全 文 ：书祁连山东段景观格局变化及其驱动因子研究
刘晶１，刘学录１，王哲锋２
（１．甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州７３００７０；２．河南科技大学电子信息工程学院，河南 洛阳４７１００３）
摘要：综合利用ＲＳ、ＧＩＳ技术和景观生态学方法，分析了祁连山东段地区１９９４－２００８年的景观格局变化及其驱动
因素。结果表明，１）在斑块类型水平上，与１９９４年相同，２００８年研究区整体景观仍属于粒级结构。微小型斑块数
量多，面积占比小；中斑块、大斑块和巨斑块面积占比大，斑块数量少。１９９４－２００８年，研究区景观发生了较大变
化。森林保存了原有面积的７８．２％，灌木保存了原有面积的６６．７％，２８．１％的灌木面积由森林景观演化而来；草
地保存了原有面积的８６．３％，４．８％的草地面积退化为裸地；１２．７％的冰雪面积转化为裸地，森林与灌木、冰雪与裸
地之间转化演变剧烈。森林、冰雪和水域景观斑块形状朝简单、规则方向变化。２）与１９９４年相比，２００８年祁连山
东段地区景观多样性、均匀度、破碎度指数增大，景观优势度、分离度减小。研究区景观整体多样性水平升高，异质
性增大，优势斑块在景观中控制作用减弱，景观向着多元化、均匀化方向发展。３）自然因素中气温升高是导致冰雪
景观面积减少的主要原因，降水量增加则遏制了水域面积减少的趋势。人为因素特别是过度砍伐是导致研究区森
林面积减少，森林退化为灌丛的根本因子。
关键词：景观格局；变化；驱动因子
中图分类号：Ｐ９０１；Ｑ１４９　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１１）０６００２６０８
　 景观格局是大小和形状不一的景观嵌体在景观空间上的排列，它既是景观异质性的具体体现者，同时又是各
种自然与人为因素在不同时空尺度上作用的最终结果［１］。近年来，景观格局及其动态变化研究已经成为景观生
态学的研究热点和重要研究领域［２］。景观空间格局指数是高度浓缩的景观格局信息，是反映景观结构组成、空间
配置特征的简单量化指标，并且是研究景观格局构成、特征的最常用的静态定量分析方法［３］。进行区域景观格局
及其变化的研究可以直接揭示其演变是有利于提高区域生态系统功效的良性发展或是促使区域生态系统低能化
而导致环境恶化，有助于充分识别区域生态环境的变化趋势及其内在因素，对认识区域景观行为，制定合理的景
观生态管理与保育对策具有十分重要的意义［４］。现有研究多涉及湿地，绿洲或农业生态系统。Ａｂｄｕｌａｈ和Ｎａ
ｋａｇｏｓｈｉ［５］通过量化分析马来西亚农业景观时空格局的变化，认为重要的是要理解各景观指数之间的关系及其定
量描述农作物对土地发展的影响。李明阳［６］运用平均斑块面积等评价指标分析了１９８３－１９９４年浙江临安森林
景观格局的变化。李忠锋等［７］选用适当的景观指数研究了榆林市农业景观格局变化以及各景观类型之间的转化
情况。孙尚华等［８］以千阳县冉家沟流域为例，选取斑块分维数、景观多样性指数等１０个指标对该流域近１０年的
景观变化进行综合分析，识别出该区域的主要景观生态系统及干扰该区景观格局变化的主要因素。张明亮和王
海霞［９］研究发现，当斑块数量明显减少，破碎度指数降低，小流域多样性指数有所增加时，表明景观的异质性程度
提高，土地利用向着多元化和均匀化方向发展，水土流失得到有效控制，生态环境有所改善。
祁连山位于甘肃省河西走廊西南，青海高原东北部，是河西走廊乃至内蒙古西部、青海省东部地区经济社会
发展的重要生态屏障，在生物多样性维持、气候调节等方面发挥着巨大作用；也是我国重要的水源涵养林区和生
物多样性保护热点区域［１０１２］。目前，国内对该地区景观格局变化及其驱动力分析的案例还比较少，对景观格局变
化的方向和速率，未来景观变化的趋势，以及到目前为止已采取的各项政策、措施在该区域景观变化中的成效如
何，都还没有一个系统的研究。本研究通过１９９４－２００８年期间，祁连山东段各景观类型之间的面积转化情况和
景观格局指数的变化特征，旨在揭示外界干扰与该地区景观格局变化之间的关系，为该地区资源的合理利用、区
２６－３３
２０１１年１２月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２０卷　第６期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６
 收稿日期：２０１００６０７；改回日期：２０１００７３０
基金项目：甘肃省教育厅（０９０２０９）项目资助。
作者简介：刘晶（１９７７），女，吉林松原人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｃｃｌｉｕｊｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｘｌ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
域经济的可持续发展及今后制定各种相关政策提供科学依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
研究区位于甘肃省西部边境与青海省东北部，面积１２７１０２ｈｍ２，地理位置为９３°３０′～１０３°００′Ｅ，３６°４５′～
３７°４０′Ｎ。包括走廊南山－冷龙岭－乌鞘岭，大通山－达坡山，青海南山－拉背山３列平行山系，其间夹有大通
河谷地、湟水谷地和青海湖盆地。由于受新构造运动的强烈抬升而剧烈褶皱。同时流水地质作用的强烈侵蚀下，
大幅度下切，形成陡峻的“Ｖ”型河谷。山峰海拔为３０００～５５００ｍ，平均海拔４０００ｍ左右，海拔４７００ｍ以上的
山地终年积雪，广泛发育为现代冰川。区内自然气候条件复杂、水热条件差异大，一般山前低山属荒漠气候，年均
温６℃左右，年降水量约１５０ｍｍ。中山下部属半干旱草原气候，年均温２～５℃，年降水量２５０～３００ｍｍ。中山
上部为半湿润森林草原气候，年均温０～１℃，年降水量４００～５００ｍｍ，植被的分布具有明显的水平差异和垂直梯
度变化。河流水系发育良好，分属于河西内陆河流域和黄河流域两大流域［１３］。
１．２　研究方法
１．２．１　数据源及景观类型的确定　采用祁连山东段地区１９９４年６月８日和２００８年７月８日２个时相的ＴＭ
影像数据。首先用ＦＲＤＡＳ９．１将ＴＴＦ格式遥感图像转换为栅格格式，融合７，４，２三个波段以获得具有最大光
谱多样性的多波组合图像，对这２个时相的融合图像进行非监督分类得到研究区域的分类栅格图像。利用Ａｒｃ
ＶＩＥＷＧＩＳ中的ＳｐａｔｉａｌＡｎａｌｙｓｔ扩展模块将ＦＲＤＡＳ分类栅格图像转换为网格图（Ｇｒｉｄ）格式，用ＦＲＡＧＳＴＡＴＳ
计算景观指数。为了便于景观生态效应分析，景观要素划分以生态要素为基础，结合全国土地利用／覆盖分类系
统，本研究共确定区分了森林、灌木、草地、冰雪、水域、裸地６种景观类型，这６种生态景观类型代表了祁连山东
段地区主要生态环境的表现体系，其空间格局变化集中反映了区域生态环境质量演变。
１．２．２　斑块粒级的划分　为了更好地认识研究区景观的斑块组成特征，结合研究区域特点，根据斑块面积（Ｓ）
将斑块划分为：微斑块（ｍｉｎｉｐａｔｃｈ），Ｓ≤１ｈｍ２；小斑块（ｓｍａｌｐａｔｃｈ），１ｈｍ２＜Ｓ≤１０ｈｍ２；中斑块（ｍｉｄｄｌｅ
ｐａｔｃｈ），１０ｈｍ２＜Ｓ≤１００ｈｍ２；大斑块（ｌａｒｇｅｐａｔｃｈ），１００ｈｍ２＜Ｓ≤１０００ｈｍ２；巨斑块（ｈｕｇｅｐａｔｃｈ），Ｓ＞１０００
ｈｍ２５种类型［１４］。
１．２．３　景观空间格局指数的选取与计算　景观指数是指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配
置等特征的简单定量指标。但在实际的运用中，有些指数具有相同的生态学意义，有些不具有明确的生态学意
义，甚至有些指数之间相互矛盾，因此本研究排除了一些易产生冗余的景观指数，在斑块水平（ｐａｔｃｈｌｅｖｅｌ）上选
取了１）斑块数（ｐａｔｃｈｎｕｍｂｅｒ），计算公式为犖狆＝犖，表示整个景观或单一景观类型的斑块数量，取值Ｎ≥１，当Ｎ
＝１，整个景观只有１个斑块组成；２）平均斑块面积（ａｖｅｒａｇｅｐａｔｃｈａｒｅａ），计算公式为犕狆犃＝
∑
狀
犻＝１
α犻犼
犖 ×１０
－４，式中，α犻犼
表示某一单一景观类型的斑块面积，犖 表示斑块数量，用于描述景观粒度，在一定意义上揭示景观破碎化；３）平
均斑块周长（ａｖｅｒａｇｅｐａｔｃｈｐｅｒｉｍｅｔｅｒ），计算公式为犈＝犈犻／犖犻，式中，犈犻为第犻类斑块的总周长，犖犻为第犻类斑块
个数，是景观格局最基本的特征之一；４）斑块形状指数（ｐａｔｃｈｓｈａｐｅｉｎｄｅｘ），计算公式为犐犾狊＝０．２５犈犻／ 犃槡 犻，式中，
犈犻为第犻类斑块的总周长，犃犻为第犻类斑块个数，它反映了各种扩散过程的可能性；５）分维数（ｆｒａｃｔａｌ），计算公式
为犉犱＝２ｌｏｇ（犘／４）／ｌｏｇ２犃，式中，犃为斑块的总面积，犘为斑块的周长，它是对不规则图形进行定量描述，反映了
景观形状在空间尺度上的复杂程度。在景观水平（ｌａｎｄｓｃａｐｅｌｅｖｅｌ）上选取了６）多样性指数（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘ），计
算公式为犎＝－∑
犿
犽＝１
（犘犽）ｌｎ（犘犽），式中，犘犽是犽种景观占总面积的比，犿是研究区中景观类型的总数，景观是由单
一要素构成时，景观是均值的，其多样性指数为０，由２个以上的要素构成的景观，当各景观类型所占比例相等
时，其景观多样性为最高，各景观类型所占比例差异增大，则景观的多样性下降；７）优势度指数（ｄｏｍｉｎａｎｃｅｉｎ
ｄｅｘ），计算公式为犇＝犎ｍａｘ＋∑
犿
犽＝１
（犘犽）ｌｎ（犘犽），式中，犘犽是犽种景观占总面积的比，犿是研究区中景观类型的总数，
７２第２０卷第６期 草业学报２０１１年
犎ｍａｘ为研究区各类型景观所占比例相等时，景观拥有的最大的多样性指数，用来表示景观受一种或少数几种景观
类型控制的程度；８）均匀度指数（ｅｖｅｎｎｅｓｓｉｎｄｅｘ），计算公式为犈＝－∑
犿
犻＝１
（狆犻）ｌｎ（狆犻）／ｌｎ犿，式中，狆犻是景观类型犻
所占面积的比例，犿是景观要素类型个数，描述景观中不同景观类型的分配均匀程度；９）破碎度指数（ｆｒａｇｍｅｎｔａ
ｔｉｏｎｉｎｄｅｘ），计算公式为犉＝［（犖－１）／犆］×１００％，式中，犖 为景观中各类斑块体总数，犆为研究区内景观的总面
积与最小的斑块体面积的比值，用来描述景观的破碎化程度；１０）分离度指数（ｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ），计算公式为犉犽＝
犇犽／犛犽，式中，犇犽 为景观类型犽的距离指数，犛犽 为景观类型犽的面积指数，表示某一景观中不同斑块的分离程度，
其值越大，表明景观在地域分布上越分散，景观越复杂［１５１９］。
２　结果与分析
２．１　斑块类型水平上景观变化分析
２．１．１　斑块的粒级结构　祁连山东段地区斑块粒级分布以小斑块和微斑块为主（表１）。１０ｈｍ２ 以下微小斑块
的数量，在１９９４年占总斑块数的９８．１８％，到２００８年则占总斑块数的９６．５７％，整体景观属于粒级结构。微小型
斑块数量多，面积占比小，是造成景观破碎的重要原因。中斑块、大斑块和巨斑块面积占比在１９９４年为７８．４３％，
２００８年为７７．５２％，但斑块的数量少，所占比例甚微，对景观粒级结构影响小。与１９９４年相比，２００８年微斑块数
量明显减少，表明微斑块抵抗外界干扰的能力差，受外界干扰后易发生转化。
表１　祁连山东段景观斑块粒级结构
犜犪犫犾犲１　犃狉犲犪犪狀犱狆犪狋犮犺狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲狋狔狆犲犻狀犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊
斑块粒级
Ｐａｔｃｈｇｒａｄｅ
斑块数目
Ｐａｔｃｈｎｕｍｂｅｒ
１９９４ ２００８
数目比例
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｎｕｍｂｅｒ（％）
１９９４ ２００８
斑块面积
Ａｒｅａ（ｈｍ２）
１９９４ ２００８
面积比例
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆａｒｅａ（％）
１９９４ ２００８
微斑块 Ｍｉｎｉｐａｔｃｈ ４８０７８ ３４６５４ ８６．９７ ８０．６６ １０２２９ ８７０２ ７．８６ ６．６８
小斑块Ｓｍａｌｐａｔｃｈ ６２００ ６８３５ １１．２１ １５．９１ １７８５０ ２０５６５ １３．７１ １５．７９
中斑块 Ｍｉｄｄｌｅｐａｔｃｈ ９２７ １２８６ １．６８ ２．９９ ２３７１５ ４３５２４ １８．２１ ３０．３５
大斑块Ｌａｒｇｅｐａｔｃｈ ６３ １８５ ０．１１ ０．４３ １３３２３ ４３５７８ １２．６１ １８．９６
巨斑块 Ｈｕｇｅｐａｔｃｈ １０ ２ ０．０２ ０．００ ６１９８５ １０７３３ ４７．６１ ２８．２１
２．１．２　斑块类型结构特征变化　１９９４－２００８年，斑块结构总体变化较大，平均面积和平均周长变化相似，平均
形状指数和分维数则基本一致（图１）。灌木、草地、冰雪和裸地的斑块平均面积和平均周长均增大，而森林和水
域的则减小；森林、冰雪、水域的分维数降低，灌木和裸地的分维数增大，草地的分维数变化不大。反映了森林、冰
雪和水域景观小斑块消失或融合，景观斑块形状朝简单、规则方向变化，受人为干扰强烈。对于具有分维结构的
景观，其斑块性在不同尺度上应表现出很大的相似性，其大小反映了人类活动对景观的影响，其值介于１～２。分
维数越接近１，斑块的自相似性越强，斑块形状越有规律，几何形状越简单，说明斑块受人为干扰的程度越大，因
为人为干扰形成的斑块一般几何形状较规则，易出现相似的斑块形状［２０］。
２．１．３　斑块动态演变分析　在祁连山东段地区，占主要优势的景观类型一直为草地，其面积占总面积的４５％左
右。１４年间，研究区内森林、冰雪和水域面积分别减少４．９７％，２．７８％，２．０１％，灌木和裸地面积分别增加６．８２％
和４．９７％（表２）。１９９４－２００８年，森林保存了原有面积的７８．２％，灌木保存了原有面积的６６．７％，有将近３０％
的灌木面积由森林景观演化而来；草地保存了原有面积的８６．３％，变化幅度相对较小，４．８％的草地面积退化为
裸地；１２．７％的冰雪面积转化为裸地，森林与灌木、冰雪与裸地之间转化演变剧烈（表３）。木材买卖、矿产开发、
生活用材造成祁连山森林植被的大幅度减少，并且呈分层递阶逆向演替，乔木林演变成灌木林或疏林地，灌木林
和疏林地演变为草地，草地被开垦为耕地或直接退化成裸地，过度砍伐和放牧是导致森林和草地转化的主要原
因。由于温室效应的影响导致冰雪线上升，加速了冰雪融化从而退化成荒漠或裸岩。
８２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６
图１　祁连山东段景观类型斑块特征变化
犉犻犵．１　犜犺犲狆犪狋犮犺犮犺犪狀犵犲狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲狋狔狆犲犻狀犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊
Ａ：森林Ｆｏｒｅｓｔ；Ｂ：灌木Ｓｈｒｕｂ；Ｃ：草地Ｇｒａｓｓｌａｎｄ；Ｄ：冰雪Ｇｌａｃｉｅｒ；Ｅ：水域Ｒｉｖｅｒ；Ｆ：裸地Ｂａｒｅｌａｎｄ．
表２　祁连山东段景观面积动态变化
犜犪犫犾犲２　犞犪狉犻犪狋犻狅狀狊狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲犻狀犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊犳狉狅犿１９９４狋狅２００８
年份
Ｙｅａｒ
景观类型
Ｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅ
斑块数量
Ｐａｔｃｈｎｕｍｂｅｒ
斑块数量百分比
Ｒａｔｉｏｎｏｆｐａｔｃｈｎｕｍｂｅｒ
（％）
景观面积
Ｌａｎｄｓｃａｐｅａｒｅａ
（ｈｍ２）
景观面积百分比
Ｒａｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅａｒｅａ
（％）
斑块最大面积
Ｌａｒｇｅｓｔｐａｔｃｈａｒｅａ
（ｈｍ２）
１９９４ 森林Ｆｏｒｅｓｔ １１４８７ １９．０９ ２７４４４．８１ ２１．０８ １５４０．１５
灌木Ｓｈｒｕｂ １１７８７ １９．５８ １１７９８．７７ ９．０６ ８４７．９８
草地Ｇｒａｓｓｌａｎｄ １２５１０ ２０．７９ ５９１５０．６８ ４５．４３ １９５２．４５
冰雪Ｇｌａｃｉｅｒ ２４３２ ４．０４ １３２４７．８２ １０．１７ ２００３．２１
水域Ｒｉｖｅｒ １７０５８ ２８．３４ １６５６６．９６ １２．７２ １２．６９
裸地Ｂａｒｅｌａｎｄ ４９１０ ８．１６ １９９８．８８ １．５４ ４１４．３５
２００８ 森林Ｆｏｒｅｓｔ ９７２８ １７．９５ ２０９７３．６０ １６．１１ ９４２．８６
灌木Ｓｈｒｕｂ １３８８０ ２５．６１ ２０６８１．８２ １５．８８ ８８９．９２
草地Ｇｒａｓｓｌａｎｄ １００３９ １８．５２ ５６５１１．６３ ４３．４０ １８９５．５２
冰雪Ｇｌａｃｉｅｒ １７４５ ３．２２ ９６１７．９７ ７．３９ １７４５．２３
水域Ｒｉｖｅｒ １４９４７ ２７．５８ １３９４３．８８ １０．７１ ８．１４
裸地Ｂａｒｅｌａｎｄ ３８５５ ７．１１ ８４７９．０２ ６．５１ ７８２．５１
２．２　景观水平上景观变化分析
２．２．１　景观优势度、多样性与均匀度　多样性指数反映景观类型的多少和景观中斑块的多度和异质性；优势度
９２第２０卷第６期 草业学报２０１１年
反映景观受一种或少数几种景观类型控制的程度，二者从不同侧面反映区域空间的丰富度和受一种或几种景观
要素支配程度，或反映不同景观要素的均匀性和复杂程度。均匀度指数描述景观中各组分分配均匀程度，其值越
大，表明景观各组成成分分配越均匀［２１］。１９９４－２００８年，祁连山东段地区景观多样性指数、均匀度指数有所增大
（表４）。多样性指数和均匀度指数增大说明景观整体多样性水平升高，异质性增大。景观优势度减小，反映了优
势斑块在景观中控制作用减弱，景观向着多元化、均匀化方向发展。这与研究区草地景观面积大，其他景观面积
相对较小，由于草地、森林面积减少，冰雪消融，灌木、裸地面积增加进而导致各景观类型所占比例差异减小有关。
优势度高而多样性低也正反映了研究区草地资源丰富、面积占绝对优势的特点。
２．２．２　景观破碎度与分离度　研究区的破碎指数由１９９４年的０．７０５增加到２００８年的０．７４８，分离度指数由
２．４３降低到２．２５（表４）。景观的破碎度和分离度与人类活动和社会发展有密切关系。分离度指数与人类活动强
度呈负相关关系，开发利用程度越高，分离度越小。破碎度增大和分离度减小则反映了景观受人类活动影响较
大，这主要是由于人类活动引起草地退化，气温升高导致冰川消融，部分景观斑块被其他一种或几种景观类型所
代替，致使巨型和大型斑块破碎成中小斑块造成的。
表３　祁连山东段地区景观元素转移概率矩阵
犜犪犫犾犲３　犜狉犪狀狊犳犲狉犿犪狋狉犻狓狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲犲犾犲犿犲狀狋狊犻狀犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊犫犲狋狑犲犲狀１９９４犪狀犱２００８
１９９４年
Ｙｅａｒ
２００８年 Ｙｅａｒ
森林Ｆｏｒｅｓｔ 灌木Ｓｈｒｕｂ 草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ 冰雪 Ｇｌａｃｉｅｒ 水域Ｒｉｖｅｒ 裸地Ｂａｒｅｌａｎｄ
森林Ｆｏｒｅｓｔ ７８．２ １５．３ ０．５ ０．０ ２．４ ３．６
灌木Ｓｈｒｕｂ ２８．１ ６６．７ ０．４ １．４ ２．８ ０．６
草地Ｇｒａｓｓｌａｎｄ ４．６ ４．６ ８６．３ ０．１ ３．７ ０．７
冰雪Ｇｌａｃｉｅｒ ０．０ ０．０ ０．０ ８５．４ １．９ １２．７
水域Ｒｉｖｅｒ ０．８ ０．５ ０．７ ３．４ ８６．３ ７．３
裸地Ｂａｒｅｌａｎｄ ５．０ ０．１ ４．８ ０．４ ０．０ ８９．７
表４　祁连山东段地区景观特征值
犜犪犫犾犲４　犜犺犲犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狏犪犾狌犲狊狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲犫犲狋狑犲犲狀１９９４犪狀犱２００８犻狀犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊
年份
Ｙｅａｒ
多样性指数
Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘ
优势度指数
Ｄｏｍｉｎａｎｃｅｉｎｄｅｘ
均匀度指数
Ｅｖｅｎｎｅｓｓｉｎｄｅｘ
破碎度指数
Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ
分离度指数
Ｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ
１９９４ ２．１２６ ３．１３４ ０．４６３ ０．７０５ ２．４３
２００８ ２．８３７ ３．０２２ ０．４８５ ０．７４８ ２．２５
变化Ｃｈａｎｇｅ ０．７１１ －０．１１２ ０．０２２ ０．０４３ －０．１８
２．３　景观格局变化的驱动力分析
景观格局、功能和变化是自然因素和人为因素共同作用的结果。自然因素包括气温、降水、地质地貌、土壤
等，人为因素包括人口、技术水平、政策导向等。在几十年甚至百年尺度上，自然因素引起的环境变化幅度相对较
小，人类活动产生的环境变化在强度上超过了自然因素引起的环境变化，是引起景观结构、功能变化的主要因子。
２．３．１　自然因素　由于本研究的时间尺度为１４年，相对较短，研究区的地质、地貌以及土壤等自然因素发生变
化不大，气温和降水相对表现活跃，对景观变化亦影响相对较大。近年来该地区年平均最高气温和年平均最低气
温均呈上升趋势，年平均气温变化的总趋势表现为缓慢上升。１９９０年后，祁连山区异常偏暖、显著偏暖和偏暖年
发生频率显著增加［２２］。由于气候变暖的影响，祁连山区的冰川后退，雪线上升，致使该地区冰雪景观面积减少，
部分转化为裸地。祁连山区的地表径流、河川径流量逐年减少。但近５０年来，祁连山区降水量呈上升趋势，２０
世纪９０年代末至今增幅最大［２３］。这在一定程度上补偿了祁连山区地表径流，减弱了该地区水域面积减少的趋
０３ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６
势。
２．３．２　人为因素　研究区处于林牧交错地带，生态系统十分脆弱。该区森林植被多分布于阴坡、半阴坡，且呈斑
块状，树种多为青海云杉（犘犻犮犲犪犮狉犪狊狊犻犳狅犾犻犪）纯林，结构简单，生长缓慢［１０］。加之独特的地貌特征，限制了区域经
济的发展。当地居民为了生存，开荒、放牧、砍伐木材等活动从来就没有终止过，有些地区甚至有日渐严重的趋
势。这是导致该地区森林面积萎缩，森林退化为灌丛的主要原因。
１９９８年，祁连国家级自然保护区成立。紧接着，国家开始实施西部大开发战略。在此背景下，近年来该地区
重点实行封山育林政策。但由于该地区生态环境，尤其是森林生态环境十分脆弱，一旦破坏，恢复起来难度相当
大。加之政策实施与见效之间存在一定的时间差。在本研究的时间尺度内，该地区的森林退化、面积减少，冰川、
水域面积萎缩的趋势还未从根本上得到扭转。因此，必须制定长期政策，通过科学有效的保护、管理和重建，遏制
森林覆盖率下降和冰川、水域萎缩的态势。
３　讨论与结论
本研究从斑块和景观２个水平研究了祁连山东段地区１９９４－２００８年的景观格局变化，并从自然因素和人为
因素２个方面探讨了研究区景观格局演化的驱动机制。
在斑块类型水平上，１９９４－２００８年，研究区整体景观属于粒级结构，微小型斑块数量多，面积占比小，是造成
景观破碎的重要原因。中斑块、大斑块和巨斑块面积占比大，但斑块的数量少，所占比例甚微，对景观粒级结构影
响小。与１９９４年相比，２００８年微斑块数量明显减少，表明微斑块抵抗外界干扰的能力差，受外界干扰后易发生
转化。与１９９４年相比，２００８年研究区景观发生了较大变化。森林保存了原有面积的７８．２％，灌木保存了原有面
积的６６．７％，２８．１％的灌木面积由森林景观演化而来；草地保存了原有面积的８６．３％，变化幅度相对较小，４．８％
的草地面积退化为裸地，１２．７％的冰雪面积转化为裸地，森林与灌木、冰雪与裸地之间转化演变剧烈。森林、冰雪
和水域景观斑块形状朝简单、规则方向变化。木材买卖、矿产开发、生活用材造成祁连山森林植被的大幅度减少，
并且呈现分层递阶逆向演替，乔木林演变成灌木林或疏林地，灌木林和疏林地演变为草地，草地被开垦为耕地或
直接退化成裸地，过度砍伐和放牧是导致森林和草地转化的主要原因。由于温室效应的影响导致冰雪线上升，加
速了冰雪融化从而退化成荒漠或裸岩。马瑞等［２４］对生态过渡带的研究表明，景观变化不是单纯地由一种景观类
型向另一种景观类型的转换，而与人类干扰方式和强度息息相关。本研究也得出相同结论。
在景观水平上，与１９９４年相比，２００８年祁连山东段地区景观多样性、均匀度、破碎度指数增大，景观优势度、
分离度减小。反映研究区景观整体多样性水平升高，异质性增大，优势斑块在景观中控制作用减弱，景观向着多
元化、均匀化方向发展，这主要是由于研究区草地景观面积大，其他景观面积相对较小，草地、森林面积减少，冰雪
消融，灌木、裸地面积增加进而导致各景观类型所占比例差异减小；人类活动引起草地退化，气温升高导致冰川消
融，部分景观斑块被其他一种或几种景观类型所代替，致使巨型和大型斑块破碎成中小斑块等因素造成的。张明
亮和王海霞［９］研究发现，当斑块数量明显减少，破碎度指数降低，小流域多样性指数有所增加时，表明景观的异质
性程度提高，土地利用向着多元化和均匀化方向发展，水土流失得到有效控制，生态环境有所改善。而本研究中
则出现多样性与破碎度同时增大。
对研究区景观变化的驱动因子分析表明，自然因素中气温升高是导致冰雪景观面积减少的主要原因，降水量
增加则遏制水域面积减少的趋势。人为因素特别是过度砍伐是导致研究区森林面积减少，森林退化为灌丛的根
本因子。近年来，该地区重点实行了“退耕还林还草”、“封山育林”政策，但由于该地区生态环境，尤其是森林生态
环境十分脆弱，一旦破坏，恢复起来难度相当大。在本研究的时间尺度内，该地区的森林退化、面积减少，冰川、水
域面积萎缩的趋势还未从根本上得到扭转。因此，必须制定长期政策，通过科学有效的保护、管理和重建，遏制森
林覆盖率下降和冰川、水域萎缩的态势。
１３第２０卷第６期 草业学报２０１１年
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２３ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６
犆犺犪狀犵犲狊犻狀犾犪狀犱狊犮犪狆犲狆犪狋狋犲狉狀狊犪狀犱狋犺犲犱狉犻狏犻狀犵犳狅狉犮犲犻狀狋犺犲犈犪狊狋犲狉狀犙犻犾犻犪狀犕狅狌狀狋犪犻狀狊
ＬＩＵＪｉｎｇ１，ＬＩＵＸｕｅｌｕ１，ＷＡＮＧＺｈｅｆｅｎｇ２
（１．ＴｈｅＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＴｈｅＣｏｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＲＳ＆ ＧＩＳａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｅｃｏｌｏｇｙ，ｃｈａｎｇｅｓｉｎｌａｎｄｓｃａｐｅｐａｔ
ｔｅｒｎｓａｎｄｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅＥａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．１）Ａｔｔｈｅｐａｔｃｈｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ
ａｒｅａｌａｎｄｓｃａｐｅｗａｓａｇｒａｉｎｇｒａｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎ１９９４ａｎｄ２００８．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｓ，ｂｕｔａｓｍａｌａｒｅａｏｆ
ｍｉｎｉａｎｄｓｍａｌｐａｔｃｈｅｓｗｈｉｌｅｉｎｃｏｎｔｒａｓｔ，ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｆｅｗｍｉｄｄｌｅ，ｌａｒｇｅａｎｄｈｕｇｅｐａｔｃｈｅｓｂｕｔｔｈｅｙｏｃｃｕｐｉｅｄａ
ｌａｒｇｅａｒｅａ．ＴｈｅｒｅｗｅｒｅｇｒｅａｔｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅＥａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｌａｎｄｓｃａｐｅｆｒｏｍ１９９４ｔｏ２００８．Ｔｈｅａｒｅａｓ
ｏｆｆｏｒｅｓｔ，ｓｈｒｕｂａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｒｅｍａｉｎｅｄａｔ７８．２％，６６．７％ａｎｄ８６．３％ｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌａｒｅａｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ
２８．１％ｏｆｔｈｅｓｈｒｕｂａｒｅａｃａｍｅｆｒｏｍｔｈｅｆｏｒｅｓｔｌａｎｄｓｃａｐｅ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｙ，４．８％ｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｇｒａｓｓｌａｎｄａｒｅａａｎｄ
１２．７％ｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｎｏｗａｒｅａｈａｄｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｏｂａｒｅｌａｎｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｗａｓａｄｒａｍａｔｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅ
ｔｗｅｅｎｆｏｒｅｓｔｓａｎｄｓｈｒｕｂｓ，ｓｎｏｗａｎｄｂａｒｅａｒｅａｓ．Ｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｐａｔｃｈｅｓｏｆｆｏｒｅｓｔ，ｓｎｏｗａｎｄｗａｔｅｒｂｅｃａｍｅｍｏｒｅ
ｓｉｍｐｌｅａｎｄｒｅｇｕｌａｒｉｚｅｄ．２）Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｅｖｅｎｎｅｓｓａｎｄｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓ
ｏｆｔｈｅＥａｓｔｅｒｎＱｉｌｉａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｉｎ２００８ｉｎｃｒｅａｓｅｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｉｎ１９９４，ｗｈｉｌｅｌａｎｄｓｃａｐｅｄｏｍｉｎａｎｃｅａｎｄ
ｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｅｖｅｌｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔ
ｒｏｌｅｏｆｍａｉｎｐｌａｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｗｈｉｃｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｗａｒｄｓｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｏｍｏｇｅｎｉｚａ
ｔｉｏｎ．３）Ｎａｔｕｒａｌｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅａｎｄｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｎｏｗａｒｅａ，ｗｈｉｌｅｐｒｅｃｉｐ
ｉｔａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｄｅｃｌｉｎｅｉｎｗａｔｅｒａｒｅａ．Ｈｕｍａｎｆａｃｔｏｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｏｇｇｉｎｇ，ｗａｓｆｕｎ
ｄａｍｅｎｔａｌｆｏｒｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｏｒｅｓｔａｒｅａａｎｄｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｔｏｓｈｒｕｂｌａｎｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌａｎｄｓｃａｐｅｐａｔｔｅｒｎ；ｃｈａｎｇｅ；ｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅ
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