全 文 ：第 26卷第 2期
2006年 2月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．2
Feb．．2006
黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析
郭 明，肖笃宁，李 新
(中国科学院寒区早区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730(0)0)
摘要：以 1986年和 2000年的酒泉市遥感数据为基础资料，利用 GIS软件生成研究区的景观类型图，计算各景观斑块的面积 、数
目、形状等空间特征和基于景观空间邻接的绿洲生态安全指标，进而在空间格局方面对绿洲的生态安全进行评价 ，以了解在人
类活动影响下酒泉绿洲的生态安全状况，为该地区生态环境保护提供科学依据。结果表明：(1)从 1986年到 2000年，绿洲不断
扩张，各绿洲斑块类型面积呈增加趋势，同时强烈的人类活动也造成了沙地和裸土面积的增加；(2)从 1986年到 2000年，受沙
化威胁程度最大的斑块类型由耕地变成了草地，而城乡居民用地始终是受胁程度最小的斑块类型；除 了城乡居民用地，各绿洲
斑块类型受沙化的潜在威胁程度是增加的，人类有 目的性的干扰活动改变了干旱区有限水资源的分布与分配 ，社会经济发展的
同时导致了生态环境的退化；(3)与 1986年相比，2000年各绿洲斑块类型受盐碱化威胁呈减弱趋势，表明注水洗盐改良土壤使
得局部地区生态系统向良性方向演替。干旱区绿洲生态环境有脆弱性和易变性的特点，加强区域景观生态建设和生态安全控
制有利于将景观演化导入良性循环。
关键词：景观动态；干旱区；遥感；GIS；酒泉绿洲；空间分析
文章编号：1000．0933(2006)02—0457．10 中图分类号：Qt42，Ql49 文献标识码：A
Changes of landscape pattern bteween 1986 and 2000 in Jiuquan oasis，Heihe River
basin
GUO Ming，X1AO Du—Ning，LI Xin (Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institu (CAREERI)，Chinese Academy of
Sciences，Lanzhou，730000，China)．Acta Eeologica Sinica，2006，26(2)：457 466．
Abstract：We reported changes of landscape paterns affected by human activities in the Jiuquan oasis，Heihe River basin．Remote
sensing products of the Landsat 5 TM in 1 986 and the Landsat 7 ETM + image in 2000 were used to perform the analysis on a
digital elevation model(DEM)within a geographic information system (GIS)，including patch number，area，shape，and the
spatial neighboring characteristics between the oasis patch and the sandy land／Salinized land patches．We found that：(1)the
oasis expansion was embodied with an increase in the area of each oasis patch type between 1 986 and 2000，while intensive human
activities led to an increase in the sandy and baren lands；(2)the desertifcation threat oi1 farm lands was the most significant in
1 986，while the threat on the grasslands was the most severe in 2000．The threats on residentia】areas were minor both in 1 986 and
2000 and remained the same during the 15·year study period，but the threats on other oasis patch types had greatly intensified；
and(3)the salinization threats on al oasis patch types decreased in 2000，which was likely a consequence of water diversion
efort throughout the region．Clearly，human activities have signifcantly changed the distribution and allocation of the limited water
resources in Heihe River basin，leading to a conflict between the two dominant pmcesses：desertifcation and oasis expansion
． Our
results further confirmed the vulnerability and high—dynamic nature of the arid ecosystems
．
Key words：landscape dynamics；arid region；remote sensing；GIS；Jiuquan oasis；spatial analysis
基金项目：国家 973资助项目(2001CB309404)；中国科学院寒区早区环境与工程研究所知识创新工程资助项目(2003102)
收稿日期：2004，12 09；修订 日期：2005．12．30
作者简介：郭 明(1980一)，女，山东菏泽人，博士生，主要从事遥感和地理系统应用及景观生态研究
． E-mail：g ing@ lzb．ac
Foundation item：The project wa,8 supported by the China State Key Basic Research Project(No．2001 CB309404)and the Knowkdge Innovati0n Pr0gram 0f the
Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute
， Chinese Academy 0f Sciences(No．2003102)
Received flare：2004 -12-09；Accepted date：2005．12．30
Biography：GUO Ming，Ph·D·candidate，mainly e“gaged in remote sensing and GIS applying
， landscape ecology E-mail：gming@lzb． ．1ln
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458 生 态 学 报 26卷
绿洲是在荒漠背景下人类局部优化的生存环境，是干旱内流区能流、物流最集中的场所，是干旱区的精
华所在，同时也是干旱区最敏感的部分 ¨。绿洲内能量和水循环有其特殊的规律，并决定着绿洲系统的发展
过程 。绿洲景观中存在着相互对立发展的两种过程：荒漠化和绿洲化，它们是干旱区最基本的生恣 地理过
程。目前干旱区存在严重的生态环境问题：以黑河流域为例，一方面在流域中上游地带，农耕发达，但水土资
源的大规模开发利用和缺乏有效的水资源统筹规划与管理措施 ，以土地沙漠化、植被退化为代表的生态环境
退化在全流域范围内迅速发展，对整个流域的生态安全构成威胁；另一方面，在流域中下游地带，则随水资源
被夺袭程度的不断增加，天然生态系统破坏不断加剧，景观由高度破碎化的天然植被向优势度高的荒漠化景
观发展。2000年黑河流域中下游地区共有沙漠化土地 13 508．4kin ，成为我国乃至世界上现代沙漠化发展最
强烈的地区之一。脆弱的生态环境已成为制约全区经济和社会发展的首要问题。生态安全是区域或国家其
它安全的载体和基础，国家发布的《全国生态环境保护纲要》一文中首次明确提出“国家生态安全”的目标和实
施措施，其中西北地区的生态安全是其关注的重点地区之一 ]。因此很有必要对我国西北地区的生态安全状
况进行评价。
生态安全概念在国外的产生适应于20世纪 80年代出现的环境管理 目标和环境管理观念的转变 】。生
态安全有广义和狭义两种理解。前者以国际生态系统分析研究所提出的定义为代表：生态安全是指在人的生
活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的
状态，它包括 自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全；后者指的是自然和半 自然生态系统的安全，即生
态系统完整性和健康的整体水平 J。
生态安全是国家安全的重要组成部分，是西北地区可持续发展的根本。对于干旱区由人类活动导致的生
态环境问题和以人工绿洲为核心的社会与经济发展格局来说，景观生态研究对于生态管理和区域可持续发展
有着十分重要的意义，景观生态学可作为生态安全研究的理论基础。在生态学中，景观是指几十公里至几百
公里范围内，由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元，景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间格
局及其与生态学过程相互作用的综合性学科，它主要研究景观的结构、功能和变化” 。对景观结构的定量
化是进一步研究景观变化和功能的前提。按照景观生态学的理论，绿洲生态安全分析包括景观空间结构、功
能、绿洲景观演化和可持续发展等内容 ]。绿洲景观生态学研究所需的大量数据往往是通过遥感手段来获取
的，而在收集、存储、转换、显示和分析这些庞大的空间数据时，GIS作为一个极为有效的计算机工具常常是不
可缺少的。遥感和 GIS技术在绿洲资源和环境管理中，极大地促进了人们对绿洲系统一系列理论和实践问题
的认识 。
生态安全已成为近期国内外研究的热点。国外对生态安全的研究始于 l9世纪 70年代末，尽管当前的
研究在安全定义的扩展、环境变化与安全的经验性研究、环境变化与安全的综合性研究及环境变化与安全内
在关系研究等方面已取得了不少成果，但是这些研究探讨的多是在全球或是国家层面上的问题，而对地方
或区域层面上的生态安全研究尚显薄弱 ¨。我国生态安全研究始于2O世纪 9O年代，处于起步阶段。虽然越
来越多的学者从事生态安全研究 ’“， ，在理论探讨和实际应用方面尚待深入。
因此，针对黑河流域生态退化现状，本文以地处河西走廊黑河流域中游的酒泉绿洲为例，基于遥感和GIS
技术，以景观生态学为理论基础，计算各景观斑块的面积、数目、形状等空间特征，并分析沙地、盐碱地与绿洲
各斑块类型间的空间邻接特征，进而在空间格局方面对绿洲的生态安全进行分析，以期为河西走廊地区绿洲
生态安全维护提供科学依据。
1 研究区概况
酒泉市地处甘肃省河西走廊黑河流域中游，以“城下有泉”，“其水若酒”而得名，2001改称为肃州区(鉴于
文中资料的使用，在本文中仍按 2001年之前的名称)，地处 98。20 ～99。18 E，39。i0 ～39。59 N之间(图 io))，总
① 图1中地图来 自于全国1：1130万基础地理信息共享平台数据集，由国家基础地理信息中心提供，2002年6月
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2期 郭 明等：黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析 459
面积 3 449．4kin 。酒泉绿洲位于我国典型的西北内
陆干旱流域，属典型的大陆性温带干旱区气候，干燥
多风少雨，日照长，积温高，夏热冬冷，昼夜温差大。
年平均气温波动大，最高气温达 38．4c，最低气温为
31．6℃，冻土深度平均 I．08m，平均无霜期为 130d。
年内降水分布不均，夏季 6—8月份雨量多．强度大，
冬季 12～翌年2月份 +雨量少，强度小。年平均水面
蒸发量为 2148．8ram，干旱指数平均 17．27。自然植被
属荒漠类型，成分 比较简单，植被稀疏，多为耐旱种
属，呈斑块状分布。
2 研究方法
2．1 数据来源本研究所选用的遥感数据为美国陆地
资源卫星 1986年 Landsat 5 TM(Thematic Mapper)影像
与 2000年 Landsat 7 ETM+(Enhanced Thematic Mapper)
影像。这两期数据的地图投影均为高斯一克吕格投
影。本区中央子午线取为东经 99。，坐标原点为中央
子午线与赤道的交点，东偏 500kin，缩尺系数为 1，处
于46带高斯投影带 内。投影椭球体采用 KRASOV，
SKY椭球体。格网分辨率为30m×30m。
文中所用地形图及经过几何纠正和镶嵌的遥感
数据均由中科院寒区旱区环境与工程研究所遥感与
地理信息科学研究室提供，其它专题图及统计文献资
料由酒泉市相关政府部门提供。
2．2 绿洲景观类型图的生成
遥感影像经几何校正后，即可在地理信息系统软
件中进行目视解译，并生成景观类型图。景观类型图
的投影系统保持与原投影系统一致。在进行遥感影
像的目视解译之前，首先要确定景观类型；第二要建
立景观类型与遥感影像特征的对应关系，即遥感解译
标志。
以研究区地貌、植被和土地利用／土地覆被类型
为基础，依据景观生态分类的综合性原则、主导因子
原则、实用原则和等级性原则等 ，对研究区的景观
生态类型进行如下划分(表 1)。
图 1 研 究区位 置图
Fig．1 rhe map tf Jiuquan City
表 l 酒泉绿洲景观生态类型
Table 1 Landscape types in Jiuquan oasis
类型 Type 代码及斑块类型 Code and Patch Types
1耕地Farm land 1耕地 Fann land
2林 地 Forest land 21乔木林地 Arbor land
3草地 Grassland
4水J或Water ar‘ 8
5城 乡用地
Residential a／~ta
6荒漠 Desert
22灌术林地 Brush land
23疏林地 Sparse．woods
24园地 Garden plot
31高覆盖度草地 High．coverage grassland
32中覆盖度草地 Middle．coverage grasland
33低覆盖度草地 Low．coverage grassland
41水 库 、坑塘 Reselwoir＆Pond
42河流 、滩地 River＆Beaeh
51城镇用地 City
52农村居民地 Countrv rc1sidcnt
6l沙地 Sandy land
62戈壁 Gobi
63盐碱地 Saline．alkali lantI
64裸土地 Baden land
65裸岩石砾地 Rock and gra~tl land
解译标志的正确与否直接决定着目视解译的准确程度。本研究以 1986～1995年西北地区土地覆盖遥感
解译标志库为参照，此数据已存于数字黑河网站中，建立本研究区4、3、2波段假彩色合成遥感影像的遥感解
译标志。解译的基本过程见图2。
基于以上基础数据的处理，利用 GIS软件(主要使用 ArcView 3，3及 ArcGIS)，提取各景观要素并建立各景
观类型的空间数据库，生成研究区两个时期的景观类型(图 3)，并利用 GPS采取野外样本点进行精度验证
，精
度可达80％。
2．3 基于景观空间邻接的绿洲生态安全指标的计算方法
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生 态 学 报 26卷
用GFS对景观类 f⋯ l将野外定点叠加
型进行野外定点 l 到最新的影像圈上 u
BcGPStomfasu_fe I l PutGFS points on
certainland I J the zmagc data
其它相关数字化圈鉴f GIS
Relative digital maps‘’。。‘一
与各期遥感
影像圈对照
Compared with the
imagedata
巷 鎏壁解 0 ‘No
Buildup v isu t- [no妄
竺
I最终结果
图2 遥感 目视解译流程图
Fig．2 The chart of the process of manual interpretation
沙漠化和盐碱化是干旱区绿洲生态退化的主要威胁，两者都是影响和威胁绿洲生态安全的外动力。绿洲
受沙化和盐碱化威胁的程度受到多方面的影响。首先绿洲景观中沙地和盐碱地的面积规模是表征其破坏性
的重要指标之一，沙地或盐碱地的面积比例越高，绿洲受到的潜在威胁程度也越大。在面积一定的情况下，沙
地或盐碱地的连通性越好，蔓延度越高，其对绿洲的潜在威胁程度也越大。绿洲斑块类型的面积、数目、几何
形状及其空间分布不同对沙地或盐碱地威胁的抵抗能力也不同。面积越小，分布越离散，斑块越破碎，抵抗能
力越差。沙地／盐碱地与绿洲斑块类型的空问邻接关系一方面可J三{体现沙地／盐碱地的特征，另一方面也可以
体现各绿洲斑块类型的特征，从而可以反映绿洲受沙化／盐碱化威胁的生态安全格局状况。以草地为例，草地
受到沙地或盐碱地威胁的面积占草地总面积的比例越高，反映草地受到沙地或盐碱地的潜在威胁程度也越
大；草地面积一定的情况下：草地与沙地或盐碱地的空问邻接数目与草地斑块的总数目比值越大，草地受到沙
地或盐碱地的潜在威胁程度也越大；草地与沙地或盐碱地的空间邻接长度占草地总边缘长度的比例越高，草
地受到沙地或盐碱地的潜在威胁程度也越大。
因此，本文除了统计各斑块类型的面积、形状和分离度等基本参数外，还采用以下基于空间邻接的综合指
标2计算绿洲景观类型受沙化、盐碱化的威胁程度：
C =L +P +A (1)
式中，i为绿洲景观斑块类型(包括耕地、林地、草地、水域和城镇居住地)，t为第 i类景观类型与沙地或
盐碱地的邻接长度与第i类景观类型边缘总长的百分数，P 为第 类景观类型与沙地或盐碱地的邻接数目与
第 类景观类型斑块总数的百分数，A 为第 i类景观类型受沙地或盐碱地威胁的面积与第 i类景观类型总面
积的百分数。从式中可以看出，当 c =3时，绿洲景观斑块类型 i被沙地或盐碱地包围，即其边缘完全与沙地
或盐碱地邻接，并且绿洲斑块类型 i的面积很小 ，完全受到沙地或盐碱地的影响，该类型的生态威胁最大，安
全程度最低。
渠系和林道多是耕地的地块界限，本次遥感图像目视解译过程中，考虑到影像特征和技术处理的可行性，
没有单独提取耕地中的渠系和林道，因此在景观类型图上耕地是连片状分布，而不是被渠系林道分割的块状
分布，从而，耕地与沙地、盐碱地的空间邻接数 目与耕地的斑块总数的比例偏大。因此将公式 1中的 P 除以
各斑块类型的面积再乘以1O 。
当沙地或盐碱地扩张并包围和分割林草用地等绿洲斑块类型时，C 值变大说明各绿洲斑块类型受到的
威胁增加；据此利用角媛梅等①提出的公式计算绿洲的生态安全程度(ES)：
S
Es=D+∑c ／3 (2)
i=1
式中，D为研究区中沙地或盐碱沼泽地所占面积比。沙地或盐碱地呈扩张趋势的时候，D值变大，反之，
变小；从式中可以看出，ES值小，说明各绿洲斑块类型面积大，连通性好，只在局部的边缘地带受到沙地或盐
① 角嫒梅．黑河流域中游人工绿洲景观格局与发育度综合评价研究 ．中国科学院研究生院博士学位论文·2003
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2期 郭 明等：黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析 461
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碱地的影响，绿洲的安全程度高。 值越大，绿洲受到的沙化或盐碱化威胁越高。
采用美国俄勒冈州立大学森林科学系开发的一个景观指标计算软件——FRAGsrA 对绿洲各斑块类型
的面积、形状等基本景观结构指标进行计算。所采用的指标有：CA(Clas Area)，指景观类型的面积(单位：
hm2)；NP(Number of Patches)，指某景观类型的斑块数；PAFRAC(Perimeter．Area Fractal Dimension)，指周长．面
积分维数，用以描述斑块形状，该指标的取值范围在 1—2之间，越接近 2，说明斑块形状越复杂。SPLIT
(Spliting Index)，指分离度，反应斑块的聚散性。
利用 ArcView的缓冲区及图形切割计算功能，计算得到各绿洲景观斑块类型与沙地、盐碱沼泽地的空间
邻接长度、邻接边数目与该景观斑块类型总边缘长度和数目的比例，以及各绿洲斑块类型受沙化、盐碱化威胁
面积。
3 结果与分析
3．1 基本参数统计
从表 2可以看出，研究区，戈壁等难利用土地比重大；耕地、草地面积次之，林地不多，但林草地、耕地有增
加的趋势。从 1986年到 2000年，耕地的面积增加了 6797．16hm ，数目也是增加的，其分维数从 1．58减少到
1．57，分离度减少了2O．69％，这反映出随着农田水利设施的完善和机械化的普及，耕地一方面向外围扩张，另
一 方面，其内部结构也在改善：斑块形状更规则，连通性和聚合度高，以便于机械耕作和规模经营。这些变化
说明人类在此地区内的农业开发活动十分强烈。
除了耕地，其它斑块类型也都有显著变化。林地、草地、水域以及城乡用地、沙地及裸土的面积均有所增
加，分别增加了 187．83hm2，16817．67hm2，1870．56hm ，532．17hm ，9707．49hm ，539．46hm。；同时，戈壁、盐碱
地以及裸岩石砾地的面积都是减少的，分别减少了22．4O％，27．88％，7．76％。沙漠化土地面积增加是由于过
度开垦和过度放牧以及工矿交通城市建设破坏植被造成的。这些变化说明人类活动对自然景观的改造程度
不断加深，带来经济利益的同时也损失了生态环境价值。
裹 2 1986年和 2000年各斑块类型的景观格局指数
Table 2 Landscape patern metrics at class level of Jluquan oasis in 1986 and 2000
耕地Farmland 86542．65 166 1 58
林地 Forest land 1668．78 58 1．42
草地Grassland 4436．33 228 1．48
水域Water area 6617．70 104 I．6I
城乡用地Residential area 7629．57 983 1．54
沙地 SaIldv land 3l947．21 99 1．52
戈壁Gobi 123087．70 94 1．44
盐碱地Salinized land 29538．72 65 1．5l
裸土 BatTen land 893．43 44 l 63
棵岩石砾地Rock-gravel land 8320．5O 27 1．59
340682．59 1868 l5．32
— 0．0l
0．02
0．05
0．01
— 0．05
0．06
— 0．05
0 01
— 0，16
— 0 25
— 0 37
林地、城乡居民用地、沙地和盐碱地的斑块数 目是增加的。草地和水域的斑块数 目分别从 228减少到
217。从 104减少到78。在分离度的变化上，草地、水域和城乡居民用地分别减少了61．45％，39．30％，41·87％，
说明草地、水域和居民用地 的空间分布趋于聚集；而林地 、沙地和盐碱地分别增加 r 51·97％，15·14％，
481．26％，说明这些景观类型斑块分布越来越离散。在分维数的变化上，林草用地、水域以及沙地和盐碱地的
分维数是增加的，反映出这些斑块类型问的相互转换作用比较频繁和强烈，斑块的形状不规则程度增 。
草地的变化表明一方面，多个面积较小的草地斑块相互连接蔓延，逐渐变成一个大的斑块，这主要是由于
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2期 郭 明等：黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析 463
水资源的变化和分布造成，从图3可以看出，增加的草地多由戈壁或者盐碱地转换而来；另一方面，分维数的
增大反映了草地与邻近的其它斑块类型问的相互作用加强了，形状的不规则性增加，因为林草地多是绿洲和
荒漠交错地带，而交错地带是荒漠化过程和绿洲化过程对立发展的最敏感部位。下文关于草地与沙地盐碱地
的空间邻接关系分析也能体现草地的这些变化。
盐碱地面积减小，斑块数目增多，形状的不规则性增加，分离度增大，反映出盐碱地规模缩小，分布越来越
离散，破碎化程度加大，其对绿洲斑块类型的潜在威胁减小，局部地区出现了生态系统向良性方向演替的现
象，这一点在下文中的盐碱地与绿洲斑块类型的空间邻接关系的分析中也得到了证实。
3．2 各斑块类型受沙化威胁分析
由图4可以看出，1986年各绿洲景观斑块中，受沙化威胁程度最大的是耕地，其余为 C草地(0．095)>G林地
(0．038)>C水域(0．034)>C城 用地(0．012)。2000年各绿洲景观斑块中，受沙化威胁程度最大的斑块类型由耕
地变成草地，其余为 C林地(0．174)>C耕地(0．114)>C水域(0．049)>C城 用地(0．005)。城乡居民用地由于受到人
类的重点保护，因此始终是受胁程度最小的斑块类型。耕地、林草用地是沙化威胁的主要对象，随着人们防治
风沙的意识不断增强，耕地越来越多地受到林草地的保护，所以2000时，受胁程度较林草地要小。从 1986年
到 2000年，城乡居民用地是绿洲斑块类型中唯一一个具有反向变化趋势的，其它各斑块类型受沙化威胁程度
都是增大的。C荸地的变化最为显著，由0．095增加到0．271，其中 草地和A草地的贡献比较大。草地主要分布在
绿洲耕地的边缘，作为绿洲的生态边缘过渡带，其功能以防风固沙为主，最先受到绿洲外围沙地的侵袭，新增
的沙地不断包围草地，造成草地与沙地的空间邻接长度占草地总边缘长度的比例增加，沙化威胁的面积占草
地总面积的比例增加。另一方面，由上文分析可知，虽然草地的面积也是增加的，分布也趋于集中，但增加的
草地多分布在戈壁或者盐碱地的内部或周边水分条件适宜的地区，而且以低盖度草地居多。2000年耕地受
胁程度虽然次于草地和林地，但 C耕地(0．114)比1986年增加了8．6％。反映了一方面防风固沙体系的建设使
得耕地受到一定程度的保护；但另一方面由于人口压力使得耕地不断扩张，侵占周边的戈壁、盐碱地等生产力
较低的土地，消耗了越来越多的水资源，导致灌耕地的局部地区水源枯竭，大面积低产出的土地就被撂荒，地
表植被进 一步退化甚至毁灭 ，加剧 了沙化威胁。
3．3 各斑块类型受盐碱化威胁分析
从绿洲景观类型与盐碱地的空问邻接关系来看(图5)，1986年，草地受潜在盐碱化威胁最大，C草 的值为
0．163，其中，草地与盐碱地的邻接数目占其总数目的比例，草地与盐碱地的空间邻接长度占其边缘总长度的
比例以及盐碱地对草地的威胁面积占其总面积的比例，在所有绿洲斑块类型中均是最大的。林地受盐碱化威
胁程度位居第二，c林地的值是 0．126，其余为 C耕地>C水域>C城乡用地，其值分别为 0．090>0．077>0．004。城乡
居民用的是受胁程度最小的斑块类型。盐碱地多分布在沿河冲积河漫滩、阶地、丘间洼地、坨沼问低洼甸子地
u 1 甚6
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耕地 林地 草地 水域 城乡用地
Farmland Forestland Grassland Water arca Residential alea
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耕地 林地 草地 水域 城乡用地
Farmland Foresfland Grassland Water area Residential area
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图4 各绿洲斑块类型不同时期受沙化威胁程度图
Fig．4 The sandy desertifcation threat on each oasi8 patch type in 1986 and 图5 各绿洲斑块类型不同时期受盐碱化威胁程度图
2000 Fig
． 5 The salinization threat on each。asi8 patch type in 1986 and 2000
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464 生 态 学 报 26卷
以及湖泡周围，地处洪积扇缘地下水溢出带平原地区的边湾、明沙窝滩、黄泥堡诸滩，地势低洼，土壤盐碱排水
不畅，次生盐渍化严重，盐碱地广布，地表多为草甸、盐碱滩 ，低洼处常年积水，形成沼泽、湖泊，分布有草甸植
被和沼泽植被，因此盐碱化对林草地的威胁比较大，并且草地与盐碱地的相互转换比较频繁。由于大漫灌等
不合理的灌溉造成耕地的局部地区出现土地的次生盐碱化。在湖泊、水库等水体的周围也容易出现盐碱化的
土地。
2000年，绿洲斑块类型受盐碱化威胁程度呈减小的趋势。主要是由于盐碱地面积减少，斑块数 目增加。
形状的不规则性增加，分离度增大，破碎化程度加大，对绿洲的潜在威胁降低。反映了排水洗盐等盐碱化土地
改良措施的成果。无论是单位面积的邻接数目比例，邻接长度比例还是威胁面积比例均呈下降趋势。草地受
潜在盐碱化威胁在所有绿洲类型中仍然是最大的，林地的受胁程度低于耕地和水域。可以看出，不论是受沙
化威胁程度还是受盐碱化威胁程度，城乡居民用地在所有绿洲斑块类型中均是最小的，由于城乡居民用地几
乎完全受人类活动的控制，总是尽量使其避免受到沙化和盐碱化的威胁。
3．4 酒泉绿洲受潜在沙化和盐碱化威胁分析
图6表征了绿洲水平上受胁程度的变化。研究区
内，绿洲景观受沙化威胁 ES 由 1986年的 0．189增加
到2000年的0．326。除自然因素外，人类不合理的水土
资源利用方式是导致沙漠化发展主要原因。社会经济
发展的同时导致局部生态环境的退化。生态系统向恶
性方向转化的强度不容忽视。整个绿洲景观受盐碱化
威胁 盐碱由 1986年的0．240减少到2000年的0．147，
减少了39％。表明局部地区出现了生态系统向良性方
向演替的现象，这是实施一系列防治土壤盐渍化的改良
措施的结果，如深翻改土，排水洗盐，降低地下水位；封
滩育草、保护植被、农牧结合等。
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沙地 Sandy land 盐碱地 Saliniz~d land
类型 Type
图6 不同时期绿洲受沙化和盐碱化威胁程度图
Fig．6 The sandy desertifieation and salinization threats Oil total Jiuquan
oasis in diferent years
如表 2、图 3和 图 4所 示，沙地 和盐 碱 地面 积 占总 面积 的比例 由 1986年 的 18．1％增 加 到 2000年 的
l8．5％；沙化和盐碱化对各绿洲斑块类型的威胁总和也由0．248增加到 0．288；因此，2000年整个绿洲景观受
威胁程度比 1986年严重。人类有目的性的干扰活动(开垦农田、植树造林等)改变了干旱区有限的水资源的
分布与分配，加剧了本地区荒漠化进程与绿洲化进程的对立斗争。
4 讨论与结论
国外的生态安全研究早期大都集中在大尺度(比如全球)环境变化与安全的关系上，很少关注生态系统和
社会对这些变化的响应。最近有关社会和生态系统脆弱性的问题已成为研究的中心 。国内的生态安全
研究近年来有增长的趋势，多从不同的角度来进行论述，对典型区域的研究逐渐得到重视 ’ 。
本文以酒泉绿洲为典型区域，对人类活动影响下两个时期的绿洲生态安全格局进行定量分析是可行的，
有效的。结果表明：(1)从 1986年到2000年间，强烈的人类活动使得绿洲不断扩张的同时也造成了沙地和裸
土面积的增加；(2)耕地、草地是受沙化和盐碱化威胁程度较大的斑块类型，而居住用地始终是受胁程度最小
的斑块类型。与 1986年相比，2000年除了居住用地，各绿洲斑块类型受沙化的潜在威胁程度是增加的；而所
有绿洲斑块类型受盐碱化潜在威胁都有所减弱。这些变化说明在绿洲人工进化过程中，农田生态系统仍然需
要依赖绿洲内其它天然生态系统而存在，过渡改变天然资源在绿洲各系统的分配会造成包括农田生态系统在
内的整个绿洲系统的不稳定。解决这些问题的有效方法就是加强区域景观生态建设和生态安全控制。首先，
选择新的农业发展模式，改变长期以来以种植业为主的单一粗放经营模式，增加科技投入，以建设高效的立体
生态农业为主要发展目标；第二，采取节约型的水资源利用模式，大力发展节水型农业；第三，封沙育草是恢复
和保护天然植被最简单可行的办法，保护交错带植被，防治人为破坏生态系统；第四，严格控制人口增长。薄
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2期 郭 明等：黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析 465
弱的经济基础和脆弱的自然生态环境，经受不住人口过快增长的压力。同时，要加大各种教育宣传力度，提高
全民的生态安全意识。
在文中，通过缓冲区分析的方法计算沙地、盐碱地对各绿洲斑块类型的威胁面积，由于是初步的研究，根
据前人的经验确定了沙地的影响宽度为20m，盐碱地的影响宽度为 10m，但合适的缓冲区范围还有待验证和
探讨。
生态安全的评价标准具有相对性和发展性，不同国家和地区或者不同的发展阶段，其标准会有不同；生态
安全的研究要体现人类活动的能动性。本文主要是基于遥感和 GIS资料以及野外调查资料，从景观空间结构
的一个侧面进行安全格局分析，针对酒泉绿洲的具体情况，总结出景观变化的若干趋势，还需进一步解决很多
问题，不仅从空间格局上，还要从绿洲功能上更全面地加以评价，将在今后的工作中予以实践。
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