基于水土流失的景观格局分析方法
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生态环境学报 ２ １， ９７： ５ ９１ ０ ０ ０ １（）１ ９ ．６ ４
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１ 研 究 区概 况 泾 河 流 域 位 于 黄 土 高 原 腹 地 ， １６２ ０ 。０一 １８４ ０。８ Ｅ，３ 。４ 一７２ ， ４２Ｌ ３。０ Ｎ，处 于六 盘 山和 子午岭 之 间 ，流域绝 大部 分属 于陇东 黄土 高原 ，流 域 面积 ４ ２ ｍ ５ ｋ 。流 域气 候 为典 型 的温 带 大陆性 气候 ， ４１
多次探 讨 ｌ Ｊ １ ，但还 没有 寻找 到一种 能把景 观格 局 与水 土流失 过程 联 系起来 的景观 格局 分析方 法 。本 文针对 黄 土高原水 土 流失这 一突 出的生 态过 程 ，通 过 分析 不 同景 观 类 型 及 其 空 间 分 布格 局 在 水 土 流 失 过程 中的地位 和作用 ，利用 洛伦 兹 曲线 理论 ，提 出 了跨 越 空 间尺 度 的景 观 坡 度 指数 和景 观 空 问 负 荷对 比指数 ，并 以黄 土高 原典 型 区域— — 泾河 流域 为例 ，定量 分析 了泾河 流域 ｌ ５个子 流域 的景观 空 间格局 ，为黄 土高原 地 区水土保 持 和流域 土地 资源 管理 提供科 学依 据 。
作 ，只 关 注对 景 观 空 问分 布 格 局 的简 单 描 述 与 分 析 ，而缺乏 深入 探讨 景观 格局 变化 的生 态学 意义 。 这种 趋势 因数字 化景 观数 据 的容易 获得 和 Ｇ Ｓ的广 Ｉ 泛应 用 而进 一 步 得到 加 强 ［ ０ ４ ７ －］ ， １。如 何 把景 观 格 局 １
基 于 水 土流 失 的 景观 格 局 分 析 方 法
卢爱 刚 ，张镭 ，索安宁 。
１ 渭 南师 范学 院环境 与生命 科学 系，陕 西 渭南 ７４ ０ ；２ 陕西 省科 学器材 公 司，陕西 西 安 ７ ５ ． １００ ． １０４ ０ ３ ．国家海 洋 环境监 测 中心 ， 宁 大连 １６２２ 辽 １０ ３
摘 要 ： 观格 局 和 生 态 过程 是 景 观 生 态 学 研 究 的重 要 内容 ， 是 很 多 研 究 只 重 视 景 观 格 局 的研 究 ， 景 但 而忽 略 了生 态 过 程 的研 究 。
文章针对水 土流失这一重要生态过程 ， 出了基于水土流失过程的景观坡度指数和景观 空间负荷对 比指数 ， 提 并对黄土高原泾 河流域 １ 子流域 的景观格局进行 了分析 ，认为泾河流北部各子流域主要以水土流失的“ 景观为主 ，景观坡度指 数大 ， ５个 源” 空间负荷指数小 ，水土流失风险大 ；流域南部各子流域上游 以“ 景观为主 ，坡度指数大 ，中下游 以“ 景观为主 ，景观空 汇” 源” 间分布 不均衡 ，存在一 定的水上 流失风 险 ；流域 东部局部 子流域 主要 以水 土流失 的“ 景 观为主 ，“ 景 观相 对较小 ， 汇” 源”
处 于温 带半 湿润 向半 干旱气 候 的过 渡地 带 。据流域
各 气象 站点 多年 观测 资料 ， 流域 多年平 均气温 ８℃ ， 最 冷月 平均 气温 一￣ １ ８ 一０℃ ，最 热月平 均温度 ２ － ４ ２２ ℃ ，年 降水 量在 ３０ ６ ０Ｉｌ 之 间 ，主要集 中于夏 ５ ～ ０ ｌｌ ｒ Ｔ 季 ，夏季 降水量 一般 占到 年降水 量 的 ５ ％以上 ，且 ０ 降水强 度大 ，年 际变化 也很 大 。 流 域黄 土层深 厚 ，一 般在 ５～ ０ｍ 不等 ，部分 ０ ８ 黄土残 塬黄 土厚 达 １０ｍ 以上 。土壤 为典 型 的黄 绵 ０ 土和黑垆 土 ，结构 疏松 ，极易 塌 陷 、流失 。植被 为 温带 森 林 草 原 过 渡 类 型 。流 域北 部 为 典 型 温 带 草 原 ，由于开发历 史悠 久 ，原始植 被 已受人类 活动影 响而破 坏极 大 ，农业 用地 和草地 为流 域 目前 的主要 土地利 用类 型 。 泾河 及各 级支 流均 深切 于梁 、塬 、峁 和黄土 沟
“ ”“ ” 观 空 问分 布均 衡 ，水 土 流 失 风 险 小 ： 源 一汇 景 关 键 词 河 流 域 中图 分 类 号 ：０１３ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１７ —９ ６（ ００）０ —５ ９０ ６４５ ０ ２ １ ７ １９ —６
正确 理解 和把握 景观 格局 变化 的生 态学 原则 ， 即建 立 景 观格 局 与 生 态过 程 之 间 的相 互 联 系 对 景 观 生态学 研究 是 至关 重要 的Ｌ。 因此 ，长期 以来 ， １ Ｊ 景 观 格 局 和 生态 过程 之 间关 系 的研 究 一 直 是 景 观 生 态学研 究 的一项 核 心 内容Ｌ。建立 景 观格局 与 生 ２ 】 态 过 程 之 间相 互 关 系 的首 要 问题 是 景 观 格 局 的数 量 化 。景 观格 局 指数 因景 观 格 局 的数 量 化 应 运 而 生 ，其 可使 景观格 局具 有一 定统 计性 质 和 比较 、分 析不 同尺度 上 的格局 等优 点 ，长期 以来 一直倍 受 景 观 生态学 者 的关注 。 Ｊ ２ ０世 纪 ７ ０年 代 以来 ，针对各 种 景观格 局分 析 的需 要 ，不 同景观 生态 学家 提 出了众 多 的描 述景 观 格局 及其变 化 的景观 指数 ，而对 于很 多景观 指数 的 生 态学 意义 缺 乏深入 的探讨 ［１。 目前很 多研 究 工 ４０ －］
指 数 与 实 际 的生 态 过 程 联 系 起 来 依 然 是 目前 研 究 中的不足 。针对这 种 现状 ，提 出有 针对 性 和普适 意 义 的景观格 局分 析方 法 ，对 于深化 景观 格局 和生 态 过程关 系 的研究 有重 要意 义 。黄 土高原 是我 国甚 至 全 球水 土流 失 最 严 重 的地 区之 一 ，一 方 面 是 与 黄 土 高原 特 殊 的土 壤 、气 候 条 件 有关 【 ］ １ ，另一 ＂ 方 面植 被景 观 格 局 的不 合 理 也 导 致 了水 土 流 失 的 加 剧 ｌ 。研 究认 为 流域产 沙 的多少 是流域 农 、林 、 １ 引
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１ 研 究 区概 况 泾 河 流 域 位 于 黄 土 高 原 腹 地 ， １６２ ０ 。０一 １８４ ０。８ Ｅ，３ 。４ 一７２ ， ４２Ｌ ３。０ Ｎ，处 于六 盘 山和 子午岭 之 间 ，流域绝 大部 分属 于陇东 黄土 高原 ，流 域 面积 ４ ２ ｍ ５ ｋ 。流 域气 候 为典 型 的温 带 大陆性 气候 ， ４１
多次探 讨 ｌ Ｊ １ ，但还 没有 寻找 到一种 能把景 观格 局 与水 土流失 过程 联 系起来 的景观 格局 分析方 法 。本 文针对 黄 土高原水 土 流失这 一突 出的生 态过 程 ，通 过 分析 不 同景 观 类 型 及 其 空 间 分 布格 局 在 水 土 流 失 过程 中的地位 和作用 ，利用 洛伦 兹 曲线 理论 ，提 出 了跨 越 空 间尺 度 的景 观 坡 度 指数 和景 观 空 问 负 荷对 比指数 ，并 以黄 土高 原典 型 区域— — 泾河 流域 为例 ，定量 分析 了泾河 流域 ｌ ５个子 流域 的景观 空 间格局 ，为黄 土高原 地 区水土保 持 和流域 土地 资源 管理 提供科 学依 据 。
作 ，只 关 注对 景 观 空 问分 布 格 局 的简 单 描 述 与 分 析 ，而缺乏 深入 探讨 景观 格局 变化 的生 态学 意义 。 这种 趋势 因数字 化景 观数 据 的容易 获得 和 Ｇ Ｓ的广 Ｉ 泛应 用 而进 一 步 得到 加 强 ［ ０ ４ ７ －］ ， １。如 何 把景 观 格 局 １
基 于 水 土流 失 的 景观 格 局 分 析 方 法
卢爱 刚 ，张镭 ，索安宁 。
１ 渭 南师 范学 院环境 与生命 科学 系，陕 西 渭南 ７４ ０ ；２ 陕西 省科 学器材 公 司，陕西 西 安 ７ ５ ． １００ ． １０４ ０ ３ ．国家海 洋 环境监 测 中心 ， 宁 大连 １６２２ 辽 １０ ３
摘 要 ： 观格 局 和 生 态 过程 是 景 观 生 态 学 研 究 的重 要 内容 ， 是 很 多 研 究 只 重 视 景 观 格 局 的研 究 ， 景 但 而忽 略 了生 态 过 程 的研 究 。
文章针对水 土流失这一重要生态过程 ， 出了基于水土流失过程的景观坡度指数和景观 空间负荷对 比指数 ， 提 并对黄土高原泾 河流域 １ 子流域 的景观格局进行 了分析 ，认为泾河流北部各子流域主要以水土流失的“ 景观为主 ，景观坡度指 数大 ， ５个 源” 空间负荷指数小 ，水土流失风险大 ；流域南部各子流域上游 以“ 景观为主 ，坡度指数大 ，中下游 以“ 景观为主 ，景观空 汇” 源” 间分布 不均衡 ，存在一 定的水上 流失风 险 ；流域 东部局部 子流域 主要 以水 土流失 的“ 景 观为主 ，“ 景 观相 对较小 ， 汇” 源”
处 于温 带半 湿润 向半 干旱气 候 的过 渡地 带 。据流域
各 气象 站点 多年 观测 资料 ， 流域 多年平 均气温 ８℃ ， 最 冷月 平均 气温 一￣ １ ８ 一０℃ ，最 热月平 均温度 ２ － ４ ２２ ℃ ，年 降水 量在 ３０ ６ ０Ｉｌ 之 间 ，主要集 中于夏 ５ ～ ０ ｌｌ ｒ Ｔ 季 ，夏季 降水量 一般 占到 年降水 量 的 ５ ％以上 ，且 ０ 降水强 度大 ，年 际变化 也很 大 。 流 域黄 土层深 厚 ，一 般在 ５～ ０ｍ 不等 ，部分 ０ ８ 黄土残 塬黄 土厚 达 １０ｍ 以上 。土壤 为典 型 的黄 绵 ０ 土和黑垆 土 ，结构 疏松 ，极易 塌 陷 、流失 。植被 为 温带 森 林 草 原 过 渡 类 型 。流 域北 部 为 典 型 温 带 草 原 ，由于开发历 史悠 久 ，原始植 被 已受人类 活动影 响而破 坏极 大 ，农业 用地 和草地 为流 域 目前 的主要 土地利 用类 型 。 泾河 及各 级支 流均 深切 于梁 、塬 、峁 和黄土 沟
“ ”“ ” 观 空 问分 布均 衡 ，水 土 流 失 风 险 小 ： 源 一汇 景 关 键 词 河 流 域 中图 分 类 号 ：０１３ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１７ —９ ６（ ００）０ —５ ９０ ６４５ ０ ２ １ ７ １９ —６
正确 理解 和把握 景观 格局 变化 的生 态学 原则 ， 即建 立 景 观格 局 与 生 态过 程 之 间 的相 互 联 系 对 景 观 生态学 研究 是 至关 重要 的Ｌ。 因此 ，长期 以来 ， １ Ｊ 景 观 格 局 和 生态 过程 之 间关 系 的研 究 一 直 是 景 观 生 态学研 究 的一项 核 心 内容Ｌ。建立 景 观格局 与 生 ２ 】 态 过 程 之 间相 互 关 系 的首 要 问题 是 景 观 格 局 的数 量 化 。景 观格 局 指数 因景 观 格 局 的数 量 化 应 运 而 生 ，其 可使 景观格 局具 有一 定统 计性 质 和 比较 、分 析不 同尺度 上 的格局 等优 点 ，长期 以来 一直倍 受 景 观 生态学 者 的关注 。 Ｊ ２ ０世 纪 ７ ０年 代 以来 ，针对各 种 景观格 局分 析 的需 要 ，不 同景观 生态 学家 提 出了众 多 的描 述景 观 格局 及其变 化 的景观 指数 ，而对 于很 多景观 指数 的 生 态学 意义 缺 乏深入 的探讨 ［１。 目前很 多研 究 工 ４０ －］
指 数 与 实 际 的生 态 过 程 联 系 起 来 依 然 是 目前 研 究 中的不足 。针对这 种 现状 ，提 出有 针对 性 和普适 意 义 的景观格 局分 析方 法 ，对 于深化 景观 格局 和生 态 过程关 系 的研究 有重 要意 义 。黄 土高原 是我 国甚 至 全 球水 土流 失 最 严 重 的地 区之 一 ，一 方 面 是 与 黄 土 高原 特 殊 的土 壤 、气 候 条 件 有关 【 ］ １ ，另一 ＂ 方 面植 被景 观 格 局 的不 合 理 也 导 致 了水 土 流 失 的 加 剧 ｌ 。研 究认 为 流域产 沙 的多少 是流域 农 、林 、 １ 引
