全 文 ：天山北麓腋球顶冰花分布区的生境破碎化现状评价
张 驰，王丹丹，郭 丽，赵维奇，王绍明，张 霞* (石河子大学生命科学学院，新疆石河子 832000)
摘要 ［目的］对天山北麓腋球顶冰花分布区的破碎化现状进行评价。［方法］实地调查研究，进行 GPS定位，从斑块数，斑块面积，斑块
密度指数，斑块破碎化指数的角度对研究区的景观格局进行评价分析。［结果］19 个斑块可划分为 5 种斑块类型。工业用地在该研究
区域占有较高的面积比例，所占面积比例最小的是荒地。根据斑块密度指数和斑块破碎化指数，得到破碎化程度大小顺序基本一致。
［结论］对腋球顶冰花分布区的破碎化程度进行划分如下，破碎化程度最大的是荒地，其次是防护林地、居民用地、工业用地，最小的是农
用地。
关键词 景观破碎化;腋球顶冰花分布区;景观格局
中图分类号 S181． 1 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2015)12 －189 －03
Habitat Fragmentation of Distribution of Gagea bulbifera (pall．)Ｒoem． et Schult in the North of Tianshan Mountains
ZHANG Chi，WANG Dan-dan，GUO Li，ZHANG Xia* et al (College of Life Science，Shihezi University，Xinjiang，Shihezi 832000)
Abstract ［Objective］To evaluate the fragmentation status of Gagea bulbifera (pall．)Ｒoem． et Schult distributed in the north of the Tianshan
Mountains．［Method］By investigation on the spot and GPS positioning，fragmentation was assessed through measures of patch number，patch area，
patch density and patch fragmentation index．［Ｒesult］The 19 patches can be divided into 5 kinds of patch types． The area proportion of industrial
land was the highest in the study area，and the smallest was the wasteland． The degree of fragmentation size order was similar through the patch
density and the patch fragmentation index．［Conclusion］ The degree of fragmentation was as follows:the highly fragmented condition was the
wasteland，followed by was the shelter-forest，residential area and industrial land． The degree of smallest fragmentation was the agricultural land．
Key words Landscape fragmentation;The Gagea bulbifera (pall．)Ｒoem． et Schult distribution area;Landscape pattern
基金项目 新疆建设兵团科技攻关项目资助。
作者简介 张驰(1989 － ) ，女，河南邓州人，硕士研究生，研究方向:植
物遗传学。* 通讯作者，教授，从事植物遗传学研究。
收稿日期 2015-03-20
景观破碎化是描述景观格局的一个重要参数，最初是指
原生境面积的丧失，也包括生境空间格局的改变［1 －2］。即在
人为活动和自然的干扰下，大块连续分布的自然生境被其他
非适宜生境———基质分隔成许多面积较小的斑块的过程［3］。
生境破碎化的影响作用于生态系统的各个环节，从个体行为
到种群动态，直至生态系统通量［4 －5］。由于人类活动的干
扰，物种栖息地破碎化已成为不可争辩的事实。栖息地的破
坏造成全球约 82%的物种受到不同程度的生存威胁，我国是
物种栖息地破碎化最严重的国家之一［6］。最近几年，随着新
疆北部经济发展的加速，人类活动对环境的影响越来越大，
生境破碎化严重。新疆特有种———腋球顶冰花对各种生态
因子特别敏感，可以检测环境变化，另外它还是早春时节防
风固沙的重要植物之一［7］。
研究区域位于新疆维吾尔自治区的天山北坡经济区，即
天山北麓中段 G312国道附近的部分地区，是腋球顶冰花的
典型分布区。在调查研究区景观格局总体特征的基础上，对
该区域景观斑块类型进行划分，然后分别从斑块面积、斑块
数目、斑块密度指数及斑块破碎化指数等方面分析各景观组
分的数量特征，以期说明不同景观组分之间的特征差异，评
价景观的破碎化程度，进而对不同样地的破碎化程度进行等
级划分，揭示各个景观组分在整个景观中的差异，为保护腋
球顶冰花的多样性奠定基础。
1 研究区概况
准噶尔盆地位于我国新疆维吾尔自治区北部，是我国第
二大内陆盆地。天山北麓 81°01 ～ 90°14E，43°24 ～ 45°24
N，地处准噶尔盆地南缘，欧亚大陆腹地，总面积约为14． 90 ×
104 km2。准噶尔盆地和天山北麓及周围地区，受西风带和北
冰洋水汽两个气团的影响，形成春冬多雨雪、夏季干热的中
温带气候［8］。年平均气温为 6． 89 ℃，年均降水量为 179． 98
mm［9］。土壤以棕钙土及草甸盐土为主。这一区域气候变化
敏感，是生态脆弱带。早春短命植物多集中分布于这一带。
研究区域位于天山北坡经济区，即准噶尔盆地南缘、天山北
麓中段 G312国道附近的部分地区，是腋球顶冰花的典型分
布区。该区域是海拔较高的荒漠草原，腋球顶冰花作为群落
的伴生种或者优势种，形成层片或小群落。
2 研究方法
实地野外调查于 2013年 4月 4日至 4月 5日进行，正值
腋球顶冰花开花时节。从石河子市出发，沿着天山北麓的
G312国道自东向西，途径沙湾县(SW)、安集海镇(AJH)、奎
屯市(KT)、乌苏市(WS)4 个采样地区。根据腋球顶冰花分
布的地理位置，选取片断化的斑块为研究样地，设置人工标
记，并进行 GPS定位，选取 4个采样地区 7个自然种群，共计
19个斑块(表 1)。
研究区景观的分布格局现状可能是受到某些干扰因素
综合作用的结果。研究首先对景观斑块类型进行划分，以此
为基础，分别描述景观的面积、斑块数目、斑块密度指数、斑
块破碎化指数，然后根据这些指数对研究区的景观格局进行
评价分析。
2． 1 斑块类型的划分 景观的基本构成单元是斑块，要了
解景观格局，对斑块类型进行划分是要首先解决的问题。根
据目前研究样地的土地利用状况，将 19 个斑块综合成 5 种
斑块类型，如表 2所示。
2． 2 景观破碎化评价 景观破碎化造成的影响主要有生境
总数减少、斑块数量增加、斑块面积减少、斑块间距离增加。
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2015，43(12):189 － 191 责任编辑 朱淼 责任校对 李岩
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2015.12.068
表 1 研究区概况
地区 种群编号 斑块面积∥m2 经纬度
沙湾县 SW-1-A 552 85°3210． 22″E，44°1959． 04″N
SW-1-B 900 85°3210． 26″E，44°1959． 05″N
SW-1-C 450 85°3210． 26″E，44°1959． 06″N
SW-1-D 100 85°3210． 24″E，44°1959． 07″N
SW-1-E 325 85°3210． 23″E，44°1959． 07″N
SW-2-A 300 85°3044． 35″E，44°2010． 47″N
SW-2-B 221 85°3044． 37″E，44°2010． 47″N
SW-2-C 119 85°3044． 32″E，44°2010． 48″N
SW-2-D 75 85°3044． 33″E，44°2010． 50″N
安集海镇 AJH-3 40 85°1647． 12″E，44°1952． 01″N
奎屯市 KT-4-A 2000 85°4733． 35″E，44°2320． 01″N
KT-4-B 1900 85°4743． 12″E，44°2314． 43″N
KT-5 4000 84°4830． 25″E，44°2552． 44″N
乌苏市 WS-6-A 2800 84°454． 12″E，44°2621． 35″N
WS-6-B 750 85°4460． 24″E，44°2557． 41″N
WS-6-C 5000 85°4535． 35″E，44°2449． 35″N
WS-7-A 910 84°4423． 37″E，44°2423． 35″N
WS-7-B 1300 85°1623． 38″E，44°2423． 35″N
WS-7-C 120 84°4528． 29″E，44°2429． 36″N
目前，景观破碎化评价主要用景观破碎化指数来衡量。景观
破碎化指数是指景观内某一生境类型在综合给定时间内与
给定性质上的破碎化程度［10］。评价指标有:斑块面积、斑块
数目、平均斑块面积、斑块破碎化指数、景观破碎度等基本参
数。该究采用以下指数。
2． 2． 1 斑块密度指数。斑块密度(PD)是指研究区内斑块
个数与面积的比值，其中斑块密度指数越大，表示破碎化的
程度越高。
PD =Ni /Ai (1)
式中，Ni 表示研究区斑块总数或某斑块类型的斑块数目，Ai
表示研究区斑块的总面积或某斑块类型的总面积［11］。
2． 2． 2 斑块破碎化指数。斑块破碎化指数(FN)是指景观
被分割的破碎化程度，反映景观空间结构的复杂性，与自然
环境的破坏程度有关。
FN1 = (Np －1)/Nc (2)
FN2 = (Nf －1)/MPS (3)
式中，FN1，FN2 分别为景观两种类型的斑块破碎化指数;FN1
反映整个研究区景观的破碎化程度;FN2 反映某斑块类型的
破碎化程度;Np 为景观内各类型斑块总数;Nc 为研究区内景
观总面积与景观内最小斑块面积的比值;MPS为景观内所有
斑块的平均斑块面积;Nf 为景观内某斑块类型的斑块数
目［12 －13］。FN1和FN2的值域均为［0，1］，0表明生境完全没
表 2 斑块类型
代码 景观类型 含义
(A)SW-1 居民用地 石质草甸平原，主要有居住长达 20年的居民区，另有改建于 1988年的铁路
(B)KT-5 农用地 砂质荒漠草甸平原，主要用于农耕长达 20多年，紧靠 G312国道(此路段改建于 1995年)
(C)KT-4，WS-6 工业用地 砂质荒漠草甸平原，奎屯有建于 2009年的汽修厂，乌苏有建于 2008 年的热电厂以及建于 2004 年的水泥厂，另有
2011年投入使用的营口中小企业创业园区
(D)SW-2，WS-7 防护林地 砂质荒漠草甸平原，沙湾有用于人工排水的沟渠及建于 2013 年的生态防护林带，乌苏有建于 2013 年的防护林带，
防护林带均采用滴管技术，另两处均紧靠 G312国道
(E)AJH-3 荒地 砂质荒漠草甸平原，荒地，盐碱度高，植被覆盖度较低，紧靠 G312国道
注:文中景观类型代码均以表中代码 A ～ E为准。
有遭受破碎化，1表明生境完全遭受破碎化。
3 结果与分析
3． 1 景观总体特征 对斑块的基本信息进行测量及统计
计算，得到的基本参数值如表 3所示。
研究区域可分为 5个景观组分，共计 19个斑块，总面积
为 21 862 m2。在这 5个景观组分中，居民用地(A)占 5个斑
表 3 基本景观参数
斑块类型
斑块数目
个
斑块面积
m2
平均斑块面积
m2
最小斑块面积
m2
斑块密度
个·m2
斑块破碎
化指数 FN
A 5 2 327 465． 4 100 0． 002 1 0． 008 59
B 1 4 000 4 000 4 000 0． 000 25 0
C 5 12 450 2 490 750 0． 000 4 0． 001 61
D 7 3 045 435 75 0． 002 3 0． 013 79
E 1 40 40 40 0． 025 0
合计 19 21 862 1 150． 63 40 0． 000 869 0． 032 9
块，面积共 2 327 m2;农用地(B)占 1 个斑块，面积为 4 000
m2;工业用地(C)占 5 个斑块，面积共 12 450 m2;防护林地
(D)占7个斑块，面积共3 045 m2;荒地(E)占1个斑块，面积
为 40 m2。根据各个景观组分的面积特征可知，腋球顶冰花
的分布区中，工业用地(C)所占面积最大，其次是农用地
(B)、防护林地(D)及居民用地(A) ，所占面积最小的是荒地
(E)(图 1)。据实地调查，近几年此区域经济发展迅速，各种
中小型企业趁势发展，故该地区的工业用地面积所占比例较
高。工业发展之前，该区域主农耕，故农用地所占比列仅次
于工业用地。另外，新疆北部风沙较大，各种生态防护林的
建立亦是必不可少的。可见，在该区域的腋球顶冰花的分布
区中，各种景观组分与该区域的人类活动有着密不可分的关
系。通过表 3可知，不同斑块类型的平均斑块面积大小顺序
依次是 B ＞ C ＞ A ＞ D ＞ E，这个顺序与斑块面积的顺序不一
致，这与取样有关，有两种景观类型的斑块只有 1个。
3． 2 斑块密度指数 斑块密度是评价某一景观类型破碎化
091 安徽农业科学 2015 年
图 1 不同景观组分的斑块面积比例
程度的指标之一，可以揭示类型斑块分割景观基质的程度，
对物质和能量分布以及生物保护有着重要的影响［14］。斑块
密度值越大，表明生境破碎化程度越大。由表 3中斑块密度
值可知，景观破碎化程度由大到小依次为，E ＞ D ＞ A ＞ C ＞ B。
破碎化程度最大的是荒地，此地紧靠 G312国道，该类型斑块
数仅 1个，与取样有关，这可能是造成其破碎化程度较大的
原因。防护林地破碎化程度仅次于荒地，可能是因为防护林
地是人工景观，人为因素更加显著所致。破碎化程度最小的
是农用地，这可能与新疆地区往往进行大面积的农业生产有
关，故此类型的景观基质尚可保持不被分割的状态。
3． 3 斑块破碎化指数 斑块破碎化指数 FN1 为 0． 000 869，
即为整个研究区的景观破碎化指数，由此指数可知整个区域
的景观破碎化程度并不是很严重。据表 3 可知每个斑块类
型的破碎化指数 FN2，其中 FN2 最大的是防护林地，最小的
是农用地和荒地。不过农用地和荒地的斑块数均为1，故其
FN2 值均为 0，表示此斑块类型完全没有破碎化，这与选取样
图 2 斑块破碎化指数
地有关。根据 FN2 值越大，表明破碎化程度越大，得出这 5
种景观类型的破碎化程度由大到小的顺序为 D ＞ A ＞ C ＞ B
= E(图 2)，此结果与斑块密度所得结果基本一致。
4 结论
通过对腋球顶冰花在分布区的景观格局的现状和破碎
化程度进行初步评价分析，得到如下结论:
(1)天山北麓 G312国道附近的腋球顶冰花分布区可分
为 5种景观斑块类型，分别为居民用地、农用地、工业用地、
防护林地和荒地。
(2)工业用地在该研究区域占有较高的面积比例，约
57%，其次依次为农用地、防护林地和居民用地，所占面积比
例最小的是荒地。
(3)根据斑块密度指数，得出研究区景观破碎化程度从
大到小的顺序依次为:E ＞ D ＞ A ＞ C ＞ B;根据斑块破碎化指
数，得到破碎化程度由大到小的顺序为:D ＞ A ＞ C ＞ B = E，两
种指数得出的结果基本一致。基于此，并依照对研究区的实
地考察，对腋球顶冰花的分布区的破碎化程度划分如下，破
碎化程度最大的是荒地，其次是防护林地、居民用地、工业用
地，最小的是农用地。
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