全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 员圆期摇 摇 圆园员源年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
中国景观生态学发展历程与未来研究重点 陈利顶袁李秀珍袁傅伯杰袁等 渊猿员圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市景观格局演变的水环境效应研究综述 黄摇 硕袁郭青海 渊猿员源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
多功能景观研究进展 汤摇 茜袁丁圣彦 渊猿员缘员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
空间形态受限型城市紧凑发展研究要要要以厦门岛为例 黄摇 硕袁郭青海袁等 渊猿员缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
紫金山森林公园降温效应影响因素 闫伟姣袁孔繁花袁尹海伟袁等 渊猿员远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市公园景观空间结构对其热环境效应的影响 冯悦怡袁胡潭高袁张力小 渊猿员苑怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 韵宰粤的低丘缓坡建设开发适宜性评价要要要以云南大理白族自治州为例
刘焱序袁彭摇 建袁韩忆楠袁等 渊猿员愿愿冤
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生态安全条件下土地利用格局优化要要要以皇甫川流域为例 喻摇 锋袁李晓兵袁王摇 宏 渊猿员怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎
新疆玛纳斯河流域 圆园园园要圆园员园年土地利用 辕覆盖变化及影响因素 刘金巍袁靳甜甜袁刘国华袁等 渊猿圆员员冤噎噎噎
基于 郧陨杂和 砸杂的赣江上游流域土地利用动态趋势分析 鲁燕飞袁彭摇 芳袁万摇 韵袁等 渊猿圆圆源冤噎噎噎噎噎噎噎
员怨缘源要圆园员园年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力 刘吉平袁赵丹丹袁田学智袁等 渊猿圆猿源冤噎噎噎噎
基于斑块评价的三峡库区腹地坡耕地优化调控方法与案例研究 王永艳袁李阳兵袁邵景安袁等 渊猿圆源缘冤噎噎噎噎
贵州省山地鄄坝地系统土地利用与景观格局时空演变 李阳兵袁姚原温袁谢摇 静袁等 渊猿圆缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
中国西南地区土地覆盖情景的时空模拟 李摇 婧袁范泽孟袁岳天祥 渊猿圆远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析 张玲玲袁赵永华袁殷摇 莎袁等 渊猿圆苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于植被覆盖度的藏羚羊栖息地时空变化研究 赵海迪袁刘世梁袁董世魁袁等 渊猿圆愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
西南峡谷型喀斯特坡地土壤微生物量 悦尧晕尧孕 空间变异特征 范夫静袁黄国勤袁宋同清袁等 渊猿圆怨猿冤噎噎噎噎噎
峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征 谭秋锦袁宋同清袁彭晚霞袁等 渊猿猿园圆冤噎噎噎噎噎
长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响 刘桂林袁张落成袁张摇 倩 渊猿猿员员冤噎噎噎噎噎噎噎
基于视觉廊道的青藏铁路沿线旅游动态景观评价 张瑞英袁席建超袁姚予龙袁等 渊猿猿圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 砸杂与 郧陨杂的农村居民点空间变化特征与景观格局影响研究 任摇 平袁洪步庭袁刘摇 寅袁等 渊猿猿猿员冤噎噎噎
生态系统保护现状及保护等级评估要要要以江西省为例 樊乃卿袁张育新袁吕一河袁等 渊猿猿源员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
崇明东滩盐沼植被变化对滩涂湿地促淤消浪功能的影响 任璘婧袁李秀珍袁杨世伦袁等 渊猿猿缘园冤噎噎噎噎噎噎噎
基于气候尧地貌尧生态系统的景观分类体系要要要以新疆地区为例 师庆东袁王摇 智袁贺龙梅袁等 渊猿猿缘怨冤噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区景观格局演变特征要要要以陕西省延安市为例 钟莉娜袁赵文武袁吕一河袁等 渊猿猿远愿冤噎噎噎噎噎
不同干扰背景下农业景观异质性要要要以巩义市为例 张晓阳袁梁国付袁丁圣彦 渊猿猿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
山西高原草地景观的数量分类与排序 张先平袁李志琴袁王孟本袁等 渊猿猿愿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
山区夏季地表温度的影响因素要要要以泰山为例 孙常峰袁孔繁花袁尹海伟袁等 渊猿猿怨远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
典型岩溶洼地土壤水分的空间分布及影响因素 张继光袁苏以荣袁陈洪松袁等 渊猿源园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于移动窗口法的豫西山地丘陵地区景观异质性分析 李栋科袁丁圣彦袁梁国付袁等 渊猿源员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂西北喀斯特区域植被变化趋势及其对气候和地形的响应 童晓伟袁王克林袁岳跃民袁等 渊猿源圆缘冤噎噎噎噎噎噎
喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析要要要以广西壮族自治区河池市为例
汪明冲袁王兮之袁梁钊雄袁等 渊猿源猿缘冤
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不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应要要要以巩义市为例
董翠芳袁梁国付袁丁圣彦袁等 渊猿源源源冤
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石栎鄄青冈常绿阔叶林土壤有机碳和全氮空间变异特征 杨摇 丹袁项文化袁方摇 晰袁等 渊猿源缘圆冤噎噎噎噎噎噎噎
湘中丘陵区南酸枣阔叶林群落特征及群落更新 易摇 好袁邓湘雯袁项文化袁等 渊猿源远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 砸月云晕的桂西北喀斯特区植被碳密度空间分布影响因素分析 张明阳袁王克林袁邓振华袁等 渊猿源苑圆冤噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿缘圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿远鄢圆园员源鄄园远
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 空间发展受限城市的厦门要要要在我国城市化进程中袁中小城市在城镇体系建设中处于中间环节袁起到了联系大城市
和小城镇的作用遥 但是袁每个城市由于发展历史尧社会经济结构尧自然地理形态等因素的不同袁都有其发展的特性袁
这些问题都必须要因地制宜地去把握遥 例如袁厦门岛相对隔离袁没有多余的发展空间袁该城市以居住功能为主袁城市
功能较为单一袁公共服务功能和商业服务功能比例较小遥 研究这样紧凑型的城市发展必须要考虑该城市结构转换
的承受力袁周边社会经济环境以及居民的生活习惯等遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 12 期
2014年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.12
Jun.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:中国科学院西部行动计划项目(KZCX2鄄XB3鄄10); 国家自然科学基金项目(31070426); 中国教育部人文社会科学研究规划基金项目
(13YJAZH041)
收稿日期:2013鄄11鄄29; 摇 摇 修订日期:2014鄄04鄄24
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: wangxizhi71@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201311292845
汪明冲,王兮之,梁钊雄,魏兴琥,李辉霞.喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析———以广西壮族自治区河池市为例.生态学报,2014,34
(12):3435鄄3443.
Wang M C, Wang X Z, Liang Z X, Wei X H, Li H X.Landscape pattern analysis on change of fractional vegetation cover between karst and no鄄karst areas:
a case study in Hechi District, Guangxi Zhuang Autonomous Region.Acta Ecologica Sinica,2014,34(12):3435鄄3443.
喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析
———以广西壮族自治区河池市为例
汪明冲,王兮之*,梁钊雄,魏兴琥,李辉霞
(佛山科学技术学院, 国土资源环境与旅游研究中心, 佛山摇 528000)
摘要:根据 1990年、2000年和 2010年的 3期 Landsat TM数据,利用基于 NDVI的像元二分模型,计算得出河池市的植被覆盖度
空间分布数据,并将 3期植被覆盖图与岩溶地质图进行叠加分析地质构造对植被覆盖度的影响;最后,从斑块类型和景观级别
上选取 10个景观指数进行空间格局变化的剖析。 研究结果表明:1)30年来研究区植被覆盖度在增加,高植被覆盖区和较高植
被覆盖区一直处于优势地位。 2)30年来研究区景观异质性减弱,破碎度降低,景观优势度增加。 3)30 年来研究区的斑块形状
主要取决于自然地貌及自然环境条件。 4)30年来研究区景观整体的聚集程度在增加;研究区景观越来越由少数植被覆盖等级
类型所控制。
30年来,研究区植被景观的生态恢复是比较明显的,这与 30年来研究区的经济社会发展的实际情况是相吻合的。 研究可
以得出非喀斯特区域的植被景观的生态恢复较喀斯特区域变化更明显;喀斯特区域的景观较非喀斯特区域更分散、更复杂;喀
斯特区域的生态状况较非喀斯特区域更容易被破坏,并且恢复起来更困难。 这说明了喀斯特生态系统的特殊性。
关键词:喀斯特区域;覆盖变化;植被覆盖度;景观格局分析;河池
Landscape pattern analysis on change of fractional vegetation cover between karst
and no鄄karst areas: a case study in Hechi District, Guangxi Zhuang Autonomous
Region
WANG Mingchong, WANG Xizhi*, LIANG Zhaoxiong, WEI Xinghu, LI Huixia
Center for Research of Territorial Resource Environment and Tourism,Foshan University, Foshan 528000,China
Abstract: With the Landsat鄄TM images in 1990、2000 and 2010 as a data source, fractional vegetation cover in Hechi
District was calculated by using the dimidiate pixel model based on NDVI and was classified into five grades. Overlaying the
fractional vegetation cover maps and the geological map, the impact on fractional vegetation cover exerted by geological
structure was analyzed. Finally, the landscape pattern of change in fractional vegetation cover during this period was studied
using a landscape pattern analysis program FRAGSTATS by analyzing 10 Landscape indices at class鄄level and at landscape鄄
level to show the changing feature of landscape pattern. The results indicate that: 1) The fractional vegetation cover in the
study area was increased from 1990 to 2010 and the region with high and relatively high vegetation fractions were still
dominant in the area. 2) The landscape heterogeneity and fragmentation of the study area were declined, while landscape
dominance was increased in the study area. 3) The patch shape of the study area mainly depended on natural landform and
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natural environment condition from 1990 to 2010. 4) The aggregation degree of the whole landscape was generally increased.
The whole landscape in the study area has been more and more controled by several types of the vegetation coverage grades
during 1990—2010.
The ecological restoration of vegetation landscape in the study area was significant, which tallies with economic social
development in the stage of 1990—2010. The research findings will lead to the change of ecological restoration of vegetation
landscape in no鄄karst district is more obvious than it in karst district. The landscape in karst district is more scattered and
more complex than it in no鄄karst district. Ecological conditions in karst district is more easily destroyed and difficultly
restored than it in no鄄karst district. These may explain the particularity of karst ecosystem.
Key Words: Karst district; land cover change; fractional vegetation cover; landscape pattern analysis; Hechi
摇 摇 喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一,
它是在湿润、亚湿润地区,碳酸盐岩发育的喀斯特脆
弱生态环境下,由于人类活动和 /或气候变化等因素
作用,造成地表植被持续退化乃至丧失,导致水土资
源流失,土地生产力下降,基岩大面积裸露于地表
(或砾石堆积)而呈现类似荒漠景观的土地退化过
程[1]。 我国西南喀斯特区域在全球三大喀斯特集中
分布区中连片裸露碳酸盐岩面积最大,是青藏高原
隆起在南亚大陆亚热带气候区形成的一个海拔梯度
大、地势格局复杂、生态脆弱的独特环境单元[1鄄3]。
喀斯特生态系统的脆弱性决定了喀斯特生态系统的
易损性和退化喀斯特生态系统的难恢复性,它是我
国西部生态建设中面临的十分突出的地域环境问
题,也是西南喀斯特区域实现可持续发展的主要障
碍之一[4]。
植被是陆地生态系统中最基础的部分,所有其
他生物都依赖于植被而生。 植被覆盖度是指植被
(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。 植被覆盖度是衡量地表植被状况的
主要指标之一,是描述生态系统的重要基础数据,也
是区域生态系统环境变化的重要指标[5]。 植被覆盖
度传统的测量方法是地面测量,但这种方法只能进
行小区域的植被覆盖度监测,局限性太大,不易推
广。 随着遥感技术的发展,为植被覆盖度的监测提
供了一个新的手段,特别是为大范围地区的植被覆
盖度监测提供了可能。 目前常用的遥感测量植被覆
盖度的方法主要有:回归模型法、植被指数法与像元
分解模型法。 其中基于 NDVI 植被指数和像元分解
模型的植被覆盖度遥感观测方法是一种比较新的遥
感测量植被覆盖度的方法,国内外许多学者已使用
该方法进行植被覆盖度的监测[6鄄15]。 但是,在喀斯
特区域的大面积地区的研究还不多见,并且细分为
喀斯特和非喀斯特的对比分析的基本没有。 本文以
桂西北喀斯特区域的河池市为研究对象,利用基于
NDVI 的像元二分模型来计算不同时相的植被覆盖
度,进而分别从喀斯特和非喀斯特区域定量地分析
该区域的植被覆盖度及其景观格局时空动态变化特
征,可解释该地区生态状况及其景观空间变异特征,
以期找到该地区的喀斯特和非喀斯特区域各自的植
被退化发生发展一定的规律性,为该地区的生态环
境评价、生态治理保护、景观生态设计和社会经济发
展提供一定的科学依据,也为今后研究其植被景观
动态变化提供参考。
1摇 研究区概况与数据来源
1.1摇 研究区概况
河池市位于广西壮族自治区的西北部,地处云
贵高原的东南麓斜坡地带,地理位置为 106毅34忆—
109毅09忆 E,23毅41忆—25毅37忆 N,全市总面积为 3.35 万
km2,占广西壮族自治区陆地面积的 14.1%,总人口
402万。 全市地势西北高东南低,地形多样,结构复
杂,山岭绵亘,岩溶广布,喀斯特面积占地区总面积
的 66%,属举世闻名的中国西南喀斯特区域之一。
河池市地处低纬,属亚热带季风气候区。 年日照时
数大部分地区都在 1447—1600h 之间,年平均气温
一般都在 16. 9—21. 5益,南部与北部气温相差约
6益,大部分地方没有严冬。 全地区年平均降雨量一
般在 1200—1600mm 之间,多的地方超过 2500mm,
最少的地方也在 1000mm 以上,十分利于植物的生
长。 河池市拥有目前是西南地区唯一的喀斯特生态
系统国家野外科学观测研究站,由于喀斯特生态系
统的特殊性,现有的生态系统的研究、监测方法在该
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地区很难实现,需要建立一系列适合喀斯特生态系
统研究、监测的技术规程。 因此,对河池市现状植被
景观格局研究具有重要意义。
图 1摇 河池市区位图
Fig.1摇 Location of Hechi City
1.2摇 数据源与处理方法
1.2.1摇 数据来源
包括 1990 年 11 月、2000 年 11 月 5 日和 2010
年 11月 1日的 Landsat TM 共 3期遥感影像(空间分
辨率为 30m),这 3个年份的 TM 遥感影像只有在 11
月都是比较清晰,云层覆盖少的。 河池市地质图、地
形图、土地利用、野外调查等相关数据。
1.2.2摇 数据处理
利用遥感软件 ENVI 对研究区遥感影像进行几
何校正、投影变换,结合野外调查及地形图, 并将其
作为参考, 将 3 期影像重采样,像元大小为 30m伊
30m。 利用 GIS 软件对研究区地质图进行数字化获
得矢量化的研究区的喀斯特区域和非喀斯特区域边
界,用于和研究区的植被覆盖度空间分布图进行叠
加分析。
2摇 研究方法
2.1摇 基于像元二分模型的植被覆盖估算方法
像元二分模型[16]假设影像上的一个像元的信
息只由植被和无植被覆盖(裸土)两部分组成。 如果
其通过传感器所获得的信息为 S,就可以表达为由植
被所贡献的信息 Sv,与由无植被覆盖(裸土)部分所
贡献的信息 Ss这两部分组成。 将 S 线性分解,可用
下面的公式表示:
S = Ss+ Sv (1)
对于一个由植被与无植被覆盖(裸土)组成的混
合像元,像元中植被部分覆盖的面积比例为 fc,则无
植被覆盖(裸土)部分覆盖的面积比例为 1-fc,假设
全植被覆盖的纯像元所得的遥感信息为 Sveg,则混合
像元植被部分所贡献的信息 Sv可表示为 fc与 Sveg的
乘积,用下面的公式表示:
Sv = fc·Sveg (2)
同理,假设全由无植被覆盖(裸土)的纯像元,所
获得的遥感信息为 Ssoil,则混合像元中无植被覆盖
(裸土)部分所贡献的信息 Ss可表示为 1-fc与 Ssoil的
乘积,用下面的公式表示:
Ss =(1-fc)·Ssoil (3)
将公式(2)、(3)代入公式(1),可得:
S = fc·Sveg+(1-fc)·Ssoil (4)
对公式(4)进行变换,可得以下计算植被覆盖度
的公式:
fc =( S - Ssoil) / (Sveg- Ssoil) (5)
式中,Sveg和 Ssoil是像元二分模型的两个参数。 像元
二分模型削弱了大气、土壤背景与植被类型等的影
响,只保留植被覆盖度的信息[17]。
2.2摇 利用 NDVI估算植被覆盖度[18]
植被指数是利用植被在近红外波段(NIR)高反
射和在红波段(Red)高吸收的特点,经过某种变换,
增强植被信号,削弱噪音,由红光和红外波段的不同
组合而成。 归一化植被指数 NDVI 是目前使用得最
为广泛的植被指数,它是植被生长状态及植被覆盖
度的最佳指示因子。 定义为近红外波段 NIR与可见
光红波段 Red数值之差和这两个波段数值之和的比
值,即公式:
NDVI =(NIR-Red) / (NIR+Red) (6)
根据像元二分模型,一个像元的 NDVI值可以表
达为由植被覆盖部分的信息与由无植被覆盖(裸土)
部分的信息组成,因此可以将 NDVI 值代入公式(5)
来计算植被覆盖度:
fc =(NDVI-NDVIsoil) / (NDVIveg-NDVIsoil) (7)
式中,NDVIsoil为无植被覆盖(裸土)区域的 NDVI 值,
NDVIveg为纯植被覆盖区域的 NDVI 值。 本文就是采
用此方法来计算研究区的植被覆盖度。
NDVIsoil对于大多数类型的裸地表面而言,理论
上应该接近零,但由于受众多因素影响,其值一般在
0.1—0.2[19鄄20]。 NDVIveg由于受植被类型的影响,其
值也会随着时间和空间的变化而改变。 在实际应用
中,在没有实测数据的情况下,取 NDVImax与 NDVImin
7343摇 12期 摇 摇 摇 汪明冲摇 等:喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析———以广西壮族自治区河池市为例 摇
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的值为图像中给定置信度的置信区间内最大值与最
小值, NDVIsoil 值取影像中裸露样地的 NDVImin;
NDVIveg值取影像中全覆盖样地的 NDVImax值作为理
想植被全覆盖地[7]。
本文结合研究区的植被指数的直方图(图 2)和
置信区间的情况,得到河池市植被覆盖度模型中
NDVIsoil和 NDVIveg的值见表 1。
表 1摇 植被覆盖度模型中 NDVIsoil和 NDVIveg值
Table 1 摇 The value of NDVIsoil and NDVIveg in the model of
vegetation coverage
影像年份 / Year NDVIsoil NDVIveg
1990 0.11 0.53
2000 0.13 0.67
2010 0.17 0.67
图 2摇 研究区 1990—2010年的 NDVI直方图
Fig.2摇 The Histogram of NDVI in the study area from 1990 to 2010
2.3摇 植被覆盖度分级
根据本文基于像元二分模型的植被覆盖估算方
法的原理,对河池市 1990年、2000 年和 2010 年的植
被覆盖度进行估算,得到这 3 期的植被覆盖度。 对
所得到的 3期植被覆盖度图进行重新分割, 再结研
究区的具体情况将植被覆盖度分为 1 低植被覆盖区
( fc﹤ 10%)、2 较低植被覆盖区(10%臆fc﹤ 30%)、3
中植被覆盖区(30%臆fc﹤ 50%)、4 较高植被覆盖区
(50%臆 fc﹤ 70%)和 5 高植被覆盖区( fc逸70%)。
根据上述分级方法,将植被覆盖度计算结果转化为
植被覆盖度分级图(图 3)。
2.4摇 景观变化分析
研究区 3 期的植被覆盖度分级后,分别利用
ArcMap9.3 和 Fragstats3. 3 进行统计和景观特征分
析。 本文参考国内外相关学者的研究[21鄄25]并结合研
究区景观特征,从景观斑块类型水平上选择斑块类
型面积(CA)、斑块数量(NP)、最大斑块指数(LPI)、
平均斑块面积(MPS);从景观水平上选择斑块数量
(NP)、最大斑块指数(LPI) 、分形维数(PAFRAC)、
蔓延度指数(CONTAG)、香农多样性指数( SHDI)、
香农均匀度指数(SHEI)等指标进行了空间格局变
化的剖析。 具体计算方法及生态学意义参见
FRAGSTATS 3.3使用说明书[26]和参考文献[27]。
3摇 结果与分析
3.1摇 植被覆盖度分级景观面积变化情况分析
在 ArcMap9.3 空间分析模块中进行逻辑运算,
得到研究区 3个时间段植被覆盖度分级后的景观面
积变化图(图 3)。 从图 3 和表 2 分析可以得出:30
年来,研究区各植被覆盖度分区的变化有所差异。
低植被覆盖区的比例从 1990 至 2000 年增加,
2000—2010年减少,其 3 个时相的分布面积分别占
整个区域的 6.04%、7.72%、4.60%;无论喀斯特区域
还是非喀斯特区域都具有同样的规律。 1990—2000
年和 2000—2010 年,较低植被覆盖区、中度植被覆
盖区和较高植被覆盖区的比例都在逐渐减少,减少
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图 3摇 研究区 1990年、2000年和 2010年植被覆盖度分级图
Fig.3摇 The classification diagram of vegetation coverage in the study area from 1990 to 2010
的幅度差距不大;喀斯特区域和非喀斯特区域基本
具有同样的规律,只是喀斯特区域的较低植被覆盖
区 2000—2010 年略微增加。 高植被覆盖区的比例
则逐渐增加,但 2000—2010年增加的幅度比 1990—
2000年增加的幅度要大,分布面积分别占整个区域
的 30.81%、39.95%、53.66%;非喀斯特区域具有同样
的规律,但是喀斯特区域 2000—2010 年增加的幅度
比 1990—2000年增加的幅度要略小。 总体来讲,30
年来研究区植被覆盖度一直在增加,无论是喀斯特
区域还是非喀斯特区域的高植被覆盖区总面积一直
在增加,其他等级植被覆盖区的面积减少,非喀斯特
区域较喀斯特区域变化更明显。 这表明整个研究区
景观的生态恢复是比较明显的,但是也可以看出喀
斯特区域比非喀斯特区域的生态更容易被破坏并且
恢复起来要更困难。
表 2摇 研究区 1990年—2010年植被覆盖度变化
Table 2摇 Vegetation coverage changes in the study area from 1990 to 2010
类别 Type
1990年
CA / hm2 %
2000年
CA / hm2 %
2010年
CA / hm2 %
2000—1990
CA / hm2 %
2010—2000
CA / hm2 %
2010—1990
CA / hm2 %
喀斯特 低植被覆盖区 120943.98 8.80 145007.55 10.55 75299.67 5.48 24063.57 1.75 -69707.88 -5.07 -45644.31 -3.32
区域 较低植被覆盖区 238648.14 17.36 115856.28 8.43 117375.48 8.54 -122791.86 -8.93 1519.20 0.11 -121272.66 -8.82
中植被覆盖区 180226.98 13.11 160523.19 11.67 135857.97 9.88 -19703.79 -1.43 -24665.22 -1.79 -44369.01 -3.23
较高植被覆盖区 439527.33 31.97 417041.55 30.33 367721.19 26.74 -22485.78 -1.64 -49320.36 -3.59 -71806.14 -5.22
高植被覆盖区 395664.12 28.78 536581.98 39.02 678756.24 49.36 140917.86 10.25 142174.26 10.34 283092.12 20.59
合计 1375010.55(100.00)
非喀斯 低植被覆盖区 81415.98 4.12 113763.96 5.76 78762.78 3.98 32347.98 1.64 -35001.18 -1.77 -2653.20 -0.13
特区域 较低植被覆盖区 142515.18 7.21 119666.79 6.05 65141.82 3.30 -22848.39 -1.16 -54524.97 -2.76 -77373.36 -3.91
9343摇 12期 摇 摇 摇 汪明冲摇 等:喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析———以广西壮族自治区河池市为例 摇
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续表
类别 Type
1990年
CA / hm2 %
2000年
CA / hm2 %
2010年
CA / hm2 %
2000—1990
CA / hm2 %
2010—2000
CA / hm2 %
2010—1990
CA / hm2 %
中植被覆盖区 339380.28 17.17 245801.88 12.43 144324.18 7.30 -93578.40 -4.73 -101477.70 -5.13 -195056.10 -9.87
较高植被覆盖区 776269.71 39.27 694742.67 35.15 568603.71 28.76 -81527.04 -4.12 -126138.96 -6.38 -207666.00 -10.51
高植被覆盖区 637146.00 32.23 802751.85 40.61 1119894.66 56.65 165605.85 8.38 317142.81 16.04 482748.66 24.42
合计 1976727.15(100.00)
整个 低植被覆盖区 202479.75 6.04 258901.38 7.72 154161.99 4.60 56421.63 1.68 -104739.39 -3.12 -48317.76 -1.44
研究区 较低植被覆盖区 322857.36 9.63 235579.68 7.03 182548.71 5.45 -87277.68 -2.60 -53030.97 -1.58 -140308.65 -4.19
中植被覆盖区 578144.07 17.25 406398.87 12.12 280228.14 8.36 -171745.20 -5.12 -126170.73 -3.76 -297915.93 -8.89
较高植被覆盖区 1215849.78 36.27 1111883.85 33.17 936423.45 27.94 -103965.93 -3.10 -175460.4 -5.23 -279426.33 -8.34
高植被覆盖区 1032751.26 30.81 1339318.44 39.95 1798719.93 53.66 306567.18 9.15 459401.49 13.70 765968.67 22.85
合计 3352082.22(100.00)
摇 摇 喀斯特区域 karst district;非喀斯特区域 no鄄karst district;整个研究区 the whole study area
3.2摇 景观格局变化分析
3.2.1摇 类型水平上的格局变化
研究区同时期各景观类型的总面积和面积比例
均显示出较高植被覆盖区和高植被覆盖区占据景观
中的优势地位(表 2),30 年来无论是喀斯特区域还
是非喀斯特区域的这两种类型总面积一直在增加;
30年来研究区无论是喀斯特区域还是非喀斯特区域
的高植被覆盖区的斑块数量一直在减少,其他等级
植被覆盖区在增加,非喀斯特区域较喀斯特区域变
化更明显;高植被覆盖区的斑块集中度在提高,优势
地位加强,这说明整个研究区景观的生态恢复是比
较明显的。 30年来研究区的喀斯特区域和非喀斯特
区域高植被覆盖区的 MPS 值在持续增加,其他等级
在持续减少(表 3),进一步说明其覆盖状况逐渐转
好。 从最大斑块指数分析结果(表 3)来看,高植被
覆盖区和低植被覆盖区的 LPI 值在持续增加,其他
等级在持续减少,3个时间段 LPI的最大值都出现在
高植被覆盖区;3个时段非喀斯特区域的高植被覆盖
区和较高植被覆盖区的 LPI 值较喀斯特区域的要
大;这反应出高植被覆盖区和较高植被覆盖区一直
处于优势地位,高植被覆盖区并逐步增强,非喀斯特
区域较喀斯特区域较高植被覆盖区和高植被覆盖区
更具优势地位。 总体来讲,无论是喀斯特区域还是
非喀斯特区域的景观斑块数(NP)都是先增加后减
少(表 3),其中高植被覆盖区是一直减少的,较高植
被覆盖区是一直增加的;其他等级的植被覆盖区变
化各异,喀斯特区域较非喀斯特区域变化更明显,与
面积、面积百分比结合分析,可知喀斯特区域的景观
较非喀斯特区域更分散。
表 3摇 1990—2010年研究区类型水平上的指数比较
Table 3摇 Indices comparison at class-level in the study area from 1990 to 2010
景观要素
Landscape element
喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
非喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
NP 1 106997 102781 122709 -4216 19928 15712 73754 92795 68327 19041 -24468 -5427
2 351700 292580 211026 -59120 -81554 -140674 242407 280019 205032 37612 -74987 -37375
3 230274 395761 382936 165487 -12825 152662 357682 429727 386953 72045 -42774 29271
4 169234 215186 272380 45952 57194 103146 165880 228025 320031 62145 92006 154151
5 103559 80911 61639 -22648 -19272 -41920 179173 166945 110739 -12228 -56206 -68434
总 961764 1087219 1050690 125455 -36529 88926 1018896 1197511 1091082 178615 -106429 72186
LPI / % 1 0.0730 0.1519 0.1456 0.0789 -0.0063 0.0726 0.1024 0.4167 0.4839 0.3143 0.0672 0.3815
2 0.0587 0.0192 0.0065 -0.0395 -0.0127 -0.0522 0.1226 0.0118 0.0070 -0.1108 -0.0048 -0.1156
3 0.0413 0.0589 0.0105 0.0176 -0.0484 -0.0308 0.0621 0.0214 0.0073 -0.0407 -0.0141 -0.0548
4 0.8881 0.9247 0.4471 0.0366 -0.4776 -0.4410 3.3405 2.2028 1.0610 -1.1377 -1.1418 -2.2795
5 0.9855 2.8868 5.7339 1.9013 2.8471 4.7484 4.1842 4.9395 8.9506 0.7553 4.0111 4.7664
MPS / hm2 1 1.1303 1.4108 0.6136 0.2805 -0.7972 -0.5167 1.1039 1.2260 1.1527 0.1221 -0.0733 0.0488
0443 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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续表
景观要素
Landscape element
喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
非喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
2 0.6786 0.3960 0.5562 -0.2826 0.1602 -0.1224 0.5879 0.4274 0.3177 -0.1605 -0.1097 -0.2702
3 0.7827 0.4056 0.3548 -0.3771 -0.0508 -0.4279 0.9488 0.5720 0.3730 -0.3768 -0.1990 -0.5758
4 2.5972 1.9381 1.3500 -0.6591 -0.5881 -1.2472 4.6797 3.0468 1.7767 -1.6329 -1.2701 -2.9030
5 3.8207 6.6318 11.0118 2.8111 4.3800 7.1911 3.5560 4.8085 10.1129 1.2525 5.3044 6.5569
摇 摇 1: 低植被覆盖区,2: 较低植被覆盖区, 3: 中植被覆盖区, 4: 较高植被覆盖区,5: 高植被覆盖区
3.2.2摇 景观水平上的格局变化
在景观格局分析软件 Fragstats3. 3 中,计算研究
区各时段景观水平上的格局指数(表 4)。 30 年来,
研究区 NP 和 PAFRAC的值在非喀斯特区域一直在
增加,表明在经济增长的同时,人类干扰也在加大,
使得斑块数量增多,形状复杂化,分布更加分散。 研
究区中喀斯特区域的 LPI 从 1990 年的 0.9855 增加
到 2000年的 2.8868 进而增加到 2010 年的 5.7339,
非喀斯特区域的 LPI 从 1990 年的 4.1842 缓慢增加
到 2000 年的 4. 9395 进而大幅增加到 2010 年的
8郾 9506。 这说明研究区景观异质性减弱,破碎度降
低,景观优势度增加。 研究区中各景观组分的
PAFRAC和 LSI 都相差不大,说明研究区的斑块形
状主要取决于自然地貌及自然环境条件。 蔓延度指
数(CONTAG)反映景观中不同组分的聚集程度,其
值大说明景观由少数聚集的大斑块组成,其值小说
明景观由许多分散的小斑块组成;30年来,无论是喀
斯特区域还是非喀斯特区域的蔓延度指数
(CONTAG)都是增加的,表明景观整体呈现聚集的
趋势。 景观多样性指数反映了景观组分的多少和各
景观组分所占比例的差异,其值越大,景观内各组分
所占比例越均匀;30 年来,研究区景观整体的 SHDI
和 SHEI值都在减少,但是差异都不大,表明景观越
来越由少数植被覆盖等级类型所控制。
表 4摇 1990—2010年研究区景观水平上的指数比较
Table 4摇 Indices comparison at landscape鄄level in the study area from 1990 to 2010
景观
要素
喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
非喀斯特区域
1990年 2000年 2010年 2000—1990 2010—2000 2010—1990
NP 961764 1087219 1050690 125455 -36529 88926 1018896 1197511 1091082 178615 -106429 72186
LPI 0.9855 2.8868 5.7339 1.9013 2.8471 4.7484 4.1842 4.9395 8.9506 0.7553 4.0111 4.7664
PAFRAC 1.5432 1.5358 1.5741 -0.0074 0.0383 0.0309 1.5344 1.5557 1.5683 0.0213 0.0126 0.0339
CONTAG 23.2801 27.2478 32.2911 3.9677 5.0433 9.0110 31.5013 32.5247 42.1540 1.0234 9.6293 10.6527
SHDI 1.5071 1.4255 1.2990 -0.0816 -0.1265 -0.2081 1.3555 1.3268 1.1123 -0.0287 -0.2145 -0.2432
SHEI 0.9364 0.8857 0.8071 -0.0507 -0.0786 -0.1293 0.8422 0.8244 0.6911 -0.0178 -0.1333 -0.1511
4摇 结论与讨论
本文以桂西北河池市为研究对象,文中按照喀
斯特区域和非喀斯特区域,分别提取了 1990 年、
2000年和 2010年的植被覆盖度,根据研究区的具体
情况,划分为低植被覆盖区、较低植被覆盖区、中植
被覆盖区、较高植被覆盖区和高植被覆盖区 5 级。
结论如下:
(1)30 年来,研究区植被覆盖度一直在增加,低
植被覆盖区、较低植被覆盖区、中度植被覆盖区、较
高植被覆盖区的面积比例总体呈现出减少的趋势,
斑块数量呈增加的趋势;高植被覆盖区面积上在增
加,斑块数量在减少。 研究区高植被覆盖区和较高
植被覆盖区一直处于优势地位,高植被覆盖区并逐
步增强,非喀斯特区域较喀斯特区域较高和高植被
覆盖区更具优势地位。
(2)30年来,研究区无论是喀斯特区域还是非
喀斯特区域的景观斑块数(NP)都是先增加后减少,
其中高植被覆盖区是一直减少的,较高植被覆盖区
是一直增加的;其他等级的植被覆盖区变化各异,喀
斯特区域较非喀斯特区域变化更明显,与面积、面积
百分比结合分析,可知喀斯特区域的景观较非喀斯
特区域更分散。
(3)研究区景观斑块形状主要取决于自然地貌
1443摇 12期 摇 摇 摇 汪明冲摇 等:喀斯特与非喀斯特区域植被覆盖变化景观分析———以广西壮族自治区河池市为例 摇
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及自然环境条件,异质性减弱,破碎度降低,景观优
势度增加;景观整体的聚集度增加,景观越来越由少
数植被覆盖等级类型所控制。
本文研究结果表明:30年来,研究区无论是喀斯
特区域还是非喀斯特区域的斑块数量 30 年来都是
先增加后减少的。 总体来看,研究区植被景观的生
态恢复是比较明显的,这与 30 年来研究区的经济社
会发展的实际情况是相吻合的。 由于喀斯特生态系
统的特殊性,也可以看出非喀斯特区域较喀斯特区
域变化更明显;喀斯特区域的景观较非喀斯特区域
更分散、更复杂。 可解释该研究区的喀斯特区域的
生态状况较非喀斯特区域更容易被破坏,并且恢复
起来更困难。 本研究可为我国西部生态脆弱区的生
态环境评价、生态治理保护、景观生态设计和社会经
济发展提供一定的科学依据,也为今后研究其植被
景观动态变化提供参考,具有一定的意义。
本研究用 Landsat TM 数据,通过影像中的最大
值和最小值来代替像元二分模型中的两个参数 Sveg
和 Ssoil,进一步消除大气、土壤背景、植被类型和季节
变化等的影响,有利于分析研究区的植被覆盖变化
趋势、植被覆盖度及其景观格局变化。 但研究区域
受云影响时间较长,每年只选 11 月份的 3 期影像,
难免也会受农作物物侯期和植被生长周期的影响。
此外,Landsat数据空间分辨率为 30m,对于小斑块植
被难以识别,植被覆盖变化还受到自然和人为多种
因素影响,对此有待深入研究。
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园愿源猿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳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遥 特别欢
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