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／7／
第 l 7卷 第 3期
1 9 97年 5月
生 态 学 报
ACTA ECOLoGICA SINICA
、＼
Vo1．17．NO．3
M ay， 1997
辽河三角洲湿地的景观格局分析
碧
研
I110015 1 —，———一 t————— ，／
(中国科学院沈阳应用生态 究所，沈阳， ) 7
^l+ 摘要 利用遥感
、 GI5手段对辽河三角州湿地景观的格局与异质性进行研究，结果表明，研究区空间格局
3600余倍，表明斑块在大小上变异租大 斑块形状较为规则，同类型斑块间的差异较小，自我相似性较
关键词； 湿地，署观格局 篆 ●
ANALYs]【s ON LANDSCAPE PATTERNS OF
LIAOHE DELTA W ETLAND
W ang Xianli Xiao Duning Bureneang Hu Yna nman
(1nst~eute of Applied Ecology，Academia Sk~ica—Sh~yang，110015)
A~straet In this essay we studied the Landscape patterns and its heterogeneity of the Liaohe
Delta with the help of Remote sensing and GIS，The resuk showed that the study area was
composed of large patches mainly distrihuted in clusters．The main components of the land—
scape are paddy field，weed field and heach，and the paddy field is the most important one．
The contagion indices of artificial wetland，natural wetland and semi natural wetland were
0．924，0．897 and 0．870，respectively．There were 121 3 patches in the studied region，and
the largest one WaS 1401．38 km ，which was 3600 times of the smallest one(0．394 km )．
This showed that the difference of patch areas was very large，The shapes of patches were reg_
ular in the area．and the difference of patches in the same type was very smal1．A concentrated
corridor system was another characteristic of the area．W ith the increasing disturbances，the
landscape diversity decreased and the dominaced increased，
Key words： wetland，1andscape patterns，
· 国家自然科学基金资助项 目。
收稿日期；1996—04 27，修改稿收到日期：1996—10 04
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318 生 态 学 报 17卷
景观是由大大小小的斑块组成的，斑块的空间分布舜为格局。景观格局是由许多景观过程长期作用
的产物，同时景观格局也直接影响景观过程。不同的景观格局对景观上的个体、种群或生态系统的作用
差别很大。
1 研究方法
1．1 自然概况
辽河三角洲位于辽河平原南部。渤湃辽东湾顶部，是由辽河、双台子河、大凌河、小凌河、大清河等
一 系列河流作用形成的冲海积平原，总体呈湾状三角洲，而辽河三角洲是其主体部分。盘佛市是三角洲
的檀心，代表着整个三角洲的特征。因此，本文选取盘佛市为研究范围，后文的计算和分折都以盘佛市为
对象。 -
辽河三角洲属暖温带大陆性半湿润季风气候。地貌为冲海积平原，地势平坦，地貌类型单一．地面高
程小于7 m·坡降为t／20000~1／25000．海岸地带地势低洼，湿地遍布，潮沟发育。从小凌河口～大清河
口，形成的潮闻带滩面平坦，平均坡降 1／2000~1／4000．滩面宽在 3～4 km，在双台子河口最宽，选 8～9
km 。
辽河三角洲主要土壤类型有水稻土、盐草甸土、沼泽土。由于具有独特的水文、土壤等条件，从而造
成了植被在本区的分异。本区植被群落类型以水生或湿生为主。辽河三角洲发育着大面积的以芦苇怊泽
为主的湿地 ，总面积 900 km 左右，为目前世界第一大苇田。经过 40余年的开垦 ，该区现有稻田 2o00
kmt左右·形成了规模巨大的人工湿地．加上不断谳涨的濉涂及水面，合计湿地面积苫总土地面积的
90 以上 。
1．2 技术路线
本文根据 1：100000假彩色TM卫片(1994年9月8日)、1：100000地形图(1977年8月航测．1978
年5月调绘，1979年第一版)、1 t 100000土地利用现状图(1986年艇测，1987～1988年调绘，1989年编
绘)、1：100000土壤图(1981年调查+1985年成图)}1：200000地貌图(国家海洋局，国家测绘局1988
年)以及 1 t 150000植被图(董厚德编绘，内部资料，交流)等．以植被、土壤、地貌等自然地理要素为指
标，通过卫片解译和其他图件的综合分析及野外调查，采用分段命名法．编制了辽河三角洲湿地的景观
分类系统，并绘出了研究区的景观类型图和湿地类型图。此外。还单独编订了廊道类型系统并绘制了一
张席遘类型图。利用ARC／INFO软件对以上各图件进行计算和分析，获得了相应的属性数据，根据这些
数据对辽河三角洲湿地景观的格局进行分析。
2 景现格局指数
对景观空间格局与异质性的定量描述是分析景观结构、功能及过程的基础。通过搭局和异质性分析
就可以把景观的空间特征与时间过程联系起来，从而瞻够较为清楚地对景观内在规律性进行分折和描述，
这是景观生态学与其它生态学科的重要区别之一。
2．1 景观多样性指数 (H)；
H 值的大小反映景观要素的多少和各景观要素所占比倒的变化。当景观是由单一要素构成时，景观
是均质的，其多样性指数为 0I由两个以上的要素构成的景观 ，当各景观类型所占比例相等时，其景观的
多样性为最高I各景观类型所占比例差异增大，则景观的多样性下降m。景观多样性的计算公式如下；
H一一∑(PDlogZ(PD·
●一 l
式中，P 是 种^景观类型占总面积的比．m是研究区中景观类型的总数。
2．2 优势度指数(D)：
优势度指数表示景观多样性对最大多样性的偏离程度，或描述景观由少数几个主要的景观类型控制
· 谖指教取值与分类系统的精细程度密切相关。
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3期 王宪礼等：辽河三有洲湿地的景观格局分析 319
的程度=优势度指数越太，则表明偏离程度越太，即组成景观各景观类型所占比例差异太，或者说某一种
或少数景观类型占优势；优势度小则表 明偏离程度小，即组成景观的各种景观类型所占比例大致相当，
优势度为 0，表示组成景观各种景观类型所占比例相等+景观完全均质，即由一种景观类型组成。
优势度指数计算公式为：
三
D=H～ + ：(尸I)log2(PI)
i
其中．H— =log2(m)．Pt为 种景观占总面积的比，m为景观类型总数。H一为研究区各类型景观
所占比倒相等时，景观拥有的最大的多样性指数- 。
2．3 均匀度指数：
均匀度是描述景观里不同景观类型的分配均匀程度。Romme的相对均匀度计算公式为 ]：
E = (H／H一 )× 100％
式中，E是均匀度指数(百分数)．H 是修正了的 SimpsOn指数，H一是在给定丰富度丁条件下景观
最大可能均匀度。H 和 H～计算公式为：
H一一logE ：( ) ]
一^ 】
H ； log(m)
尸( )和 m的定义同上 ：
均匀度和优势度一样，也是描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度。这两个指数可以彼此验
证 。
2．4 景观破碎化指数
在较大尺度研究中，景观的破碎化状况是其重要的属性特征。景观的破碎化与人类活动紧密相关，
与景观格局、功能与过程密切联系，同时它又与自然资源保护互为依存
破碎化指数即为描述景观里某一景观类型在给定时间里和给定性质上的破碎化程度。除廊道密度指
数外，本文所采用的破碎化指数的取值为 O～1之间+0代表无破碎化存在，而 1则代表给定性质已完全
破碎化。
2．4．1 景观斑块数破碎化指数 该指数的计算公式为：
FN。一 (Ⅳ 一 1)／N
FN2一 MPS(Nj一 1)／N
式中， 和 是两个某一景观类型斑块数破碎化指数 ，Ⅳ 是景观数据矩阵的方格网中格子总
数，Ⅳ，是景观里各数斑块的总数}MPS是景观里各数斑块的平均斑块面积(以方格网的格子数为单位)．
Ⅳ，是景观中某一景观类型的总数- 。
本文对该计算公式进行了改进 ，M 不采用方格网中格子总数．而是用研究区最小的斑块面积去除总
面积．也就是用最小斑块面积作为每一网格的太小，这种做法就是减少由于网格尺度不同而造成的数据
变化．从而使该指数在某一研究区的某一分类系统下稳定。同样，MPS也以研究区的最小斑块的数 目为
单位。在本指数计算中，最小斑块被视为正方形网格(cel1)。
2．4．2 廊道密度指数 廊道景观在研究区单位面积内的长度也是一种衡量景观破碎化程度的指数 廊道
除了作为流(flows)的通道外，它还是分割景观 ，造成景观破碎化程度加深的动因：单位面积中廊道愈长．
景观破碎化程度愈高。通过廊道密度计算，可以弥补斑块破碎化计算中同一种景观类型破碎化程度被忽
视的一面。
2．5 斑块的丹数维(fractal dimension．FD)
分维数是分维变量的维度，它是分维变量的主要特征数。丹维数的一般数学表达式为：
Q(工)= LD
式中，Q(L)是在观测尺度 L上获得的某种量(即分维变量)，D是量 Q的 分维数。
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分维数在不同的分析中计算方法不同。景观斑块的分维数采用周长与面积关系进行计算 ，公式为：
log(1／4)一 ·log(s)+ C
这是一周长与面积线性 回归方程。式中， 为直线斜率，C为截距 ，廊道为斑块的边长；S为相应斑块
的面积
分数维 FD=2
在实际计算中，FD值一般均处于 1～2之问 。其物理意义有两个方面：其一，FD愈趋近于 1，
则斑块的自我相似性愈强 ，斑块形状则愈有规律I其二，FD值愈趋近于 1，则斑块的几何形状愈趋向茼
单，表明受干扰的程度越大 ，这是因为，人类干扰所形成的斑块一般几何形状较为规则，因而易于出现相
似的斑块形状，如果仅从分数维本身数学公式出发，它只代表斑块的自我相似性 =
2．6 聚集度指数：
聚集度描述的是景观里不同生态系统的团聚程度。由于这一指数包含空问信息．因而广泛地被应用
于景观生态学领域。它是描述景观格局的最重要的指数之一。
聚集度的计算公式为：
RC= 1一 C／C№
式中，RC是相对聚集度指数(O～1取值)，C为复杂性指数⋯C 是C的最大可能取值 C和 C一的计
算公式：
C一一∑∑P(i，／)log[P(~，J)]
-一I )-I
C 一 rnlog(m)
式中，P(i， )是生态系统 i与生态系统 J相邻的概率，删是景观里生态系统类型总数。在实际计算中
P( ， )可由下式估计：
P(i， )一 EE(i，j)tNb
式中，E(i， )是相邻生态系统 与 之问的共同边界长度，Nb是景观里不同生态系统间边界的总长
度，RC的取值大，则代表景观由少数团聚的大斑块组成，RC取值小，则代表景观由许多小斑块组成。
3 结果分析
本文对以上各种指数的计算都是分两套系统进行的：一是景观类型系统(表 1)，二是湿地类型系统
(亦是景现系统，是由不同景观类型，由低级向高级组合而成的)(表 2)。这两套系统之间可以彼此参证 ，
互为补充。
寰 1 景观类型系统衰
Table1 Thelandscapet,~ es
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下面对计算所得的指数数据分别进行分析和评价， 求获得一些规律性的认识。
3．1 多样性指数分析
对景观类型系统中不同景观类进行多样性计算，可以发现+低湿地景观多样性指数值最高，为1．657
这一类景观的植被以芦苇为主，表明不同类型的芦苇湿地景观类型较多，而低平地景观多样性指数最低
只有 0．488+原因在于该类景观包含类型较少且占绝对优势的是稻田I其它成份其占很小的份额(表 3)。
衰 2 湿地类型慕统衰
Table 2 1 ewcfln dtyp_
衰3 景琨格局指敷衰
1 e 3 I ●0∞ laml~．a0~[~ttcrn
往 ： 眦 __景 琨最太多样性指致
从总体来看，本研究区景观区样性指数值为4．027，远高于各类景观的多样性指数值。其原因是显而
易见的，即类型数多(5O类)。
对于湿地分类系统，剔除居民及工业用地 ，把库塘与虾蟹田归八人工湿地，河流归入 自然湿地，计算
其多样性指数(共 3类)，结果规律性根强，即自然湿地>半自然湿地>人工湿地(见表 4)。
3．2 优势度分析
优势度以低平地最高，为 1．834，砾抄质巾洪积扇和人工景观最低 ，<0．400(表 3){低平地景观中稻
田景观占绝对优势，故优势度很高，低湿地 几种芦苇漫她景观占优势。人工景观和砂洲则各类型较为
均一，故优势度很小。
研究区总的优势度为 1．657+优势度报高， 稻田，苇田和滩涂占优势。
在湿地系统中，优势度取值与多样性指数取值趋势相反 ，即人工湿地>半 自然半人工湿地>自然湿
地 (表 4)
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3．3 均匀度分析
均匀度指数以河流河漫滩景观为最高，为 0．775，相比之下低平地景观湿得最低，为 0．08．9，其它各
类景观均匀度 0．5～0．7之间处于中等水平(表3)。
． 湿地系统均匀度相比较，其趋势为自然湿地>半 自然湿地>人工湿地 ，且均>0．65(~p 65 )。可以
说均匀度偏低(表 4)。
表 4 湿地格局指敷表
SaMe 4 -ⅡdIoes Of wetland~ tlera
注： 一 景观最大多样性指数
3．4 景观破碎化指数分析
3．4．1 景观斑块数破碎化指数 该指数包括两种FN 和FⅣ ．这两个指数的值域为EO，1]。
用图上最小斑块(图上面积)0．006(inch )去除总面积得N 一119451．956
经计算 FN 一0．010，为整个研究区景观斑块破碎化指数。
FNz为各类景观的斑块破碎化指数(见表 3)。FN。最大的是人工景观，为 0．644，最小的是抄洲和三
角洲景观 ，均为0 006．从表上数据可以看出随着人类干扰程度增加，斑块破碎化指数增加，所 通过这
一 指数，可 确定人类对景观的干扰程度。在湿地类型中(表 4)，斑块破碎化指数亦遵循这一规律。
3．4．2 廊道密度指数 廊道密度在研究区中为 1．089 km／km。，水和道路密度分别为 0．649 km／kmz和
0．351 km／km ，表明水网在景观中居主体．并且是分害寸景观的主要廊遭类型。
3．5 斑块的分数维
分维值 大凌河口三角洲景观为最低(最接近 1)，濉涂景观，人工景观和砂洲景观次之，低平地景观
和河流、河漫滩景观最高(表3)。
湿地分类系统中，水库、坑塘的分维值最接近 1．虾蟹田次之，河流最高(表I)
人工湿地及上文中低平地景观的分维值都偏高．其原因在于本文工作的比例尺上，稻 田的斑块划分
不能按田块进行，其分维值偏高是其整体的自相似程度较低，且形状不规则的致
3．6 景观聚集度指数 ．
研究区总的聚集度指数为 RC=0．955，表 明整十研究区是以少数大斑块为主体构建起来的，这些大
斑块包括大面积的水稻田，苇田及滩涂景观。
在各类景观中，低湿地景观的聚集度为最高，为 0．826，其次为低平地 ，0．715。这两类景观分别以苇
田和稻 田为主体 ．故而聚集度指数大。最低的是砂洲景观．为 0．表明构成该种景观的各斑块悼空间上没
有任何联系完全离散分布·其次为人工景观，f-~75．表明 这一类景观是由许多小斑块组成的，这一组数
据与图面定性判别符合很好(见表 3)。
从湿地类型角度分析(居民及工业用地参与各种类型计算，河流归人自然湿地．虾蟹 田和库塘归人人
工湿地)，可 以发现·人工湿地的聚集度指数最高，为 0．924，其它半自然湿地和 自然湿地相近，均为
0．8．50以上(见表 4) 表明研究区的各湿地类型主体均为大斑块，这与实际状况完全符合=其实，稻田(人
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工湿地)、苇田和滩涂共同构成研究区基本背景。
4 结论与讨
通过以上各种指数分析，关于研究景观格局可以得出如下结沦。
4．1 空间格局的基本构型以大斑块为主体 ，基本呈聚集型分布。构成景观主体的是稻田景观、苇田景观
和滩涂景观 ，尤以稻田景观为最 在空间分布上．自陆向海，基本上是接着稻田、苇田、滩涂的方式排列，
其中苇田处于陆地生态系统和海洋生态系统之间，形成了一个有效的缓冲带，对于缓解海洋污染，以及
对海洋生物和其他生 物物种的保护具有十分重要的作用 固而在三角洲的开发过程中，应注重保护这一
景观结构，以达到三角洲的持续发展之目的
4．2 整个研究区共有斑块 1213个．晟大斑块为 14(1．38 km ．最小的斑块只有 0．394 km 。其间相差
3600余倍，表明斑块在大小上变异很大
斑块形状较为规则．同类型斑块间的差异较小，自我相似性较好 ，从这一角度来说．研究区景观的总
体构型较为规整且有章可循。
4f 3 密集的廊道体系是研究区景观的重要特色之一
初步可以把廊道景观划分为 lO类 ，总长度为 4656．363 km，平均每平方公里有 1．089 km的廊道。廊
道中可以灌溉和排水的渠道为主体，共有 2378．576 km，占总廊道长度的51．1 ，是维系研究区人工湿地
和半自然湿地的动脉。同时，廊道又分割了景观，改变了自然景观的原貌 渠道的开通造就了大片人工湿
地．延缓了半 自然湿地向旱地的退化，同时通过排水洗盐又造成了自然的沼泽湿地退化等
同时，廊道的增加又是造就景观破碎化的动固和前提，由于渠道和道路的开通 ，方便了人类的活动．
因而加剧了对湿地的人为干扰。
研究区廊遭分布最密集区是人工湿地区，即人类活动愈频繁区，廊遭的密度亦加大 。正如湿地类型
的多样化一样密集的廊道景观也是研究区的重要特征之一。
4．4 干扰与景观演替在空间特征上的反映
4．4．1 随着人类干扰强度增加，景观多样性下降．优势度增高 占优势的景观包括稻 田．芦苇沼泽湿地
以及滩涂景观等 景观多样性下降和优势度增高表明人类对景观的管理程度的加强，这种结果一方面增
加了地区的经济效益，另一方面也降低了该地 区的生物生境的多样性 ．造成一些物种种群数量的减少甚
至消失。因而，如何把经济开发和自然保护结合好是有待于进一步探^研究的课题。
4．4．2 随着人为干扰强度的增加，景观破碎化程度加深，景观破碎化与优势度增高并不矛盾，由于人类
定向选择造成许多景观类型(生态系统)退化或消失，同时人类活动又不断分割景观使原来成为整体的 自
然景观分化成为不同类型景观斑块。
参 考 文 献
1 赵 羿等．沈舟市东臆区量观格局变化及其对环境影响研究，都市与计划(台湾)·1993．20(1)：75~87
2 肖笃宁．景观空间结构的指标体系和研究方法．见 肖笃宁主编．景观生态学：理论、方法厦应用．北京：林业出扳
社 ．1991．92～98
3 李晗滨，伍业纲 ：景观生态学的数量研究方法．见：羽建国主编．当代生态学博论 北京：中国科学技术出版社．
1992．2O9～ 233
4 Romme W H．Fire and Landscape Di 删ty in Subalpine Forests of Yelowstoin Nationa]Park·Ecologkxd_!Lf埘 砷
1982，82：199～ 211
5 MoaJca Goige]Turner，Lynn Ruscher C．Changes in Landscape Pattern ⅡGeorgia，USA ￡ Ecctogy,1988，1
(4)：841～ 251
s Mordca G．Turner and Robert H Gardaer eds Quantitative methods in Landscape Rcology，Spdager Vefia8 New York
Inc 】991
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