全 文 ：第 33卷 第 5期 生 态 科 学 33(5): 1023−1029
2014 年 9 月 Ecological Science Sep. 2014

收稿日期: 2013-04-28; 修订日期: 2013-07-17
基金项目: 环保公益性行业科研专项项目(201109030)
作者简介: 刘伟玲(1973—), 女, 河南省汝州人, 博士, 副研究员, 主要从事区域生态学、景观生态学、区域生态系统功能评估方面的研究, E-mail:
csy656@163.com
*通信作者: 张林波, 男, 博士, 主要从事区域生态学方面的研究, E-mail: 651617691@qq.com

刘伟玲, 张丽丽, 郑娇琦, 等. 2000—2010 年井冈山风景名胜区生态系统功能变化[J]. 生态科学, 2014, 33(5): 1023−1029.
LIU Weiling, ZHANG Lili, ZHENG Jiaoqi, et al. The changes of ecosystem functions in Jinggangshan Scenic Spot from 2000 to
2010[J]. Ecological Science, 2014, 33(5): 1023−1029.

2000—2010 年井冈山风景名胜区生态系统功能变化
刘伟玲 1,2, 张丽丽 1,2,3, 郑娇琦 1,2, 王鑫 1,2, 张林波 1,2,*
1. 中国环境科学研究院, 国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室, 北京 100012
2. 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京, 100012
3. 西南林业大学, 昆明 650224

【摘要】以 Landsat TM 和 MODIS 数据结合地面数据为基础, 借助地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS), 对井冈山风
景名胜区 2000—2010 年生态系统功能进行研究, 为能更好的保护风景名胜区的环境并合理的开发提供参考。结果表
明: 井冈山风景名胜区的土地利用变化主要表现为茨坪镇城市用地的扩张、各旅游区道路建设及林地周期性砍伐导致
土地利用发生变化。景区的生态系统功能整体表现为风景名胜区和自然保护区重叠的部分有增加的趋势, 而保护区外
的部分和茨坪镇周围的部分降低。主要是由于城镇建设致使的林地、耕地向建设用地的转化, 另外旅游活动也是造成
生态功能降低的原因之一。

关键词：GIS; 遥感技术; 土地利用变化; 生态系统功能
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.05.032 中图分类号：Q 948 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)05-1023-07
The changes of ecosystem functions in Jinggangshan Scenic Spot from 2000 to
2010
LIU Weiling1,2,ZHANG Lili1,2,3, ZHENG Jiaoqi1,2,WANG xin1,2 ,ZHANG Linbo1,2,*
1. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-process
and Function Assessment, Beijing 100012, China
2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,
Beijing 100012, China
3. College of Forestry, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China
Abstract: Based on the Landsat TM data, MODIS data and ground data, with the aid of geographic information system (GIS)
and remote sensing (RS), the ecosystem functions of Jinggangshan Scenic Spot were studied from 2000 to 2010. This would
provide reference for environmental protection and rational development of Jinggangshan Scenic Spot. The results showed that the
changes of land use mainly are land expansion of Ciping Town, road construction of the tourist area and woodland periodic logging.
Ecosystem function of scenic spots has been increased in the part of overlapping scenic area and the nature reserves, while it has
been decreased in the part of outside the protection zone and around the Ciping Town. The main causes of ecosystem function
decrease are the conversion of forest land and cultivated land to construction land and the activity of tourism.
Key words: GIS; remote sensing; land use change; ecosystem function
1024 生 态 科 学 33 卷
1 前言
生态系统服务功能是生态系统及其生态过程
所形成与维持的人类赖以生存的自然环境条件和
效用[1–2]。生态系统维持了人类赖以生存的生命支持
系统, 维持了生命物质的生物地化循环与水文循环
和生物物种与遗传多样性[3], 并可以用来衡量生态
环境质量, 为环境保护与旅游开发提供科学依据[4]。
本文以井冈山风景名胜区为例, 以景区 2000 年和
2010 年的遥感影像结合文献调研、地面生态观测和
现场调查等方法, 选取植被覆盖度、植被净初级生产
力、水源涵养和土壤保持指标了解井冈山风景名胜区
近十年的基本状况, 对井冈山风景名胜区的土地利
用情况进行解译, 提取所需的生态信息。研究景区
10 年来的生态系统功能的变化及驱动因素。以期为
保护旅游景区的环境和合理开发景区提供参考。
2 研究区概况
井冈山是中国革命的摇篮, 是国务院 1982 年公
布的全国第一批 44 个国家重点风景名胜区之一。井
冈山迄今保存完好的革命旧址遗址有 100 多处, 其
中 24 处被列为全国重点文物保护单位。2007 年 5
月 8 日, 吉安市井冈山风景旅游区经国家旅游局正
式批准为国家 5A 级旅游景区。井冈山风景名胜区面
积 333 km2, 包括十一个景区及五个独立景点。井冈
山风景名胜区划分为特级保护区、一级保护区、二级
保护区、三级保护区, 面积分别为 9.9 km2、74.1 km2、
115.4 km2、100 km2。 2000 年, 井冈山被列为国家
级自然保护区, 井冈山保护区和风景名胜区的范
围、面积重叠 93%[5]。


图 1 井冈山风景名胜区示意图
Fig. 1 Schematic diagram of Jinggang Scenic Spot
5 期 刘伟玲, 等. 2000—2010 年井冈山风景名胜区生态系统功能变化 1025
井冈山属亚热带季风气候, 四季分明, 雨量充
沛, 年平均气温 14.2 ℃,一月份为最冷月, 平均温度
3.2 ℃, , 七月份最热月, 平均气温仅为 23.9 ℃, ;
年平均降雨量 1856.3 mm 年平均降雨日 213 d, 年
平均日照 1511 h, 平均雾日 96 d。井冈山上林木繁
茂, 有各类植物 3800 多种[6]。
3 数据来源与方法
井冈山风景名胜区土地覆被数据由空间分辨率
为 30 m 的 Landsat TM 遥感影像数据结合现场调查
进行人工目视解译得到。再通过土地利用转移矩阵
来描述各种土地利用类型之间的转换情况[7−9]。为尽
量减少自然条件的影响, 选取 1999 年到 2001 年和
2009 年到 2011 年的数据分别平均得到 2000 年和
2010 年的数据, 遥感影像选取 6 月到 10 月的数据。
植被覆盖度基于 MODIS NDVI 数据反演得到[10]。
植被净初级生产力采用 CASA 光能利用率模型反
演得到[11]。
水源涵养能力计算采用水量平衡法[12], 通过降
水量、蒸发散量及土壤涵养能力等关系来推算, 蒸
发散量用等价的径流系数来表达。计算公式为:
( )0.1Wi Ai Fi Ki Pi= × × × × ×∂∑ (1)
式中: Wi 为典型区域的水源年涵养量(m3); Pi 为典型
区域的多年平均降水量(mm); Ai 为土地类型的面积
(hm2); fi、Ki 为该类型的覆盖率与发育度指数; ∂为径
流系数[13–15]。其中, Pi 为多年平均降水量, Ai 为表 1
对应土地类型的面积, Fi 为对应类型的植被覆盖率,
K、∂为各类型对应表 1—2 的值。
根据降雨、坡度坡长、植被、土壤和土壤保持
措施等因素评价生态系统土壤保持功能的强弱:
土壤保持量=潜在的土壤侵蚀量–实际的土壤侵
蚀量 (2)
实际的土壤侵蚀量(RUSLE)=R×K×LS×P×C (3)
潜在的土壤侵蚀量(UKLS)=R×K×LS (4)
土壤保持量(SC)=R×K×LS×(1–C×P) (5)
式中: R为降雨侵蚀力因子; K为土壤可蚀性因子; LS
为地形因子; C 为植被覆盖因子; P 为土壤保持措施
因子[16–17]。
由月降水量Pi和年降水量P计算得到降水侵蚀
力因子。
2
101.5log 0.08188
12
11.735 10
Pi
P
iR
⎛ ⎞⎛ ⎞−⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠== ×∑ (6)
应用全国 1︰100 万土壤类型图对评价区土壤类型进
行统计, 获取各种土壤的有机质和颗粒组成资料, 从
而计算出井冈山风景名胜区土壤可侵蚀因子 K 值。
0.3K {0.2 0.3exp[ 0.0256Sd(1 Si/100)]} [Si/(Cl Si)]
1 0.25C/[C exp(3.72 2.95C)]}
1 0.7(1 Sd/100)/{1 Sd/100 exp
[ 5.51 2.29(1 Sd/100)]}}
= + − − × +
×{ − + −
×{ − − − +
− + −
(7)
式中: Sd 砂粒含量(%); Si粉粒含量(%); Cl 粘粒含量
(%); C 有机质含量(%)。
植被覆盖因子(C)反应的是所有覆盖和管理措
施对土壤保持的综合作用。
1 0
0.6508 0.3436 0 88.3%
0 88.3%
c
c c
c
C F
C logF F
C F
= =⎧⎪ = − < <⎨⎪ = >⎩
(8)
式中: F 为植被覆盖度[18]。
4 生态功能的变化
4.1 土地利用变化
利用 2000 年和 2010 年两期井冈山风景名胜区
遥感影像结合实地考查提取土地利用变化数据分析,

表 1 生态系统类型 K 值
Tab. 1 Ecosystem types of k value
森林 其他林地 优良草地 退化草地 耕地 水域 其他地类
1 0.9 1 0.95 1 1 1

表 2 生态系统类型 ∂ 值
Tab. 2 Ecosystem types of ∂ value
森林 其他林地 优良草地 退化草地 耕地 水域 其他地类
0.73 0.6 0.5 0.5 0.5 0.99 0.01

1026 生 态 科 学 33 卷
得到井冈山风景名胜区土地利用类型的面积变化见表
3、4, 景区主要包括林地、草地、耕地、建设用地、水
体等五大类型。林地面积最大, 占保护区总面积的85%。
居民地和城市建设用地主要分布在茨坪镇。在过去的
10 年中, 井冈山景区内城镇化速度较快, 建设用地的
面积显著增加。通过对井冈山景区 2000—2010 年土
地利用转移矩阵分析发现, 风景名胜区内有 0.791 平
方公里的耕地和林地转化为建设用地,占景区面积的
0.3%。主要由于茨坪镇城市用地的扩张、各旅游区道
路建设及林地周期性砍伐导致土地利用发生变化。
表 3 2000—2010 年井冈山风景名胜区土地利用变化状况
Tab. 3 The change of land use of Jinggangshan Scenic Spot
from 2000 to 2010
类型 2000 年/km2 2010 年/km2 变化/%
林地 311.894 310.4637 –1.430
草地 13.684 13.68376 0.000
水域 1.105 1.269933 0.165
城市用地 2.138 2.929766 0.792
农村居民地 0.355 0.496129 0.141
水田 3.909 4.092972 0.184
耕地 6.390 6.538604 0.149

表 4 2000—2010 年井冈山风景名胜区土地利用类型转化矩阵(km2)
Tab. 4 The shift matrix of land use of Jinggangshan Scenic Spot from 2000 to 2010 (km2)
类型
林地 草地 水域 城市用地 农村居民地 水田 耕地
林地 293.449 0.000 0.124 0.765 0.140 0.045 0.475
草地 0.000 13.177 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
水域 0.000 0.000 1.103 0.000 0.000 0.000 0.000
城市用地 0.000 0.000 0.000 2.149 0.000 0.000 0.000
农村居民地 0.000 0.000 0.000 0.000 0.352 0.000 0.000
水田 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3.899 0.000
耕地 0.254 0.000 0.041 0.026 0.000 0.000 5.979

4.2 植被覆盖度变化
植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover, FVC)
是指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占
统计区总面积的百分比, 是生态系统的重要参数[19]。
植被覆盖度及其变化是区域生态系统环境变化的重
要指标。大量研究表明, 植被生长状态最好的指标
数据就是植被指数, 其中归一化植被指数(NDVI)和
植被覆盖度的相关性最大, 因此本研究采用 NDVI
来监测植被覆盖度。通过对 2000—2010 年 MODIS
NDVI 遥感数据分析发现, 2010 年前后较 2000 年前
后, 井冈山风景名胜区中与保护区重叠的部分(核心
区、缓冲区、实验区)植被覆盖度有所增加。而景区
在保护区范围外植被盖度下却呈下降趋势, 降了近
3%。见图 2。
4.3 植被初级生产力变化(NPP)
陆地生态系统净初级生产力(即植被净初级生
产力, Net Primary Productivity, NPP)是评价生态系
统结构与功能协调性及其与环境相互作用的重要指
标[20]。采用 CASA 光能利用率模型, 基于 MODIS
NDVI 遥感数据、气象插值数据及植被分类数据(通
过 ALOS 高分辨率影像解译得到), 对井冈山风景区

图 2 井冈山风景名胜区植被覆盖度变化柱状图
Fig. 2 The change histogram of Fractional Vegetation
Cover of Jinggangshan Scenic Spot
及保护区范围内的植被经初级生产力(NPP)进行反
演, 结果见图 3。2010 年前后较 2000 年前后, 井冈
山风景名胜区中与保护区重叠的部分(核心区、缓冲
区、实验区)植被净初级生产力有所增加。而景区在
保护区范围外植被净初级生产力却呈下降趋势, 降
了近 2.71%。
4.4 水源涵养能力变化
水源涵养功能是一个动态、综合的概念,随着人
们对森林水文作用认识的不断深入,水源涵养功能
有多种表现形式, 包括拦蓄降水、调节径流、影响
5 期 刘伟玲, 等. 2000—2010 年井冈山风景名胜区生态系统功能变化 1027

图 3 井冈山风景名胜区 NPP 变化柱状图
Fig. 3 The change histogram of Net Primary Productivity
of Jinggang Scenic Spot
降雨和净化水质等[20]。井冈山土地利用方式的转变
造成水源涵养能力的变化。2000—2010 年间土地利
用方式转变方式主要为林地向田地、田地向建设用
地及林地向建设用地的转变。
通过利用 2000 年及 2010 年两期遥感影像提取
的土地利用变化数据, 结合多年平均降水量数值,
估算景区与保护区内水源涵养能力的变化。结果发
现, 在 2000—2010年间, 井冈山景区水源涵养能力
基本保持稳定。其中 2000 年水源涵养能力为 2.62
亿 t, 2010 年水源涵养能力为 2.60 亿万 t。
2000—2010 年间井冈山景区水源涵养能力降低为
126.14 万 t。
但在空间分布上变化存在差异, 主要表现在,
井冈山风景名胜区和自然保护区未重叠的部分水源
涵养能力呈现减少的趋势, 重叠部分中茨坪镇周围
土地利用变化大的地方水源涵养能力也呈现减少的
趋势, 保护区内整体水源涵养能力 2010 年较 2000
年表现为提高, 主要是由于保护区土地利用变化不
明显, 植被 NDVI 变化较大, 植被长势良好, 植被覆
盖增加, 使得水源涵养能力提高, 景区中非保护区
部分植被盖度下降, 因此, 导致水源涵养能力降低,
见图 4。
4.5 水土保持能力变化
土壤保持功能是一项非常基本的陆地生态系统
服务功能, 近年来日益受到重视[22]。井冈山风景区
2000年土壤保持量为 382万 t, 2010年土壤保持量为
379 万 t。2000 年—2010 年间井冈山风景区土壤保
持量降低 3 万 t, 降低量不足 2000 年土壤保持总量
的 1%, 说明井冈山土壤保持量几乎没有变化, 见
图 5。
面监测样地验证采用植被样方调查: 45 个样地,
225 个样方(记录覆盖度、树种、树高、胸径、冠幅

图 4 井冈山风景名胜区水源涵养能力变化图
Fig. 4 The change of water conservation capacity of
Jinggangshan Scenic Spot

图5 井冈山风景名胜区2000—2010年土壤保持总量变化图
Fig. 5 The change of The total amount of soil retention of
Jinggangshan Scenic Spot
1028 生 态 科 学 33 卷

图 6 井冈山风景名胜区范围内的地面监测样地分布图
Fig. 6 Distribution of ground monitoring plots around Jinggangshan Scenic Spot

图 7 井冈山各区地面监测调查数据与遥感反演数据均值比较
Fig. 7 Mean comparison of ground survey data and satellite
data of Jinggang Scenic Spot
等)。植被覆盖度验证: 2009—2012 年的地面监测样
地覆盖度与 2010 年前后的覆盖度遥感反演结果之
间具有显著相关性(R2=0.783, P<0.01)。
5 结论
2000—2010 年, 井冈风景名胜区的土地利用变
化主要表现为林地、耕地向建设用地的转化的。井
冈山风景名胜区与自然保护区重叠的部分生态系统
功能表现为增加, 自然保护区外的和茨坪镇周围的
部分降低。主要是由于城镇建设致使的林地、耕地
向建设用地的转化, 另外旅游活动也是造成生态功
能降低的原因之一, 景区内的生态环境遭到破坏。
避免因重经济利益而轻生态环境保护的现象发生,
在进行旅游开发的同时兼顾生态环境的保护。
参考文献
[1] 傅伯杰, 周国逸, 白永飞. 中国主要陆地生态系统服
务功能与生态安全 [J]. 地球科学进展 , 2009, 24(6):
571–576．
[2] 欧阳志云, 王如松, 赵景柱. 生态系统服务功能及其
生态经济价值评价 [J]. 应用生态学报 , 1999, 10(5):
635–640．
[3] 高旺盛, 陈源泉, 董孝斌. 黄土高原生态系统服务功能
5 期 刘伟玲, 等. 2000—2010 年井冈山风景名胜区生态系统功能变化 1029
的重要性与恢复对策探讨[J]. 水土保持学报, 2003, 17(2):
59–61.
[4] 秦伟, 朱清科, 张学霞. 植被覆盖度及其测算方法研究
进展 [J]. 西北农林科技大学学报 :自然科学版 , 2006,
34(9): 163–170.
[5] 朱观海. 井冈山风景名胜区总体规划的构思与布局[J].
建筑学报, 1988, (7): 31–37.
[6] 陈忠晓, 王仰麟, 权晓红. 井冈山风景名胜区旅游资源
开发初探[J]. 资源开发与市场, 2000, 16(5): 311–313.
[7] 赵哲远, 马奇, 华元春. 浙江省 1996—2005 年土地利用
变化分析[J]. 中国土地科学, 2009, 23(1): 55–60.
[8] 阳柏苏, 何平, 赵同谦. 张家界国家森林公园土地利用
格局变化[J]. 生态学报, 2006, 26(6): 2027–2034.
[9] 牛星, 欧名豪. 扬州市土地利用变化的驱动力机制研
究[J]. 中国人口#资源与环境, 2007, 17(1): 102–108.
[10] 苗正红, 刘志明, 王宗明. 基于 MODIS NDVI 的吉林省
植被覆盖度动态遥感监测[J]. 遥感技术与应用, 2010,
25(3): 387–393.
[11] 朴世龙, 方精云, 郭庆华. 利用 CASA 模型估算我国
植被净第一性生产力[J]. 植物生态学报, 2001, 25(5):
603–608.
[12] 程根伟，石培礼. 长江上游森林涵养水源效益及其经济
价值评估[J]. 中国水土保持科学, 2004, 2(4): 17–20.
[13] 张彪, 李文华, 谢高地. 北京市森林生态系统的水源涵
养功能[J]. 生态学报, 2008, 28(11): 5620–5624.
[14] 贺淑霞, 李叙勇, 莫菲. 中国东部森林样带典型森林水
源涵养功能[J]. 生态学报, 2011, 31(12): 3285–3295.
[15] 陈引珍. 三峡库区森林植被水源涵养及其保土功能研究
[D]. 北京: 北京林业大学, 2007.
[16] 刘敏超, 李迪强, 温琰茂. 三江源地区土壤保持功能空
间分析及其价值评估[J]. 中国环境科学, 2005, 25(5) :
627–631.
[17] 肖寒, 欧阳志云, 赵景柱. 海南岛生态系统土壤保持空
间分布特征及生态经济价值评估[J]. 生态学报, 2000,
20(4): 552–558.
[18] 肖玉, 谢高地, 安凯. 青藏高原生态系统土壤保持功能
及其价值[J]. 生态学报, 2003, 23(11): 2367–2378.
[19] 周兆叶, 储少林, 王志伟. 基于NDVI的植被覆盖度的变
化分析 : 以甘肃省张掖市甘州区为例 [J]. 草业科学 ,
2008, 25(12): 23–29.
[20] 卢远, 鄢燕, 刘淑珍. 藏北高原植被净初级生产力的遥
感估算[J]. 安徽农业科学, 2010, 38(16): 8559–8562.
[21] 张彪, 李文华, 谢高地. 森林生态系统的水源涵养功能
及其计量方法[J]. 生态学杂志, 2009, 28(3): 529–534.
[22] 韦红波, 李锐, 杨勤科. 我国植被水土保持功能研究进
展[J]. 植物生态学报, 2002, 26(4): 489–496.