS 2 FI 1/ FI 2
2000
FS1/ FS2 FI 1/ FI 2
挠力河流域 Naoli River watershed
湿 地 Wetland 01704/ 01739 01354/ 01365 01819/ 01834 0177/ 01696 01905/ 01999 01916/ 01954
沼 泽 Marsh 01646/ 01730 01778/ 01778 01734/ 01813 01841/ 01856 01594/ 01755 01996/ 01996
湿草甸 Wet meadow 01743/ 01831 01841/ 01958 01631/ 01650 01951/ 01995 01835/ 01928 01926/ 01954
灌丛湿地 Sh rub wetland 01994/ 01954 01965/ 01987 01695/ 01812 01996/ 01998 01252/ 01266 01987/ 01999
岛状林湿地 Swamp forest 01434/ 01453 01991/ 01999 01173/ 01258 01997/ 01999 01207/ 01285 01997/ 01999
别拉洪河流域 Bielahong River watershed
湿 地 Wetland 01439/ 01439 01041/ 01042 01524/ 01549 01328/ 01624 01716/ 01758 01748/ 01895
沼 泽 Marsh 01 658/ 01673 01509/ 01569 01746/ 01793 01721/ 01779 0/ 0 0/ 0
湿草甸 Wet meadow 01734/ 01747 01709/ 01919 01720/ 01782 01699/ 01925 01839/ 01935 01772/ 01895
灌丛湿地 Sh rub wetland 21039/ 21056 01510/ 01514 01188/ 01186 01921/ 01977 01272/ 01281 01995/ 110
岛状林湿地 Swamp forest 11637/ 11671 01390/ 01402 01137/ 01263 01991/ 01997 01447/ 01463 01998 / 01997
图 3 挠力河流域和别拉洪河流域 1950年(左)和 2000年(右)土地利用/湿地景观分布
Fig. 3 Land use2wetland landscape in 1950 (left ) and 2000 ( right ) in Naoli River watershed ( a) and Bielahong River watershed (b) .
292 应 用 生 态 学 报 16卷
图 3可见, 2000年各流域湿地景观仅剩下河岸湿地
和零星分布农田中的小块湿地, 湿地面积丧失率在
挠力河流域达 8713% ,别拉洪河流域达 75128%;即
使河岸湿地景观在空间分布上也呈现不连续状态.
景观类型也发生了巨大变化, 河岸湿地景观基本由
单一湿草甸景观构成, 沼泽景观基本丧失或发生了
演替和退化,而泡沼、岛状林湿地和灌丛湿地等小斑
块景观数量丧失极其严重. 在挠力河流域泡沼数量
丧失 95%、岛状林为 78% ;别拉洪河流域泡沼数量
丧失 98%, 岛状林为 72% ;目前农田中的小块湿地
主要是湿草甸, 其数量扩大了 25倍.
31212湿地景观结构破碎化过程 通过以上分析发
现,各流域湿地景观空间分布特征已经发生巨大变
化,主要表现为由初始的完整连续分布的基质景观
变化为破碎的河岸廊带景观和零星分布于农田中的
小斑块景观.为此,根据 50年来不同时段景观数据,
从以下三方面分析流域湿地景观结构破碎化过程.
( 1)由基质景观向廊带景观的变化过程. 三江平
原各流域湿地景观原呈连续分布的基质景观状态,很
难辨认出沿河流分布的湿地景观廊带的带状特征,但
随着人类活动的干扰作用加强,流域湿地景观廊带特
征日益突出.研究发现, 50年来各流域廊带在宽度和
长度方面均发生了巨大变化. 1965年以前,挠力河流
域中下游是连片的湿地景观,其支流 ) ) ) 七星河流域
河流廊带与挠力河河流廊带连接在一起构成宽广的
廊带上部,其宽度可达 117km;1976年后期,这两条廊
带开始相互分离,各自的宽度逐渐变窄; 1983年以后
变化更加迅速. 2000 年, 七星河廊带宽度缩减了
98% ,已呈现线状特征;挠力河中游廊带则缩减了
90% .该流域廊带的宽度变化还表现在下游区域.到
2000年,下游廊带宽度已缩减了 80%. 廊带的长度变
化主要发生在 1983年以后,挠力河河流廊带和七星
河河流廊带均开始断裂, 原来的连通性被破坏. 到
2000年,挠力河河流廊带长度减少了 30%,七星河则
减少了 51%(图 3,表 3) .
别拉洪河流域河流廊带的变化发生于 1976年,
但宽度和长度变化均很小; 1983 年以后变化加大,
湿地廊带上游宽度缩减了 40% , 中游为 23% ,下游
68%;长度减少了 30%;到 2000年, 湿地廊带在长
度和宽度上均发生巨大变化,河流上游廊带消失,中
游缩减了 87% ,下游缩减了 94% ;廊带从中间断开,
中游部分为 58 km,下游为 70 km, 中间断开距离达
416 km,整个长度减少了 42% (表 3) . 至此,三江平
原各流域湿地景观已经由原始的基质景观变化为分
布不连续的河岸廊带景观(图 3) .
( 2) 隔离湿地景观斑块变化过程. 隔离湿地
(Geographically isolated wet lands)的概念是美国鱼
类和野生动物协会提出的[ 9] . 实际上, / 隔离0是相
对的概念,一般指相互分离, 位置上相互独立.隔离
湿地可以理解为一种与其它湿地或水体分离开来独
立存在的一种湿地类型. 它们在景观上或地理位置
上相互分离, 不与其它湿地或水体通过地表水或地
下水联系在一起.
产生隔离湿地的原因很多, 主要是人类活动的
影响.三江平原流域湿地由于土地开发活动,排水活
动以及建筑防洪大堤等使湿地从河岸湿地廊带中逐
渐隔离出来. 被隔离的湿地类型和数量主要受人类
活动影响和土地开发强度控制. 挠力河流域在建国
初期受人类活动影响很小,被隔离在农田中的湿地
主要是泡沼和草甸湿地.随着人类活动影响加剧,隔
离湿地数量开始上升; 1983年后, 原来被隔离的湿
地大多数丧失,新的被隔离湿地大量出现,数量迅速
表 3 各流域湿地景观廊带变化(直线距离)
Table 3 Corridor variat ions of wetland landscape in watersheds
廊带特征 Corridor character 1950 1965 1976 1983 2000
挠力河流域 Naoli River watershed
宽度 Width ( km)
挠力河中游 The middle reach of Naol i River 8213 6013 5212 2319 1118
七星河中游 The middle reach of Qixinng River 3415 3011 2912 1917 213
挠力河下游 The lower reach of Naoli River 2713 1817 1416 814 514
长度 Length ( km)
挠力河 Naoli River 20415 18911 17812 10612 10112
七星河 Qixinng River 22412 21912 18117 16418 15715
别拉洪河流域 Bielahong River watershed
宽度 Width ( km)
别拉洪河上游 The upper reach of Bielahong River 25 25 25 15 0
别拉洪河中游 The middle reach of Bielahong River 39 26 22 20 315
别拉洪河下游 The lower reach of Bielahong River 26 26 26 814 115
长度 Length ( km)
别拉洪河 Bielahong River 220 220 180 155 58* , 70* *
* 别拉洪河中游 The middle reach of Bielahong River; * * 别拉洪河下游 The lower reach of Bielahong River.
2932 期 刘红玉等:三江平原流域湿地景观破碎化过程研究
表 4 流域隔离湿地及其变化过程
Table 4 Isolated wetlands and their change pr ocesses in watersheds
流域名称
Name of watershed
湿地景观类型
Landscape type
of wetlands
隔离斑块数/隔离度
Number of isolated patch es / Percentage of isolated patches ( % )
1950 1965 1976 1983 2000
挠力河流域
Naoli River watershed 泡沼 Pond 47/ 416 102/ 1111 196/ 2212 124/ 5018 5/ 1116
沼泽 Marsh 4 / 1812 6 / 24 10 / 2914 8 / 2111 1 / 3313
湿草甸 Wet meadow 21 / 1916 35 / 2817 43/ 2619 82 / 4914 2701 / 98
灌丛湿地 Shrub wet land 0 / 0 26 / 2318 29 / 2913 23 / 69 91 / 9219
岛状林湿地 Swamp forest 14 / 816 27 / 1617 39 / 3711 38 / 6718 18 / 100
别拉洪河流域
Bielahong River watershed 泡沼 Pond 0 / 0 0/ 0 7 / 215 27 / 2217 4 / 100
沼泽 Marsh 4 / 1812 6 / 2212 8 / 2716 18 / 40 0/ 0
湿草甸 Wet meadow 0/ 0 3/ 1716 6/ 2017 157 / 5917 2090 / 9916
灌丛湿地 Shrub wet land 0/ 0 0/ 0 1/ 216 5 / 1319 181 / 983
岛状林湿地 Swamp forest 0/ 0 3/ 416 5/ 1014 3/ 1518 5/ 100
上升;其中被隔离的泡沼从 1983 的 5018% 减少为
2000年的 1116%,说明原有的泡沼丧失或被转化为
其它类型景观;而灌丛和岛状林湿地几乎被完全隔
离(表 4) .
与挠力河流域相似, 别拉洪河流域湿地景观的
隔离度在 1983年后开始迅速上升, 1983年之前, 湿
地景观隔离度很低, 湿地景观呈连续基质景观状态;
到 2000年,各类湿地景观隔离度均高于 87%, 甚至
达 100% ,湿地景观几乎处于完全隔离状态(表 4) .
( 3)景观结构空间模式变化过程.湿地景观的破
碎化状态在空间上表现出不同的模式. 如由一个或
少数几个大的斑块和周围许多小的斑块体构成的大
陆- 岛屿型模式;仅由面积相当的众多斑块体构成
的斑块型模式;由分布于中央的一个大斑块和周围
多个小斑块组成的卫星型模式以及各斑块之间处于
完全隔离状态的完全隔绝型模式等[5] . 不同模式的
空间结构功能不同,对流域湿地景观功能的影响也
不同.
为了反映流域湿地景观结构空间模式的时空变
化,采用斑块面积分级的方法,将斑块面积由大到小
分为 7个级别, 然后分析 1950、1983和 2000年湿地
景观各级别湿地景观斑块数量和面积构成情况. 图
4反映了挠力河流域和别拉洪河流域 3 个时段湿地
景观在面积和斑块数量构成方面的时空变化. 两流
域在 50 年代初期, 湿地景观斑块数量极少, 大于
200 km2 的湿地斑块面积在空间结构上占绝对优
势,表现为大陆2岛屿型模式. 到 1983年,湿地面积
大量丧失,小于 011 km2 的斑块数量增加迅速,这些
主要是被隔离出来的泡沼和沼泽等小斑块景观;面
积构成上大于 200 km2的湿地景观斑块仍然占主体
地位,但面积小于 60 km2 的各级别斑块数量均开始
增加,空间上表现出卫星型模式;到 2000年, 各流域
小于 011 km2 的斑块数量迅猛增加, 同时其它级别
的斑块数量也迅速上升;面积构成上,大斑块的主体
地位丧失,空间上表现为完全隔绝型模式.图 5示意
了这一空间结构的变化过程.
313 影响湿地景观破碎化的主导因素
上述分析显示了建国 50年以来三江平原流域

图 4 挠力河流域(a)和( b)别拉洪河流域湿地景观面积和斑块数量
构成及其变化
Fig. 4 Areas and number of patches of wetlan ds and th eir changes in
Naoli River watershed ( a) and ( b) Bielahong River wactershed (b) .
图 5 三江平原流域湿地景观结构空间模式变化
Fig. 5 Changes in spat ial model of wetland lan dscape in Sanjiang Plain.
a)大陆2岛屿型模式 Landmass2island model; b ) 卫星型模式 Satellite
model; c)完全各类型模式Complete isolated model.
湿地景观破碎化过程. 结合该区的土地开发历史,发
现湿地景观破碎化的主导影响因素是人类对土地的
利用,尤其是农用土地开发是造成该区大面积湿地
景观丧失的主要原因. 通过不同时段数据叠加分析
294 应 用 生 态 学 报 16卷
发现, 随着湿地面积的减少, 耕地面积不断扩大,
98%湿地面积直接转化为耕地, 2%转化为其它用
地.各流域耕地面积变化发生的年代不同,挠力河流
域耕地变化主要发生在 1965年以后,别拉洪河流域
则发生在 1983年以后.反映了湿地变化与历史上大
规模土地开发息息相关. 挠力河流域拥有大面积山
前倾斜平原,历史上开发较早,到 2000 年耕地面积
增加了建国初期的 13倍;别拉洪河流域由于地势低
洼而开发较晚, 1983年后由于经济发展造成大面积
沼泽湿地转化为耕地, 到 2000年耕地面积扩大了
48倍.可见, 农用土地开发是影响该区流域湿地景
观破碎化的主导影响因素(图 6) .
图 6 三江平原流域湿地与耕地面积变化
Fig. 6 Changes in cult ivated lands and wet lands in watersheds of Sanjiang
Plain.
a:挠力河流域Naoli River watersh ed; b:别拉洪河流域 Bielahong River
watershed.
4 结 语
湿地景观破碎化过程研究对于认识湿地景观变
化及其生物多样性变化具有十分重要的意义. 前人
从景观斑块角度对这一方面做过大量研究, 但从斑
块和景观空间结构两方面分析景观破碎化过程研究
较少.本研究结果表明, 以流域为研究尺度, 从景观
斑块变化和景观空间结构变化两方面及长时间尺度
入手更有利于对湿地景观破碎化过程的研究, 深入
认识人类活动对湿地景观变化的影响过程和强度.
研究发现,景观斑块变化和空间结构变化相互联系,
对这两方面的研究是互相补充和互相检验的过程.
景观斑块在面积、密度、形状等方面变化越大, 隔离
湿地斑块越多, 景观基质、廊带变化越大, 空间模式
变化越显著.所以景观空间结构变化通过斑块变化
来反映,而斑块变化的强度影响景观空间结构变化
过程,这些变化都蕴藏着人类活动影响的信息.
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作者简介 刘红玉, 女, 1963 年生,副研究员, 主要从事湿地
景观变化与环境效应研究, 发表论文 20 余篇. E2mail: Li2
uhongyu@mail. neigae. ac. cn
2952 期 刘红玉等:三江平原流域湿地景观破碎化过程研究