王 鵬，李賢偉，趙安玖，黃從德，范 川，賴家明

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，長江上游生態(tài)林業(yè)工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014)

植被恢復(fù)對洪雅縣近15年景觀格局的影響

王 鵬，李賢偉*，趙安玖，黃從德，范 川，賴家明

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，長江上游生態(tài)林業(yè)工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014)

退耕還林和天然林保護(hù)等重大林業(yè)生態(tài)工程的實(shí)施對我國西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到了積極的推動(dòng)作用。植被的重建、恢復(fù)和保護(hù)，不僅改變了景觀的類型組成，也強(qiáng)烈地影響著景觀的空間構(gòu)造。以四川盆地山地丘陵區(qū)邊緣的四川省洪雅縣為研究對象，采用景觀生態(tài)學(xué)原理和方法，對工程實(shí)施前后15年來(1994—2009)洪雅縣景觀格局的變化進(jìn)行分析，探討了植被恢復(fù)對景觀格局的影響。結(jié)果顯示，林地增加、耕地和草地減少，是15年間洪雅縣景觀變化的主要特點(diǎn)。耕地的減少和林地的增加主要集中于人為活動(dòng)影響更為強(qiáng)烈的海拔1000 m以下區(qū)域，反映了退耕還林對景觀類型組成改變的巨大推動(dòng)作用；海拔1500 m以上區(qū)域，更多地受到天然林保護(hù)和自然因素影響，面積變化相對穩(wěn)定，景觀格局空間構(gòu)造方面的變化更為顯著；海拔1000—1500 m區(qū)域，兩種工程實(shí)施的影響交錯(cuò)，過程相對復(fù)雜。坡度≤5°的平緩地中，人為活動(dòng)影響強(qiáng)烈，林地增加明顯；而在坡度25°附近的坡地中，耕地較多，退耕還林潛力較大，耕地—林地轉(zhuǎn)換相對其他坡度區(qū)段更為明顯。總體上，林地向低海拔、緩坡度區(qū)域擴(kuò)張，斑塊間空隙還林面積較多，有連片發(fā)展趨勢；而耕地在面積減少的同時(shí)，向低海拔、緩坡度區(qū)域收縮，斑塊規(guī)模更小，格局更加破碎。

植被恢復(fù)；退耕還林；天然林保護(hù)；洪雅縣；景觀變化

景觀生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)景觀格局與生態(tài)過程在不同尺度上的相互作用[1]，景觀格局變化受到來自生物和非生物因素的共同影響，反映景觀要素在空間上的分布變化和時(shí)間上的變化趨勢，并影響與之相對應(yīng)的生態(tài)過程[2]。土地利用/覆蓋變化是景觀格局變化的重要決定因素，其對景觀的結(jié)構(gòu)、功能以及變化的影響已成為景觀生態(tài)學(xué)研究中的熱點(diǎn)問題[3]。植被恢復(fù)作為土地利用/覆蓋變化的一種表現(xiàn)，對于改善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡起到至關(guān)重要的作用，也是恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域[4- 5]。

自1998年以來，國家先后實(shí)施了包括天然林保護(hù)、退耕還林在內(nèi)的六大重點(diǎn)林業(yè)生態(tài)工程，已經(jīng)取得了階段性的成果。四川盆地山地丘陵區(qū)地處長江上游，是我國實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理的重點(diǎn)區(qū)域，區(qū)內(nèi)坡地眾多，長期以來土地利用方式粗放，濫砍濫伐，毀林開荒，陡坡開墾，導(dǎo)致植被退化、水土流失、土壤退化嚴(yán)重[6]。工程實(shí)施十多年來，生態(tài)退耕以及植被恢復(fù)和保護(hù)成效顯著，森林覆蓋率穩(wěn)步提高。林業(yè)生態(tài)工程的實(shí)施，植被的重建、恢復(fù)和保護(hù)，包括自然和人類活動(dòng)在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)因子對景觀格局和生態(tài)過程的影響積極且深遠(yuǎn)[7]。如何從景觀尺度評價(jià)工程實(shí)施背景下植被恢復(fù)對景觀格局的影響，對于工程后續(xù)政策的制定與實(shí)施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。洪雅縣地處四川盆地向青藏高原過渡地帶，位于“華西雨屏區(qū)”核心區(qū)域，區(qū)內(nèi)雨量充沛，氣候適宜，植被恢復(fù)自然條件良好，是全國退耕還林示范縣和先進(jìn)縣。同時(shí)，洪雅縣海拔跨度大，退耕類型復(fù)雜，植被恢復(fù)過程多樣，且受氣象及地形條件影響，遙感影像獲取及解譯難度較大，研究相對滯后。本文選擇四川省洪雅縣為研究區(qū)域，采用景觀生態(tài)學(xué)原理和方法，借助景觀格局指數(shù)，對國家重大林業(yè)生態(tài)工程實(shí)施前后15年來(1994—2009年)洪雅縣景觀格局進(jìn)行分析，獲得景觀組成變化的主要特點(diǎn)，以及植被恢復(fù)對景觀格局的影響，期望對該地區(qū)后續(xù)工程實(shí)施和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

四川省洪雅縣位于四川盆地西南緣(102°49′—103°32′ E，29°24′—30°00′ N)，地處四川盆地與涼山山原過渡地帶，地勢由東北丘陵平壩向西南高山峽谷逐漸抬升，以山地、丘陵地貌為主。研究區(qū)總面積1955.07 km2，人口約34 萬，以農(nóng)業(yè)人口為主。境內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫16.8 ℃，年平均降水量1493.8 mm，屬中亞熱帶濕潤氣候。土壤類型以山地黃壤和紫色土為主，地帶性植被類型為亞熱帶常綠闊葉林。洪雅縣生態(tài)環(huán)境良好，森林動(dòng)植物資源豐富，有四川省最大的國有林場——洪雅林場。自1998年先后開始實(shí)施天然林保護(hù)工程和退耕還林工程(試點(diǎn))以來，洪雅縣植被恢復(fù)成效顯著，森林覆蓋率逐步上升，主要造林樹種有柳杉(Cryptomeriafortunei)、杉木(Cunninghamialanceolata)、光皮樺(Betulaluminifera)、雜交竹(Hybridbamboo)、苦竹(Sinobambusatootsik)、慈竹(Neosinocalamusaffinis)等。

2 數(shù)據(jù)處理與分析方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

研究采用1994年6月26日和2009年6月3日成像的兩期Landsat TM遙感影像作為主要數(shù)據(jù)源，其他數(shù)據(jù)包括研究區(qū)森林資源分布圖、林相圖、1∶5萬地形圖以及由地形圖數(shù)字化形成的10 m分辨率數(shù)字高程模型(DEM)。TM影像采用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，經(jīng)類型歸并后，獲得研究區(qū)1994年和2009年兩期景觀類型圖(圖1)，包括耕地、林地、草地、水體、建筑用地、裸地六類。其中，耕地包括旱地和水田，林地包括針葉林、闊葉林、灌木林、和竹林，裸地既包括高海拔極端氣候條件下自然形成的裸露地塊，也包括林場采伐經(jīng)營后的采伐跡地。

圖1 研究區(qū)1994年和2009年景觀類型圖Fig.1 Landscape maps of the study area in 1994 and 2009

為盡量減少由影像解譯引起的不確定性，采用ERDAS中的ATCOR3模塊分別對兩期TM影像做輻射和地形校正處理，減輕由大氣和地形引起的輻射誤差，獲取近似地表反射率的待解譯影像；而在解譯過程中，對兩期影像采用相同的處理方式，如相同的最小制圖單元，減少景觀格局分析中的不確定性[8- 9]，使景觀格局的對比具有更高的可比性。經(jīng)野外實(shí)地驗(yàn)證，兩期影像總體解譯精度均在85%以上。

2.2 海拔和坡度梯度的劃分

地形地貌對山區(qū)景觀組分的分布有決定性的影響。為研究洪雅縣各景觀類型在空間上的分布變化特征，從研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)中獲取海拔和坡度圖，并采用等步長的方式，在像元尺度上將海拔和坡度梯度分別劃分為7個(gè)和10個(gè)區(qū)段(表1)，并與景觀類型圖疊加統(tǒng)計(jì)，獲得各區(qū)段景觀類型的面積和變化信息。

表1 海拔和坡度分區(qū)表

2.3 景觀格局分析方法

景觀格局指數(shù)作為景觀格局分析常用的方法，能夠高度概況景觀鑲嵌體的組成和空間構(gòu)造方面的特征，為景觀生態(tài)學(xué)研究提供簡單而有效的定量信息[10]。但多數(shù)景觀格局指數(shù)之間存在高度的相關(guān)性[11- 12]，并且對于指數(shù)的解釋需要根據(jù)不同的格局特征以及指數(shù)隨格局的變化規(guī)律來進(jìn)行，特別是在格局指數(shù)與類型組分之間經(jīng)常存在的非線性關(guān)系[13- 15]，給指數(shù)的解釋帶來困難[16]?；诖?，本文主要選擇幾個(gè)描述格局基本特征的指數(shù)，從斑塊面積、斑塊數(shù)目、斑塊形狀、斑塊周長面積關(guān)系方面，對景觀格局的變化及其生態(tài)學(xué)意義進(jìn)行闡述，包括平均斑塊面積、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)、邊緣密度、平均形狀指數(shù)、平均周長-面積比等6個(gè)指數(shù)，并采用Fragstats 3.4[17]軟件從類型和景觀水平分別進(jìn)行計(jì)算，指數(shù)計(jì)算方式和意義請參閱軟件說明。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀格局總體特征

圖2 1994年和2009年景觀類型面積比例及轉(zhuǎn)移 Fig.2 Area percentage of each landscape type in 1994 and 2009, and gains and losses as a percentage of study area from 1994 to 2009 柱端數(shù)字為各類型轉(zhuǎn)移面積占總轉(zhuǎn)入和總轉(zhuǎn)出的比例; 耕地 farmland；林地 forestland；草地 grassland；水體 water；建筑用地 building land；裸地 bare land

在1994年和2009年這兩個(gè)時(shí)期，耕地和林地均為洪雅縣主要的景觀類型，二者的面積之和占景觀總面積的85%以上(圖2)。林地作為最大的景觀類型，在整個(gè)景觀中占據(jù)支配地位，面積比例由60.58%上升到66.30%，而耕地類型則由27.39%減少到22.27%，草地作為第三大類型同樣呈減少趨勢，面積比例由7.32%減少到5.81%，其他類型變化相對較小。從1994年到2009年，洪雅縣有近1/3的景觀發(fā)生了類型轉(zhuǎn)變，其中耕地和林地轉(zhuǎn)出最多，分別占景觀總面積的12.85%和10.49%，其次為草地(6.14%)，這3種類型發(fā)生的變化占洪雅縣景觀變化面積的90%以上，是景觀變化的主體類型。其中，林地是轉(zhuǎn)入面積最多的類型，占轉(zhuǎn)入總面積的50%以上，其次為耕地(23.97%)和草地(14.35%)。因而，耕地、草地減少，林地增加，是1994—2009年間洪雅縣主要的景觀變化特征。

從1994年到2009年，洪雅縣景觀整體平均斑塊面積略有增大，由5.57 hm2增加到6.08 hm2；斑塊密度則由17.96 個(gè)/km2降低到16.45 個(gè)/km2；最大斑塊指數(shù)由47.31%增大到56.27%；邊緣密度由116.17 m/hm2減少到105.53 m/hm2。這些指數(shù)的變化表明景觀總體似乎具有這樣一種變化趨勢，即景觀中小的斑塊聚合成為更大的斑塊、斑塊間的邊界減少、景觀由多個(gè)小斑塊分散分布向集中聚合的方式轉(zhuǎn)變、大斑塊在景觀中的比重更大，景觀總體有逆破碎化的變化趨勢。

3.2 耕地、林地空間分布變化

對不同海拔和坡度梯度上景觀總面積、耕地和林地面積，以及耕地和林地轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到耕地和林地在不同海拔和坡度區(qū)段上的分布及其變化，可以反映景觀變化主體類型在空間上的分布變化特征。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出(圖3)，洪雅縣85%以上的林地分布在海拔500—2500 m的區(qū)域，并且隨著海拔升高，在2500 m以下，林地在各區(qū)段內(nèi)的比例不斷增加，而在2500 m以上區(qū)域，接近森林分布的垂直邊界，比例出現(xiàn)下降；林地在坡度梯度上主要分布在gt;10°的區(qū)域)，且隨著坡度的增大，林地在各坡度區(qū)段內(nèi)的比例不斷升高；耕地則主要分布在海拔1500 m以下區(qū)域)，且隨著海拔升高，比例不斷下降；而在坡度梯度上，85%以上的耕地分布在≤25°的區(qū)域，并且坡度越大，耕地在坡度區(qū)段內(nèi)的比例越低?？傮w上，洪雅縣林地主要分布在中高海拔的陡坡區(qū)域，而耕地則主要存在于低海拔的平地、緩坡區(qū)域。

從1994年到2009年，林地在海拔2500 m以下區(qū)域均表現(xiàn)為增加的趨勢，而在海拔2500 m以上呈減少趨勢。這其中，林地的凈增加以海拔500—1000 m的區(qū)段最多，占所有區(qū)段林地凈增加總面積的58.50%，是林地凈增加的主要區(qū)域；其次為500 m以下區(qū)段，比例達(dá)到凈增加總面積的18.72%；而在海拔1000 m以上區(qū)域，林地的面積變化則相對較小。在林地凈變化率方面，海拔500 m以下區(qū)域林地增加最為明顯(圖4)，達(dá)到了87.66%；其次為500—1000 m區(qū)域，增加了29.40%；而在1500—2500 m區(qū)域，變化率相對較?。缓０?500 m以上區(qū)域，隨著海拔升高，林地的減少趨勢更為明顯。林地在各坡度梯度上均表現(xiàn)為增加趨勢(圖3)，除≤5°的平緩地增加較多外，在20—25°區(qū)段存在一個(gè)面積增加的峰值。而在凈變化率上(圖4)，林地以≤30°區(qū)域增加相對明顯，除≤5°的平緩地之外，在20—25°區(qū)段也存在一個(gè)峰值，但相對于海拔梯度來說，差異相對較小。

圖3 1994年和2009年林地、耕地面積比例隨海拔和坡度梯度分布對比Fig.3 Comparison of forest and farmland distributions along elevation and slope gradients in 1994 and 2009

從1994年到2009年，耕地在所有的海拔區(qū)段均呈減少趨勢(圖3)。其中以海拔500—1000 m區(qū)段減少最多，占耕地凈減少總面積的近60%，是耕地減少的主要分布區(qū)段；其次為500 m以下區(qū)域，耕地減少面積占凈減少總面積的20.47%；其他區(qū)段耕地面積變化相對較小。在耕地凈變化率方面(圖4)，低海拔的500 m以下區(qū)域減少的比例最少，且總體上海拔越高，減少愈加明顯。但海拔1000—1500 m的區(qū)域比較特殊，這一區(qū)域耕地的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出大體相抵，與林地在這一區(qū)段的特征相對應(yīng)，均沒有表現(xiàn)出明顯的變化，這可能與退耕還林等林業(yè)工程實(shí)施之前，該區(qū)域存在過毀林開荒有關(guān)。耕地在各坡度區(qū)段上也呈減少趨勢(圖3)，以≤30°的區(qū)域減少較多，占耕地凈減少總面積的88.28%。在凈變化率方面，坡度20—25°區(qū)段存在一個(gè)峰值(圖4)，耕地的減少最為明顯。

圖4 1994—2009年耕地、林地隨海拔和坡度梯度凈變化率Fig.4 Net change rates of forest and farmland along elevation and slope gradients from 1994 to 2009

由此，從1994年到2009年，林地在不同海拔梯度上的變化趨勢可以分為3種類型：海拔1000 m以下，是人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分布的主要區(qū)域，受人為活動(dòng)影響，如退耕還林、宜林荒山荒地造林等，林地增加明顯，且低海拔的500 m以下區(qū)域，受到的影響更為強(qiáng)烈；海拔1000—2500 m區(qū)域，人口分布相對較少，受人為活動(dòng)影響較弱，盡管也受到諸如林場經(jīng)營采伐活動(dòng)的影響，但總體上這一區(qū)域表現(xiàn)為近自然的森林恢復(fù)，林地變化較為穩(wěn)定；海拔2500 m以上區(qū)域，人口稀少，主要受到自然環(huán)境影響，林地中灌木林有向草地轉(zhuǎn)化的趨勢，但同時(shí)受到影像成像時(shí)植被的物候影響，這一結(jié)論有待進(jìn)一步驗(yàn)證。耕地在低海拔的1000 m以下區(qū)域與林地的變化相對應(yīng)，耕地的減少對應(yīng)著林地的增加，這與退耕還林的實(shí)施密切相關(guān)。而在高海拔的1000 m以上區(qū)域，耕地面積較少，林地的變化更多地受到天然林保護(hù)、荒山造林，以及自然環(huán)境影響，耕地與林地之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系不明顯。

在坡度梯度上，林地的增加除≤5°的平緩地面積較多，受人為影響強(qiáng)烈外，在5—25°區(qū)域隨著坡度升高，增加越為明顯。一方面，中等坡度的25°附近面積較多，造林潛力大；另一方面，與gt;25°的陡坡區(qū)域相比，受到人為活動(dòng)影響更大，退耕還林在其中起到了關(guān)鍵作用，與耕地在25°附近的減少率峰值相對應(yīng)。gt;25°的陡坡區(qū)域林地的增加隨著坡度升高逐漸減少，盡管退耕還林工程以gt;25°的陡坡耕地為實(shí)施的重點(diǎn)區(qū)域，但這一區(qū)域原有的林地比例較高，因而林地并沒有明顯的增加趨勢。

3.3 類型水平格局特征

在類型水平，景觀中各類型的格局變化特征不相一致。從1994年到2009年，耕地類型的平均斑塊面積有所減小，由4.94 km2減少到3.71 km2(圖5)，斑塊規(guī)模介于水體和建筑用地之間，遠(yuǎn)小于林地；而林地則一直具有最大的斑塊規(guī)模，并且平均斑塊面積從18.80 km2增加到26.13 km2；草地的平均斑塊面積相對較小，且變化不大。從斑塊密度上來看(圖5)，相對于其他類型，耕地的斑塊密度一直處于較高的水平，并且由5.50 個(gè)/km2增加到6.00 個(gè)/km2；而林地的斑塊密度在三大類型當(dāng)中最低，且由3.22 個(gè)/km2降低到2.54 個(gè)/km2，與耕地的變化特征相反；草地的斑塊密度降低明顯，由6.09 個(gè)/km2降低到4.61 個(gè)/km2。最大斑塊指數(shù)中(圖5)，耕地和林地也表現(xiàn)出相反的變化特征，耕地中最大的斑塊受到分割，面積減少，而林地中的最大斑塊得到補(bǔ)充，面積增大，且增加顯著。在描述邊界特征的指數(shù)邊緣密度中(圖5)，耕地和林地一直具有較高的邊緣密度，其次為草地，表現(xiàn)為具有較多的邊界。從平均形狀指數(shù)來看(圖5)，林地較耕地具有更加復(fù)雜的形狀，而在平均周長-面積比中(圖5)，耕地則具有更大的周長-面積比。

圖5 1994年和2009年類型水平格局指數(shù)Fig.5 Class level landscape pattern indices in both 1994 and 2009

總體上，對于耕地類型來說，受退耕還林工程實(shí)施的影響，類型總面積減少，類型中大的斑塊受到其他類型的分割，平均斑塊面積減小，斑塊數(shù)目增多，大斑塊在景觀中的比例被削弱，表現(xiàn)出破碎化的傾向；而林地類型則與耕地相反，受退耕還林和天然林保護(hù)工程實(shí)施的影響，斑塊間空隙得到補(bǔ)充，總面積增大，斑塊規(guī)模增大，斑塊數(shù)目減少，大斑塊在景觀中的影響力得到增強(qiáng)，森林總體呈現(xiàn)連片式發(fā)展趨勢，連通性增大，有明顯的逆破碎化傾向。

4 討論

本文采用兩期TM遙感影像，對洪雅縣近15年來植被恢復(fù)對景觀格局的影響進(jìn)行了研究，反映了重大林業(yè)工程的實(shí)施前后景觀格局變化的主要特點(diǎn)。退耕還林工程實(shí)施引起的耕地減少、林地增加主要集中于海拔1000 m以下區(qū)域，且對景觀類型組成的影響強(qiáng)于格局的空間構(gòu)造。而天然林保護(hù)工程實(shí)施對景觀格局的影響主要針對海拔1500 m以上的林地，林地作為這一區(qū)域景觀的主體，面積變化較少，但空間構(gòu)造方面卻發(fā)生了顯著的變化，這一區(qū)域林地的斑塊規(guī)模更大，邊界更少，景觀的完整性得到恢復(fù)和保護(hù)，天然林保護(hù)對景觀格局空間構(gòu)造方面的影響更為顯著。海拔1000—1500 m區(qū)域，雖然耕地和林地的面積均沒有表現(xiàn)出明顯的變化趨勢，但仍然存在較多的轉(zhuǎn)化。一方面，在工程實(shí)施之前，這一區(qū)域可能存在毀林開荒等森林砍伐活動(dòng)，并且瓦屋山水電站的建設(shè)也會(huì)占用林地，導(dǎo)致林地的轉(zhuǎn)出；另一方面，退耕還林、宜林荒山荒地造林、天然林保護(hù)以及林場經(jīng)營活動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致林地的轉(zhuǎn)入。因而，海拔1000—1500 m區(qū)域?qū)嶋H上是多種因素共同作用的結(jié)果。海拔1000 m以下，景觀受到退耕還林、宜林荒山荒地造林等因素的驅(qū)動(dòng)，植被的恢復(fù)主要是以重建的方式對格局的類型組成帶來影響，政策性的人為活動(dòng)的影響更為強(qiáng)烈；而海拔1500 m以上區(qū)域，景觀主要受到天然林保護(hù)等因素的驅(qū)動(dòng)，植被的恢復(fù)更多的是以保護(hù)、維持的方式對格局的空間構(gòu)造帶來影響，自然因素的影響相對更為明顯；海拔1000—1500 m區(qū)域作為兩種影響的交錯(cuò)區(qū)域，退耕還林和天然林保護(hù)的影響并存，變化過程相對復(fù)雜。

盡管研究的區(qū)域、尺度，以及數(shù)據(jù)來源不同，但耕地、草地與林地之間緊密的轉(zhuǎn)換關(guān)系，在近幾年的相關(guān)研究中都有所報(bào)道[18- 21]，退耕還林和天然林保護(hù)工程的實(shí)施在其中起到了巨大的推動(dòng)作用。工程的實(shí)施不僅提高了研究區(qū)森林覆蓋率，減少了水土流失，提高了森林的水源涵養(yǎng)能力，也使森林景觀的格局發(fā)生了顯著的變化，景觀的破碎化得到緩解和修復(fù)，給生物多樣性的維持和保護(hù)也帶來了積極的影響。如果將植被的重建作為植被恢復(fù)的第一階段，那么植被的保護(hù)和維持、格局的優(yōu)化將是低海拔區(qū)域退耕還林之后植被恢復(fù)的重點(diǎn)。低海拔區(qū)域人口集中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)需要持續(xù)發(fā)展，人為干擾影響巨大，如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間取得平衡，實(shí)現(xiàn)退得住、保得住，提高人工林穩(wěn)定性，使格局進(jìn)一步優(yōu)化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能逐步提升，將是今后退耕還林等生態(tài)環(huán)境建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。而在高海拔區(qū)域，在排除各種人為干擾之后，格局趨于優(yōu)化，以原有植被為本底的景觀自我維持能力得到提升，后續(xù)的植被恢復(fù)應(yīng)當(dāng)仍然以保護(hù)和維持為主，促進(jìn)植被向頂級(jí)類型演替，逐步提高抵御外界干擾和脅迫的能力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的完全修復(fù)。

本文采用幾個(gè)描述景觀格局基本特征的指數(shù)對格局進(jìn)行分析，反映了不同類型的格局變化趨勢，但對指數(shù)結(jié)果的解釋仍然存在困難，特別是幾個(gè)描述斑塊邊界特征的指數(shù)。耕地由于面積減少，邊界總數(shù)量降低，并且格局中面積減少對邊界數(shù)量的影響強(qiáng)于格局的空間構(gòu)造，因?yàn)榘邏K數(shù)量的增加和更大的周長-面積比也可能會(huì)導(dǎo)致更多的邊界；而林地由于面積得到補(bǔ)充，小的斑塊被更大的斑塊替代，斑塊聚合程度更高，邊界數(shù)量減少，格局的空間構(gòu)造對邊界數(shù)量的影響強(qiáng)于面積的增加。但景觀格局分析當(dāng)中，格局的組成成分和空間構(gòu)造之間關(guān)系比較多樣，且多為非線性關(guān)系，在運(yùn)用格局指數(shù)進(jìn)行景觀格局研究時(shí)難以將二者厘清。有必要在以后的景觀格局分析中，將不同的變化過程進(jìn)行區(qū)分，將指數(shù)的解釋與特定的變化過程結(jié)合，研究指數(shù)對不同過程的響應(yīng)，可能會(huì)對景觀格局的分析帶來積極的影響。

5 結(jié)論

(1)從1994年到2009年，洪雅縣植被恢復(fù)效果顯著，林地面積比例由60.58%上升到66.30%，森林覆蓋率上升了5.72個(gè)百分點(diǎn)，耕地、草地則分別減少了5.12和1.51個(gè)百分點(diǎn)。耕地、草地減少，林地增加，這3種類型的變化是洪雅縣景觀變化的主要特點(diǎn)。

(2)重大林業(yè)工程的實(shí)施不僅帶來了植被的重建與恢復(fù)，也給景觀的格局帶來了積極的影響。從1994年到2009年，洪雅縣景觀總體有逆破碎化的趨勢。其中林地作為景觀的主體，空間分布向低海拔、緩坡度方向擴(kuò)展，格局總體呈連片式發(fā)展趨勢；與林地的格局變化相反，耕地的空間分布向低海拔、緩坡度方向收縮，格局總體更加趨于破碎。低海拔的1000 m以下區(qū)域，景觀的變化以類型轉(zhuǎn)換為主，耕地—林地轉(zhuǎn)化強(qiáng)度更大；而高海拔的1500 m以上區(qū)域，面積變化較小，景觀格局的空間構(gòu)造方面的變化更為顯著；海拔1000—1500 m區(qū)域，退耕還林和天然林保護(hù)的影響交錯(cuò)，多種因素共同作用，變化過程相對復(fù)雜。坡度≤5°的平緩地面積較多，人為活動(dòng)影響強(qiáng)烈，林地增加明顯；而中等坡度的25°附近區(qū)域坡耕地較多，退耕還林的潛力較大，工程實(shí)施對耕地—林地轉(zhuǎn)化的推動(dòng)更為顯著。

(3)植被的恢復(fù)不僅改變了景觀中類型的組成，也給景觀的空間構(gòu)造帶來影響。本文選擇了幾個(gè)描述格局基本特征的指數(shù)，可以說明格局中存在的基本變化趨勢，但景觀中存在著多樣的土地利用變化過程，不同的區(qū)域其變化過程或階段可能不同。發(fā)展新的格局分析方法，將景觀格局分析與變化過程結(jié)合，研究指數(shù)對不同過程的響應(yīng)，可能會(huì)使指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義更加明確。

致謝：感謝洪雅縣林業(yè)局在數(shù)據(jù)收集中給予的大力支持；感謝同門陳浩、王鈞、馮帥、賴元長在數(shù)據(jù)處理中提供的幫助。

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EffectsofvegetationrestorationonlandscapepatternofHongyaCountryinrecent15years

WANG Peng, LI Xianwei*, ZHAO Anjiu, HUANG Congde, FAN Chuan, LAI Jiaming

KeyLaboratoryofForestryEcologicalEngineeringinUpperReachesofYangtzeRiverofSichuanProvince,CollegeofForestry,SichuanAgriculturalUniversity,Ya′an625014,China

Great forestry ecological engineerings, i.e. Conversion of Farmland to Forest (CFF) and Natural Forest Conservation (NFC), have played positive roles in promoting the ecological environment constructions in western China. The restoration of vegetation in these projects changed not only the composition but also the configuration of landscape pattern. In this paper, the landscape pattern of Hongya Country in 1994 and 2009 were compared to examine the effects of vegetation restoration on landscape pattern in the mountain-hilly region of the edge of Sichuan Basin, China. Landscape patterns at the two periods were both derived from Landsat TM images using a supervised classification procedure. The area of vegetation types were compared to examine the spatial distribution changes at different elevation and slope zones, and six landscape pattern indices were calculated to quantify the changes of landscape pattern at both landscape and class level. The elevation and slope zones were classified with the step sizes of 500m and 5° respectively, and the indices were calculated in Fragstats 3.4.

From 1994 to 2009, the total area of forest in Hongya increased by 5.72% from 60.58% to 66.30%, and the farmland and grassland decreased by 5.12% and 1.51% respectively. The increase of forestland and decrease of farmland and grassland are the major effects of vegetation restoration. Most of the conversions from farmland to forestland occurred under the elevation of 1000m, indicating a remarkable promotion of CFF to the change of landscape composition. Furthermore, as the dominant type, forest occupies more than 80% of total area in the region higher than 1500m. The vegetation restoration here was mainly influenced by the NFC and natural conditions, exhibiting little change of amount, but more change of landscape configuration. In region between the elevations of 1000m and 1500m, the amounts of both forestland and farmland were relatively stable, but remained some farm-forest conversions, and the landscape changes here were more complex, partly for the overlapping influences of CFF and NFC. At the slope aspect, forest in the region ≤ 5° increased obviously for the intense impact of human activities; moreover, in the region of near 25° forest also exhibited a little increasing trend, indicating more potential conversions from farmland to forest in the implement of CFF.

The overall landscape pattern change of Hongya exhibited a little defragmentation trend from 1994 to 2009. For farmland, influenced by CFF, patches were cut apart and converted to forest, resulted in more patches and smaller mean patch size, and the patches were more fragmented. While, forest was influenced by both the CFF and NFC, the gaps between forest patches were more filled, resulted in fewer patches and larger mean patch size, and the patches were more expanded and aggregated. In summary, as the consequences of vegetation restoration, forest was more continuously expanded to areas with lower elevation; while farmland was more shrunk, and its pattern was more fragmented.

At last, different change processes can result in different composition and configuration changes of landscape pattern. The method of traditional landscape pattern analysis cannot distinguish various processes of landscape change, in which the landscape and class level indices are indistinct and uninterpretable. There is a need to develop novel approaches to analysis the changes of landscape pattern for various change processes, especially for the interpretation of landscape indices.

vegetation restoration; conversion of farmland to forest; natural forest conservation; Hongya country; landscape change

國家“十一五”、“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAD23B05, 2011BAC09B05)

2013- 03- 18;

2013- 08- 02

*通訊作者Corresponding author.E-mail: lxw@sicau.edu.cn

10.5846/stxb201303180447

王鵬，李賢偉，趙安玖，黃從德，范川，賴家明.植被恢復(fù)對洪雅縣近15年景觀格局的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(20):6721- 6729.

Wang P, Li X W, Zhao A J, Huang C D, Fan C, Lai J M.Effects of vegetation restoration on landscape pattern of Hongya Country in recent 15 years.Acta Ecologica Sinica,2013,33(20):6721- 6729.