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干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析

来源：动视网责编：小OO 时间：2025-09-23 06:48:44

干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析

基金项目!国家"九五#攻关课题$%&$’(&)*&)*以及国家重点基金+$,*’)*)联合资助收稿日期!’$$-&)’&)-.修订日期!’$$-&’(&’)作者简介!王根绪/’$%0123男3博士3研究员第()卷第*期()))年0月生态学报45758:;54?@A()3=?A*BCD3()))干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析王根绪’3(3程国栋’/’E中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室3兰州,*)))).(E兰州大学资源环境学院3兰州,*))))

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导读基金项目!国家"九五#攻关课题$%&$’(&)*&)*以及国家重点基金+$,*’)*)联合资助收稿日期!’$$-&)’&)-.修订日期!’$$-&’(&’)作者简介!王根绪/’$%0123男3博士3研究员第()卷第*期()))年0月生态学报45758:;54?@A()3=?A*BCD3()))干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析王根绪’3(3程国栋’/’E中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室3兰州,*)))).(E兰州大学资源环境学院3兰州,*))))

基金项目!国家"九五#攻关课题$%&$’(&)*&)*以及国家重点基金+$,*’)*)联合资助收稿日期!’$$-&)’&)-.修订日期!’$$-&’(&’)作者简介!王根绪/’$%0123

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生态学报

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干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条

件的影响分析

王根绪’3(3

程国栋’/’E 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室3兰州,*)))).(E 兰州大学资源环境学院3

兰州,*))))2

摘要!以黑河流域下游额济纳荒漠绿洲为研究对象3分析了景观生态的基本特点和景观嵌块体类型3通过景观空间格局及其变化分析与景观生态功效的评价3利用-)年代和$)年代两期有关景观生态的资料3论述了水资源条件变化对研究区景观格局的影响3指出河流廊道是干旱区荒漠绿洲的主要生态流3河流廊道的变化是导致荒漠绿洲景观格局变化的驱动力F

关键词!干旱区.荒漠.绿洲.景观生态.空间格局.水资源.影响

G H I J K L M N L O K L M M I P QL Q RN Q S O T I Q U I U L T J I RV W X L M I P P I J Y T P U I J N QL P N R

R I J I P M Y L J I J

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文章编号!’)))&)$**/()))2)*&)*%*&)%中图分类号!6’+$3<’-’文献标识码!4

干旱区荒漠绿洲系指荒漠中有水源3可供人类生存并从事各种社会经济活动的区域3其绿洲生态系统既是整个荒漠生态系统的组成部分3又是决定荒漠生态系统结构与功能的关键组分3同时也是干旱区生态

最为敏感的部分7’8

3

对外界干扰3尤其区域水土资源的开发3响应强烈3表现在绿洲生态系统的景观空间格局及其功能随水土资源开发程度而变化3在干旱区不受区域水土资源开发影响的绿洲生态系统几乎不存在3普遍存在林草退化3土地盐碱化或沙漠化等问题3因此评价与预测区域资源开发利用后的生态环境变化趋势3成为干旱区社会经济持续发展过程中始终需要解决的问题之一F

从区域角度出发3绿洲生态系统的状况的评价3实质是绿洲生态景观空间格局与功能的分析3不同时期景观格局的变化的研究就是对生态系统演变的预测F 景观结构组分是相对同质的生态要素或单元3绿洲生态系统的变化3首先表现在景观结构组分/或景观元素2的空间结构9相互作用及功能的变化与演替3景

观生态学就是用来研究一类基质中景观要素之间的相互作用及在大尺度上作为整体的景观动态7(83

而由不同生态系统所组成的景观的空间结构9相互作用9功能及动态变化是景观异质性的具体表现3:

:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::景观异

万方数据

质性研究一直是景观生态学的基本问题之一!"#

$

景观空间格局分析是景观生态学研究的核心之一%对干旱区荒漠绿洲的景观的空间格局分析%将有助于正确评价生态状况及其与自然与人类活动的关系$&研究区域概况

本文研究以内蒙古额济纳旗为研究对象%该区域位于河西最大内陆河

黑河流域下游尾闾地段%介

于东经’()*+,-"./*+-)(,0.%北纬"’)0-,-+./1-)1(,-+.%总面积*+-12*3"+45-$按地貌单元划分%研究区由西南部干燥剥蚀低山残丘6中部及东部冲积平源及湖盆洼地与南部巴丹吉林沙漠等类型组成$气候极端干

旱%年均降水量仅"(3’/1’3"55%蒸发量为"(++/1"++55%黑河经甘肃张掖地区和酒泉地区金塔县流入境内%分成东6西两条支流%分别汇入东6西居延海%形成广阔的三角洲冲积平原%历史上著名的古居延绿洲就位于该冲积平原上靠近东河一带$据史载%从汉代开始%这里繁荣的农垦经济与商贸活动一直延续

至明代%在长达*+++多年的开发过程中%曾一度形成稳定的灌溉绿洲达-317*+185-%

著名的黑城成为从汉代至元代各历史时期重要的边防重镇!1#

$从本世纪以来%

尤其是建国后%随着中上游工农业经济的迅速发展%黑河进入本区的水量不断减少%由0+年代的平均*-3"*亿5"下降到9+年代的’391亿5"%进入’+年代后%进一步减少到年均约23(亿5"%水资源量的急剧减少%导致额济纳旗境内生态环境不断恶化%终端湖泊干涸6地下水位下降%原来繁茂的乔灌木林大量消亡的同时%天然草场不断缩小%现代沙漠化在本区迅速发展%不仅严重制约着本地农牧经济的稳定发展%而且已威胁着这片荒漠绿洲的存亡%并对国防建设6

民族关系及中上游经济发展产生深远影响$

研究区经济以牧业为主%人口约*10(’人$

农耕面积很小%且不稳定%随着水量变化:草场面积较大%约占总土面积的2*;%但草场质量较低%平均干草产量仅约"(0324<=85-$

绿特以者力%构相块范%

生旱

卷

万方数据

分!应体现干旱荒漠绿洲生态系统的基本特点!本文提出了分类结果"

#$河岸疏林灌丛草甸地指由河流廊道为核心形成的沿河带状河滩!

低湿地林灌%疏林及草甸!以分布胡杨!

沙枣%红柳等荒漠林灌为主要特征"&$河泛地!

湖盆低地沼泽草甸包括河泛地及低湿湖盆滩地沼泽草甸%盐化沼泽草甸及盐化草甸等

土地类型"

’$盐化荒漠草原包括盐生半灌木%小灌木及盐生杂草构成的低平滩地!零星分布红柳%胡杨等乔%

灌木"

($戈壁荒漠包括砾壁%

荒漠和沙质戈壁荒漠及草原化荒漠土质平地")$固定%

半固定沙丘指分布灌丛植被的固定与半固沙漠"*$流动沙丘和裸露平沙地沙漠

以裸露风沙土为特征!基本无植被分布!包括流动沙丘和平沙地两种土地类型"

+$裸岩%

土及砾地包括剥蚀戈壁%裸岩%裸土圾矿质盐漠,含干湖盆-等!无植被分布".$耕地由灌耕土和盐化灌耕土组成/

包括水田%水浇地%旱地%园地等"0$河流廓道指一定时期内有水流经的河道及相邻河岸地带!

包括季节性主河道%支流以及人工改造的河道,沟渠等-"

1$湖泊水域指干旱区流域终端尾闾渚水形成的湖泊以及水库等"

研究区各类景观的分布参数如表2所示!表2中的有关数据系根据234562347年间及233562337年间两次土地详查及卫片资料量算而得"

表8各类景观嵌块的面积与数目统计

9:;<=>=?:@A >B C D ;=E F :B G:E =:F H I =J =E K<:B G F A :?=@K ?=F

嵌块体类型L M N O PN Q R S T #&’()*+.01

总计U V N M W

4X

年代234X Y

嵌块体数目,块-L M N O PZ [\\]S ^T

_‘a 43_‘_b 5a 54_a 322

面积,c2X _P \\a

-d ^S M T 2b $2_a 2$b ‘_X $b 23‘$b b a ‘$‘7a 7$255‘X $5a X $5X 2X $42b ‘

_b X

面积比,e-f M N g VN VM ^S M a $b 3

5$b 2

b $‘

2b $a ‘_$b a

_$23

b 2$‘2

X $X 7

X $2_X $X 27b X X $2_

单块面积,P \\a -d ^S M V h T g Z i W S R M N O P 5_5_$X‘‘53$5_5a X $a 2523‘$5__X _$‘2X 3a b $2__X 47$‘2X 5$4‘_2$4X $X X a 2X X 3X 年代233X Y

嵌块体数目,块-L M N O PZ [\\]S ^T

55

a a

4‘

7_

b 5

23

3‘

24

b

a 2$_

面积,c2X _P \\a

-d ^S M T 4$7523$55a 4$b b _5$54a ‘$a 752$X ‘__2$54X $22_X $22‘X $X 5X b a _X a 面积比,e-f M N g VN VM ^S M 2$_a

5$a a

_$‘‘

‘$a 5

_$75

7$24

‘5$77

X $X a

X $X a X $X X 2b X X $2_

单块面积,P \\a -d ^S M V h T g Z i W S R M N O P

a 74_$44‘4

b $55a 3_$a4X 55$5_5a 7$_2b 57a $b _77X 5$2b 5$5237$X a X $‘

2X X

j 研究方法j $8景观空间格局分布

关于景观空间格局分析已提出了许多定量指标k _6b l

!

本文结合研究区特点!主要选用以下几种指标及其计算方法"

m 优势度,n V \\g Z M Z O S -/o X p q \\M r s t u

v p 2

,w v -x W Z ,w v

-7

b 55期王根绪等/干旱荒漠绿洲景观空间格局及其受水资源条件的影响分析万方数据

!多样性"#$%&’($)*+,-./01

2.3

"42+567"4

2+8破碎度"9’:;<&7):)$=7+,>.01

2.3

"?2+@A

B 分离度"

C &

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E 2.42@

F 2

G 其中,4

2.3H ?2

I

A

F 2.A 2@A

上述公式中G 42为2类景观所占的面积比J 1为景观类型数目J ?表示嵌块体数目J A 2K A 分别表示2景观面积和研究区区域总面积L

M N O 景观功效评价

用于分析景观的生物生产能力G 对水分K 养分等的消耗水平以及生物种群数量"生物多样+等G 以评价

不同景观类型的生态功效K 稳定性等特征P Q R

L

某类景观的生物生产能力G 用某类景观的平均生产力表示G 在本例研究中G 采用某类景观的平均单位面积产草量和载畜水平表示J 用某类景观中植物优势种类数来反映其具有的生物多样性J 利用某类景观稳定存在的生态需水量"用维持植被体系正常生长的生态耗水量表示+大小来评价其对水资源胁迫稳定的程度L

S 研究结果S N T 景观格局分布与景观功效评价

在进行景观格局分析时G 先对研究区进行景观分区G 根据植被景观特征和水系作用强度G 划分为河岸及河泛地低平滩地K 戈壁荒漠及固定半固定风沙地G 裸露风沙土与岩土地以及水域等L 利用前述研究方法G

计算研究区各类景观的多样性G 优势度K 破碎度指标值列表H 所示L 其中水域景观中因河流廊道占居较大比例G 因此不进行破碎度分析L 景观功能评价的生物生产力G 生物种类及耗水量列表U 所示L 由表H 可以看出G 研究区河岸及河泛地低滩地和戈壁荒与固定半固定风沙地景观多样性较高G 结合表3G

反映出各景观成分面积较接近G 优势度小G 而破碎度较高G 由于河岸及河泛地低平滩地是构成该区域荒漠绿洲的主要土地类型G 受水分条件影响G 各类灌丛及低湿草甸和乔灌木成带状散布于河道两岸及河泛低湿滩地G 其斑块的高度破碎反映了该类景观受干扰的强度较大L 砾石与沙质戈壁荒漠及草原化荒漠G 是研究区分布最为广泛且碎度较高的一类景观G 由于绿洲退化演替的结果往往形成这类景观G 加上植被覆盖的固定K 半固定风沙斑块G 使这类景观的多样性最高L 对于多样性指数小于V N 3U 的其他两类景观G 各景观组分的面积差异悬殊G 面积最大的景观类型总是面积的Q V W 以上G 甚至达X Q WG 景观优势度增大G 反映了景观由某种组分占居绝对优势的格局G 由此G 景观破碎度相应较小L 反映了研究区裸岩土及石砾地的区域性连片分布的状况及其景观主导性地位L

表U 中列出了几类景观的功效评价指标G 可以看出G 河岸及河泛地草甸景观和灌丛景观类型G 其植物种最多G 单位面积生产力最高G 以载畜水平所代表的经济利用价值最大G 是两类生态功效最好的景观生态体系G 但耗水量显著高于其他景观G 一旦水资源条件发生改变G 对其影响较大G 反映出这类景观的稳定性G

尤其是受水资源短缺干扰的阻抗能力较差L 相比而言G 固定与半固定风沙土景观G 尽管植物多样性差G 种类最少G 但其生产力水平次于上述两类景观而高于其他景观类型G 水资源消耗较少G 经济利用价值也较高G 是一种较为稳定的有较强阻抗力的景观类型L 当然从水资源依赖程度而言G 其他几类景观稳定性最强G 因此其分布较广G 也是绿洲退化演替的主要方向L

S N O 水资源变化对景观格局的影响分析

S N O N T 河流廊道的变化及影响干旱区流域下游荒漠绿洲是外来径流作用的产物G 绿洲景观结构及组成类型的空间分布严格受河流廊道影响G 一般地G 以河流廊道为核心G 带状分布主要荒漠绿洲景观G 且由内向

外G 随水热的改变G 植被类型由乔灌木林Y 灌丛草甸Y 盐化草甸Y 荒漠化草甸Y 草原化荒漠的层次结构G 因此G 若把河流两岸灌丛草甸和河岸乔灌木林视作河流廊道的构成要素P Z R G 则荒漠绿洲的高级生物组成实质是河流廊道L 在干旱区河流廊道不仅具有传输能量与养分的功能G 更是绿洲生物流的载体和传导源G 干

Z

Z U 生态学报

H V 卷

万方数据

旱区荒漠绿洲景观的变化!更多地体现为河流廊道变化所导致的生物流改变"近#$%来!

随上游来水量不断递减!研究区河流廊道变化剧烈减少幅度近#&’(如表#所示)!河流密度减少达&*+,’!

河流水域面积减少-&./01!

形成许多干涸废弃河床!随这些河流廊道的消失!沿河两岸及其水流滋润范围内的植被生态发生显著退化演替!

景观格局改变!主要体现在234类景观的嵌块体面积与数目的减少!如表#所示!面积减少速率分别达到.+15’6-+$.’和1+7#’!相反!869类景观面积增加速率达1+*,’和-+7-’"灌

丛草甸6沼泽植被以及河岸林灌景观类型的嵌块体缩小或消失!以废弃干河床为沙源的流动沙丘随之发

展!景观趋于荒漠化"同时!终端湖泊萎缩或干涸!近#$%

来!黑河流域下游西居延海和东居延海相继干湖!湖泊水域景观面积减少约1*&$$/01