全 文 ：中国生态农业学报 2013年 10月 第 21卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2013, 21(10): 1284−1292


* 中国科学院重大知识创新项目(KZCX1-YW-08)和河北省社科基金项目(HB12GL040)资助
** 通讯作者: 张广录(1961—), 男, 研究员, 主要研究方向为生态遥感与 GIS。E-mail: roadzhang@126.com
许宁(1987—), 男, 硕士研究生, 研究方向为生态遥感与 GIS。E-mail: kaixin198824@126.com
收稿日期: 2013−03−01 接受日期: 2013−05−14
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.30183
基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究*
许 宁 1,2 张广录 1** 刘紫玉 3
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022; 2. 中国科学院大学 北京 100049;
3. 河北科技大学经济管理学院 石家庄 050018)
摘 要 地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用 GIS 空间
分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了 1990—2008 年间河北省太行山
区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形
梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制
约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地
先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了 2个地形位, 草地已失去高地形位上的分
布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了 3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用
地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的
增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为 3个区段: 耕地、水域、
建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占
研究区总面积的 45.79%、41.30%和 12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境
恢复提出了相应建议和措施。
关键词 土地利用变化 地形位指数 分布指数 土地利用程度综合指数 太行山区 河北省
中图分类号: F301.24 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)10-1284-09
Spatial-temporal variability of land use with terrain gradient in Taihang
Mountain, Hebei Province
XU Ning1,2, ZHANG Guang-Lu1, LIU Zi-Yu3
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences,
Shijiazhuang 050022, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. School of Economics and
Management, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)
Abstract Terrain significantly influences land use change and spatial pattern. Compared with the single terrain factor (eleva-
tion, slope) method, terrain niche index, combination of elevation and slope, can reflect detailed spatial variability of terrains.
Distribution index can describe the differences between actual and standard distribution of different land use types, excluding
the disturbances of the area. The comprehensive index of land use degree can reflect regional land use intensity and is suitable
for comprehensive evaluation of land use degree. Taking advantage of GIS spatial capabilities along with terrain niche index,
distribution index and comprehensive index of land use degree, this study analyzed land use patterns and changes in Taihang
Mountain in Hebei Province from 1990 to 2008. Also the land use degree on terrain gradient was quantitatively analyzed and
terrain influence on land use selection pattern was explored. The results showed that the spatial distributions and changes in
various land use types were considerably influenced by terrain factors. Arable land, construction land, water and unused land
were mainly in areas with 0°−15° slope and <500 m altitude. Also the changing areas of land use on these terrains were highest.
Arable land, construction land, water and unused land were mainly in areas with low terrain niche index. Then grassland was
mainly in areas with medium terrain niche index and woodland in areas with medium-to-high terrain niche index. With in-
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creasing terrain niche index, the distribution index of arable land decreased, that of grassland, construction land, water and
unused land decreased followed by an increase, while that of woodland increased. From 1990 to 2008, predominant distribu-
tion terrain niche index scale of woodland increased by two units. That of grassland expanded by three units in the middle
terrain niche section but reduced the sections with high terrain niche. That of water expanded in low terrain niche section, and
that of unused lands reduced significantly. Then those of arable land and construction land generally remained stable during
the study period. Additionally, the comprehensive index of land use degree reduced with increasing terrain niche index. Based
on quantitative analysis of the land use degree on terrain gradients, terrain niche was divided into three sections. They were
dominant terrain niche section of arable land, water, construction land and unused land; dominant terrain niche sections of
grassland and woodland; and dominant terrain niche section of woodland. The areas of the three sections were 45.79%, 41.30%
and 12.91% of the study area. Finally, suggestions were put forward for rational use of land resources and ecological envi-
ronment restoration in Taihang Mountain in Hebei Province.
Key words Land use change, Terrain niche index, Distribution index, Comprehensive index of land use degree, Taihang
Mountain, Hebei Province
(Received Mar. 1, 2013; accepted May 14, 2013)
土地利用变化越来越被认为是全球环境变化和
可持续发展研究的重要内容[1−2]。土地利用的时空变
化是土地在特定时间内发生的类型转变并表现在空
间上的分布特征[3]。近年来, 国内外学者对土地利用
格局时空变化与地形因素的相关性进行了一定的研
究, 认为地形是土地利用结构和空间分布格局差异
的重要影响因子 [4−5], 是大尺度人为干扰活动地域
分布格局的基本骨架[6]。但众多的研究主要是基于
高程、坡度和坡向等单一地形因子对土地利用数量
结构的分析 [7−9], 缺少在地形梯度上土地利用程度
及其区域分异的定量化研究[10], 而土地利用程度定
量表达有助于揭示区域土地利用的功能特征 [11−12],
采用多因子综合法探讨地形因素对土地利用格局及
其变化的影响已成为一种趋势[6,13−15]。
河北省太行山区地形复杂多样, 生态环境脆弱,
不合理的土地利用方式已导致严重的水土流失, 使
生态环境恶化, 威胁着人类的生存和发展[16]。研究
其地形梯度上土地利用的空间分布及其变化, 对生
态安全建设和水土保持尤为重要。目前, 对河北省
太行山区的土地利用分布及时空变化与地形的相关
性研究还鲜见报道[17−18]。因此, 本文从高程、坡度和
地形位 3个方面, 综合研究河北省太行山区土地利用
结构和土地利用程度在地形梯度上的时空变异, 揭
示地形因素对土地利用方式的影响, 以期为区域土
地利用结构调整以及生态环境恢复提供科学依据。
1 研究区概况
河北省太行山区呈狭条状, 穿越保定、石家庄、
邢台和邯郸 4个设区市的 25个县(区、市), 总面积
3 108 424.77 hm2, 占河北省国土总面积的 16.5%,
人口 950万人, 占河北省总人口的 14.2%。属于暖温
带半湿润大陆性季风气候, 四季分明, 年降水量不
足 300 mm, 但年均蒸发量>1 600 mm。地势北高南
低, 西高东低, 山体呈NNE走向, 依次为亚高山、中山、
低山、丘陵岗梁和山前平原。海拔 100~1 000 m的低山
丘陵为地貌主体, 是该区重要的农林牧生产基地。该区
具有独特的自然环境和人文历史背景, 是京津和华
北平原的重要生态屏障, 同时由于受自然因素和人
为活动影响, 植被稀疏, 水土流失严重[19]。
2 研究方法
2.1 数据来源与处理
1990 年以后, 河北省太行山区经济取得最为显
著的增长[20]。同期河北省把绿化太行山作为生态环
境建设的重点, 2002 年又全面实施退耕还林还草工
程。故本研究选择的生态工程期间的 1990年、2000
年和 2008年作为研究时相。3个时相的 1∶10万土
地利用数据来源于中国科学院海河流域共享数据库,
该数据通过对 Landsat TM遥感影像解译所得。参照
中国科学院地理科学与资源研究所的分类系统, 把
研究区的土地分为 6类, 分别为耕地、林地、草地、
水域、建设用地和未利用地, 见图 1。
研究中所需的地形信息以Aster GDEM Version 2
数据为基础 , 该数据获取于美国NASA网站 , 其水
平精度 30 m, 垂直精度约为 20 m, 优越于 Srtm
DEM[21], 空间分辨率30 m。
所有数据均为 grid 数据格式, 统一采用 Custom
Albers Equal-Area Conic投影, 取 30 m×30 m格网单元
进行重采样, 统一空间分辨率。利用 Arcgis 软件对
Aster GDEM Version 2数据进行处理, 获得研究区的
高程、坡度和地形位分布图。并将他们分别与 3 期土
地利用图进行叠加分析, 得到不同地形因子的土地利
用和土地利用程度空间分布情况, 对其进行统计汇总,
探求该区土地利用在地形梯度上的分布及变化规律。
1286 中国生态农业学报 2013 第 21卷



图 1 1990年、2000年和 2008年研究区土地利用图
Fig. 1 Land use maps of the study area in 1990, 2000 and 2008
2.2 研究方法
2.2.1 地形位指数
单一地形因子无法体现地形对土地利用空间分
布特征的综合影响, 地形位指数 [6]可综合反映研究
区高程和坡度属性的空间分异。其计算公式如下:
log 1 1E ST
E S
⎧ ⎫⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + × +⎨ ⎬⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎩ ⎭
(1)
式中, T为地形位, E及 E分别代表空间任一点的高程
值和该点所在区域内的平均高程值, S与 S 分别代表
空间任一点的坡度值和该点所在区域内的平均坡度
值。显然, 高程越高, 坡度越大, 地形位指数越大;
反之则越小; 高程较高、坡度较小, 或高程较低、坡
度较大, 则地形位适中。
2.2.2 分布指数
通过研究在地形梯度上不同土地利用类型出现
的频率即可得知地形条件对土地利用类型空间分布
的影响。为了消除不同地形因子分级的面积差异和
不同土地利用类型的面积比重差异的影响, 本文引
入分布指数[6], 其计算公式如下:
ie
i e
S SP
S S
⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
(2)
式中, P代表分布指数, e代表地形因子, ieS 代表在e
地形因子特定等级下的 i地类面积, iS 代表 i地类的
总面积, S代表整个研究区的面积, eS 代表整个区域
e地形因子特定等级下的总面积。P=1, 表示第i种地
类在第e级地形上的比重与研究区内该地类的比重
相等; P>1, 表示第i种地类在第e级地形上的分布属
于优势分布, P值越大, 优势度越高; P<1, 则说明第i
种地类在第e级地形上的分布属于劣势分布, 该地形
级别不适宜该地类分布或者发育[2]。
2.2.3 土地利用程度综合指数
为定量研究土地利用程度的地形分异规律, 文
中借用土地利用程度综合指数(La)[12], 将土地利用
程度分为4级, 对未利用地的土地利用程度赋值为1,
林地、草地、水域为2, 耕地为3, 建设用地为4。土
地利用程度综合指数的计算公式如下:
[ ]
1
100, 400 010
n
i i
i
La A C La
=
= × × ∈∑ (3)
式中, iA 为第i级土地利用程度分级指数, Ci为第i级
土地利用程度分级面积百分比。
3 结果与分析
3.1 研究区地形位特征分析
为了更细致地展现河北省太行山区地形梯度上
的分布频率, 同时比较高程、坡度和地形位指数的
差异, 分别将三者在各自的数值区间等分为50个区
段, 然后统计出各自的面积频率分布情况(图2)。其
中, 研究区的高程、坡度在前25个区段的面积频率
之和分别达93.65%和96.28%; 地形位指数却没有出
现前两者那样严重的偏态分布状况, 不同区段上其
面积分布变化比较缓慢, 一些处在中间状态的地形
组合情况(如高程低、坡度大和高程高、坡度小的地
区)在地形位指数分布频率上得到了充分体现。
3.2 不同高程带上土地利用结构的变化特征
通过对表1统计与分析 , 发现研究期间河北省
太行山区土地利用类型的结构发生了显著变化。总
体上看 , 草地和建设用地持续增加 , 耕地递减, 林
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地作为区域内主要地类, 呈现先增后减, 而水域和
未利用土地先减后增(表1和图1)。在各高程带上具体
表现为耕地除在500~1 000 m高程带上先增后减外,
在其余高程带上均大量减少, 特别是2000—2008年
间, 耕地在500 m以上的区域, 减幅高达19.20%; 林
地在100~500 m高程带先增后减, 在第500~1 500 m

图 2 研究区高程(a)、坡度(b)和地形位指数(c)的分布及分布频率
Fig. 2 Distribution maps and distribution frequency of elevation (a), slope (b) and terrain niche index (c) in the study area
级别: 将高程、坡度和地形位指数在各自的数值区间等分为50个区段, 每个区段为1级。下同。Grade: the value intervals of elevation, slope
and terrain niche index were averagely divided into 50 grades. The same below.
表 1 研究区不同高程带上各土地利用类型的面积
Table 1 Area of different land use types in different elevation-zones of the study area hm2
高程 Elevation (m) 土地利用类型
Land use type
年份
Year <100 100~500 500~1 000 1 000~1 500 1 500~2 000 ≥2 000
总计
Total
1990 379 973.5 494 727.1 70 773.8 11 877.2 40.7 0.0 957 392.4
2000 353 135.9 473 492.2 73 375.1 11 105.1 8.7 0.0 911 117.0
耕地
Arable land
2008 336 492.5 445 422.6 60 150.2 8 111.5 2.3 0.0 850 179.2
1990 10 548.8 473 441.9 628 620.7 270 398.5 30 497.4 401.4 1 413 908.7
2000 11 625.8 503 963.9 594 811.3 270 293.9 34 418.6 708.8 1 415 822.3
林地
Woodland
2008 12 055.5 478 475.7 595 399.2 270 396.5 34 849.4 796.7 1 391 973.1
1990 10 659.9 295 263.8 115 743.2 51 186.1 9 112.6 850.5 482 816.1
2000 14 534.9 288 734.3 147 867.0 52 382.1 5 239.4 543.1 509 300.7
草地
Grassland
2008 20 120.0 326 236.9 156 513.7 55 225.7 4 815.3 455.2 563 366.8
1990 28 022.2 70 132.1 8 260.0 1 084.3 16.7 0.0 107 515.4
2000 32 126.2 59 258.6 6 876.3 496.4 0.6 0.0 98 758.2
水域
Water
2008 33 563.3 62 543.9 8 457.9 549.5 0.6 0.0 105 115.2
1990 61 606.4 65 262.3 7 978.1 998.8 0.9 0.0 135 846.6
2000 84 474.5 76 543.0 8 450.3 1 262.3 0.9 0.0 170 730.9
建设用地
Construction land
2008 93 835.9 88 284.4 10 908.3 1 256.6 0.5 0.0 194 285.7
1990 5 692.6 5 011.9 100.6 140.5 0.0 0.0 10 945.6
2000 606.2 1 847.3 96.6 145.6 0.0 0.0 2 695.7
未利用地
Unused land
2008 436.2 2 875.8 47.2 145.6 0.0 0.0 3 504.8
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高程带先减后增, 在其他区域呈递增趋势; 草地在
1 500 m以下的高程带上呈增加趋势, 在其他区域逐
渐减少; 建设用地在1 500 m以下各高程带上递增, 来
源主要是耕地; 水域在100 m以下递增, 100~1 000 m高
程带先减后增; 未利用地面积最少, 较大一部分是
沼泽地, 常与水域毗邻。随着时间的推移, 未利用地
总体明显减少, 主要变化趋势为在100 m以下面积
骤减, 在100~500 m高程带上先减后增。
3.3 不同坡度带上土地利用结构的变化特征
由表2可见, 随着坡度的增加, 耕地、建设用地、
水域和未利用土地的分布比例都在减小, 而林地则
增大, 草地先增后减。耕地主要分布在15°以下区域,
约占总面积的95.58%, 2008年仍有37 573.5 hm2的耕
地分布在15°以上。1990—2008年间 , 耕地面积15°
以下的区域递减, 其余区域先增后减; 林地在15°以
下区域先增后减, 15°~35°递减, 35°以上先减后增;
草地除在8°~15°先减后增外 , 其余地区递增 ; 建设
用地在每个坡度带上均大幅增加, 而水域则先减后
增。未利用地在15°以下的区域先骤减后略微增加,
其余地区先增后减。
表 2 研究区不同坡度带上各土地利用类型的面积
Table 2 Area of different land use types in different slope-zones of the study area hm2
坡度分级 Slope-zone 土地利用类型
Land use type
年份
Year 0°~3° 3°~8° 8°~15° 15°~25° 25°~35° ≥35°
总计 Total
1990 261 755.3 487 754.0 163 208.2 35 050.4 7 670.4 1 954.1 957 392.4
2000 246 083.0 461 087.7 158 245.2 35 445.1 8 105.2 2 150.8 911 117.0
耕地
Arable land
2008 233 160.4 433 749.4 145 695.9 29 713.6 6 231.6 1 628.3 850 179.2
1990 33 099.6 157 256.8 312 711.4 459 397.8 308 842.6 142 600.6 1 413 908.7
2000 35 467.7 164 603.3 317 764.4 455 277.2 303 443.8 139 265.9 1 415 822.3
林地
Woodland
2008 33 635.3 157 194.5 308 717.2 450 496.2 302 486.1 139 443.8 1 391 973.1
1990 33 388.9 123 078.7 135 399.7 114 886.5 55 542.7 20 519.6 482 816.1
2000 38 271.1 131 579.6 135 108.6 119 533.6 60 938.5 23 869.4 509 300.7
草地
Grassland
2008 45 368.5 150 680.9 151 401.7 128 563.1 63 308.3 24 044.4 563 366.8
1990 35 948.5 47 110.7 15 927.1 5 696.6 1 970.0 862.5 107 515.4
2000 35 232.8 43 945.3 13 406.6 4 239.5 1 349.3 584.7 98 758.2
水域
Water
2008 36 454.9 46 795.6 14 794.6 4 839.6 1 544.9 685.8 105 115.2
1990 39 113.4 73 380.7 19 357.6 3 080.2 691.1 223.7 135 846.6
2000 51 261.4 92 059.1 22 737.3 3 574.3 826.0 272.8 170 730.9
建设用地
Construction land
2008 57 350.8 104 366.5 26 595.8 4 492.9 1 123.8 355.9 194 285.7
1990 3 802.1 5 925.9 1 019.3 150.3 40.8 7.3 10 945.6
2000 791.7 1 231.7 361.2 192.2 94.8 24.1 2 695.7
未利用地
Unused land
2008 1 137.9 1 719.8 418.1 156.4 62.9 9.6 3 504.8

3.4 土地利用在地形梯度上的空间分布特征
3.4.1 土地利用在地形梯度上的空间分布整体特征
将研究区的地形位指数(0.025~3.512)等分为 50
级, 分别计算 3期土地利用类型在这 50个地形位区
段上的分布指数, 并将分布指数 P>1 的地形位定义
为优势地形位区间, 结果如图 3所示。由图 3可知, 3
个时相的土地利用在地形梯度上整体分布为高、中、
低 3 段式结构, 表现为耕地、建设用地、水域和未
利用地主要占据低地形位区域, 草地以中地形位为
其优势区域, 而林地以中、高地形位为其优势区域。
总的分布趋势为: 随着地形位的增加, 耕地的分布
指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利
用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间不同土地
利用类型在不同局部地形位区间分布指数呈现出有
规律变化, 主要表现为耕地、建设用地、水域和未
利用地在低地形位区域上的竞争, 林地和草地在中
高地形位区域上的竞争。
总体而言, 该区土地利用类型地形梯度格局特
征及其变化比较简单, 反映了该区在 20世纪末仍然
以传统的农林牧业经营方式为主, 土地利用类型空
间分布特征受地形条件制约作用明显, 同时, 人类
活动对土地利用改造作用也非常明显。低地形位区
段, 竞争激烈, 分布相对集中; 高段区域, 限制了部
分土地利用类型的生存发展, 相对单一。
3.4.2 各土地利用在地形梯度上的空间分布特征
从图 3 和表 3 可以看出, 1990—2008 年间各土
地利用类型除耕地外, 在地形位梯度上的分布格局,
均发生了显著变化。
第 10期 许 宁等: 基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究 1289



地形位指数 Terrain niche index
图 3 研究区各土地利用类型在地形位指数梯度上的分布
Fig. 3 Distribution of different land use types on the terrain niche index in the study area
表 3 研究区各土地利用类型优势分布的地形位范围
Table 3 Terrain niche index scales of dominant distribution of different land use types in the study area
年份 Year 耕地 Arable land 林地 Woodland 草地 Grassland 水域 Water 建设用地
Construction land
未利用地
Unused land
1990 1~14 16~48 10~26, 42~50 3~14 1~13 2~11
2000 1~14 16~50 9~29/ 48 1~14 1~13 3~10
2008 1~14 16~50 9~28 1~15 1~13 4~11

(1)耕地。3 个时期耕地的分布指数曲线形态基
本相似, 呈现明显的整体移动, 其分布指数基本保
持稳定。优势分布区间没有变化, 均为 1~14。通过前
述分析得知, 18年间, 耕地面积除在 1 000~1 500 m
高程带、坡度 15°以上的地区先增后减外, 在其余各
高程带和坡度带上的降幅明显(表 1、表 2)。而分布
指数消除了研究区耕地面积减少带来的差异, 说明
在各地形位上耕地的减幅基本一致。
(2)林地。林地在不同地形上具有很强的适应性,
基本不受地形限制。其空间分布格局的显著变化是
优势分布范围逐渐向高地形位区间扩张。1990年其
优势分布在 16~48地形位上, 2000年、2008年优势
地形位的上限增加了 2 个地形位; 林地另一个显著
的空间变化特征就是高地形位上的分布曲线明显抬
升, 在 36~50地形位上分布指数显著增加。
(3)草地。草地的优势地形位变化较大, 1990 年
1290 中国生态农业学报 2013 第 21卷


草地的优势分布区间为 10~26和 42~50, 集中分布于
中、高地形位区。随着时间的推移, 草地在中地形
位上的优势分布区间有所扩展, 变为 9~28。但在高
地形位上, 其分布指数递减, 已失去优势分布。而相
同地形位区域内林地的分布指数均有所上升, 说明
该区域内草地转变为林地的比重较大。
(4)建设用地。研究期间, 建设用地优势地形位
区间保持不变, 均为 1~13。在 1~7 地形位区间分布
指数明显抬升, 说明随着社会经济的发展, 在低地
形位区域, 城镇建设用地规模不断膨胀; 在 14~30
地形位区间, 3个时期的分布指数曲线相似, 2000年
略低于 1990 年, 而 2008 年略高于 2000 年。说明
1990—2000年该区域建设用地的膨胀规模与全区相
比呈守势, 2000—2008 年建设用地向中地形位区域
有所扩张, 在>30 的地形位区间, 建设用地分布较
少, 变化不明显。
(5)水域。研究区 3 个时期水域分布指数的变化
幅度和变化趋势基本相似, 其优势分布区间集中在
低地形位区间, 从 1990年的 3~14变为 2008年 1~15,
在第 3 和 6 处有两个峰值。说明水域分布严格受地
形位制约, 只能在自然条件较好的低地形位中存在,
其优势地形位体现了湖泊和水库的分布。
(6)未利用土地。1990年和 2000年峰值处于第 6
地形位, 至 2008 年峰值后退了 1 个地形位, 形成峰
值后, 直线下降表明未利用地对地形具有一定的选
择性。其优势分布区间从 1990年的 2~11收缩到 2008
年的 4~11。随着时间的推移, 在 12~40地形位区间,
未利用地的分布指数先升后降。
3.5 不同地形梯度上土地利用程度的定量分析
由图 4可见, 3个时期研究区土地利用程度综合
指数( La )均随着地形位的增加而下降, 至第 30级地
形位区域时趋于平稳。1990—2008 年间, 在 0~8

图 4 研究区土地利用程度综合指数(La)与地形位指数(T)
的关系
Fig. 4 Relationship between comprehensive index of land use
degree (La) and terrain niche index (T) in the study area
地形位处的 La值变化最为明显, 表明该区域土地利
用强度较大, 土地利用类型间转换剧烈。6~15 地形
位区域上的 La呈直线下降趋势, 说明该区域受地形
影响较大, 土地利用程度大幅下降。
3.6 土地利用在地形梯度上时空变化的驱动力分析
经济驱动和生态政策是该区土地利用变化的主
要原因[22]。社会经济发展、人口增加、城镇化建设
迫使低地形位上的耕地面积大量减少; 绿化太行山
和退耕还林还草工程的实施使中地形位上草地和高
地形位上林地面积的增加; 土地开发整理使低地形
位上的未利用地较多转为耕地; 另外, 2008 年研究
区年降水偏多 , 导致水域和未利用地面积有所增
加。但是从调整的结果看, 地形条件对各种社会生
产活动的约束性影响仍然十分显著, 大尺度的地形
差异仍然是最终土地利用格局形成的基本骨架。受
耕作条件和生态政策的影响, 耕地没有向中高地形
位扩张; 随着高程和坡度的增加, 土地适宜性急剧
降低, 土地开发难度加大, 导致建设用地规模在较
大幅度增长同时, 优势地形位区间并没有发生明显
变化, 同时也促使草地和林地面积的增加; 水域受
其自身特征的影响, 多分布在平地上, 只能在低地
形位上变化。
4 讨论与结论
通过对河北省太行山区土地利用类型在地形梯
度上的分布及时空变化规律的研究, 发现各种土地
利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子影响
和制约。各土地利用类型总的分布趋势为: 随着地
形位的增加, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、
水域、建设用地和未利用地先升后降, 而林地则升
高。在 20 世纪 90 年代以来的城镇化建设、生态工
程实施过程中, 除耕地外, 各土地利用类型在地形
梯度上的分布特征发生了显著变化。研究期间, 林
地的优势地形位的上限增加了 2 个地形位, 草地已
失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势
分布区间增加了 3 个地形位, 水体的优势地形位在
低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位减少
了 2个, 而耕地、建设用地则基本保持稳定。
根据地形梯度上的土地利用程度状况, 将研究
区地形位分为 3个区段: 1~15地形位区间(占研究区
总面积的 45.79%)为 La>230 的区域, 主要为耕地、
水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域, 也
是综合开发强度最高的区域, 在大力发展经济的同
时, 应注重耕地、湿地保护, 维护区域生态环境的稳
定; 16~30地形位区间(占研究区总面积的 41.30%)为
La在 200~230的区域, 是草地和林地的优势分布区
第 10期 许 宁等: 基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究 1291


间, 该区水土流失严重, 应注重生态建设和环境保
护, 对土地利用结构进行合理地调整, 对 25°以上的
耕地应实行退耕还林还草; 31~50 地形位区间(占研
究区总面积的 15.41%)为 La 接近 200 的区域, 该区
是林地的优势地形位区域, 集中分布在研究区中山
和亚高山区域, 该区域应限制农业生产, 以自然植
被保护为主, 封山育林, 防止水土流失。
基于栅格单元的土地利用与地形因子的分析方
法能够准确定量地描述各种土地利用类型时空变异
与高程、坡度和地形位的关系。与单一地形因子(高
程、坡度)描述方法相比, 地形位指数能综合反映地
形空间分异的细节信息。无量纲的分布指数可准确
地反映不同类型在各地形位区间上的实际分布情况
与标准分布的偏差[6,10]。通过对分布趋势线特征、优
势地形位区间以及不同地形位区段分布频率随时间
的变化研究, 能够获得土地利用时空变异的多种信
息。另外, 利用地形位指数和土地利用程度综合指
数 , 可定量表达在地形梯度上土地利用程度状况 ,
有助于区域分异的研究。研究中没有考虑坡向及其他
地形因子的影响, 并只做了定性的驱动力分析, 探究
综合更多的地形因子对土地利用格局及其变化的影
响并定量分析变化的驱动力是下一步工作的重点。
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JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ

《植物遗传资源学报》征订启事

《植物遗传资源学报》是中国农业科学院作物科学研究所和中国农学会主办的学术期刊, 中国科技核心期刊、中国
农业核心期刊、全国中文核心期刊、全国优秀农业期刊。为中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库来源期刊(核
心期刊)、中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊, 又被《中国生物学文摘》和
中国生物学文献数据库、中文科技期刊数据库收录。据 2011 年度中国期刊引证研究报告统计, 《植物遗传资源学报》
影响因子 1.396, 在自然科学与工程技术类学科排序第 9名。
报道内容为大田、园艺作物, 观赏、药用植物, 林用植物、草类植物及其一切经济植物的有关植物遗传资源基础理论
研究、应用研究方面的研究成果、创新性学术论文和高水平综述或评论。诸如, 种质资源的考察、收集、保存、评价、利
用、创新, 信息学、管理学等; 起源、演化、分类等系统学; 基因发掘、鉴定、克隆、基因文库建立、遗传多样性研究。
双月刊, 大 16开本, 196页。定价 20元, 全年 120元。各地邮局发行, 邮发代号 82-643。国内刊号 CN11-4996/S, 国
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