胡艷, 楊瑞,*

1. 貴州大學(xué)林學(xué)院, 貴陽(yáng) 550025

2. 貴州大學(xué)喀斯特生態(tài)環(huán)境研究中心, 貴陽(yáng) 550025

1 前言

景觀是人們常提到的概念之一, 與人們生活密切相關(guān), 它涉及內(nèi)容非常廣泛, 包括了地理、園林、生態(tài)、建筑、文化、美學(xué)、藝術(shù)等多個(gè)不同方面, 是由多種不同類型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的集合體, 具有重復(fù)性格局的地理單元, 其結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)相互作用,形成多種多樣的景觀結(jié)構(gòu)功能特征[1-2]。由于不同的學(xué)科、不同的領(lǐng)域有各自的研究體系和方向, 在研究景觀相關(guān)的問(wèn)題時(shí)就存在著各不相同的偏好和興趣, 對(duì)景觀的定義和解釋就存在較大的差異性, 對(duì)景觀分布特征的過(guò)程和動(dòng)態(tài)變化認(rèn)識(shí)有較大的差異和復(fù)雜性[3]。形狀不相同、大小不一樣、在屬性上有一定差異的景觀斑塊在空間上的分布特征稱作為景觀分布格局[4]。它不僅體現(xiàn)的是景觀的異質(zhì)性, 同時(shí)也是不同的生態(tài)過(guò)程在各個(gè)尺度上所作用的結(jié)果[5]。對(duì)景觀格局研究目的是通過(guò)對(duì)景觀不同種類要素的空間布局和異質(zhì)性的分析, 創(chuàng)建空間布局與景觀生態(tài)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 以此來(lái)了解景觀空間布局與生態(tài)作用過(guò)程之間的相互關(guān)系[6]。對(duì)景觀格局進(jìn)行分析主要選擇的是景觀指數(shù)法, 在看似雜亂無(wú)序的表面中挖掘各個(gè)斑塊之間的分布規(guī)律, 分析資源、物種以及環(huán)境的分布格局, 使自然保護(hù)區(qū)的功能和作用得到最大程度的發(fā)展[7]。

對(duì)自然保護(hù)區(qū)的景觀格局分析需要有統(tǒng)一的原則上, 建立科學(xué)的、合理的景觀格局評(píng)估指數(shù)體系。在國(guó)外, Turner等人采用定量分析法分析了景觀格局的特征。在國(guó)內(nèi), 宋先先、王得祥等人用景觀指數(shù)法研究了景觀布局的特征[8]。無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外, 對(duì)景觀格局的研究都非常多, 研究的對(duì)象多樣化，采用的方法多樣性。但是運(yùn)用高分辨率的遙感影像研究自然保護(hù)區(qū)景觀格局的文章少見(jiàn)。文章以2015年的高分一號(hào)遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 選取 GIS和 Fragstat4.2分析軟件及景觀指數(shù)分析法, 分析寬闊水國(guó)家自然保護(hù)區(qū)的景觀空間分布特征, 促進(jìn)寬闊水自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)過(guò)程的均衡發(fā)展, 增強(qiáng)寬闊水自然保護(hù)區(qū)的森林結(jié)構(gòu)的完整性, 充分利用景觀資源和生態(tài)過(guò)程的多樣性和異質(zhì)性, 協(xié)調(diào)發(fā)展研究區(qū)域的整體優(yōu)化服務(wù), 更好的促進(jìn)寬闊水自然保護(hù)區(qū)資源的開(kāi)發(fā)和利用。

2 研究區(qū)域概況與研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

寬闊水自然保護(hù)區(qū)位于黔北的遵義市綏陽(yáng)縣區(qū)內(nèi)[9]。東面與正安相毗鄰, 西面與桐梓相接壤, 處在三個(gè)縣交界之處。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 107°02′42″—107°13′26″, 北緯 28°08′23″—28°19′10″, 東西延長(zhǎng)約19 km, 南北拉伸約20 km, 面積26124.89 hm2。保護(hù)區(qū)最高峰是太陽(yáng)山, 海拔 1762 m; 最低點(diǎn)是地處于西北部塘村河河底, 海拔 650 m。相對(duì)高差達(dá)1112 m。該區(qū)出露地層有早古生界寒武系、奧陶系、志留系、晚古生界下二疊統(tǒng)以及新生代第四系地層。主要土壤類型包含山地的黃壤、山地黃棕壤、石灰土等。隸屬于中亞熱帶的濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū), 由于保護(hù)區(qū)在中間高四面比較低的相對(duì)隆起高地上, 冬季沒(méi)有嚴(yán)寒, 夏季沒(méi)有炎熱的酷暑, 降雨量十分充足, 具有低緯度山地季風(fēng)潮濕性氣候的特點(diǎn), 為動(dòng)、植物的生息繁殖提供了良好的生態(tài)環(huán)境。

2.2 研究方法

本研究以寬闊水自然保護(hù)區(qū)管理局提供的 2015年的高分一號(hào)遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源, 運(yùn)用ENVI5.1遙感圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行校正、拼接、裁剪等預(yù)處理[10]。并通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查, 對(duì)處理后的圖像建立景觀解譯標(biāo)志, 結(jié)合 ArcGis10.2軟件和林相圖對(duì)遙感圖像進(jìn)行目視解譯。結(jié)合森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)保護(hù)區(qū)的景觀類型分類。并將分類后的景觀類型圖轉(zhuǎn)化為2.5 m×2.5 m的柵格數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料選取合理的景觀指數(shù)[11], 景觀指數(shù)的計(jì)算公式與意義見(jiàn)表[12-14]。并用柵格版本的 Fragstat4.2軟件計(jì)算景觀格局指數(shù), 分析景觀格局特征。

3 結(jié)果分析

3.1 景觀結(jié)構(gòu)組成

結(jié)合森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和植被分布圖對(duì)保護(hù)區(qū)的景觀類型分類。將保護(hù)區(qū)景觀類型分為自然景觀和人為景觀兩個(gè)一級(jí)景觀。其中自然景觀包括常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠針葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠灌叢、落葉灌叢、水域(包括河流、湖泊、水庫(kù)等)7個(gè)二級(jí)景觀, 人為景觀包括道路、農(nóng)地、居民點(diǎn)3個(gè)二級(jí)景觀, 如圖1。

利用柵格版本的Fragstat4.2軟件計(jì)算景觀類型指數(shù), 由表2知保護(hù)區(qū)的總面積為26124.89 hm2, 其中自然景觀占89.67%, 人為景觀僅占10.33%。面積大小順序?yàn)椋?常綠闊葉林＞常綠落葉闊葉混交林＞常綠針葉林＞落葉闊葉林＞農(nóng)地＞常綠灌叢＞落葉灌叢＞道路＞水域＞居名點(diǎn), 面積分別為 9964.03 hm2、5279.53 hm2、4274.62 hm2、2755.49 hm2、2432.23 hm2、817.91 hm2、256.17 hm2、211.68 hm2、78.37 hm2、54.86 hm2, 說(shuō)明各個(gè)景觀斑塊的面積之間存在異質(zhì)性。在寬闊水自然保護(hù)區(qū)內(nèi), 以常綠闊葉林為主要景觀類型, 其次是常綠落葉闊葉混交林。常綠闊葉林面積在整個(gè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)最大, 占研究區(qū)域總面積的38.14%; 斑塊數(shù)量307個(gè), 平均斑塊面積、邊界密度分別為32.46 hm2、42.10 m·hm-2, 在所有景觀類型中值最大。說(shuō)明常綠闊葉林景觀連續(xù)性最好,有較大的物流強(qiáng)度, 能夠有利于邊緣物種的增加,是整個(gè)保護(hù)區(qū)的優(yōu)勢(shì)景觀, 構(gòu)成了研究區(qū)域的景觀基底。道路景觀面積小, 邊界密度高, 構(gòu)成了研究區(qū)域的景觀廊道。

表1 景觀指數(shù)公式Tab. 1 The formula table of landscape index

圖1 研究區(qū)景觀類型分類圖Fig. 1 Distribution map of landscape types of the study area

3.2 景觀類型異質(zhì)性

景觀斑塊密度是反映景觀中斑塊分散程度的一個(gè)重要指標(biāo)[15]。由表 2可知, 自然景觀斑塊密度為3.15 個(gè)·hm-2, 斑塊密度小, 斑塊分化程度小; 人為景觀斑塊密度達(dá)到了 11.46 個(gè)·hm-2, 是自然景觀的幾倍。這表明人為景觀受人類活動(dòng)的影響, 在一定面積上的斑塊數(shù)量較多, 斑塊的規(guī)模性小, 異質(zhì)性高,對(duì)整個(gè)保護(hù)區(qū)的景觀均勻度和破碎度均有影響。

景觀邊界密度反映的是景觀區(qū)域內(nèi)不同斑塊之間的物質(zhì)及能量交換的強(qiáng)度[16]。自然景觀的斑塊邊界密度表示的是每個(gè)類型景觀在發(fā)展過(guò)程中的趨勢(shì),人為景觀斑塊的邊界密度表示的則是受人為活動(dòng)的影響程度。由表 2數(shù)據(jù)可知, 常綠闊葉林的邊界密度最大, 說(shuō)明常綠闊葉林在不斷的蔓延, 可能會(huì)導(dǎo)致周圍景觀面積縮小, 導(dǎo)致景觀異質(zhì)性增強(qiáng); 人為景觀中農(nóng)地的邊界密度居第二, 說(shuō)明人為景觀中農(nóng)地受人為活動(dòng)影響最大。

平均斑塊面積能很好的反映景觀的破碎程度[17]。在保護(hù)區(qū)內(nèi)平均斑塊面積順序?yàn)槌＞G落葉闊葉混交林＞常綠闊葉林＞落葉闊葉林＞常綠針葉林＞常綠灌叢＞落葉灌叢＞水域＞道路＞農(nóng)地＞居民點(diǎn)。可以得出自然景觀的平均斑塊面積均大于人為景觀, 說(shuō)明自然景觀的破碎度總體要低于人為景觀。在自然景觀中常綠落葉闊葉混交的平均面積最大, 破碎度最低, 其次是常綠闊葉林, 而人為景觀中的居民點(diǎn)平均斑塊面積最小, 破碎度最高, 景觀破碎化明顯。

由表 2知, 整個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)的景觀聚集度指數(shù)都相對(duì)較高。自然景觀聚集度指數(shù)在90以上, 說(shuō)明自然景觀類型的連續(xù)性較好, 分布集中。人為景觀聚集度指數(shù)低, 尤其是道路和居民點(diǎn), 景觀聚集度指數(shù)僅為86.65和84.49。表明人為景觀連續(xù)性差, 分布隨意性強(qiáng)。

表2 景觀指數(shù)Tab. 2 The index of landscape

3.3 景觀類型多樣性

由表 3可知, 整個(gè)自然保護(hù)區(qū)景觀聚集度指數(shù)(AI)=98.97, 景觀類型集中程度高, 由景觀類型水平指數(shù)中的景觀聚集度指數(shù)也可以看出此結(jié)論。研究區(qū)內(nèi)的景觀類型有10種, 只從這方面看景觀類型豐富。從Simpson多樣性指數(shù)來(lái)看, Simpson多樣性指數(shù)(SHDI)=1.61, Simpson多樣性指數(shù)較高, 從自然保護(hù)區(qū)的景觀類型數(shù)目也可得出此結(jié)論。從 Shnanon均勻度指數(shù)來(lái)看, 其值(SHEI)=0.69?？傮w來(lái)說(shuō)研究區(qū)域內(nèi)景觀多樣性高, 均勻度不高。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)景觀格局三個(gè)不同層次的分析,結(jié)合野外實(shí)地考察, 得出研究區(qū)的總體景觀格局特征如下：

根據(jù)對(duì)不同層次的景觀指數(shù)分析, 得出保護(hù)區(qū)總體景觀結(jié)構(gòu)特征： 基底—廊道—斑塊。其中常綠闊葉林構(gòu)成了寬闊水自然保護(hù)區(qū)的景觀基底, 道路構(gòu)成了保護(hù)區(qū)的景觀廊道。其他的景觀類型以斑塊的形式分布在整個(gè)研究區(qū)域中。

人為因素影響了整個(gè)寬闊水自然保護(hù)區(qū)的景觀連續(xù)性和多樣性的發(fā)展。由Simpson多樣性指數(shù)和景觀類型數(shù)可得出保護(hù)區(qū)內(nèi)景觀類型多樣性較高;Shnanon均勻度指數(shù)(SHEI)=0.69, 說(shuō)明總體景觀分布布局不太均勻; 從占斑塊總面積的百分比、景觀聚集度指數(shù)可得出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)景觀突出。

由于寬闊水自然保護(hù)區(qū)屬于原始森林自然保護(hù)區(qū), 保護(hù)區(qū)內(nèi)大多數(shù)屬于原始景觀, 增加景觀的均勻度應(yīng)根據(jù)各景觀類型生存所需的地理?xiàng)l件增加相應(yīng)景觀類型。典型亞熱帶亮葉水青岡形成的常綠落葉闊葉混交林是整個(gè)自然保護(hù)區(qū)的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象,根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)常綠落葉闊葉混交林內(nèi)主要以近成熟林、成熟林和過(guò)熟林為主, 幼齡林的數(shù)量十分稀少。結(jié)合此景觀類型分布特征及其形狀特征,應(yīng)在常綠落葉闊葉混交林群落下層種植亮葉水青岡幼苗及與亮葉水青岡互利共生的植物類型, 同時(shí)增加常綠落葉闊葉混交林的邊界密度。同時(shí)對(duì)其他的優(yōu)勢(shì)度趨于減少的自然景觀類型增加其景觀的類型的幼齡林樹(shù), 增加邊緣的邊界密度和邊界長(zhǎng)度; 在開(kāi)發(fā)旅游資源的同時(shí)控制游客數(shù)量, 控制瀝青水泥路面積, 增加斑塊之間的連通性, 增加不同景觀類型之間、不同斑塊之間的物質(zhì)能量流動(dòng)強(qiáng)度, 以維持寬闊水自然保護(hù)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。寬闊水自然保護(hù)區(qū)管理局可根據(jù)此研究結(jié)論制定相關(guān)的管理措施,在降低研究區(qū)內(nèi)景觀破碎度、增加景觀之間連續(xù)性,降低人為因素影響的同時(shí), 應(yīng)增加景觀類型的多樣性, 提高各景觀類型之間的均勻度。

表3 景觀多樣性指數(shù)Tab. 3 The index of landscape diversity

5 討論

分析目前的研究現(xiàn)狀和結(jié)合本次研究, 景觀生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成分的類型、數(shù)量以及空間靜態(tài)分布與配置關(guān)系研究成果最多, 已基本形成專門的研究方法; 但由于受時(shí)間、信息、資料諸多因素限制, 論文還存在一些欠缺和不完善的地方, 有一些內(nèi)容需要在今后的研究中繼續(xù)開(kāi)展。

本文只做了2015年的景觀格局分析。為了更好的掌握寬闊水自然保護(hù)區(qū)景觀格局特征, 還需應(yīng)用多期遙感數(shù)據(jù)對(duì)景觀格局演變進(jìn)行分析, 分析景觀格局的演變過(guò)程及動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律, 將在接下來(lái)的研究中逐步進(jìn)行。研究寬闊水自然保護(hù)區(qū)的景觀格局分布的規(guī)律對(duì)保護(hù)生物多樣性、保護(hù)森林植被有著至關(guān)重要的意義, 本文只是針對(duì)自然保護(hù)區(qū)的管理提出了一些參考性的建議, 但怎樣處理好保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系問(wèn)題, 還需要進(jìn)一步深入研究。

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