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Patch distribution character of beach vegetation and its ecological importance

滩地植被景观斑块分布特征与生态潜力评价


斑块大小是研究景观要素特征的一个主要参数。物种动态、潜在生境、潜在林产品(木材)、能量、养分和水流以及很多其它参数都受到景观中斑块大小的影响。将研究区域——富阳市富阳镇段滩地划分为6大类81个基本类型,并将其归为低水平斑块(基本类型对应斑块)和高水平斑块(大类对应斑块),采用极大似然估计法进行了研究,Kotliar和Wiens提出的斑块结构的等级框架是对斑块意义的更完整的理解,研究过程中对斑块的确定符合Kotliar和Wiens的等级思想。充分考虑了两个水平上的斑块,及它们对应于斑块类型的两个水平,研究表明:低水平的斑块内部具有较高的同质性,而高水平的斑块内部具有较低的同质性;在两种斑块水平上都显示出斑块大小分布是明显右偏的;只有少数类型斑块大小的分布服从负指数分布,而绝大多数斑块大小的分布服从对数正态分布,这对斑块内的群落和生态系统的稳定性和保护提供了参考。

Patch size is a main parameter of landscapecharacter study. It can affect species dynamics、potential habit、potential forest productor(timber)、energy、nutrient、stream and other parameters. In this study, the beach land in fuyang was divided into 6 groups and 81 types which were further classified as low level patch(corresponded based types) or high level patch(corresponded main types). Maximum likehood estimate method was applied in this study. The results showed that low level patch had the higher homogenous, while high level patch had lower homogenous nature. The distribution of the patch size in these two patch levels is obviously trended right. Only a few distributions of type patch size was complied with negative exponent distribution, while the major was complied with log normal distribution. The results provided an idea for the stability and protection of community and ecology system in patches.


全 文 :生态科学2005年5月第24卷第2期 ECOLOGICSC ENCEMay,2005,24(2):107~112
滩地植被景观斑块分布特征与生态潜力评价
江 波1一,袁位高1,戚连忠1,’朱锦茹1,沈爱华1
(1.浙江省林业科学研究院,浙江杭州310023;2.北京林业大学环境与资源学院,北京100083)
【摘要】 斑块大小是研究景观要素特征的一个主要参数。物种动态、潜在生境、潜在林产品(木材)、能量、养分和
水流以及很多其它参数都受到景观中斑块大小的影响。将研究区域——富阳市富阳镇段滩地划分为6大类81个基本类
型,并将其归为低水平斑块(基本类型对应斑块)和高水平斑块(大类对应斑块),采用极大似然估计法进行了研究,
KotIiar和wiens提出的斑块结构的等级框架是对斑块意义的更完整的理解,研究过程中对斑块的确定符合Kotliar和
、矾ens的等级思想。充分考虑了两个水平上的斑块,及它们对应于斑块类型的两个水平,研究表明:低水平的斑块内部
具有较高的同质性,而高水平的斑块内部具有较低的同质性;在两种斑块水平上都显示出斑块大小分布是明显右偏的;
只有少数类型斑块大小的分布服从负指数分布,而绝大多数斑块大小的分布服从对数正态分布,这对斑块内的群落和
生态系统的稳定性和保护提供了参考。
关键词:滩地;植被景观;斑块分布;极大似然估计法

中图分类号:S771.8,s718.55 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2005)02-107一06
PatchdistributiOnchamcterofbeachve2etatiOnanditsecol02icalimpOrtance
JiangBo‘,-,Yu她W:ei.ga01,QiLi觚.zhong。,ZhuJ n m1,ShenAi-hual(1.Zhejiangforestryacademy,HangZhou310023;
2.CollegeofForestResourcesalldEnvimnment,BeijingForestryUniversiwBeiiing100083,China)
AbstractPa chsizeisamainpar姗eteroflaJldscapecharacterstudy.Icana矗’ectspeciesdynarrIics、potentialhabit、potential
forestproductor(timber)、energy、nutrient、stre蛳andotherpa ame erS.Inthisstudy,thebeachl锄dinf.uyangwasdividedinto
6肿upsand8ltypeswhichwerefhrtherclassifiedaSIowlevelpatch(co盯espondedbasedtypes)orhighlevelpatch
(corresponded眦intypes】.MaximumlikehoodestilT呲emethodwasappliednmistudy.Theresultsshowedmatlowlevel
patchhadtIlehi曲erhomogenous,whilehigIevelpatchhadlowerhomogenousnamre.Thedistributionof hepatchsizein
theset、Ⅳ0patchlevelsisob、,iouslytrendedri巾t.Onlvafewdistributionsofn,pepatchsizewascompliedwithnegative
e)【ponentdis仃ibution,whilethema orw硒compliedw thlognomlaldistribution.Theresultspmvided柚ideafortllest bility
锄dprotectionofc mmun时柚decologysysteminpatches.
Keywords:Beachland:Vegetationl蛐dscaDe:Patchdistribution:Maximumlikehoodestimate ‘
在景观生态学研究中,如何准确把握景观要素空
间分布的整体趋势和规律,是我们面临的一个突出问
题,特别是对于由复杂的景观要素镶嵌而成的滩地植
被景观。植被的斑块特征是植物群落最重要的空间特
征之一,斑块特征是景观空间结构的一个主要参数。
斑块大小是研究景观要素特征的一个主要参数。物种
动态、潜在生境、潜在林产品(木材)、能量、养分和
水流以及很多其它参数都受到景观中斑块大小的影响
【l】。从经典的岛屿生物地理学观点来看,一个岛屿(隔
离的斑块)中的物种数目与该岛屿的面积直接相关,
较大的岛屿通常比较小的岛屿有更多的物种【2】。因此,
在设计规划时面积是要考虑的主要因素。斑块大小及
其对动物群落的影响已有过很多的研究,然而斑块分
布特征还不太清楚,但这方面也已受到一些景观生态
学家的关注;大多数人认为群落和生态系统的稳定性
和保护可以通过确定和提供斑块的一个自然分布(负
指数分布)来达到【3】。本文的目的是研究富春江富阳
镇段滩地植被景观中斑块大小的分布特征和各景观要
素生态潜力,为景观水平的生物多样性保护提供理论
依据。
1研究地区概况
富春江富阳镇段滩地属浙江省第一大河钱塘江流
域下游,杭州市郊富阳市城边之风景旅游区,有鹳山、
农家乐、月亮湾、游泳场等景区。滩地植被自1979
年的“三江绿化”已发生两次大的更新改造。本文以新
沙岛为中心,将周边的2776.76hm2范围作为研究对象,
探讨植被景观基本类型、斑块大小分布和生态潜力。
2基本类型和确定
在地面实地踏查、样地测量的基础上,借助1:lO000
土地利用现状图(1999年版),制作了富春江两岸植
被图。该图包括8l基本类型(见表1),它们分属于
2005.04.26收稿,2005_05-20接受
基金项目:浙江省“九五”科技重大项目(962103050).
作者简介:江波(1964一),男,博士生,研究员,研究方向为林木培
育与森林生态,E-mail:ji粕gbo-f@163.com.
万方数据
万方数据
2期 江波,等:滩地植被景观斑块分布特征与生态潜力评价 109
森林
Forcst
森林
Forest
灌草地
P私hp弱tIlre
经济果园
Economicorchard
耕地
Cultivatedland
荒滩
Abandonedbeach
水体
W乱er
复层混交林 杨树银杏复层林(尸cp“ms锄七g口6f^拍口)
Multi-storied111ixforest杨树板栗复层林(P印“k,C缸细以P口脚口比站拥口)
杨树香椿复层林∞叩“觑s砌疗口J跏绷船)
杨树中山柏复层林(Po阳lus
杨树桤木复层林(脚“矗岱a函em妒D磁ns)
杨树早园竹复层林㈣眇蛔用叫‰亿馥声P,口酬
杨树香樽复层林∽印“如嚣C孙打册册Ⅲmc口—妒J|I口阳)
杨树石楠复层林妒印“如,嗝口砌硒鳓朋,口蝴
杨树湿地松复层林(凡矽“船Pf一埘g物删)杨树山杜英复层林(脚“如鼯尉删节埘叫枷)
复层混交林 马尾松小竹复层林(Pinus啪豁onisns剧叫融咖咖声Jl础御幽如)
Multi.storiedmix dforest马尾松枫香复层林(砌蚶删伽一洳s£田“矗妇埘6甜扣删伽订口)马尾松木荷青冈复层林(_尸铆淞蝴一姗s&矗拥dC弘fD6口肠万叩如)
马尾松香樟复层林(R一淞,,l黜口理洳sC跏以口小D肌“小c口唧^D,口)
大时榉小竹复层林(忍物能始rrn缸肋如s细c矗声Ille招阳c缸d口)
香棒枫番复层林(c锄刀口肌D_『,l“肌∞啤,^口m三田"矗缸肌6口,.声硎D鞭甩口)
条带状混交林 杨树苏柳银芽柳林带(Jp印“缸s勋触)
zone—Hlixedfofes 杨树枫香林带(尸印“缸s£幻“以口肌6口,扣删D阳丹口)
杨树乌桕林带(尸DPⅣ觑s&pf甜肌)
杨树河柳林带(Populusc^口P疗。珊dzD以晒)
杨树池杉林带(PDpH,“s胁Ddf“masc朗dens)
杨械湿地捡林糠(P0pulusPiMseltiomn
杨树经济果木林带(P0pulus
杨鹌芦苇棒靠呼DpHtHsPhragmnescomt‘n∞
枫杨河柳林带(PfP,D伽,)旭sf已疗叩fem鼬版幽口绷Dmd扬埘唧
枫杨芦苇林带(Pfe,Dc口,弦s据甩印把m尸^馏mf卸cD聊“一捃)马尾松池杉林带(P1月淞垅口伽柚r以s删l姗l口s∞行如"D
农林复合林 杨树大麦花生复合林(凡p“Z船麒,九妇“m)
A鲥culturefor髓tconlplexcd杨树大豆复合林(脚“,“sG咖砌e)
杨树蔬菜复合林(Populus
杨树牧草复合林(Populus
杨牧渔复合林(Populus
灌木林Shrubforest河柳(黝触幽口朗伽扔谢西)
芦苇妒hm晷mitescomun渤
稀疏灌草丛thinshmbgmsss稀疏灌草丛ttIinshrubgr髂ss
讹子毛锻妒h谚iost8chyspubescen曲
B枷boo 笋用小竹(P.m酬
材果两用林 银杏林(G胁盂gD6ffD施)
Froestusedbothinlber锄d乌桕林(S印f删)
劬lt 千年桐林(Tungoil仃ee)
水果 梨树(乃,m,)
Ffllit 桃树∽删倡妇胁s)
葡萄(胁括1,加塘,口)
挂桔(Cnnl曲
板栗(Ch妣矾阳棚o,胁拥口)
农田Fan试觚d 农田Fan咖柚d
旱作地DrylaIld早作地Dryl锄d
苗圃Nursery苗圃Nurse哆
撩荒地Ab锄donedl卸d 撩荒地Ab柚donedl她d
迹地Bl觚k 迹地Bl锄k
河漫滩砂石地Gravell柚d河漫滩砂石地G嘿velI锄d
淤涂Beach 淤涂Beach
河流砌ver 河流River
池塘Pond 池塘Pond
57
58
59
60
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61.
58.
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渔塘Fishpond 渔塘Fishpond 79 43·3
渠、沟B啪k 渠、沟Brook 80 31.0
塑鏖竺!!竖 盟生兰!!箜 !! !!:!-_____l_-___-·_-_-_··_-__-_----____·_-_·●-___-_-__●●__ii-●●--___l__________________●o-ooooooooooooooooooooooo●ooooooooooooooooooooooooo’。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。’—————————————————一一
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uNESCO.3-16.
万方数据
110 生态科学 24卷
布加以检验。首先选择常用的对称分布——正态分布,
来进_步证实斑块大小的分布是否是正态的;进而又
选择4个非对称、右偏的分布(即I一分布、对数正态
分布、w.eibull分布和指数分布)来检验它们是否能够
刻划斑块大小的分布。而r一分布和对称正态分布都有
矩估计量和极大似然估计量,并且两种估计的结果是
不一样的。鉴于极大似然方法利用观察分布更多的信
息,因此,采用极大似然估计的结果。这些分布的适
合性检验都采用x2检验。参照文献【4’5】方法。
对81个基本类型中的每一个类型都计算了上述
几个描述统计量,部分结果列入表2。斑块数以类型6
为最多(47),占总斑块数(520)的约lO%;而最少
的只有1个斑块,如类型3、19和58;斑块总面积以
类型77(河流)为最大,占整个景观总面积(2776.76
hm2)的58.65%之多。斑块总面积以类型39最小,还
不到整个景观总面积的O.36‰。从SD、CV两个指标
可以看出,类型内各斑块面积之间的变化也很大,其
中以类型6的标准差SD为最大,CV也是类型6最大。
从MN、Mx和RG三个指标来看,其面积的跨度也
很大。跨度最大的是类型6,其最小斑块面积为1.00
hm2,最大斑块面积为14.00hm2,.跨度为13.00拼。
从偏态系数CS可以看出,除个别类型(斑块个数极
少(<2))以外,绝大多数类型的偏态系数都大于0,
并且大部分都大于1,其中以类型l为最大,其次是
类型6、66和50。因此,各类型斑块面积的分布不是
对称的,而是偏斜的,并且是右偏的。对绝大多数类
型来说,其斑块面积分布的中值都小于均值,这也部
分地支持了上述论断。表3列出了81个类型中斑块总
面积大于3.33hm2的24个类型两两之间分布差异性
的Srnjmov检验的结果,尽管都是非对称分布,但大
部分分布之间都有差异,同一类内各类型的斑块大小
分布之问的差异相对小一些,属于不同大类的各基本
类型的斑块大小分布之间差异相对大一些,尤以森林
各类型与灌丛各类型之间的差异最大。
对6大类型也计算了上述几个基本描述统计量
(表4)。从表中可以看出,水体斑块的面积最大
(1678.45hm2),占整个景观总面积60.4%,其次是森
林(801.10hm2)占整个景观的28.85%。另外,这六个
类型的偏态系数都比0大得多,因此,它们的斑块大
小的分布也都是右偏的。森林的小斑块最多,大斑块
最少,而个数不到2%的大斑块却控制了超过35%的
森林面积。超过95%的灌丛和耕地都是由大于10km2
的少数大斑块控制的,这样的大斑块控制了45%以上
的草地和果园以及35%以上的森林和水体。
表2对每一个基本类型的斑块大小计算的几个基本统计量的值
T妯le2 Thebasedstatisticvalueof verybasedty口髓patchs溉 .
类型 斑块个数斑块总面积平均面积 标准差 变异系数 最小面积 最大面积 面积极差 面积中值 偏态系数
研e NP TA Av SD CV MN Mx RG MD CS
56 4 4.33 1.08 1.03 0.99 O.27 2.33 2.07 0.80 2-33
8 5 3.33 0.67 1.92 1.67 0.27 1.67 1.40 O.47 3.9l
23 4 8.00 2.00 2.79 1.90 0.53 5.73 5.20 1.67 3.90
65 12 4.67 O.39 3_37 1.43 0.20 1.60 1.40 3.67 3.27
44 3 3.33 1.11 2.20 1.83 0.33 2.13 1.80 1.33 3.83
45 6 3.33 O.56 1.24 1.07 0.07 2.87 2.80 0.53 2.07
46 5 5.33 1.07 2.25 1.12 0.33 2.33 2.OO I.00 2.76
29 3 3.33 1.1l 0.33 1.03 0.33 2.13 1.80 1.13 3.13
l 12 5.00 0.42 2.19 3.95 0.01 O.80 0.79 O.20 11.43
9 18 18.67 1.04 28.10 I.36 0.20 5.87 5.67 0.33 1.98
68 12 16.OO 1.33 21.26 1.68 O.33 3.00 2.67 1.20 2.80
57 23 28.OO 1.22 35.06 2.37 0.07 5.20 5.13 1.20 4.Ol
63 17 10.67 0.63 8.83 1.48 O.13 1.67 1.53 O.40 2.80
61 9 9.67 1.07 18.44 1.32 0.13 3.60 3.47 O.93 1.68
30 15 8.33 0.56 4.87 1.56 0.33 5.13 4.80 0.60 2.72
47 8 6.67 O.83 6.88 1.2l O.27 3.73 3.47 O.53 1.55
66 4 5.33 1.33 6.62 3.65 0.20 1.60 1.40 1.33 7.73
7 37 163t332 4.4l 61.76 4.12 1.33 9.87 8.53 3.67 4.86
67 10 17.33 1.73 42.53 2.52 O.13 5.93 5.80 1.40 3.96
22 7 5.33 O.76 12.13 2.10 0.40 1.33 0.93 O.60 3.13
50 25 24.00 0.96 9.47 2.67 O.53 3.00 2.47 1.07 7.08
6 47 490.OO lO.43 117.06 6.37 1.OO 14.OO 13.OO 8.00 8.27
43 12 9.33 O.78 2.78 1.50 O.27 3.20 2.93 0.53 4.68
49 8 6.67 0.83 19.69 3.89 0.20 2.13 1.93 O.47 5.33
万方数据
2期 江波,等:滩地植被景观斑块分布特征与生态潜力评价
表3 24个类型两两之间分布差异性的Smimov检验结果
:!塾垒!呈兰 :!:塾呈堇世巴2∑!!!!鲤堡塑!垒垡!垒!璺i!!皇堡垒堡垒!盟!婴坐壁望笪:!鲤!垡巳璧
56
S 8
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V V
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注Nates:e,Ⅱ=o.0l差异达显著水平respectivelydi腩砸lce;v,删.05差异达显著水平respectivelydi仃erence:s,a卸.1差异达显著水平respectivelydi脑旭nce;
n,咖.1差异不显著nosi髓洒伽tdi脑mn∞。
表4对6大类型中的每一个基本类型的斑块大小计算的几个基本统计量的值
:!迪熊苎:三塾曼型宝鲤垒墨!盟塑世鲢生坚!坚塑熊!塑盟垒垒!鲤盟陛卫璺丝塾!!堡也!!兰磐璺i望丝E箜
类型Type 斑块个数 斑块总面积平均面积标准差变异系数最小面积最大面积面积极差面积中值偏态系数
NP TA A、, SD CV MN MX RG MD CS
又对81个类型中斑块总面积大于3.3311m2的24
个类型拟合了上述5个分布(表5)。从表中可以看出,
所有类型都不服从正态分布,因此,这就为“斑块分布
为非对称分布”提供了补充证据。其他4个非对称分布
都能部分地刻画所有类型斑块大小的分布,其中以对
数正态分布最好,(负)指数分布最差。但这四种分布
都不能完全刻画所有类型斑块大小的分布。看来自然
斑块大小并不总是服从负指数分布的。在我们研究的
尺度下,更多类型的斑块大小是服从对数正态分布的。
对6大类斑块的拟合结果显示出,只有灌丛、草
地各果园斑块大小服从对数正态分布,各类型都不服
从其他4种分布。
5讨论
5.1景观生态替力评论
采用综合评定专家评分的方法,对景观要素的生
态功能综合潜力进行定量化研究,其中以杨树苏柳银
芽柳条带状混交林、山杜英常绿阔叶林两种类型的景
观评价最高;其次为杨树中山柏复层混交林、香樟常
绿阔叶林、杨树河柳林带、香椿枫香复层混交林;景
观评价最低的为荒滩包括滩涂、迹地、撩荒地、河漫
滩砂石地;水体与耕地的景观评价亦不高。由此也可
认为:混交林评价高于单一的纯林,人们比较喜好于
有一定林相特色的类型,诸如树干通直挺拔的杨树胶
合板林、秋季树叶红色的枫香林等。本文对指导研究

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弱8拐:2钳稻%凹●9鹋"∞甜如钉砸7卵挖如6们
万方数据
112 生态科学 24卷
表5斑块总面积大于3.33hm224个类型的斑块大小对r.分
布、对数正态分布、w色ibull分布、指数分布和正态分布拟合
的结果
’IabIeSThe代sunsOfr—mstributiOn、102n rmaldistributiOn、
We¨uUdistribution、exponentdistributionandnormal
distributionof we t)r-four够pespatchsi孔whosegeneraIarea
wj喀biggerthan3.33hl∥
T、,pe GammaLognomalWeibullExponentiNormal
M MLM ML ML al
地区和类似地区的森林资源管理和可持续利用,特别
是对于森林立地分类、林地生产力评价以及森林景观
规划具有重要指导意义。
5.2斑块的确定
斑块是景观中一类重要的组成单元。B弱kent和
JordaIl则认为斑块是表示一个小的区域,或者一个大
的区域、一个窄条、一个空间上定义的连续的区域,
这些区域都具有与周围环境不同的空间上和非空间上
的特征【6】。K0tl泌和wiens提出的斑块结构的等级框
架,这是对斑块意义的更完整的理解【7】。充分考虑了
两个水平上的斑块,它们对应于斑块类型的两个水平,
低水平的斑块内部具有较高的同质性,而高水平的斑
块内部具有较低的同质性。
5.3斑块大小及其分布
水体和森林是本地区的两大优势斑块类型,但森
林的破碎化已相当严重。特别是随着经济的发展,河
道两岸工矿企业、民居用地越来越多,尽管近年来采
取了一系列环境保护措施,并开展了项目攻关活动,
但从面上讲上述状况尤其是树种单一、生物多样性现
象还没有从根本上得到改变。
在两种斑块水平上都显示出斑块大小分布是明显
右偏的。Mladnofr等在受干扰和未受干扰的森林景观
中斑块大小分布的研究中也发现有这种现象【8】。这种
现象在商水平上以水体和森林最明显;在低水平上则
一以疏林最瑰显。+水体出现这种现象很容易理解,因为
河流只有一条,而小的水塘个数很多。
只有少数类型斑块大小的分布服从负指数分布,
其斑块内群落结构和生态系统的较稳定。而绝大多数
斑块大小的分布都不服从这种分布,反而服从对数正
态分布的类型更多,斑块内群落结构和生态系统的较
不稳定,也许是受干扰的景观和未受干扰的景观中斑
块大小分布之间的差异,这一点还有待于进一步证实。
参考文献
Ill郭晋平,王俊田,李世光.2000.关帝山林区景观要素沿
环境梯度分布趋势的研究【J】.植物生态学报,24(2):
135.140. 一
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万方数据
滩地植被景观斑块分布特征与生态潜力评价
作者: 江波, 袁位高, 戚连忠, 朱锦茹, 沈爱华, Jiang Bo, YUAN Wei-Gao, QI Lian-
zhong, ZHU Jin-Ru, SHEN Ai-Hua
作者单位: 江波,Jiang Bo(浙江省林业科学研究院,浙江,杭州,310023;北京林业大学环境与资源学院
,北京,100083), 袁位高,戚连忠,朱锦茹,沈爱华,YUAN Wei-Gao,QI Lian-zhong,ZHU Jin-
Ru,SHEN Ai-Hua(浙江省林业科学研究院,浙江,杭州,310023)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2005,24(2)
被引用次数: 3次

参考文献(8条)
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7.王宪礼;肖笃宁;布仁仓 辽河三角洲湿地的景观格局分析 1997(03)
8.郭晋平;王俊田;李世光 关帝山林区景观要素沿环境梯度分布趋势的研究[期刊论文]-植物生态学报 2000(02)

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2. 林皆敏.LIN Jiemin 福州市林地景观斑块特征分析[期刊论文]-林业资源管理2006(6)
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4. 张阳阳.李阳兵.ZHANG Yang-yang.LI Yang-bing 重庆市主城区森林景观斑块时空动态特征[期刊论文]-重庆师
范大学学报(自然科学版)2010,27(3)
5. 吴先攀.周德全 景观斑块格局变化定量分析的非常规指标——土地利用类型分形维值[期刊论文]-现代农村科技
2010(20)
6. 郭江泓.柴立和.GUO Jianghong.CHAI Lihe 景观斑块演化的动力学机理和数值模拟[期刊论文]-科技导报
2008,26(11)
7. 郭志华.肖文发.蒋有绪 海南岛植被景观的斑块特征[期刊论文]-林业科学2004,40(2)

引证文献(3条)
1.邵技新.张凤太.苏维词.梁玉华 基于GIS的贵州乡村景观格局特征分析[期刊论文]-广东农业科学 2011(3)
2.夏既胜.杨树华.万晔.王玉朝.曾洪云.文列金 基于GIS的金沙江流域(云南段)生态潜力空间分布特征[期刊论文]-
长江流域资源与环境 2009(9)
3.夏既胜.杨树华.张林艳.王玉朝.赵筱青.谭志卫 金沙江流域(云南部分)生态潜力及其变化[期刊论文]-长江流域
资源与环境 2008(5)


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