郭少壯,白紅英,2,*,孟 清,趙 婷,黃曉月,齊貴增

1 西北大學(xué), 西安 710127 2 陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點實驗室, 西安 710127

景觀格局包括景觀組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布,是自然因子和社會因子綜合作用于地理空間上的表現(xiàn)結(jié)果,一切自然營力和人類活動都將引起景觀格局的變化[1- 2],景觀格局的特征及其變化又對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程產(chǎn)生著重要影響[3- 5]。隨著全球氣候變化以及人類活動的日益頻繁,景觀格局受到外界干擾程度越來越大,對景觀格局變化驅(qū)動力的研究是理解人類活動與景觀格局演化關(guān)系的基礎(chǔ)[6- 7]。因此,研究區(qū)域景觀格局的動態(tài)變化及其驅(qū)動因素有助于揭示自然環(huán)境與人類社會相互作用的關(guān)系,對生態(tài)系統(tǒng)演化具有重要意義[8]。

景觀格局指數(shù)是分析景觀格局變化時常用的工具,其簡單、方便的特點在景觀生態(tài)學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用[9]。隨著地理信息系統(tǒng)(GIS, Geographic Information System)和遙感技術(shù)(RS, Remote Sensing)的發(fā)展,目前,國內(nèi)外景觀格局變化研究主要采用GIS和RS技術(shù)與景觀格局指數(shù)相結(jié)合的方法進行定量和定性的分析[10]。不同學(xué)者對于城市、森林、濕地、以及海域為水平的景觀格局變化均有研究[11- 12],近年來,隨著人口數(shù)量和經(jīng)濟水平的快速增長,人類對林地和草地等自然資源的過度以及不合理地開發(fā)逐漸增加,林地和草地作為重要的環(huán)境資源,是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分,其減少將會嚴(yán)重影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性,對于林地與草地景觀格局時空演變已成為景觀格局研究的熱點領(lǐng)域[13- 15],國內(nèi)外學(xué)者已做了大量的單獨研究林地與草地景觀格局時空演變及其驅(qū)動機制。王美玲等[16]分析了長白山保護區(qū)森林景觀格局動態(tài)變化,結(jié)果表明長白山保護區(qū)及周邊林業(yè)局景觀破碎化程度加重,受人為干擾明顯；張韜等[17]研究了輝騰錫勒風(fēng)電場的建設(shè)對草原景觀格局的影響,結(jié)果表明該地區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降主要由風(fēng)機和風(fēng)機檢修路面積增加導(dǎo)致的。

秦嶺位于我國中部,被稱為中國地理的自然標(biāo)識[18],是亞熱帶與暖溫帶以及濕潤與半濕潤氣候重要的分界線,也是我國自然地理的過渡帶及東亞地區(qū)生物多樣性最豐富的熱點地區(qū)之一[19],亦是人為活動和氣候變化響應(yīng)的敏感區(qū)。秦嶺地區(qū)主要以林地和草地景觀類型為主,以往的研究多集中于小尺度研究,對于秦嶺地區(qū)大尺度、長序列林地與草地景觀格局時空變化及驅(qū)動力的研究相對缺少。因此,本文基于1980—2015年Landsat影像數(shù)據(jù),提取出秦嶺地區(qū)林地和草地景觀類型空間分布圖,利用GIS空間分析和景觀格局指數(shù)法研究了秦嶺地區(qū)林地與草地景觀分布及其空間格局變化特征,并利用主成分分析和相關(guān)系數(shù)法對其人為和自然兩大驅(qū)動因子進行分析,旨在揭示秦嶺地區(qū)林地與草地景觀格局演變特征及其驅(qū)動因素,以期為該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理和資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)和理論支撐。

1 研究區(qū)概況

本研究所指的秦嶺為狹義的秦嶺(圖1),位于陜西省南部,渭河以南,漢江以北,東西以陜西省省界為界,地理坐標(biāo)范圍105°28′—111°3′E,32°28′—34°40′N,包括36個縣(市、區(qū)),總面積達6.37萬 km2,約占陜西省總面積的31%。該區(qū)海拔范圍195—3771.2 m,平均海拔1157.92 m,地勢由東向西逐漸升高,北坡陡峭而南坡相對平緩[20]；年均溫約為-4—17 ℃,年降水量約為600—1200 mm[21],素有“世界生物基因庫”和“天然藥庫”之稱[22]。研究區(qū)植被類型非常豐富,秦嶺以北以落葉闊葉林為主,以南以常綠闊葉、落葉闊葉混交林為主[18]；生態(tài)系統(tǒng)類型以自然生態(tài)系統(tǒng)為主,自然生態(tài)系統(tǒng)又以陸地生態(tài)系統(tǒng)為主,主要包括森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of the study area

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)提供的陜西省1∶10萬土地利用數(shù)據(jù),空間分辨率為30 m,共包括1980年、1990年、2000年、2005年、2010年、2015年6期影像,該數(shù)據(jù)將研究區(qū)劃分為林地、草地、耕地、建設(shè)用地、水域、未利用地6大類型,以此提取出研究區(qū)林地和草地景觀類型,林地包括有林地、灌木林地、疏林地和其他林地,草地包括高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地。其中高覆蓋度草地指覆蓋度>50%的天然草地、改良草地和割草地,此類草地一般水分條件較好,草被生長茂密；中覆蓋度草地指覆蓋度在20%—50%間的天然草地和改良草地,此類草地一般水分不足,草被較稀疏；低覆蓋度草地指覆蓋度在5%—20%的天然草地,此類草地水分缺乏,草被稀疏,牧業(yè)利用條件差。

氣象數(shù)據(jù)來源于陜西省氣象局；總?cè)丝跀?shù)量和國民生產(chǎn)總值(GDP)數(shù)據(jù)來源于陜西省統(tǒng)計年鑒；DEM數(shù)據(jù)來源于國家測繪局,分辨率為25 m×25 m；坡度、地形起伏度均由DEM提取所得。

2.2 研究方法

2.2.1景觀格局指數(shù)分析法

本研究依據(jù)研究區(qū)景觀類型特征和景觀格局指數(shù)的生態(tài)學(xué)意義[2],分別從斑塊類型水平上和景觀水平上選取不同景觀指數(shù)。斑塊類型水平上選取了最大斑塊指數(shù)(LPI, Largest patch index)、景觀形狀指數(shù)(LSI, Landscape shape index)、斑塊密度(PD, Patch density)、聚集指數(shù)(AI, Aggregation index)4種指數(shù),從景觀水平上選取了景觀形狀指數(shù)(LSI)、蔓延度(CONTAG, Contagion index)、聚集指數(shù)(AI)、香農(nóng)多樣性(SHDI, Shannon′s diversity index)4種指數(shù)。林地和草地景觀格局指數(shù)運用Fragstats 4.2軟件分別采用標(biāo)準(zhǔn)法和移動窗口法進行計算。

2.2.2相關(guān)性分析

基于林地和草地景觀格局指數(shù)空間分布圖及海拔、坡度、地形起伏度等地形環(huán)境因子分布圖,利用ArcGIS 10.2中的band collection statistics方法,分別計算秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局指數(shù)與不同地形環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù),分析景觀格局指數(shù)與地形環(huán)境因子的相關(guān)性。

2.2.3人為干擾度的構(gòu)建

為了分析人為干擾度對秦嶺地區(qū)林地和草地的綜合影響,根據(jù)前人的研究成果[23],結(jié)合研究區(qū)景觀分類系統(tǒng)[24],基于地表覆蓋面積權(quán)重構(gòu)建秦嶺地區(qū)人為干擾度指數(shù)[23- 25]。人為干擾計算公式如下[26]：

式中,M代表人為干擾度；n為統(tǒng)計單元內(nèi)景觀類型個數(shù)；Hi為第i類景觀類型對應(yīng)的干擾指數(shù)；S為統(tǒng)計單元的總面積；Si為統(tǒng)計單元內(nèi)第i類景觀類型面積。

2.2.4驅(qū)動力分析

為了探討人類活動及氣候影響因素對秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局變化的影響機制,人類活動主要考慮了總?cè)丝跀?shù)量、GDP、耕地面積、建設(shè)用地面積、人為干擾度等因素,氣候驅(qū)動力主要考慮了溫度和降水,并利用主成分分析法以及線性相關(guān)性對引起景觀格局變化的因素進行篩選。

3 結(jié)果與分析

3.1 秦嶺地區(qū)林地與草地分布狀況

1980—2015年秦嶺地區(qū)林地與草地空間分布如圖2所示。截至2015年,秦嶺地區(qū)林地和草地總面積為45917.45 km2,占研究區(qū)總面積的72.06%,其中有林地面積為13685.67 km2,占林地和草地總面積的29.80%,其次為高覆蓋度草地和中覆蓋度草地,分別占比為22.11%、21.97%,其他林地和低覆蓋度草地分布面積相對較小,分別占比為0.38%和3.38%。秦嶺地區(qū)地勢由東向西逐漸升高,北坡陡峭而南坡相對平緩[21],結(jié)合秦嶺地區(qū)地形地貌特征,林地與草地空間上具有明顯的地形分布差異性,其中林地主要分布于研究區(qū)中西部,海拔較高且坡度較大,草地主要分布于研究區(qū)東南部,秦嶺北坡的西安市以及南坡的漢中市地區(qū)林地和草地分布明顯較少,此區(qū)域海拔較低且地勢相對平坦,人類開發(fā)利用的強度較高。綜合表明秦嶺地區(qū)林地和草地空間格局與地形地貌存在較大的相關(guān)性。

圖2 1980—2015年秦嶺地區(qū)林地和草地景觀類型分布圖Fig.2 The spatial distribution of woodland and grassland in Qinling Mountains from 1980 to 2015

3.2 秦嶺地區(qū)林地與草地景觀動態(tài)變化特征

1980—2015年秦嶺地區(qū)林地和草地面積變化趨勢如圖3所示。35年來,林地和草地總面積呈減少趨勢,凈減少了309.44 km2。林地4種類型中,有林地、灌木林地、疏林地和其他林地的面積呈不同程度的增加趨勢,共增加了201.23 km2；草地中,高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地面積均呈減少趨勢,共減少了510.68 km2,表明草地減少占林地和草地總面積變化的主導(dǎo)地位。

圖4為1980—2015年秦嶺地區(qū)林地和草地空間轉(zhuǎn)移。研究時段內(nèi),林地和草地大部分區(qū)域未發(fā)生轉(zhuǎn)移變化,區(qū)域內(nèi)整體景觀格局變化相對較小,但以西安市為中心的周邊區(qū)域變化最為明顯,主要由于近年來西安市城市化進程的加快,建設(shè)用地的持續(xù)增加并占用大面積的林地和草地,侵占面積達86.19 km2,僅次于耕地的侵占。林地和草地增加的區(qū)域主要呈點狀分布于秦嶺山區(qū),其主要來源于耕地的轉(zhuǎn)移,由于近年來國家對于秦嶺地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)的保護以及退耕還林還草政策的實施,秦嶺山區(qū)的耕地多轉(zhuǎn)化為林地和草地。

圖3 1980—2015年秦嶺地區(qū)林地與草地面積變化圖Fig.3 The area change of woodland and grassland in Qinling Mountains from 1980 to 2015

圖4 1980—2015年秦嶺地區(qū)林地和草地空間轉(zhuǎn)移圖Fig.4 The spatial change of woodland and grassland in Qinling Mountains from 1980 to 2015圖a和圖b分別表示林地減少和林地增加的典型樣區(qū),圖c和圖d分別表示草地減少和草地增加的典型樣區(qū)

3.3 秦嶺地區(qū)林地與草地景觀格局變化特征分析

3.3.1斑塊水平上景觀格局變化特征

圖5為1980—2015年秦嶺地區(qū)斑塊水平上各時期景觀格局指數(shù)變化趨勢。35年來,各景觀類型斑塊密度整體上呈增加趨勢,表明7種景觀類型的斑塊破碎化程度均有所增加；有林地最大斑塊指數(shù)最高,表明有林地是研究區(qū)的優(yōu)勢景觀類型,且在研究區(qū)內(nèi)呈片狀分布；高覆蓋度草地和中覆蓋度草地景觀形狀指數(shù)較高,說明高覆蓋度草地和中覆蓋度草地景觀斑塊形狀復(fù)雜,且各類的景觀形狀指數(shù)呈不同程度的增加,表明秦嶺地區(qū)林地和草地斑塊形狀逐漸呈不規(guī)則變化趨勢；有林地、灌木林地的聚集指數(shù)最大,且變化趨勢相對穩(wěn)定；其他林地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地聚集指數(shù)相對較低且下降幅度較大,表明其空間分布較為分散,破碎化程度增加,連通性降低。

3.3.2景觀水平上景觀格局變化特征

圖6為1980—2015年秦嶺地區(qū)景觀類型上各時期景觀格局指數(shù)變化趨勢。35年來,秦嶺地區(qū)景觀形狀指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)呈先增加后下降的趨勢,整體呈增加趨勢,表明林地和草地景觀形狀變得逐漸復(fù)雜,景觀異質(zhì)性和景觀豐富度增加,2005年后有所改善,主要由于秦嶺地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護政策的實施以及保護強度的增加,景觀形狀趨于規(guī)則,景觀異質(zhì)性下降；蔓延度和聚集指數(shù)整體上呈下降趨勢,表明秦嶺地區(qū)林地和草地景觀破碎化程度增加,連接性降低。

圖5 秦嶺地區(qū)林地和草地斑塊水平指數(shù)變化圖Fig.5 The index variation of woodland and grassland at the patch level in Qinling Mountains

圖6 秦嶺地區(qū)林地和草地景觀水平指數(shù)變化圖Fig.6 The index variation of woodland and grassland at the landscape level in Qinling Mountains variation

3.3.3基于移動窗口法林地和草地景觀指數(shù)空間分異特征

通過移動窗口分析法可以更為直觀地了解秦嶺地區(qū)景觀格局的空間分異特征[27],2015年林地和草地景觀格局指數(shù)的空間分布如圖7所示。秦嶺地區(qū)林地和草地斑塊密度整體相對較低,表明秦嶺地區(qū)林地和草地空間分布相對集中,破碎化程度較低,其中草地斑塊密度最大值高于林地,說明草地較林地破碎。林地最大斑塊指數(shù)、聚集指數(shù)高值區(qū)主要集中分布于研究區(qū)中西部,低值區(qū)主要分布于研究區(qū)東部,景觀形狀指數(shù)空間分布與之相反,表明研究區(qū)中西部林地為優(yōu)勢景觀類型,景觀形狀較為規(guī)則且分布集中連片。草地最大斑塊指數(shù)、聚集指數(shù)高值區(qū)主要呈斑塊狀分布于研究區(qū)東南部,景觀形狀指數(shù)高值區(qū)呈零星狀分布于研究區(qū)南部,表明研究區(qū)東南部草地分布相對較多,聚集程度相對較高,研究區(qū)南部草地斑塊形狀相對不規(guī)則。

表1為秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局指數(shù)與地形環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)。分析表明,秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局指數(shù)與海拔的相關(guān)性最好,林地最大斑塊指數(shù)、聚集指數(shù)與海拔呈正相關(guān),斑塊密度、景觀形狀指數(shù)與海拔呈負(fù)相關(guān),表明隨著海拔的增加,林地的優(yōu)勢度、斑塊團聚程度增加,景觀形狀復(fù)雜程度降低；草地聚集指數(shù)與海拔呈正相關(guān),斑塊密度、最大斑塊指數(shù)和景觀形狀指數(shù)與海拔均呈負(fù)相關(guān),表明隨著海拔的增加草地優(yōu)勢度降低,但景觀形狀趨于規(guī)則,斑塊聚集度增加。景觀格局指數(shù)與坡度及地形起伏度的相關(guān)性具有相似性,林地最大斑塊指數(shù)、斑塊形狀指數(shù)、聚集指數(shù)隨著坡度和地形起伏度的增加而增加,斑塊密度與之相反,表明坡度和地形起伏度越大,林地的優(yōu)勢度和聚集度越大,而景觀形狀越趨于不規(guī)則；草地最大斑塊指數(shù)、聚集指數(shù)隨著坡度和地形起伏度的增加而增加,斑塊密度和景觀形狀指數(shù)隨著坡度和地形起伏度增加而減小,表明隨著坡度和地形起伏度增加,草地優(yōu)勢程度、聚集程度以及規(guī)則化程度均有所增加。綜合表明基于移動窗口法獲得的秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局指數(shù)空間分布特征明顯,在地形因子作用下呈現(xiàn)一定的地形梯度性。

圖7 2015年秦嶺地區(qū)林地與草地景觀格局指數(shù)空間分布特征Fig.7 Spatial distribution of woodland and grassland landscape pattern index in Qinling Mountains in 2015

表1 林地和草地景觀格局指數(shù)與地形環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)

Table 1 Correlation coefficient between woodland and grassland landscape pattern index and terrain environment variables

地形因子Terrain environment variables林地Woodland草地GrasslandPDLPILSIAIPDLPILSIAI海拔Altitude-0.100.44-0.100.24-0.07-0.04-0.160.07坡度Slope-0.020.160.020.07-0.030.07-0.010.05地形起伏度Relief degree of land surface-0.030.200.010.09-0.030.06-0.020.06

LPI最大斑塊指數(shù),PD斑塊密度;LSI景觀形狀指數(shù);AI聚集指數(shù)

3.4 35年來秦嶺地區(qū)林地和草地景觀變化驅(qū)動因素分析

景觀格局變化是自然驅(qū)動因子和人為驅(qū)動因子綜合影響的直觀表現(xiàn)[28],按照特征值大于1以及累計貢獻率大于95%的原則提取了前2個主成分,主成分載荷矩陣如表2所示。第1個主成分解釋了總變量的76.92%,第2個主成分解釋了總變量的18.45%,總?cè)丝跀?shù)量、建設(shè)用地面積等在第1主成分上的載荷較大,年降水量在第2主成分上的載荷較大,因此將2個主成分分別概括為人為活動干擾因素和氣候因素。

3.4.1人為活動干擾因素分析

圖8為林地和草地總面積與不同驅(qū)動因素的相關(guān)性,結(jié)果表明,秦嶺地區(qū)林地和草地總面積的變化趨勢與社會經(jīng)濟活動密切相關(guān)。總面積與GDP、總?cè)丝跀?shù)量、建設(shè)用地面積以及人為干擾度呈負(fù)相關(guān),其中與GDP、建設(shè)用地面積呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與人為干擾度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),而與耕地面積呈不顯著正相關(guān)。

表2 主成分載荷矩陣

1980—2015年,秦嶺地區(qū)人口數(shù)量、GDP、建設(shè)用地面積呈顯著增加趨勢,分別從1548萬人、86億元、1013 km2增加到2074萬人、8447億元、1756 km2,基于地表覆蓋面積權(quán)重構(gòu)建的人為干擾度指數(shù)從1980年的3.895增加到2015年的3.909(表3),其中總?cè)丝跀?shù)量、GDP、建設(shè)用地面積對秦嶺地區(qū)林地和草地總面積變化的解釋率R2分別為0.60、0.73和0.79,人為干擾度指數(shù)的解釋率為0.91。研究時段內(nèi),秦嶺地區(qū)林地和草地總面積整體呈減少趨勢,主要由于人口數(shù)量的持續(xù)增長和經(jīng)濟的快速發(fā)展而引起的,從而促進建設(shè)用地的擴建并占用大面積的耕地,為了滿足糧食的供給,林地和草地又轉(zhuǎn)化為耕地,表現(xiàn)最明顯的區(qū)域當(dāng)屬西安市及周至縣與眉縣的交界處(圖4)。此外秦嶺地區(qū)旅游業(yè)的發(fā)展、道路的擴張等人為干擾活動直接或間接的導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)被分割、干擾、破壞等影響[29-30],加劇了區(qū)域內(nèi)景觀的破碎化程度。

表3 1980—2015年秦嶺地區(qū)驅(qū)動因素變化

3.4.2氣候因素分析

由表3可知,1980—2015年秦嶺地區(qū)年均溫有明顯的上升趨勢,而年均降水量整體呈波動變化趨勢但基本保持穩(wěn)定,35年來,林地和草地總面積與溫度呈負(fù)相關(guān),與降水呈正相關(guān),但均未達到顯著性(圖8),解釋率R2分別為0.55和0.36。有資料顯示,秦嶺地區(qū)植被生長受氣溫和降水共同影響,而對氣溫變化敏感度較高,尤其高海拔區(qū)[31],且秦嶺山地林線區(qū)NDVI對氣候變化響應(yīng)也非常敏感[21]。氣溫主要通過蒸發(fā)作用影響景觀格局的變化,降水量的波動會對糧食產(chǎn)量造成一定的影響[28],而與人類活動相比,人類活動對秦嶺地區(qū)植被變化的影響更為顯著[18]。綜合表明,氣候因素對秦嶺地區(qū)景觀格局的影響整體小于人為活動干擾因素。

圖8 林地和草地總面積與主要驅(qū)動因素的相關(guān)性Fig.8 Correlation between total area of woodland and grassland and main driving factors

綜上所述,秦嶺地區(qū)景觀格局變化受到人為活動干擾因素和氣候因素的綜合影響,人為活動干擾因素是影響秦嶺地區(qū)林地和草地變化的主要驅(qū)動因素,氣候因素次之。另一方面,國家宏觀政策對秦嶺地區(qū)景觀格局變化起重要的導(dǎo)向作用,20世紀(jì)80年代國家大力提倡經(jīng)濟建設(shè),秦嶺地區(qū)林地和草地等自然景觀遭到嚴(yán)重的破壞,1998年國家啟動天然林保護工程,1999年又實施了退耕還林還草政策,秦嶺地區(qū)積極響應(yīng)國家宏觀政策推進區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)及安全保護,如商南縣實施“廠防工程”、退耕還林還草以及“天保工程”,略陽縣在實施以上政策的基礎(chǔ)上還實行了水土保持、珍稀動植物保護等工程[30],直接推動了秦嶺地區(qū)林地和草地等景觀類型面積的變化。

4 結(jié)論

以1980—2015年土地利用數(shù)據(jù)集為數(shù)據(jù)源,提取出秦嶺地區(qū)林地和草地景觀類型空間分布圖,并利用GIS空間分析、景觀格局指數(shù)及主成分分析法等方法,研究了近35年來秦嶺地區(qū)林地與草地景觀格局時空變化及其驅(qū)動因素。主要結(jié)論如下：

(1)林地和草地是秦嶺地區(qū)主要景觀類型,約占研究區(qū)總面積的72%,其中有林地為優(yōu)勢景觀類型,其次為高覆蓋度草地和中覆蓋度草地,其他林地和低覆蓋度草地分布面積相對較小,空間分布與地形地貌存在較大的相關(guān)性,林地主要分布于研究區(qū)中西部,草地主要分布于研究區(qū)東南部；1980—2015年秦嶺地區(qū)林地和草地總面積整體呈減少趨勢,凈減少了309.44 km2,草地減少占總面積變化的主導(dǎo)地位；空間變化上,林地和草地整體景觀格局變化相對較小,以西安市為中心的周邊區(qū)域變化最為明顯,以向建設(shè)用地和耕地轉(zhuǎn)移為主。

(2)景觀指數(shù)分析表明,秦嶺地區(qū)林地和草地景觀破碎化程度逐漸增加,連通性降低,景觀異質(zhì)性增強且景觀形狀更為復(fù)雜,草地較林地變化明顯；空間分布上,基于移動窗口法獲得的秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局指數(shù)空間分布特征明顯,在地形因子作用下呈現(xiàn)一定的地形梯度性,尤其與海拔的相關(guān)性最好,其次為地形起伏度和坡度。

(3)人為活動干擾及氣候因素的變化共同影響著秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局的變化,人為活動干擾是影響秦嶺地區(qū)林地和草地景觀格局變化的主要驅(qū)動因素,其中總?cè)丝跀?shù)量、GDP、建設(shè)用地面積及人為干擾度為主要的驅(qū)動因素；氣候因素對其景觀格局變化的影響相對較小,溫度和降水對林地和草地總面積變化的解釋率R2分別為0.55和0.36；同時國家宏觀政策對秦嶺地區(qū)景觀格局變化起重要的導(dǎo)向作用,主要包括天然林保護工程以及退耕還林還草政策。

秦嶺是我國中部最重要的生態(tài)屏障及全球生物多樣性最豐富的地區(qū)之一[19],林地和草地是該區(qū)主要景觀類型,林地和草地面積的減少及其景觀的破碎化程度增加將會嚴(yán)重影響該區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全性與健康可持續(xù)發(fā)展。秦嶺地區(qū)植被垂直帶分布特征非常明顯,且自身具有良好的完整性,秦嶺還是我國南水北調(diào)中線工程重要的水源涵養(yǎng)地,具有較好的生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能[32- 33],而隨著該區(qū)建設(shè)用地的侵占、道路的擴張等人類活動干擾的增加,將會破環(huán)該區(qū)生態(tài)環(huán)境的完整性及連通性,尤其中高海拔生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū)及敏感區(qū),植被垂直帶分布也會受到一定的影響,從而影響生物多樣性及其空間分布格局,并且可能會降低該區(qū)域水源涵養(yǎng)能力、凈初級生產(chǎn)力以及引起土壤侵蝕、河流污染等一系列環(huán)境問題。因此,為了實現(xiàn)該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護及青山綠水的發(fā)展戰(zhàn)略,需要減緩秦嶺地區(qū)人為活動干擾,尤其秦嶺北麓地區(qū)人為活動的過度影響,制定合理的資源開發(fā)利用政策,并建立生態(tài)系統(tǒng)保護紅線,維護林地和草地的平衡性及完整性,是實現(xiàn)該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理和資源的可持續(xù)利用的關(guān)鍵。