林棚俊，李昌玉，盧昌泰,3*，王 戈，楊 林，劉前程

(1.四川農業(yè)大學林學院，四川 溫江 611130 ；2.汶川縣林業(yè)和草原局，四川 汶川 623000；3.四川農業(yè)大學旅游學院，四川 都江堰 611830；4.什邡市國有林場，四川 什邡 618400)

景觀格局穩(wěn)定性是目前景觀生態(tài)學研究熱點之一。關于景觀穩(wěn)定性內涵國內外學者雖未達成一致，但學者們大多是從景觀恢復性、景觀持續(xù)性及景觀抗干擾能力等角度對其定義和進行內涵闡述[1，2]。對于森林來說，其景觀格局穩(wěn)定性與森林生態(tài)系統(tǒng)的健康有著直接聯(lián)系[3]。目前關于景觀格局穩(wěn)定性研究大多從森林資源經營管理角度出發(fā)，以土地利用為主導分類原則劃分景觀類型[3～5]，鮮有文獻對具有重要生態(tài)旅游開發(fā)價值的紅葉彩林景觀格局穩(wěn)定性進行研究。

畢棚溝風景區(qū)紅葉彩林資源稟賦突出，森林旅游發(fā)展前景良好，是川西非常知名的紅葉觀賞圣地。畢棚溝風景區(qū)作為典型的川西亞高山林區(qū)，在50年前被大量采伐利用后通過人工造林和自然更新，恢復后形成紅葉彩林景觀，是四川植被恢復、天然林保護及防護林工程的重點區(qū)域之一[6,7]。鑒于此，基于GIS技術，構建彩林景觀穩(wěn)定性評價模型，定量分析畢棚溝風景區(qū)景觀類型特征及其穩(wěn)定性，以期為研究區(qū)森林旅游可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

畢棚溝風景區(qū)坐落于四川省阿壩州藏族羌族自治州理縣，整體景區(qū)位于樸頭鄉(xiāng)梭羅溝內，全長約45 km，寬4 km，面積約為187 km2。其東臨臥龍國家級自然保護區(qū)，南接小金縣四姑娘山風景區(qū)，北近古爾溝溫泉，與四姑娘山、臥龍共同構成了“大熊貓走廊世界遺產地”(1)資料來源：全國生態(tài)旅游發(fā)展規(guī)劃(2016—2025年)。區(qū)內海拔高度2 000 m以上，相對高差大，坡谷陡峭，地形復雜而獨特。氣溫年變幅較小，夏季受季風氣流影響溫潤多雨，冬季因蒙古高原干冷氣流波及而干燥寒冷[8]。研究區(qū)內保存著大量原始林及次生林，彩葉植物種類豐富，植被覆蓋率高。每至金秋時節(jié)，風景區(qū)內密林中的槭、樺、落葉松等彩葉樹種漸次經霜，以紅、黃為基調，層林盡染，成為理縣的一大奇觀。研究區(qū)自然資源豐富，紅葉彩林資源賦存尤為突出，但其社會經濟發(fā)展處于相對劣勢地位。同時，研究區(qū)隸屬于四川省干旱半干旱區(qū)域的阿壩州，在自然因素和人為因素的雙重作用下使得其成為生態(tài)脆弱區(qū)，是全面建成長江上游生態(tài)屏障的重點、難點區(qū)域之一[9]。不可能發(fā)展大規(guī)模一、二產業(yè)情境下，分析研究區(qū)紅葉彩林景觀格局在一定程度上有益于該區(qū)發(fā)展森林生態(tài)旅游，促進其持續(xù)“綠色脫貧”。

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

主要收集理縣森林資源規(guī)劃設計調查數據(四川省林業(yè)調查規(guī)劃院，2018年)、全能電子地圖下載器下載的畢棚溝衛(wèi)星地圖和四川米亞羅自然保護區(qū)畢棚溝實驗區(qū)生態(tài)旅游總體規(guī)劃(2015—2025年)等資料。根據研究需要，以樹種變色時色類為主導分類原則，將景觀劃分為以黃色類彩葉樹種為主的高山柳林、沙棘林、忍冬林、日本落葉松林、四川落葉松林、高山櫟、樺木林、楊樹林景觀；以紅色類彩葉樹種為主的鮮卑花林、花楸林、繡線菊林、槭樹林景觀；復色類杜鵑林景觀，共13類。應用ArcGIS10.2將森林資源規(guī)劃設計調查矢量數據轉化為符合景觀指數計算軟件Fragstas4.1要求的60 m×60 m的柵格數據，再選取合適的景觀格局指數進行研究分析。

2.2 景觀格局指數選取與模型構建

據森林景觀穩(wěn)定性研究的相關成果[3,5]，本文選取斑塊密度(PD,X1)、斑塊所占景觀面積比例(PLAND,X2)、最大斑塊指數(LPI,X3)、斑塊內聚力指數(COHESION,X4)、景觀分離度指數(DIVISION,X5)及平均分維數(FRAC_MN,X6)6項景觀指標，6項景觀指標用以對研究區(qū)紅葉彩林景觀穩(wěn)定性進行研究。景觀格局穩(wěn)定性評價模型是利用主成分分析法來構建，將景觀指標分為正負兩類指標，正指標對分析景觀格局穩(wěn)定性有利，反之則稱為負指標[10～12]。構建過程如表1所示。

3 結果與分析

3.1 彩林景觀類型特征

森林景觀格局分析是森林景觀規(guī)劃設計管理的基礎[13]。選取斑塊面積(CA)、斑塊數量(NP)、最大斑塊指數(LPI)衡量研究區(qū)彩林景觀類型特征。由表2可知，斑塊面積方面，黃色類彩林景觀類型中面積最大的是四川落葉松林，最小的是沙棘林。紅色類以鮮卑花林面積最大，繡線菊林最小。鮮卑花林、杜鵑林、四川落葉松林、高山柳林及忍冬林景觀等5類為研究區(qū)主要彩林景觀類型。斑塊數量方面，黃色類彩林景觀類型斑塊數量最多的是樺木林，最少的是沙棘林。紅色類以鮮卑花林斑塊數量最多，繡線菊林最小。反映了各彩林景觀類型的破碎化程度。最大斑塊指數方面，黃色類以忍冬林景觀優(yōu)勢度最高，紅色類以鮮卑花林景觀優(yōu)勢度最高，杜鵑林景觀優(yōu)勢度也較高。

表1景觀格局穩(wěn)定性評價模型構建

Tab.1 Establishment of landscape stability assessment models

表2彩林景觀特征

Tab.2 Color-leafedforestlandscapecharacteristics

色類景觀類型斑塊類型面積/hm2斑塊數量/個最大斑塊指數/%黃色類高山柳林137.88 500.123 沙棘林3.24 20.010 忍冬林109.44 220.266 日本落葉松林46.44 90.097 高山櫟33.12 110.060 樺木林46.08 530.034 楊樹林15.84 160.034 四川落葉松林332.64 960.231 紅色類鮮卑花林719.28 490.833 花楸林22.32 110.030 繡線菊林1.80 10.010 槭樹林27.00 90.075 復色類杜鵑林649.08 850.695

3.2 彩林景觀穩(wěn)定性

經景觀指標計算軟件Fragstas4.1計算后，利用統(tǒng)計軟件SPSS17.0對其進行標準化處理從而形成景觀指標的標準化矩陣如表3。

表3景觀穩(wěn)定性指標標準化矩陣

Tab.3 Standardization matrix of indicators of landscape stability

利用數據分析軟件SPSS17.0的主成分分析功能對標準化后的無綱量數據進行計算，分析各指標的貢獻率。分析表4可知，前兩個成分的累計貢獻率達到了85.052%，滿足選取的主成分的累計貢獻率需要超過85%的要求[14]。由此可以得出前兩個成分是對研究區(qū)彩林景觀類型進行景觀格局穩(wěn)定性評價模型的最重要的成分，不僅能充分反映研究區(qū)景觀類型相關景觀信息，還能夠對研究區(qū)景觀類型的穩(wěn)定性予以全面評價。

通過因子分析得出的景觀穩(wěn)定性指標主成分荷載矩陣(見表5)可知，各景觀格局指數中，主成分ZC1在X2(斑塊所占景觀面積比例)、X3(最大斑塊指數)及X4(斑塊內聚力指數)3個因子上荷載較大，分別為0.990、0.980及0.833，這表明了主成分ZC1能綜合表征這3個變量因子的信息，即景觀類型的景觀異質性特征。主成分ZC2在X5(平均分維數荷載)最高，為0.946，這表明了主成分ZC2能綜合表征這個變量因子的信息，即景觀斑塊外形的復雜程度。

表4景觀穩(wěn)定性指標特征值及主成分貢獻率

Tab.4 Eigenvalueandthecontributionrateofprinciplecomponents

成分初始特征值提取平方和載入特征值方差/%累計/%合計方差/%累計/%13.99066.50166.5013.99066.50166.50121.11318.55185.0521.11318.55185.05230.4858.09193.14440.3836.37999.52350.0210.35699.87860.0070.122100.000

表5景觀穩(wěn)定性指標主成分荷載矩陣

Tab.5 Principlecomponentsloadingmatrixofindicatorsoflandscapestability

X1X2X3X4X5X6ZC10.7040.9900.9800.8330.114-0.921ZC2-0.439-0.0190.0400.1250.946-0.084

用各自主成分荷載向量除以各自主成分特征的算術平方根即可得到主成分ZC1及ZC2的系數，得出兩個主成分線性組合F1及F2，進而構建出研究區(qū)森林景觀穩(wěn)定性評價模型F。

F1=0.3524 X1+0.4956 X2+0.4906 X3+0.4170 X4+0.0571 X5-0.4611 X6

F2=-0.4161 X1-0.0180 X2+0.0379 X3+0.1185 X4+0.8967 X5-0.0796 X6

F=0.1573 X1+0.3266 X2+0.3336 X3+0.2996 X4+0.2045X5-0.3217 X6

由此可以得出景觀穩(wěn)定性各指標權重，由表6可示，研究區(qū)6項景觀穩(wěn)定性指標權重從大到小排列如下：X3最大斑塊指數>X2斑塊所占景觀面積比例>X4斑塊內聚力指數>X5平均分維數>X1斑塊密度>X6景觀分離度指數。其中穩(wěn)定性指標X6(景觀分離度指數)穩(wěn)定性權重(-0.3217)是負值，表明其對研究區(qū)彩林景觀類型穩(wěn)定性產生逆向作用。X3(最大斑塊指數)對研究區(qū)彩林景觀類型穩(wěn)定性影響超過其他幾項穩(wěn)定性指標。X2(斑塊所占景觀面積比例)及X4(斑塊內聚力指數)兩項穩(wěn)定性指標權重在0.3左右，這表明它們對研究區(qū)彩林景觀穩(wěn)定性的影響力也不容小覷。

表6景觀穩(wěn)定性指標權重

Tab.6 Indexweightingsofindicatorsoflandscapestability

項目X1X2X3X4X5X6權重0.15730.32660.33360.29960.2045-0.3217

利用表1中計算穩(wěn)定性評價指數公式將無量綱化景觀指數值與景觀穩(wěn)定性指標權重值求和便可得到相應各個景觀類型的景觀穩(wěn)定值指數如表7。

表7景觀類型穩(wěn)定性評分值

Tab.7 Landscapestabilityvalueoflandscapetypes

景觀類型綜合評分排名高山柳林-0.16536沙棘林-0.889711忍冬林0.17694日本落葉松林-0.05455高山櫟-0.39117樺木林-0.953712楊樹林-1.136513鮮卑花林2.16901花楸林-0.661610繡線菊林-0.40418四川落葉松林0.79153槭樹林-0.58529杜鵑林1.9726 2

如表7及圖1所示，研究區(qū)彩林景觀類型穩(wěn)定性綜合評分從大到小排列如下：鮮卑花林>杜鵑林>四川落葉松林>忍冬林>日本落葉松林>高山柳林>高山櫟>繡線菊林>槭樹林>花楸林>沙棘林>樺木林>楊樹林。研究區(qū)13類景觀類型之間的差值較大，即研究區(qū)彩林景觀穩(wěn)定性差異也較大，其中景觀穩(wěn)定性最高的為鮮卑花林，最低的是楊樹林。杜鵑林、四川落葉松林及忍冬林穩(wěn)定性也排名靠前。

圖1 景觀穩(wěn)定值雷達圖Fig.1 Radar graph.of landscape stability values

4 結論與討論

4.1 結論

鮮卑花林、杜鵑林、四川落葉松林、高山柳林及忍冬林景觀為研究區(qū)主要彩林景觀類型。黃色類彩林景觀類型中面積最大的是四川落葉松林，最小的是沙棘林。紅色類以鮮卑花林面積最大，繡線菊林最小。楊樹林、繡線菊林等彩林景觀類型面積較小，斑塊較少，與其它景觀斑塊自然連通度低，不利于以之代表的彩林景觀的形成。穩(wěn)定性方面，景觀穩(wěn)定性指標中X3最大斑塊指數、X2斑塊所占景觀面積比例及X4斑塊內聚力指數兩項穩(wěn)定性指標權重較高，對研究區(qū)彩林景觀類型穩(wěn)定性影響程度較大。鮮卑花林、杜鵑林、四川落葉松林及忍冬林的景觀穩(wěn)定性較高，這可能與植物生境有極大關聯(lián)，研究區(qū)立地條件與這幾類樹種特性相互適應，且植物自身生力、適應性較強，有的還系人工種植，故其景觀性能較為穩(wěn)定?；ㄩ绷?、沙棘林、樺木林及楊樹林的景觀穩(wěn)定性較低，可能與自然演替有關，也有可能是受到旅游活動開發(fā)的干擾，如游憩踐踏、游憩設施建設等。未來研究中可作進一步探討。

4.2 建議

人們對植物色彩感知最為強烈的顏色是紅色，其余依次為黃、白、藍、綠等色[15]。畢棚溝風景區(qū)主要彩林景觀類型中以黃色類景觀類型為主，共8類。紅色類彩葉樹種以鮮卑花、繡線菊等灌木為主，不利于更大尺度上彩林景觀格局的形成。未來在彩葉林景觀重建或優(yōu)化中可以適地適樹原則引種紅色類彩葉喬木樹種，以豐富研究區(qū)彩林色彩層次，提升研究區(qū)彩林景觀色彩豐富度與視覺感染力。

穩(wěn)定性方面，穩(wěn)定性最高的鮮卑花林與穩(wěn)定性最低的楊樹林之間穩(wěn)定性差值達3以上，負值超-0.5的景觀類型達5類，未來彩林景觀優(yōu)化規(guī)劃中需充分考慮到對穩(wěn)定性低景觀類型的影響，嚴格遵循景觀生態(tài)學相關原理，減少人為干擾，可采取改造低價值林分、撫育彩林、構建生態(tài)廊道等措施。

4.3 討論

相較于模糊綜合評價，主成分構建的穩(wěn)定性評價體系能更加綜合便捷地描述研究區(qū)景觀穩(wěn)定性[3，16]。文章在選取指標時也充分考慮到了指標的可操作性、代表性、解釋性。選取的斑塊密度、斑塊內聚力指數、景觀分離度指數等景觀指標是量化研究景觀結構組成、空間配置特征的代表性指標，具有較強的解釋性和操作性[17]。此外，有研究認為森林景觀格局的穩(wěn)定性與不同地形條件、氣溫等也有聯(lián)系[18，19]，之后研究中可結合海拔、坡向及坡度等地形因子甚至當地氣候等予以深入討論。