全 文 ：黄河三角洲景观组分判定与景观破碎化分析 3
布仁仓 3 3 　王宪礼　肖笃宁　(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110015)
【摘要】　以地理信息系统 (ARC/ INFO)为手段 ,利用遥感卫星图片 ( TM5)及其他相关图件 ,以地貌、土壤与植被
作为景观分类指标 ,把黄河三角洲的景观分成 8 大类型 ,30 个景观类型. 在此基础上 ,以斑块的周长面积比值、
相对面积及与其他景观类型之间的空间相关关系作为识别基质的指标 ,判定黄河三角洲景观的基质是柽柳2芦
苇潮盐土斜平地景观 ;根据斑块的周长面积比值识别廊道 ,并进行定量化研究. 采用斑块密度对黄河三角洲景
观的破碎化进行分析 ,发现生态交错带内斑块密度大 ;老河道附近景观破碎化严重.
关键词 　景观结构 　斑块密度 　基质 　廊道
Analysis on landscape elements and fragmentation of Yellow River delta. Bu Rencang , Wang Xianli and Xiao Duning
( Institute of A pplied Ecology , Academia S inica , S henyang 110015) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . , 1999 , 10 (3) :321～
324.
Based on the TM5 satellite images and other relevant maps , e. g. , the landform , soil and vegetation maps by GIS ( PC
ARC/ INFO 3. 4D) , the landscape of Yellow River delta was classified into 8 types and 30 subtypes. Accordingly ,
with the ratio of patch perimeter to area as well as the relative area and the spatial relations of landscape types as the
indexes of identifying matrix , the landscape of Tam arix chinensis2Phragmites com m unis saline fluvo2aquic soil in2
clined flat was discriminated as matrix in the landscapes of Yellow River delta. The corridors were discriminated by
statistics of the ratio of patch perimeter to area step by step. The analyses on landscape fragmentation at Yellow River
delta by patch density show that the patch density was bigger in ecotones , and the landscape fragmentation nearby old
river courses was serious.
Key words 　Landscape structure ,Patch density ,Matrix ,Corridor.
　　3 国家自然科学基金重点资助项目 (49631040) .
　　3 3 通讯联系人.
　　1998 - 11 - 19 收稿 ,1999 - 04 - 13 接受.
1 　引 　　言
　　景观是由不同类型、形状、大小的斑块空间上镶嵌
形成的 ,它们以基质作为背景 ,直接或通过廊道空间上
间接连接. 景观格局是某个时空尺度上斑块的空间分
布 ,是地理过程在某个时间和空间尺度上的具体表现.
它包括空间异质性、空间相关性和景观规律性等内
容[1 ] .影响景观格局的参数有 :斑块大小、斑块形状、
斑块密度和斑块的分布类型[3 ] . 景观破碎化是指由于
自然或人文因素的干扰所导致的景观由简单趋向于复
杂的过程 ,即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复
杂、异质和不连续的斑块镶嵌体[1 ] . 景观破碎化的影
响指标有 :斑块大小、斑块之间的距离和斑块数. 景观
的斑块密度分析和斑块密度等值线绘制是分析景观破
碎化的新途径 ,从一个新的角度直观地说明了景观的
破碎化及人类活动对景观的影响.
2 　研究区域与方法
2. 1 　研究区域概况
　　黄河三角洲位于我国山东省西北部鲁北平原东缘黄河入
海口处. 根据历史记载 ,现在河道地貌的演变和堤坝的兴修 ,黄
河三角洲可分成古代黄河三角洲、近代黄河三角洲和现代黄河
三角洲[2 ] . 本文以近代黄河三角洲为研究对象 ,它以宁海为顶
点 ,北起套尔河口 ,南至淄脉沟口 ,总面积 6290km2 . 是由海、陆
相交互沉积地层构成的.
　　黄河三角洲的总体地势为西南高、东北低 ,近河高、远河
低 ,西南部最高高程达 28m ,东北部最低 ,仅 1m ,三角洲的自然
比降为 1/ 3000～1/ 12000. 由于黄河是地上河 ,因而河道高出地
面 1～3m. 由于历史上黄河多次改道和决口泛滥 ,多次沉积和
侵蚀 ,形成了岗、坡、洼相间的复杂地形 ,产生了波浪起伏的微
地貌. 由于黄河三角洲的“岗2坡2洼”相间排列的微地貌类型 ,
使土壤中的水分和盐分重新分配 ,形成“岗旱、洼涝、二坡碱”的
景况. 土壤发育在该地区形成了 3 个土类 ,4 个亚类 ,9 个土属 ,
85 个土种. 黄河三角洲属暖温带半湿润季风气候 ,气候温和 ,四
季分明 ,雨热同期. 在整个三角洲内气候变化很小. 春季干旱 ,
夏季湿热 ,秋季凉爽 ,冬季干冷. 无霜期长 ,年平均在 200d 以
上. 年降水量 550～600mm ,其中 63. 9 %的降水集中在夏季 ,春
季降水只占 13. 3 % ,年蒸发量 1944. 2mm. 春季风大 , > 8 级以
上的风年平均 15d ,年平均风速 3～7m·s - 1 . 年平均温度 12 ℃左
右 ,年最高温度 41. 1 ℃,年最低温度 - 20. 4 ℃,全年日平均气温
稳定通过 0 ℃的日数 270d , > 0 ℃的积温 4700～4800 ℃, ≥10 ℃
的积温 4100～4500 ℃. 年平均日照时数达 2700～2800h.
　　黄河三角洲内植物区系成分的特点 ,决定了黄河三角洲内
应 用 生 态 学 报 　1999 年 6 月 　第 10 卷 　第 3 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 1999 ,10 (3)∶321～324
植被类型 , 基本上没有地带植被 ,多属于隐域性植被. 三角洲
地史年轻 ,土壤含盐量高 ,森林植被类型较少 [4 ] .
2. 2 　研究方法
　　根据 1 ¬100000 的假彩色 TM 卫片 (1992. 9. 28) 、土地利
用现状图 (1994) 、植被图 (1994) 、土壤图 (1994) 、地貌图 (1994)
和地形图 (1978) 等 ,以植被、土壤和地貌作为景观分类指标 ,经
过各类图件的空间叠加 ,采用分段命名方法 ,编制了黄河三角
洲景观图. 利用 GIS(ARC/ INFO PC 3. 4D) 软件的空间分析功
能 ,对景观图进行计算和分析 ,获取了相应的空间信息 ,根据这
些空间信息对黄河三角洲景观格局进行分析. 依据斑块的空间
属性及空间关系对景观的主要组分 (基质和廊道) 进行了识别 ,
同时计算了不同地貌单元内的斑块密度. 采用 1000m ×1000m
的网格 ,以 500m 的间距空间上向不同角度移动获取网格内的
斑块数量 ,利用 GS (地统计软件) 绘制了黄河三角洲景观的斑
块密度等值线图.
3 　结 　　果
3 . 1 　景观分类
　　以地貌作为景观 1 级分类指标 ,共分出 8 个 1 级
景观 ,在此基础上 ,根据土壤、植被要素划分出 30 个 2
级景观类型 (表 1) . 研究区的面积为 6290km2 ,共有斑
块 1518 个. 以占地面积最大的柽柳2芦苇潮盐土斜平
地景观为基质 ,各个景观类型在空间上镶嵌分布 ,形成
了黄河三角洲的景观. 其中 ,旱田 1641. 4km2 ,主要分
布在高地 (河成高地和河滩高地) ;水田 491. 8km2 ,主
要分布在黄河以南的斜平地上 ;滩涂面积为1431. 8
km2 ,是开发沿海养殖业的地段 ;天然草场的面积为
2100. 6km2 ,主要分布在从斜平地到海边的范围内 ,包
括苇场及草地 ;林地面积为 44. 7km2 ,包括天然旱柳林
表 1 　黄河三角洲景观类型和要素
Table 1 Landscape type and element of Yellow River Delta
1 级分类
Type
2 级分类
Sub2type 面积Area
(km2)
斑块数
Patch
number
分维数
Fractal
dimension
1. 低潮滩涂景观 109. 08 44
Low tide beach 1. 1 低潮裸露滩涂 Low tide bare beach 82. 9 24 1. 25
1. 2 盐地碱蓬盐土低潮滩涂 S uaeda heteroptera saline soil low tide beach 26. 9 20 1. 14
2. 高潮滩涂景观 981. 6 76
High tide beach 2. 1 高潮裸露滩涂 High tide bare beach 625. 5 23 1. 34
2. 2 盐地碱蓬盐土高潮滩涂 S uaeda heteroptera saline soil high tide beach 290. 1 47 1. 40
2. 3 柽柳2盐地碱蓬潮盐土高潮滩涂 86. 0 6 1. 09
Tamari x chinensis2S uaeda heteroptera fluvo2aquic saline soil high tide beach
3. 斜平地景观 2742. 4 712
Inclined flat 3. 1 柽柳2盐地碱蓬潮盐土斜平地 162. 1 43 1. 45
Tamari x chi rensis2S uareda heteroptera fluvo2aquic saline soil inclined flat
3. 2 獐茅2芦苇潮盐土斜平地 545. 4 176 1. 43
Aeluropus littoralis var. sinensis2Phragmites com m unis fluvo2aquic saline soil inclined flat
3. 3 柽柳2芦苇潮盐土斜平地 Tamari x chinensis2Phragmites com m unis fluvo2aquic saline soil inclined flat 845. 0 106 1. 29
3. 4 旱作盐化潮土斜平地 Unirrigated farming saline fluvo2aquic soil inclined flat 530. 3 346 1. 39
3. 5 水耕水稻土斜平地 Paddy2grown paddy soil inclined flat 386. 9 33 1. 24
3. 6 柽柳2芦苇2盐地碱蓬潮盐土斜平地 172. 8 8 1. 45
Tamari x chinensis2Phragmites com m unis2S uaeda heteroptera fluvo2aquic saline soil inclined flat
4. 河成高地景观 790. 2 160
Alluvial upland 4. 1 旱作盐化潮土河成高地 Unirrigated farming saline fluvo2aquic soil alluvial upland 721. 6 21 1. 20
4. 2 杂类草盐化潮土河成高地 Weed2grown saline fluvo2aquic soil alluvial upland 64. 3 136 1. 35
4. 3 刺槐盐化潮土河成高地 Robinia pseudoacacia saline fluvo2aquic soil alluvial upland 4. 3 3 3 3
5. 低洼地景观 308. 5 66
Low2lying land 5. 1 芦苇湿潮盐土低洼地 Phragmites com m unis fluvo2aquic saline soil low2lying land 203. 7 34 1. 16
5. 2 旱作盐化潮土低洼地 Unirrigated farming saline fluvo2aquic soil low2lying land 13. 2 14 1. 14
5. 3 獐茅2芦苇湿潮盐土低洼地 41. 8 8 1. 43
Aeluropus littoralis var. sinensis2Phragmites com m unis fluvo2aquic saline soil low2lying land
5. 4 水耕水稻土低洼地 Paddy2grown paddy soil low2lying land 49. 7 10 1. 15
6. 河滩高地景观 534. 2 41
Flood upland 6. 1 旱作盐化潮土河滩高地 Unirrigated farming fluvo2aquic saline soil flood upland 376. 3 8 1. 13
6. 2 湿生杂类草盐化潮土河滩高地 Weed2grown saline fluvo2aquic soil flood upland 24. 9 17 1. 46
6. 3 刺槐盐化潮土河滩高地 Robinia pseudoacacia saline fluvo2aquic soil flood upland 30. 3 3 3 3
6. 4 旱柳盐化潮土河滩高地 S ali x matsudana sali ne fluvo2aquic soil flood upland 7. 1 8 3 3
6. 5 芦苇盐化潮土河滩高地 Phragmites com m unis saline fluvo2aquic soil flood upland 27. 4 3 3 3
6. 6 芦苇2獐茅潮盐土河滩高地 13. 1 1 3 3
Phragmites com m unis2Aeluropus littoralis var. sinensis saline fluvo2aquic soil flood upland
6. 7 水耕水稻土河滩高地 Paddy2grown paddy soil flood upland 55. 1 1 1. 14
7. 河流 River 124. 7 31
7. 1 河流 River 124. 7 31 1. 48
8. 人工建筑 725. 5 388
Artificial 8. 1 水库 Reservoir 168. 6 162 1. 14
construction 8. 2 水渠 Ditch 94. 9 8 1. 46
8. 3 居民点 Residential land 141. 6 169 1. 22
8. 4 虾田、盐田 Shrimp pond , salt pond 320. 4 49 1. 123 3 斑块太少 ,无法进行线形回归.
223 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
和次生刺槐林 ;虾田、盐田的面积为 320. 4km2 ,近年来
由于虾病的出现 ,造成了许多虾田废弃 ,因此需要对这
些废弃虾田进行适当改造.
3 . 2 　景观组分判定
3 . 2 . 1 基质的判定 　通常基质是指在景观里面积最大
的景观类型. 但是 ,只用面积大小来判别基质没有表现
基质在景观当中的背景作用. 本文采用景观类型面积、
分维数 (表 1)和与其他景观类型之间的相邻关系等进
行基质的判别 ,认为以上 3 种指标均为最大 (或至少两
种为最大)的景观类型是基质. 据此判定黄河三角洲景
观的基质为柽柳2芦苇潮盐土斜平地景观 ,其面积为
845km2 ,分维数为 1. 29 ,相邻景观达到 24 个类型 ,均
为最大. 其面积说明了它在整个景观中的优势度 ;分维
数表明了形状的复杂 ;相邻景观类型的数量体现了它
控制着整个景观中的物质能量流动方向. 其他景观类
型只能满足以上 3 种条件之一 ,如旱作盐化潮土河成
高地景观的面积较大 ,形状较复杂 (最大) ,但与它相邻
景观只有 4 个类型 ,因而不能认为是基质. 在黄河三角
洲面积最大的两个不同性质的景观类型 ,柽柳2芦苇潮
盐土斜平地景观和旱作盐化潮土河成高地景观的出现
表明了黄河三角洲的海洋与内陆交错带的特点.
3 . 2 . 2 廊道的判定 　廊道是狭长的斑块或斑块的部
分 ,它贯穿整个景观 ,是景观中传送物质、能量与信息
的主要载体 ,是景观的重要组分之一. 廊道的主要功能
是连接不同的景观单元 ,完成物质传送 ,扮演通道
(conduit)的作用 ,还具有过滤器 (filter) 、源 (source) 、汇
(sink)及生境 ( habitat ) 等功能[7 ] . 廊道在景观当中的
特殊作用 ,决定了廊道在景观生态学研究中的地位. 景
观规划中廊道的设计 ,对物种多样性的自然保护 ,水土
保持等生态保护方面起着非常重要的作用[6 ] . 廊道能
增加生境之间的连通性 ,加强物种之间的基因交换. 但
是廊道的判别在景观生态学研究中一直是比较模糊
的 ,缺乏科学依据. 本文依据斑块周长面积比值进行分
段统计分析 ,从而对景观中的廊道进行了判别 ,为廊道
的判定提供了定量指标 ,判别的结果如图 1 所示.
　　斑块面积与周长面积成反比 ;大斑块有小的周长
面积比值 ,小斑块有大的周长面积比值. 这种斑块形状
分化加强了小斑块与周围斑块之间的信息交流 ,也说
明了小斑块的不稳定性. 斑块周长面积比值处于趋势
线的正负标准差范围内的是为斑块 ,但比值处于趋势
线的正标准差范围内的斑块比处于趋势线的负标准差
范围内的斑块形状要简单. 周长面积比值超出趋势线
正标准差的斑块属于廊道 ,如黄河等. 周长面积比值大
于趋势线标准差的两倍时 ,斑块为形状复杂的或较狭
长的廊道 ,如小河流和水渠. 而周长面积比值位于趋势
线的负标准差以下的斑块形状比上述的斑块都简单 ,
如耕地、水库、虾田、盐田等.
图 1 　廊道与斑块的判别
Fig. 1 Discrimination of corridors and patches.
Ⅰ.斑块周长/ 斑块面积 Patch perimeter/ Area , Ⅱ. 光滑的斑块周长/ 面
积 Splined perimeter/ Area , Ⅲ. + SDV , Ⅳ. - SD , Ⅴ. + 2SD.
3 . 3 　景观破碎化分析
　　斑块密度是指单位面积上的斑块数 ,能表明景观
的破碎化 ,还能指示景观边界. 计算不同景观的斑块密
度 (表 2) . 在海洋2低潮滩涂2高潮滩涂2斜平地2高地
(包括河成高地和河滩高地) 剖面上 ,斑块密度呈波状
变化. 海陆交错带2滩涂 (包括低潮滩涂和高潮滩涂) 斑
块密度最大. 由于低潮滩涂受干扰 (海浪)的频数多 ,景
观破碎化严重 ,属于“突变”交错带. 低潮滩涂的斑块密
度远大于高潮滩涂的斑块密度 ,与海洋对陆地作用的
减弱及大面积盐田和虾蟹田的修建有关. 高地和低洼
地的交错带2斜平地的斑块密度大于相邻地貌类型的
斑块密度 ,但相差不大 ,而且斜平地较宽 ,属于“缓和”
型的交错带. 咸水和淡水的交错带2黄河三角洲 (包括
滩涂、低洼地和斜平地) 景观的斑块密度大 ,是海水返
盐和人类开垦相互作用的结果.
　　每当人类进入一个新的空间 ,总要为自身的需要
而改变自然景观 ,但有些活动是建设性的 ,有些则是破
坏性的. 人类活动的强度和时间长短在景观破碎化方
面有明显的表现. 人类活动对黄河三角洲景观结构有
很大影响[5 ] ,黄河南侧 ,以大面积人类建设性活动为
表 2 　不同景观的斑块密度
Table 2 Patch densities
景观类型 Landscape type 斑块密度 Patch density (number/ km2)
低潮滩涂 Low tide beach 16. 68
高潮滩涂 High tide beach 3. 16
斜平地 Inclined flat 11. 21
河成高地 Alluvial upland 7. 93
河滩高地 Flood upland 3. 48
低洼地 Low2lying land 8. 91
3233 期 　　　　　　　　　　　　　　　布仁仓等 :黄河三角洲景观组分判定与景观破碎化分析 　　　　　　　　　
图 2 　黄河三角洲景观斑块密度等值线及河道变迁
Fig. 2 Patch density isoline of the Yellow River Delta landscape and changes
of the Yellow River course.
主 ,居民点集中 ,大型平原水库的修建 ,大面积开垦和
大面积自然景观导致斑块密度较低 ,即斑块密度等值
线的值小而且疏散. 在黄河北侧 ,分散的小面积开垦 ,
使景观破碎化加剧 ,斑块密度等值线的值大而且密集
(图 2) . 从图 2 还能看出 ,以子洼为顶点的现代黄河三
角洲的斑块密度比近代黄河三角洲的小. 人类在现代
黄河三角洲内居民点较少 ,活动时间较短 ,保留了自然
景观的原貌. 黄河一旦改道 ,人类对其肥沃的古河道进
行开垦 ,尤其对围绕古道的斜平地的开垦 ,使景观开始
破碎化. 而对斜平地的开垦加快了土壤返盐 ,部分耕地
成为撂荒地 ,导致了今天的破碎景观. 河道年龄越久其
周围斑块密度越大 ,主要是人类在此活动时间长所致.
4 　结 　　论
4 . 1 　该研究区内 ,共有 1518 个斑块 ,它们以柽柳2芦
苇潮盐土斜平地为基质 ,河流和水渠等为廊道 ,空间上
镶嵌分布 ,形成了黄河三角洲的景观. 其中 ,旱田
1641. 4km2 ,水田 491. 8km2 ,滩涂面积为 1431. 8km2 ,
天然草场面积为 2100. 6km2 ,林地面积为 44. 7km2 ,虾
田、盐田的面积为 320. 4km2 .
4 . 2 　斑块面积与周长面积成反比 ;大斑块有小的周长
面积比值 ,小斑块有大的周长面积比值. 这种斑块形状
分化加强了小斑块与周围斑块之间的信息交流 ,同时
说明了小斑块的不稳定性. 依据斑块的周长面积比值 ,
进行分段统计分析 ,可以对景观中的廊道进行判别.
4 . 3 　黄河三角洲总体来说仍属湿地景观 ,由多种生态
因子相互作用构成多重交错带. 在海洋2低潮滩涂景观2高潮滩涂景观2斜平地景观2高地景观的剖面上 ,斑块
密度呈波状变化 ,在每个生态交错带内斑块密度大.
4 . 4 　在黄河南侧 ,以大面积人类建设性活动为主 ,斑
块密度小. 在北侧 ,以小面积盲目开垦的破坏性活动为
主 ,景观破碎化严重. 现代黄河三角洲的斑块密度比近
代黄河三角洲的小. 老河道附近斑块密度大.
参考文献
1 　王宪礼、布仁仓、胡远满. 1996. 辽河三角洲湿地的景观破碎化分
析. 应用生态学报 ,7 (3) :299～304.
2 　李远芳. 1991. 废黄河三角洲的演变. 地理研究 ,10 (4) :29～39.
3 　肖笃宁、布仁仓、李秀珍. 1997. 生态空间理论与景观异质性. 生态
学报 ,17 (5) :453～461.
4 　吴志芬. 1994. 黄河三角洲盐生植被与土壤盐分的相关性研究. 植
物生态学报 ,18 (2) :184～193.
5 　陈利顶等. 1994. 黄河三角洲地区人类活动对景观结构的影响. 生
态学报 ,14 (7) :337～344.
6 　Farina ,A. 1998. Principles and Methods in Landscape Ecology. Lon2
don : Chapman & Hall. 99～130.
7 　Forman , R. T. T. 1997. Land mosaics - the ecology of landscapes and
regions. London : Cambridge University Press. 145～159.
作者简介 　布仁仓 ,男 ,1970 年出生 ,硕士 ,助理研究员 ,现主要
从事景观生态学与 3S 技术研究 ,发表论文 6 篇. E2mail : buren
@landscape. syb. ac. cn
423 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷