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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 14 期摇 摇 2013 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
石鸡属鸟类研究现状 宋摇 森,刘迺发 (4215)………………………………………………………………………
个体与基础生态
不同降水及氮添加对浙江古田山 4 种树木幼苗光合生理生态特征与生物量的影响
闫摇 慧,吴摇 茜,丁摇 佳,等 (4226)
……………………………
……………………………………………………………………………
低温胁迫时间对 4 种幼苗生理生化及光合特性的影响 邵怡若,许建新,薛摇 立,等 (4237)……………………
不同施氮处理玉米根茬在土壤中矿化分解特性 蔡摇 苗,董燕婕,李佰军,等 (4248)……………………………
不同生育期花生渗透调节物质含量和抗氧化酶活性对土壤水分的响应
张智猛,宋文武,丁摇 红,等 (4257)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化 李华东,潘存德,王摇 兵,等 (4266)…………………………………
不同作物两苗同穴互作育苗的生理生态效应 李伶俐,郭红霞,黄耿华,等 (4278)………………………………
镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响 周相玉,冯文强,秦鱼生,等 (4289)…………………
CO2 浓度升高对毛竹器官矿质离子吸收、运输和分配的影响 庄明浩,陈双林,李迎春,等 (4297)……………
pH值和 Fe、Cd处理对水稻根际及根表 Fe、Cd吸附行为的影响 刘丹青,陈摇 雪,杨亚洲,等 (4306)…………
弱光胁迫对不同耐荫型玉米果穗发育及内源激素含量的影响 周卫霞,李潮海,刘天学,等 (4315)……………
玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响 焦念元,宁堂原,杨萌珂,等 (4324)…………………………
不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型 黄晶晶,井家林,曹德昌,等 (4331)……………………………
植被年际变化对蒸散发影响的模拟研究 陈摇 浩,曾晓东 (4343)…………………………………………………
蝇蛹金小蜂的交配行为及雄蜂交配次数对雌蜂繁殖的影响 孙摇 芳,陈中正,段毕升,等 (4354)………………
西藏飞蝗虫粪粗提物的成分分析及其活性测定 王海建,李彝利,李摇 庆,等 (4361)……………………………
不同水稻品种对稻纵卷叶螟生长发育、存活、生殖及飞行能力的影响 李摇 霞,徐秀秀,韩兰芝,等 (4370)……
种群、群落和生态系统
基于 mtCOII基因对山东省越冬代亚洲玉米螟不同种群的遗传结构分析
李丽莉,于摇 毅,国摇 栋,等 (4377)
………………………………………
……………………………………………………………………………
太湖湿地昆虫群落结构及多样性 韩争伟,马摇 玲,曹传旺,等 (4387)……………………………………………
西江下游浮游植物群落周年变化模式 王摇 超,赖子尼,李新辉,等 (4398)………………………………………
环境和扩散对草地群落构建的影响 王摇 丹,王孝安,郭摇 华,等 (4409)…………………………………………
黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性 杨丽娜,赵允格,明摇 姣,等 (4416)………………………
景观、区域和全球生态
基于景观安全格局的建设用地管制分区 王思易,欧名豪 (4425)…………………………………………………
黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析 赵锐锋,姜朋辉,赵海莉,等 (4436)……………………………
2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析 骆成凤,许长军,游浩妍,等 (4450)………………………
基于“源冶“汇冶景观指数的定西关川河流域土壤水蚀研究 李海防,卫摇 伟,陈摇 瑾,等 (4460)………………
农业景观格局与麦蚜密度对其初寄生蜂与重寄生蜂种群及寄生率的影响 关晓庆,刘军和,赵紫华 (4468)…
CO2 浓度和降水协同作用对短花针茅生长的影响 石耀辉,周广胜,蒋延玲,等 (4478)…………………………
资源与产业生态
城市土地利用的生态服务功效评价方法———以常州市为例 阳文锐,李摇 锋,王如松,等 (4486)………………
城市居民食物磷素消费变化及其环境负荷———以厦门市为例 王慧娜,赵小锋,唐立娜,等 (4495)……………
研究简报
间套作种植提升农田生态系统服务功能 苏本营,陈圣宾,李永庚,等 (4505)……………………………………
矿区生态产业评价指标体系 王广成,王欢欢,谭玲玲 (4515)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*308*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*32*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄07
封面图说: 古田山常绿阔叶林景观———亚热带常绿阔叶林是我国独特的植被类型,生物多样性仅次于热带雨林。 古田山地处
中亚热带东部,浙、赣、皖三省交界处,由于其特殊复杂的地理环境位置,分布着典型的中亚热带常绿阔叶林,是生物
繁衍栖息的理想场所,生物多样性十分突出。 中国科学院在这里建立了古田山森林生物多样性与气候变化研究站,
主要定位于研究和探索中国亚热带森林植物群落物种共存机制,阐释生物多样性对森林生态系统功能的影响,以及
监测气候变化对于亚热带森林及其碳库和碳通量的影响。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 14 期
2013 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 14
Jul. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(40901228);中国测绘科学研究院基本科研业务项目(7771116)
收稿日期:2012鄄04鄄09; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄26
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: chfluo@ casm. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201204090494
骆成凤,许长军,游浩妍,靳生洪. 2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析.生态学报,2013,33(14):4450鄄4459.
Luo C F,Xu C J,You H Y,Jin S H. Analysis on grassland degradation in Qinghai Lake Basin during 2000—2010. Acta Ecologica Sinica,2013,33(14):
4450鄄4459.
2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析
骆成凤1,*,许长军2,游浩妍1,靳生洪2
(1. 中国测绘科学研究院,对地观测技术国家测绘局重点实验室,北京摇 100830;
2. 青海省基础地理信息中心,西宁摇 810001)
摘要:青海湖流域属于高寒草地生态系统,草地退化状况是反映该流域生态环境状况的有效指标。 在对青海湖流域退化草地分
类的基础上,利用遥感手段获得流域退化草地的空间分布和变化信息。 采用 Markov模型、退化草地动态变化度、转类指数和景
观指数对青海湖流域草地退化状况时空变化进行多角度分析。 研究表明 2010 年青海湖流域草地状况良好,未退化草甸与未退
化草原在整个流域占绝对优势,是流域面积的 38% 。 2000—2010 年期间,流域草地变化不大,退化草地转类指数为-0. 0384;草
地变化整体上呈极轻微退化趋势,在这 11a期间呈现先退化、后改善的状况。 流域内不同退化草地类别的空间景观格局表现比
较稳定。 青海湖流域的优势草地类别是未退化草甸,主要分布在流域中部,2000—2010 年期间该类别的动态变化度为 1郾 82% ,
没有发生大幅度变化,时空变化都比较稳定。 中度退化草甸是退化最明显的类别,即使在流域草地呈改善状况的 2006—2010
年期间,有近 7. 4 万 hm2 退化为重度退化草甸,占中度退化草甸转变为其他类别的 65% 。 流域中与其他类别相互转换频繁,面
积变化幅度最大的类型是轻度、中度退化草甸,及重度退化草原,在流域草地退化发生改善的 2006—2010 年期间,这 3 个类别
的动态变化度达到 15%—21%之间;空间上它们主要分布在流域西北部、青海湖北部以及环青海湖区域。
关键词:草地退化;青海湖流域;动态变化度;景观格局;转类指数
Analysis on grassland degradation in Qinghai Lake Basin during 2000—2010
LUO Chengfeng1,*,XU Changjun2,YOU Haoyan1,JIN Shenghong2
1 Key Laboratory of Mapping from Space of State Bureau of Surveying and Mapping, Chinese Academy of Surveying and Mapping,Beijing 100830, China
2 Qinghai Geomatics Center,Xining 810001, China
Abstract: Qinghai Lake Basin (QLB) belongs to the alpine grassland ecosystem. The grassland degradation is an effective
detector to reflect the ecological environment condition in QLB. In this study, the spatial distribution and change
information of the degraded grassland in QLB were firstly mapped and extracted using remote sensing techniques. Then the
spatial鄄temporal changes of the degraded grassland between the year 2000 and 2010 were analyzed in different perspectives
using Markov model, index of dynamic variation degree, landscape pattern index and grassland change index. Results show
that the grassland in QLB was in good condition in 2010, and the non鄄degraded meadow and non鄄degraded grassland
dominated QLB and covered about 38% of this region. The grassland has little variation during these 11 years, and the
index of dynamic variation degree is -0. 0384. The grassland was improved after the first degradation, but still had slight
degradation in the overall trend. The spatial landscape pattern of the degraded grassland was stable in this study. The non鄄
degraded meadow is dominantly distributed in the central region of QLB. The spatial鄄temporal changes of this land cover
type were stable during these 11 years, and its dynamic variation degree was 1郾 82% . The change of moderate鄄degraded
meadow was the most significant. During the period of 2006—2010, even the grassland in QLB was obviously improved;
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there was almost 7. 4 ten thousand hectare of heavy鄄degraded meadow from moderate鄄degraded meadow, covering 65% area
of land cover types from moderate鄄degraded meadow. Light鄄degraded meadow, moderate鄄degraded meadow and heavy鄄
degraded grassland were dominantly located in northwest region of QLB, north and surrounding area of Qinghai Lake. The
spatial changes of these three land cover types evolved from and into other types were the most significant, and their
dynamic variation degree floated between 15% and 20% from the year 2006 to 2010.
Key Words: grassland degradation; Qinghai Lake Basin (QLB); dynamic variation degree; landscape pattern; grassland
change index
青海湖流域是一个完整的内陆盆地,位于季风湿润区和内陆干旱区的过渡地带,属于脆弱生态系统典型
地区,对全球气候和环境变化的响应十分敏感[1鄄5]。 青海湖及其整个流域的生态功能显著,草地和水域构成
了流域生态系统的主体,草地生态系统不仅对青海湖流域生态环境有着举足轻重的控制及调节作用, 而且对
保护东部生态环境具有重要作用[6]。 近几十年来,受自然环境条件变化和人为不合理的社会经济活动影响,
本来就很脆弱的高寒生态环境遭到破坏, 土地沙化和草原退化严重[7鄄9]。 青海湖流域的生态环境问题引起了
研究者的密切关注,这些研究充分利用遥感技术手段,对青海湖流域的土地利用 /土地覆盖、景观结构、湿地、
植被覆盖、草地类型、蒸发量等生态环境要素进行动态监测[2鄄4,10鄄12],主要监测这些要素在近几十年内的变化
状况和趋势。 也有研究者从可持续发展着手,研究该流域生态环境与经济发展之间的关系[7,9,13]。 以青海湖
流域退化草地为对象进行的时空变化研究比较少。
青海湖流域的地表覆盖状况以草地为主,2010 年占整个流域面积近 75% ,草地状况(包括植被盖度、植被
群落、产草量、土壤理化状况、草场质量等)是衡量该流域生态环境状况的关键指标。 该区域的草地退化问题
已经引起了政府部门的重视,2008 年 5 月政府启动了“青海湖流域生态环境保护与综合治理项目冶,旨在维护
青海湖流域生态系统的稳定[14]。 本研究以青海湖流域退化草地为研究对象,基于中高遥感影像解译数据,主
要对 2000 年以来青海湖流域草地退化特征、不同退化草地类型相互转化规律,以及退化结构空间分异特征进
行分析。 以期能为青海湖流域生态环境退化问题、具体生态环境治理方案的制定,以及政府决策提供参考。
1摇 研究资料与方法
1. 1摇 研究区域
青海湖流域位于青海省东北部,亦称青海湖盆地,地处北纬 36. 25毅—38. 33毅,东经 97. 83毅—101. 33毅,北起
大通山,南至青海南山,西临阿木尼尼库山,东靠日月山,总面积约 2. 96 万 km2,是一个四周群山环绕的封闭
式内陆盆地。 整个流域近似织梭形,地形西北高、东南低,海拔范围在 3194—5174m之间[15]。 流域深处内陆,
属典型的高寒干旱大陆性气候,多年平均气温-14—17益,平均年降水量为 340 mm。 青海湖地区特殊的自然
地理条件造就了以草原为主的植被类型,温性草原、高寒草原以及高寒草甸构成了流域主要的草地资源, 是
青海湖流域发展草地畜牧业的重要基础和物质保障[16]。
1. 2摇 数据来源
本研究使用的遥感数据源为 2000 年、2006 年 Landsat TM,以及 2010 年 RapidEye数据。 为了提高影像解
译的效率和质量,以全国第二次土地调查数据、青海湖流域地表植被分布图、1颐5 万数字栅格地图(DRG)作为
辅助参考。 在大量野外实地调查的基础上,建立解译图谱库。 解译过程中的最小解译图斑控制在 25 个像素。
1. 3摇 研究方法
1. 3. 1摇 退化草地类别定义
草地退化指在不合理人为或自然因素的干扰下,草地结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相
反的逆行演替。 具体表现为草地生态系统的基本结构和固有功能的破坏或丧失, 生物多样性下降, 稳定性
和抗逆能力减弱, 草地系统生产力下降[16鄄18]。 对草地退化的评估指标,国内外没有一致的体系和标准。 李博
1544摇 14 期 摇 摇 摇 骆成凤摇 等:2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析 摇
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依据能量、质量、环境、草地、草地恢复能力 5 个指标,将我国北方的草地退化分为四级:轻度、中度、重度与极
度[19]。 这种分级标准体系被我国多数学者沿用,但在分级指标方面,还没有一个公认的量化指标范围。 这也
许和不同生态环境中退化草地的具体状况千差万别有关。
青海湖流域的草地类型主要包括:以芨芨草、克氏针茅、疏花针茅草为优势种的温性草原,以紫花针茅为
优势种高寒草原,以高山嵩草、矮生嵩草、线叶嵩草、喜马拉雅嵩草、藏嵩草为优势种的高寒草甸[11]。 本研究
在草地退化的分级分类方面参照了任海、李博等[16,19]的研究成果。 在分级指标方面主要采用了可直接利用
遥感技术监测的原生植被覆盖度,马玉寿、孙小弟[20鄄21]等人的相关研究都将植被覆盖度放在优先指标范围
内。 这个指标虽然不能反映土壤养分、土壤含水量、生物量等指标,但能从侧面反映李博所提出的 5 个方面的
状况。 本研究从遥感监测草地退化的角度出发,结合青海湖流域实际情况,将青海湖流域的草地分为 10 个类
别,具体类别与定义见表 1。
表 1摇 青海湖流域退化草地类别定义
Table 1摇 Definition of degraded Grassland types in QLB
类别 Type 定义 Definition
人工草地 Artificial grassland 人工种植牧草的草地,包括人工培植用于牧业的灌木地
未退化草甸 Normal meadow 以天然草本植物为主,未经改良,用于放牧或割草的草地,包括以牧为主的疏林、灌木草地,原生植被覆盖度逸90%的天然草甸草地
轻度退化草甸 Slight degraded meadow 原生植被覆盖度逸75%而<90%的高寒草甸
中度退化草甸 Moderate degraded meadow 原生植被覆盖度逸60%而<75%的高寒草甸
重度退化草甸 Strong degraded meadow 原生植被覆盖度逸40%而<60%的高寒草甸
极度退化草甸 Extremely strong degraded meadow 原生植被覆盖度臆40%的高寒草甸
未退化草原 Normal steppe 原生植被覆盖度>70%的温性和高寒草原
中度退化草原 Moderate degraded steppe 原生植被覆盖度>50%而臆70%的温性和高寒草原
重度退化草原 Moderate degraded steppe 原生植被覆盖度>30%而臆50%的温性和高寒草原
极度退化草原 Extremely strong degraded steppe 原生植被覆盖度臆30%的温性和高寒草原
1. 3. 2摇 转移概率矩阵
Markov模型是基于 Markov过程理论形成的模拟事件发生概率的一种方法[22],具有“无后效性冶的特点,
常被生态学家用于模拟植被动态和土地利用 /覆被格局变化。 为定量分析各退化草地类型之间相互转换关
系,利用 Markov模型对退化草地类别转变进行动态模拟。 各退化草地类型之间相互转换的面积数量或比例
即为转移概率矩阵,公式表达如下:
P ij =
P11 P12 … P1n
P21 P22 … P2n
左 左 左 左
Pn1 Pn2 … P
é
ë
ê
ê
ê
ê
êê
ù
û
ú
ú
ú
ú
úú
nn
(1)
式中,n为退化草地类型数目,P ij 为退化草地类型 i 变为 j 的转移概率。 P ij 需要满足以下条件:0臆P ij臆1 和
移 nj = 1P ij = 1( i,j = 1,2,…,n) 。
1. 3. 3摇 动态变化度
参照土地利用动态变化度[23]的定义,这里利用动态变化度来度量退化草地类别变化的速率。 动态变化
度的计算公式如下式所示:
S = {移(驻Si / Si)} 伊 (1 / t) 伊 1 (2)
式中,Si 为监测开始时间第 i类退化草地面积总和,驻Si 为监测开始至监测结束时段内第 i类退化草地转变为
其他类土地类别的面积总和,t为监测开始至监测结束时间段 S 为在 t 时段退化草地的变化速率。 动态变化
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度越大说明在监测时间段内退化草地相对于自身的面积变化幅度越大。
1. 3. 4摇 景观指数
退化草地的景观指数可以用来反映景观格局的变化。 景观生态学研究中采用的景观格局指数较多,由于
自然景观的复杂性,许多景观指数之间高度相关。 根据景观指数分类体系和指数之间的相关性[24],本研究主
要从等级类型景观和整体景观两个角度出发,选择 Shannon 多样性指数(SHDI)、破碎化指数(FI)、均匀度指
数(EN)、面积周长比分维数(FD)、形状指数(MSI)等 5 个景观指数反映青海湖流域退化草地的景观格局
变化。
1. 3. 5摇 转类指数
参照土地利用转类指数[25],构建退化草地转类指数来定量描述青海湖流域退化草地改善或者退化的程
度。 退化草地转类指数的计算公式如下:
L = 100% 伊 f
移 nk[Ak 伊 (Da - Db)]
A
(3)
式中,L表示目标区域退化草地转类指数,k = 1,…,n 表示类别,Ak 为目标区域 K 类别转变为其他类别的面
积,Da 为类别 K转类前级别,Db 为转类后级别,A为目标区域总面积。
2摇 流域退化草地变化特征
图 1摇 青海湖流域 2010 年退化草地分布图
Fig. 1摇 Area Histogram of Degraded Grassland in QLB in 2010
2. 1摇 2010 年退化草地现状
青海湖流域 2010 年地表覆盖状况以草地为主,占整个区域面积近 75% ;耕地、灌木林地较少,共占流域
总面积 2% ;裸露地占流域面积 8. 27% ,主要分布在流域西北部及环湖流域西部。 青海湖流域 2010 年退化草
地空间分布状况如图 1 所示。 其中草甸为 177. 28 万 hm2,占整个区域面积近 60% ,草原面积为 42. 05 万 hm2
(图 2)。 青海湖水域面积占整个流域面积的 14. 73% ,分布在流域东南部。 该流域草地状况良好,未退化草
甸与未退化草原占整个区域面积 38% 。 分布在中部、东部及环湖流域西南部的未退化草甸在整个流域占绝
对优势,未退化草原主要分布在青海湖的西北侧。 退化草甸主要分布在流域的西北部,其中重度退化草甸占
流域总面积 10. 46% ,轻度退化草甸占流域总面积 7. 2% ,中度退化草原占流域总面积 5. 34% ,极度退化草甸
占流域总面积 3. 87% 。 重度退化草原占流域总面积 2. 99% ,主要分布于环湖流域东北部。
3544摇 14 期 摇 摇 摇 骆成凤摇 等:2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析 摇
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图 2摇 青海湖流域 2010 年退化草地面积柱状图
Fig. 2摇 Area Histogram of Degraded Grassland in QLB in 2010
2. 2摇 退化草地数量变化
2000—2010 年退化草地面积变化见表 2,青海湖流
域的人工草地面积变化显著,面积增加近 0. 8 万 hm2,
变化率达到 131. 69% 。 中度退化草甸面积减少 13. 03
万 hm2,变化率为-50. 76% ;与此同时重度、极度退化草
甸面积增加 11. 87 万 hm2,极度退化草甸面积增加了一
半。 草原类别中变化最大的是重度退化草原,减少了
3. 95 万 hm2,变化率为-30. 83% 。 从面积数量变化角
度看,整个流域的草甸退化程度由轻中度同时向改善和
退化两个方向发展;整个流域草原向改善方向发展。
青海湖流域退化草地面积变化在 2000—2006 年、
2006—2010 年两个时间段内差异明显。 在 2000—2006
年时间段内,未退化草甸面积减少 6. 92 万 hm2,轻度退化草甸面积增加 5. 18 万 hm2,重度、极度退化草甸面积
增加 30. 47 万 hm2,草甸退化趋势明显,轻度退化面积大于重度、极度退化面积。 在 2006—2010 年时间段内,
未退化草甸面积增加 14. 56 万 hm2,轻度、中度退化草甸面积减少 19. 79 万 hm2,重度、极度退化草甸面积增加
8. 39 万 hm2,草甸退化趋势同时向改善和退化趋势发展,向重度、极度草甸退化面积大于前一个时间段。 在
2000—2006 年时间段内,人工草地面积增加很小,未退化草原和中度退化草原面积减少 2. 76 万 hm2,重度、极
度退化草原面积增加 2. 00 万 hm2,流域草原明显呈现退化趋势。 在 2006—2010 年时间段内,人工草地面积
增加近 0. 8 万 hm2,未退化草原增加 1. 41 万 hm2,中度退化草原面积增加 0. 88 万 hm2,重度、极度退化草原面
积减少 5. 57 万 hm2,流域草原明显呈现改善趋势。
表 2摇 青海湖流域 2000—2010 年退化草地面积变化统计表 / hm2
Table 2摇 Area Change of Different Degraded Grassland Types in QLB during 2000—2010
类别 Type 2000—2010 变化率 Change rate / % 2000—2006 2006—2010
未退化草甸 76446. 7 8. 21 -69180. 0 145626. 7
人工草地 9253. 3 131. 69 660. 0 8593. 3
轻度退化草甸 -32380. 0 -13. 16 51753. 3 -84133. 3
中度退化草甸 -130333. 3 -50. 76 -16546. 7 -113786. 7
重度退化草甸 79860. 0 34. 66 20366. 7 59493. 3
极度退化草甸 38806. 7 51. 11 14380. 0 24426. 7
未退化草原 -3526. 7 -2. 92 -17640. 0 14113. 3
中度退化草原 -1233. 3 -0. 77 -10006. 7 8773. 3
重度退化草原 -39506. 7 -30. 83 13760. 0 -53266. 7
极度退化草原 3786. 7 10. 54 6266. 7 -2480. 0
2. 3摇 退化草地类型转化
2000—2010 年青海湖流域地表覆盖类型之间的转化以退化草地类别之间的转化为主,其次是裸露地与
草地之间的转换,相对而言,水域、耕地、灌木林地之间的转换面积非常小。 退化草地类型变化与空间分布如
图 3 所示。 从图上可以看出,流域在这 11a中草地退化程度发生变化的区域主要集中在 3 个地方:青海湖北
部偏东未退化草甸转变为轻度退化草甸,流域西北部中度退化草甸转为重度退化草甸,流域中部偏西轻度退
化草甸转变为未退化草甸。 流域中部的零散变化主要表现为退化程度得到改善。 在 2000—2006 年时间段
内,流域退化草地变化主要表现为退化程度加剧,只有少数零散地区表现为退化程度改善。 草地退化区域主
要分布在青海湖北部及偏东地区,由未退化草甸转变为轻度退化草甸;流域中部以西地区轻度、中度退化草甸
转变为重度退化草甸,草地退化情况严重。 在 2006—2010 年时间段内,流域退化草地变化主要表现为退化程
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度改善,只有西北部分地区表现为退化程度加剧。 其中青海湖北部由轻度退化草甸转变为未退化草甸,呈改
善状况;流域中部以西地区由轻度、中度退化草甸转变为未退化草甸,改善趋势明显;流域东北部有少部分地
区由中度到重度、重度到极度退化草地转变。
图 3摇 2000—2010 年青海湖流域退化草地主要变化分布图
Fig. 3摇 The changes of spatial distribution for degenerated grassland in QLB during 2000 — 2010
利用转移概率矩阵计算各类退化草地之间转换面积,并以面积为依据,选择变化面积最大的类别和主要
的转变类别进行分析。 2000—2010 年主要退化草地类型之间相互转换的面积如表 3 所示。 面积变化最大的
前 3 种类别分别为:中度退化草甸、重度退化草甸、未退化草甸。 除未退化草甸外,其他类别之间的转变主要
呈现退化趋势。 发生变化的中度退化草甸转化为重度退化草甸的面积达 9. 51 万 hm2,由轻度退化草甸转来
的面积为 2. 75 万 hm2,同时转变为未退化草甸的面积为 6. 19 万 hm2。 发生变化的重度退化草甸主要由中度
退化草甸转变而来,同时转变为极度退化草甸。 未退化草甸主要转变为轻度退化草甸,面积达 9. 93 万 hm2,
同时有 18. 10 万 hm2 轻度和中度退化草甸转变为未退化草甸,总体呈极轻微退化趋势。
表 3摇 青海湖流域 2000—2010 年主要退化草地类型转换面积 / hm2
Table 3摇 Transition area of the main types of degraded grassland in QLB During 2000 — 2010
2000—2010 变化面积Change areas
转变为其他类别
To other types
由其他类别转变
From other types
中度退化草甸 -130333. 3 未退化草甸 61900. 0 轻度退化草甸 27480. 0
重度退化草甸 95120. 0
重度退化草甸 79860. 0 极度退化草甸 38393. 3 中度退化草甸 95120. 0
未退化草甸 76446. 7 轻度退化草甸 99273. 3 轻度退化草甸 119066. 7
中度退化草甸 61900. 0
重度退化草原 -39506. 7 中度退化草原 26206. 7 中度退化草原 23333. 3
极度退化草甸 38806. 7 重度退化草甸 24693. 3 重度退化草甸 38393. 3
2000—2006 年主要退化草地类型之间相互转换的面积如表 4 所示。 从表 4 可以看出,主要退化草地类
别之间的转变呈明显的退化趋势。 主要变化类别向退化类别转变的面积都大于向改善类别转变的面积。 面
积变化最大的未退化草甸主要和轻度、中度退化草甸之间发生转变,退化程度比较明显。
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表 4摇 青海湖流域 2000—2006 年主要退化草地类型转换面积 / hm2
Table 4摇 Transition area of the main types of degraded grassland in QLB During 2000 — 2006
2000—2006 变化面积 转变为其他类别 由其他类别转变
未退化草甸 -69180. 0 轻度退化草甸 124966. 7 轻度退化草甸 74486. 7
中度退化草甸 40766. 7 中度退化草甸 30353. 3
轻度退化草甸 51753. 3 未退化草甸 74486. 7 未退化草甸 124966. 7
中度退化草甸 29240. 0 中度退化草甸 30873. 3
重度退化草甸 20366. 7 中度退化草甸 35213. 3 中度退化草甸 55706. 7
未退化草原 -17640. 0 中度退化草原 28266. 7 中度退化草原 15033. 3
中度退化草甸 -16546. 7 未退化草甸 30353. 3 未退化草甸 40766. 7
轻度退化草甸 30873. 3 轻度退化草甸 29240. 0
重度退化草甸 55706. 7 重度退化草甸 35213. 3
2006—2010 年主要退化草地类型之间相互转换的面积如表 5 所示。 面积变化最大的前 3 种类别分别
为:未退化草甸、中度退化草甸、轻度退化草甸。 与表 3、表 4 相比较,表 5 中的面积变化幅度最大。 未退化草
甸变化面积为 14. 56 万 hm2,主要由轻度、中度、重度退化草甸转变而来,其中轻度退化草甸面积为 14. 18 万
hm2,中度退化草甸面积为 6. 87 万 hm2,重度退化草甸为 2. 67 万 hm2,明显呈改善趋势。 中度退化草甸主要
转变为未退化草甸和重度退化草甸,其中有 7. 40 万 hm2 转变为重度退化草甸。
表 5摇 青海湖流域 2006—2010 年主要退化草地类型转换面积 / hm2
Table 5摇 Transition area of the main types of degraded grassland in QLB During 2006 — 2010
2006—2010 变化面积 转变为其他类别 由其他类别转变
未退化草甸 145626. 7 轻度退化草甸 65393. 3 轻度退化草甸 141806. 7
中度退化草甸 68740. 0
重度退化草甸 27373. 3
中度退化草甸 -113786. 7 重度退化草甸 74006. 7 轻度退化草甸 28780. 0
未退化草甸 68740. 0
轻度退化草甸 -84133. 3 未退化草甸 141806. 7 未退化草甸 65393. 3
中度退化草甸 28780. 0
重度退化草甸 59493. 3 未退化草甸 27373. 3 中度退化草甸 74006. 7
极度退化草甸 37986. 7 极度退化草甸 29080. 0
重度退化草原 -53266. 7 中度退化草原 35560. 0 中度退化草原 17206. 7
2. 4摇 退化草地动态度分析
与 2000—2006 年时间段内的退化草地动态变化度相比较,除了极度退化草甸、草原,以及重度退化草原
外,其他类别退化草地动态度在 2000—2010 年时间段均比较小,这种差异在未退化草甸、草原,人工草地及重
度退化草地等 4 种类别上比较明显,而轻度、重度退化草地的动态变化率差异比较小。 这两个时间段退化草
地动态度的计算基于同一个基准,这种差异可以从侧面说明青海湖流域 2006—2010 年,退化草地呈改善趋
势。 与此同时,重度、极度退化草地也处于动态变化过程中。 2006—2010 年时间段内的退化草地动态变化度
明显高于 2000—2010 年时间段,也高于 2000—2006 年时间段。 这种变化间接说明青海湖流域的退化草地在
2006—2010 年的变化活动比 2000—2006 年明显。
2000—2010 年时间段内,轻度、中度、极度退化草甸,以及重度、极度退化草原的动态变化度明显高于其
他类别退化草地。 其中轻度、中度退化草甸,及重度退化草原面积基数大,是整个流域退化草地类型转变的
主体。
3摇 退化草地景观格局变化分析
Shannon多样性指数反映不同景观类型分布的均匀化和复杂化程度。 2006 年青海湖流域 SHDI值最大,
6544 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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表 6摇 青海湖流域 2000—2010 年退化草地动态变化度 / %
Table 6摇 The dynamic variation degree of degraded grassland in QLB during 2000—2010
类别 Type 2000—2010 2000—2006 2006—2010 类别 Type 2000—2010 2000—2006 2006—2010
未退化草甸 1. 82 3. 73 3. 94 极度退化草甸 7. 22 7. 03 18. 12
人工草地 3. 80 5. 43 5. 54 未退化草原 4. 24 7. 06 10. 44
轻度退化草甸 7. 59 8. 66 17. 64 中度退化草原 4. 71 6. 63 11. 96
中度退化草甸 8. 02 8. 63 20. 26 重度退化草原 6. 43 5. 53 15. 34
重度退化草甸 4. 68 5. 85 11. 46 极度退化草原 7. 86 7. 25 18. 12
说明与 2010 年和 2000 年比较,2006 年退化草地空间分布复杂程度比较大,但这种差异比较小。 破碎度表征
景观被分割的破碎程度,反映景观空间结构的复杂性,在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度。 2000、
2006、2010 年的破碎度没有发生变化,说明青海湖流域退化草地景观的单一、均质和连续的整体性保持的比
较好,生物多样性比较稳定。 均匀度描述了景观由少数几个主要景观类型控制的程度,退化草地空间分布的
均匀度在 2000—2010 年期间变化幅度在 0. 03 以内很小,说明在这期间流域的退化草地没有发生大范围明显
的改善或者退化。 面积周长比分维数值越大,表明斑块形状越复杂,2000—2010 年期间该值越来越大,但变
幅很小。 说明流域退化草地的斑块形状趋向复杂,但这种变化很缓慢。 形状指数描述景观形状及景观规则化
程度,MSI=1,表示越接近圆形,MSI越大表示景观形状越不规则、越复杂和扁长。 2000—2010 年期间流域形
状指数变幅不大,且比较接近 1,说明流域退化草地的空间形状变化不大。
表 7摇 青海湖流域景观格局指数变化
Table 7摇 The landscape pattern index in QLB
FI MSI FD SHDI EN
2000 0. 4400 1. 2300 1. 5425 2. 2012 0. 7769
2006 0. 4400 1. 2674 1. 5464 2. 2375 0. 7898
2010 0. 4400 1. 1945 1. 5542 2. 1576 0. 7615
4摇 流域退化草地变化程度分析
为了定量描述青海湖流域退化草地的变化程度,依据生态意义对流域地表类型定级。 去除受人类活动影
响变化较剧烈且无规律的耕地和居民地,将青海湖流域的地表覆盖类型分为 8 个生态级别,如表 8 所示。 生
态级别越接近 1 级,该类型的生态意义越高。 定义退化草地转类指数大于 5 表明改善趋势明显;转类指数小
于-5 表明退化趋势明显。
表 8摇 青海湖流域地表覆盖的生态级别列表
Table 8摇 The ecological grades for landcover types in QLB
类别 Type 生态级别Ecological grade 类别 生态级别 类别 生态级别
水域 1 级 未退化草甸 3 级 重度退化草甸 6 级
湿地 1 级 未退化草原 3 级 重度退化草原 6 级
冰川及永久积雪 1 级 轻度退化草甸 4 级 极度退化草甸 7 级
灌木林地 2 级 中度退化草甸 5 级 极度退化草原 7 级
人工草地 3 级 中度退化草原 5 级 裸露地 8 级
利用公式(3)计算青海湖流域 2000—2010 年期间的退化草地转类指数如表 9 所示。 青海湖流域 2000—
2010 年期间退化草地转类指数为-0. 0384,与退化趋势明显时转类指数小于-5 比较,这个数值非常小,而且
很接近零值。 如果退化草地转类指数小于零就意味着草地变化呈退化趋势,那么青海湖流域 2000—2010 年
期间草地变化呈极轻微退化趋势。 其中 2000—2006 年期间退化草地变化状况同样为极轻微退化,但比
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2000—2010 年期间退化程度稍大。 2006—2010 年期间退化草地变化状况为极轻微改善。
表 9摇 青海湖流域退化草地转类指数
Table 9摇 The grassland change index of QLB
2000—2006 2006—2010 2000—2010
转类指数
Change index
-0. 0673 0. 0272 -0. 0384
5摇 结论与讨论
由于青海湖流域独特的地理位置及环境特点,对
流域的主要生态环境问题———草地退化进行连续监
测,是掌握流域生态环境变化状况并且制定具体生态
环境治理方案的有效手段。 利用遥感技术对青海湖
流域近 10a 的退化草地进行连续监测发现:2000—
2010 年期间流域草地变化非常小,呈极轻微退化趋
势;草地变化经历了变化幅度很小的先退化、后改善阶段,2006—2010 年期间流域草地呈极轻微改善趋势,但
还没有恢复到 2000 年的状况。 流域内不同退化草地类别的空间景观格局表现比较稳定。
青海湖流域的退化草地变化是气候变化和人类活动共同作用的结果。 2000 年以后青海湖流域暖湿的气
候特征更加明显[26],这是流域草地向良好状况发展的有利自然条件。 2000—2006 年期间流域草地退化,可能
主要由长期不合理的畜牧业生产及管理方式不善导致。 2006—2010 年期间人工草地面积由 660hm2 增加到
8593hm2,与政府实施的生态环境保护与综合治理工程紧密相关。 近年来青海湖的旅游资源得到了有效的开
发,在促进区域经济发展的同时,也对环湖区域的草原生态环境造成了很大的压力。
本研究结果虽然对 2000—2010 年期间青海湖流域草地退化状况进行了详细的时空分析。 但受获取数据
本身的限制,在监测阶段的划分上有一定的跨度, 不能和政府进行大规模的生态环境保护治理工程时间完全
对应,不能明确工程治理是否是流域 2006—2010 年期间流域草地呈极轻微改善趋势的主导原因。 另外对草
地类型的定义与识别主要从遥感监测出发,对由于杂草类增加导致的退化不能精确识别。 在今后的研究中,
可以进一步结合气象信息、大量的实地调查资料、以及同步的遥感数据对青海湖流域退化草地变化原因进行
深入分析。
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9544摇 14 期 摇 摇 摇 骆成凤摇 等:2000—2010 年青海湖流域草地退化状况时空分析 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 14 Jul. ,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
A review of the researches on Alectoris partridge SONG Sen, LIU Naifa (4215)………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Effects of precipitation and nitrogen addition on photosynthetically eco鄄physiological characteristics and biomass of four tree seed鄄
lings in Gutian Mountain, Zhejiang Province, China YAN Hui, WU Qian, DING Jia, et al (4226)……………………………
Effects of low temperature stress on physiological鄄biochemical indexes and photosynthetic characteristics of seedlings of four plant
species SHAO Yiruo, XU Jianxin, XUE Li, et al (4237)…………………………………………………………………………
Decomposition characteristics of maize roots derived from different nitrogen fertilization fields under laboratory soil incubation
conditions CAI Miao,DONG Yanjie,LI Baijun,et al (4248)………………………………………………………………………
The responses of leaf osmoregulation substance and protective enzyme activity of different peanut cultivars to non鄄sufficient irriga鄄
tion ZHANG Zhimeng,SONG Wenwu,DING Hong,et al (4257)…………………………………………………………………
Interannual variation of soil seed bank in Picea schrenkiana forest in the central part of the Tianshan Mountains
LI Huadong, PAN Cunde, WANG Bing,et al (4266)
……………………
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Physiological & ecological effects of companion鄄planted grow seedlings of two crops in the same hole
LI Lingli, GUO Hongxia, HUANG Genghua, et al (4278)
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Effects of magnesium, manganese, activated carbon and lime and their interactions on cadmium uptake by wheat
ZHOU Xiangyu, FENG Wenqiang, QIN Yusheng, et al (4289)
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Effects of increased concentrations of gas CO2 on mineral ion uptake, transportation and distribution in Phyllostachys edulis
ZHUANG Minghao, CHEN Shuanglin, LI Yingchun, et al (4297)
…………
…………………………………………………………………
Effects of pH, Fe and Cd concentrations on the Fe and Cd adsorption in the rhizosphere and on the root surfaces of rice
LIU Danqing, CHEN Xue, YANG Yazhou, et al (4306)
……………
…………………………………………………………………………
Effects of low鄄light stress on maize ear development and endogenous hormones content of two maize hybrids (Zea mays L. ) with
different shade鄄tolerance ZHOU Weixia, LI Chaohai, LIU Tianxue, et al (4315)…………………………………………………
Effects of maize椰peanut intercropping on photosynthetic characters and yield forming of intercropped maize
JIAO Nianyuan, NING Tangyuan, YANG Mengke,et al (4324)
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Cloning root system distribution and architecture of different forest age Populus euphratica in Ejina Oasis
HUANG Jingjing, JING Jialin, CAO Dechang, et al (4331)
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Impact of vegetation interannual variability on evapotranspiration CHEN Hao, ZENG Xiaodong (4343)………………………………
Mating behavior of Pachycrepoideus vindemmiae and the effects of male mating times on the production of females
SUN Fang, CHEN Zhongzheng, DUAN Bisheng, et al (4354)
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Component analysis and bioactivity determination of fecal extract of Locusta migratoria tibetensis (Chen)
WANG Haijian, LI Yili, LI Qing, et al (4361)
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Effects of different rice varieties on larval development, survival, adult reproduction, and flight capacity of Cnaphalocrocis
medinalis (Guen佴e) LI Xia, XU Xiuxiu, HAN Lanzhi, et al (4370)……………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Genetic structure of the overwintering Asian corn borer,Ostrinia furnacalis(Guen佴e)collections in Shandong of China based on
mtCOII gene sequences LI Lili,YU Yi,GUO Dong,TAO Yunli,et al (4377)……………………………………………………
The structure and diversity of insect community in Taihu Wetland HAN Zhengwei, MA Ling, CAO Chuanwang, et al (4387)………
Annual variation pattern of phytoplankton community at the downstream of Xijiang River
WANG Chao, LAI Zini, LI Xinhui, et al (4398)
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…………………………………………………………………………………
Effect of species dispersal and environmental factors on species assemblages in grassland communities
WANG Dan, WANG Xiao忆an, GUO Hua, et al (4409)
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Cyanobacteria diversity in biological soil crusts from different erosion regions on the Loess Plateau: a preliminary result
YANG Lina, ZHAO Yunge, MING Jiao, et al (4416)
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Landscape, Regional and Global Ecology
Zoning for regulating of construction land based on landscape security pattern WANG Siyi,OU Minghao (4425)………………………
Fragmentation process of wetlands landscape in the middle reaches of the Heihe River and its driving forces analysis
ZHAO Ruifeng, JIANG Penghui, ZHAO Haili, et al (4436)
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Analysis on grassland degradation in Qinghai Lake Basin during 2000—2010
LUO Chengfeng,XU Changjun,YOU Haoyan,et al (4450)
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Research on soil erosion based on Location-weighted landscape undex(LWLI) in Guanchuanhe River basin, Dingxi, Gansu
Province LI Haifang,WEI Wei, CHEN Jin, et al (4460)…………………………………………………………………………
Effects of host density on parasitoids and hyper-parasitoids of cereal aphids in different agricultural landscapes
GUAN Xiaoqing, LIU Junhe, ZHAO Zihua (4468)
………………………
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Effects of interactive CO2 concentration and precipitation on growth characteristics of Stipa breviflora
SHI Yaohui, ZHOU Guangsheng, JIANG Yanling, et al (4478)
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Resource and Industrial Ecology
Eco-service efficiency assessment method of urban land use: a case study of Changzhou City, China
YANG Wenrui, LI Feng, WANG Rusong, et al (4486)
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Changes in phosphorus consumption and its environmental loads from food by residents in Xiamen City
WANG Huina,ZHAO Xiaofeng,TANG Lina, et al (4495)
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Research Notes
Intercropping enhances the farmland ecosystem services SU Benying, CHEN Shengbin, LI Yonggeng, et al (4505)…………………
Assessment indicator system of eco-industry in mining area WANG Guangcheng, WANG Huanhuan, TAN Lingling (4515)…………
2254 　 生　 态　 学　 报　 　 　 33 卷　
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 14 期摇 (2013 年 7 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 33摇 No郾 14 (July, 2013)
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