全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 员圆期摇 摇 圆园员猿年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
森林低温霜冻灾害干扰研究综述 李秀芬袁朱教君袁王庆礼袁等 渊猿缘远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
碱蓬属植物耐盐机理研究进展 张爱琴袁庞秋颖袁阎秀峰 渊猿缘苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
中国东部暖温带刺槐花期空间格局的模拟与预测 徐摇 琳袁陈效逑袁杜摇 星 渊猿缘愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长白山林线树种岳桦幼树叶功能型性状随海拔梯度的变化 胡启鹏袁郭志华袁孙玲玲袁等 渊猿缘怨源冤噎噎噎噎噎噎
油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析 李摇 明袁王树香袁高宝嘉 渊猿远园圆冤噎噎噎
施氮对木荷 猿 个种源幼苗根系发育和氮磷效率的影响 张摇 蕊袁王摇 艺袁金国庆袁等 渊猿远员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响 王若梦袁董宽虎袁何念鹏袁等 渊猿远圆圆冤噎噎噎噎噎噎
干热河谷主要造林树种气体交换特性的坡位效应 段爱国袁张建国袁何彩云袁等 渊猿远猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
生物降解对黑碳及土壤上苯酚脱附行为的影响 黄杰勋袁莫建民袁李非里袁等 渊猿远猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
猿 个树种对不同程度土壤干旱的生理生化响应 吴摇 芹袁张光灿袁裴摇 斌袁等 渊猿远源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
冬小麦节水栽培群体野穗叶比冶及其与产量和水分利用的关系 张永平袁张英华袁黄摇 琴袁等 渊猿远缘苑冤噎噎噎噎
不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用尧物质生产和产量的影响
彭摇 斌袁李潘林袁周摇 楠袁等 渊猿远远愿冤
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根域限制下水氮供应对膜下滴灌棉花叶片光合生理特性的影响 陶先萍袁罗宏海袁张亚黎袁等 渊猿远苑远冤噎噎噎噎
光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响 王文林袁王国祥袁万寅婧袁等 渊猿远愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
植物病原菌拮抗性野生艾蒿内生菌的分离尧筛选和鉴定 徐亚军袁赵龙飞袁陈摇 普袁等 渊猿远怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎
不同生物型棉蚜对夏寄主葫芦科作物的选择 肖云丽袁印象初袁刘同先 渊猿苑园远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
性别和温度对中华秋沙鸭越冬行为的影响 曾宾宾袁邵明勤袁赖宏清袁等 渊猿苑员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价 袁摇 菲袁张星耀袁梁摇 军 渊猿苑圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价 李建军袁刘摇 帅袁张会儒袁等 渊猿苑猿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应 徐摇 宁袁王晓春袁张远东袁等 渊猿苑源圆冤噎噎噎噎噎噎
圆园园员要圆园员园 年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系
穆少杰袁李建龙袁周摇 伟袁等 渊猿苑缘圆冤
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地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响 侯明行袁刘红玉袁张华兵袁等 渊猿苑远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征 周淑琴袁荆耀栋袁张青峰袁等 渊猿苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贵州白鹇湖沉积物中孢粉记录的 缘援 缘 噪葬月援 孕援以来的气候变化 杜荣荣袁陈敬安袁曾摇 艳袁等 渊猿苑愿猿冤噎噎噎噎
典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应 李国栋袁张俊华袁王乃昂袁等 渊猿苑怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
秦岭南北近地面水汽时空变化特征 蒋摇 冲袁王摇 飞袁喻小勇袁等 渊猿愿园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
露天矿区景观生态风险空间分异 吴健生袁乔摇 娜袁彭摇 建袁等 渊猿愿员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 匀燥造凿则蚤凿早藻和 悦悦粤分析的中国生态地理分区的比较 孔摇 艳袁江摇 洪袁张秀英袁等 渊猿愿圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
中国农业生态效率评价方法与实证要要要基于非期望产出的 杂月酝模型分析 潘摇 丹袁 应瑞瑶 渊猿愿猿苑冤噎噎噎噎
舟山市东极大黄鱼养殖系统能值评估 宋摇 科袁赵摇 晟袁蔡慧文袁等 渊猿愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同基因型玉米间混作优势带型配置 赵亚丽袁康摇 杰袁刘天学袁等 渊猿愿缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
气候与土壤对烤后烟叶类胡萝卜素和表面提取物含量的影响 陈摇 伟袁熊摇 晶袁陈摇 懿袁等 渊猿愿远缘冤噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
成都市沙河主要绿化树种固碳释氧和降温增湿效益 张艳丽袁 费世民袁李智勇袁等 渊猿愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
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圆远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄园远
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封面图说院 长白山南坡的岳桦林要要要长白山岳桦林位于海拔约 员苑园园要圆园园园皂之间的山坡遥 这种阔叶林分布在针叶林带的上
面袁成为山地森林的上缘种类袁在世界山地森林中实属罕见遥 岳桦能够顽强地抗御长白山潮湿尧寒冷尧强风等恶劣气
候因素袁在严酷的环境条件下形成纯林袁是与其独特的生长发育机理密切相关的遥 岳桦的枝干颇具韧性袁在迎风处袁
由于风吹雪压袁树干成片地向背风侧倾斜袁这种特性使它能不畏风雪袁顽强生存遥 随着海拔的升高袁岳桦林也逐渐矮
化袁这是岳桦林保护自身生存袁适应大自然的结果遥
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 33 卷第 12 期
2013 年 6 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 12
Jun. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(40871133)
收稿日期:2012鄄08鄄25; 摇 摇 修订日期:2013鄄03鄄01
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: jnzhyb@ yahoo. com. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201208251201
周淑琴,荆耀栋,张青峰,吴发启.毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征.生态学报,2013,33(12):3774鄄3787.
Zhou S Q, Jing Y D,Zhang Q F,Wu F Q. Vegetation landscape pattern change and characteristics of spatial distribution in south edge of Mu Us Sandy
Land. Acta Ecologica Sinica,2013,33(12):3774鄄3787.
毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征
周淑琴1,2,荆耀栋2,张青峰1,吴发启1,*
(1. 西北农林科技大学资源环境学院,杨凌摇 712100; 2. 山西农业大学资源环境学院,太谷摇 030801)
摘要:以 1991、1999 和 2007 年 TM / ETM+影像为数据源,利用 RS和 GIS技术提取研究区植被覆盖度信息,将其按地貌分区,计
算景观格局指数,分析植被景观格局变化特征。 结果表明:(1)1999 年是研究区 16a 植被景观结构变化的转折点,植被覆盖状
况前期恶化后期好转。 1991—1999 年两区极低和低级植被覆盖度占绝对优势,继续增强,风沙区 55%—70% ,丘陵区 70%—
80% 。 高等级比例均在 5%以下,持续下滑。 2007 年两区的优势级别提升为低级和中级,风沙区比例 55% ,丘陵区 70% 。 极低
级别比例减小,风沙区 40%—20% ,丘陵区 50%—15% 。 高级比例不同程度增大。 (2)1999 年前后植被景观格局反向演变,两
区变化趋势基本相同程度不同。 植被多样性和均匀度先减小后增大,等级间交替分布规律先弱后强。 风沙区景观形状由复杂
到简单,破碎度先增后减;丘陵区破碎度持续增大,形状变化微小。 整体上来看,风沙区植被多样性高整体性好,植被均匀度指
数大,交替分布规律明显,丘陵区植被格局较差。 但外界对风沙区的干扰比丘陵区强烈。 (3)植被景观格局演变过程中始终保
持多核心模式,核心面积、形状甚至类型发生不同程度的变化。 风沙区核心多为无植被斑块,丘陵区多为高植被覆盖度斑块。
核心外围植被分布具有梯度性。
关键词:植被覆盖度;景观格局演变;景观指数;毛乌素沙地南缘
Vegetation landscape pattern change and characteristics of spatial distribution in
south edge of Mu Us Sandy Land
ZHOU Shuqin1,2, JING Yaodong2,ZHANG Qingfeng1,WU Faqi1,*
1 College of Resource and Environment,Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100,China
2 College of Resource and Environment,ShanXi Agricultural University,Taigu 030801,China
Abstract: The south edge of Mu Us sandy land belongs to the Erdos Plateau and the Loess Plateau transition zone. At the
same time the area is the typical farming鄄pastoral region and the ecological environment is extremely fragile. Vegetation as
the primary producers of ecological system not only provides the system required organic substances and biological chemical
energy,but also can improve and adjust the environment in the ecological systems. Vegetation change is the most intuitive
performance of desertification development or reversal. It also is the sensitive index of the climate and human factors
impacting on the ecological environment. Vegetation pattern information of Dingbian County can be served as vegetation
protection,restoration and reconstruction.
Remote鄄sensing data includes the TM or ETM+ images of 1991,1999 and 2007 in this study. Vegetation coverage
information extracted from 1991 to 207 by using RS and GIS is divided into two areas according to different landform.
Landscape indexes of two zones calculated are used to analysis vegetation pattern changes. The results show the following
conclusions. (1)The turning point of vegetation coverage is 1991 in two zones during sixteen years. Vegetation coverage
conditions continue to worsen in the first stage while both improve in the second stage. The lower and low level accounted
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for the absolute superiority. Meanwhile, both levels in two zones is increasing from 1991 to 1999. It has risen from 55% to
70% in sandy areas and from 70% to 80% in hilly region. The high level ratio below 5% is continuing to decline. In two
zones dominance level are changed to low and moderate level in 2007. They are 55% in sandy area, 70% in hilly region.
The high level has risen with different degree. (2)After 1999 the vegetation landscape pattern changes reversed. Landscape
pattern change trend is the same but the degree is different. Landscape diversity and landscape evenness firstly decreases
and then increases. Types of alternating distribution firstly wake and then enhances. The landscape fragmentation index of
sandy areas firstly increases and then decreases, while continuously rising in hilly region. On the whole sandy areas
landscape fragment degree is small and diversity is high. Vegetation alternating distribution is obvious and evenness index is
high. The characteristic of landscape pattern is on the contrary in hilly region. The interference from outside is strong in
sandy area,but weak in hilly region. (3)Vegetation pattern is the multi鄄core model during evolvement process. Meanwhile,
the core size, shape and type change in different degrees. Sandy area core mostly is non鄄vegetation patches while hilly area
high vegetation coverage level patches. Vegetation around the core distribution shows a gradient.
Key Words: vegetation coverage;landscape pattern change;landscape index;the south edge of Mu Us Sandy Land
毛乌素沙地南部属鄂尔多斯高原与黄土高原的过渡地带,是典型农牧交错区,生态环境脆弱[1]。 区内陕
西省定边县是毛乌素沙地扩展南进的屏障之地,县境北部属于毛乌素沙地南缘,土地风蚀沙化,南部丘陵沟壑
区,地貌破碎水土流失。 植被作为生态系统的初级生产者,不仅提供系统所需有机物质和生物化学能量,还可
改善和调节环境服务于生态系统[2]。 植被变化是荒漠化发展和逆转最直观的表现,也是气候和人文因素对
生态环境影响的敏感指标[3]。 植被覆盖度刻画地表植被数量,是监测与评价沙地发展程度的重要指标[4鄄6]。
定边县地理位置特殊,植被在水土保持以及沙漠化防治中的作用尤为突出,区内地表植被格局特征为植被保
护及恢复重建提供科学依据,也可判别沙地发展状况。
景观生态学方法应用于植被景观研究,通过植被格局分析植被变化过程[7鄄10]。 毛乌素沙地植被研究中,
植被资源调查、某植被种群及个体特性研究、植被恢复技术等文献居多,利用遥感和地理信息系统技术对沙地
进行景观格局研究的也较多[11鄄12],但对植被进行景观格局研究的较少,多为植被覆盖度提取和变化研
究[13鄄17]。 本文以定边县为例,按地貌分区,分析不同地貌上植被覆盖度的结构和景观格局变化特征。
1摇 研究区概况
定边县地处陕西省榆林地区最西端,东经 107毅15忆—108毅22忆, 北纬 36毅49忆—37毅53忆,总面积 69. 20伊104
hm2(如图 1)。 该区属温带半干旱大陆性季风气候,春季多风、夏季干旱、秋季阴雨、冬季严寒,日照充足。 雨
季迟且雨量年际变化大,年均气温 7. 9益,年均日照 2743. 3h,年均降雨量 316. 9mm,年均无霜期 141d左右,绝
对无霜期 110d。 全县海拔 1303—1907 m。 县境中部白于山横亘东西,辐射南北,将全县分为两大地貌类型:
南部为白于山区的黄土丘陵沟壑区,北部为毛乌素沙地南缘风沙滩区。 区内植物种类少,植被覆盖度低,风蚀
沙化和水土流失严重。 自然植被由南向北从森林草原向干草原、荒漠草原过渡。 区内有草原、灌丛植被;固定
和半固定沙丘上有沙生灌丛,滩地上分布草甸、盐土与沼泽植被。 主要植物种类:碱茅(Puccinellia distans)、白
草(Pennisetum centrasiaticum)、甘草 (Glycyrrhiza uralensis)、软毛虫实 ( Corispermum puberulum)、沙珍棘豆
(Oxytropis psammocharis)、盐蒿 ( Artemisia halodendron)、沙蒿 ( Artemisia sphaerocephalla )、杆柳 ( Periploca
sepium)、寸草(Carex stenophylla)、芦苇(Phragrnitas cmnmunis)等。 人工植被有陕蒙边界防风固沙林带、长城
防护林带、307 国道防护林带,白于山区北麓环山林带、农田以及农田防护林网,主要人造乔木树种有杨树
(Populus simonii Carr. , P. pseudo鄄simonii)、旱柳 ( Salix matsudana)、榆树 (Ulmus pumila L. )、油松 ( Pinus
tabulueformis)、樟子松(Pinus sylverstris var. mongolica),人造灌木及草类沙打旺(Astragalus adsurgens)、苜蓿
(Medicago sativa)、踏郎(Hedysarum leave)、花棒(Hedysarum scoparium)等。
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2摇 研究方法
2. 1摇 数据源及预处理
摇 摇 三期 Landsat TM / ETM遥感数据:1991 年 8 月 23 日、1999 年 9 月 22 日、2007 年 9 月 20 日,轨道号 128 /
034,分辨率 30m伊30m。 研究区 7—9月份降雨集中植被生长良好,利于植被信息的准确提取。 遥感数据预处
理的几何精度控制在 1 个像元以内。 辅助数据有数字高程图、行政区划图、统计年鉴等。
2. 2摇 研究区分区
较大时间尺度上,地貌是区域景观格局形成的主要因素,尺度较小时地貌为景观格局的制约因素,研究区
地貌南北差异较大,对植被覆盖度结构和格局影响不同[18]。 通过分析地形特点,以高程为 1450 m 的等高线
作为主要分界线,将研究区分为 A、B两区:海拔高度小于 1450 m的北部风沙区和海拔大于 1450 m的南部丘
陵沟壑区(图 1),两区面积比约为 1颐2。 A区地形起伏小,荒漠化土地分布广泛,土壤结构疏松易风化,沙丘间
交错分布有滩地和海子。 B区地形起伏大,地貌破碎,有较大的河流和水库分布。
图 1摇 研究区位置和分区
Fig. 1摇 Location and division of the study area
2. 3摇 植被覆盖度计算与分级
研究区植被覆盖度提取采用像元二分模型植被覆盖度提取方法, 假设像元由裸土和植被两部分构成,推
导得出植被覆盖度计算公式[15,18鄄20]:
Fc =(NDVI-NDVIsoil) / (NDVIveg-NDVIsoil) (1)
式中,Fc 为植被覆盖度;NDVI 为影像中像元的归一化植被指数;NDVIsoil 为全裸土覆盖区域的 NDVI 值;
NDVIveg 为茂密植被覆盖像元的 NDVI 值。 利用 ERDAS 9. 1 提取 NDVI,经过反复对比分析选定 NDVIsoil 和
NDVIveg 的数值,计算植被覆盖度。
参照水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准 SL190—2007》和国家林业局颁布的《第四次全国荒漠化和沙
化监测技术规定》,将研究区植被覆盖度分为 6 级。 统计发现第 6 级极高植被覆盖度的面积很小,最大面积
比例小于 0. 5 个百分点,所以将比例微小的第 6 等级植被并入第 5 等级,将植被覆盖度等级修正为 5 个级别:
玉级(Fc臆0)为无植被区;域级(0Fc臆50)为中等植被覆盖度;吁级(Fc逸50)为高植被覆盖度。 两区植被覆盖度分级见图 2 和图 3。
2. 4摇 景观指数选取与计算
景观指数反映景观结构和空间配置,从斑块、类型和景观 3 个水平定量描述景观格局特征[21]。 根据景观
指数的生态学意义和指数间相关性[21鄄24],结合研究区植被覆盖特点,选取类型水平指数斑块占景观面积的比
例(PLAND)、斑块密度(PD)和斑块内聚力(COHESION);选取景观水平指数斑块密度(PD)、景观形状指数
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图 2摇 1991—2007 年定边县 A区植被覆盖度级别变化
Fig. 2摇 Vegetation coverage grade change in A Zone of Dingbian County from 1999 to 2007
图 3摇 1991—2007 年定边县 B区植被覆盖度级别变化
Fig. 3摇 Vegetation coverage grade change in B Zone of Dingbian county from 1999 to 2007
(LSI)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)、散布与并列指数(IJI)。
景观指数对空间尺度(幅度和粒度)有显著依赖性[25鄄26],幅度为研究区的空间范围,粒度为最小可辨识单
元,遥感数据粒度对应像元大小[21]。 空间粒度小景观描述细微,但信息数据量过大,掩盖格局中一些重要信
息,同时景观指数计算机时过长[27鄄28]。 通过分析景观格局指数的空间粒度效应,结合研究区特点,将数据粒
度定为 60 m伊60 m。 利用 ERDAS IMAGE 9. 1 将 30 m伊30 m的植被数据重采样为 60 m伊60 m,ArcGIS 9. 2 将
数据转为 Grid文件,通过 Fragstats 3. 3 计算景观指数。
3摇 结果分析
3. 1摇 景观结构特征
3. 1. 1摇 植被覆盖度的面积变化
植被覆盖度的面积比例变化图(图 4 和图 5)显示,两区五类植被的 10 条折线中 9 条在 1999 年后发生反
向变化,说明 1999 年是两区植被景观结构变化的重要拐点。
数据点位高低表明,1991、1999 和 2007 年两区占绝对优势的植被覆盖度等级相同:域、芋级—域、芋级—
芋、郁级。 1991—1999 年风沙区域、芋级植被面积比例从 55%增为 70% ;丘陵区从大于 70%增为 80% 。 2007
年两区占绝对优势的级别提升为芋、郁级,风沙区面积比例 55% ,丘陵区则超 70% 。 两区吁级植被面积最小,
数值极小,属稀有类型,但风沙区的比例明显大于丘陵沟壑区,这与长期以来人们对沙地治理的重视和林场多
分布在风沙区有关。 第一时段风沙区吁级植被比例 5% ,丘陵区 2% ,微弱减小;2007 年风沙区为 10% ,丘陵
区为 5% 。 两区郁级植被变化较大,风沙区 19%—15%—27% ,丘陵区 15%—10%—40% 。 风沙区芋级植被
比例持续增加:27%—29%—30% ;丘陵区比例先减小后增大:32%—30%—37% 。 两区域级植被变化最大,
风沙区变化 30%—40%—20% ,丘陵区为 40%—50%—15% 。 风沙区玉级无植被区比例在 20%—10%之间
先大幅减小后微弱增大,丘陵区在 10%—5%之间持续减少,幅度先小后大。
7773摇 12 期 摇 摇 摇 周淑琴摇 等:毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征 摇
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图 4摇 1991—2007 年 A区斑块类型面积比例变化
摇 Fig. 4摇 Area percent of patch class change in A Zone from 1991
to 2007
图 5摇 1991—2007 年 B区斑块类型面积比例变化
摇 Fig. 5摇 Area percent of patch class change in B Zone from 1991
to 2007
整体上来看,两区 1991—1999 年较低级别植被比例增加,高级别比例降低,植被覆盖状况持续恶化;
1999—2007 年植被变化逆转,覆盖状况好转。 但占绝对优势的植被仍以较低级别为主,全区植被状况整体较
差。 风沙区各研究点数据点间距离小分布较集中,等级间面积差异较小分布较均匀;丘陵区反之,面积比例差
异大。 图中折线起伏程度反映植被稳定性或脆弱性,幅度大较脆弱,抗干扰性差,反之稳定性强。 两区极低和
中等植被稳定性差,而低级和高级稳定性强。 这与植被等级和所处生境有密切关系。 高级植被多为林地,稳
定性强;中等植被在外界干扰下易向两端发展。
3. 1. 2摇 植被覆盖度密度
斑块密度是单位面积上植被块数,一定程度上反映植被破碎度。 纵观图 6 柱体高度,丘陵区多数高于风
沙区,说明丘陵区植被破碎度高,风沙区整体性较好。 风沙区玉、吁级植被密度小整体性较好,因玉级为盐池
及湖盆等水体、流动沙地、建筑用地,面积变化几率大,分隔几率小;吁级植被多以防风林带及林场形式存在,
短时间内不会分隔。 中间级别斑块密度较大破碎度较强,这与风沙区沙地的分布格局有关。 丘陵区吁级植被
密度小整体性好,其余级别破碎化程度都较大强。 吁级植被多为农田防护林带和四旁种植的条带状林地斑
块,外界干扰小整体性好。 两区吁级植被,2007 年面积最大,但破碎化程度也最强,说明外界对其干扰逐年
增强。
图 6摇 1991—2007 年两区植被覆盖度的密度和结合度变化
Fig. 6摇 Density and cohesion change of vegetation coverage in two rezones from 1991 to 2007
8773 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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3. 1. 3摇 植被覆盖度的连通性
斑块内聚力指数(0臆COHESION<100)度量植被覆盖度的自然连通度,比例降低且不断细化,连通性降
低,数值趋近于 0;比例提高,连通性提高,数值增加。 风沙区各级植被内聚力指数均大于 40,植被连通性较
高,扩展性好。 该区 1991 和 2007 年植被连通规律相同,芋级植被隔离度大,两端植被斑块连通性高。 丘陵区
植被的连通性低,1991 和 1999 年植被连通规律相同,植被区连通度,级别越高连通性越差。 两区 1999 年的
折线变化规律相同,1991—1999 年高级别植被向低级别转变,域级植被增多,连接几率高,连通性强;其它级
别植被的连通性随级别提高而降低。 风沙区吁级斑块的连通性较大,因为全区林场大多分布在该区,包括乱
井子、长茂滩等 20 世纪五六十年代建设的大林场。
图 6 线、柱的变化显示,风沙区玉—芋级斑块密度加大连通性减弱;芋—吁级斑块密度减小结合度增强。
说明该区植被密度和结合度呈负相关,密度增大破碎化程度加强,植被聚集性被打破,连通性下降。 丘陵区密
度和连通性关系不明显。
3. 2摇 景观格局特征及变化
1991—1999 年和 1999—2007 年两区景观水平指数动态变化见图 7。
图 7 1991—2007 年两个亚区景观水平指数变化
Fig. 7摇 Indexes at landscape level change in two rezones from 1991 to 2007
3. 2. 1摇 景观多样性
景观多样性指数(SHDI逸0)表征各级植被面积比重和景观异质性,数值增大面积比重均衡化,异质性程
度加强,反之亦然。 研究点上风沙区 SHDI 值均高于丘陵区,说明风沙区异质性强,类型间面积比重较均衡,
与之前面积分析结果一致。 时段内景观多样性变化一致,先减弱后增强,且两区 2007 年的末端值越过了
1991 年的起始值。 说明 1991—1999 年两个亚区内少数斑块对景观的支配程度加强,景观多样性下降;
1999—2007 年各类斑块的支配均衡化发展并超过 1991 的水准,景观异质性加强,稳定性提高。
3. 2. 2摇 景观均匀度
香农均匀度指数(0臆SHEI臆1)描述各级植被配置的均匀程度,数值越大类型分布越均匀。 两区 SHEI 值
在 0. 8 附,变化微小,各级植被分布较均匀。 同一时间风沙区植被类型配置均匀度优于丘陵区,两个时段内两
区 SHEI折线先下降后增强,植被景观向均匀化发展。
3. 2. 3摇 景观破碎度
丘陵区 PD折线整体高于风沙区,且在研究期间持续上扬,而风沙区 PD线先上扬后回落,未探及 1991 年
的初始值。 说明丘陵区的破碎化程度强烈,景观破碎化趋势明显,1999 年之后破碎化速度加快,干扰日益增
强,生态愈加脆弱。 风沙区破碎化程度 1999 年之前增强,而后下降,与 1999 年之后域、芋级斑块面积增大,集
中连片有一定关系。 总的来看,两区景观破碎化差异较大,与两区地貌不同有关。 两区景观的密度变化表明,
景观破碎化不可能消除但可以控制在一定范围之内。
3. 2. 4摇 景观配置
景观形状指数(LSI逸0)度量景观复杂程度,数值越大形状越复杂。 两区 LSI 数值差别大,风沙区在 120
9773摇 12 期 摇 摇 摇 周淑琴摇 等:毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征 摇
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上下,丘陵区在 200 左右,丘陵区的景观形状复杂程度远大于风沙区,是地貌基低破碎的结果。 风沙区 LSI 变
化较大,第一时段形状复杂化,第二时段趋向简单。,丘陵区变化微小,前段几乎没有变化,第二时段复杂化。
说明外界对风沙区的干扰大于丘陵区,沙地治理措施是干扰的主要因素。
散布与并列指数(0< IJI 臆100)表征不同级别植被的混杂程度。 两区斑块的 IJI指数值均大于 50,植被混
杂程度较大,景观异质性大,风沙区尤甚。 1999 年之前两区 IJI折线下降,之后数值反弹并高于 1991 年,说明
2007 年两区植被混杂程度高,景观异质性大,植被格局稳定。
图 8摇 景观多核心式分布模式
Fig. 8摇 Multi core distribution pattern of landscape
3. 3摇 景观空间布局
图 2 和图 3 局部放大的 A、A+、B和 C小图显示,两
区植被覆盖度的分布模式为多核心式。 图 A 和 A+局
部景观的核心为玉级无植被覆盖斑块,此处为流动沙
地,外围依次环绕排列域—吁级斑块。 B 图核心为吁级
高植被覆盖度,外围依次排列郁、芋、域级植被覆盖度斑
块。 C图核心为树枝状玉级非植被覆盖斑块,此处是带
支流的河流,外围条带状分布域—郁级斑块。 其它区域
的分布格局相似,研究区景观为多核心式分布模式(图
8),核心外围依次升序或降序排列各级植被斑块,不同
核心外围重叠于域或芋级制备。 重叠部分可看作景观
的基质,与之前面积比例分析结果一致,景观中面积比
例最大的植被覆盖度斑块为域或芋级植被覆盖度。
风沙区核心以玉级斑块居多,丘陵区吁级斑块较多。 核心斑块形状取决于具体地物,影响外围斑块的分
布排列。 植被格局演变过程中,核心斑块的面积、形状、甚至类型会发生变化(图 A 和 A+),外围斑块随之发
生相应变化。
4摇 结论与讨论
4. 1摇 结论
应用遥感及地理信息系统技术和景观生态学方法,对毛乌素沙地南缘植被景观格局进行对比研究,了解
了敏感地区植被景观的变化过程。
(1)1999 年是 1991—2007 年植被景观结构变化的转折点,两区变化趋势相同但程度不同,前一时段恶化
后一时段明显好转。 第一时段极低和低级植被覆盖度比例占优势且继续增强,风沙区 55%—70% ,丘陵区
70%—80% ,丘陵区植被覆盖状况比风沙区差;第二时段优势类型提升为低级和中等植被覆盖度,风沙区比例
55% ,丘陵区大于 70% ,丘陵区植被覆盖度优于风沙区。 丘陵区各级植被覆盖度破碎、分布不均且连通性差;
风沙区则相反。 各等级植被覆盖度的稳定性和脆弱性不同。 极低和中等植被覆盖度的稳定性最差,低级和高
级的稳定性最强,不同区域稳定性有差别。
(2)1999 年是两区植被景观格局演变的转折点,之前格局稳定向劣势发展,之后驱向良性。 两区植被景
观格局差异显著。 风沙区植被景观格局优于丘陵区,整体性好多样性高,植被类型均匀异质性高。 但外界对
风沙区的干扰大,而丘陵区的景观破碎度强。 两区景观变化趋势基本相同,程度不同,说明短时间内,外界对
两区的干扰作用是植被格局质变过程中量变的微小积累。
(3)植被覆盖度景观格局为多核心模式,外围植被分布具有一定的梯度性,核心之间以中间等级植被覆
盖度相连。 风沙区核心多为无植被区,丘陵区核心以高植被覆盖度为主。 不同时间段内模式相同,但随植被
覆盖的好转,核心的面积、形状和类型向优势类型转变。 1991 和 1999 年,两区核心间相连的植被覆盖度以极
低植被覆盖度为主,2007 年风沙区为低级植被覆盖度,丘陵区为中等植被覆盖度。
4. 2摇 讨论
自然和人为因素是植被景观格局发生变化的主要驱动力。 时间尺度较小的植被景观格局变化中,水是植
0873 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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被生存发展的关键。 定边年降水量 316. 9 mm,风沙区地表具有湖盆草滩的斑点状流沙,采取措施控制外界干
扰,一般自我恢复的时间为 5—7a[29]。 两个 8a的研究时段,满足植被自我恢复的时间条件,同时风沙区滩地、
盐池、海子分布较多,丘陵区地表河流、水库、湖泊较多,为植被自我恢复提供了必要条件,2003 年开始的大面
积禁牧,都促进了植被覆盖度提高。 人为因素是植被景观变化的外部作用力之一。 定边县荒漠化治理历来是
政府和人民的头等大事,三北防护林、退耕还林草等工程的进一步促进植被恢复与维护,尤其是 1999 年之后
大力开展的植被建设工作[30],是第二时段植被格局好转的重要驱动力。 两种因素的力度在不同时段成效
不同[3]。
植被覆盖度格局演变过程中,丘陵区植被破碎度大于风沙区,与地貌基底破碎关系密切。 时间尺度较小
的景观格局研究中,地貌的制约作用需要考虑。 不同区域植被覆盖度等级相同抗干扰性不同,而不同等级植
被覆盖度的排列具有梯度性,植被恢复和保护中的布局规划应因地制宜。 所有等级中高植被覆盖度提高起风
速度降低风速的效果最好,但面积很小,需要大力提高该级植被的面积。 植被格局是在植被发展变化的较缓
慢过程中形成的,沙地防治和植被恢复措施的制定需要考虑不同等级植被覆盖度的分布特征,使植被的恢复
及保护能稳定发展。
致谢:感谢中国西部环境与生态科学数据中心和国家科学数据共享工程———地球系统科学数据共享网提供的
部分遥感数据;感谢谢英荷和王海平老师在论文写作过程中给予的帮助。
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栽澡藻 藻葬则鄄造藻葬枣 则葬贼蚤燥 燥枣 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 蚤泽 则藻造葬贼藻凿 贼燥 赠蚤藻造凿 葬灶凿 憎葬贼藻则 怎泽藻 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠 蚤灶 贼澡藻 憎葬贼藻则鄄泽葬增蚤灶早 糟怎造贼蚤增葬贼蚤燥灶 泽赠泽贼藻皂 燥枣 憎蚤灶贼藻则 憎澡藻葬贼
在匀粤晕郧 再燥灶早责蚤灶早袁 在匀粤晕郧 再蚤灶早澡怎葬袁匀哉粤晕郧 匝蚤灶袁 藻贼 葬造 渊猿远缘苑冤
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 憎葬贼藻则 葬灶凿 灶蚤贼则燥早藻灶 怎灶凿藻则 则燥燥贼 则藻泽贼则蚤糟贼蚤燥灶 燥灶 责澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 糟澡葬则葬糟贼藻则泽 燥枣 糟燥贼贼燥灶 责造葬灶贼泽 早则燥憎灶 憎蚤贼澡 怎灶凿藻则鄄皂怎造糟澡 凿则蚤责
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载哉 再葬躁怎灶袁 在匀粤韵 蕴燥灶早枣藻蚤袁 悦匀耘晕 孕怎袁 藻贼 葬造 渊猿远怨苑冤
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载陨粤韵 再怎灶造蚤袁 再陨晕 载蚤葬灶早糟澡怎袁 蕴陨哉 栽燥灶早曾蚤葬灶 渊猿苑园远冤
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栽澡藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 早藻灶凿藻则 葬灶凿 贼藻皂责藻则葬贼怎则藻 燥灶 贼澡藻 憎蚤灶贼藻则蚤灶早 遭藻澡葬增蚤燥则 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 皂藻则早葬灶泽藻则
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悦造蚤皂葬贼藻鄄早则燥憎贼澡 则藻造葬贼蚤燥灶泽澡蚤责泽 燥枣 粤遭蚤藻泽 枣葬曾燥灶蚤葬灶葬 枣则燥皂 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 藻造藻增葬贼蚤燥灶泽 葬贼 酝蚤赠葬造怎燥袁 憎藻泽贼藻则灶 杂蚤糟澡怎葬灶袁 悦澡蚤灶葬
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匀韵哉 酝蚤灶早澡葬灶早袁 蕴陨哉 匀燥灶早赠怎袁 在匀粤晕郧 匀怎葬遭蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊猿苑远缘冤
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栽澡藻 藻皂藻则早赠 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 造葬则早藻 赠藻造造燥憎 糟则燥葬噪藻则渊蕴葬则蚤皂蚤糟澡贼澡赠泽 糟则燥糟藻葬冤 葬择怎葬糟怎造贼怎则藻 泽赠泽贼藻皂 葬则燥怎灶凿 阅燥灶早躁蚤 蚤泽造葬灶凿 蚤灶 在澡燥怎泽澡葬灶
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悦葬则遭燥灶 泽藻择怎藻泽贼则葬贼蚤燥灶 葬灶凿 燥曾赠早藻灶 则藻造藻葬泽藻 葬泽 憎藻造造 葬泽 糟燥燥造蚤灶早 葬灶凿 澡怎皂蚤凿蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠 燥枣 贼澡藻 皂葬蚤灶 早则藻藻灶蚤灶早 贼则藻藻 泽责藻糟蚤藻泽 燥枣
杂澡葬 砸蚤增藻则袁 悦澡藻灶早凿怎 在匀粤晕郧 再葬灶造蚤袁 云耘陨 杂澡蚤皂蚤灶袁 蕴陨 在澡蚤赠燥灶早袁 藻贼 葬造 渊猿愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
愿愿愿猿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿 卷摇
《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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标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
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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 12 期摇 (2013 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
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摇
Vol郾 33摇 No郾 12 (June, 2013)
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