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
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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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:国家自然科学基金资助项目(41071037);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET鄄 12);吉林省科技厅项目(20130101097JC,
20100425,201215224);吉林省教育厅项目(吉教科合字 2013第 201号);吉林师范大学研究生创新科研计划项目(201336)
收稿日期:2013鄄06鄄10; 摇 摇 修订日期:2014鄄01鄄09
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: liujpjl@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201306101639
刘吉平,赵丹丹,田学智,赵亮,刘家福.1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力.生态学报,2014,34(12):3234鄄3244.
Liu J P, Zhao D D, Tian X Z, Zhao L, Liu J F.Landscape pattern dynamics and driving forces analysis in the Sanjiang Plain from 1954 to 2010.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(12):3234鄄3244.
1954—2010年三江平原土地利用
景观格局动态变化及驱动力
刘吉平*,赵丹丹,田学智,赵摇 亮,刘家福
(吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林师范大学生态环境研究所, 四平摇 136000)
摘要:受自然因素和人为因素的影响,近 60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。 以遥感影像为主要信息源,利用地
理信息系统技术和数理统计方法,对 1954—2010 年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。 结果表明:
1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度
呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和 Simpson忆s 多样性指数都呈先上升后下降的趋
势,最小值出现在 2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在 1976年,景观分离度和 Simpson忆s多样性指数的最大值出现
在 1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度
指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson忆s多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。
关键词:动态变化;景观格局;驱动力;三江平原
Landscape pattern dynamics and driving forces analysis in the Sanjiang Plain
from 1954 to 2010
LIU Jiping*, ZHAO Dandan, TIAN Xuezhi, ZHAO Liang, LIU Jiafu
College of Tourist and Geoscience, Institute of Eco鄄Environmental Sciences, Jilin Normal University,Siping 136000,China
Abstract: The development of landscape pattern and driving forces are hot issues in the field of geography and ecosphere.
Landscape pattern index is the important indicator to reflect the landscape structure, composition and spatial configuration
characteristics indicators, landscape pattern. The Sanjiang Plain is a low floodplain, located in Heilongjiang Province of
Northeast China. Influenced by natural factors and human agricultural development factors, the landscape pattern of the
Sanjiang Plain has been changed seriously in the past 60 years. In this study, we analyzed the Sanjiang Plain landscape
pattern dynamics and driving forces from 1954 to 2010 by using geo鄄information system (GIS) and mathematical statistics,
based on the remote sensing images as the main source of information. The results showed that the cultivated land area,
water area and the residential lands presented a tendency of increase, while the forestland, grassland and wetland decrease
from 1954 to 2010. The significant reduction of wetlands mainly distributed in northeast and southeast of the Sanjiang Plain.
The loss forestland occured mainly in the northeastern and south鄄central parts of the study area. In 2010, only a small
amount of grassland remained along the rivers in the Sanjiang Plain. The increased cultivated lands mainly changed from the
wetlands and grasslands reclamation, which mainly distributed in north and east parts of the study area. The comprehensive
dynamic degree of land use showed the tendency of firstly increased, then decreased and finally increased, with the highest
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values between 1976 and 1986, and the lowest values between 1986 and 1995. The patch density, perimeter area ratio,
landscape isolation index and Simpson忆s diversity index showed a downward trend after the first rise, with the minimum
values in 2010. The maximum value of patch density and perimeter area ratio appeared in 1976, while the maximum value
of landscape isolation index and Simpson忆s diversity index appeared in 1986. The high values zone of patch density and
perimeter area ratio transferred from the northeast to the southwest of the Sanjiang Plain from 1954 to 2010, but the low
values zone transferred from the middle to the east. The landscape division index showed firstly accumulation and then
dispersion. Natural and human factors are main factors causing the variation of the Sanjiang Plain landscape pattern
dynamics. The natural factors included air temperature, rainfall and runoff. The average air temperature appeared the trend
of increase while rainfall and runoff decrease. Human factors are the main reasons of landscape pattern dynamics in the
Sanjiang Plain, which including population growth, urbanization, farm development, protection area construction, laws and
policies. The study provided scientific basis for l landscape planning wetland protection and management.
Key Words: dynamic change; landscape pattern; driving force; Sanjiang Plain
摇 摇 景观格局演变及其驱动机制分析是地理学和景
观生态学领域长期关注的热点问题[1鄄2]。 目前国内
外相关研究主要采用数量分析法(主要包括景观格
局指数和景观动态变化模型)研究景观格局演变特
征,景观格局指数是景观格局信息的高度概况,是反
映景观结构组成、空间配置特征的量化指标,是景观
格局研究的重要指标之一[3]。 国内一些学者[4鄄9]利
用景观格局指数比较不同景观之间的结构特征,揭
示了景观格局动态变化过程及其时空规律,如白军
红等[4]、邓伟等[5]、黄来斌等[6]和荣子容等[7]利用景
观格局指数分别对若尔盖高原高寒湿地、黄淮海地
区湿地、雅砻江流域湿地和黄河三角洲湿地景观格
局的演变进行了研究,均取得了较好的效果。 通过
比较不同时间段的区域景观格局指数,分析景观格
局动态演变特征与趋势,已成为国内外学者普遍采
用的研究方法[8鄄9]。 国内外学者对区域内综合景观
指数研究较多,但对景观指数的区域内差异研究相
的对较少。
三江平原位于我国东北地区的东北部,是中国
最大的以沼泽为主的湿地分布区。 建国以来,三江
平原一直是我国重要粮食生产基地,由于大规模农
业开发,从 20世纪 50年代开始,三江平原景观开始
受到人类活动较大干扰,20 世纪 60 年代和 80 年代
尤为明显,景观格局破碎化严重,由原来的湿地基质
变为现在的农田基质,孤立湿地数量开始上升[10]。
本文以土地利用变化较为剧烈的三江平原为研究区
域,以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技
术和数理统计方法,对 1954—2010 年三江平原土地
利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析,为三
江平原土地利用及景观规划,以及湿地的保护和管
理提供科学依据。
1摇 研究区域和方法
1.1摇 研究区域概况
三江平原位于黑龙江省东部,总面积为 10.89伊
104km2,位于 45毅01忆—48毅19忆N,130毅13忆—135毅19忆E
(图 1),包括佳木斯市、鹤岗市、双鸭山市、七台河
市、鸡西市所属的 21个县(市)和牡丹江市所属的穆
棱县、哈尔滨市所属的依兰县。 三江平原属温带湿
润、半湿润大陆性季风气候区,年均气温 2. 5—
3郾 6益,10益以上活动积温 2 300—2 500益,年降水量
500—600mm。 在三江冲积低平原和兴凯湖冲积、湖
积低平原内,沼泽植被呈大面积分布。 土壤主要有
草甸土、白浆土、暗棕壤、沼泽土和黑土,土地的自然
肥力较高。 三江平原地势总趋势是西南高,东北低。
2005年三江平原总人口 518.1 万人,地区总产
值为 5.23伊106万元,三江平原的经济产值以农业经
济为主,并且农业以种植业和牧业为主,林业和渔业
比重相对较小。 20世纪 90年代中期,三江平原的粮
食种植结构发生了较大变化,由种植大豆、小麦为主
的农作物逐步向种植大豆、玉米和水稻为主转换,尤
其是水田发展迅速。
1.2摇 研究方法
1.2.1摇 数据获取与处理
三江平原土地利用数据源的时间范围是 1954—
2010年,共划分为 6个时间段,分别是 1954 年、1976
5323摇 12期 摇 摇 摇 刘吉平摇 等:1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力 摇
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图 1摇 三江平原位置图
Fig.1摇 Location map of the Sanjiang Plain
年、1986 年、1995 年、2000 年和 2010 年。 1954 年数
据根据 1颐 100000 地形图获得;1976 年采用 MSS 影
像,分辨率为 80m;1986 年、1995 年、2000 年和 2010
年的数据源来自于 Landsat TM 遥感数据,分辨率为
30m。 为了减少分辨率对景观格局指数计算的影响,
本文将各时期的遥感影像分辨率统一重采样
为 80m。
综合国内土地利用类型研究的成果[11鄄13],并结
合三江平原景观形态特点,建立三江平原土地分类
系统。 具体将三江平原土地利用 /土地覆被类型分
为 6种,包括:湿地(包括沼泽和滩涂)、林地、草地、
水域(包括河流、湖泊和水库)、耕地和居住建设
用地。
1.2.2摇 研究方法
本文采用土地利用综合动态度来分析研究区内
一定实际范围内某种土地利用类型变化的剧烈程
度。 土地利用综合动态度可表达为[14]:
LC =
移
n
i = 1
驻LUi -j
2移
n
i = 1
LUi
伊 1
T
伊 100% (1)
式中,LC为研究时段内土地利用综合动态度;LUi为
测量开始时第 i类土地利用类型的数量;吟LUi -j为测
量时段内第 i类土地利用类型转为非 i 类土地利用
类型面积的绝对值;T为研究时段长。
本文从 4 个方面选取景观尺度水平的景观指
数:(1)破碎度指标,表征景观格局的破碎程度,选用
斑块密度(PD),斑块密度越大,则斑块越小,碎化程
度越高;(2)形状指标,表征景观格局的几何形状,选
用周长面积比(PARA),周长面积比的值越大,则表
明景观斑块形状越不规则;(3)聚集度指标,表征景
观格局的空间分布排列特征,本文选用景观分离度
(DIVISION),景观分离度即为相邻斑块出现不同属
性的概率,概率值越大,景观聚集度越低;(4)多样性
指标,表征景观格局组分,本文选用 Simpson忆s 多样
性指数(SIDI),其值越大,表明景观斑块分布复杂,
丰富度越高。 各种景观指数模型的计算公式参见
文献[3]。
为了直观的分析三江平原 1954—2010 年 6 个
时期景观指数的空间变化,运用网格分析法研究景
观指数的区域内差异。 具体操作是,首先运用
ArcGIS9.3生成大小为 50km伊50km 的网格,然后计
算不同时期各网格的景观指数,并采用 Kring 插值对
景观指数进行插值,得到不同时期三江平原景观指
数的空间分布图。
2摇 1954—2010年三江平原景观格局的动态变化
2.1摇 三江平原土地利用时空动态变化特征
利用 ArcGIS9.3软件,统计三江平原 1954—2010
年 6个时期的不同土地利用类型的面积(图 2)。
图 2摇 1954—2010年三江平原土地利用类型面积动态变化图
Fig.2摇 The dynamic change of land use area from 1954 to 2010
in Sanjiang Plain
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由图 2可以看出,近 60 年三江平原耕地面积增
加了 48138 km2,比重由 1954 年的 12. 18%增加到
2010年的 56.43%,动态度为 6.05%,呈持续增长的
趋势,其中 1954—1986 年增幅较大,而 1986—2010
年增幅减少。 居民和建设用地面积增长迅速,增加
了 1828km2,动态度为 6.33%,是所有土地利用类型
中动态度最大的。 湿地面积呈持续减少的趋势,
1954—2010年湿地面积减少了 37291 km2,动态度为
-1.48%,其中 1954—1986 年降幅较大,而 1986—
2010年降幅相对减少。 近 60 年三江平原草地和林
地面积总体呈减少的趋势,草地面积减少了 11566
km2,比重由 1954 年的 13.65%直线下降到 2010 年
3郾 02%,减少幅度较大,动态度为-1.30%,林地面积
共减少 7204km2, 但减少幅度不大, 动态度为
-0.31%。 近 60年水域面积增加了 2280km2,动态度
为 1.09%,总体增幅不大,呈现出“减少—增加—再
减少—再增加冶的动态变化趋势。
三江平原不同时期土地利用综合动态度如图 3
所示,呈先增加后减少再增加的“N冶字型规律,最大
值出现在 1976—1986 年,为 1.47%,最小值出现在
1986—1995年,为 0.55%。
摇 摇 三江平原 1954—2010 年土地利用类型空间分
布图如图 4 所示。 由图 4 可以看出,1954—2010 年
三江平原的土地利用类型发生了显著变化,湿地、草
地和林地面积逐渐减少。湿地面积减少幅度较大的
图 3摇 1954—2010年三江平原土地利用综合动态度变化图
Fig. 3 摇 The dynamic change of the comprehensive dynamic
degree of land use from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
地区主要集中分布在三江平原的东北部和东南部。
1954年草地主要分布在湿地和林地之间的过渡带,
由于草地相对较易开发,致使草地面积丧失较大,
2010年仅在沿河两岸剩余少量草地。 林地丧失主要
发生在研究区的东北部和中南部,但减少幅度相对
较小。 耕地、水域和居住建设用地逐渐增加,耕地主
要由开垦湿地和草地而来,全区都有增加,主要分布
在研究区的北部和东部。
2.2摇 景观指数的时间变化
利用 Fragstats软件,计算每个时期每个网格的
景观指数,并求算各网格景观指数的平均值,得到不
同时期整个三江平原的景观指数(表 1)。
表 1摇 1954—2010年三江平原景观指数
Table 1摇 The landscape metrics of Sanjiang Plain from 1954 to 2010
景观指数
Landscape metrics
1954年
In 1954
1976年
In 1976
1986年
In 1986
1995年
In 1995
2000年
In 2000
2010年
In 2010
斑块密度 Patch density / (个 / km2) 0.1895 0.2060 0.1692 0.1674 0.1671 0.1527
周长面积比 Perimeter area ratio 18.6908 19.9157 19.8753 19.4297 19.4187 16.5570
景观分离度 Landscape isolation index / % 0.7210 0.7103 0.7506 0.7254 0.7244 0.6596
Simpson忆s多样性指数 Simpson忆s diversity index 0.5863 0.5884 0.6017 0.6010 0.5633 0.5086
摇 摇 三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和
Simpson忆s 多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最
小值出现在 2010年,斑块密度和周长面积比的最大
值出现在 1976 年,景观分离度和 Simpson忆s 多样性
指数的最大值出现在 1986年。
由表 1可以看出,1954—2010 年三江平原斑块
密度呈先上升后下降的趋势,其中 1976 年斑块密度
最大,2010年斑块密度最小,说明 1954—1976 年三
江平原景观破碎度呈上升趋势,并在 1976 年达到峰
值,自 1976年开始三江平原景观破碎度呈逐渐递减
趋势,在 2010 年景观破碎化达到最小;1954—2010
年三江平原周长面积比呈先增加后减少的趋势,在
1976年达到最高值,其值为 19.9157,最小值出现在
2010年,其值为 16.5570,表明三江平原景观形状和
景观结构在 1976 年复杂性皆最高,自 1976 年开始
三江平原景观形状和结构逐渐趋于简单;1954—
7323摇 12期 摇 摇 摇 刘吉平摇 等:1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力 摇
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图 4摇 三江平原 1954—2010年土地利用类型空间分布图
Fig.4摇 The spatial distribution of land use types from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
2010年三江平原的景观分离度呈先上升后下降的趋
势,在 1986年达到最高值,其值为 0.7506%,最小值
出现在 2010 年,其值为 0. 6596%,说明三江平原
1954—2010 年景观聚集度先减少后增加; 1954—
1986年三江平原 Simpson忆s 多样性指数呈上升后下
降趋势,在 1986 年达到最高值为 0.6017,说明 1986
年三江平原斑块类型最丰富,景观丰富度最高。
1986—2010年 Simpson忆s多样性指数发生明显变化,
呈下降的趋势,表明三江平原斑块类型逐渐趋于单
一,景观丰富度降低。
总之,1954—2010年,斑块密度、周长面积比、景
观分离度和 Simpson忆s多样性指数都在 2010 年达到
最小值,最大值出现在 1976 年和 1986 年。 说明
1976年和 1986年三江平原景观破碎度最大,景观形
状和景观结构复杂,景观丰富度最高,景观聚集度较
小,而 2010年正向反。
2.3摇 景观指数的空间变化
2.3.1摇 斑块破碎度变化
对每个时期各个网格的斑块密度进行 Kring 插
值,得到三江平原斑块密度的空间分布图(图 5)。
8323 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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图 5摇 1954—2010年三江平原斑块密度的空间分布图
Fig.5摇 The spatial distribution of the patch density from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
摇 摇 由图 5 可以看出,1954—2010 年三江平原斑块
密度的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向
东部转移。 1954年和 1976 年斑块密度最高值出现
在三江平原东北部,此时三江平原存在大面积湿地,
土地利用类型单一,但东北部河流、草地、湿地相间
分布,景观复杂程度较三江平原其它地区略高;
1976—2010年,受国家政策的影响,景观破碎度的高
值区出现在三江平原的西南和南部。
2.3.2摇 斑块形状的变化
由图 6可以看出,斑块形状的变化与斑块密度
相似,高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东
部转移。 1954—2000年三江平原景观形状和结构较
复杂的地区主要分布在研究区的东北部,此地区土
地利用类型多为湿地,湿地斑块形状复杂。 而自
1976年开始,对湿地进行了大面积的开垦,将湿地开
垦为农田,使研究区东北部景观的复杂性降低,至
2010年南部形状复杂度超过东北部,成为三江平原
斑块形状复杂性最高的地区。
2.3.3摇 聚集度分析
由图 7可以看出,1954—2010年间,景观分离度
指数呈现先聚集后分散的趋势。 1954年景观分离度
指数整体分布均匀,此时,三江平原以湿地和林地景
观为主;1976—2000 年景观分离度指数的高值出现
在研究区的东北和西南部,低值区主要出现在研究
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图 6摇 1954—2010年三江平原周长面积比的空间分布图
Fig.6摇 The spatial distribution of the perimeter area ratio from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
区的中部,湿地景观逐渐被农田替代;2000—2010 年
三江平原整体上分离度较低,研究区东北部的景观
分离度明显下降,而研究区南部的景观分离度保持
着较高水平。
2.3.4摇 景观多样性的变化
1954—2010年三江平原 Simpson忆s 多样性指数
的空间分布特征如图 8 所示,景观多样性指数由中
间高四周低格局,逐渐转变化为南部高北部低的
格局。
由图 8可以看出,1954 年三江平原西南部和中
部部分地区斑块形状比较复杂,类型丰富多样。 东
北部和东部斑块类型丰富度不高,类型比较单一;
1976年以后三江平原西部和南部斑块类型单一化范
围逐渐缩小,景观丰富度逐渐增加,而东北部丰富度
高值区的范围则呈先增加后减少的趋势,在 1986 年
达到最高值;但受到国家政策影响,2000—2010 年是
三江平原土地开发的稳定期,景观丰富度整体有所
下降,其分布格局逐渐转变化为南部高北部低的
格局。
3摇 1954—2010年三江平原景观格局动态变化的驱
动力分析
3.1摇 自然因素
1954—2010年三江平原的温度与降水量发生了
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明显变化,温度逐渐升高,降水量逐渐减少(表 2),
造成湿地、草地和林地的面积逐渐减少。 同时气温
的升高为水田的开发创造了有利条件,使三江平原
水田面积大幅度增加。
以挠力河流域为例说明三江平原径流量变化,
径流量整体呈下降趋势,且变化幅度较大,最大变幅
出现在菜嘴子站[15]。 保安站、宝清站和菜嘴子站
2009 年的年径流总量分别是 1. 79、 2. 80 和 8郾 30
亿 m3,同 1957年径流总量相比,分别减少了 64.1%、
76郾 3%和 84.3%。 水文因素也是导致湿地、草地和林
地退化的一个主要原因。
表 2摇 三江平原 1954—2010年平均气温和降水量
Table 2 摇 The average temperature and precipitation from 1950 to
2010 in Sanjiang Plain
年份
Year
平均气温
Mean temperature / 益
降雨量
Precipitation / mm
1954 2.53 560
1976 3.30 398
1986 3.12 467
1995 4.08 528
2000 3.68 425
2010 4.02 458
图 7摇 1954—2010年三江平原景观分离度指数的空间分布图
Fig.7摇 The spatial distribution of the landscape isolation index from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
1423摇 12期 摇 摇 摇 刘吉平摇 等:1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力 摇
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图 8摇 1954—2010年三江平原 Simpson忆s多样性指数的空间分布图
Fig.8摇 The spatial distribution of the Simpson忆s diversity index from 1954 to 2010 in Sanjiang Plain
3.2摇 人为因素
人为因素在三江平原土地利用景观格局变化过
程中起到关键性作用,主要包括政策、人口、城市化
进程、农场开发、保护区建立、法律法规等因素,在不
同时期发挥主要作用的影响因素不同,其中政策因
素起到了至关重要作用。
在特定的环境下,为了满足国家对粮食的需求,
国家支持和鼓励开发北大荒[16],因此 1955—1998年
三江平原经历了 4次开发高潮。 这个时期共建立了
52个国营农场,在开荒的同时还伴有大批农民、解放
军转业官兵、知识青年的大量迁入,使三江平原人口
密度由 1949 年的 12.84 人 / km2增加到 2000 年的
78.39人 / km2,增加了 5.09 倍[17]。 4 次大规模的土
地开发利用均以开垦沼泽湿地为主,同时伴随着森
林砍伐和水利工程建设。 由于 4 次大规模的开发,
以及人口的大幅度增加,使三江平原耕地和居住建
设面积迅速增加,而湿地和林地面积迅速减少。
自 1986年国家逐渐认识到湿地保护的重要性,
国家先后颁布了若干法律、法规用于湿地保护,如
1988年《水法》、1989 年《环境保护法》、1991 年《水
土保持法》,1992 年中国加入《湿地公约》更加重视
对湿地保护。 与此同时,国家这一时期还兴建了大
2423 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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批自然保护区,并在 20世纪 90 年代提出退耕还林、
还湿政策,用于保护林地和湿地,特别是 2005 年 12
月发布的《国务院关于落实科学发展观加强环境保
护的决定》,第一次在国务院的文件中提出了“环境
优先冶,反映了中国环境政策发生了历史性转变[16],
因此在国家政策的强制调控下,林地和湿地面积丧
失速度减缓。
4摇 结论
(1)1954—2010 年三江平原耕地、水域和居住
建设用地面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈
减少趋势。 土地利用综合动态度呈先增加后降低再
增加的“N冶字型规律,最大值出现在 1976—1986年,
最小值出现在 1986—1995年。
(2)1954—2010 年三江平原斑块密度、周长面
积比、景观分离度和 Simpson忆s 多样性指数都呈先上
升后下降的趋势,最小值均出现在 2010 年,斑块密
度和周长面积比的最大值出现在 1976 年,景观分离
度和 Simpson忆 s 多样性指数的最大值出现在
1986年。
(3)1954—2010年三江平原景观格局发生了明
显变化:斑块密度和周长面积比的高值区由东北向
西南转移,低值区由中部向东部转移;景观分离度指
数呈现先聚集后分散的趋势;景观多样性指数由中
间高四周低格局,逐渐转变化为南部高北部低的
格局。
(4)受自然因素和人为因素的影响,三江平原土
地利用景观格局发生了明显变化。 三江平原的平均
气温呈增加趋势,而降雨量和径流量呈下降趋势,均
导致湿地和林地丧失;人为因素在三江平原土地利
用景观格局变化过程中起到关键性作用,其中政策
因素起到了至关重要作用。
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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
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
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编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 员圆期摇 渊圆园员源年 远月冤
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
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