周淑琴，荊耀棟，張青峰，吳發(fā)啟，*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，楊凌 712100;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，太谷 030801)

毛烏素沙地南部屬鄂爾多斯高原與黃土高原的過渡地帶，是典型農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱［1］。區(qū)內(nèi)陜西省定邊縣是毛烏素沙地?cái)U(kuò)展南進(jìn)的屏障之地，縣境北部屬于毛烏素沙地南緣，土地風(fēng)蝕沙化，南部丘陵溝壑區(qū)，地貌破碎水土流失。植被作為生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，不僅提供系統(tǒng)所需有機(jī)物質(zhì)和生物化學(xué)能量，還可改善和調(diào)節(jié)環(huán)境服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)［2］。植被變化是荒漠化發(fā)展和逆轉(zhuǎn)最直觀的表現(xiàn)，也是氣候和人文因素對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的敏感指標(biāo)［3］。植被覆蓋度刻畫地表植被數(shù)量，是監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)沙地發(fā)展程度的重要指標(biāo)［4-6］。定邊縣地理位置特殊，植被在水土保持以及沙漠化防治中的作用尤為突出，區(qū)內(nèi)地表植被格局特征為植被保護(hù)及恢復(fù)重建提供科學(xué)依據(jù)，也可判別沙地發(fā)展?fàn)顩r。

景觀生態(tài)學(xué)方法應(yīng)用于植被景觀研究，通過植被格局分析植被變化過程［7-10］。毛烏素沙地植被研究中，植被資源調(diào)查、某植被種群及個(gè)體特性研究、植被恢復(fù)技術(shù)等文獻(xiàn)居多，利用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)沙地進(jìn)行景觀格局研究的也較多［11-12］，但對(duì)植被進(jìn)行景觀格局研究的較少，多為植被覆蓋度提取和變化研究［13-17］。本文以定邊縣為例，按地貌分區(qū)，分析不同地貌上植被覆蓋度的結(jié)構(gòu)和景觀格局變化特征。

1 研究區(qū)概況

定邊縣地處陜西省榆林地區(qū)最西端，東經(jīng) 107°15'—108°22'，北緯 36°49'—37°53'，總面積 69.20×104hm2(如圖1)。該區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春季多風(fēng)、夏季干旱、秋季陰雨、冬季嚴(yán)寒，日照充足。雨季遲且雨量年際變化大，年均氣溫7.9℃，年均日照2743.3h，年均降雨量316.9mm，年均無霜期141d左右，絕對(duì)無霜期110d。全縣海拔1303—1907 m。縣境中部白于山橫亙東西，輻射南北，將全縣分為兩大地貌類型:南部為白于山區(qū)的黃土丘陵溝壑區(qū)，北部為毛烏素沙地南緣風(fēng)沙灘區(qū)。區(qū)內(nèi)植物種類少，植被覆蓋度低，風(fēng)蝕沙化和水土流失嚴(yán)重。自然植被由南向北從森林草原向干草原、荒漠草原過渡。區(qū)內(nèi)有草原、灌叢植被;固定和半固定沙丘上有沙生灌叢，灘地上分布草甸、鹽土與沼澤植被。主要植物種類:堿茅(Puccinellia distans)、白草(Pennisetum centrasiaticum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、軟毛蟲實(shí)(Corispermum puberulum)、沙珍棘豆(Oxytropis psammocharis)、鹽蒿(Artemisia halodendron)、沙蒿(Artemisia sphaerocephalla)、桿柳 (Periploca sepium)、寸草(Carex stenophylla)、蘆葦(Phragrnitas cmnmunis)等。人工植被有陜蒙邊界防風(fēng)固沙林帶、長(zhǎng)城防護(hù)林帶、307國(guó)道防護(hù)林帶，白于山區(qū)北麓環(huán)山林帶、農(nóng)田以及農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)，主要人造喬木樹種有楊樹(Populus simonii Carr.，P.pseudo-simonii)、旱柳(Salix matsudana)、榆樹(Ulmus pumila L.)、油松(Pinus tabulueformis)、樟子松(Pinus sylverstris var.mongolica)，人造灌木及草類沙打旺(Astragalus adsurgens)、苜蓿(Medicago sativa)、踏郎(Hedysarum leave)、花棒(Hedysarum scoparium)等。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

三期Landsat TM/ETM遙感數(shù)據(jù):1991年8月23日、1999年9月22日、2007年9月20日，軌道號(hào)128/034，分辨率30m×30m。研究區(qū)7—9月份降雨集中植被生長(zhǎng)良好，利于植被信息的準(zhǔn)確提取。遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理的幾何精度控制在1個(gè)像元以內(nèi)。輔助數(shù)據(jù)有數(shù)字高程圖、行政區(qū)劃圖、統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2.2 研究區(qū)分區(qū)

較大時(shí)間尺度上，地貌是區(qū)域景觀格局形成的主要因素，尺度較小時(shí)地貌為景觀格局的制約因素，研究區(qū)地貌南北差異較大，對(duì)植被覆蓋度結(jié)構(gòu)和格局影響不同［18］。通過分析地形特點(diǎn)，以高程為1450 m的等高線作為主要分界線，將研究區(qū)分為A、B兩區(qū):海拔高度小于1450 m的北部風(fēng)沙區(qū)和海拔大于1450 m的南部丘陵溝壑區(qū)(圖1)，兩區(qū)面積比約為1∶2。A區(qū)地形起伏小，荒漠化土地分布廣泛，土壤結(jié)構(gòu)疏松易風(fēng)化，沙丘間交錯(cuò)分布有灘地和海子。B區(qū)地形起伏大，地貌破碎，有較大的河流和水庫分布。

圖1 研究區(qū)位置和分區(qū)Fig.1 Location and division of the study area

2.3 植被覆蓋度計(jì)算與分級(jí)

研究區(qū)植被覆蓋度提取采用像元二分模型植被覆蓋度提取方法，假設(shè)像元由裸土和植被兩部分構(gòu)成，推導(dǎo)得出植被覆蓋度計(jì)算公式［15，18-20］:

式中，F(xiàn)c為植被覆蓋度;NDVI為影像中像元的歸一化植被指數(shù);NDVIsoil為全裸土覆蓋區(qū)域的NDVI值;NDVIveg為茂密植被覆蓋像元的NDVI值。利用ERDAS 9.1提取NDVI，經(jīng)過反復(fù)對(duì)比分析選定NDVIsoil和NDVIveg的數(shù)值，計(jì)算植被覆蓋度。

參照水利部頒布的《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SL190—2007》和國(guó)家林業(yè)局頒布的《第四次全國(guó)荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》，將研究區(qū)植被覆蓋度分為6級(jí)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)第6級(jí)極高植被覆蓋度的面積很小，最大面積比例小于0.5個(gè)百分點(diǎn)，所以將比例微小的第6等級(jí)植被并入第5等級(jí)，將植被覆蓋度等級(jí)修正為5個(gè)級(jí)別:Ⅰ級(jí)(Fc≤0)為無植被區(qū);Ⅱ級(jí)(0＜Fc≤10)為極低植被覆蓋度;Ⅲ級(jí)(10＜Fc≤30)為低植被覆蓋度;Ⅳ級(jí)(30＜Fc≤50)為中等植被覆蓋度;Ⅴ級(jí)(Fc≥50)為高植被覆蓋度。兩區(qū)植被覆蓋度分級(jí)見圖2和圖3。

2.4 景觀指數(shù)選取與計(jì)算

景觀指數(shù)反映景觀結(jié)構(gòu)和空間配置，從斑塊、類型和景觀3個(gè)水平定量描述景觀格局特征［21］。根據(jù)景觀指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義和指數(shù)間相關(guān)性［21-24］，結(jié)合研究區(qū)植被覆蓋特點(diǎn)，選取類型水平指數(shù)斑塊占景觀面積的比例(PLAND)、斑塊密度(PD)和斑塊內(nèi)聚力(COHESION);選取景觀水平指數(shù)斑塊密度(PD)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)、散布與并列指數(shù)(IJI)。

圖2 1991—2007年定邊縣A區(qū)植被覆蓋度級(jí)別變化Fig.2 Vegetation coverage grade change in A Zone of Dingbian County from 1999 to 2007

圖3 1991—2007年定邊縣B區(qū)植被覆蓋度級(jí)別變化Fig.3 Vegetation coverage grade change in B Zone of Dingbian county from 1999 to 2007

景觀指數(shù)對(duì)空間尺度(幅度和粒度)有顯著依賴性［25-26］，幅度為研究區(qū)的空間范圍，粒度為最小可辨識(shí)單元，遙感數(shù)據(jù)粒度對(duì)應(yīng)像元大小［21］。空間粒度小景觀描述細(xì)微，但信息數(shù)據(jù)量過大，掩蓋格局中一些重要信息，同時(shí)景觀指數(shù)計(jì)算機(jī)時(shí)過長(zhǎng)［27-28］。通過分析景觀格局指數(shù)的空間粒度效應(yīng)，結(jié)合研究區(qū)特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)粒度定為60 m×60 m。利用ERDAS IMAGE 9.1將30 m×30 m的植被數(shù)據(jù)重采樣為60 m×60 m，ArcGIS 9.2將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為Grid文件，通過Fragstats 3.3計(jì)算景觀指數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 景觀結(jié)構(gòu)特征

3.1.1 植被覆蓋度的面積變化

植被覆蓋度的面積比例變化圖(圖4和圖5)顯示，兩區(qū)五類植被的10條折線中9條在1999年后發(fā)生反向變化，說明1999年是兩區(qū)植被景觀結(jié)構(gòu)變化的重要拐點(diǎn)。

數(shù)據(jù)點(diǎn)位高低表明，1991、1999和2007年兩區(qū)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的植被覆蓋度等級(jí)相同:Ⅱ、Ⅲ級(jí)—Ⅱ、Ⅲ級(jí)—Ⅲ、Ⅳ級(jí)。1991—1999年風(fēng)沙區(qū)Ⅱ、Ⅲ級(jí)植被面積比例從55%增為70%;丘陵區(qū)從大于70%增為80%。2007年兩區(qū)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的級(jí)別提升為Ⅲ、Ⅳ級(jí)，風(fēng)沙區(qū)面積比例55%，丘陵區(qū)則超70%。兩區(qū)Ⅴ級(jí)植被面積最小，數(shù)值極小，屬稀有類型，但風(fēng)沙區(qū)的比例明顯大于丘陵溝壑區(qū)，這與長(zhǎng)期以來人們對(duì)沙地治理的重視和林場(chǎng)多分布在風(fēng)沙區(qū)有關(guān)。第一時(shí)段風(fēng)沙區(qū)Ⅴ級(jí)植被比例5%，丘陵區(qū)2%，微弱減小;2007年風(fēng)沙區(qū)為10%，丘陵區(qū)為5%。兩區(qū)Ⅳ級(jí)植被變化較大，風(fēng)沙區(qū)19%—15%—27%，丘陵區(qū)15%—10%—40%。風(fēng)沙區(qū)Ⅲ級(jí)植被比例持續(xù)增加:27%—29%—30%;丘陵區(qū)比例先減小后增大:32%—30%—37%。兩區(qū)Ⅱ級(jí)植被變化最大，風(fēng)沙區(qū)變化30%—40%—20%，丘陵區(qū)為40%—50%—15%。風(fēng)沙區(qū)Ⅰ級(jí)無植被區(qū)比例在20%—10%之間先大幅減小后微弱增大，丘陵區(qū)在10%—5%之間持續(xù)減少，幅度先小后大。

圖4 1991—2007年A區(qū)斑塊類型面積比例變化Fig.4 Area percent of patch class change in A Zone from 1991 to 2007

圖5 1991—2007年B區(qū)斑塊類型面積比例變化Fig.5 Area percent of patch class change in B Zone from 1991 to 2007

整體上來看，兩區(qū)1991—1999年較低級(jí)別植被比例增加，高級(jí)別比例降低，植被覆蓋狀況持續(xù)惡化;1999—2007年植被變化逆轉(zhuǎn)，覆蓋狀況好轉(zhuǎn)。但占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的植被仍以較低級(jí)別為主，全區(qū)植被狀況整體較差。風(fēng)沙區(qū)各研究點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)間距離小分布較集中，等級(jí)間面積差異較小分布較均勻;丘陵區(qū)反之，面積比例差異大。圖中折線起伏程度反映植被穩(wěn)定性或脆弱性，幅度大較脆弱，抗干擾性差，反之穩(wěn)定性強(qiáng)。兩區(qū)極低和中等植被穩(wěn)定性差，而低級(jí)和高級(jí)穩(wěn)定性強(qiáng)。這與植被等級(jí)和所處生境有密切關(guān)系。高級(jí)植被多為林地，穩(wěn)定性強(qiáng);中等植被在外界干擾下易向兩端發(fā)展。

3.1.2 植被覆蓋度密度

斑塊密度是單位面積上植被塊數(shù)，一定程度上反映植被破碎度?？v觀圖6柱體高度，丘陵區(qū)多數(shù)高于風(fēng)沙區(qū)，說明丘陵區(qū)植被破碎度高，風(fēng)沙區(qū)整體性較好。風(fēng)沙區(qū)Ⅰ、Ⅴ級(jí)植被密度小整體性較好，因Ⅰ級(jí)為鹽池及湖盆等水體、流動(dòng)沙地、建筑用地，面積變化幾率大，分隔幾率小;Ⅴ級(jí)植被多以防風(fēng)林帶及林場(chǎng)形式存在，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)分隔。中間級(jí)別斑塊密度較大破碎度較強(qiáng)，這與風(fēng)沙區(qū)沙地的分布格局有關(guān)。丘陵區(qū)Ⅴ級(jí)植被密度小整體性好，其余級(jí)別破碎化程度都較大強(qiáng)。Ⅴ級(jí)植被多為農(nóng)田防護(hù)林帶和四旁種植的條帶狀林地斑塊，外界干擾小整體性好。兩區(qū)Ⅴ級(jí)植被，2007年面積最大，但破碎化程度也最強(qiáng)，說明外界對(duì)其干擾逐年增強(qiáng)。

圖6 1991—2007年兩區(qū)植被覆蓋度的密度和結(jié)合度變化Fig.6 Density and cohesion change of vegetation coverage in two rezones from 1991 to 2007

3.1.3 植被覆蓋度的連通性

斑塊內(nèi)聚力指數(shù)(0≤COHESION＜100)度量植被覆蓋度的自然連通度，比例降低且不斷細(xì)化，連通性降低，數(shù)值趨近于0;比例提高，連通性提高，數(shù)值增加。風(fēng)沙區(qū)各級(jí)植被內(nèi)聚力指數(shù)均大于40，植被連通性較高，擴(kuò)展性好。該區(qū)1991和2007年植被連通規(guī)律相同，Ⅲ級(jí)植被隔離度大，兩端植被斑塊連通性高。丘陵區(qū)植被的連通性低，1991和1999年植被連通規(guī)律相同，植被區(qū)連通度，級(jí)別越高連通性越差。兩區(qū)1999年的折線變化規(guī)律相同，1991—1999年高級(jí)別植被向低級(jí)別轉(zhuǎn)變，Ⅱ級(jí)植被增多，連接幾率高，連通性強(qiáng);其它級(jí)別植被的連通性隨級(jí)別提高而降低。風(fēng)沙區(qū)Ⅴ級(jí)斑塊的連通性較大，因?yàn)槿珔^(qū)林場(chǎng)大多分布在該區(qū)，包括亂井子、長(zhǎng)茂灘等20世紀(jì)五六十年代建設(shè)的大林場(chǎng)。

圖6線、柱的變化顯示，風(fēng)沙區(qū)Ⅰ—Ⅲ級(jí)斑塊密度加大連通性減弱;Ⅲ—Ⅴ級(jí)斑塊密度減小結(jié)合度增強(qiáng)。說明該區(qū)植被密度和結(jié)合度呈負(fù)相關(guān)，密度增大破碎化程度加強(qiáng)，植被聚集性被打破，連通性下降。丘陵區(qū)密度和連通性關(guān)系不明顯。

3.2 景觀格局特征及變化

1991—1999年和1999—2007年兩區(qū)景觀水平指數(shù)動(dòng)態(tài)變化見圖7。

圖7 1991—2007年兩個(gè)亞區(qū)景觀水平指數(shù)變化Fig.7 Indexes at landscape level change in two rezones from 1991 to 2007

3.2.1 景觀多樣性

景觀多樣性指數(shù)(SHDI≥0)表征各級(jí)植被面積比重和景觀異質(zhì)性，數(shù)值增大面積比重均衡化，異質(zhì)性程度加強(qiáng)，反之亦然。研究點(diǎn)上風(fēng)沙區(qū)SHDI值均高于丘陵區(qū)，說明風(fēng)沙區(qū)異質(zhì)性強(qiáng)，類型間面積比重較均衡，與之前面積分析結(jié)果一致。時(shí)段內(nèi)景觀多樣性變化一致，先減弱后增強(qiáng)，且兩區(qū)2007年的末端值越過了1991年的起始值。說明1991—1999年兩個(gè)亞區(qū)內(nèi)少數(shù)斑塊對(duì)景觀的支配程度加強(qiáng)，景觀多樣性下降;1999—2007年各類斑塊的支配均衡化發(fā)展并超過1991的水準(zhǔn)，景觀異質(zhì)性加強(qiáng)，穩(wěn)定性提高。

3.2.2 景觀均勻度

香農(nóng)均勻度指數(shù)(0≤SHEI≤1)描述各級(jí)植被配置的均勻程度，數(shù)值越大類型分布越均勻。兩區(qū)SHEI值在0.8附，變化微小，各級(jí)植被分布較均勻。同一時(shí)間風(fēng)沙區(qū)植被類型配置均勻度優(yōu)于丘陵區(qū)，兩個(gè)時(shí)段內(nèi)兩區(qū)SHEI折線先下降后增強(qiáng)，植被景觀向均勻化發(fā)展。

3.2.3 景觀破碎度

丘陵區(qū)PD折線整體高于風(fēng)沙區(qū)，且在研究期間持續(xù)上揚(yáng)，而風(fēng)沙區(qū)PD線先上揚(yáng)后回落，未探及1991年的初始值。說明丘陵區(qū)的破碎化程度強(qiáng)烈，景觀破碎化趨勢(shì)明顯，1999年之后破碎化速度加快，干擾日益增強(qiáng)，生態(tài)愈加脆弱。風(fēng)沙區(qū)破碎化程度1999年之前增強(qiáng)，而后下降，與1999年之后Ⅱ、Ⅲ級(jí)斑塊面積增大，集中連片有一定關(guān)系?？偟膩砜?，兩區(qū)景觀破碎化差異較大，與兩區(qū)地貌不同有關(guān)。兩區(qū)景觀的密度變化表明，景觀破碎化不可能消除但可以控制在一定范圍之內(nèi)。

3.2.4 景觀配置

景觀形狀指數(shù)(LSI≥0)度量景觀復(fù)雜程度，數(shù)值越大形狀越復(fù)雜。兩區(qū)LSI數(shù)值差別大，風(fēng)沙區(qū)在120上下，丘陵區(qū)在200左右，丘陵區(qū)的景觀形狀復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于風(fēng)沙區(qū)，是地貌基低破碎的結(jié)果。風(fēng)沙區(qū)LSI變化較大，第一時(shí)段形狀復(fù)雜化，第二時(shí)段趨向簡(jiǎn)單。，丘陵區(qū)變化微小，前段幾乎沒有變化，第二時(shí)段復(fù)雜化。說明外界對(duì)風(fēng)沙區(qū)的干擾大于丘陵區(qū)，沙地治理措施是干擾的主要因素。

散布與并列指數(shù)(0＜IJI≤100)表征不同級(jí)別植被的混雜程度。兩區(qū)斑塊的IJI指數(shù)值均大于50，植被混雜程度較大，景觀異質(zhì)性大，風(fēng)沙區(qū)尤甚。1999年之前兩區(qū)IJI折線下降，之后數(shù)值反彈并高于1991年，說明2007年兩區(qū)植被混雜程度高，景觀異質(zhì)性大，植被格局穩(wěn)定。

3.3 景觀空間布局

圖2和圖3局部放大的A、A+、B和C小圖顯示，兩區(qū)植被覆蓋度的分布模式為多核心式。圖A和A+局部景觀的核心為Ⅰ級(jí)無植被覆蓋斑塊，此處為流動(dòng)沙地，外圍依次環(huán)繞排列Ⅱ—Ⅴ級(jí)斑塊。B圖核心為Ⅴ級(jí)高植被覆蓋度，外圍依次排列Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ級(jí)植被覆蓋度斑塊。C圖核心為樹枝狀Ⅰ級(jí)非植被覆蓋斑塊，此處是帶支流的河流，外圍條帶狀分布Ⅱ—Ⅳ級(jí)斑塊。其它區(qū)域的分布格局相似，研究區(qū)景觀為多核心式分布模式(圖8)，核心外圍依次升序或降序排列各級(jí)植被斑塊，不同核心外圍重疊于Ⅱ或Ⅲ級(jí)制備。重疊部分可看作景觀的基質(zhì)，與之前面積比例分析結(jié)果一致，景觀中面積比例最大的植被覆蓋度斑塊為Ⅱ或Ⅲ級(jí)植被覆蓋度。

風(fēng)沙區(qū)核心以Ⅰ級(jí)斑塊居多，丘陵區(qū)Ⅴ級(jí)斑塊較多。核心斑塊形狀取決于具體地物，影響外圍斑塊的分布排列。植被格局演變過程中，核心斑塊的面積、形狀、甚至類型會(huì)發(fā)生變化(圖A和A+)，外圍斑塊隨之發(fā)生相應(yīng)變化。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

應(yīng)用遙感及地理信息系統(tǒng)技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)方法，對(duì)毛烏素沙地南緣植被景觀格局進(jìn)行對(duì)比研究，了解了敏感地區(qū)植被景觀的變化過程。

(1)1999年是1991—2007年植被景觀結(jié)構(gòu)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩區(qū)變化趨勢(shì)相同但程度不同，前一時(shí)段惡化后一時(shí)段明顯好轉(zhuǎn)。第一時(shí)段極低和低級(jí)植被覆蓋度比例占優(yōu)勢(shì)且繼續(xù)增強(qiáng)，風(fēng)沙區(qū)55%—70%，丘陵區(qū)70%—80%，丘陵區(qū)植被覆蓋狀況比風(fēng)沙區(qū)差;第二時(shí)段優(yōu)勢(shì)類型提升為低級(jí)和中等植被覆蓋度，風(fēng)沙區(qū)比例55%，丘陵區(qū)大于70%，丘陵區(qū)植被覆蓋度優(yōu)于風(fēng)沙區(qū)。丘陵區(qū)各級(jí)植被覆蓋度破碎、分布不均且連通性差;風(fēng)沙區(qū)則相反。各等級(jí)植被覆蓋度的穩(wěn)定性和脆弱性不同。極低和中等植被覆蓋度的穩(wěn)定性最差，低級(jí)和高級(jí)的穩(wěn)定性最強(qiáng)，不同區(qū)域穩(wěn)定性有差別。

(2)1999年是兩區(qū)植被景觀格局演變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，之前格局穩(wěn)定向劣勢(shì)發(fā)展，之后驅(qū)向良性。兩區(qū)植被景觀格局差異顯著。風(fēng)沙區(qū)植被景觀格局優(yōu)于丘陵區(qū)，整體性好多樣性高，植被類型均勻異質(zhì)性高。但外界對(duì)風(fēng)沙區(qū)的干擾大，而丘陵區(qū)的景觀破碎度強(qiáng)。兩區(qū)景觀變化趨勢(shì)基本相同，程度不同，說明短時(shí)間內(nèi)，外界對(duì)兩區(qū)的干擾作用是植被格局質(zhì)變過程中量變的微小積累。

(3)植被覆蓋度景觀格局為多核心模式，外圍植被分布具有一定的梯度性，核心之間以中間等級(jí)植被覆蓋度相連。風(fēng)沙區(qū)核心多為無植被區(qū)，丘陵區(qū)核心以高植被覆蓋度為主。不同時(shí)間段內(nèi)模式相同，但隨植被覆蓋的好轉(zhuǎn)，核心的面積、形狀和類型向優(yōu)勢(shì)類型轉(zhuǎn)變。1991和1999年，兩區(qū)核心間相連的植被覆蓋度以極低植被覆蓋度為主，2007年風(fēng)沙區(qū)為低級(jí)植被覆蓋度，丘陵區(qū)為中等植被覆蓋度。

4.2 討論

自然和人為因素是植被景觀格局發(fā)生變化的主要驅(qū)動(dòng)力。時(shí)間尺度較小的植被景觀格局變化中，水是植被生存發(fā)展的關(guān)鍵。定邊年降水量316.9 mm，風(fēng)沙區(qū)地表具有湖盆草灘的斑點(diǎn)狀流沙，采取措施控制外界干擾，一般自我恢復(fù)的時(shí)間為5—7a［29］。兩個(gè)8a的研究時(shí)段，滿足植被自我恢復(fù)的時(shí)間條件，同時(shí)風(fēng)沙區(qū)灘地、鹽池、海子分布較多，丘陵區(qū)地表河流、水庫、湖泊較多，為植被自我恢復(fù)提供了必要條件，2003年開始的大面積禁牧，都促進(jìn)了植被覆蓋度提高。人為因素是植被景觀變化的外部作用力之一。定邊縣荒漠化治理歷來是政府和人民的頭等大事，三北防護(hù)林、退耕還林草等工程的進(jìn)一步促進(jìn)植被恢復(fù)與維護(hù)，尤其是1999年之后大力開展的植被建設(shè)工作［30］，是第二時(shí)段植被格局好轉(zhuǎn)的重要驅(qū)動(dòng)力。兩種因素的力度在不同時(shí)段成效不同［3］。

植被覆蓋度格局演變過程中，丘陵區(qū)植被破碎度大于風(fēng)沙區(qū)，與地貌基底破碎關(guān)系密切。時(shí)間尺度較小的景觀格局研究中，地貌的制約作用需要考慮。不同區(qū)域植被覆蓋度等級(jí)相同抗干擾性不同，而不同等級(jí)植被覆蓋度的排列具有梯度性，植被恢復(fù)和保護(hù)中的布局規(guī)劃應(yīng)因地制宜。所有等級(jí)中高植被覆蓋度提高起風(fēng)速度降低風(fēng)速的效果最好，但面積很小，需要大力提高該級(jí)植被的面積。植被格局是在植被發(fā)展變化的較緩慢過程中形成的，沙地防治和植被恢復(fù)措施的制定需要考慮不同等級(jí)植被覆蓋度的分布特征，使植被的恢復(fù)及保護(hù)能穩(wěn)定發(fā)展。

致謝:感謝中國(guó)西部環(huán)境與生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心和國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程——地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)提供的部分遙感數(shù)據(jù);感謝謝英荷和王海平老師在論文寫作過程中給予的幫助。

［1］ Peng R Y，Zhang H Z，Ha S，Wang Z.Analysis on the landscape Patterns in the sand drift areas in north Shaanxi Province.Arid Zone Research，2005，22(1):52-56.

［2］ Zhao H L.Desert Ecology Research.Beijing:Science Press，2012:181-201.

［3］ Sun J G，Wang T，Yan C Z.The relative roles of climate change and human activities in desertification process:a case study in Yulin，Shaanxi Province，China.Journal of Desert Research，2012，32(3):625-630.

［4］ Wang X H，Li Z Y，Gao Z H.Studies on remote sensing monitoring of sandification.Scientia Silvae Sinicae.2008，44(7):90-96.

［5］ Zhang Y X，Li X B，Chen Y H.Overview of field and multi-scale remote sensing measurement approaches to grassland vegetation coverage.Advance Earth Sciences，2003，18(1):85-93.

［6］ Cai T J，Ju C Y.Estimation of vegetation coverage in Mu Us sand land，northwestern China.Journal of Beijing Forestry University，2008，30(Supp 1):292-295.

［7］ Tang C W，Zhang H F，Chen Y P.Vegetation landscape pattern and its fragmentation on southern slope of Qilian Mountain.Chinese Journal o f Eco logy，2009，28(11):2305-2310.

［8］ Li X Q，Sun D F，Zhang F R.Landscape pattern analysis on change in the fraction of green vegetation based on remotely sensed data in beijing mountainous area.Journal Of Mountain Science，2003，21(3):272-280.

［9］ Hu G L，Zhao W Z，Wang G.Reviews on spatial pattern and sand-binding effect of patch vegetation in arid desert area.Acta Ecologica Sinica，2011，31(24):7609-7616.

［10］ Pan T，Wu Sh，Dai E F，Zhao D S，Yin Y H.Spatial pattern of vegetation landscape diversity in Longitudinal Range-Gorge Region，Southwestern China.Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21(12):3091-3098.

［11］ Wu B，Ci L J.Temporal and spatial patterns of landscape in the Mu Us sandland，Northern China.Acta Ecologica Sinica，2001，21(2):191-196.

［12］ Chang X L.The application of lacunarity index on desertification research.Journal of Desert Research，1997，17(4):351-354.

［13］ Lu Z Z，Zhang G C，Gao H J，Qiu S P.Vegetation coverage changes research in east Mao Wu Su Sand area.Geo-in Form at Ion Science，2001，(4):42-44.

［14］ Cai T J，Ju C Y，Yao Y F.Quantitative estimation of vegetation coverage in Mu Us sandy land based on RS and GIS.Chinese Journal of a Plied Ecology，2005，16(12):2301-2305.

［15］ Liu G F，Wu B，F(xiàn)an W Y，Li X S，F(xiàn)an N N.Extraction of vegetation coverage in desertification regions based on the dimidiate pixel model——a case study in Maowusu sandland.Research of Soil and Water Conservation，2007，14(2):268-271.

［16］ Zhou S Q，WU F Q，Jing Y D.The monitoring change of vegetation coverage in the south of Mu Us sand-a case study in Jingbian County，Shanxi Province.Jounral of Anhui Agi，2007，35(27):8550-8551，8573.

［17］ LIU J，YIN S，Zhang G S，Wang L H，Si Q G W.Dynamic change of vegetation coverage of Mu Us Sand land over the 17 years by remote sensing monitor.Journal of Arid Land Resources and Environment，2009，23(7):162-167.

［18］ Qiao F，Zhang K B，Zhang S Y，Liu G，Li R，Yang J J.RS monitoring on the dynamic change of vegetation coverage in a farming-pasturing ecotone:a case study in Yanchi County，Ningxia Hui Autonomous Region.Arid Zone Research，2006，23(2):283-288.

［19］ Fan J Y，Ding G D，Guan B Y，Wang X，Li S Y，Yang T T.Monitoring remote sensing of dynamic change of vegetation coverage in Zhenglan banner.Science of Soil and Sater Conservation，2005，3(4):54-59.

［20］ Huang J X，Wu B F，Zeng Y，Tian Y C.Review of tree，shrub，grass cover of horizontal and vertical scale retrieval from remotely sensed data.Advances in Earth Science，2005，20(8):872-881.

［21］ Wu J G.Landscape Ecology(Second Edition):Pattern，Process，Scale and Hierarchy.Beijing:Higher Education Press，2009:106-120.

［22］ Fu B J，Chen L X，Ma K M，Wang Y L.Principle and application of landscape ecology.Beijing:Science Press，2011:86-93，163-171.

［23］ Gong J Z，Xia B C.Response to classification numbers of vegetation types on correlative coefficients among landscape metrics.Acta Ecologica Sinica，2007，27(10):4075-4085.

［24］ He P，Zhang H R.Study on factor analysis and selection of common landscape metrics.Forest Research，2009，22(4):470-474.

［25］ Shen W J，Wu J G，Lin Y B，REN H，Li Q F.Effects of changing grain size on landscape pattern analysis.Acta Ecologica Sinica，2003，23(12):2506-2519.

［26］ Qiu Y，Yang L，Wang J，Zhang Y，Meng Q H，Zhang X G.Grain effect of landscape pattern indices in a gully catchment of Loess Plateau China.Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21(5):1159-1166.

［27］ Lv Z Q，Wu Z F，Zhang J H.Landscape pattern analysis of Guangzhou based on optimization-scale.Geography and Geo-information Science，2007，23(4):89-92.

［28］ Bao L，Zhang Z，Liu Y L.Landscape pattern analysis of Wuhan based on optimization scale.Journal of Hubei University:Natural Science，2009，31(2):201-205.

［29］ Zhu J F，Zhu Z D.Desertification Control in China.Beijing:China Forestry Press，1999:140-165.

［30］ Zhang B Q，Wu P T，Zhao X N.Detecting and analysis of spatial and temporal variation of vegetation cover in the Loess Plateau during 1982—2009.Transactions of the CSAE，2011，27(4):287-294.

參考文獻(xiàn):

［1］ 彭茹燕，張慧芝，哈斯，王志.陜北風(fēng)沙區(qū)景觀格局分析.干旱區(qū)研究，2005，22(1):52-56.

［2］ 趙哈林.沙漠生態(tài)學(xué).北京:科學(xué)出版社，2012:181-201.

［3］ 孫建國(guó)，王濤，顏長(zhǎng)珍.氣候變化和人類活動(dòng)在榆林市荒漠化過程的相對(duì)作用.中國(guó)沙漠，2012，32(3):625-630.

［4］ 王曉慧，李增元，高志海.沙化土地遙感監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀.林業(yè)科學(xué)，2008，44(7):90-96.

［5］ 張?jiān)葡?，李曉兵，陳云?草地植被蓋度的多尺度遙感與實(shí)地測(cè)量方法綜述.地球科學(xué)進(jìn)展，2003，l8(1):85-93.

［6］ 蔡體久，琚存勇.毛烏素沙地植被蓋度估測(cè)方法研究.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(S1):292-295.

［7］ 湯萃文，張海風(fēng)，陳銀萍.祁連山南坡植被景觀格局及其破碎化.生態(tài)學(xué)雜志，2009，28(11):2305-2310.

［8］ 李曉琴，孫丹峰，張鳳榮.基于遙感的北京山區(qū)植被覆蓋景觀格局動(dòng)態(tài)分析.山地學(xué)報(bào)，2003，21(3):272-280.

［9］ 胡廣錄，趙文智，王崗.干旱荒漠區(qū)斑塊狀植被空間格局及其防沙效應(yīng)研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31(24):7609-7616.

［10］ 潘韜，吳紹洪，戴爾阜，趙東升，尹云鶴.縱向嶺谷區(qū)植被景觀多樣性的空間格局.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21(12):3091-3098.

［11］ 吳波，慈龍駿.毛烏素沙地景觀格局變化研究.生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21(2):191-196.

［12］ 常學(xué)禮.景觀間隙度指數(shù)在沙漠化研究中的應(yīng)用.中國(guó)沙漠，1997，17(4):351-354.

［13］ 盧中正，張光超，高會(huì)軍，邱少鵬.毛烏素沙地東緣植被蓋度變化研究.地球信息科學(xué)，2001，(4):42-44.

［14］ 蔡體久，琚存勇，姚月峰.基于RS和GIS的毛烏素沙地植被蓋度定量估測(cè).應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16(12):2301-2305.

［15］ 劉廣峰，吳波，范文義，李曉松，范楠楠.基于像元二分模型的沙漠化地區(qū)植被覆蓋度提取——以毛烏素沙地為例.水土保持研究，2007，14(2):268-271.

［16］ 周淑琴，吳發(fā)啟，荊耀棟.毛烏素沙地南緣植被覆蓋度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)——以陜西省靖邊縣為例.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(27):8550-8551，8573.

［17］ 劉靜，銀山，張國(guó)盛，王林和，李禾，斯琴高娃.毛烏素沙地17年間植被覆蓋度變化的遙感監(jiān)測(cè).干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23(7):162-167.

［18］ 喬鋒，張克斌，張生英，劉剛，李瑞，楊俊杰.農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)植被覆蓋度動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)——以寧夏鹽池為例.干旱區(qū)研究，2006，23(2):283-288.

［19］ 范建友，丁國(guó)棟，關(guān)博源，王賢，李素艷，楊婷婷.正藍(lán)旗植被覆蓋動(dòng)態(tài)變化的遙感監(jiān)測(cè).中國(guó)水土保持科學(xué)，2005，3(4):54-59.

［20］ 黃健熙，吳炳方，曾源，田亦陳.水平和垂直尺度喬、灌、草覆蓋度遙感提取研究進(jìn)展.地球科學(xué)進(jìn)展，2005，20(8):872-881.

［21］ 鄔建國(guó).景觀生態(tài)學(xué)(第二版).北京:高等教育出版社，2009:106-120.

［22］ 傅伯杰，陳利頂，馬克明，王仰麟.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社，2011:86-93，163-171.

［23］ 龔建周，夏北成.景觀格局指數(shù)間相關(guān)關(guān)系對(duì)植被覆蓋度等級(jí)分類數(shù)的響應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27(10):4075-4085.

［24］ 何鵬，張會(huì)儒.常用景觀指數(shù)的因子分析和篩選方法研究.林業(yè)科學(xué)研究，2009，22(4):470-474.

［25］ 申衛(wèi)軍，鄔建國(guó)，林永標(biāo)，任海，李勤奮.空間粒度變化對(duì)景觀格局分析的影響.生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23(12):2506-2519.

［26］ 邱揚(yáng)，楊磊，王軍，張英，孟慶華，張曉光.黃土丘陵小流域景觀格局指數(shù)的粒度效應(yīng).應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21(5):1159-1166.

［27］ 呂志強(qiáng)，吳志峰，張景華.基于最佳分析尺度的廣州市景觀格局分析.地理與地理信息科學(xué)，2007，23(4):89-92.

［28］ 鮑蕾，張志，劉亞林.基于最佳尺度的武漢市土地覆蓋景觀格局分析.湖北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，31(2):201-205.

［29］ 朱俊風(fēng)，朱震達(dá).中國(guó)沙漠化防治.北京:中國(guó)林業(yè)出版，1999:140-165.

［30］ 張寶慶，吳普特，趙西寧.近30年黃土高原植被覆蓋時(shí)空演變監(jiān)測(cè)與分析.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(4):287-294.