全 文 ：第 26卷第 7期
2006年7月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．7
Ju1．．20o6
两种不同生态区划方法在岷江上游地区的应用与比较
叶延琼 ，陈国阶
(1．华南农业大学热带亚热带生态研究所，广州 510642；2．中国科学院成都山地灾害与环境研究所，成都 610041)
摘要：收集了岷江上游 5县 92个乡(镇)的自然与社会经济数据 ，运用生态学与景观生态学的原理和方法，分别建立传统生态区
划(自上而下)和景观生态区划(自下而上)的指标体系，借助 GIS工具和多元统计分析软件，通过对要素指标空间分异的特性分
析，进行了岷江上游以乡(镇)为最小单元的生态区划研究。根据岷江上游乡(镇)域尺度上的生态环境状况和人类活动状况 ，传
统生态区划将研究区划分为 3个大区，而景观生态区划则为4个大区，但二者间的基本轮廓大体相似。为识别两种区划方法问
的异同，比较与分析了自然环境复杂区域的小区级划分结果。分析表明，两种区划方法在划分依据、信息识别以及适用范围等
方面均存在较大差异，在小区划分中，景观生态区划对自然环境条件复杂区域的区划优势明显。
关键词：生态区划；指标体系；景观结构；岷江上游
文章编号：1000．0933(2006)07．2174．09 中图分类号：Q149 文献标识码：A
Application and comparison of two different eco-regionalization methods in the upper
Min River Basin．Sichuan，China
YE Yan—Qiong ，CHEN Guo—Jie (1．Institute ofTropicalandSubtropicalEcology，South ChinaAgricultural Univemity，Guangzhou，China，510642；2．
ChengduInstitute ofMountainHazards and Environment，ChineseAcademy ofSciences，Chengdu，China，610041)．ActaEcologica Sinica，2OO6，26(7)：2174—
2182．
Abstract：Regionalization has been an instrument to describe the generM atributes of the earth’s surface．As preparatory work for
designing and implementing a socio—economic development strategy，regionalization may be based on a global，national or a local
leve1． There has been considerable progress in studies of regionalization in physical geography，agricultural and integrated
economic domains in China since 1949．Th e literature has developed from regionalization based on a single geographical factor to
an integrated regionalization based on a cluster of spatial factors，and finally to regionalization approaches with the specific
objective of serving as a means for locating agricultural sectors or geographical arrangement of socio—economic construction．
Eco—regionalization has gained importance within this evolving literature as a means for ensuring an appropriate management of
ecosystems and sustainable use of natural resourCes．Based on theories and methods of general ecology and landscape ecology and
taking the Upper Min River Basin， Sichuan， China as an example， this study tries to develop a new method for eco—
regionalization．Th is new approach，the ‘landscape eco—regionalization method’is a botom—to—top method tha t difers from the
traditional top—to-botom eco-regionalization approach，in that it may use landscape indices such as mean patch size，fraetal
dimension，diversity，evenness，dominance，fragmentation and human disturbance．GIS and geo—statistics are also applied in the
analysis of spatial disparities of the above indices for eco—regionalization in the Upper Min River Basin．
Physical and socio—economic data for 92 towns and townships in 5 counties in the Upper Min River Basin are used in the
analysis and development of the index system ．Th e Upper Min River Basin may fall into three eco—regions by using the traditional
top-to—down method，which would include indices such as topographical variation，temperature，humidity，geomorphologie type
基金项目：中国科学院知识创新工程重大资助项 目(KSCX1．07．03)
收稿日期：2005．10．23：修订 日期：2006．04．29
作者简介：叶延琼(1976一)，女，重庆人，博士，主要从事景观生态学、生态规划与评价教学与研究．E．mail：lyeyq@scan．edu．cn
Foundation item：The project was supported by Under the Foundation of the Knowledge Innovation Key Project of CAS(No．KSCX1-07-03)
Received da te：2005 10-23；Accepted da te：2006-04-29
Biography：YE Yah-Qiong，Ph．D。mainly engaged in landscape ecology，ecological planning and assesment．E—mail：lyeyq@scau．edu．cn
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7期 叶延琼 等：两种不同生态区划方法在岷江上游地区的应用与比较
and socio．economic activities．In contrast our study region may be divided into four ecological regions by using the landscape
ecological bottom-to-top method．To identify simlarities and disparities of the two methods，the results for division of eco—regions
at the lower level ale analyzed．Our analysis indicates that the two methods vary greatly in their use of the data，in the information
identification and application scopes．The botom—to-top method ma y have its advantages over the top-to-bottom method with
respect to the division of eco-regions in comparatively sma l areas with substantial bio-physical heterogeneity．
Key words：eco-regionalization；indices system；landscape structure；the upper min river basin
区划是制定和实施社会经济发展战略的基础 ¨J，是刻划地球表面基本特征的语言 J。自20世纪初以
来。区划研究的范围已涉及全球、国家等不同尺度，如德国地理学家 Humboldt的“世界植被带”、德国气象学家
Koppen|4 以及苏联地理学家 ~ozyqaeB|5 等的“世界气候带”、我国竺可桢 的“中国气候带”、黄秉维" 的“中
国植被带”等。新中国成立以来，我国许多老一辈地理学家在自然地理区划、农业区划以及经济区划等方面均
取得了丰硕成果 。这些成果已从单一地理要素的区划研究 ，发展到了多种空间要素的综合区划研究，形
成了以自然地理要素区划为基础的，以农业生产布局和经济社会的各行业建设为服务对象的“目的性”区划 ，
并得到了广泛应用。20世纪 90年代以来，随着全球生态环境趋于恶化，可持续发展深入人心，以客观生态系
统为研究对象，以生态系统保护或建设为目的，应用生态学原理和方法，在充分考虑人类活动的基础上，对生
态地域和生态单元的划分与合并研究的生态区划成为了新的研究热点口。 ]，生态区划也成为合理管理生态
系统和持续利用 自然资源的基础。这些区划的突出特点是在重视生态系统层次性、一致性和分异性的同时，
将人类活动的指标也进行了综合研究。在指标的选择上，一般在大尺度空间单元或一级区的划分上以自然指
标为主，而在中小尺度空间或低级区划中逐步引入人类活动指标。当前，随着西部大开发的全面开展 ，科学发
展观与和谐社会的提出，更需要一种有效的生态区划方法与方案来指导区域向可持续方向发展。
本文拟以生态学和景观生态学的理论为指导，借鉴综合 自然区划以及生态区划的方法与指标设计，以岷
江上游地区为例进行区划指标和方法的选择 ，采用传统生态区划和景观生态区划两种不同的生态区划方法对
研究区进行划分，并对区划结果进行比较与分析。其 目的一是为岷江上游在西部大开发背景下实施分区生态
建设提供科学依据，二是探索两种区划方法在划分依据，信息识别和应用范围等方面的异同。
1 研究区概况
岷江上游在行政区划上包括四川1省阿坝藏族羌族自治州的松潘、理县、黑水、茂县、汶川五县，地处四川1盆
地周边丘陵山地向青藏高原的过渡地带，是一典型的半农半牧区。地理位置在 31。26 33。16 N，102。59
104。14 E之间，面积约2．4万 km ，人口38万余人。地势由西北向东南倾斜，海拔 700—5588m。区内年均温
5．7—13．5℃，年均降水量 490～835mm，降水年际变化大且雨量分配不均，多集中在 5—9月，全年蒸发量 1100
— 1600mm，是降雨量的2—3倍。该区深居内陆，气候除受大气环流影响外，还受特殊地形的影响而形成非地
带性的干旱河谷气候，且干旱河谷范围日趋扩大 ，加之水土流失严重，生态环境极其脆弱，被列为中国西南
地区生态环境退化最严重的区域之一 。
2 区划方法
2．1 传统生态区划法
即顺序划分法，也称作“自上而下”(Top．to．Botom)的细分方法。它是根据对生态环境地域分异规律的分
析，按区域的相对一致性和区域共轭性划分出最高级区域单位 ，在大的地域单元内从高到低逐级揭示其内部
存在的差异性，逐级向下划分低级的单元，并在我国综合 自然区划、部门区划等区划中应用较广Ⅲ 。本文即
以这一传统区划方法为基础，辅以部门要素叠加法和主导标志法对研究区进行生态区的划分。基本思路是根
据生态区划的基本理论确定生态区域 自然环境结构的相对一致性和区间差异性原则 ，生态环境质量一致性原
则，人口密度相对一致性原则 ，理论逻辑性与具体实际相结合的原则等区划原则，以及气候和地质地貌条件，
土壤和植被差异和人类活动强烈程度等区划依据，并结合岷江上游 自然生态环境特点和社会经济发展条件 ，
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确定生态区划的指标体系(表 1)，通过因子分析拟定单因子图层之间的叠置。
裹 1 岷江上游生态区划指标体系
Table 1 Indices system of ecological regionallzation in the upper Min River Basin
区划系统 Regionalization system 指标Indices
生态区Domain 地势差异指标：地质构造单元、大地貌轮廓 Topography diference indices：tectonic map。landform outline
气候条件 、植被类型 、土壤类型 Climatic conditons ，vegetation types ，soil types
生态亚区 Sub-region
生态小区 District
温湿指标：≥10~C积温、干燥度、年降雨量 、年均温 Temperature and humidity indices：≥10~C accumulated
temperature，aridity，annual rainfall ，mean annual temperature
地貌类 型指标：由海拔高度指示的低 中山、中山、高山、山原等；Topography types indices：low and middle
mountalns。mi ddle mountains。alp and highland et ．indicated by altitude
生态环境结构指标：地带性植被类型 Eco．environment structnre indice8：zonality vegetation types
小地貌类型：由坡度指示的地貌类型；Micmtopography types indices：topography types indicated by slope
土壤类型；soil types
人类经济活动指标：人口密度、水土流失、植被及土地利用现状等Economic activity indices：density ofpopulation。
soil and waterloss，vegetation andland use，et a1．
带 *号的为参考指标 indices with*are reference indices
在该区划方法中，所用的基本图层包括地形地貌，气候，植被，土壤，人口密度，土壤侵蚀以及土地利用；基
本数据主要是上述图层的矢量数据和属性数据以及相关的社会经济统计数据；基本方法则是叠置法，即将相
同比例尺或不同比例尺的单要素图层经坐标纠正到同一坐标系统下，作为区划的基础图件，然后利用 Arc／
Info8．01软件的多层面叠加功能，以各级区划系统的主导因素区划图为模板，叠置要素区划界线，并根据生态
区单元的完整性，采用定性与定量分析相结合的方法，即在定量分析的基础上，根据定性分析结果，进行界线
调整，小区域归并等处理，对区划界线进行反复修订，最终确定研究区的生态区划方案。
根据上述区划原则、依据与指标体系，将岷江上游地区划分为三级生态区划系统，即 3个生态区、15个生
态亚区、35个生态小区(图1)。区划结果如下。
工汶川一茂县中山峡谷生态区
工，温热湿润低中山常绿阔叶林生态亚区
工：温和半湿润中山常绿、落叶阔叶混交林生态亚区
工 温和半湿润低中山常绿阔叶林生态亚区
工 温凉半干旱中山常绿、落叶阔叶混交林生态亚区
工 温凉半湿润中山常绿阔叶林生态亚区
Ⅱ理县一黑水高山峡谷生态区
Ⅱ，温和湿润高山常绿、落叶阔叶混交林生态亚区
Ⅱ：温和半湿润高山常绿阔叶林生态亚区
Ⅱ 温凉半干旱中山常绿、落叶阔叶混交林生态亚区
Ⅱ 温凉湿润亚高山针、阔混交林生态亚区
Ⅱ 温凉半湿润中山针叶林生态亚区
Ⅱ 温凉湿润亚高山针叶林生态亚区
Ⅱ，冷凉湿润山原平坝草甸生态亚区
Ⅲ松潘山原生态区
Ⅲ，冷凉湿润山原草甸生态亚区
Ⅲ：温凉半湿润山原灌丛、草甸生态亚区
Ⅲ 温凉湿润中山针叶林生态亚区
2．2 景观生态区划法
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7期 叶延琼 等：两种不同生态区划方法在岷江上游地区的应用与比较
N
A
图例Legend
t 县城
County
生态亚区界
Line ofdomain
生态区界
LineofdomRin
生态小区界
Line ofdiM~-ict
松潘山原生态区
Songpun highland somain
理县黑水高山峡谷生态区
Li and Heishui apl gorge domain
汶川茂县中山峡谷生态区
W enchuan and Maoxian middle
moun tain gorgedoma in
图 1 岷江上游生态区划图
Fig．1 Map of eeo-reglonalization in the study area
该方法的基本原理和区划程序是以研究区92个乡(镇)为基本分类单元，选取基于景观结构的景观生态
分类指标，并根据各景观指数反映的景观特征信息，剔除一些信息量重复或相关度较大的指标，将原始数据标
准化处理后，在 GIS支持下分别提取和计算各指标的指数值，最后通过聚类分析获得区划结果①。基于景观
结构的景观生态分类指标 圳主要包括：
平均斑块面积大小(Mean Patch Size)，表示景观斑块组成的复杂程度
= AIN (1)
斑块分维数(Fractal Dimension)，表示一定观测尺度上斑块和景观格局的复杂程度
F =21n(P／4)／lnA (2)
多样性(Diversity)，表示景观中各斑块类型分配的均匀程度
日 =一 P lnP (3)
均匀度(Evennes)，表示景观中各斑块类型分配的均匀程度
E ： ：
优势度(Dominance)，表示景观中某种或某些景观斑块支配景观的程度
D=H +∑P ·In(P )
= l
① 吴志峰．珠江三角洲典型区景观生态研究——以珠海为例．博士学位论文，2001
(4)
(5)
～ ～ Ⅱ Ⅲ
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生 态 学 报 26卷
破碎度(Fragmentation)，表示景观被分割的破碎程度
C ：N／A (6)
人为干扰指数(Human)，描述景观单元内人工干扰、改造活动的强度 加
DT ：奎竽 ㈩ ‘ A i
= l
上述各式中，A为斑块总面积、Ⅳ为景观斑块数、P为斑块周长、P 为第 i类景观所占的面积比、／t为景观
类型数、A。为第i类景观的面积、D 为第 i种景观类型的人工影响强度参数。
需要说明的是，在人为干扰指数中，参数 主要通过专家评分法来确定。通过对多位专家咨询和评定，
最终确定研究区各景观类型人工影响强度参数的取值分别为：耕地 0．77、森林 0．25、灌木疏林 0．45、园地
0．71、草地 0．67、水域 0．15、城乡建筑等居民点0．96、未利用地 1．0。从公式可以看出，DT的取值介于0～1之
间，DT越大，表明人类干扰活动的程度越高。
通过对上述景观结构指数指标进行相关性分析和主成分分析后，得到景观异质性、景观面积和形状、人类
干扰活动3个主成分的累计信息量达到90．07％，表明指标的原始信息量损失甚微，满足聚类分析要求。最后
以这 3个主成分量在统计分析软件 SPSS 11．0环境下，采用系统聚类法中的 Q型欧氏距离法进行聚类分析，
得到不同景观生态类型的聚类图(图2)。分析发现，当选取 =4、 =14、 =24为不同级别景观生态区的聚
类距离时，聚类效果最好。同时，再结合研究区气候、地貌、土壤、植被等景观生态要素，对聚类结果进行适当
调整并划分景观生态区，从而实现景观斑块一景观类型一景观结构一景观生态类型一景观生态区的“自下而
上”(Botom—to—Top)的生态区划，并划分出4个一级景观生态区，即：I松潘草地景观生态区、Ⅱ汶理黑林灌草
景观生态区、Ⅲ汶茂灌草景观生态区、Ⅳ黑理茂综合景观生态区(图3a)。为反映生态区所具有的等级系统，
在此仅以黑理茂综合景观生态区为例，以其在水平观察线 =14处的聚类结果为基础，进行二级景观生态区
的划分。共划分为六大景观生态类型，即Ⅳ，理县森草景观生态亚区、Ⅳ：茂县草灌森耕景观生态亚区、Ⅳ 茂
县草灌景观生态亚区、Ⅳ 茂县草森景观生态亚区、Ⅳ 黑水草森灌景观生态亚区、Ⅳ 茂县草灌森景观生态亚
区(图 3b)。
3 不同区划方案的比较
3．1 区划依据
景观生态区划(简称“景观法”)是以区域景观结构分析为基础，选择反映景观特征信息的相关景观结构指
数，同时根据分类原则补充一些结构指数无法表达的景观生态功能指数(人为干扰指数)作为区域景观生态分
类的基本指标，在 GIS支持下分别提取和计算各指标的指数值，通过聚类分析获得景观生态分类结果，并以此
作为景观生态区划的基础。这一方法是根据事物“物以类聚”的基本原理，按其相似性的大小进行两两聚合，
最终将各聚类单元全部聚为一类，是一典型的“自下而上”的生态区划方法。它以定量化的计量指标为基础，
以科学技术为支撑，整个区划过程科学、客观。而传统的“自上而下”的生态区划方法(简称“传统法”)则主要
由研究者确定定量或定性的区划指标，选择一定的划分标准进行划分。由于研究者对研究区认识程度的不同
以及研究目的的不同，选择的区划指标往往差异很大，划分结果也不尽相同。从本文的划分来看，区划指标基
本以定性为主，如地质构造、大地貌单元、地带性植被类型等；而定量指标因研究区的特殊性，往往需要经过一
定的人工处理，如空间内插，计算公式的选择引用等。由此可知，该方法大多以定性划分为主，人为主观判断
对区划结果影响明显，存在较大的主观性。
3．2 信息识别
景观法在景观生态分类基础上，将研究区划分为四大景观生态区，且各生态区之间差异显著，充分展现了
景观斑块一景观类型一景观结构一景观生态类型一景观生态区之间的“链式”关系；传统法则根据区域地质构
造与大地貌单元，将研究区划分为三大一级生态区。两种区划结果在大体轮廓上基本相似，均可明显区分出
松潘生态区、理县一黑水生态区以及汶川一茂县生态区。然而，从总体生态区的数目分析，景观法将黑水、理
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CASE 0 ：5 10 一 ：15 20 ：25
Label Num +_一 一 一卜+_一 一 一一+____一 十 +____一 一一+____一 —l-+
33
43
23
42
36
75
34
20
59
72
58
88
10
52
6
85
57
56
l9
55
54
39
73
5
51
14
40
l5
48
41
l3
86
76
77
68
78
79
90
69
70
26
38
74
89
9
8l
87
61
45
64
49
71
44
47
8
91
7
1 8
53
63
21
84
1 7
16
29
80
30
83
3
4
35
2
25
1
82
32
50
27
60
92
31
65
46
62
22
66
1 1
24
37
12
26
67
h = =14 ：
卜_]
1
J
l
I l
I
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广]
_一 _J
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． ． ． ．__J
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I l
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一
． ． __J
I
] __J
] 1 ]
r_] l
图 2 岷江上游景观生态分类聚类分析图谱
Fig．2 The Clustering Dendrogram of Landscape Ecological types in the Study Area
4
富廿三杂石川土曲麻红红镇薯 绵十知扎雅卡晴灾 】_沙卧古松上朴水_=至 水草一 笑 上下黑娄 一岷耿黄牟洛薛木下小蒲通银白映维维慈洼安叠太风小石m 豫 先 飞龙进光桃沟双镇南石 此由瓦白 水漩渭色
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生 态 学 报 26卷
图例 Legend
／＼／ 景观生态区界
Line of landscape domain
臣： I 松潘景观生态区
Songpan lan dscape domain
[二] Ⅱ 汶理黑景观生态区
W en--li-hei landscape domain
臣蒌 l Ⅲ 汶茂景观生态区
W en-mso landscape domain
圆 Ⅳ 黑理茂景观生态区
Hei-li-mao landscape domain
N
A
Ⅳl理县森草景观生态亚区
Landscape sub-region of forest and grassland in Li County
Ⅳ2茂县草灌森耕景观生态亚区
Landscape sub—regionofgrassland，shrub，forestand arablelan dinMaoCounty
Ⅳ3茂县草灌景观生态亚区
Landscape sub—region of grassland and shrub in Mao County
Ⅳ．茂县草森景观生态亚区
Landscape sub -region of grassland and forest in M ao County
Ⅳ5黑水草森灌景观生态亚区
Landscape sub -region of grassland,forest and shrub in Heishui County
Ⅳ 茂县草灌森景观生态亚区
Landscape sub-region of grassland，shrub and forest in Mao County
图3 岷江上游以景观生态类型划分为基础的景观生态区划
Fig．3 The ecological regionalization based on the landscape ecological types
县和茂县三县交界处单独划归为一个区，并清楚表示该区是其它三区的交错分布区，既拥有其它各区所具有
的一般属性，又具有因其特殊地理位置而呈现出的特殊属性；传统法因其选择的指标大多为定性指标，则难以
将这一特殊区域加以区分。此外，在二级区的划分中，景观法中的第 工、Ⅱ、Ⅲ区在观察线 X=14处聚合结果
与在 =24处的差异不大，但在三县交界的第Ⅳ却有显著的区分度，将该区的景观法区划结果与传统法区划
结果进行比较 ，发现两种区划结果相差不大(表 2)。
由此可见，以景观结构分析为基础的“自下而上”的景观生态区划因其在每一步聚合时均充分包含了所选
指标的信息，因而能将区划单元信息之间存在的细微差别区分开来 ；而传统的“自上而下”的生态区划因某些
指标的定性选择以及人为的主观判断，加之在不同等级区划中使用的主导指标不同，导致某些信息被掩盖。
3．3 适用范围
景观法与传统法之间的显著差别在于其区划的主要依据及其在不同等级区划中信息包含的多少。由于
景观法的主要依据是定量分析，在各等级划分中均包含了相同的信息，因此，该方法适宜于在内部结构极为复
杂的区域进行区划，如微观区域中的小流域区划、山区区划等；而传统法在大多数情况下是定性与定量分析相
结合，且往往先以定性分析作为一级区或大区的区划，再以定量分析作次一级或最低级的区划，加之该方法在
每一等级的划分过程中所考虑的主导指标不同，从而使每一等级在区划过程中所包含的信息均不相同，导致
研究区中部分结构复杂区域的特殊信息被掩盖。因此，该方法适宜于对中观和宏观区域的整体把握，主要满
足于对洲际、国家或省域等大区域的生态区划。
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7期 叶延琼 等：两种不同生态区划方法在岷江上游地区的应用与比较 2181
Ⅳ1
Ⅳ2
Ⅳ3
Ⅳ
Ⅳ5
Ⅳ6
理县：薛城镇、下孟乡、木卡乡、通化乡、蒲溪乡
茂县：曲谷乡、雅都乡、三龙乡、白溪乡、回龙乡、石大关乡 Ⅱ扪
茂县：飞虹乡、沟口乡、黑虎乡 I 6(2
茂县：维城乡
黑水：维古乡、木苏乡、双漓索乡、龙坝乡、色尔古乡、瓦钵
乡、石碉楼乡、洛多乡、慈坝乡
茂县：叠溪镇、洼底乡
Ⅱ5(1)
Ⅱ5(2)
理县：甘堡乡 、薛城镇、下孟乡、木卡乡、通化乡、桃坪
乡
茂县：曲谷乡、雅都乡、三龙乡、白溪乡、洼底乡
茂县：回龙乡、飞虹乡、沟 口乡、黑虎乡、永和乡 、渭
门乡
茂县：维城乡
黑水：维古乡、木苏乡、双漓索乡、龙坝乡、色尔古 乡、
瓦钵乡、石碉楼乡、麻窝乡 、红岩乡
“ ’表不该乡(镇)未在“景观法”所在的黑理茂景观生态区内．叠溪镇、洼底乡以及维城乡在聚类 图上属于同一类 ，但 因其在空间上的不连
续且面积较大，故单独分为一区 “*”don’t belong to the Heishui，Lixi~Ltl and Maoxian landscape domain．Although the Diexi town．Wadi vilage and
Weicheng village are舢 into the 8mne benches．we claesfy them singleness for discontinuity and large area
任何事物均具有两面性，不能绝对地判断某种区划方法“可行”或“不可行”。本文分析发现，虽然景观法
对自然环境条件复杂区域的区划较传统法优势明显，但其区划差异仅体现在黑水、理县与茂县三县的交界区，
不能真正实现从景观生态类型到景观生态区的等级划分；而传统法则恰恰相反，尽管其在某些情况下会掩盖
划分单元所包含的特殊信息，但它却能将区戈 的等级系统清楚地展现出来。因此，在实际生态区划过程中，不
能见微观区域就选择景观法，而见宏观或中观区域就选择传统法，在条件允许的情况下，联系实际，可同时选
择两种方法，充分发挥互补优势，使区划结果更能体现研究区实际，实现为研究区生态环境建设与社会经济发
展服务 的目的。
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