全 文 ：中国生态农业学报 2015年 11月 第 23卷 第 11期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2015, 23(11): 14631472


* 林业公益性行业科研专项经费项目(201404301)资助
贾宝全, 主要从事景观生态学与城市森林规划设计研究。E-mail: jiabaoquan2006@163.com
收稿日期: 20150513 接受日期: 20150803
* Supported by Forestry Industry Research Special Funds for Public Welfare Projects (No. 201404301)
Corresponding author, JIA Baoquan, E-mail: jiabaoquan2006@163.com
Received May 13, 2015; accepted Aug. 3, 2015
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150559
基于树冠覆盖视角的乡村人居生态林现状
评价与用地潜力分析*
贾宝全 马明娟 宋宜昊
(中国林业科学研究院林业研究所/国家林业局林木培育重点实验室/国家林业局城市森林研究中心 北京 100091)
摘 要 林木树冠覆盖是欧美国家城乡森林生态系统评价的最常用评价指标, 与我国的林木绿化率、绿地率
等指标相比, 其具有不分用地权属、导向性明显、更注重绿地质量等突出优点, 在我国目前全面推进新农村建
设的新形势下, 利用该指标对农村人居林生态现状与生态发展潜力进行评估, 对于指导今后的农村生态环境
保护与建设具有非常重要的理论与现实意义。本文以该指标为核心, 选择山东省安丘市凌河镇 2009 年 7—8
月 25 cm 分辨率的航空影像数据, 对其乡村人居生态林的结构特征、林木树冠覆盖现状以及潜在树冠覆盖分
布等进行了分析。研究结果表明, 研究区现实林木树冠覆盖面积为 1 088.15 hm2, 全镇的树冠覆盖率为 17.12%,
99%以上为乔木冠层覆盖面积。从林木树冠覆盖的斑块粒级结构来看, 树冠覆盖斑块在面积上以巨型斑块为主,
但在数量上则以中小型斑块为主。不同行政村的树冠覆盖率评价结果显示, 全镇 66 个行政村中仅有 24 个行
政村树冠覆盖率高于镇域平均水平 17.12%。全镇林木树冠覆盖以中等覆盖度等级为主, 隶属此等级的行政村
占行政村总数的 36.36%; 其次为极低和低等覆盖度等级, 行政村所占百分比分别为 21.21%、18.18%; 高等树
冠覆盖度等级所占比例最少, 仅为 7.58%。不同树种树冠覆盖面积的比例差异较大, 占有比例较高的树种主要
有杨树、泡桐、刺槐、苹果、柿树等, 其中, 杨树的树冠覆盖比例最高, 达 11.97%, 小檗最少, 不足 0.01%。
从未来可绿化的树冠覆盖潜力看, 研究区理论潜在树冠覆盖面积共计 190.51 hm2, 占研究区总土地面积的
2.91%, 包括滩涂地、裸土地、荒草地及其他未利用地等 4 类用地类型; 理论上全镇未来能达到的最大林木树
冠覆盖率为 20.12%; 扣除保障景观多样性的“10%急需律”后的实际潜力结果表明, 实际可利用的林木潜在树
冠覆盖率仅 2.7%, 其中以滩涂地覆盖斑块可增加的面积最多, 为 59.46 hm2。总体而言, 研究区的林木树冠覆
盖具有数量偏低、斑块破碎化程度高、类型单一等特点, 今后的生态建设应该保护与建设并举, 重点加强水系
林网、道路林网和农田林网建设。
关键词 林木树冠覆盖 乡村人居林 斑块粒级 树种 行政村 现实与潜在覆盖 山东省安丘市凌河镇
中图分类号: X32.013 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)11-1463-10
Using tree canopy to analyze and evaluate the state of ecological land
and its potential for rural residential*
JIA Baoquan, MA Mingjuan, SONG Yihao
(Institute of Forestry Research, Chinese Academy of Forestry / Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation, State Forestry
Administration / Research Centre of Urban Forest, State Forestry Administration, Beijing 100091, China)
Abstract Tree canopy cover is the most efficient and scientific indicator for evaluating ecological construction in the world.
Compared with conventional indicators (such as woody plant cover rate and percent green coverage), tree canopy cover have
many outstanding advantages in ecosystem services assessment as it does not distinguish land ownership or emphasize green
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space quality. Under new rural construction conditions, evaluating the state and potential of village forest using tree canopy
cover can more efficiently guide environmental protection and reconstruction in the countryside. Instead of urban tree canopy
cover (which has been the focus of most domestic and international research), this paper investigated tree canopy cover at town
level. Based on true color aerial image of Linghe Town (in a grid cell size of 25 cm × 25 cm) Shadong Province, for July and
August 2009, we analyzed ecological lands in Linghe Township using existing and possible tree canopy covers as indicators.
The tree canopy cover was quantitatively analyzed at the town and smaller scale such as administrative village, tree species.
Statistical analysis in GIS environment showed that the investigated area was 17.12% under tree canopy cover, of which 99%
was arbor tree. Based on the area proportions of tree canopy cover of different tree species, Populus accounted for 69.92% (the
highest) of the total tree canopy cover with 11.97% of canopy cover. The other dominant tree species included protecting trees
of Paulownia spp., and Robinia pseudoacacia, economic trees of Malus spp., Diospyros kaki, etc. Based on the distribution of
patch size of tree canopy cover, middle and small patches were dominant in terms of quantity, while large patches
dominated in terms of area. The evaluation on tree canopy cover of different administrative villages indicated that among 66
villages, 24 villages’ tree canopy cover was higher than the average level of the study area (17.12%), 36.36% villages was
in middle level for tree canopy cover. The proportions of villages with very low and low coverages were 21.21% and
18.18%, respectively, and that with high coverage was only 7.58%. From the standpoint of greenable land in the future,
theoretically possible tree canopy cover area was 190.51 hm2, accounting for 2.91% of the study area. This included
shallow land, bare land, wild grassland and other unused lands. The theoretically maximum tree canopy cover of the study
area was 20.12%. However, reserving 10% of the landscape for protected diversity, the actual maximum of possible tree
canopy cover was 2.7%, in which shallow land occupied the most area, 59.64 hm2. Given the distribution relationship
between hydrographic network and tree canopy cover network, the river network of forest need more attention in future
ecological reconstruction of countryside.
Keywords Tree canopy cover; Rural forest; Patch grade; Tree species; Administrative village; Existing/possible tree canopy
cover; Linghe Town, Anqiu City, Shandong Province
生态建设是解决我国农村生态环境问题的重要
途径, 也是我国社会主义新农村建设以及十八大提
出的生态文明建设、添彩美丽中国行动的重要组成
部分 [1], 其核心是指在乡村地区开展的以改善农村
居住环境和提供生态服务为核心的林木建设[2]。面
对目前农村生态环境问题日益严重、乡村地区生态
用地日益紧张及新农村建设和城镇化持续推进的现
实, 开展新农村生态环境建设显得尤为重要。
在乡村生态环境建设过程中, 生态现状评价与
生态用地的潜力分析是首先必须面对的问题。在衡
量农村地区的生态建设或生态环境质量时, 目前采
用的评价指标主要是林业部门的林木覆盖率及林木
绿化率两个指标, 以及城建部门提出的镇(乡)村绿
地分类标准[3]。由于部门管理的制约, 其指标涵盖的
对象范围不尽相同, 其中前者主要衡量对象包括农
村的“四旁”绿化和农田防护林两个部分, 后者则沿
用了城市绿地的分类体系与标准。虽然其在指导过
往的乡村生态环境建设方面发挥过极其重要的导向
作用, 但在目前人地矛盾紧张、城镇化推进迅猛的
情况下, 这些指标的缺陷便愈发突出。首先, 这两类
指标在评价过程中虽然侧重点不同, 但其衡量对象
均不足以覆盖农村地区所有的林木类型。它们均以
用地权属为立足点, 因此与乡村的生态现实状况往
往脱节, 例如林业部门的两项指标, 对于果园、速丰
林、围村林、庭院绿地等现实的生态用地类型均未
包含进来; 城建部门的分类体系虽然外延宽泛、包
容性强 , 但城市痕迹明显 , 对农村缺乏针对性 , 像
广布乡村的古树名木、风水林等均很难进入; 同时
这两类指标的数值中均包括了相当部分未被植被完
全覆盖的林隙或绿隙面积 , 而非纯植被覆盖的范
围。其次, 在权属基础上的用地划分, 无法评价现有
生态用地的质量高低, 很显然同样面积的乔木林与
同样面积的灌木林和草地相比, 其生态质量要远高
出后者若干倍。第三, 现有指标针对的都是现状的
评价, 缺乏前瞻性, 无法对未来的生态用地做出时
空上的评价, 因此对未来生态建设实践的指导性不
强。显然, 现有的这些指标已经不能完全满足我国
乡村生态建设研究的现实需求。目前国际上常采用
林木树冠覆盖率指标来衡量森林的质量高低, 该指
标与国内指标相比 , 至少具有以下几个方面的优
势。首先, 该指标不分权属, 以所有林木树冠覆盖斑
块为衡量对象, 能涵括所有林木类型, 因此更能反
映生态建设与生态环境质量的现状、潜力等; 其次,
该指标导向性明显, 以乔木的垂直树冠覆盖为核心,
将灌木、草地等均作为潜在树冠覆盖区域, 突出了
乔木无与伦比的生态功能, 对于解决我国生态建设
第 11期 贾宝全等: 基于树冠覆盖视角的乡村人居生态林现状评价与用地潜力分析 1465


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用地与生产、生活用地矛盾突出的现实具有重要的
导引作用与意义[45]。国外林木树冠覆盖相关研究起步
较早, 在城市及乡村地区均有开展, 且成效显著[617];
而国内以林木树冠覆盖率指标的森林研究起步较晚,
目前仅在广州、上海等城市建成区森林服务功能研究
方面进行过尝试 [5,1821], 对县域尺度以下(尤其是乡
村地区)的相关研究工作目前还是空白。因此, 尽快开
展以树冠覆盖为核心的乡村生态建设相关探索性研
究工作, 既更好地满足目前乡村生态现状的定量评
价需求, 又对乡村人居林未来建设目标的制定、建设
地点的选择等具有非常重要的理论和现实意义。
凌河镇位于山东省安丘市西南部 , 地处北纬
36°05′~36°38′, 东经 118°44′~119°27′, 镇域总面积
83 km2, 隶属鲁中南低山丘陵区, 北部为汶河冲积
平原, 南部为低矮丘陵, 地势西南高东北低。气候类
型属暖温带大陆性季风气候, 年均气温 12.2 , ℃ 年
均降水量 550~950 mm。天然植被为暖温带落叶阔叶
林, 境内野生植物资源共有 47科 197种。北部的牟
山水库, 是安丘市重要的生活用水水源地。该镇自
“十一五”以来一直是山东省社会主义新农村建设试
点区 , 现代农业发展与生态环境间的矛盾比较突
出。本研究以凌河镇为研究对象, 基于高分辨率航
空影像数据, 以景观生态学理论为指导, 探索了林
木树冠覆盖这一新指标在乡村人居林及新农村生态
建设中的应用前景, 从数量及空间位置上为凌河镇
的人居林建设提供决策依据。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
研究数据为山东省安丘市凌河镇 2009 年经过
正射影像校正的真彩色航空影像。影像的栅格大小
为 0.25 m×0.25 m, 航摄时间为 2009年 7—8月, 采
用 Transverse-Mercator 投影。受有效航片范围制约,
研究区仅涵盖了 66个行政村, 覆盖范围占凌河镇镇
域面积的 97.06%
1.2 树冠覆盖类型的划分
根据美国农业部林务局的定义 , 城(乡)树冠覆
盖指的是, 当从树木上面直接观察时, 树木叶层、树
枝、树干所覆盖的地表面积[22], 目前一般将其分为
现实树冠覆盖和潜在树冠覆盖[5]。在研究区域, 现实
树冠覆盖共包括林地、园地、苗圃等土地利用类型
上的树冠覆盖, 潜在树冠覆盖用地类型则主要包括
荒草地、裸土地、滩涂地以及其他未利用地(主要指
裸岩、石砾地、矿坑等尚不能使用的土地)。考虑到
乡村地区树种少、林分单纯、单优现象明显以及航
片空间分辨率高的特点, 研究又将现实树冠覆盖再
细分到树种, 其中可解译的主要有 52 个树种, 其主
要树种包括杨树 (Populus spp.)、泡桐 (Paulownia
spp.)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、柳树(Salix spp.)、
法国梧桐(Platanus acerifolia)、柿树(Diospyros kaki)、
国槐(Sophora japonica)、榆树(Ulmus pumila)等, 以
及果园地中的苹果 (Malus pumila)、桃 (Prunus
persica)、梨(Pyrus pyrifolia)、枣(Zizyphus jujuba)等,
苗圃地培养的树种主要为樱花(Prunus yedoensis)、
玉兰(Magnolia denudata)、桧柏(Sabina chinensis)等。
在目前农村土地承包责任制的现实条件下, 农村正
面临着生态用地与生产、生活用地的巨大矛盾, 潜
在树冠覆盖用地类型由于其主要是目前农村土地中
的边角荒地, 在权属上属集体所有, 未被纳入承包
土地的范畴 , 因此在未来的农村生态环境建设上 ,
这一部分土地由于不存在上述矛盾, 非常有利于植
树造林等生态建设活动的实施, 故而可以看作是未
来生态建设的重点区域。在保障现实树冠覆盖总量
与空间分布相对稳定的前提下, 通过潜在树冠覆盖
区域的林木生态建设, 可以更加有效地增加区域的
生态用地空间总量, 进而共同构建农村区域生态安
全格局的宏观构架。
1.3 野外调绘与室内数字化
野外调绘于 2012年 7—8月进行。以打印的彩色
纸质影像为工作底图, 逐村对其树冠覆盖情况(包括
树种、株数等)、未利用土地进行实地调查, 并记录在
影像工作底图与记录本上。室内数字化主要依据野外
调绘的纸质底图的勾绘资料, 在ArcGis平台上, 对树
冠覆盖图斑进行数字化作业, 并同步完成树种等属
性的建立, 最终形成树冠覆盖 SHP格式数据图层。
1.4 现实树冠覆盖斑块粒级的划分
在景观生态学中, 斑块的粒径大小对于景观内
的物质、能量流动与物种运动和生物多样性保护具
有重要意义[23], 然而目前对于斑块大小的粒级划分
人为性很强, 没有一个共同的标准, 已有的工作也
主要集中在城市森林景观或天然林景观[2425], 对本
次研究的参考意义不大。为此, 我们借用遥感研究
中的平均值加减一定倍数标准差的分级方法[26], 以
研究区域树冠覆盖斑块面积的平均值(230.13 m2)、
依次增加 0.5 倍、1.0 倍、1.5 倍、2.0 倍、2.5 倍、
3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍标准差(4 153.23)所得
的值为不同粒级分界点, 各分界点代表的面积数值依
次为 250 m2、2 500 m2、4 500 m2、6 500 m2、9 000 m2、
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10 000 m2、13 000 m2、15 000 m2 、17 000 m2、20 000 m2,
通过对比斑块分布特征及均衡程度, 最终确定以均
值、依次增加 0.5 倍、1.5 倍、4.5 倍的标准差所得
的值为分界点, 把研究区树冠覆盖斑块按规模大小
划分为 5 个粒级(S), 具体景观要素斑块规模等级标
准及数量见表 1。
1.5 现实树冠覆盖率评价分级标准
为了比较镇域范围内树冠覆盖分布的区域差异,
以村域单元内的树冠覆盖率为基础, 采用与树冠斑
块粒级划分相同的思路 , 最终以树冠覆盖率均值
(17.12%)为中心点, 上下依次加减 0.35倍、0.7倍、
2.5倍标准差所得的值为分界点, 将行政村树冠覆盖
率划分为 5 个等级(表 2): ≤11.66%为极低覆盖度,
11.66%~14.39%为低覆盖度, 14.39%~19.85%为中覆
盖度, 19.85%~22.58%为高覆盖度, >22.58%为极高
覆盖度。
表 1 树冠覆盖斑块规模等级标准及研究区各等级斑块数量
Table 1 Classification standard of patch grade of tree canopy and numbers of different classes of patches of the study area
斑块粒级 Patch class 项目
Item 小
Small
中
Medium
大
Large
特大
Extra large
巨大
Huge
面积范围 Area rage (m2) ≤250 250~2 500 2 500~6 500 6 500~20 000 >20 000
树冠覆盖斑块数量 Number of patches 42 484 4 252 357 140 51
表 2 行政村为单元的现实树冠覆盖度等级标准及研究区各等级村庄数量
Table 2 Standard of existing tree canopy coverage level in the unit of administrative village and numbers of different classes of
villages of the study area
覆盖度等级 Class of coverage level
项目
Item 极低
Serve low
低
Low
中
Medium
高
High
极高
Serve high
覆盖度范围 Coverage range (%) ≤11.66 11.66~14.39 14.39~19.85 19.85~22.58 >22.58
村庄数量 Number of villages 14 12 24 5 11

1.6 潜在树冠覆盖
潜在树冠覆盖是指未来可用于增加林木的区域
土地空间, 分为理论和实际两个层面。前者指理论
上能够增植林木的总的区域土地面积; 由于受生物
多样性保护、立地条件等的制约, 在实际的区域增
绿过程中, 实际的潜在树冠覆盖土地并不一定能够
全部转化为林木生态空间, 根据 Haber 提出的析分
土地利用系统(differentiated land-use system)模型中
的“10%急需律”[27]要求 , 在给定区域单元内 , 如果
其绝大部分是农业景观, 则至少应保留 10%的面积
用来维持景观要素的多样性, 因此我们将扣除 10%
景观多样性保护面积之后的理论潜在树冠覆盖面
积, 作为实际潜在树冠的覆盖面积。其具体计算公
式如下:
理论潜在树冠覆盖面积=荒草地+滩涂地+裸土
地+其他未利用地面积 (1)
实际潜在树冠覆盖面积=理论潜在树冠覆盖面
积×(10010)% (2)
2 结果与分析
2.1 乡村人居林树种结构特征
根据实地调查数据, 研究区乡村人居林植物种
类(不含草本)共有 72 种, 隶属 38 科 62 属; 以杨柳科
(Salicaceae)、柿树科(Ebenaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、
玄参科(Scrophulariaceae)等为主(表 3)。其植物生活
型在组成种类及数量上呈现了完全相同的变化规律,
依次为乔木(55种, 约 84 000株)、灌木(11种, 约 380
株)、藤本(2种, 共 10株); 从个体数量来看, 研究区
居前十位的优势树种依次为杨树、柿树、泡桐、樱
花、刺槐、香椿(Toona sinensis)、石榴(Punica granatum)、
国槐、杏树(Prunus armeniaca)、紫薇(Lagerstroemia
indica), 以用材和果木树种为主 ; 其中应用频率较
高的有杨树、泡桐、刺槐、柿树、石榴等乡土树种,
近年来樱花、紫薇等常见于城市的观赏性植物品种
在镇驻地及周边地区也呈现出种植规模不断扩大的
趋势。
研究区属平原农区, 优势树种基本反映了不同
林型兼用的数量分布特征。其中, 生产与生态兼用
林种包括杨树、泡桐、刺槐、国槐, 受地理区位、
适宜性及病虫危害等因素影响, 目前杨树因其生长
快、伐期短、经济效益大等优势而为广大农民所喜
爱, 因此个体数量最多 , 分布也最为广泛; 经果林
树种主要包括柿子、香椿、杏树 3 类, 其在空间上
呈散乱分布格局, 主要为满足居民生活食用多样性
的自给自足需求; 而石榴则集营养性、观赏性为一
体, 更代表着多子多福的文化寓意, 因此也广泛分
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表 3 研究区镇域范围内人居林植被优势科、属、种统计
Table 3 Statistics of dominant family, genus, and species of habitat forest in the study area
优势科 Dominant family 优势属 Dominant genera 优势种 Dominant species
名称 Name 株数
Plant number
名称 Name 株数
Plant number
名称 Name 株数
Plant number
杨柳科 Salicaceae 36 976 杨属 Poplus 36 588 杨树 Populus spp. 36 588
柿树科 Ebenacea 11 915 柿属 Diospyros 11 915 柿树 Diospyros kaki 11 845
蔷薇科 Rosaceae 8 832 泡桐属 Paulownia 8 177 泡桐 Paulownia spp. 8 177
玄参科 Scrophulariaceas 8 177 李属 Prunus 7 843 樱花 Cerasus spp. 5 725
豆科 Leguminosae 6 984 刺槐属 Robinia 5 511 刺槐 Robinia pseudoacacia 5 511
楝科 Melaceae 4 391 香椿属 Toona 4 282 香椿 Toona sinensis 4 282
石榴科 Punicaceae 1 915 石榴属 Punica 1 915 石榴 Punica granatum 1 915
千屈菜科 Lythraceae 772 槐属 Sophora 1 563 国槐 Sophora japonica 1 544
鼠李科 Rhamnaceae 695 紫薇属 Lagerstroemia 772 杏树 Prunus armeniaca 1 378
榆科 Ulmaceae 599 枣属 Zizyphus 695 紫薇 Lagerstroemia indica 772

布在居住区的庭院内及庭院周边; 近年来, 随着城
市化进程的推进, 樱花、紫薇经济观赏性树种也在
经济发达的镇驻地及周边区域占有了很大比例。随
着新农村建设以及城镇化的发展, 以及农民绿化意
识的转化 , 传统的生产生态兼用林类型正在逐渐
减少, 而与居民生活息息相关的新型经果林、观赏
林等小乔木类型则在不断扩大。
2.2 乡村人居林现实树冠覆盖评价分析
2.2.1 树冠覆盖总体特征分析
GIS 统计结果表明, 研究区林木树冠覆盖总面
积为 1 088.15 hm2, 树冠覆盖率为 17.12%, 其中乔
木林树冠覆盖面积占乔灌草等所有类型植被覆盖面
积的 99%以上, 反映出研究区人居林构建以乔木为
主的基本特征。
从林木树冠斑块来看, 研究区共有 47 284个林
木覆盖斑块, 斑块平均面积 0.023 hm2; 最大斑块面
积为 81.56 hm2, 为沿 S221 省道南侧呈片状分布的
以杨树为优势树种的生产生态兼用林; 最小斑块
面积为 0.43 m2, 为庭院小乔木林。
从斑块的粒级结构来看(图 1), 凌河镇树冠覆盖
斑块以小型斑块数量最多, 占斑块总数的 89.85%,
但其面积却仅占区域树冠覆盖总面积为 21.31%, 主
要集中分布在居住区内及道路两侧; 巨大型斑块数
量最少, 仅占研究区总斑块数量的 0.11%, 但其面积
却占研究区总树冠覆盖面积的 26.92%, 主要类型为
生产生态兼用林及经济林 , 二者的面积比例分别
为 97.52%和 2.48%。
研究区斑块粒级分布的这一特性, 与相关城市
森林斑块研究的结果非常相似[25,28], 究其成因, 我
们认为这可能与这两种景观的形成与维持均系较强

图 1 凌河镇树冠覆盖斑块等级数量与面积比例分布图
Fig. 1 Ratios of number and area of different patch grades of
tree canopy cover in the study area
烈的人类主导有关。在城市景观中, 其景观基质为建
设用地, 而在乡村景观中, 景观基质为耕地, 其中的
森林景观均系人为引入的斑块类型, 均具有破碎化
程度高、与人类活动密切相关的特征。本研究区为典
型的平原农区, 约有 42 500 个与居民生活密切相关
的经果林(柿子、石榴等)小型斑块散布于在居民点内
部, 由于居民点在农村景观中较为稳定, 受居住区土
地面积的制约, 这些林木斑块只能以小型斑块的形
式存在, 才能共生于聚落景观中, 因此居住区植物一
旦引入则较少变更。而大型生产生态兼用林地斑块
散落于农村聚落建筑群以外的广阔农田中, 是为满
足居民与市场的木材需求而建立并存在的, 虽客观
上起到了一定的生态作用, 但受伐期制约, 其时间与
空间稳定性则要比聚落中的林木斑块差。这提示我们
在未来的乡村生态规划中一定要重视聚落中的小斑
块林木的保护, 以避免新农村建设及土地整理过程
中对乡村林木资源的破坏。
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2.2.2 不同树种的树冠覆盖特征分析
从不同树种的树冠覆盖来看, 居前十位的树种
树冠覆盖率累计已高达 99.9%(排名第 10 的榆树树
冠覆盖率仅占总树冠覆盖面积的 0.09%), 因此这里
主要分析树冠覆盖率前 10位树种的分布特征(图 2)。
从树种组成来看 , 优势树种主要包括生产生
态兼用型、经果型及观赏型 3类。生产生态兼用型
树种在所有类型中比例最高, 其树冠覆盖占区域总
树种树冠覆盖面积的 88.46%, 主要是杨树、泡桐、
刺槐、柳树、国槐和榆树等乡土树种, 其中杨树的
覆盖面积占该类型树冠覆盖面积比例最高 , 达
69.92%, 高于其他所有树种的总和, 榆树最少仅占
0.54%; 林果型树种树冠覆盖占 6.94%, 包括苹果、
桃和柿树, 其中苹果所占比例最高, 为 3.43%, 柿树
最少, 仅占 1.07%; 观赏型树种虽然很多, 但位居前
十位的仅有法国梧桐一种, 其所占比例仅有 1.18%。
从每一树种的单一树冠覆盖率来看 , 生产生态兼
用型树种的树冠覆盖面积最大, 其中, 杨树占区域
总树冠覆盖面积的 11.97%, 为镇域最高; 其次为林
果型, 树冠覆盖比例为 1.19%, 苹果以 0.59%的树冠
覆盖率为其中最高 ; 最后为观赏型树种法国梧桐 ,
其树冠覆盖率为 0.20%。

图 2 研究区不同树种(前 10位)树冠覆盖分布图
Fig. 2 Distribution of tree canopy coverage of different species (top 10) in the study area
PO: 杨树; PA: 泡桐; RO: 刺槐; SA: 柳树; SO: 国槐; UL: 榆树; ML: 苹果; PR: 桃树; DI: 柿树; PL: 法国梧桐; 图 3下同。PO:
Populus spp.; PA: Paulownia spp; RO: Robinia pseudoacacia; SA: Salix matsudana; SO: Sophora japonica; UL: Ulmus pumila; ML: Malus
sieversii; PR: Prunus persica; DI: Diospyros kaki; PL: Platanus acerifolia. The same as the figure 3.

从优势树种林木覆盖的空间分布看(图 3), 生产
生态兼用林中杨树的覆盖范围最广且覆盖形式最为
多样化, 包括了点、带、面等不同分布形式; 泡桐主
要以点、带状广泛分布于各居住区内, 鲜有其他形
式; 柳树则主要以水岸林的形式分布于汶河两岸。
经济型树种中桃树、苹果等主要以片块状果园的形
式分布在镇域西南村落边界处, 以及省道 S221两侧,
居住区分布较少; 柿树主要分布在庭院周围。观赏
型树种中法国梧桐主要以道路林的形式分布于省道
S221及镇驻地中心大道两侧。刺槐、榆树等则没有
明显的区位分布特征, 多散落分布在居住区内及以
残遗状态分布在旧有道路附近。
随着新农村建设的深入开展, 道路硬化及新规
划的庭院面积的缩减, 未来居住区内杨树、泡桐等
用材型大树冠斑块势必会逐渐减少, 而观花、观果、
观形等观赏型小树冠覆盖斑块会逐渐增多, 这势必
导致居住区内林木景观破碎化程度的增加, 但由于
农区小斑块具有更强的稳定性, 因此林木斑块格局
总体稳定性将会随之增强。
2.2.3 以行政村为单位的树冠覆盖评价
从树冠覆盖等级空间分布来看(图 4), 目前研究
区林木树冠覆盖以中等覆盖度等级为主, 占行政村
总数的 36.36%; 其次为极低和低等级覆盖度类型,
分别占 21.21%、18.18%; 高等级树冠覆盖度等级所
占比例最少, 仅为 7.58%。
从空间分布来看, 研究区极高覆盖度等级主要
集中在中西部生产生态兼用林区域 , 包括了关前
埠、王家营、东、西庄头村以及镇域东北与牟山水
库接壤区域; 高覆盖度等级分布区主要是果园、生
产生态兼用林等大面积斑块; 中覆盖度等级分布
范围最广, 主要分布在沿河两岸村庄以及经济水平
较高的早期规划村庄(西北区域); 此外 , 研究区极
第 11期 贾宝全等: 基于树冠覆盖视角的乡村人居生态林现状评价与用地潜力分析 1469


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图 3 凌河镇优势树种空间分布图
Fig. 3 Spatial distribution map of dominant tree species in the study area

图 4 研究区以村为单位的不同等级树冠覆盖分布图
Fig. 4 Distribution of different levels of tree canopy coverage in different villages in the study area
低覆盖度等级的分布, 除中部的刘家庄(道路硬化)
及涝洼子外, 主要集中在镇界南部及东部边缘。
从成因来看, 研究区植被覆盖度等级的这一分
布格局是多种因素共同作用的结果。其中, 自然条
件是最主要、也是影响结果最显著的因素, 牟山水
库及地下水位较高的村落树冠覆盖等级均较高, 树
冠覆盖率分布区间介于 24%~35%, 而南部地势较高
的区域树冠覆盖率较低 , 基本在 10%左右 ; 其次 ,
政策因素的影响也非常明显, 从图 5 可以看出, 凌
河村、大路村、石家庄村、前儒村、西儒村等通过
系统规划的村庄, 其林木树冠覆盖率均高于自然形
成的未规划村庄。规划过的村庄其林木树冠覆盖介
于 15.88%~21.1%, 而未规划村庄的林木树冠覆盖仅
介于 4.38%~10.57%。
1470 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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图 5 研究区不同规划程度村庄树冠覆盖分布图
Fig. 5 Distribution of tree canopy coverage of villages with
different planning degrees in the study area
2.3 乡村人居林潜在树冠覆盖分析
2.3.1 潜在树冠分析
潜在树冠的树冠覆盖面积、比例及斑块数量的
统计结果见图 6。从图 6可以看出, 研究区的理论潜
在树冠覆盖面积共计 190.51 hm2, 包括滩涂地、裸土
地、荒草地及其他未利用地等 4 类用地类型, 分别
占理论潜在树冠面积的 34.68%、20.33%、19.31%及
25.68%。若能全部用来栽植乔(灌)木, 则研究区的树
冠覆盖率在现状基础上还可提高 3 个百分点, 镇域
理论上能达到的最大树冠覆盖率将可达到 20.12%。

图 6 研究区潜在树冠覆盖面积及比例
Fig. 6 Proportions of area and number of possible tree canopy
cover in the study area
然而在实际的新农村规划建设中, 资金、技术、
居民意愿、相关政策以及生物多样性保护等因素会
对潜在树冠覆盖类型土地的生态利用形成制约。由
于资金、技术、居民意愿均属可克服的影响因素, 因
此这里将扣除“10%急需律”后的潜在树冠作为实际
潜力。表明结果, 4种用地类型的实际潜在林木树冠
增加的面积分别为 33.11 hm2、34.85 hm2、59.46 hm2
和 44.03 hm2, 累计的实际林木树冠覆盖率最高仅可
在现状 17.12%的基础上, 达到 19.82%, 在实际可增
加的潜在树冠覆盖斑块中, 其斑块的平均面积仅为
0.27 hm2, 斑块粒度介于 2 500~6 500 m2, 大多属于
中型斑块, 大型和特大型潜力斑块可增加的数量及
面积均极少。可增加的潜在树冠用地类型以滩涂地
为主, 其面积占可增加潜力的 34.68%。
2.3.2 潜在树冠覆盖空间分布
研究区潜在树冠覆盖斑块空间分布见图 7。从
图 7 可以看出, 潜力斑块空间分布位置相对均衡,
但在面积大小上则存在较大差异: 面积占优的滩涂
地主要以片状及条带状分布在水系、道路两侧区域;
其余大部分潜在斑块则以小面积呈散点状分布, 其
中东北部分布最多, 主要类型为荒草地及裸土地。
这说明研究区水岸林现状覆盖虽然相对破碎, 但未
来形成连续覆盖的潜力最大, 因此科学、高效地规
划滩涂地, 是研究区未来提升生态建设成效的关键
所在。相关研究也表明[2931], 林水相互结合, 能达到
以林促水、以水养林、林水皆优的最佳效果。
3 讨论与结论
林木树冠覆盖是目前国际上研究城乡等人为活
动前列地区生态评价的重要指标 , 它具有不分权
属、更加重视立地的覆盖质量等优势。与国外研究
相比, 国内总体上相关研究刚刚起步, 且都集中于城
市区域, 乡村的相关研究目前还是空白。本文选择山
东省凌河镇作为研究区域, 利用栅格大小为 25 cm的
航片, 通过现场调查与目视解译等技术途径, 获取
了研究区域林木树冠覆盖的现状数据, 既明确了研
究区树冠覆盖的现状、特点与空间分布格局, 又指
出未来一段时间内可通过植树造林用来增加区域树
冠覆盖的潜在树冠覆盖的土地数量与分布, 既摸清
了区域的生态本底, 又指明了未来生态建设的重点
区域, 对于指导乡镇一级的区域生态建设具有重要
的理论与现实指导意义。
研究结果表明, 研究区现实林木树冠覆盖率为
17.12%, 其斑块粒级结构呈现出面积上以巨型斑块
为主、数量上以中小型斑块为主的特征。在树种应
用上, 乡村人居林树冠覆盖度较高的树种主要有杨
树、泡桐、刺槐、苹果、柿树等, 主要为生产型和
经济型树种。研究区域未来可供植树造林的潜在树
冠覆盖土地面积只有 190.51 hm2, 包括滩涂地、裸土
第 11期 贾宝全等: 基于树冠覆盖视角的乡村人居生态林现状评价与用地潜力分析 1471


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图 7 研究区各行政村潜在树冠覆盖分布图
Fig. 7 Distribution of possible tree canopy cover in administrative villages in the study area
地、荒草地及其他未利用地等 4 类用地类型, 扣除
保障景观多样性的“10%急需律”后的实际潜力结果
表明, 4种用地类型累计可为未来的实际林木树冠覆
盖率贡献 2.7 个百分点, 其中以滩涂地覆盖斑块可
增加的面积最多, 达 59.46 hm2。从目前的树冠覆盖
(尤其是潜在树冠覆盖)土地的空间分布来看, 其与
区域的水系分布具有很大的关联性 , 这提示我们 ,
研究区未来的农村生态规划建设中, 维持居住区林
木斑块稳定及科学拓展林水结合模式, 是具有林、
渠、路三网结合格局的最重要模式及方向。
过去的相关研究, 受遥感影像分辨率制约, 对
于区域的植被覆盖只能区分到生活型这一层级[1821],
本次研究借助于高分辨率的航空影像, 将现实的林
木树冠覆盖进一步细分到树种, 这对于拓宽航片与
更高分辨率卫片未来的实际应用具有重要的现实意
义。行政村是我国最基础的区划单位, 如果能够结
合行政村一级的社会、经济, 以及自然状况等资料,
详细分析其对乡村人居林的影响, 将会使本次研究
的结果更为丰满, 并大大增强研究成果的学术意义
与实践价值, 但由于村一级行政区域的相关社会经
济统计数据的系统缺乏, 为这一问题的分析留下了
缺憾。今后, 应该在现有工作的基础上, 通过多期遥
感数据的解译分析, 并与植被指数(NDVI)定量分析
相结合, 进一步探讨现实的树冠覆盖景观斑块的空
间稳定性及其影响因素, 从保护利用的角度探讨增
强其稳定性与质量提升的措施; 同时积极开展潜在
树冠覆盖土地的立地质量评价, 重点探索不同立地
等级潜在树冠覆盖土地植树造林的限制因素, 从技
术、经济、投入产出的角度进行量化分析, 并结合
当地居民绿化意愿调查, 探索潜在树冠覆盖土地的
造林绿化途径、资金与政策需求等, 为未来的区域
生态空间扩展与生态安全格局构建提供更详尽的科
学依据。

致谢 本文在野外调查期间, 得到山东省林业科学
研究院许景伟研究员、胡丁猛副研究员、韩友吉工
程师、李辉等的大力帮助, 特致谢意。
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