全 文 ：第 23 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2003年　1 月
Vol.23　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan , 　2003
庞泉沟保护区核心区植被景观类型特征研究
李　琪　张金屯
(山西大学黄土高原研究所 ,太原　030006)
摘　要　利用植被景观类型图 ,获得面积 、周长 、景观斑块的长 、宽等信息 ,对庞泉沟保护区核心区
的植被景观特征进行分析 。结果表明 ,核心区景观及斑块分布具有明显的地带性;核心区景观多
样性较小 ,均匀度较低。另外 ,本文尝试用长宽比 、伸张度 、圆环度和周长与长轴的比这四种指数
对景观斑块的特征进行了分析。结果表明 ,这四种指数在景观特征分析中具有一定的生态学意
义。
关键词　植被景观;斑块;景观多样性
THE STUDYOF THE CHARACTER OF THE VEGETATION LANDSCAPE
IN THE CORE AREA IN THE NATURAL RESERVE OF PANGQUANGOU
LI Qi　ZHANG Jin-Tun
(Institute of Loess Plateau , Shanxi University , Taiyuan 030006)
Abstract　The characteristics of the vegetation landscapes in the core area in the Natural Reserve of
Pangquangou w ere analy zed by the acreage , the perimeters , the leng ths and the breadths , which
were obtained from the map of the vegetation landscape types , of the landscape patches.The results
show that the distribution of the landscapes and the patches are obvious belt-quali ty.The diversi ty
and the evenness of the landscape are low .In addition , four indexes , which are the rate of the length
and the breadth , the elongation , the ci rcularity , the rate of the perimeter and the length , were tried
to analy ze the characteristics of the patches.The results show that the four indexes are definite eco-
logical meaning in the analy sis of the landscape characterist ics.
Key words　vegetation landscape;patch;Landscape-diversity
　　景观(Landscape)是一个相当大的区域内 ,由许
多不同的生态系统所组成的整体[ 1] 。景观是一个
宏观系统 ,是自然环境及自然资源中一个重要组成
部分[ 2] 。
景观生态学(Landscape ecology)是以生态学理
论为框架 ,吸收地理学和系统学方法 ,研究景观空间
格局 、生态过程及其演化动态的一门新兴学科[ 3] 。
研究植被景观生态的基础是对植被景观类型的研
究。在自然或人为因素的干扰下 ,植被的空间结构
会在一定时间内发生变化 ,从而使景观由单一 、均质
和连续的整体趋向于复杂 、异质和不连续的斑块镶
嵌体 ,这些不同的斑块镶嵌体就是不同的植被景观
类型 。
庞泉沟国家级自然保护区以保护山西省省鸟褐
马鸡及其生存的自然环境为主 。合理的植被景观类
型是褐马鸡得以生存和繁衍的基本条件 。本文旨在
第一作者简介:李琪(1977-),男 ,硕士研究生 ,主要从事植被生态学的研究。
收稿日期:2002-04-01
从宏观方面研究庞泉沟保护区核心区植被景观类型
的基本特征 ,并对这些植被景观类型进行定性 、定量
的分析 ,为核心区内的景观设计和管理 ,景观多样性
的保护和开发以及褐马鸡的保护工作提供基础资
料。
1　区域概括
庞泉沟国家级自然保护区位于山西省西部吕梁
山脉中段的关帝山林区内 。地理位置约为北纬 37°
45′～ 37°55′,东经 111°22′～ 111°33′。在行政区划
上 ,东半部位于山西省文水县的横尖 ,西半部位于方
山县麻地会境内.保护区主峰孝文山海拔 2831米 ,
整个山脉由北向南倾斜 ,低处海拔为 1650米.保护
区属于暖温带半湿润大陆性季风气候 ,年平均气温
4℃左右 , 1月平均气温-10℃左
右 ,7 月平均气温 17℃左右 , 年降水量 600 ～
800mm ,无霜期 100 ～ 130天 ,主要分布有寒温性针
叶林 、温性落叶阔叶林 、温性常绿针叶林 、温性灌丛
和温性草甸等植被景观类型。寒温性针叶林以华北
落叶松林 、青杆林和白杆为主;温性落叶阔叶林有辽
东栎林 、白桦林 、山杨林及青杨林;温性常绿针叶林
以油松林为代表;温性灌丛包括沙棘灌丛 、银露梅灌
丛和鬼见愁灌丛;温性草甸主要有毛莨+蒲公英草
甸和嵩草+雪白委陵菜草甸等 。该区土壤属于山地
土壤类型 ,主要有棕色森林土 、淋溶褐土 、亚高山草
甸土及粗骨性褐土等 。一般来说 ,该区土壤颜色发
暗 ,腐殖质多 ,肥力较高 ,土壤较湿润 ,适于森林生
长[ 4] 。所以该区森林 、灌丛 、草丛茂盛 ,有良好的自
然植被景观。
2　研究方法
2.1　信息源及处理方法
本项研究的信息来源于陈灵芝等绘制的“庞泉
沟保护区核心区植被类型图” 。以这幅图为基础 ,按
不同植被类型之间的相似程度进行合并 ,获得 12种
不同的植被景观类型 ,以及景观的面积 、周长 、景观
斑块的数目 、长 、宽等属性信息 ,以便进行下一步计
算。
2.2　Margalef丰富度指数
R =(S -1)/ lnN
式中 S 为景观类型数目 , N 为景观总面积。
2.3　香农 ———威纳多样性指数
H=∑Pi lnPi
式中:Pi=Ni/ N ;Ni为景观 i的面积 。
2.4　Pielou均匀性指数
E =ln(N)/ ln(S)
式中 N =eH , H 为香农———威纳多样性指数 。
2.5　景观优势度指数
A =Hmax+∑(Pi)log(Pi)
式中:Hmax =log(S), 为最大多样性指数 。
2.6　景观破碎度指数
Ci=ni/ Ai
式中:Ci为景观 i 的破碎度 , ni 为景观 i 的斑
块数 , Ai 为景观 i 的面积。
2.7　景观斑块的特征指数
2.7.1　长宽比 r 　r=L/ w
式中:I 为斑块的长 , w 为斑块的宽 。
2.7.2　伸张度 E 　E =w/ L
2.7.3　Davis圆环度指数
c=(w/ L)1/2
2.7.4　周长与长轴的比 R 　R =P/ L
式中 P 为斑块的周长 。
3　结果与分析
3.1　植被景观类型基本特征分析
庞泉沟国家自然保护区核心区内植被类型较复
杂 ,对其 1:20000植被类型图进行分析 、处理 ,可以
得到 12种植被景观类型(表 1)。
从表 1可以看出 ,核心区内华北落叶松林和沙
棘———银露梅灌丛两种景观分布面积最大 ,分别占
总面积的 36.4%和 22.2%,分布范围也较广 ,从海
拔 1600 米到 2500米都有分布 ,且分散于核心区各
处。核心区内以华北落叶松林 、青杆林和白杆林为
代表的寒温性落叶针叶林景观是主要的乔木景观 ,
而灌木景观则以温性灌丛景观为主 。
乔木景观中 ,温性落叶阔叶林景观(辽东栎林 、
山杨幼林 、山杨白桦林 、青杨林)亦有广泛分布 ,面积
占总面积的 21.3%,海拔从 1600米到 2500米都可
找到 ,分布坡向以阳坡 、半阳坡为主 。
核心区内暖温性常绿针叶林(油松林)景观分布
面积最小 ,仅占总面积的 0.3%,分布范围也局限于
海拔较低(1500 ～ 1900米)区域的阳坡 、半阳坡 。
海拔 2500 米以上的区域 ,以寒温性灌丛景观
(鬼见愁灌丛)和温性草甸景观为主 。
可以看出 ,核心区内植被景观分布具有较为明
显的地带性。核心区以温性植被景观类型为主。寒
温性植被景观主要分布于东北坡 、西北坡和北坡等
背光处;暖温性植被景观主要分布于阳坡 、半阳坡 。
1131 期　　　　　　　　　　　　　　李　琪等:庞泉沟保护区核心区植被景观类型特征研究
从表 1还可以看出 ,海拔 2000米以下的区域以暖温
性植被景观为主 ,而寒温性植被景观则集中分布于
海拔 1900米到 2500米之间的区域 ,2500米以上为
灌木和草甸景观。这些说明光热条件是影响庞泉沟
自然保护区核心区植被景观类型及其分布的重要因
素。
表 1　植被景观特征
Table 1　The characteristics of the vege tation landscape
编号
Serial number
类型
Types
海拔(m)
Alt itude
坡向
S loping di rection
面积(hm2)
Acreage
　比例(%)
　Proport ion
　优势种
Predominant species
〗Ⅰ 辽东栎林 1600～ 2000 山地阳坡 、半阳坡 344.9 10.7 辽东栎 、毛榛 、土庄绣线菊
Ⅱ 山杨幼林 1900～ 2500 北 、东北 、西南坡 20.2 0.6 山杨 、二色胡枝子 、披针苔草
Ⅲ 青杨林 1800左右 地形平坦 、微有起伏 5.5 0.2 青杨 、卫矛 、披针苔草 、长柄唐松草
Ⅳ 山杨白桦林 1900～ 2500 北 、东北 、西南坡 313.7 9.8 山杨 、白桦 、灰旬子 、美蔷薇 、披针苔草
Ⅴ 白杆林 2000～ 2500 北 、东南坡 35.7 1.1 白杆 、黄花忍冬 、披针苔草 、矮香豌豆
Ⅵ 华北落叶松林 1800～ 2500 东北 、西北坡 , 1169.4 36.4 华北落叶松 、土庄绣线菊 、披针苔草 、小红菊
Ⅶ 青杆林 1950～ 2050 东北 、西北 、东南坡 417.3 13.0 青杆 、黄花忍冬 、披针苔草 、矮香豌豆 、小红菊
Ⅷ 农田 1450～ 1700 平缓的沟底 50.0 1.5
Ⅸ 沙棘-银露梅灌丛 1600～ 2500 谷地上 713.0 22.2 银露梅 、沙棘 、苔草 、蒿子 、禾草
Ⅹ 油松林 1500～ 1900 西北 、东北 、东 、西南 、南 8.8 0.3 油松 、虎榛子 、土庄绣线菊 、苔草
Ⅺ 草甸 2000以上 地形平缓的山顶 58.8 1.8 毛茛 、嵩草
≫ 鬼见愁灌丛 2600～ 2800 东北 ,坡度平缓 76.1 2.4 鬼见愁
表 2　植被景观斑块特征
Table 2　The characteristics of the vegeta tion landscape′s patches
编号 数量 面积(hm2) 平均面积(hm2) 周长(m) 平均周长(m) 破碎度 丰富度 、多样性 、均匀度 、优势度指数
Ⅰ 13 344.9 26.53 36278 2791 0.037692 R=1.362215
Ⅱ 3 20.2 6.73 3920 1307 0.148515 H =1.769243
Ⅲ 1 5.5 5.5 1174 1174 0.181818 E=0.7119958
Ⅳ 18 313.7 17.43 33540 1863 0.057380 A=0.310809
Ⅴ 2 35.7 17.85 3996 1998 0.056022
Ⅵ 29 1169.4 40.32 100984 3482 0.024799
Ⅶ 18 417.3 23.18 43276 2404 0.043134
Ⅷ 6 50.0 8.33 8330 1388 0.120000
Ⅸ 18 713.0 39.61 82486 4583 0.025245
Ⅹ 1 8.8 8.8 1888 1888 0.113636
Ⅺ 5 58.8 11.76 9028 1806 0.085034
≫ 2 76.1 38.05 8026 4013 0.026281
114 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　23 卷
3.2　植被景观空间结构分析
景观多样性[ 5 ,6] 、均匀度[ 5] 、优势度[ 3] 和破碎
度[ 3]是对景观变化的定量描述和评价 。从表2可以
看出 ,核心区内景观多样性指数 H =1.769243 ,并
不高[ 5] ,这与均匀度指数 E=0.7119958较低有关 。
因为多样性指数是丰富度与均匀度的综合指标 ,均
匀度不高 ,影响了核心区内的植被景观多样性指数 。
从表 1 也可以看出 ,12种植被景观类型中 ,华北落
叶松林面积最大 ,为 1169.4hm2;青杨林面积最小 ,
为 5.5hm2 ,两者相差悬殊。核心区内景观面积分配
相差很大 ,所以均匀度 、多样性都不高。
景观优势度指数为 0.310809 ,比较高 ,表明核
心区有少数景观占主导地位 ,优势度高而复杂性 、多
样性下降 。从表 1也可以看出 ,仅华北落叶松林和
沙棘———银露梅灌丛两种植被景观就占总面积的
58.6%;而油松林和青杨林两种植被景观总共才占
总面积的 0.5%。这说明各植被景观类型所占比例
差异较大 ,优势度相应提高。
景观破碎度反映了景观被分割的破碎程度[ 3] 。
从表 2可以看出 ,破碎度最大的景观类型是青杨林 ,
最小的是华北落叶松林。华北落叶松林的斑块数量
虽然最多 ,但因其面积的绝对值比较大 ,所以破碎度
最小。面积最大的三个景观类型的破碎度最大为
0.043134 ,面积最小的三个景观类型的破碎度最小
为 0.113636 ,所以面积的大小成为影响核心区内植
被景观破碎度的主要因素 。
3.3　植被景观斑块形状特征分析
表 3列出了长宽比 r 、伸张度 E 、圆环度 c 和周
长与长轴比 R 四种描述景观斑块形状特征的指数 。
由于斑块数目较多 ,所以这里只给出最大值 、最小值
和平均值(分别用下标“max” 、“min”和原字母表
示),来分析斑块形状的变化规律。
表 3　植被景观斑块特征指数
Table 3　The characteristic indexes o f the vegetation landscape′s patches
编号 长宽比 r 伸张度 E 圆环度 c 周长与长轴的比 R
rmax rmin r Emax E min E cmax cmin c R max R min R
Ⅰ 4.45 1.32 2.19 0.76 0.22 0.46 0.87 0.47 0.68 3.62 2.02 2.76
Ⅱ 1.91 1.39 1.56 0.72 0.52 0.64 0.85 0.72 0.80 3.47 2.49 3.03
Ⅲ 1.64 0.61 0.78 2.86
Ⅳ 4.35 1.33 2.04 0.75 0.23 0.49 0.87 0.48 0.70 3.53 2.23 2.68
Ⅴ 2.22 1.47 1.66 0.68 0.45 0.60 0.83 0.67 0.78 2.79 2.46 2.67
Ⅵ 4.59 1.19 2.03 0.84 0.22 0.49 0.92 0.47 0.70 4.38 2.07 3.00
Ⅶ 4.00 1.08 1.98 0.93 0.25 0.50 0.96 0.50 0.71 3.83 2.17 2.74
Ⅷ 2.98 1.27 2.28 0.79 0.34 0.44 0.89 0.58 0.66 3.40 2.24 2.99
Ⅸ 4.79 1.41 2.22 0.71 0.21 0.45 0.84 0.46 0.67 6.77 2.14 4.07
Ⅹ 2.93 0.34 0.58 2.30
Ⅺ 3.40 1.05 2.15 0.95 0.29 0.46 0.98 0.54 0.68 3.62 2.38 2.70
≫ 2.75 1.21 2.32 0.82 0.36 0.43 0.91 0.60 0.66 3.31 2.45 2.58
　　从长宽比 r 的计算公式可以看出 , r值越小 、越
接近 1 ,说明斑块形状越接近圆形 ,反之则越狭长 。
r 最大 、最小值相差最大的两种植被景观类型分别
为华北落叶松林和沙棘--银露梅灌丛 。这说明这
两种景观的斑块形状变化比较大 ,形状不规则 。实
际上 ,沿庞泉沟的走向观察两边的山体 ,可以发现许
多狭长的斑块与沟谷走向大体上是垂直的。这说明
核心区内景观斑块的形状与它的分布方式有一定的
关系。大体来说 ,沿庞泉沟两侧的山坡分布的景观
斑块比较狭长 ,其 r 值比较大;而镶嵌于大斑块中
小斑块的形状更接近于圆形 ,其 r 值也较小。从伸
张度 E 和圆环度 c的计算公式可以看出 ,两个值越
大 ,越接近 1 ,斑块越接近圆形 ,其分析结果与 r 有
相同的生态学意义。
表 4　斑块特征相关分析
Table 4　The correlation between the patches , characteristics
相关系数 斑块数量 面积 平均面积 周长 平均周长
0.401 0.492 0.403 0.591 0.483
显著 显著性 不显著 显著 不显著 极显著
1151 期　　　　　　　　　　　　　　李　琪等:庞泉沟保护区核心区植被景观类型特征研究
　　图 1是用斑块数量 、面积 、平均面积 、周长和平
均周长分别对 R 的平均值进行的线性回归分析 。
从图上可以看出 , R 的平均值随着以上几个数据的
增加有增大的趋势。斑块特征相关分析(表 4)表
明 ,面积 、周长和平均周长所得到的相关系数的显著
性较高 ,说明核心区内 R 的平均值与斑块的面积 、
周长和平均周长是有很大相关性的。景观斑块的
R 平均值的变化可以反映景观斑块面积 、周长和平
均周长的变化趋势 ,这为分析核心区内植被景观斑
块的特征又提供了一条新的途径。
从上面的分析可以看出 ,这四种指数在实际的
分析中具有一定的生态学意义 。在景观斑块形状特
征的分析中 ,可以选择其中的一项或几项 ,来反映景
观斑块的特征 。
图 1　R′随五种特征指数的变化
Fig.1　The change of the R′with the change of five characteristic indexes
4　结束语
研究结果表明 ,庞泉沟国家级自然保护区核心
区内景观丰富度指数[ 5] 比较高 ,这为野生动物褐马
鸡提供了较为适宜的生存条件。但从其多样性 、优
势度和均匀度指数上看 ,保护区内植被景观类型的
空间分配并不十分合理 ,各景观类型的面积差异还
比较大 ,分布不均匀 。所以 ,作为自然保护区 ,作好
整体规划 ,加强自然植被景观的保护管理和开发工
作 ,会给褐马鸡的生存和繁衍提供必要的条件 ,同时
也使核心区内的景观空间格局更加合理 ,从而产生
重大的生态效益 。
参　考　文　献
1.郑师章.普通生态学———原理 、方法和应用.上海:复旦大
学出版社 , 1994
2.潘树荣.自然地理学.北京:高等教育出版社 , 1985
3.唐礼俊.佘山风景区景观空间格局分析及其规划初探.地
理学报 , 1998 , 53(5):429～ 437
4.郭晋平 ,阳含熙 , 张芸香 , 等.关帝山林区景观要素空间分
布及其动态研究.生态学报 , 1999 , 19(4):468～ 473
5.张金屯.植被数量生态学方法.北京:中国科学技术出版
社 , 1995
6.李晓文.景观生态学与生物多样性保护.生态学报 , 1999 ,
19(3):399 ～ 407
116 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　23 卷