全 文 ：第 ws卷 第 u期
u s s w年 v 月
林 业 科 学
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¤µqou s s w
海南岛植被景观的斑块特征
郭志华 肖文发 蒋有绪
k中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 利用 ŠŒ≥工具 o基于 tΒxs万海南岛植被图 o研究了海南岛植被斑块的大小和形状特征 ∀斑块数量 !平均
斑块面积 !标准差 !斑块总面积 !最小斑块面积 !最大斑块面积 !极差 !偏度 !峰度 !中位数 !众数等统计量被用于描述
海南岛植被景观的斑块大小特征 ~正态分布 !Š¤°°¤分布 !对数正态分布 !• ¬¨¥∏¯¯ 分布和指数分布等概率分布类型
被用于检验各类植被景观斑块大小的分布特征 ∀同时 o还检验了海南岛各类型植被景观斑块的复杂性 ∀用 Žµ∏°2
°¨¯等和李哈滨及 Ž¯¬±®¨ ±ª¨µª等提出的公式可获得海南岛植被斑块分维数的可靠估计 ∀对于数量较多的基本类型
斑块 o斑块分维数与斑块大小特征变量之间的相关分析表明 }分维数 ∆u 与斑块平均面积呈正相关 o与斑块面积标
准差 !最大斑块面积 !斑块面积极差 !偏度值呈负相关 ∀z大类型植被斑块的分维数从大到小依次是热性针叶林 !阔
叶林 !草丛 !灌丛 !人工林 !农田和水生植被 ∀除灌丛与阔叶林 !灌丛与人工林及草丛与农田之间的分维数无显著差
异外 o其余两两之间的分维数均有显著或极显著差异 ∀此外 o还确定了海南岛植被景观斑块的尺度域 ∀对于斑块
数较多的 x大类型植被 o当斑块面积大于或小于 z1w ®°u 时 o斑块形状的复杂性明显不同 ∀
关键词 } 海南岛 o植被景观 o斑块特征 o分维数
中图分类号 }±|w{1tx 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsu p sss| p sz
收稿日期 }ussu p tu p ts ∀
基金项目 }国家自然科学基金重点项目kv|{vsvtsl资助 ∀
Πατχη Χηαραχτεριστιχσ οφ τηε ςεγετατιον Λανδσχαπειν Ηαιναν Ισλανδ
Š∏² «¬«∏¤ ÷¬¤² • ±¨©¤ ¬¤±ª≠²∏¬∏
kΤηε Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψo Ενϖιρονµεντ ανδ Προτεχτιον o Χηινεσε Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } •¬·«·«¨ ¤¬§²©·«¨ ŠŒ≥·²²¯ „• ≤Ќ‘ƒ’ o¥¤¶¨§²±·«¨ ‹¤¬±¤± √¨ ª¨·¤·¬²± °¤³¤··«¨ ¶¦¤¯¨²©tΒxss sss o·«¨ ¦«¤µ2
¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©·«¨ ³¤·¦«¶¬½¨ ¤±§¶«¤³¨ ¬± ‹¤¬±¤± √¨ ª¨·¤·¬²± ¤¯±§¶¦¤³¨ º¨ µ¨ ¤±¤¯¼½¨ §q≥¨ √¨ µ¤¯ ¥¤¶¬¦§¨¶¦µ¬³·¬√¨ ¶·¤·¬¶·¬¦¶¬±¦¯∏§¬±ª
±∏°¥¨µ²©³¤·¦«¨¶o¤√¨ µ¤ª¨ ³¤·¦«¶¬½¨ o¶·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±o·²·¤¯ ³¤·¦«¶¬½¨ o°¬±¬°∏° ³¤·¦«¶¬½¨ o°¤¬¬°∏° ³¤·¦«¶¬½¨ oµ¤±ª¨ o
¶®¨ º±¨ ¶¶o®∏µ·²¶¬¶o°¨ §¬∏°o°²§¨ ¤±§ ·¨¦qoº¨ µ¨ ¦«²¶¨±·²§¨¶¦µ¬¥¨ ·«¨ ¶¬½¨ ©¨¤·∏µ¨¶²©³¤·¦«¨¶q„±§¶²°¨ ®¬±§¶²©³µ²¥¤¥¬¯¬2
·¼ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¬±¦¯∏§¬±ª±²µ°¤¯ oŠ¤°°¤o ²¯ª±²µ°¤¯ o • ¬¨¥∏¯¯ o¤±§ ¬¨³²±¨ ±·¬¤¯ oº¨ µ¨ ¦«²¶¨±·²¦«¤µ¤¦·¨µ¬½¨ ·«¨ ³¤·¦«¶¬½¨ §¬¶2
·µ¬¥∏·¬²±¶©²µ¤¯¯³¤·¦«·¼³¨¶¬± ‹¤¬±¤±qŒ± ‹¤¬±¤±¬¶¯¤±§o·«¨µ¨ º¨ µ¨ vy ²¯º¨ µ2¯ √¨¨ ¯ ³¤·¦«·¼³¨¶¬±·²·¤¯ o¤±§·«¨¼ ¥¨ ²¯±ª·²z
«¬ª«¨µ2¯ √¨¨ ¯ ³¤·¦«·¼³¨¶o±¤°¨ ¼¯·µ²³¬¦¤¯ ±¨ §¨¯¨©²µ¨¶·¶o¥µ²¤§¯ ¤¨√¨ ¶©²µ¨¶·¶o¶«µ∏¥o¥µ∏¶«º²²§o¦µ²³¯¤±§o °¤±2°¤§¨ ©²µ¨¶·¶o
º¤·¨µ√¨ ª¨·¤·¬²±oº«¬¦«¦²±·¤¬±¨ §y o{x ottu oyz otst o|x ¤±§v ²¯º¨ µ2¯ √¨¨ ¯³¤·¦«·¼³¨¶µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q²¶·²©·«¨ ³¤·¦«¨¶º¨ µ¨
³²¶¬·¬√¨ 2¶®¨ º¨ §o¤±§¦²°³¤µ¤·¬√¨ ¼¯ o·«¨ ²¯ª±²µ±¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¦²∏¯§¥¨ ∏¶¨§·²¦«¤µ¤¦·¨µ¬½¨ ·«¨ ³¤·¦«¶¬½¨ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±¬± ‹¤¬±2
¤±q „··«¨ ¶¤°¨ ·¬°¨ o·«¨ ³¤·¦«¦²°³¯ ¬¨¬·¼ º¤¶ ¬¨¤°¬±¨ §©²µ¤¯¯®¬±§¶²©√¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶¬± ‹¤¬±¤±q„¦¦²µ§¬±ª·²·«¨ ·º² °¨ ·«2
²§¶³µ²³²¶¨§¥¼ Žµ∏°°¨ ¯ ετ αλqkt|{zl ¤±§¬kt||ul oŽ¯¬±®¨ ±ª¨µªkt||wl o·«¨ ©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±¦²∏¯§¥¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¨§ ©¨©¨¦·∏2
¤¯ ¼¯ qƒ²µ·«²¶¨ ²¯º2¯ √¨¨ ¯ √¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶º¬·«°²µ¨ ³¤·¦«¨¶o·«¨ ©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²± ∆u «¤¶¤³²¶¬·¬√¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³º¬·«·«¨ ¤√¨ µ¤ª¨
³¤·¦«¶¬½¨ o¤ ±¨ ª¤·¬√¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ º¬·«·«¨ ¶·¤±§¤µ§ §¨√¬¤·¬²±o °¤¬¬°∏° ³¤·¦«¶¬½¨ oµ¤±ª¨ o¶®¨ º±¨ ¶¶©²µ ¤¨¦« ³¤·¦«·¼³¨ q
„°²±ª·«¨ z «¬ª«2¯ √¨¨ ¯ ³¤·¦«·¼³¨¶o·«¨ ©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±²©·µ²³¬¦¤¯ ±¨ §¨¯¨©²µ¨¶·¶º¤¶·«¨ «¬ª«¨¶·o±¨ ¬·º¨ µ¨ ¥µ²¤§¯ ¤¨√¨ ¶©²µ¨2
¶·¶o¥µ∏¶«¯¤±§o¶«µ∏¥¤±§°¤±2°¤§¨ ©²µ¨¶·¶o¤±§·«¨ ©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±²©¦µ²³¯¤±§º¤¶√¨ µ¼ ²¯º q„¯·«²∏ª«·«¨µ¨ º¨ µ¨ ±²·¶¬ª±¬©2
¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨¶¬±©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²± ¥¨·º¨ ±¨ ¶«µ∏¥¤±§¥µ²¤§¯ ¤¨√¨ ¶©²µ¨¶·¶o¤±§¥¨·º¨ ±¨ ¶«µ∏¥¤±§°¤±2°¤§¨ ©²µ¨¶·¶o¶¬ª±¬©¬2
¦¤±·²µ√¨ µ¼ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨¶ ¬¨¬¶·¨§¥¨·º¨ ±¨ √¨¨ µ¼·º² ²©·«¨ ²·«¨µ³¤·¦«·¼³¨¶q ²µ¨²√¨ µo·«¨ §²°¤¬±¶²©¶¦¤¯ ¶¨ º¨ µ¨
¬§¨±·¬©¬¨§q°¤·¦«¨¶º¬·« ¤¯µª¨µ·«¤± z1w ®°u «¤§°²µ¨ ¦²°³¯ ¬¨¶«¤³¨ ·«¤±·«²¶¨ º¬·«¶°¤¯¯¨µ·«¤± z1w ®°u q
Κεψ ωορδσ} ‹¤¬±¤±Œ¶¯¤±§o∂ ª¨¨·¤·¬²± ¤¯±§¶¦¤³¨ o°¤·¦«¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶oƒµ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±
植被的斑块特征是植物群落最重要的空间特征之一 o斑块特征是景观空间结构的一个主要参数k肖笃
宁 ot||tl ∀斑块大小与生态系统的能量流动 !物质循环 !物种及其他生态学现象与过程等息息相关 o斑块大
小 !形状和分布对动物的迁移 !生物多样性的分布有重要影响k…²¯ª¨µετ αλqot||t ~∂¤± „³¨ §¯²²µ± ετ αλqot||w ~
¦Œ±·¼µ¨ ot||x ~‹¤µµ¬¶²±ot||z ~邬建国 ousssl ∀斑块大小和隔离度还影响物种灭绝和定居 o生境的破碎化限制
了小斑块中物种数量的增加k • ¤«¯¥¨µª ετ αλqot||yl ∀因此 o正确理解森林斑块的大小 !形状和位置k即格局l
与生态学过程的关系 o是合理设计森林经营策略的基础k°¤± ετ αλqousstl ∀另外 o岛屿生物地理学认为 }在距
离相同的条件下 o岛屿面积越大 o岛上的物种数量越多k • ¤µ§¯¨ ετ αλqot||zl o而缓冲区的面积太小也是保护
区内大型肉食动物消失的重要原因k • ²²§µ²©©¨ ετ αλqot||{l ∀在自然保护区规划设计时 o保护区的大小是最
主要的考虑因素 ∀所以 o研究景观斑块的大小特征有利于保护区的规划设计 ∀
过去描述斑块形状的指标通常是形状指数 o但形状指数不能提供斑块形状复杂性的直接度量k刘灿然 o
usssl ∀近年来 o常用分维方法来进行生态学的格局分析k ¤¯§¨±²©© ετ αλqot||v ~≤¤¬± ετ αλqot||z ~王宪礼等 o
t||z ~‘¬®²µ¤ ετ αλqot||| ~刘灿然 ousssl ∀利用专题地图来研究景观斑块大小特征及其分形是常用的手段k郭
晋平等 ousss¥~马克明等 ousss ~刘灿然 ousssl ∀已收集的海南岛相关专题地图有 }tΒts万土地利用图 otΒus
万林相图和 tΒxs万植被图 ∀由于海南岛土地利用图仅仅将森林景观划分为林地和非林地 o而林相图仅根
据林相分类 o所以 o这两种数据均不能满足植被景观的研究所需 ∀于是 o本研究选择由中国科学院华南植物
研究所绘制的海南岛植被图作为植被景观斑块研究的数据源 ∀
中国科学院华南植物研究所kt|{|l在 t|{s ) t|{{年间经地面样地调查 o借助于卫片 !航片等绘制了广东
省植被类型图k包含海南岛植被l ∀海南岛植被类型包括热性针叶林 !阔叶林 !灌丛 !草丛 !农业植被 !人工林
和水生植被等 z大类型 ∀其中阔叶林又包括常绿阔叶林 !季雨林 !雨林 !红树林 !竹林等 x个类型 ∀上述 z大
类型植被景观分别包含 t !tu !z !x !w !y和 t个基本类型 o共计 vy个基本类型植被景观 ∀利用 „• ≤Ќ‘ƒ’和数
字化仪将植被图数字化以提取斑块信息 ∀相临的基本类型斑块通过去除公共边而生成 z大类型植被斑块 ∀
研究海南岛植被斑块的大小及分形特征 o评价不同类型 !不同尺度上的植被斑块复杂性 o既可为探讨海
南岛景观格局的动态变化规律奠定基础 o也可为海南岛景观水平上的生物多样性保护提供理论基础 ∀
t 研究方法
111 斑块大小特征的研究方法
植被景观斑块的大小特征及分布规律采用以下统计量来描述 }斑块数 !平均斑块面积 !斑块面积标准差 !
斑块总面积 !最小斑块面积 !最大斑块面积 !斑块面积极差 !斑块面积分布的偏度系数 !斑块面积分布的峰度
系数 !斑块面积的中位数和众数等 ∀
本文选择了正态分布 !Š¤°°¤分布 !对数正态分布 !• ¬¨¥∏¯¯ 分布 !指数分布等来检验海南岛植被斑块大
小分布的概率分布类型 ∀离散数据的分布相似性检验用 ≥°¬µ±²√方法 ∀
112 斑块分形的研究方法
单个斑块的分维数从下式求得kƒµ²«±ot||{l }
Π € κΑ∆Πu ktl
式中 oΠ是斑块的周长 oκ是常数 oΑ是斑块的面积 o∆为分维数 ∀
对于同一类斑块的分维数 o均采用最小二乘法 o通过求回归系数的方法获得 ∀
方法 t } ±¯Π€ αt n βu ±¯Α kul
方法 uk李哈滨 ot||u ~Ž¯¬±®¨ ±¥¨µªot||wl }¯±Α€ αt n βu ±¯Π kvl
kul式中 oαt 为该直线在 ±¯Π轴上的截距 o βt 为该直线的斜率kŽµ∏°°¨ ¯ ετ αλqot|{zl o分维数 ∆t € uβt ~kvl式
中 oαu 为直线在 ±¯Α轴上的截距 oβu 为该直线的斜率 o分维数 ∆u € uΠβu ∀利用kul和kvl式分别计算了海南岛
不同等级类型植被斑块的分维数 o并分析了分维数与斑块大小特征之间的相关性 o检验了不同等级类型植被
斑块分维数的差异显著性 o进而探讨了海南岛植被斑块的尺度域问题 ∀所有数量统计分析均在 ≥„≥软件下
进行 ∀
u 结果
211 斑块大小
st 林 业 科 学 ws卷
vy个基本类型的统计量计算结果表明 }水稻群落k≤²°° q Ορψζα σατιϖαl的斑块数最多kyxl o占总斑块数的
tu h以上 ~最少斑块数为 t o如海南锥 p竹叶木姜林k≤²°° qΧαστανοπσισ ηαινανενσισn Λιτσεα πσευδοελονγαταl !银
叶树林k≤²°° q Ηεριτιερα λιττοραλισl等 ∀平均面积最大的是青皮 p山荔枝林k≤²°° q ςατιχα αστροτριχηα n Λιτχηι
χηινενσισ √¤µq ευσποντανεαlk达 uwz1s®°ul o最小的是银叶树林k仅 s1x®°ul o两者相差约 xss倍 ∀标准差最大的
是青皮 p山荔枝林 ∀总面积最大的是水稻群落 o达 x u{z1| ®°u ~最小的是银叶树林 ∀在各基本植被类型中 o
最小面积k ΜΝl最大的是桃金娘灌丛k≤²°° qΡηοδοµψρτυσ τοµεντοσαlk达 ttu1v ®°ul o最小的是红海榄林
k≤²°°1 Ρηιζοπηορα στψλοσαl和银叶树林k为 s1x ®°ul ~最大面积k ΜΞl最大的是水稻k为 t v{w1v ®°ul ~变异系数
k Χςl以水稻群落最大k为 uv{1wl ~面积极差k ΡΓl最大的也是水稻群落k达 t v{u1s ®°ul ~从偏度系数k ΣΚl来
看 o除斑块数少k  wl的类型外 o多数类型植被斑块的偏度系数  s o仅鸡毛松林k≤²°° q Ποδοχαρπυσιµβριχα2
τυσl !青皮竹林k≤²°° q Βαµβυσα τεξτιλισl为负 ∀这表明多数植被类型斑块大小的分布是正偏的 o并且绝大多数
斑块面积的中位数 Μ∆和众数 ΜΟ都小于其平均面积 ∀从峰度值k ΚΤl来看 o大多数类型斑块的 ΚΤ值为正 o
少数为负 o表明这些类型斑块大小的分布曲线是尖峭峰 o且以水稻群落的 ΚΤ值为最大kvv1zl ∀
表 1 7 大类型植物群落斑块大小的描述性统计量 ≠
Ταβ . 1 ∆εσχριπτιϖε στατιστιχαλ ϖαλυεσφορ τηε πατχη σιζε οφ 7 ηιγηερ2λεϖελτψπεσ
×¼³¨ Ν ΑΑ Σ∆ ΤΑ ΜΝ ΜΞ Χς ΡΓ Μ∆ ΜΟ ΣΚ ΚΤ
׃ y ts1t ts1u ys1v v1v vs1y tst1{ uz1v y v1v u1u{ x1vv
…ƒ {x yz1s tt|1s y s|x1v s1x y|x1z tzz1z y|x1u tt1y z1u u1zx |1ux
≥ ttu x|1t {x1| z s|s1| u1z yu{1z twx1w yuy u|1w w1w v1{y t|1v
… yz yu1z{ {z1u w vvt1| u1w w|t1v tv{1| w{{1| ut1| u1w u1wy z1{v
≤ tst {{1v t|t1w ts txv u1w t v{w1v uty1{ t v{t1| vu1u w1v w1yw uw1v
ƒ |x xt1{ {|1x y syx1{ t1y wwx tzu1z wwv1w tw1x x1s u1{z {1tw
• v vu1t wt1w |y1u x1t z|1z tu|1s zw1y tt1w x1t t1y| 1
≠ Ν }斑块数 ‘∏°¥¨µ²©³¤·¦«¨¶~ ΑΑ}平均斑块面积 „√¨ µ¤ª¨ ¤µ¨¤²©³¤·¦«¨¶~ Σ∆ }标准差 ≥·¤±§¤µ§⁄¨ √¬¤·¬²±~ ΤΑ}斑块总面积 ײ·¤¯ ¤µ¨¤~ ΜΝ}最小斑
块面积 ¬±¬°∏° ¤µ¨¤~ ΜΞ }最大斑块面积 ¤¬¬°∏° ¤µ¨¤~ Χς}变异系数 ≤²¨©©¬¦¬¨±·²©√¤µ¬¤±¦¨ ~ ΡΓ }极差 •¤±ª¨ ~ Μ∆ }中位数  §¨¬¤±~ ΜΟ }众数
²§¨ ~ ΣΚ}偏度系数 ≥®¨ º±¨ ¶¶~ ΚΤ }峰度系数 Ž∏µ·²¶¬¶~׃ }热性针叶林 ×µ²³¬¦¤¯ ±¨ §¨¯¨©²µ¨¶·¶~…ƒ }阔叶林 …µ²¤§¯ ¤¨√¨ ¶©²µ¨¶·¶~≥ }灌丛 ≥«µ∏¥~…}草
丛 …µ∏¶«º²²§~≤ }农田 ≤µ²³¯¤±§~ ƒ }人工林 ¤±2°¤§¨ ©²µ¨¶·¶~ • }水生植被 • ¤·¨µ√ ª¨¨·¤·¬²±~下同 ׫¨ ¶¤°¨ ¥¨ ²¯º q
在阔叶林斑块中 o海南岛季雨林的斑块数最多 o其平均斑块面积 !标准差 !总面积 !最大斑块面积 !斑块面
积极差 !偏度系数 !中位数等最大 ∀这说明 o季雨林在海南岛的分布很广且破碎 ∀雨林的最小斑块面积 !变异
系数和众数等值最大 ∀红树林的峰度系数最大 ∀除竹林外 o其他阔叶林斑块面积的分布曲线都是正偏态 ~常
绿阔叶林和竹林斑块面积的分布曲线为平阔峰 o其余为尖峭峰 ∀由于红树林仅仅分布在淤泥质的海滩 o因
此 o其平均斑块面积最小 ∀竹林的平均斑块面积也不大kts1s ®°ul o这些都与人类活动的影响有关 ∀
从 z大类型植被斑块的上述统计量k表 tl可以看出 o灌丛和农田的斑块数量最多 o水生植被的斑块数量
最少 ∀农田斑块的平均面积和总面积均最大 o这表明海南岛的土地利用方式以农耕为主 o且多集中成片 ∀此
外 o农田植被的最大斑块面积 !斑块面积的变异系数 !极差 !中位数 !偏度值和峰度值在各大类型中均最大 ∀
农田的总面积为 ts txv ®°u o约占海南岛面积的 vs h ∀其次是灌丛kz s|s1| ®°ul !阔叶林ky s|x1v ®°ul !人工
林ky syx1{ ®°ul和草丛kw vvt1| ®°ul o大约分别占海南岛面积的 ut h !t{ h !t{ h !t{ h和 tv h ∀热性针叶林
和水生植被的面积很小 o均不及海南岛面积的 s1x h ∀虽然海南岛的森林约占岛屿的 vy h o但天然林k阔叶
林l所占比重不大 o且阔叶林斑块大小的变异很大 o其 Σ∆ € tt|1s oΧς€ tzz1z o最大斑块面积是最小斑块面积
的 t wss倍左右 o这除了与地形破碎有关外 o还表明了海南岛森林植被深受人类活动影响 ∀海南岛少数民族
多有刀耕火种的农作习惯 o致使大片森林退化为灌丛和草丛 o严重地影响了当地的林业发展 ∀各大类型斑块
大小的偏度值和峰度值均为正 o表明这些斑块面积的分布都是不对称的 o并且都是正偏k即右偏l和尖峭峰 o
其中农田斑块面积的分布曲线最右偏和最陡峭 ∀
212 斑块大小的分布
为了更好地反映各大类型斑块大小的分布特征 o将斑块大小分为 vt个等级 o它们分别是  x !≈x otsl !
≈ts ousl !≈us ovsl !≈vs owsl , ,≈u{s ou|sl !∴u|s o单位是 ®°uk图 tl ∀由于热性针叶林和水生植被的斑块数
量少 o因此仅讨论其余 x大类型斑块的大小分布特征 ∀从图中可知 ox大类型植被景观均以  ts ®°u 的斑块
tt 第 u期 郭志华等 }海南岛植被景观的斑块特征
图 t x大类型斑块的频数分布和面积分布k面积单位为 ®°ul
ƒ¬ªqt °¤·¦«©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ¤±§³¤·¦«¤µ¨¤§¬¶·µ¬¥∏·¬²±©²µ·«¨ x «¬ª«¨µ2¯ √¨¨ ¯·¼³¨¶k¤µ¨¤∏±¬·¬¶®°ul
数量最多 ∀阔叶林在第一个等级k  x ®°ul上的斑块数最多 o灌丛 !草丛和农田在第三等级≈ts ∗ us ®°ul上的
数量最多 o而人工林却在≈x ∗ ts ®°ul的数量最多 ∀大斑块的数量虽少 o却占有很大比例的面积 o尤其以阔叶
林 !农田和人工林等类型更明显 ∀从斑块大小的分布来看 o各大植被类型的分布显然都是正偏的k图 tl ∀相
对地 o草丛斑块面积的变化较小 o人工林斑块面积的变化最大 ∀对数量大于 vs的 x大类型植被斑块进行分
布函数的拟合检验 o结果见表 u ∀从表 u中可知 o这 x大类型植被斑块的分布都不是正态分布和指数分布 o并
且本文所选的分布函数均不能反应人工林斑块大小的分布特征 ∀相对地 o对数正态分布能较好地反应各大
类植被斑块的分布特征 ∀阔叶林斑块大小的分布对 Š¤°°¤和 • ¬¨¥∏¯¯ 分布的拟合较好 ∀
表 2 5 大类型植被斑块与几种分布类型的拟合结果 ≠
Ταβ . 2 Ρεσυλτσ οφ 5 τψπεσ ατ ηιγηερ2λεϖελτο α φεω κινδσ οφ διστριβυτιον
类型
×¼³¨
正态分布
‘²µ°¤¯ §¬¶·µ¥∏·¬²±
Š¤°°¤分布
Š¤°°¤§¬¶·µ¬¥∏·¬²±
kςul
对数正态分布
²ª±²µ°¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±
ςu Ž¯
• ¬¨¥∏¯¯分布
• ¬¨¥∏¯¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±
kςul
指数分布
∞¬³²±¨ ±·¬¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±
ςu Ž¯
…ƒ 3 3 ) 3 3 3 ) 3 3 3 3 3 3
≥ 3 3 3 3 3 3 ) 3 3 3 3 3 3 3 3
… 3 3 3 3 3 3 ) 3 3 3 3 3
≤ 3 3 3 3 3 3 3 3 ) 3 3 3 3 3 3 3 3 3
ƒ 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
≠ ςu 和 Ž¯分别代表 ςu 检验与 Ž²¯ °²ª²µ²√检验 ~) 代表在 π € s1t水平上无显著差异 ~3 o 3 3 和 3 3 3 分别代表在 π € s1t !s1sx和 s1st水平上
有差异 ∀ ςu ¤±§Ž¯µ¨©¨µ·² ςu ¤±§Ž²¯ °²ª²µ²√ ·¨¶·~ ) °¨ ¤±¶±²¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨ ¤··«¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯ √¨¨ ¯ π € s1t ~ 3 o3 3 ¤±§ 3 3 3 °¨ ¤±¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©2
©¨µ¨±¦¨ ¤··«¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯ √¨¨¯ π € s1t o π € s1sx ¤±§ π € s1st µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
对 x大类型植被斑块分布函数的相似性进行 ≥¬°¬µ±²√检验k表 vl o结果表明 }仅阔叶林和人工林 !灌丛和
农田之间无显著差异外 o其余类型之间均存在显著或极显著差异 ∀阔叶林与人工林之间无显著差异显示了
森林植被的共同属性 o而灌丛与农田斑块大小分布的相似性说明两者受到人类活动深刻影响 ∀
表 3 5 大类型植被斑块两两之间
分布函数相似性 Σιµιρνοϖ检验
Ταβ . 3 Σιµιρνοϖτεστ φορ τηε διφφερενχειν τηε πατχη σιζε
διστριβυτιον βετωεεν εϖερψτωο οφ τηε 5 τψπεσ
…ƒ
≥ 3 3 3 ≥
… 3 3 3 3 3 3 …
≤ 3 3 3 ) 3 3 ≤
ƒ ) 3 3 3 3 3 3 3 3 3
213 斑块的分维
u1v1t 各基本类型植被斑块的分维 用两种方法计算海
南岛 vy个基本植被类型的分维数 ∀结果表明 }当斑块数较
少时 o均出现分维数小于 t或大于 u的异常情况 o效果欠
佳 ~用方法 u计算的分维数比用方法 t计算的分维数稍大 o
但当斑块数较多时 o计算结果的差异不大 o因此 o在斑块数
较多时用这两种方法均可获得对斑块分维数的可靠估计 ∀
对于数量大于 us的 tt个基本类型 o其分维数 ∆t 与 ∆u 之间具有很强的正相关性kρ€ s1|ys z o π 
s1stl ∀斑块的分维数 ∆t 及 ∆u 与其描述性统计量之间的相关性见表 w ∀从表 w可知 o分维数 ∆t 与各项统
计量之间均没有显著的相关性kπ  s1tl o但 ∆u 却与 ΑΑ!Σ∆ !ΜΞ !ΡΓ和 ΣΚ等之间存在不同程度的相关性 ∀
ut 林 业 科 学 ws卷
分维数 ∆u 随斑块平均面积的增加而增加ks1sx  π  s1tl o随斑块面积标准差的增加而降低kπ  s1stl o随最
大斑块面积的增加而减小ks1st  π  s1sxl o随斑块面积极差的增大而降低ks1st  π  s1sxl o随偏度值的增
加而降低ks1sx  π  s1tl ∀对斑块数大于 us的 tt个基本类型植被斑块的分维数进行两两之间的差异显著
性检验 ∀结果表明 o山地雨林 !丘陵山地草丛 !水稻群落和木麻黄林等植被斑块的分维数与多数类型植被斑
块分维数之间有显著差异 o而其余类型大多与别的斑块分维数之间无显著差异 ∀相反 o并未发现同一大类型
植被斑块之间分维数差异不显著的现象 ∀
表 4 分维( ∆1 , ∆2 )与描述性统计量之间的相关分析(Πεαρσον相关)
Ταβ . 4 Τηε χορρελατιον αναλψσισ βετωεεν φραχταλ διµενσιον ( ∆1 , ∆2 ) ανδ τηε δεσχριπτιϖε στατιστιχαλ ϖαριαβλεσ
ΑΑ Σ∆ ΜΝ ΜΞ Χς ΡΓ Μ∆ ΜΟ ΣΚ ΚΤ
∆t s1us{ w ) p s1uwy s ) p s1tzu v ) p s1tzz x ) p s1t{x t ) p s1tzx x ) p s1tyx z ) p s1tzt { ) p s1twu s ) p s1szu y )
∆u s1vv| t 3 p s1v|s s 3 3 3 s1sz{ v ) p s1vxt t 3 3 p s1ux{ s ) p s1vxu w ) p s1twx x ) s1szz x ) p s1vwv { 3 p s1t{x v )
u1v1u 各大类型植被斑块的分维 z大类型植被斑块的分维数及相关统计量见表 x ∀从表中可知 o¯±Α和
±¯Π之间的相关系数都很大 o都达到极显著水平kπ  s1stl ~水生植被的分维数小于 t o这是因为其斑块数很
少的缘故 ~热性针叶林的分维数最大 o其余依次是阔叶林 !草丛 !灌丛和人工林 o农田的分维数很小 ∀这种分
维数的变化特征与北京植被斑块分维数的变化特征略有不同k刘灿然等 ousssl ∀
表 5 7 大类型群落斑块的分维及相关统计量 ≠
Ταβ . 5 Εστιµατιον οφ φραχταλ διµενσιον ανδ ρελατεδ στατιστιχσ
φορ εαχη οφ τηε 7 ηιγηερ2λεϖελ πατχη τψπεσ
类型 ×¼³¨¶ Ν ΧΡ ∆t ∆u
׃ y s1||{ v t1yxz x t1yyv w
…ƒ {x s1|{w | t1wy| x t1xtw {
≥ ttu s1|x| v t1v{u x t1xsu u
… yz s1|ys v t1wtw y t1xvw s
≤ tst s1|zt { t1uz| { t1vxx u
ƒ |x s1|zs { t1vyw x t1ww{ s
• v s1|z{ { s1|w| w s1||t s
≠ ΧΡ表示 ±¯Α和 ±¯Π之间的相关系数 ΧΡ ¬¶·«¨ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬2
¦¬¨±·¥¨·º¨¨ ± ±¯Α¤±§ ±¯Πq
对数量大于 us的 x大类型植被斑块的分维数
两两之间进行差异性检验 o结果表明 o除灌丛与阔叶
林 !灌丛与人工林及草丛与农田之间 o它们形状的复
杂性无显著差异外 o其余两两之间均有显著或极显
著差异 ∀
u1v1v 尺度域的确定 从 x大类型植被斑块 ±¯Α
与 ±¯Π的散点图k图 ul可知 o在 ±¯Α的定义域内 o各
大类型植被斑块 ±¯Α和 ±¯Π之间不是简单的线性关
系 o特别是对阔叶林斑块而言 ∀这就表明 o海南岛各
大类型植被斑块在不同尺度域内的分维数不同 o其
转折点大约在 ±¯Α€ u附近k图 ul ∀
将 x大类型植被的所有斑块 o按 ±¯Α u和 ±¯Α u分成两部分 o应用kul式 o再分别求各大类型植被每部
分的分维数 o并进行差异显著性检验 ∀结果表明 o各大类型的大 !小斑块的分维数之间均有显著差异 ∀因此 o
可以将 x大类型植被斑块按 ±¯Α€ u将尺度域分成两部分 o这表明 }在斑块面积 Α€ u¨ Υz1wk®°ul左右时 o斑
块形状的复杂性发生了显著变化kπ  s1sxl ∀
v 讨论
311 关于斑块的分类 !界定
景观生态学研究的一个基本出发点就是斑块的界定 o即斑块的分类和划界 ∀但是 o关于斑块的定义迄今
争议不休 ∀通常地 o斑块就是/在性质或表面上与周围明显不同的区域0k福尔曼等 ot||sl ∀而很多学者却认
为 o斑块可以根据研究的内容和要回答的问题来定义kŽ²·¯¬¤µετ αλqot||sl ∀景观生态学是在 us世纪 ys年代
从地理学和生物地理学中分支出来的k福尔曼等 ot||sl ∀从诞生的那天起 o景观生态学似乎就成了地理学家
和生物地理学家的专利 o他们真正关注的是土地利用方式而不是在地球陆地表面占绝对优势的植物群落 ∀
在一定程度上 o不同的景观斑块就是不同的植被类型 o然而植被分类也充满争议 ∀不同学派根据不同的
分类原则提出了不同的分类系统 ∀中国植被的分类有其独立的分类原则和分类系统 o而海南岛的植被分类
又与中国植被的分类系统有所不同 ∀所以 o如何科学地对陆地植被进行准确分类 !制图是大尺度景观生态学
研究的关键 ∀由于海南岛的农业用地很多 o因此 o本文充分重视了人类活动对海南岛植被分类的影响 ∀
但是景观斑块又不等同于植物群落 o因为景观生态学很重视廊道和基质的作用 ∀道路 !河流渠等廊道对
vt 第 u期 郭志华等 }海南岛植被景观的斑块特征
图 u x大类型群落斑块周长k Πl和面积之间的关系kΑl
ƒ¬ªqu • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ³¨µ¬° ·¨¨µk Πl ¤±§¤µ¨¤k Αl ©²µ·«¨ ³¤·¦«¨¶²©x «¬ª«¨µ2¯ √¨¨¯ ·¼³¨¶
! 分别用 ±¯Α u !¯±Α u的点拟合的直线 ! ¬±¨ ©¬·¨§·²·«¨ §¤·¤ º¬·« ±¯Α u ¤±§ Α u µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
∆u 和 ∆. u 分别代表用方法 u计算的 ±¯Α u及 ±¯Α u的群落斑块的分维值 ∆u o∆χu }¨¶·¬°¤·¨§©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±©²µ·«¨ ³¤·¦«¨¶
º¬·« ±¯Α u ¤±§ ±¯Α u µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ ¥¤¶¨§²±·«¨ °¨ ·«²§u q
景观破碎化的影响很大 o特别是在平原 !城市等人类活动密度大的地区 ∀然而在植物群落的分类制图时几乎
不考虑这些因素的影响 ∀因此 o仅仅利用植被图在宏观尺度上研究景观斑块特征还存在一定局限 ∀今后的
工作若能叠加道路 !河流等的影响 o则或许会取得更好的效果 ∀如果这样 o农田斑块就不再有巨大面积 o其大
小的分布特征及分形也将有所不同 ∀在大尺度上进行景观分类 !景观格局分析及其他研究 o遥感技术是一有
效手段 ∀近年来 o遥感技术和方法在景观生态学研究中的应用越来越广 o并取得了很好的研究效果k⁄¨ ¥¬±¶®¬
ετ αλqot||| ~≤«∏√¬¨¦²ot||| ~彭少麟等 ot||| ~郭晋平等 ousss¤~usss¥~曾辉等 ousss ~吴波等 ousst ~°¤± ετ αλqo
usstl o并将继续在景观生态学研究中居重要地位 ∀
312 关于地图精度与研究尺度
植被景观图可以分为矢量和栅格两大类型 ∀传统地图是矢量数据 o现在的大多数景观斑块特征和景观
格局研究多基于那些传统的专题地图 ∀这样 o研究精度就取决于地图精度 ∀不同比例尺地图表达地物的精
度不同 o因此 o选择适当比例尺的地图是很重要的 o这取决于研究尺度的大小 ∀当然 o除了考虑比例尺大小
外 o还应考虑成图质量和研究所需 ∀当景观斑块很小时 o图斑边界的细小误差就会引起斑块分维数的较大波
动 ∀对于传统地图来讲 o这种误差客观存在 ∀此外 o在传统地图制图时 o还可以根据研究需要 o适当强调某些
在空间上很小的地物 o并将其适当放大以示重要 o然而这种很小的夸张将会影响景观生态的研究结果 ∀如红
树林是一类重要的植被类型 o仅见于海南岛东部淤泥质海岸 !分布面积狭小 ∀在海南岛 o在有红树林的地区
就在地图上加以标识 o而岛内许多比这些小斑块大得多的植被斑块未表示出来 ∀所以 o上述基于海南岛植被
图所做研究而得出的大斑块的形状比小斑块的形状复杂的结果还有待进一步验证 ∀
近年来 o利用遥感数据所进行的景观生态学研究已越来越多 o这样的景观斑块特征和格局分析研究都是
基于栅格数据的 o因此 o研究尺度问题与栅格数据的分辨率直接相关 ∀然而 o自然景观本身不可能是栅格的 ∀
所以 o在利用遥感数据进行景观生态学研究时 o必须重视其空间分辨率的大小对研究结果的影响 o并且根据
研究尺度和研究需要来选择不同分辨率的遥感数据 ∀
景观生态学认为 o具有分形结构的景观 o其斑块在不同尺度上应该表现出很大的相似性 ∀通过在不同尺
度域上计算其分维数 o观察其值的变化 o可以显示和判断景观的等级结构 ∀如果分维数在某一尺度范围内保
持不变 o则景观在这一尺度范围内具有结构相似性 ~如果分维数在不同的尺度域发生了变化 o则发生变化的
转折点就指示了景观的等级结构k¨§∏¦¨ ετ αλqot||wl ∀本文的初步研究结果表明 o面积  z1w ®°u 和面积 
z1w ®°u 的斑块具有显著不同的分维数kπ  s1sxl o这是基于 tΒxs万的植被图得出的 ∀当然 o若利用不同比
例尺的地图或利用 א 数据对海南岛景观分类 o则海南岛植被景观斑块的尺度域可能不同 ∀
wt 林 业 科 学 ws卷
w 小结
海南岛基本类型植被景观的斑块数介于 t ∗ yx之间 o面积介于 s1x ∗ t v{w1v ®°u 之间 ∀
阔叶林约占海南岛景观面积的 t{ h ∀其中 o季雨林分布最广 o其次是雨林 o其余类型的面积很少 ∀
从各大类型植被斑块来看 o灌丛和农田的斑块数量最多 ~农田的总面积最大 o其次是灌丛 !阔叶林 !人工
林和草丛 o这表明海南岛的土地利用方式还是农耕为主 ∀在海南岛森林中 o天然林所占比重不大 ∀
对于数量较多的基本类型斑块 o海南岛植被斑块的分维数 ∆u 与斑块平均面积呈正相关 o与斑块面积标
准差 !最大斑块面积 !斑块面积极差 !偏度值呈负相关 ∀
z大类型植被斑块分维数从大到小依次是热性针叶林阔叶林 !草丛 !灌丛 !人工林 !农田和水生植被 ∀除灌
丛与阔叶林 !灌丛与人工林及草丛与农田之间的分维数无显著差异外 o其余两两之间均有显著或极显著差异 ∀
对于斑块数较多的 x大类型植被 o以斑块面积 z1w ®°u 为界 o斑块形状的复杂性将发生显著变化 ∀
参 考 文 献
陈利顶 o傅伯杰 o刘雪华 q自然保护区景观结构设计与物种保护 ) ) ) 以卧龙自然保护区为例 q自然资源学报 ousss otxkul }tyw p ty|
郭晋平 o王俊田 o李世光 q关帝山林区景观要素沿环境梯度分布趋势的研究 q植物生态学报 ousss¤ouwkul }tvx p tws
郭晋平 o薛俊杰 o李志强等 q森林景观恢复过程中景观要素斑块规模的动态分析 q生态学报 ousss¥ouskul }ut{ p uuv
李哈滨 o武业钢 q景观生态学的数学方法 q见 }刘建国主编 o现代生态学进展 q北京 }科学技术出版社 ous| p uvv
刘灿然 o陈灵芝 q北京地区植被景观斑块形状的分形分析 q植物生态学报 ousss ouwkul }tu| p tvw
马克明 o傅伯杰 q北京东灵山景观格局及破碎化评价 q植物生态学报 ousss ouwkvl }vus p vuy
彭少麟 o郭志华 o王伯荪 q • ≥和 ŠŒ≥在植被生态学中的应用及其前景 q生态学杂志 ot||| ot{kxl }xu p yw
王宪礼 o肖笃宁 q辽河三角洲湿地的景观格局分析 q生态学报 ot||z otzkvl }vtz p vuw
邬建国 q景观生态学 ) ) ) 格局 !过程 !尺度与等级 q北京 }高等教育出版社 ousss }ux p vs
吴 波 o慈龙骏 q毛乌素沙地景观格局变化研究 q生态学报 ousst outkul }t|t p t|y
肖笃宁 q景观的空间结构指数及其分析方法 q见 o景观生态学 }理论 o方法和应用k肖笃宁主编l q北京 }中国林业出版社 ot||t
曾 辉 o姜传明 q深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究 ) ) ) 林地的结构和异质性特征分析 q生态学报 ousss ouskvl }vzy p v{v
中国科学院华南植物研究所 q广东省植被图kt }xss sssl q北京 }学术期刊出版社 ot|{|
• 福尔曼 o 戈德罗恩k肖笃宁 o张启德 o赵 羿等译l q景观生态学 q北京 }科学出版社 ot||s }xv p xy
…²¯ª¨µ⁄ × o „¯ ¥¨µ·¶„ ≤ o≥²∏¯¨  ∞q’¦¦∏µµ¨±¦¨ ³¤·¨µ±¶²©¥¬µ§¶³¨¦¬¨¶¬± «¤¥¬·¤·©µ¤ª°¨ ±·¶}¶¤°³¯ ¶¨o ¬¨·¬±¦·¬²±o¤±§±¨ ¶·¨§¶³¨¦¬¨¶¶∏¥¶¨·¶q׫¨ „°¨ µ¬¦¤±
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…²¶·²±Π²±§²±Π ‘¨ º ≠²µ®Π • ¤¶«¬±ª·²±o⁄q≤ qt||{ }t p |w
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• ¤«¯¥¨µª‘o ²¬¯¤±¨ ± „ o ‹¤±¶®¬Œq°µ¨§¬¦·¬±ª·«¨ ’¦¦∏µµ¨±¦¨ ²© ∞±§¤±ª¨µ¨§≥³¨¦¬¨¶¬± ƒµ¤ª°¨ ±·¨§¤±§¶¦¤³¨¶q≥¦¬¨±¦¨ ot||y ouzv }txvy p txv{
• ¤µ§¯¨ ⁄ „ o¤¦®µ¬¶¶²± ’ o ‹­µ±¥¨µª Š ετ αλq׫¨ Œ±©¯∏¨±¦¨ ²©Œ¶¯¤±§ „µ¨¤²± ∞¦²¶¼¶·¨° °µ²³¨µ·¬¨¶q≥¦¬¨±¦¨ ot||z ouzz }tu|y p tu||
• ²²§µ²©©¨ • o Š¬±¶¥¨µª • q∞§ª¨ ∞©©¨¦·¶¤±§·«¨ ∞¬·¬±¦·¬²± ²©°²³∏¯¤·¬²±¶Œ±¶¬§¨ °µ²·¨¦·¨§ „µ¨¤¶q≥¦¬¨±¦¨ ot||{ ou{s }utuy p utu{
xt 第 u期 郭志华等 }海南岛植被景观的斑块特征